JP2006351592A - Superconducting magnetic field generator, its exciting method and sputtering device - Google Patents

Superconducting magnetic field generator, its exciting method and sputtering device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting magnetic field generator in which arcade-like magnetic field distribution is widely formed in front of a superconductor, and plasma can widely be distributed in front of the superconductor, and which is advantageous for improving the use efficiency of a target even if the generator is applied to a sputtering device, and to provide an exciting method of the superconducting magnetic field generator and the sputtering device. <P>SOLUTION: The superconducting magnetic field generator is provided with the superconductor 10 generating a magnetic field to an external part by cooling the generator to a temperature not higher than a superconductivity transition temperature and acquiring the magnetic field, a cooling means 202 for cooling the superconductor 10 and a heat insulation vessel 30 which stores the superconductor 10. In the superconductor 10, a first region 1 having supercurrent which flows back to one direction, and a second region 2 having supercurrent which flows back in a direction opposite to the first region alternately, exist as it goes outside from the center of the superconductor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は超電導磁場発生装置、超電導磁場発生装置の励磁方法、スパッタリング装置に関する。   The present invention relates to a superconducting magnetic field generator, a method for exciting a superconducting magnetic field generator, and a sputtering apparatus.

永久磁石の代わりに超電導バルク磁石をスパッタガンに用いたマグネトロンスパッタ成膜装置が特許文献1,2に開示されている。   Patent Documents 1 and 2 disclose a magnetron sputtering film forming apparatus using a superconducting bulk magnet as a sputtering gun instead of a permanent magnet.

この装置の特徴は、従来の10倍以上の強力な磁場をターゲット表面に生成してプラズマをターゲット表面に集中させることにより、永久磁石を用いたスパッタリング装置に比較して、高速成膜、低スパッタガス圧成膜、低ダメージ成膜などができる。   The feature of this equipment is that it generates a strong magnetic field 10 times or more on the target surface and concentrates the plasma on the target surface, thereby enabling high-speed film formation and low sputtering compared to sputtering equipment using permanent magnets. Gas pressure film formation, low damage film formation, etc. can be performed.

この場合、ターゲットの前面には、ターゲットの中央から出て前面に出てループを描いて周縁に戻るアーケード状の磁場分布が形成される。このアーケード状の強い磁場中に密度の高いプラズマが生成され、プラズマ中のスパッタガス(通常はアルゴンガス)のイオンが負電位のターゲットに衝突してターゲットのプラズマに面した部分がスパッタされる。   In this case, an arcade-like magnetic field distribution is formed on the front surface of the target, exits from the center of the target, exits the front surface, draws a loop, and returns to the periphery. A high-density plasma is generated in this arcade-like strong magnetic field, and ions of the sputtering gas (usually argon gas) in the plasma collide with a target having a negative potential, and a portion facing the target plasma is sputtered.

上記した文献に開示の超電導バルクを用いたスパッタガンでは、冷凍機で冷却した超電導体を一方向に着磁してこれを中央電極とし、その周囲に強磁性体を配置することにより、中央磁極から出て周囲磁極に入るアーケード状の磁場分布を実現している。
特開2004−91872号公報 特開2003−289334号公報
In the sputter gun using the superconducting bulk disclosed in the above-mentioned document, a superconductor cooled by a refrigerator is magnetized in one direction, and this is used as a central electrode, and a ferromagnetic material is disposed around the central magnetic pole. An arcade-like magnetic field distribution that exits and enters the surrounding magnetic pole is realized.
JP 2004-91872 A JP 2003-289334 A

しかしながらこれには次のような問題があった。即ち、超電導体を中央磁極とし、強磁性体を周囲磁極としているため、アーケード状の磁場は、ターゲットの径方向で観察したとき、超電導体と超電導体よりも外側の強磁性体とを結ぶように形成される。この結果、ターゲットの面積のうちスパッタに使われた消耗部分は、主として、超電導体の外周縁よりも径方向において外側の部分だけであり、ターゲットの使用効率が悪く、また、成膜速度も充分ではなかった。ターゲットの面積のうち超電導体の外周縁よりも内側の部分は、ターゲットの使用効率が悪かった。   However, this has the following problems. In other words, since the superconductor is the central magnetic pole and the ferromagnetic body is the surrounding magnetic pole, the arcade-like magnetic field connects the superconductor and the ferromagnetic body outside the superconductor when observed in the radial direction of the target. Formed. As a result, the consumable part used for sputtering out of the target area is mainly only the part outside in the radial direction from the outer peripheral edge of the superconductor, and the use efficiency of the target is poor, and the film forming speed is sufficient. It wasn't. The use efficiency of the target was poor in the area inside the outer periphery of the superconductor in the target area.

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、アーケード状の磁場分布が超電導体の前面に広く形成され、超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができ、スパッタリング装置に適用する場合であっても、ターゲットの使用効率を高めるのに有利な超電導磁場発生装置、超電導磁場発生装置の励磁方法、スパッタリング装置を提供するにある。   The present invention has been made in view of the above situation, and an arcade-like magnetic field distribution is widely formed on the front surface of the superconductor, and plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor, and is applied to a sputtering apparatus. Even so, it is an object of the present invention to provide a superconducting magnetic field generator, an excitation method for the superconducting magnetic field generator, and a sputtering apparatus that are advantageous for increasing the use efficiency of the target.

様相1の本発明にかかる超電導磁場発生装置は、超電導遷移温度以下に冷却され磁場を捕捉することにより外部に磁場を発する超電導体と、超電導体を冷却する冷却手段と、超電導体を収容する断熱容器とを含む超電導磁場発生装置において、超電導体は、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域と、第1領域と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域とが、超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在していることを特徴とするものである。環流とは、超電導体の内部において超電導電流がエンドレス状に流れることをいう。この場合、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域と、第1領域と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域とが、超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在しているため、アーケード状の磁場分布が超電導体の前面に広く形成され、超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができる。   The superconducting magnetic field generator according to the present invention of aspect 1 includes a superconductor that is cooled to a superconducting transition temperature and captures the magnetic field to generate a magnetic field to the outside, a cooling means that cools the superconductor, and a heat insulation that houses the superconductor. In the superconducting magnetic field generator including the container, the superconductor includes a first region having a superconducting current circulating in one direction and a second region having a superconducting current circulating in the opposite direction to the first region. It is characterized by being alternately present from the center toward the outside. Circulation means that the superconducting current flows endlessly inside the superconductor. In this case, the first region having the superconducting current circulating in one direction and the second region having the superconducting current circulating in the opposite direction to the first region are alternately present from the center of the superconductor to the outside. Therefore, an arcade-like magnetic field distribution is widely formed on the front surface of the superconductor, and plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor.

様相2の本発明に係る超電導磁場発生装置の励磁方法は、上記した各請求項のうちのいずれか一項に係る超電導磁場発生装置を励磁する励磁方法であって、一方向の磁場1と前記一方向の磁場と逆向きの磁場2とを交互に印加して超電導体を着磁することを特徴とするものである。この場合、第1領域および第2領域とが、超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在するように着磁することができる。   The exciting method of the superconducting magnetic field generator according to the present invention of aspect 2 is an exciting method for exciting the superconducting magnetic field generator according to any one of the above claims, wherein the magnetic field 1 in one direction and the A superconductor is magnetized by alternately applying a unidirectional magnetic field and a reverse magnetic field 2. In this case, the first region and the second region can be magnetized so as to be alternately present from the center of the superconductor toward the outside.

様相3の本発明に係るスパッタガンは、上記した各請求項のうちのいずれかに記載する超電導磁場装置を用いるスパッタガンであって、第1領域と第2領域を環流する超電導電流によるアーケード状の磁場分布、または、第1領域もしくは第2領域を環流する超電導電流および強磁性体によるアーケード状の磁場分布をターゲットの前面に形成することを特徴とするものである。この場合、超電導体の前面においてアーケード状の磁場分布が径方向に広がり易くなる。従って、スパッタリングするとき、ターゲットの超電導体外周より内側の領域がスパッタされたり、またはターゲット前面にスパッタされる領域を複数形成することができるので、ターゲット前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)を広げることができる。   A sputter gun according to the present invention of aspect 3 is a sputter gun using the superconducting magnetic field device according to any one of the above-mentioned claims, and is an arcade-like shape by a superconducting current circulating in the first region and the second region. Or a superconducting current circulating in the first region or the second region and an arcade-like magnetic field distribution by a ferromagnetic material is formed on the front surface of the target. In this case, an arcade-like magnetic field distribution is easily spread in the radial direction on the front surface of the superconductor. Therefore, when sputtering, the region inside the outer periphery of the superconductor of the target can be sputtered or a plurality of regions sputtered on the front surface of the target can be formed, so that the sputtered region (erosion region) on the front surface of the target is widened. be able to.

様相4の本発明に係るスパッタリング装置は、薄膜原料を含むターゲットと、スパッタガンとを有し、スパッタガンから発せられる磁場の作用でターゲットの表面近傍にプラズマを集中させてスパッタを行い、放出される薄膜原料を基材の表面に被着させて薄膜を形成するスパッタリング装置において、スパッタガンには、各請求項のうちのいずれか一つに記載する超電導磁場発生装置が組み込まれていることを特徴とするものである。この場合、超電導体の前面においてアーケード状の磁場分布が径方向に広がり易くなる。従って、スパッタリングするとき、ターゲットの前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)を広げることができる。   The sputtering apparatus according to the present invention of aspect 4 has a target including a thin film raw material and a sputter gun, and performs sputtering by concentrating plasma near the surface of the target by the action of a magnetic field generated from the sputter gun. In a sputtering apparatus for forming a thin film by depositing a thin film raw material on the surface of a substrate, the superconducting magnetic field generator according to any one of the claims is incorporated in the sputter gun. It is a feature. In this case, an arcade-like magnetic field distribution is easily spread in the radial direction on the front surface of the superconductor. Therefore, when sputtering, the area (erosion area) sputtered on the front surface of the target can be expanded.

