캐소드 스퍼터 장치와 캐소드 스퍼터 마그네트론 장치의 제어용 기구 및 그 제어방법

제1도는 본 발명의 양호한 실시예에 따라 제어기와 함께 한쌍의 타깃 소자를 포함하고 있는 스퍼터링 장치에 대한 개략도.

제2도는 제2a도 및 제2b도의 타깃 조립체의 결합 배치도.

제2a도 및 제2b도는 제1도에 예증된 타깃 조립체를,

제3도의 라인 2-2을 따라 절취한 부분적 단면도.

제3도 및 제4도는 제2도에 예증된 조립체에 대한 상하측도.

제5도는 제1도에 예증된 제어기의 상세도.

제6도는 제5도에 예증된 제어기의 상세도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 마그네트론 스퍼터링 기구 12 : 진공실

13 : 침착실 14 : 기판

15 : 캐소드 조립체 16 : 하우징

18 : DC 전원 19 : 불활성 기체원

20 : 진공 펌프 22, 23 : 타깃 소자

24 : 원자 방출면 26, 32 : 베이스

29, 30 : 코일 33 : 중심 스터드

34, 35 : 링 36 : 플랜지

37, 38 : DC 전원 39 : 제어기

본 발명은 마그네트론 스퍼터 장치에 관한 것으로, 특히 개별적인 자기 회로에 의해 한정되는 다수의 방전에 응답하여 다수의 타깃을 갖는 마그네트론 스프터 장치에 관한 것이며, 여기에서 방전 임피던스 및 전력은 타깃이 부식함에 따라 제어된다.

마그네트론 스퍼터 장치는 아르곤과 같은 불활성, 이온화 가능한 기체가 인입되는 진공실에서 교차된 전계 및 자계에 의해 특징지어진다. 상기 기체는 전계에 의해 가속화된 전자에 의해 이온화된다. 자계는 이온화된 기체를 한정하고, 타깃 구조에 근접하여 플라즈마를 구성한다. 기체 이온은 통상적으로 코팅 처리시에 기판과 같은 작업편에 입사되는 원자의 방출을 야기시켜 타깃 구조에 충격을 가한다. 일반적으로, 이를 위해 전자 장치의 사용이 증가되고 있지만, 자계는 영구자석 구조에 의해 형성된다. 코팅 응용에 있어서, 마그네트론 스퍼터링 장치는 보통 전자 집적 회로형 장치의 제조시 금속을 증착시키는데 자주 사용된다. 또한 자기 디스크메모리에 사용된 고밀도 자기 디스크 제조시 자기 재료를 증착시키는 것도 공지되어 있다.

종래의 마그네트론 스퍼터링 장치에 있어서, 기판의 균일한 코팅 두께는 코팅 동안 기판을 이동시킴으로써 얻어졌다. 또한 계단 덮개를 얻는데 도움이 되는 기판의 이동에 의해 계단형 전이 기간에 걸쳐 적절한 코팅이 얻어진다. 물론, 스퍼터링 장치의 동작 동안 기판을 이동시키는 데는 많은 문제가 있다. 또한, 서로 다른 물질 특히, 합금하기 어렵거나 불가능한 여러가지 물질 즉, 단일 타깃에 적용될 수 없는 물질을 공동 증착시키는 것은 어떤 경우에 바람직할 수도 있다. 모든 경우에서, 가능한 고속도로 스퍼터링 장치를 동작시키는 것이 바람직하다.

종래 기술의 장치에 있어서, 단지 영구자석만을 합체한 스퍼터원은 플라즈마를 한정하는 자계가 타깃의 수명을 변화시킬 수 있게 하지는 못한다. 결과적으로, 스퍼터 장치의 임피던스, 즉 플라즈마에 흐르는 방전 전류에 대한 전계를 설정하는 방전 전압의 비율은 사용하는 동안 타깃이 부식함에 따라 점차적으로 감소한다. 그렇기 때문에 전계를 제공하는데 필요한 전원 장치는 비교적 복잡하며, 타깃 수명동안 변하는 스퍼터장치 임피던스를 정합시키는 데에는 비싼 값이 소요된다.

사용하는 동안 타깃면이 부식함에 따라, 타깃은 소스로부터 방출된 재료에 대해 샤도우를 발생시키는 경향이 있다. 이에 따라 스퍼터 장치의 전체 효율은 사용하는 동안 타깃이 부식함에 따라 감소된다. 상기 샤도우 효과 때문에, 타깃이 부식할 때 재료가 기판상에 침착되는 속도가 비선형으로 감소된다.

샤도우 효과에 의해 야기되는 감소된 침전 속도를 최소화시키기 위한 한가지 시도는, 스퍼터링 장치의 축을 중심으로 영구자석이 포함되는 조립체를 회전시키는 것이다. 자석 조립체를 회전시키는 것은 타깃의 수명이 다할 때 스퍼터링 처리의 효율을 실제로 개선하지만, 타깃이 부식함에 따라 장치의 임피던스의 감소가 여전히 관찰되었다. 부가적으로, 상기 시도에 의해 재료가 타깃으로부터 스퍼터되는 속도는 타깃이 부식할 때 감소된다. 물론 영구자석 구조체를 회전시키는 것은 기계적으로 복잡하다.

영구자석 구성과 관련된 많은 문제들이 전자석을 사용함으로써 제거되는 반면, 전자석 장치는 일반적으로 1인치의 비교적 좁은 폭을 갖는 단일 타깃을 사용해야 한다는 단점을 갖고 있다. 최근에, 타깃이 상호 동심을 갖는 이중의 타깃 소자를 갖는 조립체로서 구성되는 시스템이 개발되었다. 상기 제1구성에서, 타깃은 2개의 평면 소자이며, 제2구성에서, 내부 타깃은 평면이며, 외부 타깃은 요면 형태로, 원추의 절두체의 측벽에 의해 규정되는 방출 표면을 갖는다. 이와같은 종래 장치는 재료가 코팅되는 기판이나 에칭되는 표면과 같은 작업편의 큰 영역에 걸쳐 효율적으로 균일하게 침착되도록 한 것이다.

작업편상의 두개의 타깃의 상대적인 기여는 사용 동안 타깃이 부식함에 따라 다르게 변한다는 것이 관찰되었다. 즉, 타깃이 소비되거나 부식될 때 제1타깃으로부터 작업편에 이르는 재료양은 제2타깃으로부터 작업편에 도달하는 재료양과 관련하여 변한다. 그러므로, 타깃 조립체의 유효 수명 동안 작업편상의 재료의 충격을 균일하게 하기 위해 다수의 소자 타깃 조립체용 제어기를 설계한다는 것은 복잡하며 간단한 일이 아니다. 이는 특히 6인치의 집적 회로 웨이퍼나 하드컴퓨터 저장 자기 디스크와 같은 비교적 넓은 영역의 작업편에 걸쳐서 균일하게 증착시키기 위한 경우이다. 또한, 시스템은 타깃이 부식할 때 발생하는 변동 상태에서 플라즈마 방전 임피던스를 제어해야 하므로 복잡하다.

