DE4008119C2 - Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle - Google Patents
Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Magnetron-KatodenzerstäubungsquelleInfo
- Publication number
- DE4008119C2 DE4008119C2 DE4008119A DE4008119A DE4008119C2 DE 4008119 C2 DE4008119 C2 DE 4008119C2 DE 4008119 A DE4008119 A DE 4008119A DE 4008119 A DE4008119 A DE 4008119A DE 4008119 C2 DE4008119 C2 DE 4008119C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coil
- yoke
- central
- circumferential
- electromagnet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/34—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering
- H01J37/3402—Gas-filled discharge tubes operating with cathodic sputtering using supplementary magnetic fields
- H01J37/3405—Magnetron sputtering
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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
z. B. bekannt aus der DE 40 00 941 A1,
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
26b, das aufwärts von dem Zentrum eines Bodenjochs 26a vor
steht, welches aus einem ferromagnetischen Material einer
Plattenform hergestellt ist, ein Umfangsjoch 26c einer Wand
form, das aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs 26a vor
steht und ringförmig das Zentraljoch 26b einschließt, eine
Zentralspule 27a, die um das Zentraljoch 26b gewickelt ist,
eine Innenumfangsspule 27b, die um den Innenumfang des Um
fangsjochs 26c auf der Seite des Zentraljochs 26b gewickelt
ist, und eine Außenumfangsspule 27c, die um den Außenumfang
des Umfangsjochs 26c gewickelt ist.
Die Zentralspule 27a ist durch Wickeln ihrer Windungen um
das Zentraljoch 26b in Umfangsrichtung desselben gebildet,
und die Innenumfangsspule 27b und die Außenumfangsspule 27c
sind durch Wickeln ihrer Windungen um das Umfangsjoch 26c 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 27a, 27b, 27c
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 26c in Richtung auf das Zentral
joch 26b 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 27a und die Innenumfangssspule
27b fließen sollen, und daß ein konstanter Wert des elek
trischen Stroms eingestellt wird, der in vorbestimmter Rich
tung durch die Außenumfangsspule 27c 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 27a und die In
nenumfangsspule 27 in derselben Richtung fließen sollen, und
daß ein konstanter Wert des elektrischen Stroms eingestellt
wird, der durch die Außenumfangsspule 27c 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.
Aus der nicht vorveröffentlichten EP 3 30 445 A1
ist ein Verfahren zum Steuern der durch die Spulen eines Elektromagneten einer Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle
fließenden Ströme bekannt, der auf der rückseitigen Oberfläche
einer Fangelektrode angeordnet ist und
der aus einem von einem zentralen Teil eines Bodenjods aufwärts
vorstehenden Zentraljoch und mehreren von dem Bodenjoch aufwärts
vorstehenden kreisförmigen Umfangsjochen besteht. Um
das Zentraljoch und die Umfangsjoche sind in Umfangsrichtung
derselben Spulen gewickelt, die von Strömen gleicher und entgegengesetzter
Richtung durchflossen werden und deren
Richtung und Stärke so gesteuert wird, daß
die Breite der Erosionszone auf der Fangelektrode
vergrößert wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
für eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle der
oben anhand der Fig. 11 beschriebenen Art
ein Verfahren zur Steuerung der durch die Spulen der Elektromagneten
fließenden Ströme anzugeben, das zur Er
höhung des durch die Fangelektrode erzielten Nutzeffekts
geeignet ist.
Zur Lösung der genannten Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren zum
Steuern der durch die Spulen eines Elektromagneten für eine Magnetron-Katoden
zerstäubungsquelle fließenden Ströme, 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,
erfindungsgemäß vorgeschlagen,
daß die Richtungen der elektrischen Ströme,
die durch die Zentralspule und die Innenumfangsspule fließen,
gleich gemacht sind und daß die Richtung des
elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule fließt,
periodisch in dieselbe Richtung und in die umgekehrte
Richtung derjenigen elektrischen Ströme, die durch die Zen
tralspule und die Innenumfangsspule fließen, ge
steuert wird.
Eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens
ist im Anspruch 2 gekennzeichnet.
Bei dem Steuerverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
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
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 2b, das aufwärts von einem zen
tralen Abschnitt eines Bodenjochs 2a einer elliptischen
Plattenform vorsteht, ein Umfangsjoch 2c einer kreisförmigen
Wallform, die aufwärts von dem Umfang des Bodenjochs 2a
vorsteht, eine Zentralspule 3a, die um das Zentraljoch 2b in
Umfangsrichtung desselben gewickelt ist, eine Innenumfangs
spule 3b, die um den Innenumfang des Umfangsjochs 2c in
dessen Umfangsrichtung auf der Seite des Zentraljochs 2b
gewickelt ist, und eine Außenumfangsspule 3c, die um den
Außenumfang des Umfangsjochs 2c in Umfangsrichtung desselben
gewickelt ist.
