JPH01214074A - 超伝導性酸化物材料薄膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、超伝導性酸化物材料の薄膜をパターンに従っ
て製造する方法に関するものである。

エム、ジー、プラミア　ニー、オー、　ＣＭ、Ｇ。

Ｂｌａｍｉｒｅ　ａ、ｏ）による文献、ジエー、フィズ
、デーニアプル、フィジックス（Ｊ、Ｐｈｙｓ、Ｄ：＾
ｐｐ１．Ｐｈｙｓｉｃｓ）刈、第１３３０〜１３３５頁
（１９８７）において、ＹＢ８２Ｃｕ３０ｔ−（の薄膜
を酸化イツトリウムの中間層を介在させてマグネトロン
スパッタリングにより酸化アルミニウムの基板上に被着
する方法が記載されている。

１００μｍの幅を有する導体細条は、機械的シリング処
理により薄膜中に形成される。この方法は、薄膜を水性
溶液に接触させるべきではなくまた反応性プラズマを用
いる従来のエツチング技術が有効でないという理由から
選ばれていた。

この既知技術は、狭いライン幅、例えば１０μｍ以下の
狭さを有するパターンを機械的シリングにより精密に製
造できないという欠点を有する。

本発明の目的は超伝導性酸化物材料の薄膜をパターンに
従って製造する方法を提供することにあり、この方法に
おいては、半導体装置の業界で知られている方法を用い
て、超伝導の挙動を決定する酸化物材料の特性に悪影響
を与えることな（、狭いライン幅及び著しい精度を有す
るパターンを製造する。生ずる問題、即ちＹＢａｚＣｕ
３０ｙ−６の如き超伝導性酸化物材料が、水と接触した
場合及び有機化合物と接触した場合にも分解を被ること
は、できる限り回避すべきである。製造したパターンを
更に処理、例えば電子回路装置を製造する場合には、予
防措置を採って、例えば次の層又は電気接点を設ける際
の超伝導性材料に対する損傷を回避する。

本発明の目的は、超伝導性酸化物材料の薄膜をパターン
に従って製造するに当たり、 −超伝導性酸化物材料の薄膜を電気絶縁性基板上に設け
、 一無機マスク層をその上に設け、 −次いで、レジストパターンを設け、 −無機マスク層を、レジストパターンをマスクとして用
いてトリフルオロメタンとアルゴンの混合物のプラズマ
によりエツチングし、−レジストパターンを除去し、 一超伝導性酸化物材料の薄膜を、エツチングした無機マ
スク層をマスクとして用いて塩素含有プラズマによりエ
ツチングし、 −無機マスク層を、トリフルオロメタンとアルゴンの混
合物のプラズマ処理により除去する方法により達成され
る。

無機マスク層は、酸化アルミニウム及び／又は酸化ケイ
素から製造するのが好ましい。

本発明の方法においては、超伝導性膜はレジストパター
ンの材料又は任意の溶媒と接触しない。

超伝導性膜は、アルミニウム又はケイ素の超伝導性層中
への拡散が超こり得ない程低い温度で酸化アルミニウム
又は酸化ケイ素とのみ接触する。

５００°Ｃを越える温度においてＹＢａｚＣｕ３０ｔ−
＋との接触に酸化アルミニウム及び／又は酸化ケイ素を
使用することは、超伝導性の実質的な劣化、例えば臨界
温度の低下に導く。反応性イオンエツチングが生ずる使
用するプラズマ中のガスの組成は、種々の眉間のエツチ
ング速度の相違が付加的なエツチング停止層を用いるこ
となく選択的な方法でパターンを製造するに十分大であ
るように選定する。

本発明の方法に使用することができる超伝導性酸化物材
料は（Ｌａ、５ｒ）ｚｃｕＯａであり、この材料ではＳ
ｒをＢａで置換することができる。本発明の方法の好適
例において、超伝導性酸化物材料は、次式％式％ （式中のαは０〜１の値を有し、δは０．１−０．５の
値を有する。）で表される材料から成る。ＹＢａ。

Ｃｕ３０．−４（ｃｒ＝□ｏ）は、約９０にのＴｃ値を
有する。酸素を例えば上記組成式における１原子までフ
・ノ素で部分的に置換し、これによりＴｃを上昇させる
ことができる。更に、Ｙを１種以上の希土類金属で置換
することができ、Ｂａを他のアルカリ土類金属、例えば
Ｓｒで置換することができる。Ｔｃは、それ以下で物質
が超伝導挙動を示す臨界温度である。

レジストパターンは、任意適当な方法、例えばスクリー
ンプリンティングにより設けることができる。本発明の
方法の好適例においては、レジストパターンを、惑放射
性レジストを局部的に照射し、次いで現像することによ
り設ける。このため、ポジティブ及びネガティブレジス
トの双方を使用するのがよい。照射処理は、例えば電子
線、Ｘ線又は光、特にＵＶ光を用いて行うことができる
。局部的なパターン化した照射は例えばマスク又は移動
性放射源により得ることができる。

適当なエツチング選択性が得られる本発明の好適例は、
塩素含有プラズマが化合物ＨＣＩ及びＣＺ。

の少なくとも１種を含むことを特徴とする。

米国特許第４４３９２９４号明細書には、反応性イオン
及び酸化アルミニウムの接触マスクを使用するエツチン
グ法が記載されている。この方法を、液体を使用するエ
ツチング法の代わりにフェライトに適用してアンダーエ
ツチングの問題を排除する。

上記米国特許明細書から、かかる方法を超伝導性酸化物
材料と一緒に使用することを想到することはできず、そ
の理由は、これら材料では、酸化アルミニウムのエツチ
ング速度に対するエツチング速度並びに多数の化学化合
物に対する超伝導性酸化物材料の感受性が重要であるこ
とがエム、ジー。

プラミア　ニー、オー、による上記文献に記載されてい
るからである。

以下、本発明を図面を参照して実施例により詳細に説明
する。

２崖貫 本例においては、５ｃｍ”の表面積を有するＳｒＴｉＯ
３の基板１を使用する（第１ａ図参照。）。他の適当な
電気絶縁性基板材料としては、機械的に強い基板上にお
ける薄膜の形態の如き例えば酸化マグネシウム及び酸化
イツトリウムがある。

０．３μｍの厚さを有するＹＢａ、Ｃｕ、Ｏｔ弓の層を
トリオ−トスバッタリングにより設け、次いで酸素中８
５０°Ｃの温度で処理した。かくして得られた層２は、
約９３にの臨界温度を有する超伝導性であった。所要に
応じて、超伝導性薄膜をレーザー融解又は他の適当な堆
積法により設けることもできる。

超伝導性酸化物材料例えば（Ｌａ、　Ｓｒ）　ｚｃｕ０
４及びＹＢａ。

Ｃｕ：＋０ｔ−４の薄膜の製造方法は、アール、ビー、
ライボブ４ｙツ　ニー、オー（Ｒ，Ｂ、Ｌａｉｂｏｗｉ
ｔｚ　ａ、ｏ）によりフィジカルレビ５−（Ｐｈｙｓｉ
ｃａｌ　ＲｅｖｉｅＷ）Ｂ。

皿（１６）、第８８２１〜８８２３頁（１９８７）に記
載されている。

０．３μｌの厚さを有する酸化アルミニウムの層３をＲ
，Ｆ、スパッタリングにより設けた。あるいはまた、例
えば０．５　μｍの厚さを有する酸化ケイ素の層を、ス
パッタリング又は３００°Ｃの温度における気相からの
化学堆積により製造し設けることができる。酸化ケイ素
を用いる方法の他の工程は、酸化アルミニウムを用いる
場合と同様である。

次いで、ホトレジスト材料の層４をスピニングにより設
けた。適当なホトレジスト材料は、ノボラック及びジア
ゾキノンを基礎とするポジティブホトレジスト、例えば
ヘキスト（Ｈｏｅｃｈｓｔ）社によるＡＺ　１３５０Ｊ
である。ホトレジスト材料を８０°Ｃの温度で２０分間
乾燥し、次いでマスクによるパターンに従ってＵＶ光に
４５秒間露光した。次いで、ホトレジスト材料を５分間
で１２０°Ｃの温度に加熱した。

次いで、パターンを０．　ＩＮ水酸化ナトリウム水溶液
により現像しく第１Ｂ図参照。）、洗浄し乾燥し１２０
℃の温度で１５分間保持した。

酸化アルミニウム層を、トリフルオロメタンＣ）ＩＦ３
とアルゴンとの容量比１：４の混合物中のプラズマによ
りエツチングした。温度は５０°Ｃ１圧力は約２Ｐａ、
プラズマに印加した電力はＩＷ／ｃｍ”である。酸化ア
ルミニウムを、反応性イオンにより所望パターンで２５
分間エツチングした（第１Ｃ図参照。）。超伝導性酸化
物材料が酸化アルミニウムの速度より８倍遅い速度でエ
ツチングされることを見出した。

基板及び基板に堆積した層は５Ｗ／ｃｍ”の電力を印加
した圧力１００Ｐａの窒素プラズマ中で１８０″Ｃの温
度に加熱し、しかる後残留しているレジスト材料を１０
０Ｐａの圧力及び２Ｗ／ｃｍ”の電力を印加した酸素プ
ラズマにより２５分間で除去した（第１ｄ図参照。）。

次いで、超伝導性酸化物材料をＨＣｌ中のプラズマでエ
ツチングした。温度は５０゛Ｃ１圧力は約ＩＰａ及びプ
ラズマに印加した電力は２Ｗ／ｃｍ”である。

超伝導性材料を、所望パターンにより１０〜１２分間エ
ツチングした（第１ｅ図参照。）。プラズマに印加する
のに適する電力値は０．５〜２．５　Ｗ／ｃがである。

あるいはまた使用することができる適当なガスはＣｌ３
である。超伝導性材料のエツチング速度は約１．８μｓ
／ｈであり、酸化アルミニウムのエツチング速度は約０
．６μｓ／ｈである。

