(57)【要約】【課題】冷却方法に対する制限を緩和することができる磁気検出素子を提供すること。【解決手段】基板２１と、基板２１の表面２１ｙに形成され、表面２１ｙからの傾斜角度θa〜θdが異なる複数の側面２１ａ〜２１ｄを備えた多角形状の凹部２１ｘと、表面２１ｙと複数の側面２１ａ〜２１ｄの各々に重なるように形成され、表面２１ｙと側面２１ａ〜２１ｄとの境目にジョセフソン接合２２ｊを有する複数の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄとを有する磁気検出素子２０による。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に形成され、前記表面からの傾斜角度が異なる複数の側面を備えた平面視で多角形状の凹部と、
前記凹部の外側の前記表面と複数の前記側面の各々に重なるように形成され、前記表面と前記側面との境目にジョセフソン接合を有する複数の超伝導ループと、
を有する磁気検出素子。
【請求項２】
前記凹部を内側に含むように前記表面に形成され、前記凹部の外側の前記超伝導ループの各々を接続する第１の超伝導コイルと、
前記第１の超伝導コイルを内側に含むように前記表面に形成され、かつ前記第１の超伝導コイルに接続された第２の超伝導コイルとを更に有することを特徴とする請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記第１の超伝導コイルと前記第２の超伝導コイルはジョセフソン接合を含まないことを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記凹部の内側に形成され、複数の前記超伝導ループの各々に接続された複数の第１の超伝導パッドと、
前記凹部の外側に形成され、複数の前記超伝導ループのいずれかに接続された第２の超伝導パッドとを更に有することを特徴とする請求項２に記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
微弱な磁気を高い感度で検出することができる磁気検出素子としてSQUID(Superconducting Quantum Interference Device)がある。SQUIDは、超伝導ループの途中にジョセフソン接合が設けられた構造を有しており、そのジョセフソン接合の特性によって磁気の検出感度が定まる。
【０００３】
ジョセフソン接合の一つにステップエッジ型のジョセフソン接合がある。ステップエッジ型のジョセフソン接合は、段差を備えた基板の上に酸化物超伝導体膜を形成し、段差に沿って酸化物超伝導体膜に形成された粒界をジョセフソン接合とするものであり、簡単なプロセスで形成できる。
【０００４】
また、このようにステップエッジ型のジョセフソン接合を形成できる酸化物超伝導体は臨界温度が高く、高価で取扱いが困難な液体ヘリウムで冷却をする必要がない。そのため、液体窒素で７７K程度の温度に冷却したり、冷凍器で５０K〜７７K程度の温度に冷却したりすることで、酸化物超伝導体を超伝導状態にすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１１３５２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３５８４９号公報
【特許文献３】特開平４−１６４２７２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】B. H. Moeckly et al., “Properties of interface-engineered high TcJosephson junctions”, Appl. Phys. Lett. 71, 2526(1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ジョセフソン接合を流れる臨界電流密度は冷却温度によって変わるため、冷却温度の如何によってはSQUIDの出力電流が後段の回路が受け付け可能な許容範囲から外れることがある。
【０００８】
これを防ぐには、液体窒素と冷凍器のうちで出力電流が許容範囲に収まる冷却温度を実現できる方を選択し、選択した冷却方法でSQUIDを冷却すればよい。
【０００９】
しかしながら、これでは液体窒素や冷凍器のいずれか一方に冷却方法が制限されてしまい、不便である。
【００１０】
一側面によれば、本発明は、冷却方法に対する制限を緩和することができる磁気検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一側面によれば、基板と、前記基板の表面に形成され、前記表面からの傾斜角度が異なる複数の側面を備えた平面視で多角形状の凹部と、前記凹部の外側の前記表面と複数の前記側面の各々に重なるように形成され、前記表面と前記側面との境目にジョセフソン接合を有する複数の超伝導ループとを有する磁気検出素子が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
