JPH01156482A - Method for etching superconductor - Google Patents

Method for etching superconductor

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JPH01156482A
JPH01156482A JP31481687A JP31481687A JPH01156482A JP H01156482 A JPH01156482 A JP H01156482A JP 31481687 A JP31481687 A JP 31481687A JP 31481687 A JP31481687 A JP 31481687A JP H01156482 A JPH01156482 A JP H01156482A
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JP
Japan
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etching
superconductor
bromine
gas
ceramic
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JP31481687A
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Japanese (ja)
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Akira Ito
晃 伊藤
Akira Mizuyoshi
明 水由
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01156482A publication Critical patent/JPH01156482A/en
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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Abstract

PURPOSE:To easily etch a superconductor made of a ceramic superconducting material by using bromine or a bromine compd. as an etchant for the superconductor. CONSTITUTION:At least bromine or a bromine compd. is used as an etchant for a superconductor made of a ceramic superconducting material. By using the etchant, the superconductor in the form of a bulk (solid) material, a thin film or the like can be subjected to etching for patterning, cleaning or flattening. Etching technique adopted is not especially restricted and may be conventional known etching technique such as wet, gas, plasma or radical etching, RIE, RIBE or photoetching.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、化合物半導体デバイスの製作プロセスに用い
られるエツチング方法に関し、詳細にはセラミックス系
超電導材料からなる超?!導体のエツチング方法に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an etching method used in the manufacturing process of compound semiconductor devices, and in particular, to a superconductor made of ceramic-based superconducting material. ! This invention relates to a method of etching a conductor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

リソグラフィを用いた化合物半導体デバイスの製作プロ
セスにおいて、基板上に堆積させたパターンを形成する
場合には、第2図に示す三原型のいずれかが用いられる
。このうちエツチング方法は液相エツチング法(ウェッ
トエツチング法)と気相エツチング法(ドライエツチン
グ法)に分けられ、さらに気相エツチング法は、励起さ
れたプラズマラジカル基による反応と粒子の運動エネル
ギーによるスパッタリング効果との両回子のどちらがエ
ツチングの主体になるかによって機略の区分けができ、
反応性のみ、スパッタ性のみ、或いは反応性とスパッタ
性の両方の性質を兼ね備えたエツチング方法があり、主
としてガスエツチング法、プラズマエツチング法、ラジ
カルエツチング法、反応性イオンエツチング法(RrE
)、反応性イオンビームエツチング法(RIBE)など
が挙げられる。
In the manufacturing process of a compound semiconductor device using lithography, when forming a pattern deposited on a substrate, any of the three prototypes shown in FIG. 2 is used. Among these, etching methods are divided into liquid phase etching method (wet etching method) and gas phase etching method (dry etching method).Furthermore, gas phase etching method involves sputtering using reactions caused by excited plasma radical groups and kinetic energy of particles. The technique can be divided depending on which side is the main body of etching,
There are etching methods that have only reactivity, only sputtering, or both reactivity and sputtering, and the main ones include gas etching, plasma etching, radical etching, and reactive ion etching (RrE etching).
), reactive ion beam etching (RIBE), and the like.

ところで、超電導現象とは成る温度以下で電気抵抗が全
く無くなる現象をいうが、この超電導現象はそれが起こ
る温度(臨界温度)が材料によってそれぞれ異なる。臨
界温度が高い材料はど冷却が容易であるため、できるだ
け臨界温度の高い材料の開発が特に最近隆盛を極めてい
る。また、高い臨界温度だけでなく超電導状態で流せる
上限の電流(臨界電流)もセラミックス材料の実用化の
重要なポイントとなる。これは実用化にはセラミックス
材料をたとえば板状(基板など)、線状、コイル状にし
なければならないが、セラミックス材料は単位断面積光
りに流せる電流が小さいため、どれだけ高い臨界電流が
得られるかが実用化への大きな鍵を握っているからであ
る。
By the way, superconducting phenomenon refers to a phenomenon in which electrical resistance completely disappears below a certain temperature, and the temperature at which this superconducting phenomenon occurs (critical temperature) differs depending on the material. Since materials with high critical temperatures can be easily cooled, the development of materials with as high critical temperatures as possible has been particularly popular recently. In addition to a high critical temperature, the upper limit of current that can be passed in a superconducting state (critical current) is also an important point for the practical application of ceramic materials. To put this into practical use, ceramic materials must be shaped into plates (such as substrates), wires, or coils, but since the current that can be passed through ceramic materials per unit cross-sectional area is small, it is difficult to determine how high the critical current can be obtained. This is because this holds the key to practical application.