Es ist jeweils eine Gleichstrom- oder Wechselstromquelle 6a,
b, c mit der Zentralspule 3a, der Innenumfangsspule 3b bzw.
der Außenumfangspule 3c verbunden. Ferner sind an den vor
deren Enden des Zentraljochs 2b und des Umfangsjochs 2c sich
an diese anschließend ein vorstehendes Zentraljoch 7a bzw.
ein vorstehendes Umfangsjoch 7b vorgesehen, die beide aus
einem ferromagnetischen Material gebildet sind. An jedem der
vorderen Enden des vorstehenden Zentraljochs 7a und des vor
stehenden Umfangsjochs 7b sind ferner ein Zentralpolstück 8a
bzw. ein Umfangspolstück 8b vorgesehen, die beide aus einem
ferromagnetischen Material hergestellt sind. Die Anordnung
ist so beschaffen, daß magnetische Kraftlinien, die sich in
dem Zentraljoch 2b und dem Umfangsjoch 2c aufgrund eines
elektrischen Stromflusses durch die Spulen ausbilden, in
Richtung auf das Zentralpolstück 8a und das Umfangspolstück
8b 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 7a, des vorstehen
den Umfangsjochs 7b, des Zentralpolstücks 8a und des Um
fangspolstücks 8b sind in der DE 40 00 941 A1
gezeigt.
Der Zentralspule 3a und der Innenumfangsspule 3b werden aus
der Stromquelle 6a bzw. 6b Gleichströme konstanter Stärke
zugeführt, wobei die Richtungen der elektrischen Ströme, die
durch die Zentralspule 3a und die Innenumfangsspule 3b
fließen sollen, derart bestimmt sind, daß sie einander
gleich sind. Der Außenumfangsspule 3c wird ein Gleichstrom
konstanter Stärke von der Stromquelle 6c 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 3a
und die Innenumfangsspule 3b fließen, und umgekehrt umge
steuert wird. In einem Raum zwischen dem Zentralpolstück 8a
und dem Umfangspolstück 8b 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 3c
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 3c
von der Stromquelle 6c 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:
a) Wie in Fig. 3 gezeigt, werden Gleichströme von den
Stromquellen 6a u. 6b an die Zentralspule 3a und die Innen
umfangsspule 3b 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 6c
in die Außenumfangsspule 3c in einer Richtung entgegen dem
Uhrzeigersinn, d. h. in der Richtung entgegen derjenigen
durch die Zentralspule 3a und die Innenumfangsspule 3b.
Damit bilden sich in der Nachbarschaft der Oberfläche der
Fangelektrode magnetische Kraftlinien 10 aus, die - wie in
Fig. 4 gezeigt - von dem Umfangspolstück 8b in Richtung auf
das Zentralpolstück 8a gerichtet sind. Die Stärke des ma
gnetischen Feldes ist in einem Raum nahe dem Zentralpolstück
8a niedrig und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8b
hoch. Wenn das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter dieser
Bedingung durchgeführt wird, wird ein Plasma hoher Dichte in
dem Raum nahe dem Zentralpolstück 8a erzeugt, in dem die
Stärke des magnetischen Feldes niedrig 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 3c 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 8a erhöht
und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8b 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 Umfangspolstück 8b erzeugt, in welchem
das magnetische Feld niedrig 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.
a) Wie in Fig. 7 gezeigt, wird ein Gleichstrom konstanter
Stärke von den Stromquellen 6a u. 6b derart zugeführt, daß
die Richtungen der elektrischen Ströme, die durch die Zen
tralspule 3a und die Innenumfangsspule 3b fließen sollen,
beide entgegen dem Uhrzeigersinn in der Figur verlaufen, und
ein elektrischer Strom konstanter Stärke, der durch die
Außenumfangsspule 3c 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 8a in Richtung auf das Um
fangspolstück 8b gelenkt und die Stärke des magnetischen
Feldes wird in einem Raum nahe dem Zentralpolstück 8a hoch
und in einem Raum nahe dem Umfangspolstück 8b niedrig. Wenn
das Zerstäuben mittels Ionenbeschuß unter diesen Bedingungen
durchgeführt wird, erodiert die Fangelektrode 5 nahe dem
Umfangspolstück 8b in starkem Maße durch den Ionenbeschuß.
b) Dann wird, wenn die Richtung des elektrischen Stroms,
der durch die Außenumfangsspule 3c 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 8a herabgesetzt und in einem
Raum nahe dem Umfangspolstück 8b 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
Zentralpolstück 8a 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.
