JPH01501583A - イオン化されたクラスタビームの質量分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は薄膜の被着に関し、さらに特定すれば、本発明はイオン化されたクラス タを使用して薄膜を被着する工程に関する。

本発明に関しては、米国政府が契約番号ＮＯＯＯ１４−８５−０５２３による権 利を有する。

各種の分野において、基板の上に薄膜を被着する技術は重要である。たとえば、 電子装置の製造の際には、基板の上に複数の薄膜層を連続的に被着して所定の電 気的特性の薄膜を形成する。また光学の分野では、レンズの表面に薄膜を被着す ることによってその特性が向上する。これらの例は、この薄膜の被着技術の適用 例を示す例である。

高い品質が要求される薄膜を正確に制御して形成するには、原子レベルの厚さの 単一層を複数層重ねて被着し、所定の薄膜を形成する。このような場合には、こ の被着工程は原子レベルの問題を考慮しなければならない。一般的には、このよ うな工程ではこの基板の表面を注意して洗浄する必要があり、わずかの汚染物質 または汚染物質の原子が存在していても、この被着される薄膜の品質を低下させ る。このような薄膜材料を被着させる技術としては、蒸気蒸着、電子ビーム蒸着 、スパッタリング、または化学的蒸着等がある。

また、このような薄膜を被着する別の技術として、クラスタ供給源によって複数 の原子からなるイオン化されたクラスタを形成するものがある。これらのクラス タは、通常的１０００個程度の原子から構成されている。このクラスタはイオン 化され、電位差によってこの電位差にこのクラスタのイオン化レベルを乗じたエ ネルギでターゲットである基板に向けて加速される。このクラスタが基板に到達 すると、その衝突によってこのクラスタが分解する。この分解した後の原子は、 このクラスタ全体のエネルギをこのクラスタを構成していた原子の数で除したエ ネルギを有している。この分解する前のクラスタは、その質量およびエネルギは 大きいが、分解した後の各原子の質量およびエネルギは小さい。これら原子のエ ネルギは基板の表面に与えられ、その移動性を与え、この表面に存在しているキ ンクや空隙を移動させる。この基板の表面に被着されていた原子は欠陥の部分に 移動し、これら欠陥が移動し、薄膜の完全性および密度を増大させる。また、こ のクラスタを使用する技術は各種開発され、クラスタのビームを使用して薄膜を 商業的に確実に形成する技術が開発されている。

しかし、この従来のクラスタビームを使用する技術は各種の欠点があった。ビー ムによって薄膜を成長させるとその表面に損傷が生じやすい。このような損傷は クラスタのビームを使用することによって防止することができる。

したがって、このようなりラスタビームを使用して基板の損傷を防止することが 要望されていた。本発明は、このようなりラスタビームを用して薄膜を形成する 方法、およびこのようなりラスタビームを使用して薄膜を形成する装置を提供す るものである。本発明によれば、上記の要望を満足し、かつ不具合を解消するこ とができる。

発明の概要 本発明は、クラスタビームを形成し、このビームによって基板の損傷を防止する 装置に関する。本発明の装置は、従来のクラスタビームを形成する装置と同様な 構成要素を備えているが、そのうちのいくつかは従来のものと相違している。

この本発明の装置は、揮発性のクラスタおよび不揮発性のクラスタの両方を形成 するものであるが、これらのクラスタは限定されるものではなく、従来の装置よ り広い範囲である。

この改良された構成要素は、基板に到達するクラスタのタイプを制御し、このク ラスタによって基板が余分のエネルギで衝撃されるのを防止する。

本発明の方法は、クラスタビームの粒子の質量を制御するものであり、クラスタ ビームの粒子をイオン化する工程と；このイオン化されたクラスタビームを質量 分離器を通過させ、これらの粒子をその質量に対応して分離する工程と；所定の 質量範囲の粒子をこの質量分離器から抽出する工程とを備えている。

