JP4807120B2 - 超電導磁場発生装置及びスパッタリング成膜装置 - Google Patents
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Description
強磁性体は、超電導体の外周側を包囲するようにリング状に配置され、且つ、超電導体の径方向において前記超電導体と前記磁場制御コイルとの間に配置されており、
プレートは、これの径方向において、超電導体の先端面を断熱容器の先端部と共に収容する深さをもつと共にプレートの径方向の中央に設けられ且つ強磁性体の先端部を収容しない凹状の窪みを有する非磁性体で形成された中央部と、中央部の外周側に設けられた超電導体の磁場を透過させる強磁性材料で形成されたリング形状の中間部と、中間部の外周側に設けられた非磁性体で形成されたリング形状の周縁部とを備えており、
超電導体の軸芯に対して軸直角方向に沿って超電導体の先端面を延長しつつ通る仮想線をMAとし、超電導体の軸芯が延びる方向において、仮想線MAの位置を0位置とし、仮想線MAよりも超電導体の先端面から超電導体に対して離れる方向(矢印Y2方向)を正の位置とし、仮想線MAよりも超電導体の内部に近づく方向(矢印Y1方向)を負の位置とし、超電導体の軸芯が延びる方向において、磁場制御コイルの高さをHとし、磁場制御コイルのうちこれの軸芯に垂直な2つの表面のうち矢印Y1方向にある表面と仮想線MAとの距離をLとするとき、磁場制御コイルの当該表面が正の位置または負の位置にあり、L≦2Hの関係となるように磁場制御コイルが配置されていることを特徴とする。
強磁性体は、超電導体の外周側を包囲するようにリング状に配置され、且つ、超電導体の径方向において超電導体と磁場制御コイルとの間に配置されており、
プレートは、これの径方向において、超電導体の先端面を断熱容器の先端部と共に収容する深さをもつと共にプレートの径方向の中央に設けられ且つ強磁性体の先端部を収容しない凹状の窪みを有する非磁性体で形成された中央部と、中央部の外周側に設けられた超電導体の磁場を透過させる強磁性材料で形成されたリング形状の中間部と、中間部の外周側に設けられた非磁性体で形成されたリング形状の周縁部とを備えていることを特徴とする。
以下、本発明の参考例1について図1を参照して具体的に説明する。図1では複雑化を避けるため、ハッチングを適宜省略している。本実施例に係る超電導磁場発生装置1は中央磁極2を有する。中央磁極2は、超電導遷移温度以下で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3と、超電導体3を冷却する冷却装置4と、超電導体3を収容する真空断熱室50をもつ断熱容器5とを有する。
図2は参考例2を示す。本例は基本的には参考例1と同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。強磁性体6Cは軟磁性体ではなく、永久磁石とされており、超電導体3と同じ方向に磁極を有する。ここで、強磁性体6Cは、超電導体3の磁極の向きと逆の向きに着磁されている。故に、強磁性体6Cの磁極の極性は、超電導体3の磁極の極性と逆とされている。従って強磁性体6Cの上面6uはS極とされ、強磁性体6Cの下面6dはN極とされている。これによりアーケード形状の磁場分布400が得られる。
図3および図4は実施例1を示す。本実施例は基本的には実施例1と同様の構成、作用効果を有する。以下、相違する部分を中心として説明する。本実施例の超電導磁場発生装置1はスパッタリング成膜装置のスパッタガンに適用されている。
図5は実施例2を示す。本実施例は基本的には実施例1と同様の構成、作用効果を有する。超電導磁場発生装置1をスパッタリング成膜装置のスパッタガンに適用した例である。図5に示すように、超電導体3の外周側にリング形状の磁場制御コイル9がほぼ同軸的に設けられている。超電導体3の径方向(矢印D方向)において、磁場制御コイル9と超電導体3との間には、リング形状の強磁性体6が設けられている。磁場制御コイル9は、電流を通電して超電導体3から発せられる磁場分布400の形状を制御するものである。図5は、超電導体3の着磁方向と逆向きの磁場を磁場制御コイル9が発生するように、磁場制御コイル9に電流を流したときにおける磁場分布400を示す。このとき強磁性体6は、超電導体3の磁極と逆向きに磁化され、ターゲット80の前方にアーケード形状の磁場分布400が形成される。
図6は実施例3を示す。本実施例は基本的には実施例1,2と同様の構成、作用効果を有する。超電導磁場発生装置1をマグネトロンスパッタリング成膜装置に適用した例である。以下、異なる部分を中心として説明する。超電導磁場発生装置1は中央磁極2を有する。中央磁極2は、超電導遷移温度以下で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3と、超電導体3を冷却する冷却装置4と、超電導体3を収容する断熱容器5とを有する。更に、超電導体3の周囲に配置された軟磁性体で形成された強磁性体6が設けられている。中央磁極2と強磁性体6とが存在する空間WBと、磁場作用空間WAとを仕切るプレート7が設けられている。冷却装置4は断熱容器5の下部に設けられている。
(付記項)請求項1または2に係る超電導磁場発生装置で形成されているスパッタリング用のスパッタガン。
Claims (13)
- 超電導遷移温度以下で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装置と、前記超電導体を収容する断熱容器と、前記超電導体の外周側に配置され電流をリング形状に通電して前記超電導体から発せられる磁場分布を制御する磁場制御コイルと、前記超電導体から発せられる前記磁場分布を補正する強磁性体と、前記超電導体および前記強磁性体が存在する空間と磁場作用空間とを仕切るプレートとを具備しており、
前記強磁性体は、前記超電導体の外周側を包囲するようにリング状に配置され、且つ、前記超電導体の径方向において前記超電導体と前記磁場制御コイルとの間に配置されており、
