DE19981147B4

DE19981147B4 - Substrathalteanordnung zum Stützen eines Substrats in einer Substratverarbeitungsumgebung

Info

Publication number: DE19981147B4
Application number: DE19981147T
Authority: DE
Inventors: Mehrdad M. Los Altos Moslehi; Shiyuan Richardson Cheng; Xiangqun Garland Chen; Cecil J. Greenville Davis
Original assignee: CVC Products Inc
Current assignee: CVC Products Inc
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: GB0000436D0; JP2002516922A; DE19981147T1; US6475359B1; GB2343198A; US6106682A; WO1999061677A1; GB2343198B

Abstract

Eine Substrathalteranordnung zum Stützen eines Substrats in einer Substratverarbeitungsumgebung und zum magnetischen Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche des Substrats mit:
einem Gehäuse, das eine Anordnungsoberfläche (32) hat zum Stützen des Substrats (30) in der Verarbeitungsumgebung;
einem Elektromagneten, der benachbart zu der Anordnungsoberfläche des Gehäuses außerhalb der Verarbeitungsumgebung gestützt ist;
einem plattenförmigen Kern des Elektromagneten, der magnetisch permeables Material enthält und eine Vorder- und eine Rückfläche (52, 54) hat, die durch einen Umfang (56) verbunden sind;
elektrisch leitenden Wicklungen (92, 94) des Elektromagneten, die um einen Bereich des plattenförmigen Kerns (40) gewickelt sind und mindestens eine elektromagnetische Spule (42, 44) zum Erzeugen eines uniaxialen Magnetfelds benachbart zur Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns zum Orientieren der magnetischen Materialschicht auf dem Substrat (30) bilden; und
wobei das magnetisch permeable Material des plattenförmigen Kerns eine effektive magnetische Masse hat, die sich innerhalb des durch die elektrisch leitenden Wicklungen...

Description

Technisches Gebiet
Magnetische Dünnfilme, die in Niederdruckverarbeitungsumgebungen auf Substrate abgeschieden werden (z. B. durch physikalische Bedampfungsverfahren wie Plasmasputter- und Ionenstrahlabscheidungsverfahren), lassen sich magnetisch in einer einzelnen Achse, ein "uniaxiale Anisotropie" genannter Zustand, orientieren, indem die Filme Orientierungsmagnetfeldern mit ausreichender Feldstärke ausgesetzt werden, die hohe magnetische Flußgleichförmigkeit und geringe Winkelschrägverzerrung bzw. Winkelschräge auf dem Substrat bei der Abscheidung oder späteren Verarbeitung der Filme nach Abscheidung (z. B. magnetische Glühverfahren) zeigen. Eine magnetische Orientierung von Dünnfilmen kann im Zusammenhang mit verschiedenen Anwendungen stattfinden, u. a. Dünnfilmabscheidungs- und thermischen Glühverfahren sowie magnetischer Dünnfilmmetrologie.
Hintergrund
Gewöhnlich werden Magnetdünnfilm-Aufzeichnungsköpfe unter Verwendung einer Kombination aus Materialschichten hergestellt, die eine oder mehrere Schichten aus weich- und hart magnetischen Dünnfilmen aufweisen, von denen einige magnetische Domänen haben können, die längs einer oder mehrerer magnetischer Achsen orientiert sind. Allgemein werden die Magnetfilme in Niederdruckverarbeitungskammern durch physikalische Bedampfungsverfahren (PVD-Verfahren) auf Substrate abgeschieden, z. B. Plasmasputter- oder Ionenstrahlabscheidungsverfahren. Die magnetischen Domänen dieser Filme werden orientiert, indem man die Filme planaren Magnetfeldern bei ihrer Abscheidung oder in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt, z. B. beim magnetischen Glühen, aussetzt. Die Magnetfelder unterliegen spezifische Anforderungen, die die Obergrenzen für sowohl "Schrägverzerrung" bzw. "Schräge" (Richtungsabweichung) als auch "Inhomogenität" (Größenabweichung) festlegen. Typische Stärken planarer Magnetfelder liegen im Bereich von 3979 bis 7957 A/m (50 bis 100 Oersted).
Zum Erzeugen der im wesentlichen uniaxialen Magnetfelder lassen sich Dauermagneten oder Elektromagneten verwenden. Zum Beispiel ordnen Nakagawa et al. in der US 4865709 A Magnetdünnfilmsubstrate zwischen Dauermagnetpaaren auf einer Substrathalterung an. Entgegengesetzte Pole der Magneten weisen zueinander, um annähernd uniaxiale Magnetfelder über die Dünnfilmoberflächen der Substrate zu erzeugen. Allerdings sind die Dauermagneten schwer zu positionieren, haben eine begrenzte Magnetfeldstärke und Einstellbarkeit und sind einer Verarbeitung ausgesetzt, die ihre Langzeitleistung beeinflussen kann (z. B. zu Langzeitfelddrift führen kann). Zudem können Dauermagneten auch negative Auswirkungen auf die PVD-Plasmahomogenität und -wiederholbarkeit haben. Dazu kommt, daß Dauermagneten nicht oder nur begrenzt zur Feldgrößen- oder Orientierungseinstellung fähig sind.
In der US 4673482 A positionieren Setoyama et al. ein magnetfelderzeugendes Spulenpaar auf entgegengesetzten Seiten eines Substrats außerhalb einer Niederdruckverarbeitungskammer, in der das Substrat angeordnet ist. Die Spulen haben einen erheblichen Abstand vom Substrat, und nur ein kleiner Abschnitt des resultierenden Magnetfelds zeigt die nötigen uniaxialen Kennwerte. Auch die Einstellbarkeit des Magnetfelds ist begrenzt. Außerdem kann diese Art von Magnetfeldquelle starke Plasmainhomogenität und magnetische Interferenzprobleme bewirken, die mit PVD-Magnetronenergiequellen zusammenhängen.
Die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragene US 5630916 A (Gerrish et al.), die einen der Erfinder der vorliegenden Erfindung benennt, überwindet viele dieser Probleme durch Positionieren eines plattenförmigen Elektromagneten benachbart zum Substrat, das über einer Substratauflage bzw. -stütze positioniert ist. Der plattenförmige Elektromagnet ist von der Verarbeitungsumgebung durch die Substratstütze isoliert (d. h. der außerhalb der Vakuumverarbeitungskammer angeordnete Elektromagnet), aber dem Substrat immer noch nahe. Die im wesentlichen ebene Plattenform des Elektromagneten, der parallel zum Substrat liegt, erzeugt ein uniaxiales Feld mit hoher Homogenität und relativ geringer Schräge in der unmittelbaren Umgebung der Substratoberfläche. Eine winklig einstellbare Stütze dient zur mechanischen Orientierung des plattenförmigen Elektromagneten gegenüber der Substratstütze zwecks Feinabstimmung der magnetischen Orientierungsachse.
