DE4008119A1 - Verfahren zum steuern eines elektromagneten fuer eine magnetron-katodenzerstaeubungsquelle - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern des durch einen Elektromagneten für eine Magnetron- Katodenzerstäubungsquelle erzeugten magnetischen Feldes.

Eine herkömmliche Magnetron-Katodenzerstäubungs-Vorrichtung ist in Fig. 11 gezeigt. Die in dieser Figur gezeigte Vor­ richtung wird im folgenden beschrieben.

In Fig. 11 bezeichnet das Bezugszeichen 20 eine Vakuumkam­ mer, die eine Gaseinlaßöffnung 21 zum Einlassen von bei­ spielsweise Argon und eine Gasauslaßöffnung 22 enthält, an die eine Vakuumpumpe zum Evakuieren der Vakuumkammer ange­ schlossen ist. Im Inneren der Vakuumkammer 20 sind sich ge­ genüberliegend eine Anode 24, auf welcher Substrate 23 ange­ bracht sind, und eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle 25 vorgesehen. Die Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle 25 ist durch Anordnen eines Elektromagneten 28 auf der rückseitigen Oberfläche einer Fangelektrode 29, die als Katode dient, gebildet, wobei der Elektromagnet 28 umfaßt: ein Zentraljoch 26 b, das aufwärts von dem Zentrum eines Bodenjochs 26 a vor­ steht, welches aus einem ferromagnetischen Material einer Plattenform hergestellt ist, ein Umfangsjoch 26 c einer Wand­ form, das aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs 26 a vor­ steht und ringförmig das Zentraljoch 26 b einschließt, eine Zentralspule 27 a, die um das Zentraljoch 26 b gewickelt ist, eine Innenumfangsspule 27 b, die um den Innenumfang des Um­ fangsjochs 26 c auf der Seite des Zentraljochs 26 b gewickelt ist, und eine Außenumfangsspule 27 c, die um den Außenumfang des Umfangsjochs 26 c gewickelt ist.

Die Zentralspule 27 a ist durch Wickeln ihrer Windungen um das Zentraljoch 26 b in Umfangsrichtung desselben gebildet, und die Innenumfangsspule 27 b und die Außenumfangsspule 27 c sind durch Wickeln ihrer Windungen um das Umfangsjoch 26 c in Umfangsrichtung desselben gebildet.

In der gezeigten Katodenzerstäubungs-Vorrichtung wird die Vakuumkammer 20 evakuiert, und es wird dann beispielsweise Argon in diese eingeleitet. Jede der Spulen 27 a, 27 b, 27 c wird mit einem elektrischen Strom beaufschlagt, und gleich­ zeitig wird die Fangelektrode 29 elektrisch geladen, um da­ durch einen Katodenzerstäubungsvorgang einzuleiten. Durch einen elektrischen Stromfluß durch jede der Spulen erzeugt der Elektromagnet 28 bogenförmige magnetische Kraftlinien 30, die aus dem Umfangsjoch 26 c in Richtung auf das Zentral­ joch 26 b austreten, und veranlaßt durch Wirkung der magneti­ schen Kraftlinien, die Bahnen der Elektronen, die durch eine elektrische Entladung zwischen der Anode 24 und der Fang­ elektrode 29 erzeugt werden, auf einen Raum, der durch die magnetischen Kraftlinien und die Fangelektrode 29 umschlos­ sen ist, zu begrenzen. Die Elektronen kollidieren mit den Molekülen des Argons, während sie eine zykloidische Bewegung durchführen, regen das Argon an oder ionisieren es und er­ zeugen ein Plasma hoher Dichte in diesem Raum. Dann zer­ stäuben die Ionen in dem Plasma die Fangelektrode 29, welche die Katode ist, und Partikel der Fangelektrode 29, die durch das Zerstäuben durch den Inonenbeschuß erzeugt werden, wer­ den veranlaßt, sich an den Substraten 23 anzulagern, um dünne Filme darauf zu bilden.

Die Steuerung erfolgt derart, daß konstante Werte der elek­ trischen Ströme eingestellt werden, die in derselben Rich­ tung durch die Zentralspule 27 a und die Innenumfangssspule 27 b fließen sollen, und daß ein konstanter Wert des elek­ trischen Stroms eingestellt wird, der in vorbestimmter Rich­ tung durch die Außenumfangsspule 27 c fließen soll.