一側面によれば、傾斜角度が異なる複数の側面に重なるように各々の超伝導ループを形成するため、ジョセフソン接合を流れる臨界電流密度を超伝導ループごとに変えることができる。そのため、冷却温度が変わっても各超伝導ループのうちの少なくとも一つは後段の回路が受け付け可能な電流を出力するようになるため、冷却方法に対する制限を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、調査に使用したサンプルの平面図である。
【図２】図２は、図１のI - I線に沿う断面図である。
【図３】図３は、臨界電流密度と傾斜角度との関係の調査結果を示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る磁気測定装置の構成図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る磁気検出素子の平面図である。
【図６】図６は、超伝導ループの選択方法を説明するための平面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｄ）は、各側面における超伝導ループの断面図である。
【図８】図８は、傾斜角度と臨界電流密度との関係を示す模式図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の断面図（その１）である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の断面図（その２）である。
【図１１】図１１（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の断面図（その３）である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の断面図（その４）である。
【図１３】図１３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の平面図（その１）である。
【図１４】図１４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の平面図（その２）である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の平面図（その３）である。
【図１６】図１６は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の平面図（その４）である。
【図１７】図１７は、本実施形態に係る凹部の各側面の傾斜角度の調査結果を示す図である。
【図１８】図１８は、本実施形態に係る凹部のバリエーションについて説明するための平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本実施形態の説明に先立ち、本願発明者が調査した事項について説明する。
【００１５】
その調査ではステップエッジ型のジョセフソン接合の特性について調べた。図１は、その調査に使用したサンプルの平面図である。
【００１６】
そのサンプル１は、基板２とその上に形成された超伝導パターン３とを有する。
【００１７】
このうち、基板２は、MgO基板等の絶縁基板であって、その表面に段差２ｘを備える。
【００１８】
一方、超伝導パターン３は、段差２ｘに重なるように形成されたYBCO(Y1Ba2Cu3Ox)膜等の酸化物超伝導体膜であり、段差２ｘの上にステップエッジ型のジョセフソン接合３ｊを備える。
【００１９】
図２は、図１のI - I線に沿う断面図である。
【００２０】
図２に示すように、段差２ｘに超伝導パターン３を形成すると、段差２ｘの頂点において超伝導パターン３が屈曲して結晶粒界が形成される。その結晶粒界は、クーパー対の波動関数にとって障壁となるため前述のジョセフソン接合３ｊとなる。
【００２１】
ここで、基板２の表面２ａに対する段差２ｘの傾斜角度θが大きくなると超伝導パターン３に明瞭に結晶粒界が形成され、これによりジョセフソン接合３ｊを電流が流れ難くなると考えらえる。
【００２２】
そこで、本願発明者は、ジョセフソン接合３ｊを流れる臨界電流密度Jcと傾斜角度θとの関係について調査した。
【００２３】
その調査結果を図３に示す。
【００２４】
図３の横軸は段差２ｘの傾斜角度θを表し、その縦軸は臨界電流密度Jcを対数目盛で表す。
【００２５】
なお、この調査では図１のサンプル１を複数用意し、それらの中で最も臨界電流密度が大きいものをJc-highとし、臨界電流密度が最も小さいものをJc-lowとした。
【００２６】
図３に示すように、傾斜角度θが０°から４５°に増えるほど臨界電流密度Jcが減少することが確かめられた。その減少の程度は極めて大きく、傾斜角度θが７°程度増加するだけで臨界電流密度Jcは約一桁も減少する。
【００２７】
なお、ジョセフソン接合３ｊを形成する結晶粒界の構造としてはチルト、ツイスト、basal-plane-faced tiltの三種類があるが、いずれの構造でも上記と同様の結果が得られた。
【００２８】
この結果より、臨界電流密度Jcを制御するには、傾斜角度θを変えることが有効であることが明らかとなった。
【００２９】
以下に、本実施形態について説明する。
【００３０】
（本実施形態）
次に、本実施形態に係る磁気測定装置について説明する。
【００３１】
