JPH09223598A

JPH09223598A - 高速原子線源

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Publication number: JPH09223598A
Application number: JP8054057A
Authority: JP
Inventors: Masaki Hatakeyama; 雅規畠山; Katsunori Ichiki; 克則一木; Yasushi Taima; 康當間; Masao Saito; 真佐雄斉藤
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1996-02-16
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 1997-08-26
Anticipated expiration: 2016-02-16
Also published as: DE69723127T2; JP3328498B2; EP0790757B1; DE69723127D1; US5883470A; EP0790757A1

Abstract

(57)【要約】【課題】高ビーム密度で低エネルギーレベルから高エ
ネルギーレベルに至る、且つ指向性の良好な高速原子線
を放出することができる高速原子線源を提供する。【解決手段】放電容器２１と、誘導結合型プラズマ発
生機構２４，２５と、ガス導入機構２２と、放電容器の
上流部に配置された陽極電極２９と、放電容器の下流部
に配置された高速原子線放出孔３０ａを設けた陰極３０
と、陽極及び該陰極間に、直流電圧を印加する機構３２
を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低エネルギーから
高エネルギーまで、エネルギー制御が可能で、高密度プ
ラズマの生成により、高密度の高速原子線を放出するこ
とができる高速原子線源に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術として、従来の高速原子線源に
ついて説明する。常温の大気中で熱運動をしている原子
・分子は、おおむね０.０５ｅＶ前後の運動エネルギー
を有している。これに比べてはるかに大きな運動エネル
ギーで飛翔する原子・分子を、高速原子と呼び、方向性
を持ったビーム状に放射される場合に、高速原子線とい
う。

【０００３】従来発表されている、気体原子の高速原子
線を発生する高速原子線源のうち、運動エネルギーが
０．５ｅＶ〜１０ｋｅＶのアルゴン原子を放射する高速
原子線源の構造の一例を図４に示す。主な構成は、円筒
形陰極１、ドーナッツ状陽極２、高電圧電源３、ガス導
入パイプ４、アルゴンガス・プラズマ６、高速原子放出
孔７、高速原子線８等である。

【０００４】高速原子線源の電源と放電安定化抵抗（図
示しない）以外の構成要素を真空容器に入れ、十分に排
気した後、ガス導入パイプ４からアルゴンガスを円筒形
陰極１の内部に注入する。ここで直流高電圧電源３によ
って、陽極２が正電位、陰極１が、負電位となるよう
に、直流電圧を印加する。これで陰極・陽極間に放電が
起き、プラズマ６が発生し、アルゴンイオンと電子が生
成される。更に、この放電において、円筒形陰極の底面
１ａから放出する電子は、陽極２に向かって放出され、
陽極２の中央の孔を通過して、円筒形陰極の反対側の底
面に達し、ここで速度を失って反転し、改めて陽極２に
向かって加速され始める。この様に電子は陽極２の中央
の孔を介して、円筒形陰極１の両方の底面の間を高周波
振動し、そのあいだに、アルゴンガスに衝突して、多数
のアルゴンイオンを発生する。

【０００５】こうして発生したアルゴンイオンは、円筒
形陰極の底面１ａに向かって加速され、十分な運動エネ
ルギーを得るにいたる。この運動エネルギーは、陽極と
陰極との間の放電維持電圧が、例えば１ｋＶの時は１ｋ
ｅＶ程度の値となる。円筒形陰極の底面１ａ近傍の空間
は高周波振動をする電子の折り返し点であって、低エネ
ルギーの電子が多数存在する空間である。この空間に入
射したアルゴンイオンは電子と衝突・再結合してアルゴ
ン原子に戻る。イオンと電子の衝突において、電子の質
量がアルゴンイオンに比べて無視できるほど小さいため
に、アルゴンイオンの運動エネルギーはほとんど損失せ
ずに、そのまま原子に受け継がれて高速原子となる。従
って、この場合の高速原子の運動エネルギーは，１ｋｅ
Ｖ程度となる。このアルゴン高速原子は、円筒形陰極の
一方の断面に開けられた放出孔から高速原子となって放
出されるのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
高速原子線源では、高ビーム密度のプロセスを行う場合
では、約１ｋＶ以上の高電圧放電を行うことによって、
放電電流が高く、高エネルギーの粒子を利用したプロセ
スに適したものであった。ところが、例えば、低電圧の
放電を行うと、低い放電電流値しか得られず、高ビーム
密度を得るためには何らかの方策を行う必要が生じる。
これは、マグネットによる磁場を用いた場合でも、同様
であり、直流放電の有する特性でもある。従って、放電
電流が低いことは、生成されるイオンの生成量が低く、
放出される高速原子線量が低いことを意味する。また、
従来の高速原子線源では、ビームの散乱が大きく、指向
性の悪いビームの放出しかできないため、アスペクト比
の高い、微細加工やマイクロマシニングなどで重要とな
る、３次元的な微小物の任意の場所に、微細加工を行う
ことは困難であった。