따라서, 본 발명의 목적은 마그네트론 스퍼터 장치를 제어하기 위한 신규의 개선된 기구 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 재료가 스퍼터되는 다수의 타깃 소자가 소비될 때 균일한 양의 재료가 비교적 큰영역의 작업편상에 침착되도록 하기 위해 마그네트론 스퍼터 장치를 제어하는 신규의 개선된 기구 및 방법을 제공하는 것이며, 타깃 소자의 소비동안 방전의 임피던스가 제어되는 상황에서, 개별 방전 및 개별 한정 자계의 영향을 각각 받는 다수의 타깃 소자를 갖는 마그네트론 스퍼너 장치를 제어하는 신규의 개선된 기구 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따라, 캐소드 스퍼터 마그네트론 장치는 재료가 스퍼터되는 다수의 이간된 타깃의 수명 기간동안 비교적 넓은 영역을 갖는 작업편에 재료가 균일하게 공급되도록 제어되며, 여기에서, 각 타깃은 개별적인 자계에 의해 관련 타깃을 한정하는 개별적인 플라즈마 방전의 영향을 받는다. 본 발명의 한 관점에 따라, 균일성은 상대 전력이 타깃 부식 상태의 함수로서 상대 전력이 변하도록 하기 위해 개별적인 플라즈마 방전의 상대 전력을 제어하므로써 얻어진다.

개별적인 플라즈마 방전의 상대 전력을 변화시킴으로써 타깃의 수명 기간에 걸쳐서 균일성이 유지된다는 것을 알았다. 타깃 소자에서 자체 샤도우 정도가 타깃 소모 기간 동안 서로 다르게 변하므로, 플라즈마 방전의 상대 전력이 변화함으로써 소망의 균일성이 얻어지게 된다. 타깃의 부식 윤곽은 다음과 같다. 내부 타깃보다 고속으로 부식되는 외부 타깃은 내부 타깃보다 높은 속도록 자체 샤도우잉을 형성한다. 외부 타깃이 내부 타깃보다 고속으로 부식되므로, 외부 타깃은 타깃 부식이 진행됨에 따라 증착 효율의 손실을 보상하기 위해 더 많은 전력을 필요로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따라, 개별적인 방전의 임피던스는 타깃이 부식될 때 제어된다. 임피던스는 각각의 개별 한정 자계를 변화시킴으로써 제어된다. 각 자계는 각각의 방전 임피던스를 제어하는 가변 전류를 공급하는 전자석에 의해 유출된다. 제1방전의 임피던스는 고정값과 비교된다. 제1방전용으로 전자석에 인가된 전류는 상기 비교에 응답하여 제어된다. 제2방전용으로 전자석에 인가된 전류는 그것이 제1방전용으로 전자석에 인가된 전류의 상수 인수가 되도록 제어된다.

바람직하게, 방전에 대한 상대 전력 및 임피던스는 최대의 바람직한 균일 결과를 얻기 위해 동시에 제어된다. 제1, 제2타깃용 방전 전력은 타깃 부식이 발생할 때 제1타깃에 공급된 전력의 양에 비해 제2타깃에 공급된 전력의 양이 작업편상에 재료가 투입되게 해주는 타깃의 경향을 극복하기 위해 증가되도록 조정된다.

본 발명의 또 다른 특성에 따르면, 캐소드 스퍼터 타깃은 원래의 위치에 보유되고, 베이어닛(bayonet)슬로트를 타깃에, 그리고 타깃 지지체를 슬로트와 맞물리는 핀과 조합하여 제공함으로써 지지체로부터 쉽게 제거된다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은 캐소드 스퍼터 타깃을 적소에 보유하고 이 타깃을 쉽게 제거하기 위한 새로운 개선된 구조체를 제공하는 것이다.

본 발명의 스퍼터 도포기와 연관하여 행해지는 원래의 작업에서, 자기 회로 하나가 각각의 타깃 방전용으로 사용되는 상황에서 한쌍의 자기 회로에 의한 자계는 한쌍의 타깃 사이에서 단일 중간폴(pole)부분 부재에 조합되었다. 자속장은 적절한 작동을 행하도록 중간폴 부분 부재에 부가적으로 조합되어야 한다. 중간폴 부분은 적절한 성능을 발휘하도록 양호하게 뾰족 형태로 됨을 알았다.

본 발명의 또 다른 목적, 특성 및 장점은 특정 실시예에 대한 다음의 상세한 설명을 고려하고, 특히 첨부 도면과 관련하여 볼때 명백해질 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명할 것이다.

제1도에서, 마그네트론 스퍼터링 기구(11)는 진공실(12), 봉입된 스퍼터 코팅 처리실 또는 증착실(13)로 이루어지는데, 상기 증착실내에는 기판(14)이 종래 수단(도시되지 않음)에 의해 고정적으로 장착되어 있다. 기판(14)은 4 내지 6인치의 비교적 큰 직경을 갖는 집적 회로의 일부이며, 침착된 물질의 선택된 영역을 후속적으로 제거함으로써 기판상에 재료가 침착된다. 이와같은 상황에서, 비자화 재료가 기판상에 침착된다.

그러나, 본 발명은 자기 디스크메모리와 같은 장치를 형성하는 기판(14)상에 자기 재료를 침착시키는데 적합하다. 제2도 내지 제4도와 관련하여 설명된 특정 구성을 변형시키는 것은 자기 재료의 침착에 대한 최적의 결과를 제공하는데 필요하다. 자기 재료를 스퍼터시키기 위한 각 타깃은 비자화, 금속 홀더상에 장착된 비교적 얇은 자기 스트립을 포함한다. 자기 스트립은 1/4과 1/2인치 정도로 비교적 얇으며, 자계 라인은 상기 자기 스트립의 재료에 의해 영향을 받지 않는다. 자화 재질은 자기 스트립을 통해 흐르는 자기력 선상의 효과를 최소화시키도록 포화된다. 각각의 재료의 층은 제1도내의 장치에 의해 캐소드 조립체(15)용 타깃 재료를 적절히 선택함으로써 기판(14)상에 침착된다.

진공실(12)은 고전도재로된 전기적으로 접지된 하우징(16)을 포함한다. 하우징(16)은 애노드 조립체의 일부이고 기판(14)과 동심이며 타깃 캐소드 조립체(15)와 동심인 실린더와 함께 형성된다. 캐소드 조립체(15)내의 타깃은 DC 전원(18)에 의한 접지에 대해 네가티브 고전압 전위로 유지된다.