しかして超電導現象を起こす材料としては、合金系、化
合物系が周知であり、最近はセラミックス系材料の開発
が特に進められている。臨界温度の高いセラミックス系
超電導材料の開発は日進月歩であるが、実用化に際して
は超電導材料を板状(基板)、線状、テープ状、コイル
状などに加工する必要があり、たとえば超電導状態の永
久に流れる電流を利用して強力な電磁石を作る場合、コ
イル状に加工しなければならない、しかしながら、材料
の粉末を焼き固めたセラミックスは硬くて脆く、合金の
ように曲げたり、コイル状に巻いたりするなどの加工が
大変能しい、そのため、その欠点を克服し、より実用化
に近づけるために、セラミックス材料の開発と共にその
加工方法の開発も押し進められている。
However, alloy-based and compound-based materials are well known as materials that cause superconductivity, and recently, the development of ceramic-based materials has been particularly advanced. The development of ceramic superconducting materials with high critical temperatures is progressing rapidly, but in order to put them into practical use, it is necessary to process the superconducting materials into plates (substrates), wires, tapes, coils, etc. In order to make a powerful electromagnet using the electric current that flows through it, it must be processed into a coil shape.However, ceramics, which are made by sintering powdered materials, are hard and brittle, so they cannot be bent like alloys or wound into a coil shape. Therefore, in order to overcome these drawbacks and bring them closer to practical use, progress is being made in the development of ceramic materials and processing methods.

超電導セラミックス材料の実用化の上で1つの重要な点
は、いかにして超電導特性を劣化させないでデバイス化
するかということであり、その鍵を握っているのがセラ
ミックス材料の薄膜づくり、並びにその薄膜のエツチン
グ技術である。特に基板上に種々の化合物をエピタキシ
ャル成長させ、この成長層をエツチングする技術は半導
体デバイスの製作プロセス上重要であるが、化合物半導
体の場合と同様にセラミックス材料からなる薄膜などの
超電導体の場合も超電導体に対するエツチング技術が開
発されれば、超電導体で構成された種々のデバイスを製
作することが可能となる。それ故、上述した如きセラミ
ックス材料の加工困難性を克服し、超電導のエレクトロ
ニクス素子分野を始め、エネルギーなど幅広い分野への
応用に期するべく、またデバイスの生産性を向上させる
意味からも、超電導セラミックス材料からなる超電導体
のエツチング方法の開発に凌ぎを削っているのが現状で
ある。
One important point in the practical application of superconducting ceramic materials is how to make them into devices without degrading their superconducting properties.The key to this is the production of thin films of ceramic materials and their This is a thin film etching technology. In particular, the technology of epitaxially growing various compounds on a substrate and etching this grown layer is important in the manufacturing process of semiconductor devices. If etching technology for bodies is developed, it will be possible to fabricate various devices made of superconductors. Therefore, in order to overcome the processing difficulties of ceramic materials as mentioned above, and to apply superconducting to a wide range of fields such as energy, including the field of superconducting electronic devices, and also from the perspective of improving device productivity, superconducting ceramics have been developed. At present, we are competing in the development of etching methods for superconducting materials.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、化合物半導体に対するエツチング方法は
前述した如く既に各種の技術が確立されており、たとえ
ば先のスペーサ付リフトオフ法ではRIEが多用されて
いるが、セラミックス系超電導材料からなる超電導体の
エツチング方法は未だ充分に研究開発されるに至ってい
ないのが実情である。
However, as mentioned above, various techniques for etching compound semiconductors have already been established, and for example, RIE is often used in the above-mentioned lift-off method with spacers, but there is still no method for etching superconductors made of ceramic superconducting materials. The reality is that it has not been sufficiently researched and developed.

従って以上論述したことを鑑みて、本発明の目的は、セ
ラミックス系超電導材料からなる超電導体で構成された
各種デバイスを製作すべく、そのプロセス技術の一つで
ある超電導体に対するエツチング方法を提供することに
ある。
Therefore, in view of the above discussion, an object of the present invention is to provide a method for etching a superconductor, which is one of the process techniques, in order to manufacture various devices composed of a superconductor made of a ceramic superconducting material. There is a particular thing.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的を達成するために、本発明者はセラミックス系
超電導材料からなる超電導体に対してどのような材料を
エッチャントに選択するかということに鋭意研究に努め
た結果、臭素または臭素化合物をエッチャントとして用
いれば超電導体をエツチング可能であることを見出した
In order to achieve the above object, the present inventor has made extensive research into what kind of material should be selected as an etchant for a superconductor made of ceramic-based superconducting materials. It was discovered that it is possible to etch superconductors by using this method.