Da bei dem herkömmlichen Verfahren zur Steuerung des Elek­ tromagneten für die Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle eine Steuerung wie zuvor beschrieben durchgeführt wird, nämlich derart, daß konstante Werte der elektrischen Ströme einge­ stellt werden, die durch die Zentralspule 27 a und die In­ nenumfangsspule 27 in derselben Richtung fließen sollen, und daß ein konstanter Wert des elektrischen Stroms eingestellt wird, der durch die Außenumfangsspule 27 c in einer vorbe­ stimmten Richtung fließen soll, unterliegt die Form der bo­ genförmigen magnetischen Kraftlinien 30, die nahe der Ober­ fläche der Fangelektrode 29 auftreten, nur einer geringen oder gar keiner Änderung. Daher konzentriert sich ein Plasma hoher Dichte auf einen Punkt, bei dem die magnetischen Kraftlinien parallel zu der Fangelektrode 29 verlaufen, und dieser kleine Bereich der Fangelektrode, der dem betreffen­ den Punkt entspricht, erodiert, was zu Nachteilen dahinge­ hend führt, daß ein weiter Bereich der Fangelektrode 29 nicht gleichförmig durch Ionenbeschuß zerstäubt werden kann und daß der durch die Fangelektrode 29 erzielte Nutzeffekt gering ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den durch die bei der Magnetron-Katodenzerstäubung verwen­ dete Fangelektrode erzielten Nutzeffekt zu verbessern, und dazu ein Verfahren zur Steuerung des durch einen Elektroma­ gneten erzeugten magnetischen Feldes anzugeben, das zur Er­ höhung des durch die Fangelektrode erzielten Nutzeffekts geeignet ist.

Zur Lösung der genannten Aufgabe wird ein Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Magnetron-Katoden­ zerstäubungsquelle vorgeschlagen, welcher Elektromagnet auf einer rückseitigen Oberfläche einer Fangelektrode sitzt, wobei der Elektromagnet umfaßt: ein Zentraljoch, das auf­ wärts von einem zentralen Teil eines Bodenjochs vorsteht, ein kreisringförmiges Umfangsjoch, das aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs vorsteht, eine Zentralspule, die um das Zentraljoch in Umfangsrichtung desselben gewickelt ist, eine Innenumfangssspule, die um den inneren Umfang des Um­ fangsjochs in Umfangsrichtung desselben auf der Seite des Zentraljochs gewickelt ist, und eine Außenumfangsspule, die um den äußeren Umfang des Umfangsjochs in Umfangsrichtung desselben gewickelt ist, wodurch ein magnetisches Feld in einem Raum nahe der Oberfläche der Fangelektrode durch einen elektrischen Stromfluß durch jede der Spulen gebildet wird. Das vorgeschlagene Verfahren ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungen von elektrischen Strömen, die durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule fließen sollen, gleich gemacht sind und daß die Richtung eines elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, periodisch in dieselbe Richtung und in die umgekehrte Richtung derjenigen elektrischen Ströme, die durch die Zen­ tralspule und die Innenumfangsspule fließen sollen, ge­ steuert wird.

Für das zuvor angegebene Steuerverfahren wird bevorzugt, die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenum­ fangsspule fließen soll, periodisch zu wechseln und gleich­ zeitig die Stärke des elektrischen Stroms von groß nach klein bzw. umgekehrt zu ändern.