本発明によれば、超電導体では、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域と、第1領域と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域とが、超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在している。このためアーケード状の磁場分布が超電導体の前面に形成され、超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができる。   According to the present invention, in the superconductor, a first region having a superconducting current that circulates in one direction and a second region having a superconducting current that circulates in a direction opposite to the first region are outward from the center of the superconductor. It exists alternately as you go. For this reason, an arcade-like magnetic field distribution is formed on the front surface of the superconductor, and plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor.

本発明に係る超電導磁場発生装置は、超電導体と、超電導体を冷却する冷却手段と、超電導体を収容する断熱容器とを含む。超電導体では、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域と、第1領域と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域とが、超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在している。このためアーケード状の磁場分布が超電導体の前面に広く形成され、超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができる。ここで、第1領域は超電導体において内側領域および外側領域のいずれか一方であり、第2領域は超電導体において外側領域および内側領域のいずれか他方である形態を例示することができる。冷却手段としては、窒素、酸素、アルゴン、ネオン、水素、ヘリウムなどの液体または気体の冷媒を用いてもよいし、GM冷凍機、パルス管冷凍機、スターリング冷凍機などの冷凍機を用いてもよいし、冷媒を冷凍機で冷却して循環させる方法でもよい。   The superconducting magnetic field generator according to the present invention includes a superconductor, a cooling means for cooling the superconductor, and a heat insulating container for housing the superconductor. In a superconductor, first regions having a superconducting current that circulates in one direction and second regions having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region are alternately present from the center of the superconductor toward the outside. ing. Therefore, an arcade-like magnetic field distribution is widely formed on the front surface of the superconductor, and plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor. Here, the first region may be one of the inner region and the outer region in the superconductor, and the second region may be the other of the outer region and the inner region in the superconductor. As the cooling means, a liquid or gas refrigerant such as nitrogen, oxygen, argon, neon, hydrogen, or helium may be used, or a refrigerator such as a GM refrigerator, a pulse tube refrigerator, or a Stirling refrigerator may be used. Alternatively, a method of circulating the refrigerant by cooling with a refrigerator may be used.

本発明によれば、超電導体から発生する磁場は、第1領域から出て第2領域に至ると共に前記第1領域と第2領域との境界に至るアーケード状の磁場分布を前記断熱容器の外部に形成する形態を例示することができる。また、第1領域と第2領域との境界が複数設けられており、第1領域から出て一方の境界に戻るアーケード状の磁場分布と、一方の境界から出て他方の境界に戻るアーケード状の別の磁場分布を断熱容器の外部に形成する形態を例示することができる。これによりアーケード状の磁場分布が超電導体の前面に広く形成され、超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができる。   According to the present invention, the magnetic field generated from the superconductor has an arcade-like magnetic field distribution that extends from the first region to the second region and reaches the boundary between the first region and the second region. The form to form can be illustrated. Also, a plurality of boundaries between the first region and the second region are provided, and an arcade-like magnetic field distribution returning from the first region to one boundary and an arcade shape returning from one boundary to the other boundary A form in which another magnetic field distribution is formed outside the heat insulating container can be exemplified. Thus, an arcade-like magnetic field distribution is widely formed on the front surface of the superconductor, and plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor.

本発明によれば、超電導体の周囲には強磁性体が配設されるとともに、強磁性体のうちの少なくとも一部は前記超電導体の側面を取り囲むようにリング状に配設されている形態を例示することができる。この場合、超電導体の前面においてアーケード状の磁場分布の領域が径方向に広がり易くなる。従って、スパッタに適用するときには、ターゲットの前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)が広がる。更に、このような磁気回路を構成しているので、超電導体の前面に磁場分布が強くなる。故に超電導体の前面以外への漏れ磁場が少なくなるので、安全性をより高くすることができる。強磁性体としては、断熱容器の内部に収容されており、かつ、軟磁性体からなるヨークである形態を例示することができる。強磁性体としては、断熱容器の内部に収容されており、強磁性のうち超電導体の側面を取り囲むように配設されている強磁性体部分は永久磁石である形態を例示することができる。   According to the present invention, the ferromagnetic material is disposed around the superconductor, and at least a part of the ferromagnetic material is disposed in a ring shape so as to surround the side surface of the superconductor. Can be illustrated. In this case, an arcade-like magnetic field distribution region tends to expand in the radial direction on the front surface of the superconductor. Therefore, when applied to sputtering, a sputtered region (erosion region) is widened on the front surface of the target. Furthermore, since such a magnetic circuit is configured, the magnetic field distribution is enhanced on the front surface of the superconductor. Therefore, since the leakage magnetic field to the part other than the front surface of the superconductor is reduced, safety can be further increased. As a ferromagnetic material, the form which is accommodated in the inside of a heat insulation container and is a yoke which consists of a soft magnetic material can be illustrated. As a ferromagnetic material, the form which is accommodated in the inside of a heat insulation container and the ferromagnetic material part arrange | positioned so that the side surface of a superconductor among ferromagnetism may be surrounded can be illustrated.

上記した超電導磁場発生装置を励磁するにあたり、一方向の磁場1と磁場と逆向きの磁場2を交互に印加して超電導体を着磁する形態を例示することができる。超電導体の外周側の側面を取り囲むように永久磁石が配設されている場合には、一方向の磁場1と逆向きの磁場2とを交互に印加して超電導体および永久磁石を併せて着磁することができる。ここで、一方向の磁場1を印加した後に、逆向きの磁場2を印加して超電導体を着磁することができる。   In exciting the above-described superconducting magnetic field generator, a form in which a superconductor is magnetized by alternately applying a magnetic field 1 in one direction and a magnetic field 2 in the opposite direction to the magnetic field can be exemplified. When the permanent magnet is disposed so as to surround the outer peripheral side surface of the superconductor, the magnetic field 1 in one direction and the magnetic field 2 in the opposite direction are alternately applied to attach the superconductor and the permanent magnet together. Can be magnetized. Here, after applying the magnetic field 1 in one direction, the superconductor can be magnetized by applying the magnetic field 2 in the opposite direction.

上記した超電導磁場装置を用いるスパッタリング装置であって、第1領域と第2領域を環流する超電導電流によるアーケード状の磁場分布、または、第1領域または第2領域を環流する超電導電流によるアーケード状の磁場分布、または、第1領域または第2領域を環流する超電導電流と強磁性体によるアーケード状の磁場分布をターゲットの前面に形成する形態を例示することができる。これにより超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができる。この場合、ターゲット状の磁場分布はターゲットの前面に複数形成されている形態を例示することができる。   A sputtering apparatus using the above-described superconducting magnetic field apparatus, wherein an arcade-like magnetic field distribution by a superconducting current circulating in the first region and the second region, or an arcade-like magnetic field by a superconducting current circulating in the first region or the second region. Examples include a magnetic field distribution, or a form in which a superconducting current circulating in the first region or the second region and an arcade-like magnetic field distribution by a ferromagnetic material are formed on the front surface of the target. Thereby, plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor. In this case, a form in which a plurality of target-like magnetic field distributions are formed on the front surface of the target can be exemplified.

本発明によれば、薄膜原料を含むターゲットと、スパッタガンとを有し、スパッタガンから発せられる磁場の作用でターゲットの表面近傍にプラズマを集中させてスパッタを行い、放出される薄膜原料を基材の表面に被着させて薄膜を形成するスパッタリング装置において、スパッタガンは、前記請求項のうちのいずれか一つに記載する超電導磁場発生装置が組み込まれている形態を例示することができる。超電導体の前面においてプラズマを広く分布させることができ、スパッタリング装置に適用する場合であっても、ターゲットの使用効率を高めるのに有利である。   According to the present invention, there is provided a target including a thin film raw material and a sputter gun. The plasma is concentrated near the surface of the target by the action of a magnetic field emitted from the sputter gun, and the thin film raw material is released. In a sputtering apparatus in which a thin film is formed by being deposited on the surface of a material, the sputtering gun can be exemplified by a form in which the superconducting magnetic field generating apparatus described in any one of the above claims is incorporated. Plasma can be widely distributed on the front surface of the superconductor, which is advantageous in increasing the use efficiency of the target even when applied to a sputtering apparatus.

以下、本発明の実施例1について図1〜図4を参照しつつ具体的に説明する。超電導磁場発生装置は、超電導遷移温度以下に冷却され磁場を捕捉することにより外部に磁場を発する超電導体10と、超電導体10を冷却する冷却手段20と、超電導体10を収容する断熱容器30とを含む。断熱容器30は冷却手段20で冷却されるものであり、側面壁31と先端壁32とを有する。P1は超電導体10の中心線を示す。   Hereinafter, Example 1 of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The superconducting magnetic field generator includes a superconductor 10 that cools below the superconducting transition temperature and captures the magnetic field to generate an external magnetic field, a cooling means 20 that cools the superconductor 10, and a heat insulating container 30 that houses the superconductor 10. including. The heat insulating container 30 is cooled by the cooling means 20 and has a side wall 31 and a tip wall 32. P1 represents the center line of the superconductor 10.