すなわち本発明のエツチング方法は、セラミックス系超
電導材料からなる超電導体にエッチャントとして少なく
とも臭素または臭素化合物を用いることを特徴とするも
のであり、セラミックス系超電導材料からなるバルク(
固体状)または薄膜などの超電導体をバターニング、ク
リーニング、平坦化するためのエツチング技術となり、
超電導体で構成された各種デバイスを実現するための製
作プロセスにおける重要な技術である。
That is, the etching method of the present invention is characterized in that at least bromine or a bromine compound is used as an etchant for a superconductor made of a ceramic superconducting material, and a bulk material (
It is an etching technology for patterning, cleaning, and flattening superconductors such as solid state) or thin films.
This is an important technology in the manufacturing process for realizing various devices made of superconductors.

採用するエツチング技術としては前述した従来公知のウ
ェットエツチング法、ガスエツチング法、プラズマエツ
チング法、ラジカルエツチング法、RrE、RrBE、
または光エツチング法などの技術をそのまま採ればよく
、特に制限はなく、エツチングはエッチャントに臭素ま
たは臭素化合物を使用して常套手段で行えばよい。
The etching techniques employed include the previously known wet etching method, gas etching method, plasma etching method, radical etching method, RrE, RrBE,
Alternatively, a technique such as a photoetching method may be used without any particular limitation, and etching may be carried out by a conventional method using bromine or a bromine compound as an etchant.

エッチャントとして使用する臭素または臭素化合物にも
エツチングに際して臭素を供給できる限り別に限定はな
い、具体的には、ウェットエツチングの場合の液体では
、l!Br0I 5)IBrOsC÷H!0)、HBr
 + HzO、Br(CHzOH) 、Br(C1li
OH) + HtOなど、ガスエツチング、RIE、R
IBEなどの場合の気体では、HBr、 HBr0i、
Brt、BrC1,BrF、 BrF5、BrF5 (
但しBrF3、BrF5は原料を加熱してガスとして取
り出す)などが列挙される。
There are no particular limitations on the bromine or bromine compound used as an etchant, as long as it can supply bromine during etching. Br0I 5) IBrOsC÷H! 0), HBr
+ HzO, Br(CHzOH), Br(C1li
OH) + HtO, etc., gas etching, RIE, R
For gases such as IBE, HBr, HBr0i,
Brt, BrC1, BrF, BrF5, BrF5 (
However, for BrF3 and BrF5, raw materials are heated and extracted as gas).

本発明においてエツチングの対象となる超電導体を構成
する超電導セラミックス材料またはその原料の混合物は
、セラミックス系超電導材料であれば特に制限はなく、
特に希土類元素の酸化物を含有するセラミックス材料で
あることが好ましい。
In the present invention, the superconducting ceramic material or the mixture of its raw materials constituting the superconductor to be etched is not particularly limited as long as it is a ceramic-based superconducting material.
In particular, a ceramic material containing an oxide of a rare earth element is preferable.

かかる材料としては、既存の材料を供すればよいが、た
とえば材料の成分としてバリウム・イツトリウム・銅・
酸素、バリウム・ランタン・銅・酸素、ストロンチウム
・ランタン・銅・酸素、バリウム・スカンジウム・銅・
酸素、またはカルシウム・ランタン・銅・酸素を組成と
するセラミックスなどがあり、好ましくはセラミックス
材料で主流になりつつあるイツトリウム系であるバリウ
ム・イツトリウム・銅・酸素の組成からなる材料である
。さらにこのイツトリウム系超電導材料を使用する場合
にその好ましい配合比はHa : Y : Cu : 
0=11:3:6〜7である。
Existing materials may be used as such materials, but for example, barium, yttrium, copper, etc.
Oxygen, barium/lanthanum/copper/oxygen, strontium/lanthanum/copper/oxygen, barium/scandium/copper/
There are ceramics having a composition of oxygen, calcium, lanthanum, copper, and oxygen, and preferably a material having a composition of barium, yttrium, copper, and oxygen, which is an yttrium-based material that is becoming mainstream in ceramic materials. Furthermore, when using this yttrium-based superconducting material, the preferred blending ratio is Ha:Y:Cu:
0=11:3:6-7.

超電導体には、通常はかかる組成を存するセラミックス
超電導材料が用いられる。当該材料を製造する方法は、
従来既知の方法によればよく、特に制限はない、たとえ
ば原料粉末(たとえば先のイツトリウム系のバリウム・
イツトリウム・銅・酸素の超電導材料の場合は、炭酸バ
リウム、酸化イツトリウム及び酸化銅など)の混合→焼
結→焼結体の再粉末化という工程で行われる固体プロセ
スなどによって製造すればよい。
A ceramic superconducting material having such a composition is usually used as a superconductor. The method of manufacturing the material is
Any conventionally known method may be used, and there are no particular limitations.
In the case of a superconducting material of yttrium, copper, and oxygen, it may be manufactured by a solid-state process that includes mixing of barium carbonate, yttrium oxide, copper oxide, etc. → sintering → re-powdering of the sintered body.