前記プレートは、これの径方向において、前記超電導体の前記先端面を前記断熱容器の先端部と共に収容する深さをもつと共に前記プレートの径方向の中央に設けられ且つ前記強磁性体の先端部を収容しない凹状の窪みを有する非磁性体で形成された中央部と、前記中央部の外周側に設けられた前記超電導体の磁場を透過させる強磁性材料で形成されたリング形状の中間部と、前記中間部の外周側に設けられた非磁性体で形成されたリング形状の周縁部とを備えており、
前記超電導体の軸芯に対して軸直角方向に沿って前記超電導体の先端面を延長しつつ通る仮想線をMAとし、前記超電導体の軸芯が延びる方向において、仮想線MAの位置を0位置とし、仮想線MAよりも前記超電導体の前記先端面から前記超電導体に対して離れる方向(矢印Y2方向)を正の位置とし、仮想線MAよりも前記超電導体の内部に近づく方向(矢印Y1方向)を負の位置とし、前記超電導体の軸芯が延びる方向において、前記磁場制御コイルの高さをHとし、前記磁場制御コイルのうちこれの軸芯に垂直な2つの表面のうち前記矢印Y1方向にある表面と仮想線MAとの距離をLとするとき、
前記磁場制御コイルの当該表面が正の位置または負の位置にあり、L≦2Hの関係となるように前記磁場制御コイルが配置されていることを特徴とする超電導磁場発生装置。 - 超電導遷移温度以下で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装置と、前記超電導体を収容する断熱容器と、前記超電導体の外周側に配置され電流をリング形状に通電して前記超電導体から発せられる磁場分布を制御する磁場制御コイルと、前記超電導体から発せられる前記磁場分布を補正する強磁性体と、前記超電導体および前記強磁性体が存在する空間と磁場作用空間とを仕切るプレートとを具備しており、
前記強磁性体は、前記超電導体の外周側を包囲するようにリング状に配置され、且つ、前記超電導体の径方向において前記超電導体と前記磁場制御コイルとの間に配置されており、
前記プレートは、これの径方向において、前記超電導体の前記先端面を前記断熱容器の先端部と共に収容する深さをもつと共に前記プレートの径方向の中央に設けられ且つ前記強磁性体の先端部を収容しない凹状の窪みを有する非磁性体で形成された中央部と、前記中央部の外周側に設けられた前記超電導体の磁場を透過させる強磁性材料で形成されたリング形状の中間部と、前記中間部の外周側に設けられた非磁性体で形成されたリング形状の周縁部とを備えていることを特徴とする超電導磁場発生装置。 - 請求項1または2において、前記強磁性体は永久磁石または軟磁性材で形成されていることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜3のうちのいずれか一項において、前記超電導体の着磁方向と逆向きの磁場を前記磁場制御コイルが発生するように、前記磁場制御コイルは通電されることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜3のうちのいずれか一項において、前記超電導体の着磁方向と同じ向きの磁場を前記磁場制御コイルが発生するように、前記磁場制御コイルは通電されることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜5のうちのいずれか一項において、前記超電導体と前記強磁性体とは互いに逆向きに磁化されており、前記断熱容器の前方に形成される磁場分布は、前記超電導体から出た磁場が前記強磁性体に戻るアーケード形状であることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜6のうちのいずれか一項において、前記断熱容器前方に形成される磁場分布は、磁場ベクトルの向きが前記断熱容器の先端部に平行となる位置を空間的につないで形成される仮想面が前記断熱容器の前方で閉じていることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜7のうちのいずれか一項において、前記超電導体は、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)で表される超電導バルク磁石であることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 請求項1〜8のうちのいずれか一項において、前記プレートの径方向において、前記強磁性体と、前記プレートの強磁性材料で形成された前記中間部は、重複するように配置されていることを特徴とする超電導磁場発生装置。
- 成膜原料を含むターゲットを保持するターゲットホルダと成膜対象物を保持する成膜対象物ホルダとを有する減圧チャンバと、
前記ターゲットの表面の近傍の領域にプラズマを集中させる磁場を発生させるスパッタガンとを具備しており、
前記ターゲットから放出される成膜原料を前記成膜対象物の表面に被着させて前記成膜対象物に薄膜を形成するスパッタリング成膜装置において、
前記スパッタガンは、請求項1〜請求項9のうちのいずれか一項からなる超電導磁場発生装置を有することを特徴とするスパッタリング成膜装置。 - 請求項10において、前記磁場分布は前記ターゲットの前方に形成され、前記磁場分布は、前記ターゲットの中央部から出た磁束線が前記ターゲットの周縁部に戻るアーケード形状をなしていることを特徴とするスパッタリング成膜装置。
- 請求項10または11において、前記磁場分布では、前記ターゲットの中央部を介して前記超電導体から出た磁束線が全て前記ターゲットの外周よりも内側に透過することを特徴とするスパッタリング成膜装置。
- 請求項10〜12のうちのいずれか一項において、前記磁場分布では、磁場ベクトルの向きが前記ターゲットに平行となる位置を空間的につないで形成される仮想面が、前記ターゲットの前方で閉じていることを特徴とするスパッタリング成膜装置。
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