In letzter Zeit wurden Toleranzen für die Magnetfeldschräge (Winkelabweichung von der bevorzugten Orientierungsachse) und -inhomogenität zunehmend strenger, und die Größe der Substrate wurde immer größer (bis zu 6'' × 6'' große quadratische Substrate). Beide Trends werfen ähnliche Probleme für die verfügbaren Ausrüstungen zur Magnetfeldorientierung auf. Bis zu einem gewissen Maß lassen sich größere Elektromagneten einsetzen. Jedoch begrenzen verschiedene praktische Aspekte die Größe der Elektromagneten. Zum Beispiel muß bei Gerrish et al. der Elektromagnet in eine Substrathalterung passen, deren Größe selbst durch die Maße der umgebenden Vakuumverarbeitungskammer begrenzt ist. Ungenutzte Abschnitte der Magnetfelder, die durch die größeren Magneten über die Substratoberfläche hinaus erzeugt werden, können die Substratverarbeitung stören, z. B. durch Ändern des Ionenwegs zum Substrat (was die Gleichmäßigkeit des Plasmaverfahrens beeinträchtigt) oder dadurch, daß sie die Targeterosion un ausgeglichen machen (z. B. über Magnetfeldinterferenz mit der PVD-Magnetronenergiequelle).
Die EP 0 435 838 A2 beschreibt eine Sputter-Vorrichtung, die eine Elektrode mit einer ebenen, polygonförmigen elektromagnetischen Spule aufweist, wobei Substrate in der Nähe der Spule so ausgerichtet sind, dass ein Magnetfilm auf den Substraten angeordnet und in einer Achsrichtung ausgerichtet werden kann.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Substrathalteanordnung bereitzustellen mit einem Elektromagnetsystem, bestehend aus einem Elektromagneten und mindestens einer Spule, bei der durch die Reduzierung der Winkelschräge eines uniaxialen Magnetfeldes die Abscheidung einer schrägverzerrungsarmen Magnetschicht auf ein Substrat verbessert wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 31 und 48 definiert und beinhaltet Abwandlungen am Kern plattenförmiger Elektromagneten (d. h. technische Maßnahmen am Kern) zum Erhöhen der magnetischen Verarbeitungsleistung von Dünnfilmen durch Reduzieren von Winkelschräge und Inhomogenität uniaxialer Magnetfelder, die durch die Orientierungselektromagneten erzeugt werden. Zu den Abwandlungen gehören Umverteilungen der magnetischen Masse oder magnetischen Qualitäten der magnetischen Masse im Elektromagnetkern. Bevorzugte Umverteilungen erfolgen in Mustern, die im Kern zentriert sind.
Die Erfindung läßt sich auf verschiedene Weise praktisch realisieren, u. a. durch magnetische in-situ-Orientierung in PVD-(z. B. Plasmasputter- und Ionenstrahlabscheidungs-)Niederdrucksystemen und thermischen Magnetglühverarbeitungssystemen. Ein Elektromagnet zur praktischen Realisierung der Erfindung hat einen plattenförmigen Kern, der magnetisch permeables Material enthält. Eine im wesentlichen parallele Vorder- und Rückfläche des plattenförmigen Kerns sind durch ei nen allgemein polygonalen Randbezirk bzw. Umfang verbunden, und elektrisch leitende Wicklungen sind um einen Bereich des plattenförmigen Kerns gewickelt und bilden mindestens eine elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds benachbart zur Vorderfläche des plattenförmigen Kerns.
Das magnetisch permeable Material des plattenförmigen Kerns hat eine Masse mit einer effektiven magnetischen Massendichte, die sich innerhalb des durch die elektrisch leitenden Wicklungen umwickelten Bereichs von einer Mitte zum Umfang des plattenförmigen Kerns zum Reduzieren eines Schrägwinkels und Verbessern der Homogenität des im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds benachbart zur Vorderfläche des plattenförmigen Kerns ändern kann. Allgemein beinhaltet die Änderung der effektiven magnetischen Masse eine Senkung der Masse des magnetisch permeablen Materials nahe der Kernmitte gegenüber der Masse des magnetisch permeablen Materials nahe dem Kernumfang. Außerdem ist die magnetische Massenänderung vorzugsweise mit mindestens einer Symmetrieachse gemustert, die durch die Mitte des plattenförmigen Kerns verläuft.
Die bevorzugte Art und Weise zum Erreichen der gewünschten effektiven magnetischen Massenänderung ist durch Ausbilden eines Hohlraums im plattenförmigen Kern. Der Hohlraum kann durch die Vorderfläche oder die Rückfläche des Kerns ausgebildet sein, oder er kann als Muldenhohlraum im Kern zwischen Vorder- und Rückfläche des Kerns eingebettet sein. Gute Ergebnisse wurden durch Zentrieren des Hohlraums im Kern und durch Anpassen der Umfangsform des Hohlraums an die Form des Kernumfangs erhalten. Zum Beispiels können sowohl der Hohlraum als auch der Kernumfang abgestimmte Polygonal-(z. B. Quadrat-)Formen haben.
Das magnetisch permeable Material des plattenförmigen Kerns hat eine effektive magnetische Permeabilität, die sich auch innerhalb des von den elektrisch leitenden Wicklungen umwickelten Bereichs von einer Mitte zum Umfang des plattenförmigen Kerns ändern kann. Die Wicklungen sind zwischen zwei Wicklungsebenen des plattenförmigen Kerns gewickelt, und die zwischen den Wicklungsebenen gemessene effektive magnetische Permeabilität läßt sich längs der Wicklungsebenen in einem Muster ändern, das die Winkelschräge reduziert und die Homogenität des uniaxialen Magnetfelds verbessert.