Bei den zuvor erläuterten Steuerverfahren 1 u. 2 wird der
Außenumfangsspule 3c ein elektrischer Strom zugeführt, wäh
rend eine Umsteuerung der Richtung des elektrischen Stroms
durch die Außenumfangsspule 3c 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 3c zu erzeugen ist, von
stark nach schwach bzw. umgekehrt, und als ein Ergebnis der
Korrelation der magnetischen Felder der Zentralspule 3a und
der Innenumfangsspule 3b wandert das magnetische Feld, das
seine Stärke in Nachbarschaft des Zentralpolstücks 8a oder
des Umfangspolstücks 8b erhöht, in Richtung auf das Zentral
polstück 8a oder das Umfangspolstück 8b. 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 6a, 6b u. 6c 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 3c 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 8a und dem Umfangspolstück 8b 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 7a, 7b 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.
Claims (2)
1. Verfahren zum Steuern der durch die Spulen eines
Elektromagneten für eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle
fließenden Ströme, welcher Elektromagnet
auf einer rückseitigen Oberfläche einer Fangelektrode
angeordnet 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 Umfangsrichtung 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,
dadurch gekennzeichnet, - - daß die Richtungen von elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule (3a) und die Innenumfangsspule (3b) fließen, gleich gemacht werden und
- - daß die Richtung eines elektrischen Stroms, der durch die Außenumfangsspule (3c) fließt, periodisch in dieselbe Richtung und in die umgekehrte Richtung derjenigen elektrischen Ströme, die durch die Zentralspule (3a) und die Innenumfangsspule (3b) fließen, gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb einer Periode sowohl
die Richtung des elektrischen Stroms, der durch die
Außenumfangsspule (3c) fließt, gewechselt als auch
seine Stärke abwechselnd groß und klein gemacht wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1062662A JPH02243761A (ja) | 1989-03-15 | 1989-03-15 | マグネトロンスパッタリング源用電磁石の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4008119A1 DE4008119A1 (de) | 1990-09-20 |
DE4008119C2 true DE4008119C2 (de) | 1993-10-14 |
Family
ID=13206730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4008119A Expired - Lifetime DE4008119C2 (de) | 1989-03-15 | 1990-03-14 | Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5106470A (de) |
JP (1) | JPH02243761A (de) |
DE (1) | DE4008119C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19506513A1 (de) * | 1995-02-24 | 1996-08-29 | Fraunhofer Ges Forschung | Einrichtung zur reaktiven Beschichtung |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2970317B2 (ja) * | 1993-06-24 | 1999-11-02 | 松下電器産業株式会社 | スパッタリング装置及びスパッタリング方法 |
JP3655334B2 (ja) * | 1994-12-26 | 2005-06-02 | 松下電器産業株式会社 | マグネトロンスパッタリング装置 |
US5705044A (en) * | 1995-08-07 | 1998-01-06 | Akashic Memories Corporation | Modular sputtering machine having batch processing and serial thin film sputtering |
US6342131B1 (en) | 1998-04-17 | 2002-01-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of depositing a multilayer thin film by means of magnetron sputtering which controls the magnetic field |
US6359388B1 (en) | 2000-08-28 | 2002-03-19 | Guardian Industries Corp. | Cold cathode ion beam deposition apparatus with segregated gas flow |
US6988463B2 (en) * | 2002-10-18 | 2006-01-24 | Guardian Industries Corp. | Ion beam source with gas introduced directly into deposition/vacuum chamber |
US6812648B2 (en) | 2002-10-21 | 2004-11-02 | Guardian Industries Corp. | Method of cleaning ion source, and corresponding apparatus/system |
US20080121515A1 (en) * | 2006-11-27 | 2008-05-29 | Seagate Technology Llc | Magnetron sputtering utilizing halbach magnet arrays |
US20090314631A1 (en) * | 2008-06-18 | 2009-12-24 | Angstrom Sciences, Inc. | Magnetron With Electromagnets And Permanent Magnets |
US20100018857A1 (en) * | 2008-07-23 | 2010-01-28 | Seagate Technology Llc | Sputter cathode apparatus allowing thick magnetic targets |