冷却手段20は、冷凍機21と、冷凍機21の先端に冷凍機構成部分の一部22aを介して設けられた冷却機能をもつコールドヘッド22とを有する。超電導体10は円柱形状をなしている。超電導体10では、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域1と、第1領域1と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域2とが、超電導体10の中心から径方向の外側に向かうに従い、つまり超電導体10の径方向において隣接した状態で交互に存在している。即ち、超電導体10は、第1領域1からなる内側領域と、第2領域2からなる外側領域とを備えている。○の中に付されている『・印』は、超電導電流が図1の紙面の向こう側から紙面の手前側に流れることを意味する。○の中に付されている『×印』は、図1の紙面の手前側から紙面の向こう側に流れることを意味する。   The cooling means 20 has a refrigerator 21 and a cold head 22 having a cooling function provided at the tip of the refrigerator 21 via a part 22a of the refrigerator component. The superconductor 10 has a cylindrical shape. In the superconductor 10, a first region 1 having a superconducting current that circulates in one direction and a second region 2 having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region 1 are arranged in the radial direction from the center of the superconductor 10. As they go to the outside, that is, they are alternately adjacent in the radial direction of the superconductor 10. That is, the superconductor 10 includes an inner region composed of the first region 1 and an outer region composed of the second region 2. The “•” in the circle means that the superconducting current flows from the other side of the page of FIG. 1 to the front side of the page. The “x” mark in the circle means that it flows from the front side of the page of FIG. 1 to the other side of the page.

図1に示すように、真空に排気された断熱容器30内には超電導体10が収容されており、超電導体10が冷凍機21のコールドヘッド22に固定されている。超電導体10は、溶融法により作製した、その主成分がRE−Ba−Cu−O(REはY,La,Nd,Sm,Eu,Gd,Er,Yb,Dy,Hoのうちの1種以上)で表されるものであることが好ましい。この点、一旦融点以上に加熱して溶融し再び凝固させる溶融法で合成したRE−BaーCu−O系の超電導体10は、結晶粒が粗大で、かつ、超電導となる母相に絶縁相組織を有している。この絶縁相が磁場のピン止め点として働くため、捕捉磁場の強度が大きい超電導体10が得られ、磁場発生装置としての性能が向上する。Pt,Rh,Ceを含有するRE−Ba−Cu−O系の超電導体は、母相である超電導相に絶縁相がより微細に分散しており、より強いピン止め力を示すので、超電導体10による捕捉密度が増加する。また、Ag,Auを含有すると、RE−Ba−Cu−O系超電導体の機械的強度が向上する。従ってAg,Au,Pt,Rh,Ceのうちの少なくとも1種類を超電導体10に含ませれば、超電導磁場発生装置としての信頼性が向上する。   As shown in FIG. 1, a superconductor 10 is accommodated in a heat-insulated container 30 evacuated to a vacuum, and the superconductor 10 is fixed to a cold head 22 of a refrigerator 21. The superconductor 10 is manufactured by a melting method, and its main component is RE-Ba-Cu-O (RE is one or more of Y, La, Nd, Sm, Eu, Gd, Er, Yb, Dy, and Ho. ) Is preferable. In this regard, the RE-Ba-Cu-O-based superconductor 10 synthesized by a melting method that is once heated to a melting point and melted and solidified again has an insulating phase as a parent phase that has coarse crystal grains and becomes superconductive. Has an organization. Since this insulating phase serves as a pinning point for the magnetic field, the superconductor 10 having a high captured magnetic field strength is obtained, and the performance as a magnetic field generator is improved. The RE-Ba-Cu-O-based superconductor containing Pt, Rh, and Ce has a finer dispersion of the insulating phase in the superconducting phase that is the parent phase, and exhibits a stronger pinning force. 10 capture density increases. Moreover, when Ag and Au are contained, the mechanical strength of the RE-Ba-Cu-O-based superconductor is improved. Therefore, if at least one of Ag, Au, Pt, Rh, and Ce is included in the superconductor 10, the reliability as the superconducting magnetic field generator is improved.

この超電導体10の着磁としては、リング形状の超電導マグネットのボアの中に磁極(着磁前の超電導体10が収容された断熱容器30)を入れた状態で、図2に示した着磁操作で実施する。図2の横軸は超電導体10の径方向を示し、縦軸は着磁の際における磁場の強さを示す。縦軸の0点は磁場の強さがゼロを示す。縦軸のゼロよりも上側と下側とでは磁場の向きが反対である。ここで、上側を順向きの磁場とし、下側を逆向きの磁場として取り扱う。図2に示す線αの勾配が電流密度に比例する。この超電導体10の着磁の操作は次のようである。   The magnetization of the superconductor 10 is performed with the magnetic pole (the heat insulating container 30 in which the superconductor 10 before magnetization) is placed in the bore of the ring-shaped superconducting magnet, as shown in FIG. Perform by operation. The horizontal axis of FIG. 2 indicates the radial direction of the superconductor 10, and the vertical axis indicates the strength of the magnetic field during magnetization. The zero point on the vertical axis indicates that the magnetic field strength is zero. The direction of the magnetic field is opposite above and below the vertical axis of zero. Here, the upper side is treated as a forward magnetic field, and the lower side is treated as a reverse magnetic field. The slope of the line α shown in FIG. 2 is proportional to the current density. The operation of magnetizing the superconductor 10 is as follows.

(1)所定の大きさB1の順向きの磁場を一方向に印加した状態で、超電導体10を超電導遷移温度以下に冷却する。   (1) The superconductor 10 is cooled below the superconducting transition temperature in a state where a forward magnetic field having a predetermined magnitude B1 is applied in one direction.

(2)印加した順向きの磁場を下げてゼロにする「1」の操作を行う。さらに、逆向きのB2まで逆向きの磁場を印加する「2」の操作を行う。   (2) The operation of “1” is performed to lower the applied forward magnetic field to zero. Furthermore, the operation “2” is performed to apply a reverse magnetic field up to B2 in the reverse direction.

(3)逆向きの磁場の大きさを下げてゼロにする「3」の操作を行う。その後、磁極(超電導体10が収容された断熱容器30)を超電導マグネットのボアから取り出す。   (3) The operation of “3” is performed to reduce the magnitude of the reverse magnetic field to zero. Thereafter, the magnetic pole (the heat insulating container 30 in which the superconductor 10 is accommodated) is taken out from the bore of the superconducting magnet.

上記したように超電導体10を着磁した後、超電導体10の電流分布および磁束密度は、図3のようになる。即ち、超電導体10は、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域1と、第1領域1と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域2とを有している。そして超電導体10の中心から外側に向かうに従い、つまり径方向において隣接した状態で第1領域1および第2領域2が超電導体10に存在している。但し、図3に示したのは、超電導体10が無限に近い理想的な場合の電流分布であり、実際の試料は有限長さのため、電流領域の境界は完全な真っ直ぐではなく、超電導体10の前面および背面では、内側に湾曲した境界となる。   After magnetizing the superconductor 10 as described above, the current distribution and magnetic flux density of the superconductor 10 are as shown in FIG. That is, the superconductor 10 has a first region 1 having a superconducting current that circulates in one direction, and a second region 2 having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region 1. Then, the first region 1 and the second region 2 exist in the superconductor 10 from the center of the superconductor 10 toward the outside, that is, in a state of being adjacent in the radial direction. However, FIG. 3 shows a current distribution in an ideal case where the superconductor 10 is near infinity. Since the actual sample has a finite length, the boundary of the current region is not completely straight. The front surface and the back surface of 10 are inwardly curved boundaries.

図2に示した着磁操作で磁場変化がなかった超電導体10の中心部には超電導電流が誘起されず、超電導体10の中心部における電流密度Jはゼロとなる。図3に示すように、超電導体10の中心部の周囲には超電導電流が一方向(Z>0からみて反時計回り)にリング状に環流する第1領域1(内側領域)が形成される。更に第1領域1(内側領域)の外周囲には、超電導電流が逆向きにリング状に環流する第2領域2(外側領域)が形成される。結果として、図3に示すように、超電導体10の先端側の前面には、つまりターゲット50に対向する側には、第1領域1(内側領域)から出て第2領域2(外側流域)に戻るとともに第1領域1(内側領域)と第2領域2(外側流域)との境界に戻るアーケード状の磁場分布が広く形成される。   A superconducting current is not induced in the central portion of the superconductor 10 where the magnetic field has not changed by the magnetization operation shown in FIG. 2, and the current density J in the central portion of the superconductor 10 becomes zero. As shown in FIG. 3, a first region 1 (inner region) in which the superconducting current circulates in a ring shape in one direction (counterclockwise as viewed from Z> 0) is formed around the central portion of the superconductor 10. . Further, a second region 2 (outer region) in which the superconducting current circulates in a reverse ring shape is formed around the outer periphery of the first region 1 (inner region). As a result, as shown in FIG. 3, the front surface of the superconductor 10 on the front end side, that is, the side facing the target 50, exits from the first region 1 (inner region) and the second region 2 (outer flow region). An arcade-like magnetic field distribution that returns to the boundary between the first region 1 (inner region) and the second region 2 (outer flow region) is formed widely.

この超電導体磁場装置をスパッタガンとして用いる場合には、アーケード状の磁場分布がターゲット50の前面に形成されるように、ターゲット50の大きさを選定して配置する。スパッタ成膜時には、図1に示すように、上記した磁場分布によりターゲット50の表面にプラズマPが広く分布する。上記した磁場分布により、ターゲット50では、超電導体10の外周縁10fの部分よりも内側の部分がスパッタされる。このように超電導体10の外周縁10fの部分よりも内側の部分においてもスパッタできるので、ターゲット50の前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)が広がり、ターゲット50のうちスパッタされない無駄部分を減らすことができる。   When this superconductor magnetic field device is used as a sputtering gun, the size of the target 50 is selected and arranged so that an arcade-like magnetic field distribution is formed on the front surface of the target 50. At the time of sputtering film formation, as shown in FIG. 1, the plasma P is widely distributed on the surface of the target 50 due to the magnetic field distribution described above. Due to the magnetic field distribution described above, the target 50 is sputtered on the inner side of the outer peripheral edge 10 f of the superconductor 10. As described above, since sputtering can be performed also on the inner side of the outer peripheral edge 10f of the superconductor 10, a sputtered region (erosion region) is widened on the front surface of the target 50, and the unnecessary portion of the target 50 that is not sputtered is reduced. Can do.

本実施例によれば、上記した着磁の操作「1」〜「3」を工夫するだけで、上記したアーケード状の磁場分布が超電導体10の前面において広く得られる。故に、断熱容器30の外側に配置する強磁性体リングの取り付けが不要となり、スパッタガンとしての立ち上げが簡単となる。また磁極の周囲に強磁性体のリングがないので、スパッタガンが小型化し、コンパクトになる。   According to the present embodiment, the above-described arcade-like magnetic field distribution can be widely obtained on the front surface of the superconductor 10 only by devising the above-described magnetization operations “1” to “3”. Therefore, it is not necessary to attach a ferromagnetic ring disposed outside the heat insulating container 30 and the start-up as a sputter gun is simplified. Also, since there is no ferromagnetic ring around the magnetic pole, the sputter gun is downsized and compact.

図4〜図6は実施例2を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。図4に示すように、超電導磁場発生装置は、超電導遷移温度以下に冷却され磁場を捕捉することにより外部に磁場を発する超電導体10と、超電導体10を冷却する冷却手段20と、超電導体10を収容する断熱容器30とを含む。超電導体10は円柱形状をなしており、中央側に設けられた第1領域1と、第1領域1の外周側に位置する第2領域2と、第2領域2の外周側に位置する第1領域1とを備えている。   4 to 6 show a second embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. As shown in FIG. 4, the superconducting magnetic field generator includes a superconductor 10 that is cooled below the superconducting transition temperature and captures the magnetic field to generate a magnetic field to the outside, a cooling means 20 that cools the superconductor 10, and a superconductor 10. And a heat-insulating container 30 for housing the container. The superconductor 10 has a cylindrical shape, and includes a first region 1 provided on the center side, a second region 2 positioned on the outer peripheral side of the first region 1, and a second region 2 positioned on the outer peripheral side of the second region 2. 1 region 1 is provided.

この超電導体10の着磁としては、超電導マグネットのボアの中に磁極(超電導体10が収容された断熱容器30)を入れた状態で、図5に示した操作で実施する。図2の横軸は径方向を示し、縦軸は磁場の強さを示す。縦軸の0点は磁場の強さがゼロを示す。ゼロよりも上側と下側とでは磁場の向きが反対である。   The magnetization of the superconductor 10 is performed by the operation shown in FIG. 5 with the magnetic pole (the heat insulating container 30 in which the superconductor 10 is accommodated) placed in the bore of the superconducting magnet. The horizontal axis in FIG. 2 indicates the radial direction, and the vertical axis indicates the strength of the magnetic field. The zero point on the vertical axis indicates that the magnetic field strength is zero. The direction of the magnetic field is opposite between above and below zero.

(1)順向きの所定の磁場B1を一方向に印加した状態で、超電導体10を超電導遷移温度以下に冷却する。   (1) The superconductor 10 is cooled to a superconducting transition temperature or lower in a state where a predetermined forward magnetic field B1 is applied in one direction.

(2)印加した順向きの磁場の大きさを下げてゼロにする「1」の操作を行う。さらに、逆向きのB2の大きさまで逆向きの磁場を印加する「2」の操作を行う。   (2) The operation of “1” is performed to reduce the magnitude of the applied forward magnetic field to zero. Furthermore, the operation “2” is performed to apply a reverse magnetic field up to the magnitude of B2 in the reverse direction.

(3)逆向きの磁場の大きさを下げてゼロにする「3」の操作を行う。その後、さらに順向きの磁場B1と同じ向きでB3の大きさまで逆向きの磁場を印加する「4」の操作を行う。なお本実施例では、磁場の大きさについてはB3はB1よりも大きくなっているが、B1、B2、B3の大きさを変えることにより、着磁後の磁場分布の形状を制御することができる。   (3) The operation of “3” is performed to reduce the magnitude of the reverse magnetic field to zero. Thereafter, the operation of “4” is performed to apply a reverse magnetic field to the magnitude of B3 in the same direction as the forward magnetic field B1. In this embodiment, regarding the magnitude of the magnetic field, B3 is larger than B1, but the shape of the magnetic field distribution after magnetization can be controlled by changing the magnitudes of B1, B2, and B3. .

(4)順向きの磁場の大きさを下げてゼロにする「5」の操作を行う。その後、磁極を超電導マグネットのボアから取り出す。   (4) The operation of “5” is performed to reduce the magnitude of the forward magnetic field to zero. Thereafter, the magnetic pole is taken out from the bore of the superconducting magnet.

上記したように着磁した後の超電導体10内の電流密度と磁束分布は図6の通りである。但し、図6に示したのは超電導体10が無限に長い理想的な場合の分布であり、実際の試料は有限長さのため、電流領域の境界は真っ直ぐでなく、超電導体10の上面および下面では内側に湾曲した境界となる。   The current density and magnetic flux distribution in the superconductor 10 after being magnetized as described above are as shown in FIG. However, FIG. 6 shows the distribution in an ideal case where the superconductor 10 is infinitely long. Since the actual sample has a finite length, the boundary of the current region is not straight, and the upper surface of the superconductor 10 On the lower surface, the boundary is curved inward.

図5及び図6に示した超電導体10の着磁操作では、超電導体10の内部で磁場変化がなかった部分は無いので、超電導体10のすべての領域で超電導電流が誘起される。図4および図6に示すように、超電導体10の中心域には超電導電流が一方向(Z>0からみて反時計回り)に環流する第1領域1が径方向の中央域に形成される。第1領域1の周囲には、超電導電流が逆向き(時計回り)に環流する第2領域2が形成される。第2領域2の周囲には、超電導電流が逆向きに環流する第1領域1が形成される。結果として、図4に示すように、超電導体10の前面には、第1領域1から出て第2領域2に戻るとともに第1領域1から出て第1領域1と第2領域2との境界に戻るアーケード状の磁場分布M1と、第1領域1と第2領域2の界面から出て第2領域2と第1領域1との境界に戻るアーケード状の磁場分布M2がほぼ同心円状に形成されるので、磁場分布が超電導体10の前面において広く形成される。スパッタガンとして用いる場合には、複数のアーケード状の磁場分布M1、M2がターゲット50の前面に形成されるようにターゲット50の大きさを選定し配置する。スパッタガンの成膜時には、上記した磁場分布により、ターゲット50表面にプラズマPが広く分布する。   In the magnetizing operation of the superconductor 10 shown in FIGS. 5 and 6, there is no portion in the superconductor 10 where the magnetic field has not changed, and thus a superconducting current is induced in all regions of the superconductor 10. As shown in FIGS. 4 and 6, the first region 1 in which the superconducting current circulates in one direction (counterclockwise as viewed from Z> 0) is formed in the central region of the radial direction in the central region of the superconductor 10. . Around the first region 1, a second region 2 in which the superconducting current circulates in the opposite direction (clockwise) is formed. Around the second region 2 is formed a first region 1 in which the superconducting current circulates in the opposite direction. As a result, as shown in FIG. 4, the front surface of the superconductor 10 exits from the first region 1 and returns to the second region 2 and exits from the first region 1 to the first region 1 and the second region 2. The arcade-shaped magnetic field distribution M1 returning to the boundary and the arcade-shaped magnetic field distribution M2 exiting from the interface between the first region 1 and the second region 2 and returning to the boundary between the second region 2 and the first region 1 are substantially concentric. As a result, the magnetic field distribution is widely formed on the front surface of the superconductor 10. When used as a sputter gun, the size of the target 50 is selected and arranged so that a plurality of arcade-like magnetic field distributions M1 and M2 are formed on the front surface of the target 50. During film formation of the sputter gun, the plasma P is widely distributed on the surface of the target 50 due to the magnetic field distribution described above.

このようにアーケード状の磁場分布M1、M2が超電導体10の前面、つまり、ターゲット50の前面にほぼ同心円状に複数形成されるので、磁場分布が広くなり、プラズマPが広く分布し、ターゲット50の前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)が広がり、ターゲット50の利用効率が向上する。つまりターゲット50のうちスパッタされない無駄部分を減らすことができ、ターゲット50を平均的に消耗させるのに有利となる。また、成膜速度が向上する。ターゲット50を従来のリング状ではなく、広い面積を有する面状の蒸発源としてみなすことができるので、大面積の均一成膜に有利である。   As described above, a plurality of arcade-shaped magnetic field distributions M1 and M2 are formed substantially concentrically on the front surface of the superconductor 10, that is, on the front surface of the target 50, so that the magnetic field distribution is widened and the plasma P is widely distributed. The area (erosion area) to be sputtered on the front surface of the substrate spreads and the utilization efficiency of the target 50 is improved. That is, it is possible to reduce a waste portion of the target 50 that is not sputtered, which is advantageous for consuming the target 50 on average. In addition, the deposition rate is improved. Since the target 50 can be regarded as a planar evaporation source having a large area instead of the conventional ring shape, it is advantageous for uniform film formation with a large area.

図7は実施例3を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。本実施例は、図7に示すように、超電導体10の外周側の側面を取り囲むようにリング状のヨーク60を配置した磁場発生装置である。本実施例においても、超電導体10は、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域1と、第1領域1と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域2とが、超電導体10の中心から径方向の外側に向かうに従い、つまり径方向において隣接した状態で交互に存在している。   FIG. 7 shows a third embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. As shown in FIG. 7, the present embodiment is a magnetic field generator in which a ring-shaped yoke 60 is disposed so as to surround the outer peripheral side surface of the superconductor 10. Also in this embodiment, the superconductor 10 includes a first region 1 having a superconducting current that circulates in one direction and a second region 2 having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region 1. As it goes from the center to the outside in the radial direction, that is, in an adjacent state in the radial direction, it exists alternately.

即ち第1領域1は超電導体10の内側領域を形成している。第2領域2は超電導体10の外側領域を形成している。超電導体10の外周側の側面の周囲には、強磁性体としてリング形状のヨーク60が配置されている。超電導体10の背面(下面)には下ヨーク60uが形成されている。ヨーク60および下ヨーク60uは、パーメンジュール(FeーCoーV)、電磁軟鉄(Fe)、珪素鋼板(Fe−Si)などの高透磁率材料で形成された軟磁性体が用いられる。このように超電導体10の外周側の側面と超電導体10の背面とでは、ヨーク60、下ヨーク60uといった強磁性体が磁路を形成している。このため、図7に示すように、超電導体10の前面において超電導体10の中央部から出て、超電導体10の周縁に戻るような閉じた広いアーケード状の磁場分布を形成する。   That is, the first region 1 forms an inner region of the superconductor 10. The second region 2 forms the outer region of the superconductor 10. Around the outer peripheral side surface of the superconductor 10, a ring-shaped yoke 60 is disposed as a ferromagnetic material. A lower yoke 60 u is formed on the back surface (lower surface) of the superconductor 10. The yoke 60 and the lower yoke 60u are made of a soft magnetic material made of a high permeability material such as permendur (Fe—Co—V), electromagnetic soft iron (Fe), silicon steel plate (Fe—Si), or the like. As described above, the ferromagnetic material such as the yoke 60 and the lower yoke 60 u forms a magnetic path between the outer peripheral side surface of the superconductor 10 and the back surface of the superconductor 10. For this reason, as shown in FIG. 7, a closed, wide arcade-like magnetic field distribution is formed so as to exit from the central portion of the superconductor 10 on the front surface of the superconductor 10 and return to the periphery of the superconductor 10.

本実施例によれば、実施例1に記載した効果の他に、次の効果が得られる。即ち、超電導体10の外周側の側面の周囲に、強磁性体としてリング形状のヨーク60が配置されている。このため、ターゲット50の前面においてアーケード状の磁場分布の領域が径方向に広がる。従って、ターゲット50の前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)が広がる。このような磁気回路を構成しているので、ターゲット50の前面の磁場分布が強くなる。故にターゲット50の前面以外への漏れ磁場が少なくなるので、安全性をより高くすることができる。   According to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects described in the first embodiment. That is, a ring-shaped yoke 60 is disposed as a ferromagnetic material around the outer peripheral side surface of the superconductor 10. For this reason, the area of the arcade-like magnetic field distribution spreads in the radial direction on the front surface of the target 50. Therefore, a sputtered region (erosion region) on the front surface of the target 50 increases. Since such a magnetic circuit is configured, the magnetic field distribution on the front surface of the target 50 becomes strong. Therefore, since the leakage magnetic field to the part other than the front surface of the target 50 is reduced, the safety can be further increased.

図8は実施例4を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。本実施例によれば、図8に示すように、断熱容器30内において、超電導体10の外周側の側面の周囲に配置される強磁性体として、リング状の永久磁石70が配置されている。永久磁石70は前面及び背面に磁極を有する。永久磁石70は公知の材質のものを採用できる。超電導体10の下部には、下ヨーク60uがコールドヘッド22に付設された状態で配置されている。着磁操作は実施例1と同様に図2に示す場合と同様であるが、以下の点において実施例1と異なる。即ち、永久磁石70は、超電導体10の励磁前に着磁されていてもよいし、あるいは、超電導体10とともに着磁してもよい。この場合、図2に示す、最後に印加する逆向きとする「3」の操作の磁場の大きさが永久磁石70の保持力を越えるように設定することで、図8に示すように超電導体10は着磁される。ターゲット50の前面にはアーケード状の磁場分布が超電導体10の径方向に広がり、ターゲット50においてスパッタされる領域が広がる。更に、超電導体10の外周の側面の周囲に永久磁石70が強磁性体として配置されているため、超電導体10の外周の側面の周囲にヨークを用いる場合よりも、ターゲット50付近の磁場強度が強くなる。   FIG. 8 shows a fourth embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. According to the present embodiment, as shown in FIG. 8, a ring-shaped permanent magnet 70 is disposed as a ferromagnetic body disposed around the outer peripheral side surface of the superconductor 10 in the heat insulating container 30. . The permanent magnet 70 has magnetic poles on the front surface and the back surface. The permanent magnet 70 can be made of a known material. A lower yoke 60u is disposed below the superconductor 10 with the cold head 22 attached thereto. The magnetizing operation is the same as that shown in FIG. 2 as in the first embodiment, but differs from the first embodiment in the following points. That is, the permanent magnet 70 may be magnetized before the superconductor 10 is excited, or may be magnetized together with the superconductor 10. In this case, the superconductor as shown in FIG. 8 is set by setting the magnitude of the magnetic field of the reverse operation “3” applied in the reverse direction shown in FIG. 2 to exceed the holding force of the permanent magnet 70. 10 is magnetized. An arcade magnetic field distribution spreads in the radial direction of the superconductor 10 on the front surface of the target 50, and a region to be sputtered on the target 50 spreads. Furthermore, since the permanent magnet 70 is disposed as a ferromagnetic body around the outer peripheral side surface of the superconductor 10, the magnetic field strength near the target 50 is higher than when a yoke is used around the outer peripheral side surface of the superconductor 10. Become stronger.

図9は実施例5を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。超電導体10の外周側の側面の周囲には、強磁性体としてヨーク60がリング状に配置されている。超電導体10の背面には円盤形状の下ヨーク60uがコールドヘッド22に保持された状態で配置されている。超電導体10の外周側の側面と超電導体10の背面とでは、ヨーク60、下ヨーク60uといった強磁性体が磁路を形成している。このため、超電導体10の前面において超電導体10の中央部から出て、超電導体10の周縁に戻る閉じたアーケード状の磁場分布を形成する。   FIG. 9 shows a fifth embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. A yoke 60 as a ferromagnetic material is arranged in a ring shape around the outer peripheral side surface of the superconductor 10. A disc-shaped lower yoke 60 u is disposed on the back surface of the superconductor 10 while being held by the cold head 22. Ferromagnetic materials such as the yoke 60 and the lower yoke 60 u form a magnetic path between the outer peripheral side surface of the superconductor 10 and the back surface of the superconductor 10. For this reason, a closed arcade magnetic field distribution is formed on the front surface of the superconductor 10 that exits from the center of the superconductor 10 and returns to the periphery of the superconductor 10.

本実施例によれば、リング状のヨーク60は、超電導体10の外周側の側面の周囲において、ヨーク60と超電導体10との間に隙間62をリング状に形成するように配置されている。図7に示す実施例3と異なる点は以下のようである。   According to the present embodiment, the ring-shaped yoke 60 is disposed around the outer peripheral side surface of the superconductor 10 so as to form a gap 62 between the yoke 60 and the superconductor 10 in a ring shape. . Differences from the third embodiment shown in FIG. 7 are as follows.

超電導体10の外周の側面の周囲に配置されたヨーク60は、超電導体10に対して隙間62をリング状に形成するように断熱容器30の内部に配置されている。従って図9に示すように、ターゲット50の前面には複数のアーケード状の磁場分布が形成されている。   The yoke 60 disposed around the outer peripheral side surface of the superconductor 10 is disposed inside the heat insulating container 30 so that the gap 62 is formed in a ring shape with respect to the superconductor 10. Accordingly, as shown in FIG. 9, a plurality of arcade-like magnetic field distributions are formed on the front surface of the target 50.

本実施例によれば、図7に示す実施例3に記載した効果の他には次の効果が挙げられる。ヨーク60と超電導体10との間に隙間62を形成している。このため、図9に示すように、第1領域1から出て第2領域2に戻るとともに第1領域1から出て第1領域1と第2領域2との境界に戻るアーケード状の磁場分布M1と、第1領域1と第2領域2との境界から出てヨーク60に戻るアーケード状の磁場分布M2とがターゲット50の前面にほぼ同心円状に複数形成される。従って、超電導体10の前面において磁場分布を広く形成できる。従って、ターゲット50の前面においてスパッタされる領域(エロージョン領域)が広がり、ターゲット50のうち消耗していない無駄な部分の面積を小さくでき、ターゲット50の利用効率が向上する。また、スパッタにおける成膜速度が向上する。なお、前記した隙間62の幅は適宜設定する。隙間62の代わりに、セラミックス、オーステナイト系ステンレス等の非磁性材料で形成した非磁性材料部を、ヨーク60と超電導体10との間に配置してもよい。   According to the present embodiment, in addition to the effects described in Embodiment 3 shown in FIG. A gap 62 is formed between the yoke 60 and the superconductor 10. For this reason, as shown in FIG. 9, an arcade-like magnetic field distribution that returns from the first region 1 to the second region 2 and returns from the first region 1 to the boundary between the first region 1 and the second region 2. A plurality of M1 and an arcade-shaped magnetic field distribution M2 that returns from the boundary between the first region 1 and the second region 2 and returns to the yoke 60 are formed substantially concentrically on the front surface of the target 50. Accordingly, a wide magnetic field distribution can be formed on the front surface of the superconductor 10. Therefore, a sputtered region (erosion region) on the front surface of the target 50 is widened, and an area of a useless portion of the target 50 that is not consumed can be reduced, and the utilization efficiency of the target 50 is improved. Moreover, the film formation speed in sputtering is improved. The width of the gap 62 is set as appropriate. Instead of the gap 62, a nonmagnetic material portion made of a nonmagnetic material such as ceramics or austenitic stainless steel may be disposed between the yoke 60 and the superconductor 10.

図10は実施例6を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。実施例1と異なる点は以下のようである。図10に示すように、超電導体10を収容する断熱容器30の外側には、永久磁石70を有する強磁性体のリング72が配置されている。リング72は、リング形状のヨーク60と、ヨーク60に保持された永久磁石70とを有する。強磁性体のリング72は、断熱容器30内の超電導体10を着磁した後に、断熱容器30の外周側に取り付けられる。   FIG. 10 shows a sixth embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. Differences from the first embodiment are as follows. As shown in FIG. 10, a ferromagnetic ring 72 having a permanent magnet 70 is disposed outside the heat insulating container 30 that houses the superconductor 10. The ring 72 includes a ring-shaped yoke 60 and a permanent magnet 70 held by the yoke 60. The ferromagnetic ring 72 is attached to the outer peripheral side of the heat insulating container 30 after magnetizing the superconductor 10 in the heat insulating container 30.

本実施例によれば、実施例3に記載した効果の他には次の効果が挙げられる。即ち、超電導体10の前面、つまり、ターゲット50の前面には、複数のアーケード状の磁場分布が形成される。またヨーク60と超電導体10との間に隙間62を形成している。このため、図10に示すように、第1領域1から出て第2領域2に戻るとともに第1領域1から出て第1領域1と第2領域2との境界に戻るアーケード状の磁場分布M1と、第1領域1と第2領域2との境界から出てヨーク60に戻るアーケード状の磁場分布M2とが、ターゲット50の前面においてほぼ同心円状に複数形成される。従って、超電導体10の前面において磁場分布を広く形成できる。このためターゲット50のうち消耗していない無駄な部分の面積を小さくでき、ターゲット50の利用効率が向上する。このため、ターゲット50のうち消耗していない無駄な部分の面積を小さくでき、ターゲット50の利用効率が向上する。また、スパッタにおける成膜速度が向上する。前記した隙間62の幅は適宜設定する。隙間62の代わりに非磁性材料で形成した非磁性材料部をヨーク60と超電導体10との間に配置してもよい。   According to the present embodiment, in addition to the effects described in the third embodiment, the following effects can be given. That is, a plurality of arcade magnetic field distributions are formed on the front surface of the superconductor 10, that is, on the front surface of the target 50. A gap 62 is formed between the yoke 60 and the superconductor 10. For this reason, as shown in FIG. 10, an arcade-like magnetic field distribution that returns from the first region 1 to the second region 2 and returns from the first region 1 to the boundary between the first region 1 and the second region 2. A plurality of arc-shaped magnetic field distributions M2 that return from the boundary between the first region 1 and the second region 2 and return to the yoke 60 are formed substantially concentrically on the front surface of the target 50. Accordingly, a wide magnetic field distribution can be formed on the front surface of the superconductor 10. For this reason, the area of the useless part which is not consumed among targets 50 can be made small, and the utilization efficiency of target 50 improves. For this reason, the area of the useless part which is not consumed among the targets 50 can be reduced, and the utilization efficiency of the targets 50 is improved. Moreover, the film formation speed in sputtering is improved. The width of the gap 62 is set as appropriate. A nonmagnetic material portion made of a nonmagnetic material instead of the gap 62 may be disposed between the yoke 60 and the superconductor 10.

図11は実施例7を示す。以下、本実施例は実施例1と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。実施例1と異なる点は以下のようである。図11に示すように、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域1と、第1領域1と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域2とが、径方向において超電導体10の中心から外側に向かうに従い、つまり、径方向において隣接した状態で存在している。図11に示すように、超電導体10の中心部の周囲には超電導電流が一方向に環流する第1領域1(内側領域)が形成される。更に第1領域1(内側領域)の周囲には、超電導電流が逆向きに環流する第2領域2(外側領域)が形成される。   FIG. 11 shows a seventh embodiment. In the following, the present embodiment has basically the same configuration and effects as the first embodiment. Differences from the first embodiment are as follows. As shown in FIG. 11, the first region 1 having a superconducting current that circulates in one direction and the second region 2 having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region 1 It exists from the center toward the outside, that is, in a state of being adjacent in the radial direction. As shown in FIG. 11, a first region 1 (inner region) where the superconducting current circulates in one direction is formed around the central portion of the superconductor 10. Further, around the first region 1 (inner region), a second region 2 (outer region) in which the superconducting current circulates in the opposite direction is formed.

本実施例によれば、「3」の操作で行う磁場の大きさB2を実施例1の場合よりも大きく設定している。その結果、超電導体10の内側の第1領域1の容積が減少し、超電導体10の外周側の第2領域2の容積が増加する。従って、図11に示すように、超電導体10の先端側の前面には、つまりターゲット50に対向する側には、第1領域1(内側領域)から出て、第1領域1と第2領域2(外側流域)との境界に戻るアーケード状の磁場分布が形成されるとともに、第1領域1と第2領域2との境界から超電導体10から離れるように上向きに伸びる磁場分布が断熱容器30の外側に形成される。ここで、超電導体10の外周部から発せられる磁場は、超電導体10の内側から発する磁場に比べ、超電導体10から離れる方向に伸びている。   According to the present embodiment, the magnitude B2 of the magnetic field performed by the operation “3” is set larger than that in the first embodiment. As a result, the volume of the first region 1 inside the superconductor 10 decreases, and the volume of the second region 2 on the outer peripheral side of the superconductor 10 increases. Therefore, as shown in FIG. 11, the first region 1 and the second region exit from the first region 1 (inner region) on the front surface on the front end side of the superconductor 10, that is, on the side facing the target 50. An arcade-like magnetic field distribution returning to the boundary with 2 (outer basin) is formed, and a magnetic field distribution extending upward away from the superconductor 10 from the boundary between the first region 1 and the second region 2 has a heat insulating container 30. Formed on the outside. Here, the magnetic field generated from the outer periphery of the superconductor 10 extends in a direction away from the superconductor 10 as compared to the magnetic field generated from the inside of the superconductor 10.

上記した着磁の操作で、超電導体10の外周側に位置する第2領域2の強い磁場分布を実現できる。よって、超電導体10の外側における磁束の総量を、超電導体10の中央部の磁束の総量よりも強くできる。超電導発生装置がスパッタガンとして用いられる場合には、周囲磁極の磁場が中央磁極の磁場よりも強い非平衡型のマグネトロンガンが実現される。故に、ターゲット50と基材との間の空間に高密度のプラズマPが形成される。よって、通常の永久磁石を用いたマグネトロンスパッタリング装置に比べて、更に緻密で密着性が良い膜が形成される。また、本実施例のように磁場の強いマグネトロンガンをプラズマ装置に用いると、通常のコイルや永久磁石を用いた装置よりも、密度が高いプラズマを被処理物に照射できる。   A strong magnetic field distribution in the second region 2 located on the outer peripheral side of the superconductor 10 can be realized by the above-described magnetization operation. Therefore, the total amount of magnetic flux outside the superconductor 10 can be made stronger than the total amount of magnetic flux in the central portion of the superconductor 10. When the superconducting generator is used as a sputter gun, an unbalanced magnetron gun is realized in which the magnetic field of the surrounding magnetic pole is stronger than the magnetic field of the central magnetic pole. Therefore, high-density plasma P is formed in the space between the target 50 and the base material. Therefore, a denser and better adhesive film is formed as compared with a magnetron sputtering apparatus using a normal permanent magnet. In addition, when a magnetron gun having a strong magnetic field is used in the plasma apparatus as in this embodiment, the object to be processed can be irradiated with plasma having a higher density than an apparatus using a normal coil or permanent magnet.

図12は、実施例5に係る超電導磁場発生装置をマグネトロンスパッタリング装置に適用した実施例8を示す。以下、本実施例は実施例5と基本的には同様の構成、作用効果を奏する。超電導体10では、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域1と、第1領域1と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域2とが、径方向において超電導体10の中心から外側に向かうに従い、つまり、径方向において隣接した状態で交互に存在している。   FIG. 12 shows Example 8 in which the superconducting magnetic field generator according to Example 5 is applied to a magnetron sputtering apparatus. Hereinafter, the present embodiment has basically the same configuration and operational effects as the fifth embodiment. In the superconductor 10, the first region 1 having a superconducting current that circulates in one direction and the second region 2 having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region 1 are separated from the center of the superconductor 10 in the radial direction. As they go outward, that is, they are alternately adjacent in the radial direction.

冷却手段20は断熱容器30の下部に設けられている。冷却手段20の下部には、超電導体10を昇降させる昇降部300が設けられている。昇降部300は台車301に載せられている。昇降部300は、超電導磁場発生装置を搭載しており、超電導体3を収容する超電導磁場発生装置を矢印Y1,Y2方向に昇降させるものであり、伸縮可能なパンタグラフ構造をもつジャッキで構成されている。   The cooling means 20 is provided in the lower part of the heat insulating container 30. An elevating unit 300 that elevates and lowers the superconductor 10 is provided below the cooling means 20. The elevating unit 300 is placed on a carriage 301. The elevating unit 300 is equipped with a superconducting magnetic field generator, and moves the superconducting magnetic field generator that accommodates the superconductor 3 in the directions of the arrows Y1 and Y2, and is composed of a jack having an expandable and contractible pantograph structure. Yes.

図12に示すように、スパッタ成膜装置200は、基台201と、基台201の上側に設置されスパッタガス(一般的にはアルゴンガス)を導入しながら図略のポンプにより減圧状態(例えば10-4〜10-5Torr程度)に維持される成膜室202をもつ減圧チャンバ203と、磁場の作用でターゲット50の表面の近傍の領域にプラズマPを集中させるスパッタガンとなる超電導磁場発生装置を具備する。減圧チャンバ203は、成膜原料を含むターゲット50を保持するように成膜室202の下部に設けられターゲット50を保持するターゲットホルダとして機能するプレート52と、成膜対象物としての基材210を保持するように成膜室202の上部に設けられた成膜対象物ホルダ211とを有する。 As shown in FIG. 12, the sputter deposition apparatus 200 is installed in a reduced pressure state (for example, by a pump not shown) while introducing a sputter gas (generally argon gas) installed on the upper side of the base 201 and the base 201. A depressurization chamber 203 having a film formation chamber 202 maintained at about 10 −4 to 10 −5 Torr) and generation of a superconducting magnetic field that serves as a sputter gun for concentrating the plasma P in a region near the surface of the target 50 by the action of the magnetic field. Device. The decompression chamber 203 includes a plate 52 that functions as a target holder that is provided below the film formation chamber 202 so as to hold the target 50 containing the film forming raw material and holds the target 50, and a base material 210 as a film formation target. A film formation object holder 211 provided on the upper part of the film formation chamber 202 so as to be held.

上記した超電導磁場発生装置をスパッタ成膜装置に組み付けるときには、図12に示すように、超電導バルク磁石とされた超電導体10をもつ超電導磁場発生装置を、減圧チャンバ203の挿入空間の下方に配置する。次に、超電導磁場発生装置の昇降部300を上昇作動させて断熱容器30を超電導体10と共に矢印Y1方向に上昇させ、図12に示すように断熱容器30の先端壁32をプレート52に対面させ、超電導体10の先端をプレート52に接近または接触させる。このようにすれば、超電導体10で形成された超電導バルク磁石の磁気回路が成膜室202のうちターゲット50の付近に形成される。   When assembling the superconducting magnetic field generating apparatus described above into the sputter film forming apparatus, as shown in FIG. 12, the superconducting magnetic field generating apparatus having the superconductor 10 formed as a superconducting bulk magnet is disposed below the insertion space of the decompression chamber 203. . Next, the elevating unit 300 of the superconducting magnetic field generator is moved up to raise the heat insulating container 30 together with the superconductor 10 in the direction of the arrow Y1, so that the tip wall 32 of the heat insulating container 30 faces the plate 52 as shown in FIG. The tip of the superconductor 10 is brought close to or in contact with the plate 52. In this way, a magnetic circuit of a superconducting bulk magnet formed of the superconductor 10 is formed in the vicinity of the target 50 in the film forming chamber 202.

成膜時には、先ず、図略の真空排気装置により、成膜室202を不純物ガスが残留しないように高真空(例えば10-6Torr台)に排気する。次に、真空排気をしながら図略のガス導入ポートからスパッタガスを導入し、例えば数ミリTorrのスパッタガスの雰囲気にする。この状態で、ターゲット50と成膜対象物210との間に、所定の電圧(例えば数KV)を印加する。この場合、一般的には、ターゲット50をマイナスとし、成膜対象物210をプラスとなるように電圧を印加させる。これにより成膜室202内においてプラズマ放電を発生させる。プラズマP中の電子は磁場によって運動をしながら、スパッタガス分子(一般的にはアルゴンであるが、これに限定されるものではない)をイオン化する。このプラズマP状のスパッタガスイオンは、ターゲット50の表面において集束されるため、加速されてターゲット50の表面に衝突する。これによりターゲット50の表面よりターゲット50の構成物質をスパッタさせて、成膜対象物210の表面に堆積させ、大きな成膜速度で薄膜を成膜対象物210に形成することができる。この場合、超電導体10の強磁場によりプラズマPをターゲット50付近に集中させることができる利点が得られる。このため成膜室202において高真空での放電が可能となり、成膜速度の向上を図ることができ、薄膜中の不純物が低減し、薄膜の成膜品質の向上、生産性の向上を図ることができる。なおターゲット50をマイナスとし、ターゲット50をプラスとなるように電圧を印加させるとしているが、これに限らず、ターゲット50と成膜対象物210との間に交流電圧を印加することにしても良い。 At the time of film formation, first, the film formation chamber 202 is evacuated to a high vacuum (for example, 10 −6 Torr level) by an unillustrated vacuum exhaust apparatus so that no impurity gas remains. Next, while evacuating, a sputtering gas is introduced from a gas introduction port (not shown) to make an atmosphere of a sputtering gas of, for example, several millitorr. In this state, a predetermined voltage (for example, several KV) is applied between the target 50 and the film formation target 210. In this case, generally, a voltage is applied so that the target 50 is negative and the film formation target 210 is positive. Thereby, plasma discharge is generated in the film forming chamber 202. Electrons in the plasma P ionize sputter gas molecules (generally, but not limited to, argon) while moving by a magnetic field. Since the plasma P-shaped sputtering gas ions are focused on the surface of the target 50, they are accelerated and collide with the surface of the target 50. Accordingly, the constituent material of the target 50 is sputtered from the surface of the target 50 and deposited on the surface of the film formation target 210, and a thin film can be formed on the film formation target 210 at a high film formation rate. In this case, there is an advantage that the plasma P can be concentrated near the target 50 by the strong magnetic field of the superconductor 10. Therefore, high-vacuum discharge is possible in the film formation chamber 202, the film formation speed can be improved, impurities in the thin film are reduced, the film formation quality of the thin film is improved, and the productivity is improved. Can do. The target 50 is negative and the voltage is applied so that the target 50 is positive. However, the present invention is not limited to this, and an AC voltage may be applied between the target 50 and the film formation target 210. .

その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施例のみに限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更して実施できるものである。   In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications as necessary.

本発明は超電導体による磁場発生源を有する分野に利用することができる。例えば、スパッタ成膜装置、エッチング装置に限らず、例えば、超電導磁場発生装置は磁気分離装置、磁場プレス機、核磁気共鳴装置、発電機、モータ等の強磁場利用装置にも利用可能である。   The present invention can be used in a field having a magnetic field generation source using a superconductor. For example, the superconducting magnetic field generator is not limited to the sputter film forming apparatus and the etching apparatus, and for example, the superconducting magnetic field generating apparatus can be used in a strong magnetic field utilization apparatus such as a magnetic separation apparatus, a magnetic field press machine, a nuclear magnetic resonance apparatus, a generator, and a motor.

実施例1に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to Example 1. FIG. 実施例1に係り、超電導体を励磁するときにおいて超電導体の径方向における磁場分布を示す構成図である。It is a block diagram which shows the magnetic field distribution in the radial direction of a superconductor when Example 1 concerns on exciting a superconductor. 実施例1に係り、励磁された超電導体における電流密度分布を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a current density distribution in an excited superconductor according to the first embodiment. 実施例2に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to a second embodiment. 実施例2に係り、超電導体を励磁するときにおいて超電導体の径方向における磁場分布を示す構成図である。It is a block diagram which shows the magnetic field distribution in the radial direction of a superconductor when Example 2 concerns on exciting a superconductor. 実施例2に係り、励磁された超電導体における電流密度分布を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a current density distribution in an excited superconductor according to the second embodiment. 実施例3に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to Example 3. 実施例4に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。It is sectional drawing of a superconducting magnetic field generator concerning Example 4. 実施例5に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to Example 5. 実施例6に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to Example 6. 実施例7に係り、超電導磁場発生装置の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a superconducting magnetic field generator according to Example 7. 実施例8に係り、超電導磁場発生装置をマグネトロンスパッタリング装置に適用して示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a superconducting magnetic field generator applied to a magnetron sputtering apparatus according to an eighth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1は第1領域、2は第2領域、10は超電導体、20は冷却手段、21は冷凍機、22はコールドヘッド、30は断熱容器、50はターゲット、62は隙間、70は永久磁石を示す。   1 is a first region, 2 is a second region, 10 is a superconductor, 20 is a cooling means, 21 is a refrigerator, 22 is a cold head, 30 is a heat insulating container, 50 is a target, 62 is a gap, 70 is a permanent magnet Show.