Sowohl die Materialzusammensetzung als auch die geometrischen Maße des Kerns können die zwischen den Wicklungsebenen oder innerhalb von ihnen gemessene effektive magnetische Permeabilität beeinflussen. Zum Beispiel kann der Kern eine Änderung der Konzentration eines einzelnen magnetischen Materials oder der Verteilungen von mehr als einem magnetischen Material aufweisen. Ein Hohlraum reduziert die effektive magnetische Permeabilität zwischen Wicklungsebenen durch Erzeugen eines Spalts, der leer bleiben oder mit einem nichtmagnetischen Material oder einem Material mit geringerer magnetischer Permeabilität gefüllt sein kann.
Zeichnungen
1 ist eine schematische Querschnittansicht einer PVD-Niederdruckverarbeitungskammer mit einem plattenförmigen Elektromagneten zum magnetischen Orientieren von Dünnfilmen auf einem Substrat.
2 ist eine Draufsicht auf den plattenförmigen Kern des Elektromagneten.
3 ist eine teilweise weggeschnittene Seitenansicht des plattenförmigen Kerns von 2.
4 ist eine Draufsicht auf den gleichen plattenförmigen Kern bei Zufügung von vier magnetisch permeablen Eckpfosten und einer Abdeckplatte (nichtmagnetischer Hohlraumfüller).
5 ist eine Seitenansicht des gleichen Kerns und der gleichen Eckpfosten.
6 ist eine Draufsicht auf den Elektromagneten und zeigt erste Wicklungsschichten zweier Spulen, die in Orthogonalrichtungen (Spulenachsen 90° zueinander) um den plattenförmigen Kern gewickelt sind.
7 ist eine Seitenansicht des plattenförmigen Elektromagneten mit zwei Wicklungsschichten.
8 ist eine Draufsicht auf den Elektromagneten und zeigt sechs Wicklungsschichten, die zwischen den beiden orthogonalen Spulen aufgeteilt sind, sowie getrennte (Gleich- oder Wechsel-)Stromversorgungen zum Erregen der Spulen.
9 ist eine Seitenansicht des Elektromagneten mit sechs Wicklungsschichten. (Die Wicklungsschichten für die orthogonalen Spulen sind wechselweise versetzt.)
10 ist eine Darstellung jeweiliger Magnetfelder, die unabhängig durch die beiden orthogonalen Spulen erzeugt werden, zusammen mit einem Verbund-(Vektorsummen-)Magnetfeld, das zusammen durch Speisen der beiden Spulen mit elektrischen Strömen erzeugt wird.
11 ist eine schematische Draufsicht auf einen alternativen Elektromagneten mit drei Spulenachsen und einem plattenförmigen Kern mit einem sechseckigen Umfang und einem formangepaßten Mittelhohlraum.
12 ist eine schematische Draufsicht auf einen alternativen Elektromagneten mit vier Spulenachsen und einem plattenförmigen Kern mit einem achteckigen Umfang und einem formangepaßten Mittelhohlraum.
13 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit einer Aussparung, die in einer Vorderfläche ausgebildet ist. (Die Aussparung bildet einen nichtdurchgehenden Mittelhohlraum.)
14 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit zulaufenden oder abgestuften Aussparungen, die sowohl in der Vorder- als auch Rückfläche ausgebildet sind.
15 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit einer Aussparung, die vollständig durch den Kern ausgebildet ist (Hohlraum als Durchgangsloch).
16 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit mehreren Aussparungen oder Löchern, die vollständig durch den Kern ausgebildet sind.
17 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit einer Aussparung oder einem nichtmagnetischen Hohlraum, die (der) im Kern eingebettet ist.
18 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit einer zulaufenden Aussparung oder einem abgestuften Hohlraum, die (der) im Kern eingebettet ist.
19 ist eine schematische Querschnittansicht eines plattenförmigen Kerns mit einer Konzentration von magnetischem Material.
Nähere Beschreibung
Nutzeffekte der Erfindung zur Dünnfilmverarbeitung lassen sich bei Dünnfilmabscheidung (z. B. PVD-Abläufe) oder bei nachfolgender Filmverarbeitung (z. B. thermische Glühabläufe wie Plasmasputtern und Ionenstrahlabscheidung) realisieren. Als Beispiel zeigt 1 eine Sputtervorrichtung 10 zum Abscheiden von Dünnfilmen mittels eines Sputtertargets. In einer Substrathalteranordnung 12 der Sputtervorrichtung 10 be findet sich ein plattenförmiger Elektromagnet 14, der speziell gestaltet und erfindungsgemäß aufgebaut ist.
Zu herkömmlichen Merkmalen der Sputtervorrichtung 10, die für Dünnfilmabscheidungsverfahren zum Einsatz kommt, gehören eine Niederdruckverarbeitungskammer 16 mit einem Auslaßanschluß 18, der mit einer Vakuumpumpe 20 verbunden ist, zum Evakuieren von Luft und Plasmaverfahrensgasen aus der Kammer 16. Gegenüber der Substrathalteranordnung 12 befindet sich eine Elektroden- oder Aufspannplatte 22, die ein Target 24 aus einem solchen Material wie weich- oder hartmagnetischem Material stützt, z. B. ferromagnetische Legierungen, u. a. NiFe, FeTaN, FeA1N, FeCrHfN, NeFeRe, Sendust und Copt. Ein Magnetron 26 liefert elektrische Energie und reguliert die Erosion des Targets 24 bei Sputtervorgängen. Die Magnetronquelle 26 kann eine PVD-Energiequelle mit Gleichstrommagnetron oder Hochfrequenzmagnetron sein. Außerdem kann auch eine von einem Magnetron abweichende Energiequelle verwendet werden, z. B. eine RD-Diode. Die Aufspannplatte 22 empfängt den elektrischen Strom zum Targetsputtern und ist von einem Vakuumdeckel 27 mit einem Isolierring 25 elektrisch isoliert. Ein Zugangsventil 28 bildet eine wieder abdichtbare Öffnung zum Bewegen eines Substrats 30 in die Kammer 16 und aus ihr heraus (z. B. mit einem Cluster Tool Central Water Handler).
Das Substrat 30 wird auf einer Anordnungsoberfläche 32 der Substrathalteranordnung 12 gestützt. Die Anordnungsoberfläche 32 ist Teil eines Anordnungstisches 34, der so angeordnet sein kann, daß er die Substrattemperatur reguliert. Zum Beispiel können im Tisch 34 eine Heizeinheit, eine Kühleinheit oder beide eingebaut sein. Wärmeaustauschvorgänge zwischen Tisch 34 und Substrat 30 lassen sich durch ein Wärmeübertragungsgas erleichtern. Nähere Beispiele für Substrathalteranordnungen zum Regulieren der Substrattemperatur finden sich in der dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragenen US-Patentanmeldung 08/938293, eingereicht am 26. September 1997 mit dem Titel "Two-Stage Sealing Assembly for Thermally Conductive Chuck" sowie in der US- Patentanmeldung 08/975626, eingereicht am 21. November 1997 mit dem Titel "Thermally Conductive Chuck for Vacuum Processor", die beide hiermit durch Verweis eingefügt sind. Zudem kann die Substrathalteranordnung 12 auch zum elektrischen Vormagnetisieren, z. B. HF-Vormagnetisieren, des Substrats fähig sein.