캐소드 조립체(15)의 근방에서 침착실(13)내에 플라즈마를 형성하기 위해, 불활성 기체 즉 아르곤이 압축된 불활성 기체원(19)으로부터 침착실로 공급된다. 침착실은 진공 펌프(20)에 의해 진공으로 된다. 기체원(19)과 진공 펌프(20)의 조합은 7millitorr의 비교적 낮은 압력으로 침착실(13)을 유지시킨다.

예증된 실시예에서, 캐소드 조립체(15)는 두개의 타깃 소자(22, 23)를 포함하는데, 각각은 디스크형 타깃소자(22)의 길이 방향축에 직각으로 베이스(47)를 갖는 원추의 절두체의 측벽과 같은 모양을 한 평면, 환상형 원자 방출 표면(24) 및 요면의 원자 방출 표면(25)을 구비한다. 표면(24)은 베이스(26)에 대해 45°의 각도로 길이 방향으로 기울어진다. 타깃 소자(22, 23)는 상호 동심이며 기판(14)의 축을 따른 동심축을 갖는다. 타깃 소자(22, 23)의 구성은 제2도 내지 제4도와 관련하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

타깃 소자(22, 23)에 걸쳐 각각의 플라즈마 방전이 한정되어 이루어진다. 전자석(29, 30)으로부터 유출된 자계에 응답하여 각각의 방전은 자기 폴편 조립체(28)에 의해 타깃 소자(22, 23)에 결합된 개별적인 가변의 자계에 의해 한정된다. 폴편 조립체(28) 및 코일(29, 30)은 축(27) 및 코일(29)의 외측에 위치하는 코일(30)과 동축이다.

폴편 조립체(28)는 중심 스터드(33) 및 링(34, 35)에 결합되며 축(27)에 대해 직각으로 배치된 디스크형 베이스(32)를 포함한다. 스터드(33)는 축(27)을 따라 연장하며, 링(34, 35)은 축(27)과 동심이며, 스터드 및 각 링은 기판(14)을 향해 베이스(32)로부터 길이 방향으로 연장된다. 스터드(33)는 코일(29)내의 실린더형 공간내에 중심적으로 위치하며, 링(34)는 코일(29, 30)사이로 연장한다. 링(35)은 코일(30)과 타깃 소자(23)의 외측에 존재한다. 링(35)은 축(27)에 직각으로 내측으로 향한 플랜지(26)를 포함한다. 링(34)은 환상형 타깃 소자(22)의 외측 직경과 비슷하며, 중심 스터드(33)는 타깃 소자(22)의 배부 직경과 비슷하다.

각각 독립적으로 제어되는 전류는 DC전원(37, 38)에 의해 각각 전자석 코일(29, 30)에 공급된다. 전원(37, 38)은 제어기(39)로부터 유출된 신호에 응답하여 각각 제어되며, 타깃 소자(22, 23)가 사용동안 부식될 때, 코일(29, 30)에 공급된 전류는 방전 임피턴스를 일정하게 유지시킨다.

방전을 분리시키기 위해, DC전원(18)은 타깃 소자(22, 23)를 다른 네가티브 DC고전압 레벨(-Ea 및 -Eb)로 유지시킨다. 폴편 조립체(28)의 상세한 구성 및 DC전원이 타깃 소자(22, 23)로 공급되는 구성은 제2도 내지 제4도와 관련하여 상세히 설명될 것이다.

제어기(39)는 타깃 소자가 부식할 때 방전의 전력 및 임피던스를 제어하는 타깃 소자중 하나의 타깃 소자와 관련된 플라즈마 방전의 임피던스와 타깃 소자(22, 23)를 보유하고 있는 타깃 조립체의 부식의 표시와 응답한다. 타깃 부식은 타깃 소자(22, 23)에 공급된 전체 에너지에 의해 또는 코일(29, 30)에 공급된 전류에 비례하는 전기 신호를 유출시킴으로써, 또는 상업적으로 유용한 임의의 전류 손실 측정 장치를 사용하여 침착 균일성을 온-라인 측정함으로써 결정될 수 있다. 방전 임피던스는 방전 전압, 전류에 응답하여 측정된다. 언급된 실시예에서, 타깃 소자(22, 23)에 공급된 전체 에너지는 타깃 부식 지시를 유도해 내도록 계산된다.

이와 같은 목적을 위해, DC전원(18)은 전압 레벨(-Ea, -Eb)과, 전원(18)에 의해 전압(-Ea, -Eb)을 이동시키는 리드에 공급된 전류(Ia, Ib)를 조정하기 위한 종래 장치를 포함하고 있다. 제어기(39)는 전원(18)으로부터의 측정 신호, 즉, 신호(Eam, Ebm, Iam, Ibm) 및 타깃 조립체가 타깃 조립체에 인가되어 소비되는 에너지를 계산하도록 사용된 전체 시간을 지시하는 신호, 타깃 소자(23)용 방전 임피던스에 응답한다. 계산된 신호에 응답하여, 제어기(39)는 세트 포인트 신호(If _is 및 If _2s )를 코일 전원(37, 38)에 공급한다. 부가적으로, 제어기(39)는 전원(18)의 전원 세트 포인트값(Pas, Pbs)에 대한 신호를 유출시킨다. 전원(18)은 전원에 의해 타깃 소자(24, 25)에 공급된 전원이 소자의 방전 전압 및 전류의 함수로써 일정하도록 구성된다. 그러므로, 타깃 소자(22, 23)에 공급되도록 결합된 전류 및 전압은 Pas, Pbs의 값의 함수로 변한다. 소자(22, 23)를 포함하는 타깃 조립체가 부식할 때, 소자와 관련된 방전 전력비는 변한다. 처음에, 소자(22, 23)용 방전 전력비는 비교적 낮다. 소자(22, 23)용 방전 전력비는 타깃 소자가 부식할 때 증가한다. 예로, 하나의 실제적인 구성에 있어서 타깃 소자(22, 23)용 방전에 공급된 전력의 비는 1:5이며, 최종비는 1:12, 타깃 소자(23)에 공급된 전력(Pb)은 타깃 소자(22)에 공급된 전력(Pa)을 초과한다.