酸化アルミニウムの残留量は、パターンを酸化アルミニ
ウム中に製造するために上述した条件と同様の条件下で
トリフルオロメタンとアルゴンのプラズマ中約６分間で
除去した。

ここに記載した方法により、２μｍより狭いラインの幅
を有するパターンを製造した。電気特性を測定するため
の接点は以下に記載するのと同様の方法で設けた。

基板及び形成した超伝導性酸化物材料のパターンを窒素
プラズマ中で１２００”Ｃの温度に加熱し、次いで１０
０Ｐａの圧力下酸化プラズマ中で２０分間処理した。こ
の処理により、被着すべき金属層の結合が増強される。

次いで、表面を、１分間スパッタエツチングすることに
より精製した。

気相堆積により、６０ｎｍの厚さを有するモリブデンの
層５．３００ｎｍの厚さを有する金の層６及び６０ｎｍ
の厚さを有するモリブデンの層７を連続的に設けた（第
２ａ図参照。）。スピニングにより、ホトレジスト材料
の層８、例えば上記層４の材料の層をこの上に設けた。

レジストパターンを上述の如く露光及び現像することに
より形成した（第２ｂ図参照。）。

ホトレジストにより保護されていない領域において、層
７のモリブデンを、７０重量部のリン酸、１６重量部の
酢酸、３重量部の硝酸及び５重量部の水を含み金を攻撃
しないエツチング溶液によりエンチングした。

洗浄及び乾燥した後、層６の金を、８０ｇのＫｌ及び３
０ｇのＩ２を２００　ｃｍ’の水に溶解したエツチング
溶液によりエツチングし、モリブデンの層５はエツチン
グ停止層として挙動した（第２ｃ図参照。）。

洗浄及び乾燥した後、ホトレジスト層８の残留分をアセ
トンを用いて除去し、しかる後、洗浄及び乾燥処理を繰
返した。

モリブデンの残留分、特に層５を、テトラフルオロメタ
ンク酸素の容量比ｌ：２５の混合物のプラズマ中で４分
間エツチングすることにより除去した（第２ｄ図参照。

）。温度は７０″Ｃ１圧力は１００Ｐａ、プラズマに印
加した電力は０．５　Ｗ／Ｃｍ”であった。

接点は、超伝導性材料２が水又は有機化合物と接触しな
いような方法で設けた。本例により製造した回路の場合
、９３にの臨界温度において超伝導が生ずることを観察
した。

【図面の簡単な説明】

第１ａｘｆ図は、本発明の方法における若干の工程を示
す断面図、 第２ａｘｄ図は、電気接点を超伝導性薄膜上に設ける方
法における若干の工程を示す断面図である。 １・・・基板　　　　　　　２・・・超伝導性酸化物層
３・・・酸化アルミニウム層 ４．８・・・ホトレジスト材料層 ５．７・・・モリブデン層　　６・・・金層１６．２ａ ＦＩＧ、２ｃ ＦＩＧ、２ｂ ＦｌＧ、２ｄ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超伝導性酸化物材料の薄膜をパターンに従って製造
   するに当たり、 −超伝導性酸化物材料の薄膜を電気絶縁性基板上に設け
   、 −無機マスク層をその上に設け、 −次いで、レジストパターンを設け、 −無機マスク層を、レジストパターンをマスクとして用
   いてトリフルオロメタンとアル ゴンの混合物のプラズマによりエッチング し、 −レジストパターンを除去し、 −超伝導性酸化物材料の薄膜を、エッチングした無機マ
   スク層をマスクとして用いて塩 素含有プラズマによりエッチングし、 −無機マスク層を、トリフルオロメタンとアルゴンの混
   合物のプラズマ処理により除去 する ことを特徴とする超伝導性酸化物材料薄膜の製造方法。 ２、無機マスク層を酸化アルミニウム及び／又は酸化ケ
   イ素から製造することを特徴とする請求項１記載の製造
   方法。 ３、超伝導性酸化物材料が、次式 ＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿α＿−＿δＦ＿α（式
   中のαは０〜１の値を有し、δは０．１〜０．５の値を
   有する。）で表される化合物を含むことを特徴とする請
   求項１又は２記載の製造方法。 ４、レジストパターンを、感放射性レジストを局部的に
   照射することにより設け、次いで現像することを特徴と
   する請求項１〜３のいずれか１つの項に記載の製造方法
   。 ５、レジストパターンを酸素中のプラズマ処理により除
   去することを特徴とする請求項４記載の製造方法。 ６、塩素含有プラズマがＨＣｌおよびＣｌ＿２の少なく
   とも１種を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か１つの項に記載の製造方法。