Ein Antriebsmechanismus 36 dient zum Verfahren der Substrathalteranordnung 12 längs einer Achse 38 zum Target 24 oder von ihm weg, um den Substrat-Target-Abstand zu steuern. Ein Balg 39 dichtet die Substrathalteranordnung 12 zur Verarbeitungskammer 16 ab, um einem Bereich von Verfahrhöhen der Substrathalteranordnung Rechnung zu tragen und die atmosphärischen Komponenten der Substrathalteranordnung 12, u. a. den neuen plattenförmigen Elektromagneten 14, vom evakuierten Raum der Verarbeitungskammer 16 zu isolieren. Die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragene US 5630916 A beschreibt einen plattenförmigen Elektromagneten einer Art, die erfindungsgemäß abgewandelt sein kann, wobei ihre relevanten Einzelheiten hierin ebenfalls durch Verweis auf genommen sind.
Der neue plattenförmige Elektromagnet 14, der in 2 bis 9 in verschiedenen Anordnungsstufen näher dargestellt ist, verfügt über einen plattenförmigen Kern 40 und zwei Spulen 42 und 44, die abwechselnd um den Kern 40 in vorzugsweise orthogonal in Beziehung stehenden und orientierten Richtungen gewickelt sind. Getrennte Stromversorgungen 46 und 48 steuern den elektrischen Stromfluß durch die Spulen 42 und 44 (bei Bedarf kann eine Einzelstromversorgung mit einer Stromaufteilungsschaltung verwendet werden). Der plattenförmige Kern 40 (am besten in 2 bis 5 ersichtlich) hat eine allgemein quadratische Vorder- und Rückfläche 52 und 54, die im wesentlichen parallel zueinander orientiert und durch einen Umfang 56 verbunden sind, der durch Kerben 58 in jeder der vier Ecken des quadratförmigen Kerns unterbrochen ist. Vorzugsweise ist der plattenförmige Kern 40 aus einem einzelnen Stück aus magnetisch permeablem Material hergestellt, z. B. eine Ni-Fe-Legierung (Permalloy), Eisen oder kaltgewalzter Magnetstahl.
Zwei relativ abgestufte Aussparungen 60 und 62 sind durch die Vorderfläche 52 des Kerns 40 ausgebildet. Beide Aussparungen 60 und 62 haben Quadratformen, die im Kern 40 zentriert sind und Seiten haben, die zu den Seiten des Kernumfangs 56 parallel orientiert sind. Die Aussparung 60 erstreckt sich größtenteils durch den Kern 40 zum starken Senken des Betrags der magnetischen Masse nahe einer Mitte 64 des Kerns 40 und darum herum gegenüber dem magnetischen Massenbetrag nahe dem Kernumfang 56. Die Aussparung 62 schafft Raum zum Einpassen der Wicklungen und Anordnen einer Abdeckplatte 66 aus nichtmagnetischem Material bündig mit der Vorderfläche 52 des Kerns 40 zum Stützen der Wicklungen 42 und 44. Schrauben 68 halten die Abdeckplatte 66 an Ort und Stelle.
Im plattenförmigen Kern 40 sind ferner sich schneidende Durchgänge 70 für Kühlmittel (Druckluft- oder Wasserkühlung) ausgebildet, die in den Kern 40 tiefgebohrt und mit Stopfen 72 zum Verschließen überflüssiger Öffnungen versehen sind. Diagonaldurchgänge 74 bilden die einzige verbleibende Einlaß- und Auslaßöffnung. Nickelplattierungs- oder andere Beschichtungen können zum Schutz der Durchgänge 70 und 74 vor korrodierenden Wechselwirkungen mit einem flüssigen Kühlmittel, z. B. Wasser, verwendet werden. Ein Zugang für die Luft- oder Flüssigkühlmittelzirkulation kann auch in der Aussparung 60 vorgesehen sein. Außerdem kann ein nichtmagnetischer Block (nicht gezeigt) mit Verbindungsdurchgängen zum weiteren Erhöhen der Wärmeabstrahlung vom Elektromagneten 14 vorgesehen sein. Zum Beispiel kann ein Kupferblock mit Zirkulationsdurchgängen zugefügt sein, um Überschußwärme bei Hochleistungsoperationen des Elektromagneten 14 abzuziehen (z. B. über 15915 A/m (200 Oersted) magnetische Feldstärke).
Eckpfosten 80, 82, 84 und 86 sind mit den in Ecken des plattenförmigen Kerns 40 gebildeten Kerben 58 gepaart. Die Eckpfosten 80, 82, 84 und 86 haben mehrere Funktionen. Zum Beispiel verfügen zwei der Eckpfosten 82 und 86 über Anschlüsse 87 und 89 zum Koppeln von Kühlmittelleitungen (nicht gezeigt) mit den Diagonaldurchgängen 74 im Kern 40. Durch Anordnen der Anschlüsse 87 und 89 in den Eckpfosten 82 und 86 vermeidet man die Unterbrechung der elektromagnetischen Spulen 42 und 44 und Trennung ihrer zugehörigen Magnetfelder.
Außerdem wirken die Eckpfosten 80, 82, 84 und 86 als Flansche zum Einschließen der elektromagnetischen Spulen 42 und 44 am Kern 40 sowie als Feldformer zum Reduzieren der Schräge und zum Steuern der Homogenität des resultierenden Magnetfelds über das Substrat 30. In ihrer Eigenschaft als Feldformer sind die Eckpfosten 80, 82, 84 und 86 aus einem magnetisch permeablen Material hergestellt, z. B. Eisen. Festgestellt wurde, daß sich durch größere Höhe und Masse der Eckpfosten 80, 82, 84 und 86 die Feldschräge zunehmend verringert. Allerdings erreichte die Feldhomogenität bei einer begrenzten Höhe ein Optimum.
Eine erste Wicklungsschicht 92 der elektromagnetischen Spule 42 (am besten in 6 und 7 zu sehen) ist um den Kern 40 in einer ersten Winkelrichtung 88 um eine Achse "Y" gewickelt, und eine erste Wicklungsschicht 94 der elektromagnetischen Spule 44 ist sowohl um die erste Wicklungsschicht 92 der elektromagnetischen Spule 42 als auch den Kern 40 in einer zweiten Winkelrichtung 90 um eine Achse "X" gewickelt. Zweite und nachfolgende Wicklungsschichten (in 8 und 9 gezeigt) der beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 sind abwechselnd übereinander in den beiden Winkelrichtungen 88 und 90 gewickelt. Vorzugsweise sind die beiden Achsen "X" und "Y" orthogonale Achsen mit 90° zueinander; aber auch andere Winkelbeziehungen sind möglich, insbesondere für andere Kernformen.
Gemäß 10, die eine Ebene 102 zeigt, die eine Oberfläche 104 des Substrats 30 tangiert, erzeugt die elektromagnetische Spule 42 ein uniaxiales Magnetfeld 96, das sich parallel zur "Y"-Achse in der Ebene 102 erstreckt. Die elektromagnetische Spule 44 erzeugt ein ähnliches uniaxiales Magnetfeld 98, das sich parallel zur "X"-Achse in der Ebene 102 erstreckt. Zusammen summieren sich die beiden Magnetfelder 96 und 98, um ein uniaxiales Verbundmagnetfeld 100 zu erzeugen, das sich parallel zu einer Verbundachse "C" in der Ebene 102 erstreckt (entspricht der Vektorsumme der beiden orthogonalen Feldkomponenten).
Eine Steuerung 106 gemäß 1 reguliert Ausgaben der beiden Stromversorgungen (oder der beiden Ansteuerkanäle für elektrischen Strom) 46 und 48, um Relativstrombeträge einzustellen, die zu den beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 geführt werden. Vorzugsweise werden die zu den beiden elektromagnetischen Spulen geführten elektrischen Ströme durch mindestens eine Stromquelle (oder zwei Stromquellen) mit relativ niederfrequentem Wechselstrom (z. B. Frequenz zwischen 0,1 Hz und 5 Hz Rechteckwellenausgabe) erzeugt, um den Magnetfilm zu orientieren, ohne eine Ungleichförmigkeit des Verfahrens in einem plasmagestützten Dünnfilmabscheidungssystem hervorzurufen. Änderungen im Verhältnis von Strömen, die durch die beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 geführt werden, lassen sich nutzen, um die Winkelorientierung der Verbundachse "C" über ein Gesamtkontinuum unterschiedlicher Winkelpositionen von 0° bis 360° zwischen den vier Quadranten der durch die "X"- und "Y"-Achse festgelegten Ebene einzustellen. Empfängt zum Beispiel die elektromagnetische Spule 42 den gesamten Strom, ist die Verbundachse "C" so orientiert, daß sie mit der "Y"-Achse zusammenfällt; empfängt die elektromagnetische Spule 44 den gesamten Strom, ist die Verbundachse "C" so orientiert, daß sie mit der "X"-Achse zusammenfällt; und empfangen beide elektromagnetische Spulen 42 und 44 einen Anteil des Stroms, weist die Verbundachse "C" Komponenten sowohl längs der "X"- als auch der "Y"-Achse auf, die unter Berücksichtigung ihrer Richtung und Größe kombiniert sind (d. h. durch Vektoraddition), um die Verbundachse "C" in neuer und bekannter Winkelposition zu orientieren.
Vorzugsweise zeigt das uniaxiale Verbundmagnetfeld 100 minimale Änderungen in Winkelrichtung (Schräge) und Größe (Homogenität) über die gesamte Arbeitsfläche der Substratoberfläche 104. Um diese Ziele zu erreichen, ist der plattenförmige Kern 40 innerhalb der zulässigen Grenzen der Substrathalteranordnung 12 und der Niederdruckverarbeitungskammer 16 vorzugsweise möglichst groß bemessen und vorzugsweise relativ nahe am Substrat 30 positioniert (z. B. ist der Abstand zwischen elektromagnetischem Kern und Substrat ein kleiner Bruchteil des Diagonalmaßes des Elektromagneten).
Ein Magnetfilm 108 auf der Substratoberfläche 104 läßt sich in einer bestimmten Winkelposition der magnetischen Ver bundachse "C" magnetisch orientieren, indem man die relativen Strombeträge reguliert, die durch die beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 geführt werden. Vorzugsweise ist der Gesamtstrom in einem festen Verhältnis zwischen den elektromagnetischen Spulen 42 und 44 aufgeteilt, um die magnetische Verbundachse in einer festen Winkelposition über die gesamte Abscheidung oder nachfolgende Behandlung des Magnetfilms in der Verarbeitungskammer 16 zu halten. Allerdings kann der Strom im gleichen oder in einem anderen Verhältnis während der Abscheidung oder Behandlung einer nachfolgenden Magnetfilmschicht (nicht gezeigt) aufgeteilt sein, um Magnetfilmdomänen längs der gleichen oder einer anders orientierten magnetischen Verbundachse "C" zu orientieren. Das Magnetfeld kann ein statisches uniaxiales Magnetfeld (mit festen Ansteuerströmen erzeugt) zur uniaxialen Orientierung des Magnetdünnfilms oder ein dynamisch rotierendes (oder schwingendes) Magnetfeld zum Beseitigen einer bevorzugten Orientierung des abgeschiedenen Films sein.
Der gleiche plattenförmige Kern 40 könnte auch mit nur einer der Spulen 42 oder 44 umwickelt sein, um eine einzelne magnetische Orientierungsachse ("X" oder "Y") gegenüber dem Kern 40 zu bilden. Ferner könnten drei oder noch mehr als drei in Winkelbeziehung stehende Spulen verwendet werden, um die Feldhomogenität und -ausrichtung über Gesamtbereiche von Winkelorientierungen des Magnetfelds weiter zu verbessern. Vorzugsweise sind die zusätzlichen Spulen an plattenförmigen Kernen angeordnet, die polygonale Umfänge mit mehr als vier Seiten haben. In den nächsten beiden Zeichnungsansichten sind Beispiele dafür veranschaulicht.
In 11 ist ein plattenförmiger Kern 110 gezeigt, der einen sechseckigen Umfang 112 und einen formangepaßten sechseckigen Hohlraum 114 hat. Sowohl der sechseckige Umfang 112 als auch der sechseckige Hohlraum 114 sind um drei Wicklungsachsen "A₁", "B₁" und "C₁" symmetrisch. Der Klarheit halber sind die eigentlichen Wicklungen nicht gezeigt. Vom plattenförmigen Kern 110 können mehr oder weniger als drei in Winkelbeziehung stehende Wicklungen gestützt werden. Zum Bei spiel könnten drei zusätzliche Wicklungen längs von Achsen angeordnet sein, die die Kernseiten aufgabeln bzw. aufteilen. (Die Wicklungen können durch parallele Seiten gestützt sein.)
12 veranschaulicht einen plattenförmigen Kern 120 mit einem achteckigen Umfang 122 und einem formangepaßten achteckigen Hohlraum 124. Vier Wicklungsachsen "A₂", "B₂", "C₂" und "D₂" teilen die acht Seiten des Kerns 120 auf. Mehr Seiten bis hin zu einem kreisförmigen Umfang mit einem formangepaßten kreisförmigen Kern könnten verwendet werden, um mehr Wicklungen oder Wicklungen in unterschiedlichen Winkelbeziehungen zu stützen.
13 bis 18 zeigen einige der Querschnittänderungen von Hohlraumgestaltungen, die zum Senken der magnetischen Masse nahe der Mitte plattenförmiger Kerne dienen sollen. In 13 weist ein plattenförmiger Kern 130, der dem detaillierteren plattenförmigen Kern 40 von 2 bis 5 ähnelt, einen Hohlraum 132 auf, der durch eine Vorderfläche 134 ausgebildet ist. Der Hohlraum 132 hat Scherseitenwände 136, die abrupte Änderungen der magnetischen Masse in Annäherung an einen Umfang 138 des Kerns 130 hervorrufen.
Der plattenförmige Kern 140 von 14 verfügt über einen ersten Hohlraum 142, der in einer Vorderfläche 144 ausgebildet ist, und einen zweiten Hohlraum 146, der in einer Rückfläche 148 ausgebildet ist. Im Vergleich zum Hohlraum 132 von 13 sorgen die Hohlräume 142 und 146 für eine allmählichere Änderung der magnetischen Masse von einer Mitte 147 zu einem Umfang 149 des Kerns 140. Die allmählichere Kernmassenänderung kann die Magnetfeldhomogenität im Zusammenhang mit einer reduzierten Schräge verbessern.
15 und 16 zeigen Beispiele für Hohlräume, die vollständig durch plattenförmige Kerne ausgebildet sind. Zum Beispiel weist ein plattenförmiger Kern 150 in 15 einen Hohlraum 152 auf, der sich durch eine Gesamtdicke des Kerns 150 zwischen einer Vorder- und Rückfläche 154 und 156 erstreckt. Seitenwände 158 des Hohlraums 152 erstrecken sich senkrecht zur Vorder- und Rückfläche 154 und 156, könnten aber in anderen Winkeln geneigt sein, um die Massenänderung allmählicher zu machen.
Durch einen in 16 gezeigten plattenförmigen Kern 160 sind mehrere Hohlräume 162 vollständig durchgehend ausgebildet. Eine größere Anzahl der Hohlräume 162 ist nahe einer Mittellinie 164 als nahe einem Umfang 166 des Kerns 160 konzentriert, um die gewünschte magnetische Massenänderung vorzusehen. Die mehreren Hohlräume können in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt sein oder können sich nur teilweise durch den Kern 160 erstrecken. Außerdem können spiralförmige oder andere kontinuierliche Hohlraummuster verwendet werden, u. a. zur Kühlmittelzirkulation oder -führung geeignete Muster.
Plattenförmige Kerne 170 und 180 von 17 und 18 weisen jeweilige Hohlräume 172 und 182 auf, die vollständig in den Kernen 170 und 180 eingebettet sind. Zur leichteren Herstellung ist der Kern 170 in zwei Kernplatten 174 und 176 aufgeteilt, und der Kern 180 ist in zwei Kernplatten 184 und 186 aufgeteilt. Die magnetische Massenänderung längs dem Kern 170 kann durch eine Stufenfunktion ähnlich wie die magnetischen Massenänderungen der Kerne von 13 sowie 15 bis 17 dargestellt werden. Eine stetige Funktion beschreibt die magnetische Massenänderung längs dem Kern 180, die der magnetischen Massenänderung des Kerns von 14 ähnelt.
Jeder der bisher beschriebenen Kernhohlräume kann mit Luft, einem nichtmagnetischen Material oder einem Material mit geringerer magnetischer Permeabilität gefüllt sein. Der Raum könnte auch für andere Zwecke dienen, z. B. zur Kühlmittelübertragung. Statt einen Hohlraum in den plattenförmigen Kernen auszubilden, lassen sich die magnetischen Eigenschaften eines einzelnen magnetischen Materials oder einer Mischung aus magnetischen Materialien stufenweise oder kontinuierlich variieren, um eine ähnliche Änderung der effektiven magnetischen Masse oder der magnetischen Permeabilität der Masse vorzusehen.
Beispielsweise hat ein plattenförmiger Kern 190 gemäß 19 eine ähnliche Kontur wie die vorherigen Ausführungsformen mit einer Vorder- und Rückfläche 192 und 194, die durch einen Umfang 196 verbunden sind. Allerdings ändert sich eine Konzentration von magnetischem Material (oder die effek tive magnetische Permeabilität) von einem Minimum nahe einer Mitte 198 zu einem Maximum nahe dem Umfang 196.
Ähnlich wie die Vorder- und Rückflächen der zuvor beschriebenen Kerne bilden die Vorder- und Rückfläche 192 und 194 des plattenförmigen Kerns 190 parallele Wicklungsebenen, durch die die effektive magnetische Permeabilität gemessen werden kann. Zum Beispiel ist die zwischen Punkten "M₁" und "M₂" nahe der Mitte 198 gemessene effektive magnetische Permeabilität kleiner als die zwischen Punkten "N₁" und "N₂" näher am Umfang 196 gemessene effektive magnetische Permeabilitat. Ähnliche Auswirkungen auf die effektive magnetische Permeabilität lassen sich durch Einstellen der Tiefe von Hohlräumen oder der Verteilung von magnetischen und nichtmagnetischen oder geringer magnetischen Materialien erreichen.

Claims

Eine Substrathalteranordnung zum Stützen eines Substrats in einer Substratverarbeitungsumgebung und zum magnetischen Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche des Substrats mit: einem Gehäuse, das eine Anordnungsoberfläche (32) hat zum Stützen des Substrats (30) in der Verarbeitungsumgebung; einem Elektromagneten, der benachbart zu der Anordnungsoberfläche des Gehäuses außerhalb der Verarbeitungsumgebung gestützt ist; einem plattenförmigen Kern des Elektromagneten, der magnetisch permeables Material enthält und eine Vorder- und eine Rückfläche (52, 54) hat, die durch einen Umfang (56) verbunden sind; elektrisch leitenden Wicklungen (92, 94) des Elektromagneten, die um einen Bereich des plattenförmigen Kerns (40) gewickelt sind und mindestens eine elektromagnetische Spule (42, 44) zum Erzeugen eines uniaxialen Magnetfelds benachbart zur Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns zum Orientieren der magnetischen Materialschicht auf dem Substrat (30) bilden; und wobei das magnetisch permeable Material des plattenförmigen Kerns eine effektive magnetische Masse hat, die sich innerhalb des durch die elektrisch leitenden Wicklungen umwickelten Bereichs von einer Mitte zum Umfang des plattenförmigen Kerns, zum Reduzieren eines Schrägwinkels des uniaxialen Magnetfelds, benachbart zur Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns über die gesamte Substratoberfläche ändert.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei die Änderung der effektiven magnetischen Masse eine Senkung der Masse von magnetisch permeablem Material nahe der Mitte des Kerns (40) gegenüber der Masse von magnetisch permeablem Material nahe dem Umfang (56) des Kerns beinhaltet.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 2, wobei die Änderung der magnetischen Masse ein Muster mit mindestens einer Symmetrieachse hat, die durch die Mitte des plattenförmigen Kerns (40) verläuft.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 3, wobei das Änderungsmuster der magnetischen Masse zwei Symmetrieachsen hat, die sich in der Mitte des plattenförmigen Kerns (40) schneiden.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 4, wobei die elektrisch leitenden Wicklungen (92) der einen Spule (42) in einer ersten Richtung gewickelt sind, die parallel zu einer der Symmetrieachsen verläuft.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 5, wobei die elektrisch leitenden Wicklungen (94) einer weiteren Spule (44) in einer zweiten Richtung gewickelt sind, die parallel zur anderen der Symmetrieachsen verläuft.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 3, wobei die Änderung der effektiven magnetischen Masse durch eine sich stetig ändernde Funktion der Position längs der Symmetrieachse festgelegt ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 3, wobei die Änderung der effektiven magnetischen Masse durch Stufenfunktionen der Position längs der Symmetrieachse festgelegt ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei die Änderung der effektiven magnetischen Masse mindestens teilweise durch einen im plattenförmigen Kern ausgebildeten Hohlraum (132, 142, 146, 152, 162, 172, 182) hervorgerufen ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 9, wobei der Hohlraum (172, 182) einen Umfang mit einer geschlossenen Form hat.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 10, wobei der Hohlraum (132, 142, 146, 152, 172, 182) im plattenförmigen Kern zentriert ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 11, wobei der Hohlraum (114) einen Umfang mit einer Form hat, die mit einer Form (112) des Hohlraums des plattenförmigen Kerns abgestimmt ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 12, wobei sowohl der Umfang (112) des plattenförmigen Kerns als auch der Umfang des Hohlraums (114) im plattenförmigen Kern Polygonalformen haben.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 13, wobei sowohl der Umfang des plattenförmigen Kerns als auch der Umfang des Hohlraums im plattenförmigen Kern Quadratformen haben.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 12, wobei sowohl der Umfang (56) des plattenförmigen Kerns als auch der Umfang des Hohlraums (62) im plattenförmigen Kern Kreisformen haben.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 9, wobei der Hohlraum (60, 132, 142, 146, 172, 182) im plattenförmigen Kern eingebettet ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 9, wobei der Hohlraum (162) einer von mehreren Hohlräumen (162) ist, die den plattenförmigen Kern durchlöchern.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 17, wobei die mehreren Hohlräume (162) für eine größere Abnahme von effektiver magnetischer Kernmasse nahe der Mitte des plat tenförmigen Kerns als nahe dem Umfang (166) des plattenförmigen Kerns sorgen.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei der plattenförmige Kern mehrere unterschiedliche Materialien enthält, deren magnetische Permeabilität variiert, und die Änderung der effektiven magnetischen Masse mindestens teilweise durch eine Änderung der effektiven magnetischen Permeabilität des plattenförmigen Kerns von der Mitte zum Umfang des plattenförmigen Kerns erzeugt wird.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 19, wobei die magnetische Permeabilität nahe der Mitte kleiner als nahe dem Umfang des plattenförmigen Kerns ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 20, wobei Kühldurchgänge (70) im plattenförmigen Kern ausgebildet sind.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 21, wobei die Kühldurchgänge einen Hohlraum schneiden, der zur Änderung der effektiven magnetischen Masse beiträgt.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 22, wobei der Umfang des plattenförmigen Kerns (40) mehrere durch sich schneidende Ecken getrennte Seiten hat und die Kühldurchgänge (72, 74) in den plattenförmigen Kern über mindestens eine Teilmenge der Ecken eintreten und ihn verlassen.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 23, ferner mit Eckpfosten (80, 82, 84, 86), die an den Ecken des plattenförmigen Kerns angeordnet sind, zum Bilden von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen (87, 89) für die Kühldurchgänge im plattenförmigen Kern.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 24, wobei die Eckpfosten (80, 82, 84, 86) aus einem magnetisch permeablen Material hergestellt sind und in der Höhe über der Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns zum weiteren Verringern der Schräge des uniaxialen Magnetfelds über die Substratoberfläche vorstehen.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (30) in einem physikalischen Bedampfungssystem untergebracht ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 26, wobei das physikalische Bedampfungssystem (10) ein Plasmasputtersystem ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 26, wobei das physikalische Bedampfungssystem ein Ionenstrahlabscheidungssystem ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei das Substrat (30) in einem thermischen Magnetglühsystem untergebracht ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 1, wobei der Elektromagnet (14) durch einen elektrischen Wechselansteuerstrom gespeist ist, um ein Orientierungsmagnetfeld längs einer uniaxialen Richtung zu bilden.