セラミックス系超電導材料からなる超電導体の形態とし
ては、超電導のエレクトロニクス素子への応用では薄膜
化が重要であるがため、通常は5rTiO,、BaTi
Os、MgO、サファイアなどからなる基板上に薄膜を
形成したものなどが例示される。
The form of superconductors made of ceramic-based superconducting materials is usually 5rTiO, BaTi, etc., since thinning is important in the application of superconductors to electronic devices.
Examples include those in which a thin film is formed on a substrate made of Os, MgO, sapphire, or the like.

次に本発明のエツチング方法に使用する装置及び該装置
に基づくエツチング方法について概説する0本発明のエ
ツチング方法に該当する技術にはウェットエツチング法
、ガスエツチング法、プラズマエツチング法、ラジカル
エツチング法、RIE、RIBE、または光エツチング
法などがあるが、各々のエツチングに用いる装置には特
に限定はなく、またこれらのエツチング技術に使用する
装置は周知であり、従って以下ではその基本構造につい
てのみ説明し、詳細部については省略することにする。
Next, we will outline the apparatus used in the etching method of the present invention and the etching method based on the apparatus. Techniques applicable to the etching method of the present invention include wet etching, gas etching, plasma etching, radical etching, and RIE. , RIBE, and photoetching methods, but there are no particular limitations on the equipment used for each etching method, and the equipments used for these etching techniques are well known, so only their basic structures will be explained below. The details will be omitted.

まずウェットエツチングでは、ビーカーなどの容器に入
れた成分元素として臭素を含有する溶液中にセラミック
ス系超電導材料からなる超電導体の試料を浸してエツチ
ングを行う、この時、室温で行ってもよいが、容器を加
熱しながら浸漬するほうがエツチングレートが上昇する
のでより好ましい、さらにはエツチングの均一性を増す
ために溶液を撹拌しながら行ってもよい、なお使用する
液体は前例のうち任意のものを選定すればよい。
First, in wet etching, a superconductor sample made of a ceramic superconducting material is immersed in a solution containing bromine as a component element in a container such as a beaker. It is preferable to immerse the solution while heating the container as this will increase the etching rate.Furthermore, it may be done while stirring the solution to increase the uniformity of etching.The liquid to be used can be selected from any of the above examples. do it.

ガスエツチングでは、成分元素に臭素を含有する反応性
ガスを反応容器中に流し、反応容器の外周に配置した高
周波加熱炉、赤外線加熱炉、抵抗加熱炉などを用いて反
応容器内を高温に加熱することにより、反応容器中に入
れた試料をエツチングする。使用するガスは前例の成分
元素に臭素を含むガスを主反応ガスとして用いる他に、
必要に応じてH2,08、oto  (utoは水蒸気
として混入させる)、或いはArs Nzs Heなど
を適宜混合して用いる。
In gas etching, a reactive gas containing bromine as a component element is passed into a reaction vessel, and the inside of the reaction vessel is heated to a high temperature using a high-frequency heating furnace, an infrared heating furnace, a resistance heating furnace, etc. placed around the outside of the reaction vessel. By doing this, the sample placed in the reaction vessel is etched. In addition to using the gas containing bromine as the main reaction gas in the previous example,
If necessary, H2,08, oto (uto is mixed in as water vapor), Ars Nzs He, etc. are mixed and used as appropriate.