Nachdem die Vakuumkammer evakuiert ist, wird ein Edelgas, beispielsweise Argon oder dergl., in diese eingeleitet, es wird eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der Anode, auf welcher die Substrate montiert sind, und der Magnetron- Katodenzerstäubungsquelle, die gegenüberliegend der Anode angeordnet ist, angelegt, und der Elektromagnet, der auf der Rückseite der Fangelektrode der Magnetron-Katodenzerstäu­ bungsquelle angeordnet ist, wird elektrisch geladen. Dann tritt eine Plasmaentladung zwischen der Anode und der Fang­ elektrode auf, und die Elektronen in dem Plasma werden durch bogenförmige magnetische Kraftlinien, die durch den Elek­ tromagneten gebildet werden, zu der Oberfläche der Fang­ elektrode hin gedrängt, um dadurch ein Plasam hoher Dichte in dem Raum zu erzeugen, der durch die magnetischen Kraft­ linien und die Fangelektrode umschlossen ist. Die Arbeits­ weise in diesem Fall ist dieselbe wie diejenige der her­ kömmlichen Magnetron-Katodenzerstäubungsvorrichtung, d. h. das Plasma hoher Dichte aktiviert die Kollision zwischen den Molekülen des Edelgases und den Elektronen, um eine große Anzahl von Ionen zu erzeugen, und das Auftreffen einer großen Anzahl von Ionen auf der Fangelektrode veranlaßt eine große Anzahl von Partikeln der Fangelektrode, sich in Rich­ tung auf die Substrate zu bewegen, um dadurch dünne Filme auf den Oberflächen der Substrate bei relativ hoher Ge­ schwindigkeit zu bilden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Steuerung derart durchgeführt werden, daß elektrische Ströme derselben Rich­ tung jeweils durch die Zentralspule und die Innenumfangs­ spule des Elektromagneten fließen und daß ein elektrischer Strom in seiner Richtung entgegengesetzt zur Richtung der Ströme durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule periodisch durch die Außenumfangsspule fließt. Durch diese Steuerung verändert sich die Art der Krümmung derjenigen magnetischen Kraftlinien, die sich nahe der Oberfläche der Fangelektrode ausbilden, und ein Punkt mit hoher magneti­ scher Feldstärke bewegt sich zwischen einem Bereich, der nahe dem Zentrum liegt, und einem Bereich, der näher an dem Umfang der Fangelektrode liegt. Als Ergebnis dieser Hin- u. Herbewegung bewegt sich ein Ort, in dem ein Plasma hoher Dichte erzeugt wird, zwischen dem Bereich, der näher an dem Zentrum liegt, und dem Bereich, der näher an dem Umfang liegt, hin und her. Demzufolge wird der Bereich, in welchem die Fangelektrode durch Ionenbeschuß abgetragen wird, brei­ ter, wodurch der Nutzeffekt der Fangelektrode größer wird.

Wenn die Stärke des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, einhergehend mit der Um­ steuerung der Flußrichtung des elektrischen Stroms in dem Elektromagneten abwechselnd hoch und niedrig gemacht wird, verändert sich das magnetische Feld, das durch die Außenum­ fangsspule zu erzeugen ist, von stark nach schwach bzw. umgekehrt. Als Ergebnis führt der Punkt mit starkem magne­ tischen Feld eine Schwingung zwischen dem Bereich, der näher an dem Zentrum liegt, und dem Bereich, der näher an dem Umfang liegt, aus. Einhergehend mit dieser Schwingung schwingt der Ort, in dem das Plasma hoher Dichte erzeugt wird, ebenfalls, und derjenige Bereich der Fangelektrode, der durch Ionenbeschuß zerstäubt wird, wird durch die Breite der Schwingung vergrößert, was zu einem größeren Nutzeffekt der Fangelektrode führt.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand mehrerer Figuren im einzelnen beschrieben.

Fig. 1 bis Fig. 10 zeigen eine Magnetron-Katodenzerstäu­ bungsquelle, auf die in ein Ausführungsbeispiel der vorlie­ genden Erfindung anwendbar ist.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Magnetron-Katoden­ zerstäubungsquelle.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der Magnetron-Katodenzerstäu­ bungsquelle, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1 zur Erläuterung der Verhältnisse, bei denen die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch eine Zentralspule und eine Innenumfangsspule fließen sollen, jeweils im Uhrzeigersinne in der Figur und die Richtung des elektrischen Stroms, der durch eine Außenumfangsspule fließen soll, entgegen dem Uhrzei­ gersinn bestimmt werden.

Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht der Magnetron-Katodenzer­ stäubungsquelle, die in Fig. 3 dargestellt ist, zur Erläuterung der Verhältnisse des zu erzeugenden ma­ gnetischen Feldes.

Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1 zur Erläuterung der Verhältnisse, bei denen die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule und die Innenumfangspule fließen sollen, jeweils im Uhrzeigersinne in der Figur be­ stimmt werden und die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, ebenfalls im Uhrzeigersinn bestimmt wird.

Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht der Magnetron-Katoden­ zerstäubungsquelle, die in Fig. 5 angegeben ist, zur Erläuterung der Verhältnisse des zu erzeugenden magnetischen Feldes.

Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1 zur Erläuterung der Verhältnisse, bei denen die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule fließen sollen, entgegen dem Uhrzeigersinne in der Figur bestimmt werden und die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn bestimmt wird.

Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht der Magnetron-Katodenzer­ stäubungsquelle, die schematisch in Fig. 7 darge­ stellt ist, zur Erläuterung der Verhältnisse des zu erzeugenden magnetischen Feldes.

Fig. 9 zeigt ein Schnittansicht längs der Linie I-I in Fig. 1 zur Erläuterung der Verhältnisse, bei denen die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule fließen sollen, jeweils entgegen dem Uhrzeigersinn in der Figur und die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, im Uhrzei­ gersinn bestimmt werden.

Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht der Magnetron-Katoden­ zerstäubungsquelle, die in Fig. 9 dargestellt ist, zur Erläuterung der Verhältnisse des zu erzeugenden magnetischen Feldes.

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer herkömmlichen Magne­ tron-Katodenzerstäubungsvorrichtung.

In Fig. 1 u. Fig. 2 ist eine Magnetron-Katodenzerstäubungs­ quelle, die für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung be­ nutzt wird, gezeigt. Die Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle 1, die in diesen Figuren gezeigt ist, ist in einer Vakuum­ kammer in gleicher Weise wie in dem herkömmlichen Beispiel, das in Fig. 11 gezeigt ist, angeordnet und innerhalb der­ selben gegenüberliegend einer Anode positioniert, auf wel­ cher Substrate montiert sind. Die Magnetron-Katodenzer­ stäubungsquelle 1 hat einen Aufbau, bei dem ein Elektroma­ gnet 4 auf der Rückseite einer Fangelektrode 5 angeordnet ist, die als eine Katode dient und aus einem magnetischen oder nichtmagnetischen Material einer elliptischen Platten­ form gebildet ist, wobei der Elektromagnet 4 umfaßt: ein inselförmiges Zentraljoch 2 b, das aufwärts von einem zen­ tralen Abschnitt eines Bodenjochs 2 a einer elliptischen Plattenform vorsteht, ein Umfangsjoch 2 c einer kreisförmigen Wallform, die aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs 2 a vorsteht, eine Zentralspule 3 a, die um das Zentraljoch 2 b in Umfangsrichtung desselben gewickelt ist, eine Innenumfangs­ spule 3 b, die um den Innenumfang des Umfangsjochs 2 c in dessen Umfangsrichtung auf der Seite des Zentraljochs 2 b gewickelt ist, und eine Außenumfangsspule 3 c, die um den Außenumfang des Umfangsjochs 2 c in Umfangsrichtung desselben gewickelt ist.

Es ist jeweils eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle 6 a, b, c mit der Zentralspule 3 a, der Innenumfangsspule 3 b bzw. der Außenumfangspule 3 c verbunden. Ferner sind an den vor­ deren Enden des Zentraljochs 2 b und des Umfangsjochs 2 c sich an diese anschließend ein vorstehendes Zentraljoch 7 a bzw. ein vorstehendes Umfangsjoch 7 b vorgesehen, die beide aus einem ferromagnetischen Material gebildet sind. An jedem der vorderen Enden des vorstehenden Zentraljochs 7 a und des vor­ stehenden Umfangsjochs 7 b sind ferner ein Zentralpolstück 8 a bzw. ein Umfangspolstück 8 b vorgesehen, die beide aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind. Die Anordnung ist so beschaffen, daß magnetische Kraftlinien, die sich in dem Zentraljoch 2 b und dem Umfangsjoch 2 c aufgrund eines elektrischen Stromflusses durch die Spulen ausbilden, in Richtung auf das Zentralpolstück 8 a und das Umfangspolstück 8 b gelenkt werden, die beide über die Oberfläche der Fang­ elektrode 5 vorstehen, so daß das magnetische Feld in Nach­ barschaft der Oberfläche der Fangelektrode 5 ausgebildet ist.

Der Aufbau des vorstehenden Zentraljochs 7 a, des vorstehen­ den Umfangsjochs 7 b, des Zentralpolstücks 8 a und des Um­ fangspolstücks 8 b sind in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 11 072/Heisei 1 (1989) gezeigt.