일반적으로, 코일(29, 30) 및 폴편 조립체(28)의 구성에 공급된 DC전류는 타깃 소자(22, 23)내에 자력선을 형성하는데, 이는 방출면(24)을 가로지르며, 방출면의 외경에 인접한 환상형 방출면(24)의 경계를 통해 제1수직 방향 즉, 상측으로 통과한다. 동일한 자력선이 방출면의 내경에 인접한 방출면(24)을 통해 제2수직 방향 즉, 하측으로 통과한다. 유사하게, 방출면의 외경에 인접한 축(27)을 향해 방출면(25)을 통해 통과하는 자력선은 타깃 소자의 내경에서 타깃 소자(28)내로 다시 통과한다. 그러므로써, 각각의 플라즈마 방전이 방출면(24, 25)상에서 이루어지며, 타깃 소자(22, 23)의 부식 윤곽은 타깃의 방출면상에 중심 설정된다. 면(24, 25)에 의해 규정된 경계를 가로지르는 자계선간의 각도는 자기 폴 조립체(28)에 의해 매우 낮게 유지되어 자계는 방출면(24), (25) 전체에 걸쳐 매우 균일하게 된다. 방출면(24) 전체에 걸쳐 가능한 균일하게 플라즈마 밀도를 유지하여 방출면으로부터 균일한 부식을 제공하며, 따라서, 방출된 재료에 의해 타깃 자체 샤도우를 감소시키는 "V"부식 윤곽이 되는 경향을 최소화하도록 하는 것이 중요하다. 자체 샤도우는 타깃으로부터 방출되거나 스퍼터되는 재료가 타깃상에 집속되며 타깃으로부터 기판을 향하는 재료의 이동을 방지시키는 현상을 의미한다.

코일(29)에 의해 폴편 조립체(28)에 결합된 자장은 자력선으로 하여금 제1자기 회로를 통해 흐르도록 한다. 제1자기 회로내의 자력선은 링(34)을 따라 축방향으로 흐르며, 그 다음에 타깃 소자(22)를 통해 방사상의 내부 방향으로, 방출면(24) 약간 위로 흐른다. 타깃 소자(22)와, 방출면(24) 약간 위의 공간으로부터 스터드(33)쪽으로 방사상의 내부 방향으로 자력선이 흐르며, 스터드(33)를 따라 베이스(32)에서 축방향으로 흐른다. 베이스(32)에서, 제1자기 회로는 링(34)으로 방사 방향으로 다시 흐르는 자력선에 의해 완성된다.

전자석(30)에 의해 형성된 자력선은 제2자기 회로를 통해 흐른다. 제2자기 회로내의 자력선은 링(34)을 통해 타깃 소자(23)내로 축방향으로 흐른다. 자력선은 타깃 소자(23)내로, 그리고 방출면(25) 약간 위로 흐른 다음, 플랜지(36)를 통해 링(35)내로 흐른다. 링(35)에서, 자력선은 베이스(32)에서 축방향으로 다시 흐른다. 여기에서, 제2자기 회로를 완성하도록 링(35)에 내향으로 축방향으로 흐른다. 전자석(29), (30)의 권선의 방향과, 전원(37, 38)에 의해 전자석에 인가된 전류의 극성은 동일 방향으로 흐른다. 링(34)내의 자력선 레벨은 포화 이하로 유지되고, 링(34)은 그러한 이유로 링(35)보다 두껍다.

만일 타깃 소자(22, 23)가 자성을 띠고 있으며, 충분한 전류가 전원(37, 38)에 의해 전자석(29, 30)에 공급되어 자기 타깃을 포화시키며, 따라서 플라즈마를 방출면 바로 위에 한정하기 위해 타깃(22, 23)상에 주변자장이 존재하게 된다.

타깃(22, 23)은 상호 관련하여 위치하며, 기판의 면 양단에 균일하게 재료를 코딩시키도록 기판(14)과 이간되어 있다. 면(24, 25)으로부터 상대적 스퍼터링 속도는 전원(18)으로 하여금 타깃 소자(22, 23)에 전력(Pa 및 Pb)을 각각 제공하게 만드는 전력 세트점(Pas 및 Pbs)을 조정함으로써, 스퍼터링 기구(11)의 수명동안 조정된다. Pas 및 Pbs의 값은 타깃 소자(22, 23)의 방출면(24, 25)이 부식할 때 서로 다른 기판(14)상에 균일 침착을 유지시킨다.

폴편 조립체(28)뿐만 아니라 타깃 소자(22, 23)는 제2도 내지 제4도와 관련하여 상세하게 설명될 바법으로 냉각된다. 타깃 소자(22, 23)를 냉각시키는 동일 구조체가 전원(18)으로부터의 DC동작 전압을 타깃 소자(22, 23)에 공급한다. 폴편 조립체(28)에 냉각 액체를 공급하는 구성은 폴편 조립체를 지지하는데 사용된다.

제2도 내지 제4도는 캐소드 조립체(15)를 좀더 상세히 나타낸 것이다. 제2도와 제3도를 비교하면, 제2도의 단면도는 제3도의 점선 2-2을 따라 취한 것이며, 상기 단면도는 캐소드 조립체(15)의 가장 중요한 특징을 명확히 도시한 것이다.

평면, 환상형 방출면(24)을 포함하는 디스크형 타깃 소자(22)는 테이퍼된 내부 반경(41)을 포함하는데, 이는 축(27)으로부터 외측을 향해 벌어진 형태를 하며, 이는 방출면(24)과 반대이며 방출면에 평행인 평면형면(42)을 향하여 타깃(22)의 길이 방향으로 연장된다. 타깃(22)의 외주부는 면(24), (42)에 평행으로 배치된 방사 연장림(44)뿐만 아니라 면(42)을 가로지르는 축방향 연장 세그먼트(43)를 포함한다. 면(2)과 림(44)간의 축방향으로 연장되는 것은 경사면(45)이다. 축방향으로 연장된 벽 세그먼트(43)상에는 각각 타깃소자(22)를 홀딩하는데 쓰이는 비자화핀을 수용하는 두개의 직경 방향으로 대향 배치된 구멍(46)이 존재하며 평행 파이프형을 하며, 구멍(46)내의 핀온 베릴륨-구리 합금으로 이루어져 있다.

타깃 소자(23)는 베이스(47)와 원통형 측벽(48)과 조합으로 요면의 방사면(25)을 갖는 링으로서 형성된다. 베이스(47)와 측벽(48)은 각각 축(27)에 직각으로, 평행하게 존재한다. 요면의 방사면(25)은 면의 길이를 통해 베이스(47) 및 벽(48)에 45°기울어진 원추의 절두체인 벽으로서 형성된다. 제2기저부(26)는 축(27)으로부터 멀리 떨어진 면(25)의 상측 단부와 측벽(48)사이에 위치한다. 측벽(48)내의 직경 방향으로 대향 배치된 구멍(49)은 타깃 소자(23)를 홀딩시키기 위해 비자화 베릴륨-구리 합금을 수용한다.

타깃 소자(22, 23)는 반경 R ₂ 를 갖는 평면 환상형 방출면(24)의 외경이 경사진 방출면(25)의 내경 R ₃ 보다 작도록 배치된다. 물론, 방출면(25)의 외경(R ₄₎ 는 R ₃ 보다 크며, 면(24)의 내경 R ₁ 은 R ₂ 보다 작다.