【０００７】本発明は、上述した事情に鑑みて為された
もので、高ビーム密度で低エネルギーレベルから高エネ
ルギーレベルに至る、且つ指向性の良好な高速原子線源
を放出することができる高速原子線源を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の高速原子線源
は、放電容器と、誘導結合型プラズマ発生機構と、ガス
導入機構と、前記放電容器の上流部に配置された陽極電
極と、放電容器の下流部に配置された高速原子線放出孔
を設けた陰極電極と、該陽極及び該陰極電極間に、直流
電圧を印加する機構を備えたことを特徴とする。

【０００９】又、放電容器と、誘導結合型プラズマ発生
機構と、ガス導入機構と、前記放電容器内のプラズマ発
生部下流に配置された開孔を有する２枚の電極と、該電
極間に、直流電圧を印加する機構とを備えたことを特徴
とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の高速原子線源では、誘導
結合型高周波プラズマ発生機構と、放電容器と、ガス導
入機構と、２枚の平板型電極とで構成され、該電極の
内、下流側電極には、高速原子放出用の孔が設けられて
おり、該２枚の電極に直流又は、パルス電圧を印加し
て、該印加電圧に対応したエネルギーの高速原子線を放
出する。この時、誘導結合型高周波プラズマ発生機構に
よって、高密度プラズマが生成され、２枚の平板状電極
によって、該プラズマ中の正イオンを陰極側に加速し、
下流側電極の高速原子放出孔中で、電荷交換を行い、高
速原子線を放出する。

【００１１】または、プラズマ下流部に、２枚の平板状
電極を設置し、高密度プラズマ生成部から上流側電極を
通過して来たイオンが、該電極間に印加された電圧によ
って、加速され、下流側電極に設けられている高速原子
放出孔中で、加速されたイオンの電荷交換が行われて、
高速原子線が、放出される。

【００１２】本発明では、低エネルギーレベルから高エ
ネルギーレベルまで、任意のエネルギーレベルに制御で
きる高密度の高速原子線を発生し、かつ、高指向性の高
速原子線を発生することができる高速原子線源が提供さ
れる。この高速原子線源では、放電容器内に、ガスパイ
プよりガス粒子が導入され、高密度プラズマを発生する
ため、誘導結合型高周波電源を用い、放電管に取り付け
られたコイルに、該高周波電圧を印加して、導入された
ガスの高密度プラズマを生成する。プラズマ生成部の上
流部と下流部に、板状電極が配置してあり、上流側電極
には、ガス通過孔があり、下流側電極には、高指向性の
高速原子線を放出するための、高速原子放出孔が、設け
られている。

【００１３】また、電極配置構成としては、プラズマ下
流部に２枚の平板電極を配置する。この場合は、上記の
同様の高密度プラズマが生成された下流において、２枚
の電極に印加された直流電圧に応じたエネルギーを有す
る高速原子線を放出することができる。従来の直流放電
型高速原子線源と異なり、プラズマ生成部が加速電圧部
と独立しているので、低エネルギーでも、高密度プラズ
マの発生が可能である。そのため、プラズマの上流と下
流に電極がある場合でも、プラズマの下流に電極がある
場合でも、該２枚の電極間に印加する電圧は、低電圧か
ら高電圧まで可能であるため、低エネルギーから高エネ
ルギーまで、任意にエネルギーレベルが制御された高速
原子線を発生することができる。

【００１４】高速原子放出孔は、高指向性と高中性化率
の関係において、大きく３つのグループに分類できる。
即ち、高速原子放出孔の長さが、孔径の１倍〜５倍であ
る場合は、高密度の高速原子線とイオンビームの混在し
たビームを放出する。ただし、中性化率は低く、高速原
子放出孔中で中性化される割合は、約４０％以下であ
る。また、指向性もおおよそ高速原子放出孔のアスペク
ト比に対応したビーム発散角を有するので、指向性はあ
まり良くない。高速原子放出孔の長さが、孔径の５倍〜
２０倍である場合は、高密度の高速原子線を発生する。
中性化率は、４０から７０％の高中性化率を、高速原子
放出孔中で実現する。また、指向性も高い高速原子線を
発生する。高速原子放出孔の長さが、孔径の２０倍以上
である場合は、高密度の高速原子線を発生する。中性化
率は、７０％以上の高中性化率を、高速原子放出孔中で
実現する。また、指向性も非常に高い高速原子線を発生
する。また、プラズマで生成されたラジカル粒子は、ほ
とんど、高速原子放出孔中で、失活してしまうので、高
速原子線のみの、非常に指向性の良いビームの放出を行
うことができる。

【００１５】図３（Ａ）は、原子放出孔の長さ（距離）
とビーム量との関係を示し、図３（Ｂ）は原子放出孔の
長さ（距離）と中性比率との関係を示す。このように、
高速原子放出孔の孔径と長さの関係によって、指向性や
中性化率、更に、真空容器中におけるビームの散乱確率
等が変わってくるので、応用目的に応じて、選択する必
要が生じる。

【００１６】また、プラズマ下流部に２枚の電極を配し
た場合にも、上述の高速原子放出孔の形状の関係がある
が、さらに、該２枚の電極の内、上流側の電極の孔径と
高速原子放出用の孔径との関係によっても、ビーム放出
特性に大きく影響を及ぼす。即ち、プラズマ下流部に２
枚の電極を配した場合では、上流側の電極の孔径と長さ
の関係によって、２枚の電極間に導入されるイオンの量
が変化するので、それを効率よく行うために、孔径をプ
ラズマシース長Ｌ以下の孔径で、該孔径の０.２倍〜１
倍の孔の長さを採用することもある。例えば孔径が１ｍ
ｍの時、約０.２倍〜１倍の孔の長さであると、プラズ
マのシールドが、不十分となり、大量のイオンが２枚の
電極間に導入され、印加電圧により下流側電極の方に、
加速された多量の高速原子線を発生するのである。

【００１７】孔径をプラズマシース長の１倍〜３倍とす
るのは、電極の孔から、プラズマ自体が、２枚の電極間
に漏れ出てきた場合に、効率よくイオンだけを加速する
ことができるようにするためである。このとき、上流側
電極の孔から、漏れ出てきたプラズマは、拡散してガス
密度が下がるため、イオンと電子が独自の運動をするこ
とができるようになる。つまり、もはやプラズマ状態で
はなくなり、電極間に印加された電圧による電界によっ
て、陰極の方向にイオンが加速されるのである。そのた
め、上流側の電極の孔径が、プラズマの漏れを行うこと
ができるプラズマシース長の１倍から３倍程度であり、
かつ、２枚の電極間で拡散の効果が効く程度のプラズマ
の漏れでなければならない。このため、おおよそ、プラ
ズマシース長の３倍より大きな孔となると、その効果が
小さくなることと、イオンの加速方向に斜め成分の増加
がでてくるため、その条件が好ましい。

【００１８】また、孔径がプラズマシース長の１倍以下
の孔径の場合には、多少のプラズマの漏れと極低エネル
ギーのイオンの導入を２枚の電極間にでき、且つ、該電
極間に導入されたイオンが、印加電圧に応じた加速を行
い高速原子線として、下流側電極から放出される。また
このとき、プラズマ下流の２枚の電極間の圧力をプラズ
マ生成部の圧力よりも高真空状態にするため、該２枚の
電極間の側壁にガス排気用の孔、又は差動排気を行う。
この様にして、例えば、約１/４以下の圧力差を実現す
ると、ガス粒子の効率的な粒子密度の減少を行うことが
できる。つまり、プラズマ密度の減少を行うことがで
き、かつ、残留ガス粒子との衝突確率が著しく減少し、
従って、イオンが自由に運動できるようになり、電極間
の印加電圧に従ったイオンの加速を行って、高速原子放
出孔より高密度の高速原子線を放出することができる。