プラズマエツチングに使用する装置は、プラズマ状態を
維持するための反応槽、反応槽の外周に配置した一対の
電極、プラズマ発生用高周波電源、ガス導入系、及び油
回転ポンプで基本的に構成されている。電極によって反
応槽内にて放電させることにより、ガスプラズマ中の反
応成分を利用して試料のエツチングを行う、この場合、
ガス圧力は約0.1〜10丁orr程度に設定するが、
反応槽内の原子または分子の電離層は低(、大部分は中
性の原子や分子である。この中性の原子や分子はそのほ
とんどが励起状態にあり、化学的にも活性度は高い、プ
ラズマエツチングではこの活性な原子や分子を利用する
わけであり、先のガスエツチングは熱により反応させた
が、プラズマエツチングでは放電と熱によりエツチング
を行う、プラズマエツチングの一般的条件は、反応槽内
のガス圧=0.1〜10Torr、基板温度:常温〜5
00℃、電力密度=104〜100 +w14/ai、
ガス流量:10〜101000scである。
The equipment used for plasma etching basically consists of a reaction tank to maintain the plasma state, a pair of electrodes placed around the outside of the reaction tank, a high-frequency power source for plasma generation, a gas introduction system, and an oil rotary pump. There is. The sample is etched using the reactive components in the gas plasma by causing an electric discharge in the reaction tank using an electrode.
The gas pressure is set at about 0.1 to 10 orr,
The ionosphere of atoms or molecules in the reactor is low (, most of them are neutral atoms and molecules. Most of these neutral atoms and molecules are in an excited state and have high chemical activity. Plasma etching utilizes these active atoms and molecules, and while the gas etching described above uses heat to cause a reaction, plasma etching uses electrical discharge and heat to perform etching.The general conditions for plasma etching are as follows: Gas pressure = 0.1 to 10 Torr, substrate temperature: room temperature to 5
00℃, power density = 104~100 +w14/ai,
Gas flow rate: 10 to 101,000 sc.

ラジカルエツチングでは、それ程エツチングレートを望
まない場合や試料をプラズマ中に直に置くことによって
生じるイオン照射損傷などを防止するために、使用する
装置は先のプラズマエツチングの装置とは異なり、エツ
チング反応槽とラジカル発生室とを分離した構造になっ
ており、これにより試料に物性変化を余り与えずにエツ
チングすることが可能となる。一般的条件はプラズマエ
ツチングと同じでよいが、反応部分をラジカル発生部(
プラズマ状B)と分離させておく、この場合、基板への
イオン照射による損傷が少なくなる。
In radical etching, the equipment used is different from the plasma etching equipment described above, in cases where a high etching rate is not desired or in order to prevent damage caused by ion irradiation caused by placing the sample directly in the plasma. It has a structure in which the chamber and the radical generation chamber are separated, and this makes it possible to etch the sample without significantly changing its physical properties. The general conditions are the same as those for plasma etching, but the reaction area is
In this case, damage caused by ion irradiation to the substrate is reduced.

RIEは電界(非対称電極構造により生しる陰極降下)
によって加速した活性なイオンにより試料表面の材料と
反応させてエツチングを行う方法である。また試料を載
せた電極を加熱し、反応性を高めてエツチングレートを
上昇させたり、エツチング底面や側面などを滑らかにす
ることができる。一般的条件は、反応槽内のガス圧=1
01〜to−’Torr、基板温度:常温〜500“C
1電力密度:1〜800 +m11/ C4、ガス流量
:1〜100 secmである。
RIE is electric field (cathode drop caused by asymmetric electrode structure)
This method performs etching by reacting with the material on the surface of the sample using active ions accelerated by ions. Furthermore, by heating the electrode on which the sample is placed, it is possible to increase the reactivity and increase the etching rate, as well as to smooth the bottom and sides of the etched surface. The general conditions are gas pressure in the reaction tank = 1
01~to-'Torr, substrate temperature: room temperature~500"C
1 power density: 1~800+m11/C4, gas flow rate: 1~100 secm.

RIBEは高電離プラズマを生成するECRイオン源を
利用した装置が一瓜的で、このECRイオン源によりイ
オンをビーム状に引き出し、試料に照射することによっ
てエツチングを行う。一般的条件は、反応槽内のガス圧
: 10−’〜10−”Torr、基板温度:常温〜5
00℃、イオン引出電圧;100〜100OV、ガス流
!=1〜50secmである。
RIBE is essentially an apparatus that uses an ECR ion source that generates highly ionized plasma. The ECR ion source extracts ions into a beam and irradiates the sample to perform etching. The general conditions are: gas pressure in the reaction tank: 10-' to 10-'' Torr, substrate temperature: room temperature to 5
00℃, ion extraction voltage; 100-100OV, gas flow! =1 to 50 seconds.

さらに光エッチングでは、装置の構造はガスエツチング
のものと類似構造であり、光透過性の反応容器中に反応
性ガスを流し、反応容器の外側から主に紫外線や赤外線
を試料に照射することによりエツチングを行う、使用す
る光源は紫外線では水言艮ランプ、キセノンランプ、エ
キシマレーザなど、赤外線ではC08レーザなどで、こ
れらの光源からの光を集束させて当ててもよい、また2
つの光源を用いて試料の上部及び側部にそれぞれ光が照
射されるように配置してもよく、紫外線と赤外線の光源
を用い試料に同時に照射しても差し支えない、一般的条
件は、ガスエツチングと同じだが、レーザパワーは1〜
10’ J/cdである。
Furthermore, in optical etching, the structure of the device is similar to that of gas etching, in which a reactive gas is passed through a light-transparent reaction vessel, and the sample is irradiated with mainly ultraviolet or infrared rays from outside the reaction vessel. For etching, the light sources used are Suigotsu lamps, xenon lamps, excimer lasers, etc. for ultraviolet rays, and C08 lasers for infrared rays, and the light from these light sources may be focused and applied.
Two light sources may be used to irradiate the top and side of the sample, respectively, or ultraviolet and infrared light sources may be used to irradiate the sample at the same time.General conditions are gas etching. Same as, but the laser power is 1~
10' J/cd.

このようにセラミックス系超電導材料からなる超電導体
に対してはエッチャントに臭素または臭素化合物を用い
てエツチングを行えば、超電導体の材料成分と臭素とに
より生成した臭素系化合物は沸点が低く気化し易い、−
例として超電導体を構成するセラミックス系超電導材料
の各々の元素に対する臭素系化合物の沸点を示すと、元
素 : 臭素系化合物   → 沸点(°C)La  
 :   La(BrOs)s  ’9H!0 −  
 7Hz0,100Y   :   Y(Br(h)s
  ’9HzO→   6H20,100Ba   :
   BaBrx  ・2HzO→ −2H,0,12
0Sr   :   5r(BrOi)z  ・HlO
→   240Sr   :   5rBrz  ・6
HzO→   6HJ、>180Ca   :   C
aBrz  ・6HzO→149Cu   :   C
uBrz  ・3Cu(HzO)  −240〜250
となり、全て250℃以下であることがわかる。故に超
電導体を容易にエツチングすることができるわけである
In this way, if a superconductor made of ceramic superconducting material is etched using bromine or a bromine compound as an etchant, the bromine compound produced by the material components of the superconductor and bromine has a low boiling point and is easily vaporized. ,−
As an example, the boiling point of a bromine compound for each element of the ceramic superconducting material constituting a superconductor is shown as follows: Element: Bromine compound → boiling point (°C) La
: La(BrOs)'9H! 0 -
7Hz0,100Y: Y(Br(h)s
'9HzO→ 6H20,100Ba:
BaBrx ・2HzO→ −2H,0,12
0Sr: 5r(BrOi)z ・HlO
→ 240Sr: 5rBrz ・6
HzO → 6HJ, >180Ca: C
aBrz ・6HzO→149Cu: C
uBrz ・3Cu(HzO) -240~250
It can be seen that all temperatures are below 250°C. Therefore, superconductors can be easily etched.

本発明のエツチング方法によれば、特に超電導のエレク
トロニクス素子分野において、セラミックス系超電導材
料からなる超電導体としての薄膜をデバイス化する際に
容易にパターニングすることができ、微細加工による微
細化も容易である。
According to the etching method of the present invention, particularly in the field of superconducting electronic devices, it is possible to easily pattern a thin film as a superconductor made of ceramic superconducting material into a device, and it is also easy to miniaturize it by microfabrication. be.

また素子の特性改善のためのクリーニング、素子にたと
えば電極を形成する前段階としてのクリーニング、また
はクリーニングと共に02欠損の補充などが実現でき、
素子と電極との接触抵抗の低減及び密着性の向上などが
達成される。さらに素子の表面に粗などが生じた場合、
すなわち表面に凹凸がある場合、以後の製作プロセスで
は表面はできるだけ平坦であることが好ましく、この素
子の表面の平坦化にも適用でき、或いはデバイスの製作
時に互いの絶縁を得るために基板上でデバイス間を分離
する際にも役立つ。
In addition, it is possible to perform cleaning to improve the characteristics of the element, cleaning as a pre-stage for forming electrodes on the element, or replenishing 02 defects along with cleaning.
A reduction in contact resistance and an improvement in adhesion between the element and the electrode are achieved. Furthermore, if roughness occurs on the surface of the element,
In other words, if the surface has irregularities, it is preferable that the surface be as flat as possible in the subsequent manufacturing process, and this can also be applied to flattening the surface of this element, or it can be It is also useful for separating devices.

〔実施例・実験例〕[Example/Experiment example]

以下、本発明のエツチング方法を実施例及び実験例によ
って具体的に説明する。
Hereinafter, the etching method of the present invention will be specifically explained using Examples and Experimental Examples.

実施例及び実験例にはエツチング技術の代表例としてR
IEによってエツチングを行うことにする。
Examples and experimental examples include R as a representative example of etching technology.
We will perform etching using IE.

RIEに使用する装置は、通常のRIEで用いられてい
るもので構わず、第1図にRIEに使用する装置の一例
の概略図を示す、この装置は、通常のr、f、2極スパ
ツタ装置で、これはエツチングを行う反応室(リアクタ
ー)A、真空計B、エツチングガス導入系C1高真空排
気系り及びエツチングガス排気系Eからなっている。か
かる装置においてガス圧力、ガス流量、電力密度などの
エツチング条件も通常のRIEで一般に採用されている
条件をそのまま適用すれば充分であるが、より大きいエ
ツチング効果を得るためには、ガス圧力を10〜100
 Xl0−’Torr、好マシくは20〜50 X 1
0− ”Torr、さらに好ましくは30X10−’T
orr、ガス流量を1〜loosccm、好ましくは2
0〜40sccn+、高周波電力密度を1〜800+m
W/+j、好マシ<ハ2oo〜4ooIIIW/etj
に設定する。さらに温度は生成して脱着される臭素系化
合物(La(Br03)s H9HJ、 Y (BrO
s)s ・9H!0、BaBrt ・2HtO1Sr(
BrOs)t ・HzO、5rBrt  ・61110
、Carry ・6HzO1CuBrt ・3Cu(H
zO)など)の蒸発温度以上にする必要がある。また、
反応室A内は可及的に真空状態とすることが好ましい。
The equipment used for RIE may be any equipment used in normal RIE, and Figure 1 shows a schematic diagram of an example of the equipment used in RIE. This apparatus consists of a reaction chamber (reactor) A for performing etching, a vacuum gauge B, an etching gas introduction system C1, a high vacuum evacuation system, and an etching gas exhaust system E. In such an apparatus, it is sufficient to apply the etching conditions such as gas pressure, gas flow rate, and power density that are generally adopted in normal RIE, but in order to obtain a greater etching effect, it is necessary to increase the gas pressure to 10%. ~100
Xl0-'Torr, preferably 20-50 X 1
0-”Torr, more preferably 30X10-’T
orr, gas flow rate from 1 to loosccm, preferably 2
0~40sccn+, high frequency power density 1~800+m
W/+j, good mashi<ha2oo~4ooIIIW/etj
Set to . Furthermore, the temperature increases as bromine compounds (La(Br03)s H9HJ, Y(BrO
s)s ・9H! 0, BaBrt ・2HtO1Sr(
BrOs)t ・HzO, 5rBrt ・61110
, Carry ・6HzO1CuBrt ・3Cu(H
zO), etc.). Also,
It is preferable that the inside of the reaction chamber A be kept in a vacuum state as much as possible.

実施例1〜4・実験例1 上記のような装置を使用し、RIEを主反応ガスとして
Marを用いた場合についてたとえば以下の如く行う、
エツチングは、反応室A内を4.0×10− ’Tor
r以下の真空度になるまで高真空排気系りにより排気し
た後、エツチングガス導入系Cを操作してHBrガスを
反応室A内に導入し、エツチングガス排気系Eのコンダ
クタンスバルブを調整して所望の圧力(たとえば3 X
l0−”Torr程度)に設定して行った。試料は5r
TiO=からなる基板1上に前例のセラミックス系超電
導材料からなる超電導薄膜をスパッタリング法により形
成したものを供する。なお薄膜をパターン化または微細
化するなど実際のエツチングにはマスクを用いるが、こ
のマスクの材料としてはPMMA、Si含有PMMAな
どのレジスト、Ti、 Cr、 Ag、 W、^u、 
AI、Zn5Pt、 C,Ni、 Ta、 FeXCu
、 Moなどの金属、或いは八1201、BN、TiN
、Cr、O,,5iNxs  sio、、5ili、o
、  、Ti(h、ZrO2、TaN % Taxes
 、(:r=C2% CrN % TiNなどの化合物
のうち任意のものを選べばよい、ここではSiO□をマ
スクとする。すなわち、基板1にスパッタを用いてSi
O□を約0.27.デポジションし、該基板1にフォト
リソグラフィ法によりバターニングを行い、その後フン
酸系バンファエッチング液を用いてSiO□をウェット
エツチングし、この5iO1をマスクとして基板1のR
IBを行った。
Examples 1 to 4/Experimental Example 1 Using the above-mentioned apparatus and using Mar as the main reaction gas for RIE, for example, the following procedure is carried out:
For etching, the inside of reaction chamber A was heated to 4.0×10-'Tor.
After evacuation using a high vacuum evacuation system until the degree of vacuum reaches r or less, operate the etching gas introduction system C to introduce HBr gas into the reaction chamber A, and adjust the conductance valve of the etching gas evacuation system E. desired pressure (e.g. 3
The sample was set at 5r Torr.
A superconducting thin film made of the ceramic superconducting material mentioned above is formed by sputtering on a substrate 1 made of TiO=. Note that a mask is used for actual etching such as patterning or miniaturizing a thin film, and the materials for this mask include resists such as PMMA and Si-containing PMMA, Ti, Cr, Ag, W, ^u,
AI, Zn5Pt, C, Ni, Ta, FeXCu
, metals such as Mo, or 81201, BN, TiN
,Cr,O,,5iNxs sio,,5ili,o
, , Ti(h, ZrO2, TaN % Taxes
, (:r=C2% CrN% TiN or other compounds may be selected arbitrarily. Here, SiO□ is used as a mask. In other words, SiO is deposited on the substrate 1 by sputtering.
O□ is approximately 0.27. The substrate 1 is patterned by photolithography, and then the SiO□ is wet-etched using a hydronic acid-based Banfa etching solution. Using this 5iO1 as a mask, R of the substrate 1 is
I did IB.

基板の材料、超電導薄膜を構成するセラミックス材料、
主反応ガス、エツチング条件(ガス圧力、全ガス流量、
高周波電力密度)、基板温度を第1表に示すように設定
し、その条件における基板1上の超電導体である超電導
薄膜に対するエツチング速度を測定し、その結果を第1
表に示した。
Substrate materials, ceramic materials that make up superconducting thin films,
Main reaction gas, etching conditions (gas pressure, total gas flow rate,
High frequency power density) and substrate temperature were set as shown in Table 1, and the etching rate for the superconducting thin film, which is a superconductor, on the substrate 1 was measured under those conditions.
Shown in the table.

c以下余白〕 〔発明の効果] 以上より明らかなように、本発明のエツチング方法は、
セラミックス系超電導材料からなる超電導体を対象とし
、エッチャントとして臭素または臭素化合物を用いたこ
とにより、超電導体を容易にエツチングすることが可能
となり、集積回路、発光ダイオード、エレクトロ・ルミ
ネッセンス、レーザなどの超電導のエレクトロニクス分
野におけるデバイスを始め、あらゆる分野のデバイスに
応用でき、しかもこれらのデバイスの量産化も可能であ
り、デバイスの製作プロセスに用いられるエツチング技
術としてはセラミックス系超電導材料を実用化する上で
掻めて有用なものである。
Margin below c] [Effects of the invention] As is clear from the above, the etching method of the present invention has the following effects:
By using bromine or a bromine compound as an etchant, it is possible to easily etch superconductors made of ceramic-based superconducting materials. It can be applied to devices in all fields, including devices in the electronics field, and mass production of these devices is also possible.As an etching technology used in the device manufacturing process, it is an important step in the practical application of ceramic superconducting materials. It is extremely useful.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のエツチング方法の一つの技術としてR
IBに用いる装置の構成例を示す概略図、第2図はりソ
グラフィを用いた化合物半導体デバイスの製作プロセス
において基板上に堆積させたパターンを形成する場合に
用いられる三原型を示す説明図である。 A     :反応室 B     ;真空計 C:エッチングガス導入系 D     :高真空排気系 E     :エッチングガス排気系 1      :基板
FIG. 1 shows R as one technique of the etching method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an apparatus used for IB; FIG. 2 is an explanatory diagram showing three prototypes used when forming a pattern deposited on a substrate in the manufacturing process of a compound semiconductor device using beam lithography. A: Reaction chamber B; Vacuum gauge C: Etching gas introduction system D: High vacuum exhaust system E: Etching gas exhaust system 1: Substrate

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)セラミックス系超電導材料からなる超電導体を対
象とするエッチング方法であって、エッチャントとして
臭素または臭素化合物を用いることを特徴とする超電導
体のエッチング方法。
(1) An etching method for a superconductor made of a ceramic superconducting material, characterized in that bromine or a bromine compound is used as an etchant.
(2)前記セラミックス系超電導材料の成分がバリウム
・イットリウム・銅・酸素、バリウム・ランタン・銅・
酸素、ストロンチウム・ランタン・銅・酸素、バリウム
・スカンジウム・銅・酸素、またはカルシウム・ランタ
ン・銅・酸素であることを特徴とする特許請求の範囲第
(1)項記載の超電導体のエッチング方法。
(2) The components of the ceramic superconducting material are barium, yttrium, copper, oxygen, barium, lanthanum, copper,
The method of etching a superconductor according to claim 1, wherein the etching method is oxygen, strontium/lanthanum/copper/oxygen, barium/scandium/copper/oxygen, or calcium/lanthanum/copper/oxygen.
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