Claims (16)

超電導遷移温度以下に冷却され磁場を捕捉することにより外部に磁場を発する超電導体と、前記超電導体を冷却する冷却手段と、前記超電導体を収容する断熱容器とを含む超電導磁場発生装置において、
前記超電導体は、一方向に環流する超電導電流を有する第1領域と、前記第1領域と逆向きに環流する超電導電流を有する第2領域とが、前記超電導体の中心から外側に向かうに従い交互に存在していることを特徴とする超電導磁場発生装置。
In a superconducting magnetic field generator including a superconductor that cools below a superconducting transition temperature and generates a magnetic field by capturing the magnetic field, cooling means that cools the superconductor, and a heat insulating container that houses the superconductor.
In the superconductor, the first region having a superconducting current that circulates in one direction and the second region having a superconducting current that circulates in the opposite direction to the first region are alternately arranged toward the outside from the center of the superconductor. A superconducting magnetic field generator characterized by being present in
請求項1において、前記第1領域は前記超電導体において内側領域および外側領域のいずれか一方であり、前記第2領域は前記超電導体において外側領域および内側領域のいずれか他方であることを特徴とする超電導磁場発生装置。   2. The first region according to claim 1, wherein the first region is one of an inner region and an outer region in the superconductor, and the second region is one of an outer region and an inner region in the superconductor. Superconducting magnetic field generator. 請求項1又は請求項2において、前記超電導体から発生する磁場は、前記第1領域から出て、前記第1領域と前記第2領域との境界近傍に至るアーケード状の磁場分布を前記断熱容器の外部に形成することを特徴とする超電導磁場発生装置。   3. The heat insulating container according to claim 1, wherein the magnetic field generated from the superconductor has an arcade-like magnetic field distribution that comes out of the first region and reaches a vicinity of a boundary between the first region and the second region. A superconducting magnetic field generator characterized in that it is formed outside. 請求項1又は請求項2において、前記第1領域と前記第2領域との境界が複数設けられており、前記第1領域から出て一方の境界近傍に戻るアーケード状の磁場分布と、前記一方の境界近傍から出て他方の境界近傍に戻るアーケード状の別の磁場分布を前記断熱容器の外部に形成することを特徴とする超電導磁場発生装置。   3. The arcade-like magnetic field distribution according to claim 1 or 2, wherein a plurality of boundaries between the first region and the second region are provided, the arcuate magnetic field distribution returns from the first region and returns to the vicinity of one boundary, and the one A superconducting magnetic field generator characterized in that another arcade-like magnetic field distribution that exits from the vicinity of the boundary and returns to the vicinity of the other boundary is formed outside the heat insulating container. 請求項1〜請求項4のうちのいずれか一項において、前記超電導体の周囲には強磁性体が配設されるとともに、前記強磁性体のうちの少なくとも一部は前記超電導体の側面を取り囲むようにリング状に配設されていることを特徴とする超電導磁場発生装置。   In any one of Claims 1-4, while a ferromagnetic body is arrange | positioned around the said superconductor, at least one part of the said ferromagnetic body has the side surface of the said superconductor. A superconducting magnetic field generator characterized by being arranged in a ring shape so as to surround it. 請求項5において、前記強磁性体は、前記断熱容器の内部に収容されており、かつ、軟磁性体からなるヨークであることを特徴とする超電導磁場発生装置。   6. The superconducting magnetic field generating device according to claim 5, wherein the ferromagnetic body is a yoke housed in the heat insulating container and made of a soft magnetic body. 請求項5または6において、前記強磁性体は、前記断熱容器の内部に収容されており、前記強磁性体のうち前記超電導体の側面を取り囲むように配設されている強磁性体部分は永久磁石であることを特徴とする超電導磁場発生装置。   7. The ferromagnetic body according to claim 5, wherein the ferromagnetic body is housed inside the heat insulating container, and the ferromagnetic body portion disposed so as to surround a side surface of the superconductor is permanent. A superconducting magnetic field generator characterized by being a magnet. 請求項5〜7のうちのいずれか一項において、前記超電導体から発する磁場は、前記第1領域から、または、前記第2領域から、または、前記第1領域と前記第2領域との境界から前記強磁性体に戻るアーケード状の磁場分布を前記断熱容器の外部に形成することを特徴とする超電導磁場発生装置。   The magnetic field generated from the superconductor according to any one of claims 5 to 7, wherein the magnetic field is generated from the first region, from the second region, or between the first region and the second region. A superconducting magnetic field generating device characterized in that an arcade-like magnetic field distribution returning to the ferromagnetic material from outside is formed outside the heat insulating container. 請求項1〜請求項8のうちのいずれか一項において、前記超電導体の外周部から発せられる磁場が、前記超電導体の外周部よりも内側から発する磁場に比べ、前記超電導体から離れる方向に伸びていることを特徴とする超電導磁場発生装置。   In any one of Claims 1-8, compared with the magnetic field emitted from the outer peripheral part of the said superconductor, the magnetic field emitted from the outer peripheral part of the said superconductor is the direction away from the said superconductor. A superconducting magnetic field generator characterized by extending. 請求項1〜請求項9のうちのいずれか一項において、前記超電導体は、溶融法により作製した、その主成分がRE−Ba−Cu−O(REはY,La,Nd,Sm,Eu,Gd,Er,Yb,Dy,Hoのうちの1種以上)で表されるものであることを特徴とする超電導磁場発生装置。   The superconductor according to any one of claims 1 to 9, wherein the superconductor is manufactured by a melting method, and a main component thereof is RE-Ba-Cu-O (RE is Y, La, Nd, Sm, Eu). , Gd, Er, Yb, Dy, and Ho). 請求項1〜10のうちのいずれか一項に係る超電導磁場発生装置を励磁する励磁方法であって、一方向の磁場1と前記一方向の磁場と逆向きの磁場2とを交互に印加して前記超電導体を着磁することを特徴とする超電導磁場発生装置の励磁方法。   An excitation method for exciting the superconducting magnetic field generator according to any one of claims 1 to 10, wherein a magnetic field 1 in one direction and a magnetic field 2 in a direction opposite to the magnetic field in one direction are alternately applied. A method of exciting a superconducting magnetic field generator characterized by magnetizing the superconductor. 請求項11において、前記超電導体の外周側の側面を取り囲むように永久磁石が配設されており、前記一方向の磁場1と前記逆向きの磁場2とを交互に印加して前記超電導体および前記永久磁石を着磁することを特徴とする超電導磁場発生装置の励磁方法。   In Claim 11, the permanent magnet is arrange | positioned so that the side surface of the outer peripheral side of the said superconductor may be enclosed, The said magnetic field 1 and the said reverse magnetic field 2 are applied alternately, and the said superconductor and An excitation method for a superconducting magnetic field generator, wherein the permanent magnet is magnetized. 請求項11または12において、前記磁場1を印加した後に、前記磁場2を印加して前記超電導体を着磁することを特徴とする超電導磁場発生装置の励磁方法。   13. The method of exciting a superconducting magnetic field generator according to claim 11 or 12, wherein after applying the magnetic field 1, the magnetic field 2 is applied to magnetize the superconductor. 請求項1〜13のうちのいずれかに記載する超電導磁場装置を用いるスパッタガンであって、前記第1領域と前記第2領域を環流する超電導電流によるアーケード状の磁場分布、または、前記第1領域もしくは前記第2領域を環流する超電導電流および前記強磁性体によるアーケード状の磁場分布をターゲットの前面に形成することを特徴とするスパッタガン。   A sputter gun using the superconducting magnetic field device according to any one of claims 1 to 13, wherein an arcade-like magnetic field distribution by a superconducting current circulating in the first region and the second region, or the first A sputter gun, wherein a superconducting current circulating in the region or the second region and an arcade-like magnetic field distribution by the ferromagnetic material are formed on the front surface of the target. 請求項14において、前記アーケード状の磁場分布は前記超電導体の前面にほぼ同心円状に複数形成されていることを特徴とするスパッタガン。   15. The sputter gun according to claim 14, wherein a plurality of arcade-like magnetic field distributions are formed substantially concentrically on the front surface of the superconductor. 薄膜原料を含むターゲットと、スパッタガンとを有し、前記スパッタガンから発せられる磁場の作用で前記ターゲットの表面近傍にプラズマを集中させてスパッタを行い、放出される薄膜原料を基材の表面に被着させて薄膜を形成するスパッタリング装置において、
前記スパッタガンには、請求項1〜請求項10のうちのいずれか一つに記載する超電導磁場発生装置が組み込まれていることを特徴とするスパッタリング装置。
A target including a thin film raw material and a sputter gun are provided, and plasma is concentrated in the vicinity of the surface of the target by the action of a magnetic field emitted from the sputter gun, and the thin film raw material to be released is applied to the surface of the substrate. In a sputtering apparatus for depositing and forming a thin film,
A sputtering apparatus comprising the superconducting magnetic field generator according to any one of claims 1 to 10 incorporated in the sputtering gun.
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