【００１９】また、２枚の電極間に導入するイオンの量
と圧力差を制御し易くするため、該電極間の距離を制御
して、圧力の制御やプラズマが過度に漏れた場合のアー
ク放電が該電極間で起こるなどの悪影響をさけるため
に、該電極間距離を適正に制御する。この場合は、誘導
結合型高周波放電により生成した高密度プラズマをその
まま上流側電極の孔より導入し、下流側電極との間で、
低電圧グロー放電を行うようにしてもよい。この場合
は、定電圧直流放電であっても、高密度プラズマが得ら
れ、従って、高密度高速原子線が得られる。

【００２０】また、該２枚の電極には、直流電圧でな
く、パルス状の電圧を与えるようにしてもよい。これ
は、アーク放電が起こり易い時には、パルス状の電圧印
加を行い、高密度のイオンの加速を行い、高密度の高速
原子線を放出できる。また、該２枚の電極の孔のアライ
メントがずれていると、該電極間で加速されたイオン
が、下流側電極の上流面に衝突する割合が多くなり、高
速原子線の放出効率が悪くなる。この問題を解決するた
め、予め、２枚の電極とそのあいだに中空の絶縁物を挟
み、一体化して、開孔加工を行うようにしてもよい。こ
れにより電極の孔の位置を合わせることができる。

【００２１】

【実施例】図１に、本発明の第１実施例の高速原子線源
の構造を示す。セラミックや石英ガラスなどの絶縁物か
らなる放電管２１に、ガス導入パイプ２２と２枚の板状
電極２９，３０が設置されている。上流の平板電極２９
には、ガス通過孔２９ａがあり、下流の電極３０には、
高速原子放出孔３０ａが設けられている。放電管内径
は、１５ｍｍ〜３００ｍｍが可能である。また、中心部
に、高密度プラズマを発生するための、誘導結合型高周
波電源２４によって、１３．５６ＭＨｚの高周波電流
を、放電管に１から３ターンほど巻いてあるコイル２５
に、印加して、高密度プラズマの発生を行う。該プラズ
マ生成部２７の上流部と下流部に板状電極２９，３０が
配されており、両電極間に、直流電圧を印加することに
より、プラズマ中の正イオンを陰極３０方向に加速し、
該印加電圧に応じた、エネルギーを持つ高速原子線を、
陰極３０に設けてある高速原子放出孔３０ａから放出す
ることができる。通常の、直流放電の高速原子線源で
は、印加電圧が約１ｋＶ以上の高電圧でないと、マグネ
ットによる磁場効果を利用しても、高い放電電流が得ら
れないが、この発明のように、プラズマ発生が、簡単に
できて、高密度プラズマが生成できるので、２枚の電極
２９，３０間に印加する電圧は、低電圧から高電圧まで
任意に制御できる。従って、その加速電圧に対応したエ
ネルギーを持つ高速原子線の発生を行うことができる。

【００２２】例えば、誘導結合型高周波放電を用いたプ
ラズマ生成では、プラズマ密度を１０¹¹〜１０¹²／cm³
まで、容易に実現できる。そして、指向性が高く、高密
度の高速原子線を発生するため、高速原子放出孔３０ａ
の径が、例えば、１ｍｍで、長さが、１０ｍｍの陰極厚
さとなっている。この陰極の厚さｔを変化させ、例え
ば、２０ｍｍ以上の厚さにすると、高速原子線の中性化
率が７０％以上で、大変指向性の良い高速原子線を発生
することができる。本出願人による特願平７ー８６５３
８号、特願平７ー８６５４３号、特願平６ー１５６８１
１号などの特許出願の微細加工方法では、大変指向性の
良い高速原子線が求められるため、上述のような高指向
性の高速原子線源が必要となる。また、従来の高速原子
線源よりも低エネルギーで、高密度のビームを発生する
ため、半導体材料などの加工では、低ダメージで高速の
加工ができる。

【００２３】また、マイクロマシニング技術でも、微細
加工や超微細加工において、３次元の加工や微小試料の
多面に加工を行う場合が生じるため、ビームエネルギー
の制御が可能な高密度の高速原子線源が必要となる。、

【００２４】図２は、本発明の第２実施例の高速原子線
源の構造を示す。これは、プラズマ生成部２７の下流部
に２枚の電極を配する方式の高速原子線源である。第１
実施例とプラズマ発生の方式は同じであり、放電管２
１、誘導結合型高周波電源２４及びコイル２５を用いる
構成は同様である。該プラズマ生成部２７の下流部に、
２枚の平板状電極３５，３６を平行に配したものであ
る。この実施例での特徴は、２枚の内、上流側の電極厚
さや該電極に開いている孔３５ａの径を制御した電極３
５と、高速原子放出孔３６ａを有する下流側電極の孔径
と長さが制御され、かつ、該２枚の電極３５，３６間距
離が制御されている。これらのパラメーターが異なる
と、全く異なったビーム放出特性を示す。例としては、
プラズマのシース厚さが、１ｍｍの時、上流電極孔径
が、約１ｍｍ程度であり、該電極厚みが０.５ｍｍで、
複数の孔３５ａが開いている。これにより、プラズマの
漏れ込みが２枚の電極３５，３６間に生じ、かつ、プラ
ズマが拡散して、正イオンが、下流側の陰極３６方向に
加速されて、高速原子放出孔３６ａにおいて、中性化が
行われ、高密度の高速原子線として放出される。下流側
電極３６には、上流側電極３５と同じ孔径で、かつ、ア
ライメントが一致するように配置してある。電極３５，
３６間に導入されるイオンの量により、条件が悪いと、
該電極３５，３６間でアーク放電が生じることがあるの
で、該電極間距離を約５ｍｍから１００ｍｍ程度の間で
調整してある。例えば、塩素ガスの場合、電極間距離を
１５ｍｍ程度にすることで良好な高速原子線で放出特性
が得られる。

【００２５】また、高速原子放出孔３６ａは複数設けら
れており、孔径と長さの関係は、第１実施例に述べた通
りである。例えば、低エネルギーの高速原子線を放出す
るために、印加電圧を２００〜３００Ｖにして、孔の長
さを２ｍｍ，１０ｍｍ，５０ｍｍと変化させた場合、２
ｍｍのときは、高速原子線量も放出されるラジカル量も
多いが、指向性と中性化率は１０ｍｍと５０ｍｍの場合
に比べて劣る。孔の長さが１０ｍｍのときは、２ｍｍの
ときよりも、指向性がよく中性化率も高い。ただし、放
出ラジカルの失活があり、ラジカル放出量は減少する。
孔の長さが５０ｍｍの場合では、指向性と中性化率が高
いビームを放出することができる。この場合は、残留ガ
ス粒子やラジカルの放出量が著しく減少し、超高真空に
おいても、ビームの照射や加工ができる。

【００２６】この様な特徴を制御して、目的のプロセス
に用いることができ、例えば、真空状態の違うプロセス
や、ラジカル量を制御したプロセスを行うことができ
る。例えば、ＧａＡａ、Ｓｉ、ＳｉＯ₂などの半導体材
料を加工する場合、５μｍ以上のパターンサイズで、高
速の加工を行いたい時は、孔の長さが２ｍｍのものを用
いる。また、微小試料で、多面に微細加工を行いたい場
合、或いは５μｍ以下のパターンザイズで、アスペクト
比の高い微細加工を行う場合では、孔の長さが１０ｍｍ
〜５０ｍｍのものを用いる。また、量子素子の作製など
の超微細パターンの加工や超高真空中のプロセスでは、
孔の長さが５０ｍｍの電極３６を用いる。

【００２７】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、下記のような優れた効果が期待できる。即ち従来の
直流放電型高速原子線源による微細加工では、低エネル
ギーでの放電時に、高密度プラズマが得られず、高密度
の低エネルギー高速原子線を発生することが困難であっ
た。また、ビームの指向性が悪く、真空容器内での高速
原子線の散乱が大きく、試料に直進性のよいビームを照
射することが困難であった。本発明では、この様な問題
を解決し、低エネルギーから高エネルギーまでの範囲
で、高密度で且つエネルギーレベルの制御が可能な高速
原子線を発生することができる。又、板状電極に設けら
れている孔形状、高速原子放出孔の形状、電極間距離を
制御することにより、指向性・ラジカル量・残留ガス放
出量の異なる高速原子線を放出できる。また、この様な
特徴を応用した種々の加工プロセスに応用でき、例え
ば、低エネルギーで、低ダメージの３次元の微細加工、
或いは量子素子又は試料多面に微細加工を施したマイク
ロ光学回路の作製などに応用できる。この様に、本発明
の学術的・産業的意義は大変大きく、有意義である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のビーム源の説明図。

【図２】本発明の第２実施例のビーム源の説明図。

【図３】原子放出孔の長さ（距離）とビーム量の関係
（Ａ）及び原子放出孔の長さ（距離）と中性化率の関係
（Ｂ）を示すグラフ。

【図４】従来の高速原子線源の説明図。

【符号の説明】

２１放電容器（放電管）２２ガス導入孔２３超音速ノズル２４高周波電源２５コイル２６ガス２７プラズマ２８プラズマジェット２９板状（上流側）電極３０下流側電極３１高速原子線３２直流電源３５上流側電極３６下流側電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者斉藤真佐雄神奈川県藤沢市本藤沢４丁目２番１号株式会社荏原総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電容器と、誘導結合型プラズマ発生機
構と、ガス導入機構と、前記放電容器の上流部に配置さ
れた陽極電極と、放電容器の下流部に配置された高速原
子線放出孔を設けた陰極電極と、該陽極及び該陰極電極
間に、直流電圧を印加する機構を備えたことを特徴とす
る高速原子線源。
【請求項２】前記高速原子を放射する陰極に設けられ
ている高速原子放出孔が、複数あることを特徴とする請
求項１に記載の高速原子線源。
【請求項３】前記陽極及び陰極電極が、平板構造であ
り、対向する面が平行に配置されていることを特徴とす
る請求項１又は２に記載の高速原子線源。
【請求項４】前記高速原子を放射する陰極に設けられ
ている高速原子放出孔の長さが、該高速原子放出孔の径
の１倍から５倍であることを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項５】前記高速原子を放射する陰極に設けられ
ている高速原子放出孔の長さが、該高速原子放出孔の径
の５倍から２０倍であることを特徴とする請求項１乃至
３のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項６】前記高速原子を放射する陰極に設けられ
ている高速原子放出孔の長さが、該高速原子放出孔の径
の２０倍以上であることを特徴とする請求項１乃至３の
いずれかに記載の高速原子線源。
【請求項７】放電容器と、誘導結合型プラズマ発生機
構と、ガス導入機構と、前記放電容器内のプラズマ発生
部下流に配置された開孔を有する２枚の電極と、該電極
間に、直流電圧を印加する機構とを備えたことを特徴と
する高速原子線源。
【請求項８】前記２枚の電極に設けられている孔が、
複数であることを特徴とする請求項７に記載の高速原子
線源。
【請求項９】前記２枚の電極のうち、上流側電極の厚
みが、該電極に設けられている孔径の０.２倍〜１倍で
あり、該孔径がプラズマシース長Ｌ以下であることを特
徴とする請求項７に記載の高速原子線源。
【請求項１０】前記上流側電極の厚みが、該電極に設
けられている孔径の０.２倍〜１倍であり、該孔径がプ
ラズマシース長Ｌの１倍〜３倍であることを特徴とする
請求項７に記載の高速原子線源。
【請求項１１】前記下流側電極の孔径が、上流側電極
の孔径よりも大きいことを特徴とする請求項７乃至１０
のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項１２】前記高速原子を放出する下流側電極に
設けられている高速原子放出孔の長さが、高速原子放出
孔の径の１倍から５倍であることを特徴とする請求項７
〜１１の高速原子線源。
【請求項１３】前記高速原子を放出する下流側陰極に
設けられている高速原子放出孔の長さが、該高速原子放
出孔の径の５倍から２０倍であることを特徴とする請求
項７乃至１１のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項１４】前記高速原子を放出する下流側陰極に
設けられている高速原子放出孔の長さが、該高速原子放
出孔の径の２０倍以上であることを特徴とする請求項７
乃至１１のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項１５】前記２枚の電極間距離を制御する機構
を更に備え、高速原子線量を制御することを特徴とする
請求項７乃至１４のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項１６】前記２枚の電極間を差動排気する機
構、又は、側壁にガス粒子排気用の孔を設け、前記プラ
ズマ生成部との圧力差を大きくとることを特徴とする請
求項７乃至１４のいずれかに記載の高速原子線源。
【請求項１７】前記２枚の電極間に中空状の絶縁物を
挟み、該２枚の電極と該絶縁物とを一体化して、該電極
に穴を開けた構造の電極を用いることを特徴とする請求
項７乃至１５のいずれかに記載の高速原子線源。