図４は、本実施形態に係る磁気測定装置の構成図である。
【００３２】
この磁気測定装置１０は、脳磁場や地磁気等の微弱な磁気を測定する装置であって、容器１１、引き出し線１２、蓋１３、FLL(Flux Locked Loop)回路１４、ASP(Analog Signal Processor)１５、計算機１６、及び磁気検出素子２０を備える。
【００３３】
このうち、容器１１は、液体窒素１７を溜める断熱容器であって、例えば真空断熱された樹脂容器とガラス容器との二層構造を有する。
【００３４】
また、蓋１３は圧力解放弁を備えており、これにより容器１１内が所定の圧力に維持される。
【００３５】
そして、磁気検出素子２０は、液体窒素１７によって７７Kに冷却された複数のSQUIDを含む素子である。そのSQUIDの出力電流は、引き出し線１２を介してFLL回路１４に出力される。
【００３６】
FLL回路１４は、SQUIDの出力電流を電圧に変換してそれを積分してASP１５に出力すると共に、その積分電圧をフィードバックコイルに供給して帰還磁束を発生させる。その帰還磁束によってSQUIDの鎖交磁束はゼロにロックされるため、FLL回路１４の出力電圧はSQUIDが検知した信号磁束に比例するようになる。
【００３７】
このようにFLL回路１４の入力はSQUIDの出力電流となるが、FLL回路１４が受け付けることができる出力電流の範囲には制限が設けられていることがある。例えば、一つの超伝導ループに二つのジョセフソン接合が設けられたDC-SQUIDにおいては、FLL回路１４が受け付けることができる電流の範囲ΔIは２０μA〜２００μA程度の範囲に制限されることがある。
【００３８】
一方、ASP１５は、FLL回路１４の出力を増幅して計算機１６に出力する。
【００３９】
そして、計算機１６は、FLL回路１４の出力を基にして信号磁束の大きさを求めるパーソナルコンピュータである。
【００４０】
なお、この例では電源が不要な液体窒素１７によって磁気検出素子２０を７７Kに冷却しているが、電源が確保できる状況では冷凍器で磁気検出素子２０を５０K〜７７K程度の温度に冷却してもよい。
【００４１】
次に、上記の磁気検出素子２０について説明する。
【００４２】
図５は、本実施形態に係る磁気検出素子の平面図である。
【００４３】
図５に示すように、磁気検出素子２０は、基板２１とその上に形成された第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄとを備える。
【００４４】
このうち、基板２１は、MgO基板等の絶縁基板であって、その表面２１ｙには六角形状の凹部２１ｘが形成される。
【００４５】
凹部２１ｘの大きさは特に限定されない。この例では、凹部２１ｘの深さを０．２μm〜０．４μm程度にすると共に、凹部２１ｘの一辺の長さを３mm〜５mm程度とする。
【００４６】
また、凹部２１ｘは複数の側面２１ａ〜２１ｄを備えており、その凹部２１ｘの外側の表面２１ｙと各側面２１ａ〜２１ｄの各々に重なるように第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄが形成される。
【００４７】
第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄは、それぞれ独立したSQUIDであって、その各々は１０μm×５０μm程度の矩形状である。
【００４８】
第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの材料は酸化物超伝導体であれば特に限定されない。本実施形態ではその材料としてYBCOを使用する。また、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの線幅は５μm程度であり、その膜厚は２００nm程度である。
【００４９】
更に、このように側面２１ａ〜２１ｄに第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄを形成することで、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄにはそれぞれ二つのステップエッジ型のジョセフソン接合２２ｊが形成される。このように一つの超伝導ループに二つのジョセフソン接合が設けられたSQUIDはDC-SQUIDと呼ばれる。
【００５０】
そして、基板２１の上には、凹部２１ｘを内側に含むピックアップコイル２２ｅとインプットコイル２２ｆとが設けられる。
【００５１】
このうち、ピックアップコイル２２ｅは、第２の超伝導コイルの一例であって、インプットコイル２２ｆを内側に含むように設けられる。そして、そのピックアップコイル２２ｅの内側を検出対象の信号磁束が貫くことにより、ピックアップコイル２２ｅに誘導電流IBが発生する。
【００５２】
この例では、ピックアップコイル２２ｅを貫く信号磁束を多くして誘導電流IBを大きくするために、ピックアップコイル２２ｅを一辺の長さが数cm程度の大きな矩形状とする。
【００５３】
一方、インプットコイル２２ｆは、第１の超伝導コイルの一例であって、凹部２１ｘよりも外側の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄを相互に接続し、誘導電流IBにより磁界を生成する。