제2도에 도시된 바와같이, 폴편 조립체(28)는 각각 여러개의 개별적인 구조체를 포함하므로, 중심 폴편스터드(33), 폴편 링(34) 및 외부 폴편 링(35)은 나사(51)에 의해 베이스(32)상에 장착되어 고정된다. 코일(29, 30)을 베이스(32)상에 장착되며, 동일한 접촉 조립체(52)에 의해 전원(37, 38)으로부터 코일에 전류가 공급된다.

제2도에 도시된 바와같이, 조립체(52)중의 하나는 내측벽상에 비교적 얇은 금속 코팅(54)을 갖는 전기 절연 슬리브(53)를 포함하는데, 상기 내측벽내로 금속 평판 워셔(56)에 대항하여 기대는 금속 나사(56)가 삽입된다. 단자 러그(lug)(도시되지 않음)는 나사(55)의 헤드와 워셔(56)사이로 리드되도록 전원(37)의 단자에 접속되어 있다. 스퍼터링 장치의 잔여 부분으로부터 러그를 전기적으로 절연시키기 위해서, 유전체 워셔(57)는 슬리브(53)의 상측면과 워셔 사이에 개입된다.

원하는 자계형을 제공하기 위해, 중심 폴편 스터드(33)는 자성 금속(되도록이면 강자성 스테인레스 스틸) 폴편 삽입체(69)에 의해 덮혀진 상향, 내향으로 경사진 세그먼트를 갖는 원통형 모양을 가지고 있다. 스터드(33)와 삽입체(69)의 상측 부분(58)은 타깃(22)의 내측면(41)의 경사각과 동일한 각도로 축(27)에 대해 기울어져 있다. 따라서, 상측 부분(58)과 삽입체(69)사이에 일정한 간격이 존재하여, 플라즈마와 스퍼터된 금속이 소스의 아래에 침투되는 것을 방지하는데 도움을 준다. 캡(58)은 비자성 오스테나이트(austenitic)스테인레스 스틸 나사(59)에 의해 스터드(33)상의 원위치에 보유된다.

링(34)은 축(27)에 평행한 벽을 갖는 상하측 세그먼트와 축(27)에 대해 외향으로 기울어진 내벽을 갖는 중심 세그먼트를 갖는다. 링(34)의 하측 부분에서는 비교적 큰 횡단 면적 때문에 자계 포화가 일어나지 않는다.

링(35)은 전길이를 통해 일정한 두께인 벽을 갖는다. 링(35)의 상측 단부에는 비자성 오스테나이트 스테인레스 스틸 나사(63)에 의해 본 위치에 수용된 두개의 분리된 인접 금속 소자, 즉, 외부 폴편 삽입체(61)와 외부 비자성 폴편 차폐부(62)로 이루어진 외향 확장 플랜지(36)가 있다. 삽입체(61) 및 차폐부(62)의 내면은 타깃 소자(23)의 외벽(48)과 이간되며, 따라서, 타깃과 폴편 사이의 일정한 간격을 갖는 공기 갭이 설정된다.

중간링(34)으로부터의 자력선을 타깃 소자(22, 23)에 결합시키기 위해, 중간 폴편 상입체(64)가 중간링의 상측 면상에 금속 비자성, 양호한 예로는 오스테나이트 스테인레스 스틸 나사(65)에 의해 장착된다. 폴편 삽입체(64)는 타깃 소자(22, 23)의 대향면(45, 47)과 폴편 사이에 일정한 공기 갭을 제공하도록 구성된다. 이와같은 목적을 위해, 폴편 삽입체(64)는 타깃면(44)의 평면 아래의 평면으로부터 폴편 삽입체의 상부로 연장된, 외향으로 테이퍼된 내측 원통형 벽(65)을 포함한다. 폴편(64)의 상부는 타깃 소자(23)의 하부면(47)에 평행하게 배치된 평면 환상부(66)에 의해 한정된다. 면(66)은 타깃 소자(23)의 방출면(25)과 평면(47)의 교차점의 바로 외부점으로부터 방사 방향으로 면(47)의 길이의 약 1/4점으로, 축으로부터 외측 방사 방향으로 연장된다. 폴편 삽입체(64)와 각각의 타깃 소자(22, 23)사이에 일정한 공기 갭이 제공된다.

타깃 소자(22, 23)는 접지된 폴편 조립체(28)와 비교하여, 이와는 다른 고전압 부전위로 유지되는데, 타깃소자(22)는 -Ea의 전압으로, 타깃 소자(23)는 -Eb의 전압으로 유지된다. 타깃 소자(22, 23)와 인접한 폴편 소자 즉, 중심 스터드(33)상의 중심 폴편 삽입체(69), 중심 폴편 삽입체(64), 외부 폴편 삽입체(61) 및 차폐부(62)사이에 존재하는 공기 갭 때문에 전기적 선이 공기 갭을 따라서 존재한다.

타깃(22)은 축(27)에 동심인 축을 갖는 금속의 비자화(바람직하게는 구리) 링(72)에 기계적, 전기적으로 접속되어 축방향으로 연장된 금속의 비자화(바람직하게는 구리) 튜브(71)에 의해 -Ea의 전압이 공급된다. 또한, 링(72)은 타깃의 수평, 수직으로 연장된 면(42, 43)을 교차하는 점에 인접한 타깃(22)의 하측을 지지한다. 링(72)내에는 작은 삭제 부분이 제공되어 타깃(22)을 유지시키기 위해 삭제 부분(46)을 정합시키는 동일한 비자화 핀을 수용한다. 링(72)과 면(42)은 타깃(22)의 외주 연부 사이의 면(42)의 반경의 1/4 거리를 통해 중심을 향해 상호에 대해 이웃한다.

튜브(71)는 베이스(32)를 통과하지만 축방향으로 연장된 유전체 슬리브(73)에 의해 베이스와 전기적으로 절연된다. 링(72) 근방의 튜브(71)의 단부는 슬리브형 유전체 스페이서(74)에 의해 지지되고, 다음, 차례로 금속의 비자화, 바람직하게는 스테인레스 스틸, 중심스터드(33)와 링(34)사이에 축방향으로 연장되며 그들에 접속된 벌크 헤드(75)에 의해 지지된다. 클램프(도시되지 않음)는 구리 튜브(71)에 걸쳐 고정되며, 리드에 접속되며, 차례로 DC전원(18)의 전압 단자 Ea에 접속된다.