また、本発明の装置の別の特徴は、クラスタビームを供給するクラスタ供給源を 備え、このクラスタビーム中にはクラスタ化していない原子および２個ないし１ ０，０００個の原子が緩く結合したクラスタを含んでおり；またクラスタ供給源 からのクラスタ化していない原子およびクラスタを含むビームをイオン化するイ オナイザを備え；さらにこのクラスタビーム中から所定の質量以上のクラスタを 分離する質量分離手段とを備えているものである。この分離手段を通過したクラ スタは静電加速手段によって加速され、この手段は一対の孔開板を備え、この第 ２の板に加速電位が与えられる。よって、クラスタ供給源で形成された大きな寸 法のクラスタは、質量分離手段によって分離され、所定の寸法以上のクラスタの みがターゲットである基板に到達する。

本発明の方法の特徴は、質量分離手段を用いないでイオン化されたクラスタを加 速して基板に到達させた場合を考慮すれば理解できる。イオンおよびクラスタの 大部分は、イオナイザによって１価の電荷に帯電する。この静電加速器によって イオンまたはクラスタイオンに与えられるエネルギは、これらの質量に対応する のではなく、それらの電荷に対応する。

したがって、１個の原子のイオンと１０００個の原子からなるイオン化されたク ラスタも同じエネルギを与えられる。この１個のイオンが基板に衝突した場合に は、その全エネルギがこの基板に移転される。この与えられるエネルギは、通常 かなり高い値、たとえば数千電子ボルトであり、所定のクラスタであればこの基 板の上の空間電荷を通してこの基板に侵入することができる。１個のイオンによ って基板に局部的に高いエネルギが与えられた場合には、その表面に欠陥が生じ 、完成された薄膜に欠陥が生じることになる。

大きな、１価のイオン化されたクラスタは、全体のエネルギは同じであるが、こ のクラスタは基板に衝突すると分散する。この分散した各原子は、この全体のエ ネルギをこのクラスタの原子の数で除したエネルギを有する。たとえば、全体の エネルギが２０００電子ボルトであれば、１個のイオンが基板の表面に衝突した 場合にはこの２０００電子ボルトのエネルギが局部的に移転される。しかし、１ ０００個の原子からなるクラスタがこの基板の表面に衝突して分散した場合には 、この原子は高温のガスとしてこの表面に分散する。これら分散した原子の有す るエネルギは２電子ボルトだけであり、このエネルギが分散して移転されるので 、欠陥は生じない。

小さなりラスタの場合には、前述の１個の原子からなるイオンの場合と同様な不 具合を生じる。たとえば、２個の原子からなるクラスタが基板の表面に衝突した 場合には、各原子は１０００電子ボルトものエネルギを有することになる。この ように高いエネルギは、基板に欠陥を発生させる。

しかし、従来のクラ・スタ供給源は、きわめて狭い範囲でしか大形のクラスタを 発生できない。したがって、従来のものでは、大形のクラスタの他に１個の原子 のイオンおよび小さなりラスタも発生してしまい、これら１個の原子や小さなり ラスタをビーム中から除去しないと基板に損傷が生じる。したがって、大形のク ラスタを１個の原子や小さなりラスタから分離する質量分離器が必要になる。

この分離器として、磁気質量分離器が使用できる。この磁気質量分離器は、ビー ムに強い磁界を与え、このビーム中の原子およびクラスタをその質量に応じて偏 向させる。質量の大きなりラスタは、その偏向が小さいので、この磁界を通過す る。実際には、この磁気質量分離器は、大形の磁極部材を必要とするので、装置 内に設けることは困難である。このような磁気分離器は、クラスタをその質量毎 に分離するには適していないが、一般には大きなりラスタをそれ以下のクラスタ や原子と分離するのには適している。この磁気分離器はビームを拡散するので、 分離した後のビームを収束させるレンズが必要である。これらの不具合が解消さ れれば、この磁気質量分離器は本発明の装置に使用できる。