【００５４】
なお、ピックアップコイル２２ｅとインプットコイル２２ｆは各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄと同じYBCO膜から形成されており、インプットコイル２２ｆの端部２２ｇにおいて相互に接続される。
【００５５】
また、ピックアップコイル２２ｅとインプットコイル２２ｆはいずれも段差がない表面２１ｙに形成されるため、これらのコイルにはジョセフソン接合は形成されない。そのため、ピックアップコイル２２ｅとインプットコイル２２ｆの各々を流れる超伝導電流がジョセフソン接合で阻害されることはなく、信号磁束から効率的に誘導電流IBを発生させることができる。
【００５６】
そして、そのインプットコイル２２ｆで発生した磁界に各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄが曝されることにより、その磁界の強度に応じた電流が各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄにおいて発生する。
【００５７】
実使用下においては、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄのうちのいずれか一つを選択し、選択した超伝導ループを用いて磁界の測定を行う。
【００５８】
第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの選択方法は特に限定されない。
【００５９】
図６は、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの選択方法を説明するための平面図である。
【００６０】
この例では、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄのうちから一つを選択するための第１の超伝導パッド２８ａ〜２８ｄと第２の超伝導パッド２８ｅとを設ける。
【００６１】
このうち、第１の超伝導パッド２８ａ〜２８ｄは凹部２１ｘの内側に設けられており、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの各々と接続される。
【００６２】
一方、第２の超伝導パッド２８ｅは凹部２１ｘの外側に設けられており、第４の超伝導ループ２２ｄと接続される。なお、第４の超伝導ループ２２ｄに代えて、第１〜第３の超伝導ループ２２ａ〜２２ｃのいずれかに第２の超伝導パッド２８ｅを接続してもよい。
【００６３】
また、各超伝導パッド２８ａ〜２８ｅの材料は、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄと同じYBCOである。
【００６４】
そして、第１の超伝導パッド２８ａ〜２８ｄの各々に第１の導線２７ａ〜２７ｄを接続すると共に、第２の超伝導パッド２８ｅに第２の導線２７ｅを接続する。
【００６５】
更に、各超伝導パッド２２ｐ、２２ｑに一対の導線２７ａ〜２７ｄを接続する。これらの導線２７ａ〜２７ｅの各々は、引き出し線１２（図４参照）を通って不図示の選択回路に導入される。
【００６６】
そして、第２の導線２７ｅを選択した状態で、第１の導線２７ａ〜２７ｄのいずれかをその選択回路において選択することにより、その第１の導線に繋がる超伝導ループ２２ａ〜２２ｄを選択することができる。
【００６７】
なお、凹部２１ｘの外側の部分の各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄは、インプットコイル２２ｆによって相互に接続されているため、当該部分の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄは一つの第２の導線２７ｅのみで選択することができる。
【００６８】
図７（ａ）〜（ｄ）は、各側面２１ａ〜２１ｄにおける超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの断面図である。
【００６９】
図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施形態においては、基板２１の表面２１ｙから測った各側面２１ａ〜２１ｄの傾斜角度θa〜θdはそれぞれ異なる。
【００７０】
図８は、傾斜角度θa〜θdと、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄのジョセフソン接合２２ｊを流れる臨界電流密度Jcとの関係を示す模式図である。
【００７１】
なお、図８においては、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの冷却温度TがT1の場合と、冷却温度TをT1よりも低いT2とした各場合について示している。
【００７２】
また、図８における電流密度範囲ΔImは、FLL回路１４（図４参照）が受け付けることができる２０μA〜２００μA程度の電流に対応した範囲である。
【００７３】
図３を参照して説明したように、臨界電流密度Jcは傾斜角度によって異なる。
【００７４】
よって、上記のように各傾斜角度θa〜θdを異なる値とすることにより、冷却温度TがT1のときの臨界電流密度Jcを超伝導ループ２２ａ〜２２ｄごとに変えることが可能となる。
【００７５】
そのため、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄのいずれかの臨界電流密度Jcが電流密度範囲ΔImに収まるようになり、その超伝導ループを選択することでFLL回路１４が受け付け可能な出力電流を得ることができる。
【００７６】
しかも、T = T2とすると、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄのうちでT = T1のときとは別の超伝導ループの臨界電流密度Jcが電流密度範囲ΔImに収まる。よって、本実施形態では冷却温度の如何を問わずに磁気検出素子２０の出力電流をFLL回路１４が受けることができ、磁気検出素子２０の冷却方法に対する制限を緩和することができる。
【００７７】
各温度T1、T2は特に限定されない。例えば、温度T1は冷凍器で実現可能な５０K〜７７K程度の温度でもよいし、温度T2は液体窒素の沸点（７７K）でもよい。
【００７８】
これにより、冷凍器の電源を確保できない環境下では液体窒素で冷却し、電源を確保できる場合には冷凍器で長時間冷却する等のように、磁気検出素子２０の使用環境の選択の幅を広げることができる。
【００７９】
なお、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄごとに臨界電流密度Jcを変えるために、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの各々の線幅や膜厚を変えることも考えられる。
【００８０】
しかし、ジョセフソン接合２２ｊの特性を維持できる超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの線幅は２μm〜５μm程度である。これでは線幅を高々２．５倍程度にしか変化させることができず、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄごとに臨界電流密度Jcを大きく変えるのは難しい。
【００８１】
また、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄは同一の製造工程で同時に形成されるため、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの膜厚は自動的に同一となる。そのため、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄごとに膜厚を変えて臨界電流密度Jcを変えるのも難しい。
【００８２】
本実施形態ではこのように線幅や膜厚を変えずに、傾斜角度θa〜θdが異なる複数の側面２１ａ〜２１ｄを利用するだけで臨界電流密度Jcを大きく変えることができるため、超伝導ループ２２ａ〜２２ｄごとに臨界電流密度Jcを簡単に変えることができる。
【００８３】
次に、本実施形態に係る磁気検出素子の製造方法について説明する。
【００８４】
図９〜図１２は、本実施形態に係る磁気検出素子の製造途中の断面図であり、図１３〜図１６はその平面図である。
【００８５】
まず、図９（ａ）、図１３（ａ）に示すように、基板２１としてMgO基板を用意する。基板２１の大きさは特に限定されないが、この例では基板２１の厚さを０．５mmとし、その平面形状を一辺の長さが１５mmの正方形とする。
【００８６】
そして、基板２１の上にポジ型の第１のレジスト膜３１をスピンコータで１μm程度の厚さに塗布した後、第１のレジスト膜３１から溶媒成分を蒸発させるためのプリベークを行う。そのプリベークは、例えば基板温度を８５℃、加熱時間を２０分とする条件で行われる。
【００８７】
次に、図９（ｂ）、図１３（ｂ）に示すように、第１のレジスト膜３１を露光、現像することにより、第１のレジスト膜３１に開口３１ａを形成する。
【００８８】
図１３（ｂ）に示すように、その開口３１ａの平面形状は六角形である。
【００８９】
その後に、基板２１の全面を洗浄し、更に基板温度を１１５℃、加熱時間を１０分とする条件で第１のレジスト膜３１を架橋させる。このような加熱処理はポストベークとも呼ばれる。
【００９０】
続いて、図１０（ａ）、図１４（ａ）に示すように、Arイオンミリング装置内に基板２１を傾けて設置する。この例では、Arイオンの入射方向に対する基板２１の表面２１ｙの傾斜角度αを６０°とする。
【００９１】
そして、傾斜角度αを固定しながら、開口３１ａを通じて基板２１にArイオンを照射することにより、開口３１ａの下の基板２１に凹部２１ｘを０．２μm〜０．４μm程度の深さに形成する。
【００９２】
図１４（ａ）に示すように、その凹部２１ｘは、複数の側面２１ａ〜２１ｄを備えた六角形状である。
【００９３】
その後に、酸素雰囲気中で第１のレジスト膜３１をアッシングして除去する。
【００９４】
次に、図１０（ｂ）、図１４（ｂ）に示すように、基板２１の上側全面にPLD(Pulse Laser Deposition)法によりYBCO(Y1Ba2Cu3Ox)膜を２００nm程度の厚さに形成し、そのYBCO膜を酸化物超伝導体膜２２とする。
【００９５】
その酸化物超伝導体膜２２の成膜条件は特に限定されない。例えば、圧力が１００mTorr〜２００mTorrの酸素雰囲気中で基板温度を７４０℃にしながら、YBCOターゲットに発光周波数が５Hzのエキシマレーザを照射することにより酸化物超伝導体膜２２を形成し得る。なお、エキシマレーザの波長は２４８nmであり、YBCOターゲット上でのエキシマレーザのエネルギ密度は２J/cm2である。
【００９６】
また、このように基板２１の上側全面に酸化物超伝導体膜２２を形成することにより、凹部２１ｘの外側の表面２１ｙと各側面２１ａ〜２１ｄとの境目の酸化物超伝導体膜２２にステップエッジ型のジョセフソン接合２２ｊが形成される。
【００９７】
続いて、図１１（ａ）、図１５（ａ）に示すように、第１のレジスト膜３１と同じ成膜条件で酸化物超伝導体膜２２の上に第２のレジスト膜３２を形成する。
【００９８】
そして、図１１（ｂ）、図１５（ｂ）に示すように、第２のレジスト膜３２をマスクにしながらArのイオンミリングにより酸化物超伝導体膜２２をエッチングすることにより、線幅が５μm程度の第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄを形成する。
【００９９】
また、これと同時に、線幅が１mm程度のピックアップコイル２２ｅと線幅が１０μm程度のインプットコイル２２ｆも形成される。
【０１００】
なお、第１〜第４の超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの各々の側面の傾斜角度を同一にするために、本工程では基板２１を回転させながらイオンミリングを行うのが好ましい。
【０１０１】
その後に、図１２、図１６に示すように、酸素雰囲気中で第２のレジスト膜３２をアッシングして除去する。
【０１０２】
以上により、本実施形態に係る磁気検出素子２０の基本構造が完成する。
【０１０３】
上記した磁気検出素子２０の製造方法では、図１０（ａ）に示したように、傾斜角度αを固定しながら基板２１に対してイオンミリングを行うことにより凹部２１ｘを形成する。
【０１０４】
本願発明者は、これにより形成された凹部２１ｘの各側面２１ａ〜２１ｄの傾斜角度を調査した。
【０１０５】
その調査結果を図１７に示す。
【０１０６】
その調査では、各側面２１ａ〜２１ｄの断面をSEM(Scanning Electron Microscope)で観察した。なお、観察時に基板２１がチャージアップするのを防止するために、この調査では基板２１の表面にチタン膜と金膜とをこの順に形成した。チタン膜は、金膜と基板２１との密着性を高める密着膜であり、１０nmの厚さに形成した。また、金膜は５０nmの厚さに形成した。
【０１０７】
図１７に示すように、上記のように傾斜角度αを固定してイオンミリングを行うと、各側面２１ａ〜２１ｄの傾斜角度θa〜θdが異なることが明らかとなった。
【０１０８】
これにより、前述のように超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの各々の臨界電流密度Jcが異なる値となるため、各超伝導ループ２２ａ〜２２ｄの中から冷却温度等の使用環境に適したものを選ぶことができ、磁気検出素子２０の使用環境に対する制限が緩和される。
【０１０９】
しかも、傾斜角度θa〜θdが異なる各側面２１ａ〜２１ｄを一度のイオンミリングにより形成できるため、磁気検出素子２０の製造コストが上昇するのも抑えることができる。
【０１１０】
以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態は上記に限定されない。
【０１１１】
例えば、凹部２１ｘは、多角形であればその形状は特に限定されない。
【０１１２】
図１８は、凹部２１ｘのバリエーションについて説明するための平面図である。
【０１１３】
図１８に示すように、凹部２１ｘは三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、及び八角形のいずれかとし得る。更に、九角形以上の多角形の凹部２１ｘを形成してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１…サンプル、２…基板、２ｘ…段差、２ａ…表面、３…超伝導パターン、３ｊ…ジョセフソン接合、１０…磁気測定装置、１１…容器、１２…引き出し線、１３…蓋、１４…FLL回路、１５…ASP、１６…計算機、１７…液体窒素、２０…磁気検出素子、２１…基板、２１ｘ…凹部、２１ｙ…表面、２１ａ〜２１ｄ…側面、２２…酸化物超伝導体膜、２２ａ〜２２ｄ…第１〜第４の超伝導ループ、２２ｅ…ピックアップコイル、２２ｆ…インプットコイル、２２ｊ…ジョセフソン接合、２７ａ〜２７ｄ…第１の導線、２７ｅ…第２の導線、２８ａ〜２８ｄ…第１の超伝導パッド、２８ｅ…第２の超伝導パッド、３１…第１のレジスト膜、３１ａ…開口、３２…第２のレジスト膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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