US8398834B2 (en) * | 2010-04-02 | 2013-03-19 | NuvoSun, Inc. | Target utilization improvement for rotatable magnetrons |
US8575565B2 (en) | 2011-10-10 | 2013-11-05 | Guardian Industries Corp. | Ion source apparatus and methods of using the same |
JP7336863B2 (ja) * | 2019-03-28 | 2023-09-01 | 住友重機械工業株式会社 | 負イオン生成装置 |
CN113564552A (zh) * | 2021-07-29 | 2021-10-29 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种电磁分离式镀膜装置及方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3956093A (en) * | 1974-12-16 | 1976-05-11 | Airco, Inc. | Planar magnetron sputtering method and apparatus |
US4401539A (en) * | 1981-01-30 | 1983-08-30 | Hitachi, Ltd. | Sputtering cathode structure for sputtering apparatuses, method of controlling magnetic flux generated by said sputtering cathode structure, and method of forming films by use of said sputtering cathode structure |
EP0144572B1 (de) * | 1983-12-05 | 1989-10-18 | Leybold Aktiengesellschaft | Magnetronkatode zum Zerstäuben ferromagnetischer Targets |
US4842703A (en) * | 1988-02-23 | 1989-06-27 | Eaton Corporation | Magnetron cathode and method for sputter coating |
US4865710A (en) * | 1988-03-31 | 1989-09-12 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Magnetron with flux switching cathode and method of operation |
JPH02194171A (ja) * | 1989-01-20 | 1990-07-31 | Ulvac Corp | マグネトロンスパッタリング源 |
-
1989
- 1989-03-15 JP JP1062662A patent/JPH02243761A/ja active Pending
-
1990
- 1990-03-14 US US07/498,151 patent/US5106470A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-03-14 DE DE4008119A patent/DE4008119C2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19506513A1 (de) * | 1995-02-24 | 1996-08-29 | Fraunhofer Ges Forschung | Einrichtung zur reaktiven Beschichtung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02243761A (ja) | 1990-09-27 |
DE4008119A1 (de) | 1990-09-20 |
US5106470A (en) | 1992-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4008119C2 (de) | Verfahren zum Steuern eines Elektromagneten für eine Magnetron-Katodenzerstäubungsquelle | |
DE69828904T3 (de) | Plasmabehandlungsgerät mit rotierenden magneten | |
DE69204670T2 (de) | Sanftaetz-einheit fuer modulare bearbeitungsanlagen und ecr-plasmaerzeuger fuer eine solche einheit. | |
DE69302029T2 (de) | Induktiven Radiofrequenz-Plasma-Bearbeitungssystem mit einer Spule zur Erzeugung eines gleichmässigen Feldes | |
EP0416241B1 (de) | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats | |
DE3750127T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines dünnen Filmes durch Aufstäuben und Aufstäubvorrichtung vom Typ eines gegenüberliegenden Targets. | |
EP0946965B1 (de) | Vorrichtung und verfahren zur kathodenzerstäubung | |
EP0210473B1 (de) | Zerstäubungskathode nach dem Magnetronprinzip | |
DE3506227A1 (de) | Anordnung zur beschichtung von substraten mittels kathodenzerstaeubung | |
EP0603587A1 (de) | Plasmaerzeugungsvorrichtung | |
DE2608415A1 (de) | Verfahren zur beschichtung eines substrats mit einer lage polymeren materials | |
EP0347567A2 (de) | Anordnung zum Beschichten eines Substrats mit Dielektrika | |
EP0667034B1 (de) | Magnetfeldkathode | |
EP0359966A2 (de) | Vorrichtung zum reaktiven Ionenätzen | |
DE3012935C2 (de) | Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung | |
DE69121446T2 (de) | Zerstäubungssystem | |
EP0504477B1 (de) | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats | |
EP1576641B1 (de) | Vacuumarcquelle mit magnetfelderzeugungseinrichtung | |
DE2920780C2 (de) | Zerstäubungsvorrichtung mit magnetischer Verstärkung | |
DE69303409T2 (de) | Ionenimplantergerät | |
DE10084452B3 (de) | Lichtbogenquelle mit rechteckiger Kathode und Verfahren zur Lenkung eines Lichtbogenflecks | |
DE19753684C1 (de) | Einrichtung zur Behandlung von Werkstücken in einem Niederdruck-Plasma | |
EP0371252B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Ätzen von Substraten mit einer magnetfeldunterstützten Niederdruck-Entladung | |
DE4304581A1 (de) | Vorrichtung zum Beschichten eines Substrats | |
DE19654000C1 (de) | Vorrichtung zur Kathodenzerstäubung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |