DE19981146C2

DE19981146C2 - Mehrspulen-Elektromagnet zum magnetischen Orientieren von Dünnfilmen

Info

Publication number: DE19981146C2
Application number: DE19981146T
Authority: DE
Inventors: Mehrdad M Moslehi; Shiyuan Cheng; Cecil J Davis; Dorian Heimanson
Original assignee: CVC Products Inc
Current assignee: CVC Products Inc
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: WO1999061170A1; US6126790A; GB2343199A; JP2002516495A; US6042707A; GB2343199B; GB0000670D0; DE19981146T1

Description

Technisches Gebiet

Magnetische Dünnfilme, die in Niederdruckverarbeitungs umgebungen auf Substrate abgeschieden werden (z. B. durch physikalische Bedampfungsverfahren wie Plasmasputter- und Io nenstrahlabscheidungsverfahren), lassen sich magnetisch in einer einzelnen Achse, ein "uniaxiale Anisotropie" genannter Zustand, orientieren, indem die Filme Orientierungsmagnetfel dern mit ausreichender Feldstärke ausgesetzt werden, die hohe magnetische Flußgleichförmigkeit und geringe Winkelschrägver zerrung bzw. Winkelschräge auf dem Substrat bei der Abschei dung oder späteren Verarbeitung der Filme nach Abscheidung (z. B. magnetische Glühverfahren) zeigen. Eine magnetische Orientierung von Dünnfilmen kann im Zusammenhang mit ver schiedenen Anwendungen stattfinden, u. a. Dünnfilmabschei dungs- und thermischen Glühverfahren sowie magnetischer Dünn filmmetrologie.

Hintergrund

Gewöhnlich werden Magnetdünnfilm-Aufzeichnungsköpfe un ter Verwendung einer Kombination aus Materialschichten herge stellt, die eine oder mehrere Schichten aus weich- und hart- magnetischen Dünnfilmen aufweisen, von denen einige magneti sche Domänen haben können, die längs einer oder mehrerer ma gnetischer Achsen orientiert sind. Allgemein werden die Ma gnetfilme in Niederdruckverarbeitungskammern durch physikali sche Bedampfungsverfahren (PVD-Verfahren) auf Substrate abge schieden, z. B. Plasmasputter- oder Ionenstrahlabscheidungs verfahren. Die magnetischen Domänen dieser Filme werden ori entiert, indem man die Filme planaren Magnetfeldern bei ihrer Abscheidung oder in einem nachfolgenden Verarbeitungsschritt, z. B. beim magnetischen Glühen, aussetzt. Die Magnetfelder unterliegen spezifischen Anforderungen, die die Obergrenzen für sowohl "Schrägverzerrung" bzw. "Schräge" (Richtungsabwei chung) als auch "Inhomogenität" (Größenabweichung) festlegen. Typische Stärken planarer Magnetfelder liegen im Bereich von 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-A-4865709 Magnet dünnfilmsubstrate zwischen Dauermagnetpaaren auf einer Sub strathalterung 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 Magnetfeldeinstellbarkeit 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 Feldgrö ßen- oder Orientierungseinstellung fähig sind.

In der US-A-4673482 positionieren Setoyama et al. ein magnetfelderzeugendes Spulenpaar auf entgegengesetzten Seiten eines Substrats außerhalb einer Niederdruckverarbeitungskam mer, in der das Substrat angeordnet ist. Die Spulen haben ei nen erheblichen Abstand vom Substrat, und nur ein kleiner Ab schnitt des resultierenden Magnetfelds zeigt die nötigen uni axialen Kennwerte. Auch die Einstellbarkeit des Magnetfelds ist begrenzt. Außerdem kann diese Art von Magnetfeldquelle starke Plasmainhomogenität und magnetische Interferenzproble me bewirken, die mit PVD-Magnetronenergiequellen zusammenhän gen.

Die dem Rechtsnachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragene US-A-5630916 (Gerrish et al.), die einen der Er finder der vorliegenden Erfindung benennt, überwindet viele dieser Probleme durch Positionieren eines plattenförmigen Elektromagneten benachbart zum Substrat, das über einer Sub stratauflage bzw. -stütze positioniert ist. Der plattenförmi ge Elektromagnet ist von der Verarbeitungsumgebung durch die Substratstütze isoliert (d. h. der außerhalb der Vakuumverar beitungskammer 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 Ori entierung des plattenförmigen Elektromagneten gegenüber der Substratstütze zwecks Feinabstimmung der magnetischen Orien tierungsachse.

Einige Dünnfilmmagnetköpfe (z. B. große Magnetowider standsköpfe oder GMR-Köpfe) erfordern mehrere Schichten ma gnetischer Dünnfilme mit magnetischen Domänen, die in der gleichen oder in unterschiedlichen Richtungen orientiert sind. Die mehreren Magnetfilmschichten, die sich allgemein mit nichtmagnetischen Filmschichten abwechseln, können in ge trennten Vorgängen hergestellt werden, z. B. zwischen PVD- Stationen eines Mehrkammer-Cluster-Tools oder in kombinierten in-situ-Verfahrensabläufen innerhalb der gleichen Nieder druck- und Mehrtargetverarbeitungskammer eines eigenständigen oder Cluster-Tool-Systems.

In der US-A-5616370 sehen Okuno et al. zwei große Helm holtz-Spulenpaare auf entgegengesetzten Seiten eines Sub strats zum Erzeugen lotrechter Magnetfelder vor. Mehrere Tar gets werden zum Abscheiden abwechselnder Schichten aus magne tischen und nichtmagnetischen Materialien verwendet, und je des der beiden Helmholtz-Spulenpaare kann so gespeist sein, daß die Magnetschichten in gemeinsamen oder lotrechten Richtungen orientiert werden. Allerdings sind die Helmholtz-Spu len nach Okuno et al. wie die Dauermagneten nach Nakagawa et al. der Verarbeitungsumgebung ausgesetzt, z. B. dem Plasmame dium in einem physikalischen Bedampfungssystem, und teilen nicht die Fähigkeiten des plattenförmigen Elektromagneten nach Gerrish et al. Zudem können die durch diese Spulen er zeugten Magnetfelder durch das Magnetfeld einer Magnetron- Sputter-Energiequelle teilweise verzerrt sein.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung ermöglicht eine genaue Steuerung der Ori entierung uniaxialer Magnetfelder zum Ausrichten der magneti schen Domänen magnetischer Dünnfilme auf Substraten in ver schiedenen Anwendungen, z. B. magnetische in-situ-Orientie rung in physikalischen Niederdruckbedampfungs-(PVD-) sowie in thermischen Verarbeitungssystemen zum magnetischen Glühen. Die genaue Steuerung kann die Orientierung der Magnetfelder in einer einzelnen Winkelposition gegenüber dem Substrat be inhalten, um magnetische Domänen einer oder mehrerer Dünn filmschichten in der gleichen Richtung auszurichten, oder die Orientierung der Magnetfelder in mehr als einer Winkelpositi on zwischen verschiedenen Dünnfilmschichten dar Substrate, um ihre magnetischen Domänen in unterschiedlichen, vorab festge legten Richtungen auszurichten.

Eine Ausführungsform beinhaltet eine Aufspannanordnung, die ein Substrat in einer Niederdruckverarbeitungsumgebung stützt, z. B. einer PVD-Kammer oder einer magnetischen Glüh kammer (die eine Niederdruck- oder eine atmosphärische Kammer sein kann), zum magnetischen Orientieren eines magnetischen Dünnfilms, der auf eine Oberfläche des Substrats abgeschieden wird oder bereits abgeschieden wurde. Ein Aufspanngehäuse der Anordnung stützt eine Anordnungsoberfläche für das Substrat in der Niederdruckverarbeitungsumgebung. Ein plattenförmiger Elektromagnet, der im Aufspanngehäuse auf der entgegengesetz ten Seite der Anordnungsoberfläche vom Substrat angeordnet (vorzugsweise auf der atmosphärischen Seite positioniert) ist, erzeugt ein im wesentlichen uniaxiales Magnetfeld mit geringer Winkelschrägverzerrung bzw. Winkelschräge in einer Ebene der Substratoberfläche. Ein plattenförmiger Kern des Elektromagneten hat eine Vorder- und eine Rückfläche, die sich parallel zur Ebene der Substratoberfläche erstrecken.

Eine erste und eine zweite getrennt (z. B. über zwei ge trennte Stromversorgungen) gespeiste elektromagnetische Spule sind um den plattenförmigen Kern gewickelt, der ein weichma gnetisches Material aufweist, z. B. Eisen oder Magnetstahl. Eine erste Wicklungsschicht der ersten elektromagnetischen Spule ist in einer ersten Winkelrichtung um den plattenförmi gen Kern gewickelt, und eine erste Wicklungsschicht der zwei ten elektromagnetischen Spule ist in einer zweiten Winkel richtung sowohl um die erste Wicklungsschicht der ersten elektromagnetischen Spule als auch den plattenförmigen Kern gewickelt. Zweite und nachfolgende Wicklungsschichten der er sten und zweiten elektromagnetischen Spule sind abwechselnd umeinander in der ersten und zweiten Richtung gewickelt. Min destens eine elektrische Stromversorgung steuert Relativbe träge von Strom, der durch die erste und zweite elektromagne tische Spule geführt wird, zum Einstellen der magnetischen Orientierung des uniaxialen Magnetfelds in der Ebene der Sub stratoberfläche. Vorzugsweise liefert die Stromversorgung ei nen Wechselstrom, z. B. einen bipolaren Rechteckwellenstrom, um ein Schalt-(z. B. Wende-)Magnetfeld auf der Substrat oberfläche mit einer relativ kleinen Schaltfrequenz (z. B. unter 10 Hertz) zu erzeugen. Diese niederfrequente Stromum schaltung beseitigt die Möglichkeit der Beeinträchtigung der Gleichförmigkeit des Abscheidungsverfahrens infolge der Aus wirkungen des Orientierungsmagnetfelds auf das PVD-Plasma.

Die erste und zweite elektromagnetische Spule erzeugen jeweils ein uniaxiales Magnetfeld mit geringer Schräge in der Ebene des Substrats. Die erste elektromagnetische Spule ist um den plattenförmigen Elektromagneten in der ersten Richtung zum Erzeugen eines ersten uniaxialen Magnetfelds längs einer ersten magnetischen Achse gewickelt. Die zweite elektromagne tische Spule ist um den plattenförmigen Elektromagneten in der zweiten Richtung zum Erzeugen eines zweiten uniaxialen Magnetfelds längs einer zweiten magnetischen Achse gewickelt.

Vorzugsweise sind die beiden magnetischen Achsen orthogonal, wobei aber auch andere Winkelbeziehungen möglich sind.

Ein Steuersystem, das die Stromversorgung aufweist, re gelt durch die erste und zweite elektromagnetische Spule ge führten elektrischen Strom zum Erzeugen eines uniaxialen Ver bundmagnetfelds, das die magnetischen Domänen des Magnetfilms längs einer magnetischen Verbundachse orientiert, die in ei ner durch die erste und zweite magnetische Achse festgelegten Ebene liegt. Der elektrische Strom läßt sich in unterschied lichen Anteilen zwischen der ersten und zweiten elektromagne tischen Spule zum Orientieren der magnetischen Verbundachse über ein 360-Grad-Gesamtkontinuum unterschiedlicher Winkelpo sitionen in allen vier Quadranten der Ebene der beiden magne tischen Achsen aufteilen. Natürlich wäre es auch möglich, je weils nur eine elektromagnetische Spule anzusteuern, um ein uniaxiales Magnetfeld längs der magnetischen Achse der ge speisten Spule zu erzeugen.

Die bevorzugte Umfangsform des plattenförmigen Kerns ist quadratisch, um ein orthogonal orientiertes elektromagneti sches Spulenpaar zu stützen, wobei aber auch vielfältige an dere Umfangsformen zum Stützen zusätzlicher Spulen oder Spu len in anderen Orientierungen oder zum Beeinflussen der Homo genität und Schräge der resultierenden Magnetfelder zum Ein satz kommen können. Von diesen anderen Umfangsformen sind re gelmäßige Polygenalformen mit geraden Seiten und gleichen In nenwinkeln bevorzugt. Zum Beispiel kann ein plattenförmiger Kern mit einem regelmäßigen sechseckigen Umfang verwendet werden, um zwei oder drei zwischen parallelen Seiten gewic kelte elektromagnetische Spulen zu stützen.

Die Erfindung kann auch als Verfahren zum Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche eines Substrats prak tiziert werden. Der plattenförmige Elektromagnet hat eine er ste und eine zweite elektromagnetische Spule, die in unter schiedlichen Richtungen um einen gemeinsamen Kern gewickelt sind, und ist im wesentlichen parallel zu einer Ebene der Substratoberfläche orientiert. Strom wird durch die erste elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines ersten uniaxialen Magnetfelds längs einer ersten magnetischen Achse geleitet.

Ferner wird Strom durch die zweite elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines zweiten uniaxialen Magnetfelds längs einer zweiten magnetischen Achse geleitet. Relativbeträge der bei den Stromkomponenten werden zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Erzeugen eines uniaxialen Ver bundmagnetfelds verteilt, das die magnetischen Domänen des Magnetfilms längs einer magnetischen Verbundachse orientiert, die in einer durch die erste und zweite magnetische Achse festgelegten Ebene liegt. Allgemein wird der Strom (z. B. der Rechteckwellenschaltstrom) in einem konstanten Verhältnis zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule verteilt, um die magnetische Verbundachse in einer festen be kannten Orientierung zwischen 0 Grad und 360 Grad zu halten. Allerdings kann der Strom auch in einem zeitveränderlichen Verhältnis verteilt werden, um das Magnetfeld über einen Win kelbereich als Funktion der Zeit zu drehen oder winklig schwingen zu lassen. Zum Beispiel können Sin-(ωt) und Cos- (ωt) Stromquellen zum Ansteuern der beiden Spulen verwendet werden, um ein dynamisches Feld zu erzeugen, das sich mit ei ner Winkelfrequenz ω dreht. Ein Drehfeld kann beim PVD-Auf tragen eines magnetischen Films verwendet werden, um die ma gnetischen Domänen zufällig zu orientieren.

Das Verfahren läßt sich auch auf die Orientierung der Domänen mehrerer Schichten magnetischer Dünnfilme in unter schiedlichen Richtungen erweitern. In einer einzelnen Anord nung des Substrats lassen sich zwei unterschiedliche Schich ten magnetischer Dünnfilme auf dem Substrat orientieren. Ströme werden in einem ersten festgelegten Verhältnis zwi schen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Erzeugen eines ersten uniaxialen Verbundmagnetfelds zuge führt, das magnetische Domänen der ersten Magnetfilmschicht längs einer ersten magnetischen Verbundachse orientiert. Beim Abscheiden der zweiten Magnetfilmschicht können die Ströme in einem zweiten festgelegten Verhältnis zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Erzeugen eines zweiten uniaxialen Verbundmagnetfelds zugeführt werden, das magneti sche Domänen der zweiten Magnetfilmschicht längs einer zweiten magnetischen Verbundachse orientiert. Allgemein sind die beiden magnetischen Verbundachsen orthogonal orientiert, wo bei aber auch ein Kontinuum anderer Orientierungen in den vier Quadranten der Ebene je nach den unterschiedlichen Stromverhältnissen möglich ist, die zum Orientieren jeder der Verbundachsen zum Einsatz kommen. Zu den festgelegten Strom verhältnissen gehört die ausschließliche Ansteuerung einer anderen der elektromagnetischen Spulen bei der Abscheidung jeder Schicht.

Zeichnung

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittansicht einer PVD-Niederdruckverarbeitungskammer mit einem plattenförmigen Elektromagneten zum magnetischen Orientieren von Dünnfilmen auf einem Substrat.

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf einen plattenförmigen Kern des Elektromagneten.

Fig. 3 ist eine Seitenansicht des plattenförmigen Kerns von Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Draufsicht auf den Elektromagneten und zeigt erste Wicklungsschichten zweier elektromagnetischer Spulen, die in Orthogonalrichtungen um den plattenförmigen Kern gewickelt sind.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht der gleichen Wicklungs schichten.

Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den Elektromagneten mit sechs Wicklungsschichten jeder elektromagnetischen Spule, die um den plattenförmigen Kern gewickelt sind, und zwei Strom versorgungen, die an den beiden orthogonalen Spulen ange schlossen sind.

Fig. 7 ist eine Seitenansicht der sechs Wicklungsschich ten.

Fig. 8 ist eine Darstellung jeweiliger Magnetfelder, die unabhängig durch die beiden orthogonalen elektromagnetischen Spulen erzeugt werden, zusammen mit einem Vektorsummen-Ver bundmagnetfeld, das durch gleichmäßiges Speisen der beiden Spulen gemeinsam erzeugt wird.

Fig. 9 ist eine Querschnittansicht eines Aufspanngehäu ses für schnelle thermische Zyklen zum Stützen eines ähnli chen plattenförmigen Elektromagneten.

Fig. 10 ist eine schematische Draufsicht auf einen plat tenförmigen Elektromagneten mit einem sechseckigen Kern und drei Wicklungsachsen (entspricht drei Paaren paralleler Sei ten).

Fig. 11 ist eine schematische Draufsicht auf den glei chen Elektromagneten und zeigt in weggebrochenen Teilberei chen drei elektromagnetische Spulen mit Winkeltrennungen von 120 Grad.

Fig. 12 ist eine schematische Draufsicht auf einen al ternativen plattenförmigen Elektromagneten mit einem achtec kigen Kern und vier Wicklungsachsen (entspricht vier Paaren paralleler Seiten).

Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht auf einen wei teren Elektromagneten mit einem runden plattenförmigen Kern und drei Wicklungsachsen.

Nähere Beschreibung

In Fig. 1 ist eine herkömmliche Dünnfilm-Sputtervorrich tung 10 mit einer Aufspannanordnung 12 gezeigt, die so abge wandelt ist, daß ein neuer Doppelspulen-Elektromagnet 14 ein gebaut ist. Zu herkömmlichen Merkmalen gehören eine Nieder druckverarbeituneskammer 16 mit einem Auslaßanschluß 18, der mit einer Vakuumpumpe 20 verbunden ist, zum Evakuieren von Luft und Plasmaverfahrensgasen aus der Kammer 16. Gegenüber der Aufspannanordnung 12 befindet sich eine Elektroden- oder Aufspannplatte 22, die ein Target 24 aus einem solchen Mate rial wie weich- oder hartmagnetischem Material stützt, z. B. ferromagnetische Legierungen, u. a. NiFe, FeTaN, FeAlN, FeCrHfN, NeFeRe, Sendust und Copt. Ein Magnetron 26 liefert elektrische Energie und regelt die Erosion des Targets 24 bei Sputtervorgängen. Die Magnetronquelle 26 kann eine PVD-Ener giequelle mit Gleichstrommagnetron oder Hochfrequenzmagnetron sein. Außerdem kann auch eine von einem Magnetron abweichende Energiequelle verwendet werden, z. B. eine RD-Diode. Die Auf spannplatte 22 empfängt den elektrischen Strom zum Targetsputtern und ist von einem Vakuumdeckel 27 mit einem Isolier ring 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 Aufspannanordnung 12 gestützt. Die Anordnungsoberfläche 32 ist Teil eines Anordnungstisches 34, der so angeordnet sein kann, daß er die Substrattemperatur regelt. Zum Beispiel können im Tisch 34 eine Heizeinheit, eine Kühleinheit oder beides eingebaut sein. Wärmeaustauschvorgänge zwischen Tisch 34 und Substrat 30 lassen sich durch ein Wärmeübertragungsgas erleichtern. Nähere Beispiele für Aufspannanordnungen zum Re geln der Substrattemperatur finden sich in der dem Rechts nachfolger der vorliegenden Anmeldung übertragenen US-Patent anmeldung Nr. 08/938293, eingereicht am 26. September 1997 mit dem Titel "Two-Stage Sealing Assembly for Thermally Con ductive Chuck" (US 6138745) sowie in der US-Patentanmeldung Nr. 08/975626, eingereicht am 21. November 1997 mit dem Titel "Thermally Conductive Chuck for Vacuum Processor" (GB 2325939), die beide hiermit durch Verweis eingefügt sind. Zudem kann die Aufspannanord nung 12 auch zum elektrischen Vormagnetisieren, z. B. HF- Vormagnetisieren, des Substrats fähig sein.

Ein Antriebsmechanismus 36 dient zum Verfahren der Auf spannanordnung 12 längs einer Achse 38 zum Target 24 oder von ihm weg, um den Substrat-Target-Abstand zu steuern. Ein Balg 39 dichtet die Aufspannanordnung 12 zur Verarbeitungskammer 16 ab, um einem Bereich von Verfahrhöhen der Aufspannanord nung Rechnung zu tragen und die atmosphärischen Komponenten der Aufspannanordnung 12, u. a. den neuen Doppelspulen-Elek tromagneten 14, vom evakuierten Raum der Verarbeitungskammer 16 zu isolieren. Sputter- und Glühvorgänge zum Abscheiden und Behandeln magnetischer Dünnfilmmaterialien auf Substraten sind gut bekannt. Die dem Rechtsnachfolger der vorliegender Anmeldung übertragene US-A-5630916 beschreibt einen in eine Aufspannanordnung eingebauten plattenförmigen Elektromagneten zum magnetischen Orientieren solcher magnetischen Dünnfilme.

Die relevanten Einzelheiten dieser Patentschrift sind hierin ebenfalls durch Verweis aufgenommen.

Der neue Doppelspulen-Elektromagnet 14, der in Fig. 2 bis 7 in verschiedenen Anordnungsstufen näher dargestellt ist, verfügt über einen plattenförmigen Kern 40 und zwei elektromagnetische Spulen 42 und 44, die um den Kern abwech selnd in Orthogonalrichtungen gewickelt sind. Eine getrennte Stromversorgung 46 oder 48 steuert den Stromfluß durch jede der elektromagnetischen Spulen 42 und 44.

Der plattenförmige Kern 40 (am besten in Fig. 2 und 3 ersichtlich) hat zwei quadratische Flächen 50 und 52 und ist vorzugsweise aus einem einzelnen Stück aus magnetisch permea blem Material hergestellt, z. B. eine Ni-Fe-Legierung (Perm alloy), Eisen oder kaltgewalzter Magnetstahl. Sich schneiden de Kühlmitteldurchgänge 54 sind in den Kern 40 tiefgebohrt und mit Stopfen 56 zum Verschließen überflüssiger Öffnungen versehen. Diagonaldurchgänge 58 bilden die einzigen verblei benden Öffnungen. Nickelplattierungs- oder andere Beschich tungen können zum Schutz der Durchgänge 54 und 58 vor Wech selwirkungen mit Kühlmittel verwendet werden.

Eckpfosten 60, 62, 64 und 66 sind mit in Ecken des plat tenförmigen Kerns 40 gebildeten Kerben 68 gepaart. Die Eck pfosten 60, 62, 64 und 66 haben mehrere Funktionen. Zum Bei spiel verfügen zwei der Eckpfosten 60 und 62 über Anschlüsse 70 und 72 zum Koppeln von Kühlmittelleitungen (nicht gezeigt) mit den Diagonaldurchgängen 58 im Kern 40. Durch Anordnen der Anschlüsse 70 und 72 in den Eckpfosten 60 und 62 vermeidet man die Unterbrechung der elektromagnetischen Spulen 42 und 44 und Trennung ihrer zugehörigen Magnetfelder.

Die Eckpfosten 60, 62, 64 und 66 dienen auch als Flan sche oder Anschläge zum Einschließen der elektromagnetischen Spulen 42 und 44 am Kern 40 sowie als Feldformer zum Reduzie ren der Schräge und zum Steuern der Homogenität des resultie renden Magnetfelds über das Substrat 30. In ihrer Eigenschaft als Feldformer sind die Eckpfosten 60, 62, 64 und 66 aus ei nem magnetisch permeablen Material hergestellt, z. B. Eisen. Festgestellt wurde, daß sich durch größere Höhe und Masse der Eckpfosten 60, 62, 64 und 66 die Feldschräge zunehmend verringert. Allerdings erreichten Werte für die Feldhomogenität und -schräge bei einer bestimmten Höhe ein Optimum.

Eine erste Wicklungsschicht 82 der elektromagnetischen Spule 42 (am besten in Fig. 4 und 5 zu sehen) ist um den Kern 40 in einer ersten Winkelrichtung 78 um eine Achse "Y" gewic kelt, und eine erste Wicklungsschicht 84 der elektromagneti schen Spule 44 ist sowohl um die erste Wicklungsschicht 82 der elektromagnetischen Spule 42 als auch den Kern 40 in ei ner zweiten Winkelrichtung 80 um eine Achse "X" gewickelt. Zweite und nachfolgende Wicklungsschichten (in Fig. 6 und 7 gezeigt) der beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 sind abwechselnd übereinander in den beiden Winkelrichtungen 78 und 80 gewickelt (in Fig. 8 gezeigt). Vorzugsweise sind die beiden Achsen "X" und "Y" orthogonale Achsen (90° zueinan der); aber auch andere Winkelbeziehungen sind möglich, insbe sondere für andere Kernformen.

Gemäß Fig. 8, die eine Ebene 92 zeigt, die eine Oberflä che 94 des Substrats 30 tangiert, erzeugt die elektromagneti sche Spule 42 ein uniaxiales Magnetfeld 86, das sich parallel zur "Y"-Achse in der Ebene 92 erstreckt. Die elektromagneti sche Spule 44 erzeugt ein ähnliches uniaxiales Magnetfeld 88, das sich parallel zur "X"-Achse in der Ebene 92 erstreckt. Zusammen summieren sich die beiden Magnetfelder 86 und 88, um ein uniaxiales Verbundmagnetfeld 90 zu erzeugen, das sich parallel zu einer Verbundachse "C" in der Ebene 92 erstreckt.

Eine Steuerung 96 gemäß Fig. 1 regelt Ausgaben der bei den Stromversorgungen 46 und 48, um Relativstrombeträge ein zustellen, die durch die beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 geführt werden. Änderungen im Verhältnis von Strömen, die durch die beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 ge führt werden, lassen sich nützen, um die Winkelorientierung der Verbundachse "C" über ein Gesamtkontinuum unterschiedli cher Winkelpositionen zwischen der "X"- und "Y"-Achse einzu stellen. Empfängt zum Beispiel die elektromagnetische Spule 42 den gesamten Strom, ist die Verbundachse "C" so orien tiert, daß sie mit der "Y"-Achse zusammenfällt; empfängt die elektromagnetische Spule 44 den gesamten Strom, ist die Ver bundachse "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 kombi niert sind (d. h. durch Vektoraddition), um die Verbundachse "C" in einer neuen. Winkelposition in einem der vier Quadran ten zu orientieren.

Vorzugsweise zeigt das uniaxiale Verbundmagnetfeld 90 minimale Änderungen in Winkelrichtung (Schräge) und Größe (Homogenität) über die gesamte Arbeitsfläche der Oberfläche 94. Um diese Ziele zu erreichen, ist der plattenförmige Kern 40 innerhalb der zulässigen Grenzen der Aufspannanordnung 12 und der Niederdruckverarbeitungskammer 16 vorzugsweise mög lichst groß bemessen und vorzugsweise relativ nahe am Sub strat 30 positioniert (d. h., der Abstand zwischen Kern und Substrat ist so ausgewählt, daß er einen kleinen Bruchteil des Diagonalmaßes des Kerns ausmacht).

Ein Magnetfilm 98 auf der Substratoberfläche 94 läßt sich in einer bestimmten Winkelposition der magnetischen Ver bundachse "C" magnetisch orientieren, indem man die relativen Strombeträge regelt, die durch die beiden elektromagnetischen Spulen 42 und 44 geführt werden (vorzugsweise synchronisierte Rechteckwellen- oder sinusförmige Schaltströme). Vorzugsweise ist der Gesamtstrom in einem festen Verhältnis zwischen den elektromagnetischen Spulen 42 und 44 aufgeteilt, um die ma gnetische Verbundachse in einer festen Winkelposition über die gesamte Abscheidung oder nachfolgende Behandlung (z. B. thermisches magnetisches Glühen) des Magnetfilms in der Ver arbeitungskammer 16 zu halten. Allerdings kann der Strom im gleichen oder in einem anderen Verhältnis während der Ab scheidung oder Behandlung einer nachfolgenden Magnetfilm schicht (nicht gezeigt) aufgeteilt sein, um magnetische Domä nen des Films längs der gleichen oder einer anders orientier ten magnetischen Verbundachse "C" zu orientieren.

Gemäß Fig. 9 ist ein ähnlicher plattenförmiger Elektro magnet 100 in einer Aufspannanordnung 102 angeordnet. Der Elektromagnet 100 ist aus einem einzelnen plattenförmigen Kern 104 und einem Paar elektromagnetische Spulen 106 und 108 zusammengebaut, die abwechselnd in Orthogonalrichtungen um den Kern 104 gewickelt sind. Durchgänge 110 durchlöchern den Kern 104 zur Kühlmittelzirkulation durch den Kern 104.

Ein Substrat 112 ist auf einem Sockel 114 angeordnet, der aus einer Anordnung aus vier Platten 116, 118, 120 und 122 gebildet ist. Die vorzugsweise aus Kupfer hergestellten wärmeleitenden Platten 116 und 118 sind so bearbeitet, daß sie Raum für Kühlmittelleitungen 124 bilden, die Kühlmittel durch den Sockel 114 zirkulieren lassen, sowie für Gasleitun gen 126 zum Leiten eines Wärmeübertragungsgases zu und von einer Wärmeübertragungsgrenzfläche 128 zwischen Substrat 112 und Sockel 114. In der wärmeleitenden Platte 118 ist eine Heizeinheit 130 eingebettet. Die vorzugsweise aus Keramik hergestellte Isolierplatte 120 dient zur Wärmeisolierung der Stützplatte 122 von der Heizeinheit 130.

Der Elektromagnet 110 ist von der Stützplatte 122 abge hängt, die an einem den Elektromagneten 100 enthaltenden Auf spanngehäuse 132 abgedichtet ist, um Ausgasen des Elektroma gneten 110 in die umgebende Vakuumverarbeitungskammer (nicht gezeigt) zu verhindern. Trotz der durch die Aufspannanordnung 102 durchgeführten aktiven Erwärmungs- und Abkühlungsfunktio nen für das Substrat ist der Elektromagnet 110 immer noch zweckmäßig nahe am Substrat 112 positioniert, aber von den Verarbeitungskammerbereichen mit niedrigerem Druck isoliert. Vorzugsweise wird die Temperatur des Elektromagneten 110 mit Luft- oder Wasserkühlung unter 70 Grad gehalten.

Die übrigen Darstellungen der Zeichnungen zeigen schema tischer andere Anordnungen von Kombinationen aus Kernumfängen und Spulen als weitere Beispiele für die Erfindung. Zum Bei spiel zeigen Fig. 10 und 11 einen plattenförmigen Kern 140 mit einem sechseckigen Umfang 142 und drei Wicklungsachsen "A₁" "B₁" und "C₁". Spulen 144, 146 und 148 sind um die drei Wicklungsachsen "A₁", "B₁" und "C₁" gewickelt und werden durch drei Stromreglermechanismen 150, 152 und 154 (z. B. drei ge trennte Stromversorgungen) gespeist. Eine, zwei oder alle drei Spulen 144, 146 und 148 können jeweils gespeist werden, um ein uniaxiales Einzel- oder Verbundmagnetfeld zu erzeugen. Die Spulen 144, 146 und 148 können auch dynamisch gesteuert werden, um umlaufende oder schwingende Magnetfelder zu erzeu gen.

Durch den plattenförmigen Kern 140 können mehr oder we niger als drei in Winkelbeziehung stehende Spulen 144, 146 und 148 gestützt werden. Zum Beispiel könnten drei zusätzli che Spulen um Achsen gewickelt sein, die Ecken des sechsecki gen Umfangs 142 halbieren. Die zusätzlichen Spulen verengen die Winkeltrennung zwischen Wicklungsachsen und können besser reproduzierbare Magnetfelder über die gesamte übrige Winkel trennung hervorbringen.

Fig. 12 veranschaulicht einen plattenförmigen Kern 160 mit einem achteckigen Umfang 162 und vier Wicklungsachsen "A₂", "B₂", "C₂" und "D₂", die die acht Seiten des Kernumfangs 162 halbieren. Vier getrennt steuerbare Spulen (nicht ge zeigt) können um die vier Wicklungsachsen "A₂", "B₂", "C₂" und "D₂" gewickelt sein, um mehr Kombinationen zum Steuern von Kennwerten eines uniaxialen Verbundmagnetfelds vorzusehen.

Ein polygonaler Grenzzustand, in dem ein plattenförmiger Kern 170 einen kreisförmigen Umfang 172 hat, ist in Fig. 13 gezeigt. In Fig. 13 sind nur drei Wicklungsachsen "A₃", "B₃" und "C₃" gezeigt, wobei aber auch weniger oder weitaus mehr verwendet werden könnten. Erwartungsgemäß erzeugt der kreis förmige Umfang 172 besser reproduzierbare Feldergebnisse über einen Gesamtbereich unterschiedlicher Winkelfeldorientierun gen, insbesondere bei dynamischem Betrieb.

Claims

1. Elektromagnetanordnung zum magnetischen Orientieren eines Ma gnetfilms auf einer Oberfläche eines Substrats in einer Dünn filmverarbeitungsumgebung mit:
einem plattenförmigen Kern mit einer Vorder- und einer Rückfläche, die sich im wesentlichen parallel zu einer Ebene der Substratoberfläche erstrecken;
mindestens einer ersten Wicklungsschicht einer ersten elektro magnetischen Spule, die in einer ersten Winkelrichtung um den plattenförmigen Kern gewickelt ist;
mindestens einer ersten Wicklungsschicht einer zweiten elek tromagnetischen Spule, die in einer zweiten Winkelrichtung so wohl um die erste Wicklungsschicht der ersten elektromagneti schen Spule als auch um den plattenförmigen Kern gewickelt ist; und
mindestens einer Stromversorgung, die Relativbeträge von elektrischem Strom steuert, der durch die erste und zweite elektromagnetische Spule geführt wird, zum Orien tieren eines im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds in der Ebene der Substratoberfläche.

2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei der plattenförmige Kern und die erste und zweite elektromagnetische Spule in ei nem Aufspanngehäuse gestützt sind, das eine Anordnungs oberfläche zum Stützen des Substrats aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei der plattenförmige Kern und die erste, und zweite elektromagnetische Spule auf einer dem Substrat entgegengesetzten Seite der Anordnungsober fläche angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die erste und zweite elektromagnetische Spule jeweils zum Erzeugen eines im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds in der Ebene des Substrats angeordnet sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, wobei die erste und zweite Winkelrichtung der elektromagnetischen Spulen um 30 Grad oder mehr winklig versetzt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, wobei die erste und zweite Winkelrichtung der elektromagnetischen Spulen um 90 Grad winklig versetzt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine zweite Wicklungs schicht der ersten elektromagnetischen Spule in der er sten Winkelrichtung um die erste Wicklungsschicht der zweiten elektromagnetischen Spule, die erste Wicklungs schicht der ersten elektromagnetischen Spule und den plattenförmigen Kern gewickelt ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, wobei eine zweite Wicklungs schicht der zweiten elektromagnetischen Spule in der zweiten Winkelrichtung um die zweite Wicklungsschicht der ersten elektromagnetischen Spule, die erste Wick lungsschicht der zweiter elektromagnetischen Spule, die erste Wicklungsschicht der ersten elektromagnetischen Spule und den plattenförmigen Kern gewickelt ist.

9. Anordnung nach Anspruch 8, wobei die erste und zweite elektromagnetische Spule jeweils mindestens drei Wick lungsschichten aufweisen, die abwechselnd in jeweiligen Richtungen um den plattenförmigen Kern gewickelt sind.

10. Anordnung nach Anspruch 1, ferner mit mindestens einer ersten Wicklungsschicht einer dritten elektromagnetischen Spule, die in einer dritten Winkelrichtung um die ersten Wicklungsschich ten der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule und den plattenförmigen Kern gewickelt ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei die erste, zweite und dritte Winkelrichtung der elektromagnetischer. Spulen um 60 Grad oder mehr voneinander winklig Versetzt sind.

12. Anordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Strom versorgung unterschiedliche Strombeträge durch die erste und zweite elektromagnetische Spule unterstützt.

13. Anordnung nach Anspruch 12, ferner mit einem Steuersy stem zum Einstellen der in die erste und zweite elektro magnetische Spule fließenden Strombeträge.

14. Anordnung nach Anspruch 1, wobei eine erste der minde stens einen Stromversorgung Stromflüsse durch die erste elektromagnetische Spule unterstützt und eine zweite der mindestens einen Stromversorgung Stromflüsse durch die zweite elektromagnetische Spule unterstützt.

15. Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Vorder- und Rück fläche des plattenförmigen Kerns durch eine Umfangsflä che mit mehreren durch Ecken getrennten Seiten verbunden sind.

16. Anordnung nach Anspruch 15, wobei die Umfangsfläche vier Seiten hat.

17. Anordnung nach Anspruch 15, wobei die Umfangsfläche eine Polygonalform mit einer von vier abweichenden Seitenan zahl hat.

18. Anordnung nach Anspruch 17, wobei die Umfangsfläche sechs Seiten hat.

19. Anordnung nach Anspruch 17, wobei die Seiten der Um fangsfläche im wesentlichen gerade Seiten sind.

20. Anordnung nach Anspruch 19, wobei die Seiten der Um fangsfläche im wesentlichen die gleiche Länge haben.

21. Anordnung nach Anspruch 15, wobei Kühldurchgänge im plattenförmigen Kern ausgebildet sind und die Kühldurch gänge in den plattenförmigen Kern über die Ecken eintre ten und ihn darüber verlassen.

22. Anordnung nach Anspruch 21, ferner mit an den Ecken des plattenförmigen Kerns angeordneten Eckpfosten zum Bilden von Eingangs- und Ausgangsanschlüssen für die Kühldurch gänge im plattenförmigen Kern.

23. Anordnung nach Anspruch 22, wobei die Eckpfosten aus ei nem magnetisch permeablen Material hergestellt sind und in der Höhe über der Vorderfläche des plattenförmigen Kerns zum Verringern einer Änderung in Winkelrichtung des im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds in der Ebene der Substrat oberfläche vorstehen.

24. Vorrichtung zum Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche eines Substrats mit:
einem Elektromagneten mit einer ersten und einer zweiten elektromagnetischen Spule, die um einen gemeinsamen Kern gewickelt sind;
wobei die erste elektromagnetische Spule um den gemein samen Kern zum Erzeugen eines ersten uniaxialen Magnet felds längs einer ersten magnetischen Achse gewickelt ist;
wobei die zweite elektromagnetische Spule um den gemein samen Kern zum Erzeugen eines zweiten uniaxialen Magnet felds längs einer zweiten magnetischen Achse gewickelt ist; und
einer Steuerung, die durch die erste und zweite elektro magnetische Spule geführte elektrische Ströme zum Erzeu gen eines uniaxialen Verbundmagnetfelds regelt, das ma gnetische Domänen des Magnetfilms längs einer magneti schen Verbundachse orientiert, die in einer durch die erste und zweite magnetische Achse festgelegten Ebene liegt,
wobei sich die erste und zweite magnetische Achse in un terschiedlichen Richtungen erstrecken.

25. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Steuerung eine Orientierung der magnetischen Verbundachse über eine Ge samtwinkelspanne von mindestens 90 Grad vorsieht.

26. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die erste und zweite magnetische Achse um mindestens 30 Grad winklig versetzt sind.

27. Vorrichtung nach Anspruch 24, ferner mit einer dritten elektromagnetischen Spule, die um den gemeinsamen Kern zum Erzeugen eines dritten uniaxialen Magnetfelds gewic kelt ist, das die magnetischen Domänen des Magnetfilms längs einer dritten magnetischen Achse orientiert, die sich in einer Richtung erstreckt, die sich von den Rich tungen der ersten und zweiten magnetischen Achse unter scheidet.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, wobei die Steuerung durch die erste, zweite und dritte elektromagnetische Spule geführte elektrische Ströme zum Erzeugen des uniaxialen Verbundmagnetfelds regelt, das die magnetischen Domänen des Magnetfilms längs der magnetischen Verbundachse ori entiert.

29. Vorrichtung nach Anspruch 28, wobei die Steuerung die elektrischen Ströme in unterschiedlichen Anteilen zwi schen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Orientieren der magnetischen Verbundachse über ein Gesamtkontinuum unterschiedlicher Winkelpositionen in einer Winkelspanne aufteilt, die die erste und zweite magnetische Achse aufweist.

30. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die erste und zweite magnetische Achse um 90 Grad winklig versetzt sind.

31. Vorrichtung nach Anspruch 24, wobei die Steuerung eine Beibehaltung eines vorab festgelegten Verhältnisses von Strömen zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Orientieren der magnetischen Domänen des Magnetfilms längs der magnetischen Verbundachse vor sieht.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung eine Beibehaltung eines konstanten Verhältnisses von Strömen zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spu le vorsieht.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, wobei die Steuerung eine Beibehaltung eines zeitveränderlichen Verhältnisses von Strömen zwischen der ersten und zweiten elektromagneti schen Spule vorsieht.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei das zeitveränderli che Verhältnis zyklisch ist.

35. Vorrichtung nach Anspruch 24, ferner mit einer Substrat stütze zum Stützen des Substrats zur Verarbeitung in ei ner gesteuerten Verarbeitungsumgebung.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die gesteuerte Ver arbeitungsumgebung ein physikalisches Bedampfungsverfah ren unterstützt.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, wobei die gesteuerte Ver arbeitungsumgebung ein magnetisches Glühverfahren unter stützt.

38. Vorrichtung nach Anspruch 35, wobei die Substratstütze eine Substratanordnungsoberfläche aufweist, die zwischen dem Elektromagneten und dem Substrat angeordnet ist.

39. Vorrichtung nach Anspruch 38, wobei die Substratstütze einen Substrattemperaturregler aufweist, der zwischen dem Elektromagneten und der Substratanordnungsoberfläche angeordnet ist.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Temperaturregler eine Heizeinheit aufweist.

41. Vorrichtung nach Anspruch 39, wobei der Temperaturregler eine Kühleinheit aufweist.

42. Verfahren zum Orientieren eines Magnetfilms auf einer Oberfläche eines Substrats mit den folgenden Schritten:
Orientieren eines Elektromagneten mit einer ersten und einer zweiten elektromagnetischen Spule, die in unter schiedlichen Richtungen um einen gemeinsamen Kern gewic kelt sind, benachbart zur Substratoberfläche;
Leiten eines elektrischen Stromflusses durch die erste elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines ersten uni axialen Magnetfelds längs einer ersten magnetischen Ach se;
Leiten eines elektrischen Stromflusses durch die zweite elektromagnetische Spule zum Erzeugen eines zweiten uni axialen Magnetfelds längs einer zweiten magnetischen Achse, die sich in einer anderen Richtung als die erste magnetische Achse erstreckt;
Regeln von Relativbeträgen der durch die erste und zwei te elektromagnetische Spule geleiteten elektrischen Ströme zum Erzeugen eines uniaxialen Verbundmagnetfelds, das magnetische Domänen des Magnetfilms längs einer ma gnetischen Verbundachse orientiert, die in einer durch die erste und zweite magnetische Achse festgelegten Ebe ne liegt.

43. Verfahren nach Anspruch 42, wobei der Schritt des Re gelns von Relativbeträgen der elektrischen Ströme den folgenden Schritt aufweist: Zuführen der Ströme in einem vorab festgelegten Verhältnis zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Halten der magne tischen Verbundachse in einer vorab festgelegten Orien tierung.

44. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das vorab festgelegte Verhältnis von Strömen ein zeitveränderliches Verhältnis von Strömen ist.

45. Verfahren nach Anspruch 43, wobei das vorab festgelegte Verhältnis von Strömen ein konstantes Verhältnis von Strömen ist.

46. Verfahren nach Anspruch 43, wobei die vorab festgelegte Orientierung der magnetischen Verbundachse einen vollen Winkelbereich von 360 Grad umfaßt.

47. Verfahren nach Anspruch 46, wobei die erste und zweite magnetische Achse um mindestens 30 Grad Versetzt sind.

48. Verfahren nach Anspruch 42 mit den folgenden weiteren Schritten: Anordnen des Substrats in einer Substratver arbeitungskammer und Verarbeiten einer ersten Magnet filmschicht auf der Substratoberfläche, wobei der Schritt des Regelns der Relativbeträge von elektrischen Strömen den fol genden Schritt aufweist: Zuführen der Ströme in einem ersten vorab festgelegten Verhältnis zwischen der ersten und zweiten elektromagnetischen Spule zum Erzeugen eines ersten uniaxialen Verbundmagnetfelds, das magnetische Domänen der ersten Magnet filmschicht längs einer ersten magnetischen Verbundachse ori entiert, verarbeiten einer zweiten Magnetfilmschicht auf der Substratoberfläche, wobei der Schritt des Regelns der Relativ beträge von elektrischen Strömen ferner den folgenden Schritt aufweist: Zuführen der Ströme in einem zweiten vorab festge legten Verhältnis zwischen der ersten und zweiten elektroma gnetischen Spule zum Erzeugen eines zweiten uniaxialen Verbundmagnetfelds, das magnetische Domänen der zweiten Magnet filmschicht längs einer zweiten magnetischen Verbundachse ori entiert, die anders als die erste magnetische Verbundachse orientiert ist.

49. Verfahren nach Anspruch 48, wobei die magnetischen Domä nen der ersten und zweiten Magnetfilmschicht längs der unterschiedlichen ersten und zweiten magnetischen Ver bundachse ohne Entfernen des Substrats aus der Substrat verarbeitungskammer orientiert werden.

50. Verfahren nach Anspruch 42, mit dem folgenden Schritt:
Verbinden von im Kern ausgebildeten Kühlmittelkanälen mit einer Kühlmittelversorgung über die Ecken eines gemeinsa men Kerns, der ein erstes Paar parallele Seiten, die durch die erste elektromagnetische Spule umwickelt sind, ein zweites Paar parallele Seiten, die durch die zweite elektromagnetische Spule umwickelt sind, und Ecken zwi schen den Seiten aufweist.

51. Verfahren nach Anspruch 50, ferner mit folgendem Schritt:
Einstellen der Höhe von Eckpfosten über dem gemeinsamen Kern, um eine Änderung in Winkelrichtung des uniaxialen Verbundmagnetfelds zu minimieren, wobei die Eckpfosten magnetisch permeable Pfosten sind, die in den Ecken des Kerns angeordnet sind.

52. Elektromagnet, der zur Dünnfilmverarbeitung verwendet wird, die die Orientierung eines Magnetfilms auf einer Oberfläche eines Substrats in einer Dünnfilmverarbei tungsumgebung beinhaltet, mit:
einem plattenförmigen Kern mit einer im wesentlichen pa rallelen Ober- und Unterseite, die durch einen im we sentlichen polygonalen Umfang mit mehr als vier Hauptseiten verbunden sind, die dem Kernumfang eine Gesamt form verleihen; und
mindestens zwei elektromagnetischen Spulen, die in un terschiedlichen Richtungen um den plattenförmigen Kern zum gemeinsamen Erzeugen eines im wesentlichen uniaxia len Magnetfelds an der Substratoberfläche gewickelt sind.

53. Elektromagnet nach Anspruch 52, wobei die beiden elek tromagnetischen Spulen in nicht orthogonal in Beziehung stehenden Richtungen gewickelt sind.

54. Elektromagnet nach Anspruch 52, wobei eine erste der elektromagnetischen Spulen um ein erstes Paar der Haupt seiten gewickelt ist und eine zweite der elektromagneti schen Spulen um ein zweites Paar der Hauptseiten gewic kelt ist.

55. Elektromagnet nach Anspruch 54, wobei das erste und zweite Paar Hauptseiten jeweils parallele Hauptseiten haben und die parallelen Hauptseiten des ersten Paars Hauptseiten nicht orthogonal zu den parallelen Hauptsei ten des zweiten Paars Hauptseiten orientiert sind.

56. Elektromagnet nach Anspruch 52, wobei die Hauptseiten ein im wesentlichen regelmäßiges Polygon bilden.

57. Elektromagnet nach Anspruch 56, wobei das regelmäßige Polygon ein Sechseck ist.

58. Elektromagnet nach Anspruch 52, der eine erste, zweite und dritte elektromagnetische Spule aufweist, die in drei unterschiedlichen Richtungen um den plattenförmigen Kern gewickelt sind.

59. Elektromagnet nach Anspruch 58, wobei die erste elektro magnetische Spule in einer ersten Richtung um ein erstes Paar der Hauptseiten gewickelt ist, die zweite elektro magnetische Spule in einer zweiten Richtung um ein zwei tes Paar der Hauptseiten gewickelt ist und die dritte elektromagnetische Spüle in einer dritten Richtung um ein drittes Paar der Hauptseiten gewickelt ist.

60. Elektromagnet nach Anspruch 52, ferner mit einer Steue rung, die Relativbeträge von durch die beiden elektroma gnetischen Spulen geführtem elektrischem Strom zum Er zeugen eines uniaxialen Verbundmagnetfelds an der Sub stratoberfläche regelt.

61. Elektromagnet nach Anspruch 60, wobei die Steuerung Re lativbeträge von durch die beiden elektromagnetischen Spulen geführtem elektrischem Strom zum Orientieren des im wesentlichen uniaxialen Magnetfelds in unterschiedli chen Positionen in einer Ebene der Substratoberfläche reger.