Der Zentralspule 3 a und der Innenumfangsspule 3 b werden aus der Stromquelle 6 a bzw. 6 b Gleichströme konstanter Stärke zugeführt, wobei die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule 3 a und die Innenumfangsspule 3 b fließen sollen, derart bestimmt sind, daß sie einander gleich sind. Der Außenumfangsspule 3 c wird ein Gleichstrom konstanter Stärke von der Stromquelle 6 c zugeführt, wobei die Richtung des elektrischen Stroms durch diese durch pe­ riodisches Wechseln von derselben Richtung zu der entgegen­ gesetzten Richtung der Ströme, die durch die Zentralspule 3 a und die Innenumfangsspule 3 b fließen, und umgekehrt umge­ steuert wird. In einem Raum zwischen dem Zentralpolstück 8 a und dem Umfangspolstück 8 b wird ein magnetisches Feld, das magnetische Kraftlinien aufweist, die im wesentlichen par­ allel zu der Oberfläche der Fangelektrode 5 verlaufen, nahe der Oberfläche gebildet, und ein Punkt mit einem starken magnetischen Feld bewegt sich zwischen einem Bereich, der näher an dem Zentrum liegt, und einem Bereich, der näher an dem Umfang liegt, jedesmal dann hin und her, wenn die Rich­ tung des elektrischen Stroms durch die Außenumfangsspule 3 c gewechselt wird. Daher bewegt sich der Punkt mit starkem magnetischen Feld oder das Plasma, das in dem Punkt erzeugt wird, in dem die magnetischen Kraftlinien parallel zu der Oberfläche der Fangelektrode 5 verlaufen, ebenfalls in Übereinstimmung mit der Bewegung des magnetischen Feldes, und der Bereich der Fangelektrode, der durch die Ionen in dem Plasma zerstäubt wird, wird weiter, als es ohne diese Bewegung der Fall wäre.

Ferner wird im vorliegenden Fall, falls ein elektrischer Strom, dessen Stärke und Richtung sich wie bei einem Wech­ selstrom ändern, dessen Wellenform dreieckförmig, sinusför­ mig, trapezförmig oder dergl. ist, der Außenumfangsspule 3 c von der Stromquelle 6 c zugeführt wird, die Steuerung ein­ fach.

Konkrete Beispiele für ein Verfahren zum Steuern des Elek­ tromagneten 4 beim Zerstäuben der Fangelektrode 5 aus fer­ romagnetischem Material durch Ionenbeschuß sind wie folgt beschaffen:

Steuerverfahren 1

a) Wie in Fig. 3 gezeigt, werden Gleichströme von den Stromquellen 6 a u. 6 b an die Zentralspule 3 a und die Innen­ umfangsspule 3 b derart geführt, daß die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch diese beiden Spulen fließen sollen, im Uhrzeigersinne in der Figur verlaufen, und ein Gleichstrom konstanter Stärke fließt aus der Stromquelle 6 c in die Außenumfangsspule 3 c in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn, d. h. in der Richtung entgegen derjenigen durch die Zentralspule 3 a und die Innenumfangsspule 3 b. Damit bilden sich in der Nachbarschaft der Oberfläche der Fangelektrode magnetische Kraftlinien 10 aus, die - wie in Fig. 4 gezeigt - von dem Umfangspolstück 8 b in Richtung auf das Zentralpolstück 8 a gerichtet sind. Die Stärke des ma­ gnetischen Feldes ist in einem Raum nahe dem Zentralpolstück 8 a niedrig und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8 b hoch. Wenn das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter dieser Bedingung durchgeführt wird, wird ein Plasma hoher Dichte in dem Raum nahe dem Unfangspolstück 8 b erzeugt, in dem die Stärke des magnetischen Feldes hoch ist, und die Fangelek­ trode 5 wird in diesem Bereich durch den Ionenbeschuß abge­ tragen.

b) Dann wird mit den Bedingungen, die unter (a) erläutert sind, wenn nur die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule 3 c fließen soll, in die Uhrzei­ gersinn-Richtung - wie in Fig. 5 gezeigt - geändert wird, die Stärke des magnetischen Feldes im Gegensatz zu dem Fall unter (a) in einem Raum nahe dem Zentralpolstück 8 a erhöht und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8 b erniedrigt, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist. Nebenbei bemerkt ändert sich die Richtung der magnetischen Kraftlinien 10 in diesem Fall nicht. Wenn das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter diesen Bedingungen durchgeführt wird, wird ein Plasma hoher Dichte in dem Raum nahe dem Zentralpolstück 8 a erzeugt, in welchem das magnetische Feld stark ist, und die Fangelektrode 5 dieses Bereichs wird stark durch den Ionenbeschuß zerstäubt und abgetragen. Daher bringt diese Steuerung ein Ergebnis dahingehend mit sich, daß die Fangelektrode 5 in zwei Be­ reichen statt eines Bereiches verglichen mit der herkömmli­ chen Steuerung, in welcher die Stärke des magnetischen Fel­ des stationär gehalten ist, abgetragen wird. Dadurch wird der Nutzeffekt der Fangelektrode 5 verbessert.

Steuerverfahren 2

a) Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein Gleichstrom konstanter Stärke von den Stromquellen 6 a u. 6 b derart zugeführt, daß die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zen­ tralspule 3 a und die Innenumfangsspule 3 b fließen sollen, beide entgegen dem Uhrzeigersinn in der Figur verlaufen, und ein elektrischer Strom konstanter Stärke, der durch die Außenumfangsspule 3 c fließen soll, wird außerdem derart gesteuert, daß er entgegen dem Uhrzeigersinn fließt. Dadurch werden - wie in Fig. 8 gezeigt - die magnetischen Kraftli­ nien 10 von dem Zentralpolstück 8 a in Richtung auf das Um­ fangspolstück 8 b gelenkt und die Stärke des magnetischen Feldes wird in einem Raum nahe dem Zentralpolstück 8 a hoch und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8 b niedrig. Wenn das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter diesen Bedingungen durchgeführt wird, erodiert die Fangelektrode 5 nahe dem Zentralpolstück 8 a in starkem Maße durch den Ionenbeschuß.

b) Dann wird, wenn die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule 3 c fließen soll, aus den Verhältnissen gemäß (a) in die Uhrzeigersinn-Richtung - wie in Fig. 9 gezeigt - geändert wird, die Stärke des magneti­ schen Feldes im Gegensatz zu dem Fall gemäß (a) in einem Raum nahe dem Zentralpolstück 8 a herabgesetzt und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8 b erhöht, wie dies in Fig. 10 gezeigt ist. In diesem Fall ist die Richtung der magneti­ schen Kraftlinien 10 dieselbe wie diejenige in Fig. 8. Wenn das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter diesen Bedingungen durchgeführt wird, erodiert die Fangelektrode 5 nahe dem Umfangspolstück 8 b durch den Ionenbeschuß stark. Daher bringt dieses Verfahren als Ergebnis mit sich, daß die Fangelektrode 5 in zwei Bereichen erodiert, und verglichen mit der herkömmlichen Steuerung, bei der die magnetische Feldstärke stationär gehalten wird, wird der Nutzeffekt der Fangelektrode 5 verbessert.

Steuerverfahren 3

Bei den zuvor erläuterten Steuerverfahren 1 u. 2 wird der Außenumfangsspule 3 c ein elektrischer Strom zugeführt, wäh­ rend eine Umsteuerung der Richtung des elektrischen Stroms durch die Außenumfangsspule 3 c so erfolgt, daß sich der Stromfluß periodisch in die entgegengesetzte Richtung än­ dert. Gleichzeitig wird die Stärke des elektrischen Stroms von hoch nach niedrig bzw. umgekehrt geändert. Durch diese Steuerung ändert sich die Stärke des magnetischen Feldes, das durch die Außenumfangsspule 3 c zu erzeugen ist, von stark nach schwach bzw. umgekehrt, und als ein Ergebnis der Korrelation der magnetischen Felder der Zentralspule 3 a und der Innenumfangsspule 3 b wandert das magnetische Feld, das seine Stärke in Nachbarschaft des Zentralpolstücks 8 a oder des Umfangspolstücks 8 b erhöht, in Richtung auf das Zentral­ polstück 8 a oder das Umfangspolstück 8 b. Demzufolge werden zwei Bereiche der Fangelektrode 5, die mittels Ionenbeschuß bei den zuvor genannten Steuerverfahren 1 u. 2 abzutragen sind, vergrößert. Daher ist im Falle dieses Steuerverfahrens 3 der Nutzeffekt der Fangelektrode 3 höher als derjenige gemäß den Steuerverfahren 1 u. 2.