축(27)의 반대측상의 타깃(22)의 부분은 비자화, 금속 나사(76)가 박혀지는 축방향 나사 구멍을 갖는 유전체 스터드(275)에 의해 지지된다. 나사(76)는 스터드(275)를 고정시키기 위해 벌크 헤드(75)내의 유사한 나사 구멍내로 연장된다. 스터드(275)에는 방사 방향으로 연장되며, 축방향으로 이간된 슬롯(77)이 제공되는데, 이는, 스터드와 인접한 금속 부분간에 전기적 브레이크 다운을 방지한다. 슬롯(77)은 타깃 소자(22, 23)로부터 금속 입자로의 높은 유출 임피던스를 가지므로 슬롯내의 금속의 이동을 방지하게 되며, 따라서, 스터드의 전기 절연 특성을 유지하게 된다. 스터드(275)는 링(72)의 하측면용 축방향으로 연장된 견부(79)를 수용하는 방사 방향으로 연장된 슬롯(78)을 포함한다. 상술된 바와같이, 타깃 소자(22)는 -Ea의 전위로 유지되며, 동일 구조에 의한 타깃 소자(23) 및 접지와 전기적으로 절연된다.

또한. 타깃 소자(22)용 지지구조체는 타깃이 냉각되도록 한다. 이와같은 목적을 위해, 링(72)에 축방향으로 연장된 한쌍의 환상형 슬롯(81, 82)이 제공되어 튜브(71)의 내측과 액체 전송이 가능하게 된다. 튜브(71)의 내측에 공급된 냉각 액체, 바람직하게는 물은 링(72)의 전외주부를 냉각시키기 위해 슬롯(81, 82)내로 흐른다. 슬롯(81, 82)은 링(72) 전체 크기에 걸쳐 연장된다. 슬롯(81, 82)내의 물은 슬롯으로 부터 구리 튜브(83)(제3도) 및 인접 튜브(71)를 통해 흐른다. 구리 링(72)의 하측면상에 장착도니 환상형 가스켓(84)은 슬롯(81, 82)을 덮는데, 상기 슬롯이 튜브(70, 71)에 접속되어 슬롯과 장치의 잔여 부분 사이의 액체의 타이트한 봉압을 제공하는 곳은 제외된다. 튜브(70)는 튜브(71)와 동일한 방법으로 베이스(32)를 통해 연장되며, 슬리브(73)와 동일한 슬리브에의해 베이스와 전기적으로 절연된다.

전원 전압 -Eb에 전기적으로 접속된 타깃 소자(23)는 타깃 소자(22)에 대해 설명된 동일한 방법으로 기계적으로 지지되고 냉각된다. 특히, 타깃 소자(23)는 축방향으로 연장된 구리 튜브(85, 86)에 전기적으로 접속되는데, 이는 베이스(32)를 통해 연장되며, 슬리브(73)와 동일한 유전체 슬리브(85)에 의해 베이스와 전기적으로 절연된다. 구리 튜브(85)로부터의 전류는 링(88)내로 흐르는데, 이는 타깃의 원통형 벽(48)과 평면형 면(47)과 교차되어 유지된다. 링(88)은 타깃 소자(23)를 본위치에 보유하기 위해 삭제 부분(49)과 정합되는 동일한 비자화 핀을 수용하기 위한 적은 삭제 부분 세그먼트를 포함한다. 링(88)은 축방향으로 연장된 유전체 슬리브(91) 및 스터드(92)에 의해 장치의 남은 부분과 기계적으로 지지되고 전기적으로 절연된다.

슬리브(91)는 구리 튜브(85)가 연장되는 중심공을 갖는다. 슬리브(91)는 금속의 비자화, 바람직하게는 스테인레스 스틸, 링(34)과 링(35)사이에 방사 방향으로 연장되며 그들에 기계적으로 접속된 벌크 헤드(93)에 대항하여 하향으로 인접한 견부를 갖는다.

벌크 헤드(93)의 내부벽을 따라 환상형 채널(94)이 존재하는데, 상기 채널을 통해, 냉각 액체가 상술된 바와같이 순환된다. 링 지지 스터드(92)는 구리링(88)의 내향으로 연장된 플랜지(96)를 수용하여 이동하는 방사형 슬롯(95)를 포함한다. 또한, 스터드(92)는 스터드(275)상의 슬롯(77)과 동일한 기능을 수행하는 방사 방향으로 연장된 슬롯(97)를 포함한다.

타깃 소자(23)를 냉각시키기 위해, 링(88)에는 환상형이며, 축방향으로 연장된 한쌍의 슬롯(98, 99)이 제공되어 튜브(85, 86)의 내부와 액체 이동된다. 슬롯(98, 99)은 링(72)내의 슬롯(81, 82)에 대해 상술된 바와같은 동일한 방법으로 링(88)의 전면적 주위로 연장된다. 액체 봉입은 환상형 가스켓(101)에 의해 슬롯(98, 99)에 제공되며, 이는 슬롯(98, 99)이 튜브(85, 86)의 내부에 접속된 영역을 제외하고는 링(88)의 저면을 따라 방사방향으로 연장되어 이웃한다.

플라즈마와 스퍼터 금속이 고전압 타깃 소자(22, 23)와, 캐소드 조립체(15)의 주변 전기 접지 부품 사이의 갭에 침투하는 것을 방지하기 위하여, 금속의 비자화, 바람직하게는 알루미늄, 환상형 스페이서(103, 104)가 제공된다. 내부 스페이서(103)는 금속의 비자화 나사(304)에 의해 벌크 헤드(75)상에 장착되고 고정된다. 스페이서(103)는 중심 스터드(33)의 약간 외측 영역으로 부터 링(34)의 약간 내측 영역으로 방사 방향으로 연장된다. 스페이서(104)는 나사(105)에 의해 벌크헤드(93)상에 장착되어 고정된다. 스페이서(104)는 링(34)의 외측벽에 일렬로 된 위치로부터 링(35)의 내측벽의 바로 안의 위치로 방사 방향으로 연장된다. 스페이서(103, 104)와 인접 금속 부분간에 일정한 갭이 존재하여 고전압 방전을 최소화하며, 따라서 유니트의 수명이 연장된다.

효율을 최대로 하기 위해, 폴편 조립체(28)와, 타깃 소자(22, 23)를 포함하는 타깃 조립체는 냉각된다. 폴편 조립체(28)를 냉각시키기 위해, 중심 스터드(33)는 축방향으로, 방사 방향으로 연장된 공(107, 108, 109)을 포함한다. 방사 방향으로 연장된 공(109)은 중심 스터드(33)의 상측과, 인접한 타깃 소자(22) 근방에 위치한다. 공(107, 108)은 베이스(32)를 통해 연장된 튜브(111, 112)에 의해 물 공급원에 접속된다. 링(34)을 냉각시키기 위해, 베이스(32)를 통해 물 공급원으로 연장된 튜브(115, 116)에 각각 접속된 축방향으로 연장된 공(113, 114)을 포함한다. 벌크 헤드(93)에 인접한 공(113)의 단부에는 외측으로 연장된 통로(117)가 존재하는데, 이를 통해 냉각 액체가 공(113)과 환상형 액체 통로(94)사이를 흐른다. 따라서, 냉각 액체는 링을 냉각시키기 위해 링(34)의 외주부를 중심으로 외부를 흐른다. 외부링(35)은 넓은 영역에 걸쳐 노출되어 있으며, 캐소드 조립체(15)의 중심으로부터의 이간때문에 냉각시킬 필요가 있다.