Substrathalteranordnung zum Stützen eines Substrats (30) in einer Substratverarbeitungsumgebung und zum magnetischen Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche des Substrats mit: einem Gehäuse, das eine Anordnungsoberfläche (32) für das Substrat in der Verarbeitungsumgebung stützt; einem plattenförmigen Elektromagneten (14), der im Gehäuse gestützt ist, zum Erzeugen eines uniaxialen Magnetfelds in einer Ebene der Substratoberfläche; einem plattenförmigen Kern (40) des Elektromagneten mit einer Vorder- und einer Rückfläche (52, 54), der durch elektrisch leitende Wicklungen (92, 94) einer elektromagnetischen Spule (42, 44) umwickelt ist; wobei eine Vorderseite der elektrisch leitenden Wicklungen (a) benachbart zur Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns (40) und (b) zwischen der Vorderfläche des plattenförmigen Kerns und der Anordnungsoberfläche (32) des Gehäuses angeordnet ist; wobei eine Rückseite der elektrisch leitenden Wicklungen (a) benachbart zur Rückfläche (54) des plattenförmigen Kerns und (b) in einer von der Anordnungsoberfläche (32) durch den plattenförmigen Kern getrennten Position angeordnet ist; und einem Hohlraum, der im plattenförmigen Kern zwischen der Vorder- und Rückseite (52, 54) der elektrisch leitenden Wicklungen ausgebildet ist, wobei der Hohlraum so geformt ist, daß die magnetische Permeabilität von einer Mitte des plattenförmigen Kerns zu einem Umfang des plattenförmigen Kerns fortschreitend zunimmt, zum Verbessern der gleichförmigen Richtung und/oder der gleichförmigen Größe des uniaxialen Magnetfelds.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum (132, 142, 146, 152) in der Vorder- (134, 144, 154) und/oder Rückfläche (148, 156) ausgebildet ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum in einem eingeschlossenen Raum (172, 182) zwischen der Vorder- und Rückfläche des plattenförmigen Kerns ausgebildet. ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 33, wobei der Hohlraum einer von mehreren Hohlräumen ist, die in einem eingeschlossenen Raum zwischen der Vorder- und Rückfläche des plattenförmigen Kerns (40) ausgebildet sind.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum (182) Seitenwände hat, die in einem spitzen Winkel gegenüber der Vorderfläche des plattenförmigen Kerns zulaufen.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum (132, 142, 146, 152, 172, 182) im plattenförmigen Kern zentriert ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 36, wobei die Vorder- und Rückfläche des plattenförmigen Kerns durch eine Umfangsfläche verbunden sind und der Hohlraum (172) gegenüber der Umfangsfläche zentriert ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum (172, 182) eine geschlossene Form hat.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 38, wobei der plattenförmige Kern eine Umfangsfläche hat, die die Vorder- und Rückfläche miteinander verbindet, und die Umfangsfläche ebenfalls eine geschlossene Form hat.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 39, wobei die geschlossene Form des Hohlraums (172) mit der geschlossenen Form der Umfangsfläche abgestimmt ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch nach Anspruch 31, wobei der Hohlraum einen nichtmagnetischen Einsatz enthält.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 41, wobei der nichtmagnetische Einsatz Kühlmitteldurchgänge zum Kühlen des Elektromagneten aufweist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 42, wobei der plattenförmige Kern Kühlmitteldurchgänge in Fluidverbindung mit den Kühlmitteldurchgängen im nichtmagnetischen Einsatz aufweist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 39, ferner mit mindestens vier Pfosten (80, 82, 84, 86), die aus einem magnetisch permeablen Material hergestellt und mit der Umfangsfläche des plattenförmigen Kerns verbunden sind.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 44, wobei die Umfangsfläche des plattenförmigen Kerns mehrere Seiten hat, die durch die Pfosten (80, 82, 84, 86) getrennt sind.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 45, wobei die Pfosten (80, 82, 84, 86) über die Vorderfläche (52) des plattenförmigen Kerns zum Reduzieren des Schrägwinkels des uniaxialen Magnetfelds vorstehen.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 44, wobei Kühldurchgänge (70) im plattenförmigen Kern ausgebildet sind und die Kühldurchgänge in den plattenförmigen Kern über mindestens zwei der Pfosten eintreten und ihn darüber verlassen.
Eine Substrathalteranordnung zum Stützen eines Substrats in einer Substratverarbeitungsumgebung und zum magnetischen Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche des Substrats mit: einem Gehäuse, das eine Anordnungsoberfläche hat zum Stützen des Substrats in der Verarbeitungsumgebung; einem Elektromagneten, der benachbart zu der Anordnungsoberfläche des Gehäuses außerhalb der Verarbeitungsumgebung gestützt ist zum Erzeugen eines uniaxialen Magnetfelds auf der Oberfläche des Substrats; und wobei der Elektromagnet einen plattenförmigen Kern aufweist und eine elektromagnetische Spule (42, 44), die zwischen zwei Wicklungsebenen des plattenförmigen Kerns (40, 160) gewickelt ist; wobei der plattenförmige Kern als Funktion des Kernmaßes eine effektive magnetische Permeabilität zwischen den Wicklungsebenen zeigt, die sich längs einer Achse parallel zu den Wicklungsebenen in einem Muster ändert, das eine Schräge des uniaxialen Magnetfelds reduziert.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 48, wobei sich die effektive magnetische Permeabilität zwischen einer Mitte und einem Umfang des plattenförmigen Kerns ändert.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 49, wobei die effektive magnetische Permeabilität in der Mitte des plattenförmigen Kerns gegenüber dem Umfang des plattenförmigen Kerns reduziert ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 50, wobei das Muster der effektiven magnetischen Permeabilität um die Mitte des plattenförmigen Kerns (160) symmetrisch ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 48, wobei sich der plattenförmige Kern aus mehreren Materialien mit mindestens einem magnetischen Material zusammensetzt und sich ein Anteil des magnetischen Materials im plattenförmigen Kern längs einer Parallelachse zu den Wicklungsebenen ändert.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 52, wobei ein Anteil des magnetischen Materials nahe einem Umfang des plattenförmigen Kerns (160) größer als nahe einer Mitte (164) des plattenförmigen Kerns ist.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 48, wobei der plattenförmige Kern (160) ein Dickenmaß des magnetischen Materials zwischen den Wicklungsebenen hat, das sich längs der Wicklungsebenen ändert.
Substrathalteranordnung nach Anspruch 54, wobei das Dickenmaß des magnetischen Materials nahe einem Umfang des plattenförmigen Kerns größer als nahe einer Mitte des plattenförmigen Kerns ist.