しかし、この質量分離器としては、静電質量分離器が好ましい。このものは、ク ラスタ源からクラスタおよびクラスタ化していない原子が一定の速度出供給され 、したがってこれらのエネルギはその質量に比例する。このものは、平面状の阻 止電界が形成され、所定の運動エネルギ以下のエネルギしか持っていない粒子が 反射され、この所定のエネルギはこの質量分離器に印加する電圧を調整すること によって制御できる。これら粒子の速度は比較できるので、この阻止電界は質量 の異なる粒子を分離できる。大きな質量のクラスタはこの静電分離器を通過し、 小さなりラスタやクラスタ化していない原子は反射される。この静電質量分離器 は、大きな空間を必要とせず、通常の光学的および真空装置内に容易に設置でき る。さらに、この静電質量分離器は、通過したビームを拡散することがなく、こ のビームを再度収束するレンズ等を必要としない。

この静電分離器は、好ましくはクラスタのビームを遮るように設置された１個ま たは２個の格子状の電極を備え、これらを通してビームが通過する。この格子状 という意味は、２つの方向に互いに離間した２組の平行な格子であり、窓のスク リーンのような形状のものである。イオナイザに近い方の第１の電極は入口側の 電極であり、イオナイザの電位と同じ電位にされている。この入口側の電極は、 第２の電極の電界がこの静電分離器から外方に広がるのを防止し、またこの分離 器を通過したビームが拡散するのを防止する。また、イオナイザから遠い方の第 ２の電極は、阻止電界電極であり、所定の質量以下の粒子を排除するための電圧 が印加される。

この作動を確実におこなうには、この静電質量分離器は均一な電位のイオナイザ と一緒に作動させる必要がある。この均一な電位のイオナイザは、このビームに 含まれるクラスタおよびクラスタ化していない原子のイオンを均一な電位で形成 する。このように、質量の相違する粒子を均一な電位とすることにより、これら 粒子が均一な速度と電位で質量分離器に供給され、よって効率的な分離ができる 。放電プラズマを有するイオナイザは、電位がより均一になるので好ましい。

この均一な電位のイオナイザと入口電極を一緒に使用することにより、すべての イオン化されたクラスタは均一な阻止電界内で同じ電位レベルで阻止される。し たがって、このクラスタビームの幅全体にわたって小さなりラスタを均一に排除 できる。

この阻止電極には、クラスタビーム内の粒子の電位と同じ正負の電位が印加され る。実際の場合には、これら粒子は正にイオン化され、またこの阻止電極には正 の電圧が印加される。この印加される電圧は、分離すべき境界の質量に対応して 設定される。この電圧を高（すれば、分離される粒子の質量が大きくなる。また 、この電圧は、システムの特性に対応して、またクラスタビーム中の粒子の種類 、イオナイザおよび供給源の形式、この質量分離器の電極の形状等に対応して設 定される。

“このクラスタビームはこの質量分離器の格子電極を通過するので、その粒子の 一部はこの格子に衝突する。この粒子が入口電極に衝突することにより小さな帯 電された粒子が発生はない。また、クラスタが阻止電界電極に衝突した場合には 支障が生じる場合があるので、好ましくない。すなわち、このような衝突によっ て質量の小さな破片が生じ、これが基板に達してしまうからである。しかし、こ の阻止電界電極の格子を入口電極の格子と正確に合致させておけば、このように 粒子がこの阻止電界電極に衝突することがほぼ防止できる。

すなわち、入口電極の格子の開口部を通過した粒子は、そのまま阻止電界電極の 格子の開口部を通過するか、または反発される。

本発明の質量分離器を通常のクラスタビーム装置に装着すれば、このクラスタビ ームによって被着する記述に大きな進歩が達成される。質量の小さな粒子はクラ スタビーム中から排除され、ターゲット基板には達せず、この質量の小さな粒薄 膜が被着でき、電子装置の分野において有効である。なお、本発明のその他の特 徴は、以下図面を参照した実施例の説明によって明白となるであろう。

図面の簡単な説明 第１図は、クラスタビームを発生する装置の概略的な側面図； 第２図は、第１図における阻止電界電極の正面図；第３図は、質量分離器に入口 電極を備えておらず、１個の加速電極を備えた別の実施例のクラスタビームの発 生装置の概略的な側面図； 第４図は、質量分離器の電極に電圧を印加しない場合（Ｏｖ）および電圧を印加 した場合（２０Ｖ）の基板に到達するクラスタの数をその寸法との関係で示した 線図；第６図は、２個の質量分離器を使用したクラスタビームの発生装置の概略 的な側面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図には、本発明の被着装置１０を示す。この被着装置１０は、クラスタ供給 源１２を備え、このものはクラスタビーム１４を発生する。このクラスタビーム １４には原子が緩く結合したクラスタおよび単独の原子等を含み、これらをまと めて粒子と称し、これらクラスタや原子はこの供給源の形式および原子の種類に 対応して分布している。また、この供給源の作動によって、これらクラスタや原 子の速度はほぼ等しい。

この供給源のある形式では、この原子はるつぼ内で加熱され、その開口から放出 される。この原子は自然に結合してクラスタを形成するが、この形式のものは、 その効率が低い。

また、この第１図の供給源１２の別の形式としては、揮発性の原子の加圧ガスが 超音波ノズル１６を通過してクラスタに形成されるものである。このクラスタは 、このガスが膨張、冷却される際に形成される。このノズル１６から放出される 原子およびクラスタの速度は均一である。

このクラスタ供給源１２から放出さ゛れたクラスタビーム１４はイオン化されて はいないが、これをターゲット基板に向けて加速するためにはこれをイオン化す る必要がある。このクラスタビームの粒子はイオナイザ１８によってイオン化さ れ、イオン化クラスタビーム２０となる。多くの場合には、これら粒子は正にイ オン化されることが望ましく、以下の説明でもこのイオナイザ１８よって粒子が 正にイオン化されるものとする。陰極２２から正の電位の陽極２４に向けて電子 が放出される。この電子の移動方向は粒子のビームであるイオン化されていない クラスタビームを横断する方向である。

この電子の一部は粒子に衝突し、これらを正に帯電させる。

好ましくは、この陽極２４の電位は５０ないし１００ボルトであり、またこのイ オナイザの電流は約１０ないし３０ミリアンペアである。このような作動によっ て、これら粒子すなわち原子やクラスタは１価にイオン化される。このクラスタ が静電加速器によって制御されて加・速されるために、これらクラスタの最低の イオン化レベルが必要である。

このイオン化されたクラスタビーム２０は、イオン化されたクラスタおよびイオ ン化されていない原子やクラスタを含んでいる。これらイオン化されていない原 子やクラスタは、静電加速によって加速されず、エネルギも与えられないので、 さして重要ではない。しかし、イオン化された原子や小さなりラスタをイオン化 された大きなクラスタから分離することは先に述べたように重要である。

このイオン化された原子や小さなりラスタは質量分離器２６によって排除される 。この第１図に示した実施例では、この質量分離器２６はイオン化されたクラス タビーム２０の経路に配置された２個の電極を備えている。入口電極２８はイオ ナイザ１８に近い方に配置され、阻止電界電極３０はイオナイザから遠い方に配 置されている。この入口電極２８は阻止電界電極３０に対応して設計されている 。

この阻止電界電極３０には、粒子のイオン化の正負と同じ正負の電圧が印加され 、静電的な阻止電界を形成する。この阻止電界はできるだけ均一であることが望 ましく、これが不均一であると通過させる粒子の質量がばらつき、またクラスタ ビーム２０が拡散する。この阻止電界電極３０は、クラスタビーム２０中の大き な質量の粒子を通過させる。この阻止電界電極３０は、２方向の格子状の導電部 材３２を備え、これには略正方形の開口３４が形成されている。第２図に示すよ うに、この電極３０の形状は魚網または窓のスクリーンのような形状をしている 。この阻止電界は、各開口３４と略同じであり、開口の寸法に少し影響される。

クラスタビーム２０の粒子のイオンはこの阻止電界電極３０に印加される電圧と 同じ正負のものであるから、この電極によって形成される阻止電界によってこれ らの粒子が阻止される。この電極３０によって形成される阻止電界を通過できる 粒子は、そのイオン化の程度およびその運動エネルギによって決定される。１価 にイオン化されている粒子は、多価にイオン化されている粒子に比べてより通過 しやすく、よって多価にイオン化されている粒子は阻止される。また、質量の小 さい粒子もより強く阻止される。よって、クラスタ化していない原子はこの電極 ３０によって形成される阻止電界によって阻止され、クラスタ供給源１２に向け て戻される。また、１価にイオン化された粒子であってこの電極に印加された電 圧に対応した所定ののま質量以下のクラスタも阻止され、クラスタ供給源１２に 向けて戻される。また、質量が大きなりラスタでも多価にイオン化されているも のも阻止され、クラスタ供給源１２に向けて戻される。また、前述したように、 イオン化されていない原子やクラスタはこの阻止電界には影響されない。しかし 、このイオン化されていない粒子はクラスタ供給源１２麻ら放出される際のエネ ルギが低く、また静電加速器によっても加速されない。よって、所定の質量以下 の質量の粒子でもイオン化されていないものはこの阻止電界を通過する。

また、前記の入口電極２８も格子状の導電部材を備えており、この格子状の導電 部材は上記阻止電界電極３０の格子状の導電部材３２と同じ形状寸法に形成され ている。この阻止電界電極３０にイオン化されたクラスタビーム２０の粒子が衝 突しないことが重要である。すなわち、このような衝突によって粒子がより小さ な破片となって分解し、この所定の質量より小さな粒子がこの電極の開口３４を 通過して基板に達してしまうからである。この粒子がこの格子状の導電部材３２ に衝突するのを防止するため、入口電極２８の格子状の導電部材はこの阻止電界 電極３０のものと同じに形成されている。このクラスタビーム２０が充分に収束 されていれば、上記入口電極２８の開口を通過した粒子はそのまま阻止電界電極 ３０の開口も通過し、この電極の格子状の導電部材３２には衝突しない。

そして、この分離された所定の質量以上のクラスタは加速器３６に送られる。こ の加速器３６には、第１の開口電極３８が設けられ、この電極は第２の開口電極 ４０より小さい負の（正にイオン化されたクラスタよりも）電位に印加されてい る。そして、このイオン化されたクラスタビーム２０は、これら電極３８．４０ の開口４２ａ、４２ｂを通過し、その電位差により粒子が加速される。たとえば 、上記の第２の開口電極４０は第１の開口電極３８よりも約１０００ないし１０ ．０００ボルト負の電位に維持され、またこの第１の電極はイオナイザ１８と同 じ電位に維持されている。そして、１価に帯電され、１０００個の原子からなる クラスタが電位差２０００ボルトに維持されている電極３８．４０のを通過した 場合には、この粒子に２０００電子ボルトのエネルギが与えられる。このように 大きなエネルギと質量を有するクラスタは、空間電荷に抗してターゲット基板４ ４の表面に侵入することができる。そして、このクラスタが衝突すると、その構 成原子が分散し、これら分散した各原子の有するエネルギは約２電子ボルトの小 さいものとなる。このような小さなエネルギの原子はこの基板４４の表面には侵 入できず、その表面やその上に成長されている薄膜を損傷することがない。

なお、この基板の薄膜を均一化するためには、この原子１個あたりのエネルギは １ないし１０電子ボルト程度がよい。

このクラスタビーム２０はこの基板４４に導かれるように充分に収束されている 。あるいは、このクラスタビーム２０はイオン化されているので、静電的または 磁気的な手段によって、この粒子の軌跡を制御してもよい。このクラスタビーム ２０を収束するために静電レンズ４６を使用してもよい。

また、偏向板４８よってクラスタビーム２０を偏向し、基板４４の所定の部分に 導いてもよい。これらの手段によれば、このイオン化されたクラスタを基板４４ の所定の部分に導くことができ、特別な電子装置の製造の際に所定の部分に高い 密度でクラスタを供給できる。

また、この被着装置５０の別の実施例を第３図に示す。この装置５０は、質量分 離器２６の入口電極２８が内点以外は略同様のものであろうこの第３図のものの イオナイザ１８は、不揮発性クラスタ用のプラズマ状イオナイザであり、このプ ラズマの境界が上記の入口電極２８と同様の作用をなす。

この装置５０を通過した粒子の質量分布は、質量分離器２６を通過した後にこの クラスタビーム２０を受けるファラデーカップによって測定される。第４図には 、この測定装置に到達するクラスタの数をこのクラスタの大きさを関数として示 したもので、第１の場合には阻止電界電極３０に電圧Ｖを印加しない場合であり 、また第２の場合はこの阻止電界電極３０に＋２０Ｖの電圧を印加したものであ る。この正の阻止電界電圧Ｖを印加することにより、原子の数が約７００〜８０ ０個以下のものは排除される。この電圧を大きくしてゆくと、排除されるクラス タがより大きくなり、またすべてのクラスタ化していないイオンや小さなりラス タが排除される。

また、第５図に示すように、横断方向の静電質量分離器を使用することもできる が、このものは第１．２．３図に示すような阻止電界形の質量分離器２６より効 率が低い。この横断形質量分離器５２は、軽い粒子を壁内に偏向し、重い粒子は 通過させる。この横断形の質量分離器５２は、この横断方向の静電界によってク ラスタビーム２０が拡散する欠点がある。所定の質量以上の粒子の粒子束は、阻 止電界形の分離器２６より低くなる。よって、この横断形電界質量分離器５２よ り阻止電界形質量分離型２６を使用することが好ましいが、前者のものは、特定 の場合には使用できる。

また、第６図に示すように、第２の質量分離器５４をクラスタビーム２０の経路 に設置してもよく、これによって第１の質量分離器２６を通過した後のビームを 分離する。この第２の質量分離器５４の阻止電界電極の印加電圧を高く設定すれ ば、第１の質量分離器２６を通過するクラスタの質量より大きい質量のクラスタ が通過する。第１の質量分離器２６を通過できる範囲の質量を持ったクラスタで も、この第２の質量分離器５４によって排除され、このクラスタは捕獲されて基 板４４に向けて導かれる。この捕獲されるクラスタの質量の範囲は、この第２の 質量分離器５４の阻止電界の強さを第２の質量分離器２６のそれに近付ける程狭 くなる。これによって、きわめて狭い範囲の質量を有するクラスタのみを分離す ることができる。

本発明の質量分離器をクラスタビームを形成する装置に設けることにより、この クラスタビーム発生装置に大きな長所が与えられる。従来のクラスタ発生装置で は、クラスタ化していない原子や小さなりラスタが発生され、これらが基板に衝 突すると欠陥を発生させる。本発明によれば、クラスタ化していない原子や小さ なりラスタが除去され、基板の薄膜に欠陥が生じることがなく、より完全な薄膜 が形成される。

以上実施例について本発明を説明したが、当業者であれば本発明の要旨を逸脱し ない範囲で各種の変更を加えることは容易である。よって、本発明は以下の請求 の範囲によって規定される。

国際調査報告 ＋ｐ＋＊ｍａ＋＊ＩＩａｌＡ１−ｓ１１！＠Ｉ−・＊Ｎ＠、ｐ（τ／υ５ａ７１ ０２２５５国際調査報告 ＵＳ　８７０２２５５ ＳＡ　１９０５９

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．クラスタビームから所定の質量範囲の粒子を選択する方法であって： 上記クラスタビーム中の粒子をイオン化する工程と；このイオン化されたクラス タビームを質量分離器を通過させ、粒子をその質量に対応して分離する工程と； 所定の質量範囲の粒子を上記の質量分離器から抽出する工程とを備えたことを特 徴とする方法。
2. ２．前記イオン化する工程は、均一な電位のイオナイザを使用し、全ての粒子を 同じ電位レベルにイオン化するものであることを特徴とする前記請求の範囲第１ 項記載の方法。
3. ３．前記の質量分離器は阻止静電界を形成し、これによって所定の質量以下の質 量の粒子の移動を阻止し、所定の質量範囲の粒子のみをこの質量分離器を通過さ せるものであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の方法。
4. ４．前記質量分離器は、前記粒子をその質量に対応してその移動を偏向させる偏 向静電界を形成するものであることを特徴とする前記請求の範囲第１項記載の方 法。
5. ５．イオン化されたクラスタのビームを発生する装置であって； クラスタビームを発生するクラスタ供給源を備え，このクラスタビームはクラス タ化していない原子と２個ないし１０，０００個の原子が緩く結合したクラスタ とを含み；また上記クラスタ供給源からのクラスタ化していない原子およびクラ スタを受け、これらクラスタ化していない原子およびクラスタをイオン化するイ オナイザを備え；また所定の質量以上の質量を有するクラスタをクラスタビーム 中から分離する質量分離手段とを備えたことを特徴とする装置。
6. ６．前記イオナイザは、前記原子およびクラスタを１価の電位レベルにイオン化 する均一電位形のイオナイザであることを特徴とする前記請求の範囲第５項記載 の装置。
7. ７．前記質量分離手段は阻止電界電極を備えていることを特徴とする前記請求の 範囲第５項記載の装置。
8. ８．前記質量分離手段は格子状の電極を備えていることを特徴とする前記請求の 範囲第５項記載の装置。
9. ９．前記質量分離手段は、入口電極と阻止電界電極とを備えていることを特徴と する前記請求の範囲第５項記載の装置。
10. １０．前記各電極は格子状をなし、前記クラスタビームの経路に配置され、これ ら２個の格子の開口は互いに整列されていることを特徴とする前記請求の範囲第 ９項記載の装置。
11. １１．前記イオン化されたクラスタビームを加速する加速手段が設けられている ことを特徴とする前記請求の範囲第５項記載の装置。
12. １２．前記加速手段は、前記質量分離手段を通過した後のイオン化されたクラス タビームを受けるように配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１１ 項記載の装置。
13. １３．第２の設定された質量以下の質量のクラスタをターゲットに向けて反射す る第２の質量分離手段を備え、この第２の質量分離手段は、前記質量分離手段を 通過し、所定質量以上の質量の粒子を含むイオン化されたクラスタビームを受け るような位置に配置され、これら質量分離手段および第２の質量離手段が協働し て狭い質量範囲のクラスタを分離することを特徴とする前記請求の範囲第５項記 載の装置。
14. １４．イオン化されたクラスタビームを発生する装置であって： クラスタビームを供給するクラスタ供給装置を備え、このクラスタビームはクラ スタ化していない原子および２個ないし１０，０００個の原子が緩く結合したク ラスタを含むものであり； 上記クラスタビームの原子およびクラスタを１価の電位レベルにイオン化する均 一電位イオナイザを備え；また上記クラスタビームを阻止する格子状の阻止電界 電極を有する静電質量分離器を備え、この阻止電界電極は、上記イオン化された クラスタビームと同じ正負の電位が印加されるものであることを特徴とする装置 。
15. １５．前記質量分離器は、前記クラスタビームを遮るような格子状の入口電極を 備え、この入口電極の格子と前記阻止電界電極の格子とは互いに整列されている ことを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載の装置。
16. １６．前記イオン化されたクラスタビームを加速する加速手段が設けられている ことを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載の装置。
17. １７．前記加速手段は、前記質量分離器を通過した後のイオン化されたクラスタ ビームを受けるような位置に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第 １４項記載の装置。
18. １８．第２の静電質量分離器を備え、この第２の質量分離器は、前記質量分離器 を通過した後のイオン化されたクラスタビームを遮るような位置に配置され、こ れによって狭い質量範囲のクラスタビームを発生することを特徴とする前記請求 の範囲第１４項記載の装置。
19. １９．前記クラスタビームを収束するレンズ手段を備え、このレンズ手段は前記 イオナイザの後に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載 の装置。
20. ２０．前記クラスタビームを偏向する偏向手段を備え、この偏向手段は前記イオ ナイザの後に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１４項記載の装 置。