동작시, 타깃 소자(22, 23)는 재료가 그들로부터 스퍼터링될 때 소비된 방전 전력으로부터 가열됨에 따라 확장된다. 타깃 소자(22, 23)의 확장은 타깃과 지지링(72, 88)사이를 더욱 가까이 접촉시키게 된다. 그러므로, 타이트한 봉입이 타깃 소자(22, 23)와 링(72, 88)간에 이루어져, 타깃과 링 사이에 양호한 열 전송을 제공하며, 이에 의해 타깃으로부터 링으로의 열을 전송하는데 냉각효율이 증가하게 된다.

진공 농도는 플라즈마 방전이 벌크 헤드(75, 93)를 갖는 기판(14)과 캐소드 조립체(15)간에 한정되는 영역뿐만 아니라 타깃 소자(22, 23)상의 공간에서 유지된다. 벌크 헤드를 통해 맞춰지는 모든 소자는 O형 링(121)에 의해 벌크 헤드내의 벽에 봉입된다. 예로 절연 슬리브(74, 91)는 각각 O형 링(121)에 의해 벌크 헤드(75, 93)로 봉입된다.

캐소드 조립체(15)는 링(35)의 외측벽상에 견고히 장착된 축방향으로 배치되고, 방사방향으로 연장된 장착플랜지(211)에 의해 진공실(16)에 고정된다. 적당한 봉입을 제공하기 위해, 플랜지(211)는 O형 링(213)을 이동시키기 위한 슬롯을 포함한다. Rf 차폐부(214)는 플랜지(211)내의 다른 슬롯내에 위치한다.

제1도의 제어기(39)의 개략선도가 도시되어 있는 제5도를 참조해 보기로 한다. 제어기(39)는 전원(18)으로부터 유도되고, 각각 타깃 소자(23)에 인가된 전압에 대한 측정치와, 타깃 소자(23)와 관련된 방전시의 전류를 나타내는 아날로그 신호(Ebm 및 Ibm)에 응답한다. 신호(Ebm 및 Ibm)는 아날로그 배율기(301)및 아날로그 분할기(303)에 인가된다. 타깃 소자(22)용 방전 전력은 배율기(301)에서 신호(Ebm 및 Ibm)를 배율시킴으로써 결정된다. 외부 타깃 소자(23)에 의해 소모되는 전체 순간 전력을 나타내는 아날로그 신호인 배율기(301)의 출력 Pb는 아날로그-디지탈 변환기(305)에 의해 디지탈 신호로 변환된다.

변환기의 출력 신호를 나타내는 전력은 타깃 소자(22, 23)가 동작되는 시간 주기에 걸쳐 합해진다. 이와같은 목적을 위해, 어큐뮬레이터(306)는 변환기(305)의 순서 출력에 응답하며, 재료가 타깃 소자(22, 23)로부터 스퍼터링될 때 발생하는 단락 상태인 시작/정지 스위치(307)에 응답하여 작동할 수 있게 된다. 새로운 타깃 소자가 스퍼터링 기구(11)내로 삽입될 때, 어큐뮬레이터(306)는 O으로 리세트된다. 그러므로, 어큐뮬레이터(306)는 타깃 소자(22)에 의해 소비된 에너지를 나타내는 출력을 유도한다. 타깃 소자(22)의 소비량은 어큐뮬레이터(306)내의 인수를 타깃의 부식도로 배율시킴으로써 상호 관련된다.

어큐뮬레이터(306)의 부식도를 나타내는 디지탈 출력 신호는 ROM(308, 309)에 병렬로 인가된다. ROM(308, 309)은 타깃 부식의 함수로서 타깃 소자(22, 23)에서의 예정된 소망의 전력 소모 비율에 따라서 프로그램 작성된다. DC 전원(18)이 타깃 소자(22, 23)에 일정한 전력 레벨을 공급하기 때문에, ROM(308, 309)은 타깃 소자(22, 23)에 인가될 전력에 대한 세트 포인트값(Pas 및 Pbs)을 나타내는 디지탈 신호를 가각 저장한다. Pas, Pbs를 나타내는 ROM(308, 309)으로부터 연속적으로 판독되는 디지탈 신호는 디지탈-아날로그 변환기(311, 312)에 각각 공급되어, Pas, Pbs를 나타내는 아날로그 신호를 유도해 낸다. 디지탈-아날로그 변환기(311, 312)에 의해 유도된 Pas, Pbs를 나타내는 아날로그 신호는 DC 전원(18)에 공급된다.

타깃 소자(22, 23)와 관련된 방전 임피던스 타깃소자(22)에 관련된 방전 임피던스가 타깃 소자(23)의 측정임피던스에 응답하여 일정하게 유지되도록 하기 위하여 타깃 소자가 부식됨에 따라 제어된다. 타깃 소자(23)와 관련된 방전 임피던스는 존재할 필요가 없으며, 제어되지 않는다. 타깃 소자(23)와 관련된 방전 임피던스는 타깃 소자(23)와 관련된 방전 임피던스를 측정하여, 측정된 임피던스와 세트 포인트값을 비교함으로써 제어된다. 결과로 나타나는 오차 신호가 유출되어 코일 전원(38)의 전류를 제어하며, 따라서 타깃 소자(23)과 관련된 방전 임피던스를 제어한다. 코일(29)용 전원(37)에 인가된 전류는 전류값이 전원(38)에 의해 코일(30)에 결합된 전류에 대해 고정된 비율의 값을 갖도록 변한다.

이와같은 목적을 위해, 타깃 소자(23)의 전압을 나타내는 신호(Eam) 및 타깃 소자(23)와 관련된 방전전류를 나타내는 신호(Iam)는 디지탈 분할기(303)에 비선형적으로 결합된다. 분할기(303)는 타깃 소자(23)와 관련된 측정된 방전 임피던스인 아날로그 출력 신호(

_S )를 유도해낸다. 전원(37, 38)에 의해 코일(29, 30)로 공급된 전류에 대한 세트 포인트값 사이의 비는 일정한다.

제어기 (313)에 포함된 회로에 대한 상세한 블럭선도가 도시되어 있는 제6도를 참조해 보자. 코일 전류 제어기(313)는 타깃 소자(23)과 관련된 측정된 방전 임피던스에 응답하여, 조정된 값과 세트 포인트값 Zbs사이의 편차를 나타내는 오차 신호를 유도해 낸다. 세트 포인트값 Zbs는 Zb에 대한 허용 가능한 값의 윈도우(window)를 규정하는 값의 범위이다. 각각 허용 범위 이상과 그 이하인 Zb의 측정치에 응답하여, 카운터는 증가 및 감소된다. 처음에, 카운터는 사용되지 않은 타깃 소자(23)로 공급된 전류의 값으로 로딩되어, 그러한 타깃 소자의 방전에 대해 원하는 임피던스를 달성한다.

이를 위해, 제5도의 Zb를 나타내는 분할기(303)의 아날로그 출력 신호는 진폭 변별기(314, 315)에 병렬로 인가된다. 변별기(314, 315)는 허용 가능한 범위의 값 이상 및 이하인 입력 신호에 응답하도록 세트되며, 이 값으로부터 각각 2진수 1별기(314, 315)에 의해 유도된 2진수 1레벨은 플립플롭(316)에 인가되는데, 상기 플립플롭(316)은 교차 결합된 NAND게이트(317, 318)을 포함하며, 이들 각각은 변별기(314, 315)의 출력에 응답하는 입력을 구비한다.

NAND게이트(318)는 카운터(319)의 업/다운 입력 제어단자(333)에 결합된 출력을 갖는다. 카운터(319)는 단안정 회로(321)의 출력 신호에 응답하는 클럭 입력 단자(334)를 포함한다. 단안정 회로(321)는 변별기(314, 315)중의 임의의 하나의 출력에서 유도되는 2진수 1값에 응답하여 작동할 수 있는 상태로 되며, 이러한 목적으로, 변별기(314, 315)의 출력 단자는 단안정 회로(321)의 입력에 결합된 출력을 갖는 OR 게이트(322)에 결합된다.

카운터(319)는 부식되지 않은 타깃 소자(23)와 관련된 방전 임피던스값 Zbs를 얻기 위해, 멀티 비트 병렬 디지탈 소스(327)에 의해 전류에 대한 세트 포인트값과 대응하는 2진값으로 초기에 세트되는 다단(multiple)을 포함한다. 카운터(319)는 멀티 비트의 병렬 출력을 포함하는데, 상기 출력에는 전원(38)에 의해 전자석(30)으로 결합된 전류에 대한 제어값을 나타내는 신호가 유도된다. 변별기(314, 315)에 의해 설정된 윈도우의 외측에 존재하는 타깃 소자(23)와 관련된 방전에 대한 측정 임피던스값 Zb에 응답하여, 카운터(319)에 의해 유도된 출력 신호는 증가되거나 감소된다. NAND 게이트(318)의 출력에 대한 2진수 레벨은 카운터(319)가 증가될 것인가, 감소될 것인가를 결정한다. 카운터(319)의 클럭 발생은 단안정 회로(321)의 출력에 의해 이루어진다.

OR 게이트(322)의 출력에 의해 2진수 1로 공급될 때 단안정 회로(321)는 카운터(319)의 클럭 입력에 주기 펄스를 공급한다. 지연 회로(323)의 출력의 제어하에 펄스는 선택적으로 지연된다. 지연 회로(323)가 선택적으로 지연되는 종래의 기술에서 처럼, 출력 레벨은 OR 게이트(322)에서 단안정 회로(321)의 입력으로 인가된다. 지연 작동에 의하여, 카운터(319)에 의해 유도된 값은 단지 서서히 변할 수 있게 되며, 따라서, 코일(29, 30)에 인가된 전류내의 지터가 방지된다. 만일, 변별기(314, 315)중의 어느 것도 2진수의 1 출력을 유도 해내지 않는다면, 단안정 회로(321)에 의해 어떠한 펄스도 카운터(319)에 공급되지 않는다.

전원(38)의 출력 전류에 대한 세트 포인트값(If _2s )을 나타내는 카운터(319)의 출력 신호는 멀티플랙서(324)를 통해 디지탈-아날로그 변환기(325)에 선택적으로 결합된다. 방전이 시작될 때 새로운 기판(14)이 원래의 위치에 위치하거나 새로운 타깃 조립체가 설치되기 때문에, 멀티플렉서(324)는 디지탈-아날로그 변환기(325)에 멀티 비트의 초기 프리세트값을 공급한다. 초기의 프리세트값은 정상 동작 기간 동안의 값보다 더 높은 값(If _2S )을 설정하여, 타깃(22, 23)에는 전기 방전을 하는데 필요한 더 높은 자계를 제공한다. 초기치 If _2S 는 디지탈 신호원(326)으로부터 유도되어, 카운터(319)가 응답하는 입력 버스와는 분리된 멀티플렉서(324)의 입력 버스에 결합된다. 동시에, 멀티플렉서(324)는 카운터(319)의 출력 대신에 디지탈원(326)에 응답하도록 활성화되며, 카운터(319)는 디지탈 신호원(327)의 출력에 응답하여 원하는 초기 전류를 설정하는 전류값으로 프리세트된다.

디지탈-아날로그 변환기(325)는 멀티플렉서(324)에 의해 상기 변환기에 공급된 입력 신호에 응답하여, DC 연산 증폭기(328)에 의해 배율되고 반전된 아날로그 DC신호를 유출시킨다. 증폭기(328)의 출력은 코일(30)용 전원(38) 입력 신호(If2 _S )를 공급하는 버퍼 증폭기(329)에 결합된다. 증폭기(329)의 출력 신호는 1 이외의 일정한 이득 계수를 갖는 증폭기(331)에 결합된다. 증폭기(331)의 DC 출력 신호는 코일(29)용 전원(37)에 공급된다. 전원(38)에 의해 전자석 (30)에 공급된 전류는 전원(37)에 의해 전자석(29)과 결합된 전류에 대해 정해진 비율의 값을 갖는다. 그러므로, 전자석(29, 30)에 공급된 자계 전류의 비는 타깃 소자(22, 23)를 포함하는 타깃 조립체의 동작 수명 동안 일정하게 유지된다. 자계는 전자석(29, 30)을 활성화시킴으로써 형태가 정해지고, 전자석(29, 30)과 관련된 자계의 크기가 변할지라도 고정된 형태를 유지한다. 전원(37, 38)에 의해 전자석 (29, 30)에 결합된 전류는 설명된 궤환 루프에 의해 타깃 소자(22, 23)와 관련된 방전을 위해 고정된 효과적인 이피던스를 유지하도록 조정된다. 따라서 전원(18)의 전력 이용도가 증가된다.

본 발명이 특정 실시예에 국한되어 설명되었다해도, 첨부된 특허청구범위에서 한정되어 있는 바와같이 본 발명의 진정한 정신과 범위내에서 여러가지 변형이 가능하다. 예로, 본 발명은 공통 평판이거나 또는 그렇지 않을 수도 있는 다수의 타깃 소자 뿐만 아니라, rf방전에도 적용 가능하다.