Es ist im übrigen, obwohl betreffend die zuvor genannten Steuerverfahren eine Beschreibung für den Fall gegeben ist, daß Gleichströme aus den Stromquellen 6 a, 6 b u. 6 c verwendet werden, möglich, Wechselströme aus geeigneten Stromquellen zu verwenden, falls eine Vorrichtung zur Umsteuerung der Richtungen der elektrischen Ströme benutzt wird. Ferner kann, falls die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule 3 c fließen soll, konstant gehalten wird und sich die Stärke des elektrischen Stroms von hoch nach niedrig bzw. umgekehrt ändert, der Punkt mit einem starken magnetischen Feld innerhalb eines Bereichs zwischen dem Zentralpolstück 8 a und dem Umfangspolstück 8 b hin- und herbewegt werden. Es ist hierbei indessen schwierig, den Nutzeffekt der Fangelektrode 5 erheblich zu verbessern. Ferner kann das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel auch auf eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle 1 angewendet werden, die Joche 7 a, 7 b umfaßt, welche über die Oberfläche der Fangelektrode 5 durch eine Stützplatte 9 vorstehen. Das Verfahren gemäß der Erfindung ist indessen auch auf die Ka­ todenzerstäubungsquelle, die in Fig. 11 gezeigt ist, an­ wendbar.

Gemäß der Erfindung wird eine Steuerung derart durchgeführt, daß nur elektrische Ströme derselben Richtung durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule des Elektromagneten für die Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle fließen und daß die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außen­ umfangsspule fließen soll, in dieselbe Richtung und in die Richtung entgegengesetzt derjenigen der elektrischen Ströme durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule umgesteuert wird. Daher bewegt sich das magnetische Feld, das zu erzeu­ gen ist, in einem Raum nahe der Oberfläche der Fangelektrode in Richtung auf den zentralen Bereich und den Umfangsbereich jedesmal dann, wenn die Richtung des Wechselstroms, der durch die Außenumfangsspule fließen soll, umgekehrt wird. Da sich das Plasma hoher Dichte in Übereinstimmung mit dieser Bewegung bewegt, wird derjenige Bereich der Fangelektrode, der durch Ionenbeschuß abgetragen wird, breiter, und der Nutzeffekt der Fangelektrode wird verbessert.

Claims (3)

1. Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Ma­ gnetron-Katodenzerstäubungsquelle, welcher Elektromagnet auf einer rückseitigen Oberfläche einer Fangelektrode an­ geordnet ist, wobei der Elektromagnet umfaßt:

• - ein Zentraljoch, das aufwärts von einem zentralen Teil eines Bodenjochs vorsteht,
• - ein kreisringförmiges Umfangsjoch, das aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs vorsteht,
• - eine Zentralspule, die um das Zentraljoch in Umfangs­ richtung desselben gewickelt ist,
• - eine Innenumfangssspule, die um den inneren Umfang des Umfangsjochs in Umfangsrichtung desselben auf der Seite des Zentraljochs gewickelt ist, und
• - eine Außenumfangsspule, die um den äußeren Umfang des Umfangsjochs in Umfangsrichtung desselben gewickelt ist, wodurch ein magnetisches Feld in einem Raum nahe der Oberfläche der Fangelektrode durch einen elektrischen Stromfluß durch jede der Spulen gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Richtungen von elektrischen Strömen, die durch die Zentralspule (3 a) und die Innenumfangsspule (3 b) fließen sollen, gleich gemacht werden und
• - daß die Richtung eines elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule (3 c) fließen soll, periodisch in
• - dieselbe Richtung und in die umgekehrte Richtung der­ jenigen elektrischen Ströme, die durch die Zentralspu­ le (3 a) und die Innenumfangsspule (3 b) fließen sollen, gesteuert wird.

2. Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Ma­ gnetron-Katodenzerstäubungsquelle nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule (3 c) fließen soll, periodisch gewechselt wird und die Stärke des elektrischen Stroms abwechselnd groß und klein ge­ macht wird.