JPH02255501A - 酸化物超電導薄膜の作製方法 - Google Patents

酸化物超電導薄膜の作製方法

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JPH02255501A
JPH02255501A JP1076714A JP7671489A JPH02255501A JP H02255501 A JPH02255501 A JP H02255501A JP 1076714 A JP1076714 A JP 1076714A JP 7671489 A JP7671489 A JP 7671489A JP H02255501 A JPH02255501 A JP H02255501A
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JP
Japan
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targets
sputtering
thin film
superconducting thin
oxide superconducting
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Pending
Application number
JP1076714A
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English (en)
Inventor
Yasuo Takagi
康夫 高木
Muneyuki Imafuku
今福 宗行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH02255501A publication Critical patent/JPH02255501A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

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】 [産業上の利用分野] 本発明は対向ターゲット式スパッタリング蒸着法を用い
て酸化物超電導薄膜を作製する際に有用なターゲット構
成に関するものである。
[従来の技術] 近来、スパッタリング蒸着時にスパッタリング用ターゲ
ットによる薄膜の損傷や、その結果として起こる蒸着薄
膜の組成ずれが少ない方法として対向ターゲット式スパ
ッタリング蒸着法が開発された(例えばY、Ho5hi
、 M、Naoe and S、Yamanaka:J
ai+anese J、 Appl、 Phys、、1
6(1977)1715参照)。
現在まで同方法を使った酸化物超電導薄膜を作製する方
式としては、スパッタリング用ターゲットとして所望の
薄膜組成と全く同じか、あるいはそれに近い組成を有す
る多成分系酸化物焼結体が用いられてきた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の多成分系酸化物ターゲットを使用
する方法に於いては以下のような問題点があった。
即ち、上記のような酸化物ターゲットをスパッタリング
用プラズマによって衝撃すると、ターゲット中よりいわ
ゆるガンマ電子がプラズマ中へ放出される。放出された
電子は第1図に示すようなプラズマ閉じこめのための磁
界によってプラズマの中心部分に集中する。集中した電
子はターゲットの中心部分を局部的に衝撃し、その部分
を加熱する。この様な局部的なターゲットの加熱によっ
て大きな熱応力がターゲットに発生する。多くの場合、
焼結法によって作製された酸化物ターゲットは脆く、破
損の原因となる。従って、ターゲットに投入可能な高周
波電力は制限され、工業的に十分な蒸着率を得ることは
著しく困難であった。
本発明はこれらの問題点を解決し、高品位で且つ工業的
に十分な高い蒸着率を有する酸化物超電導薄膜の作製方
法を提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、2個のスパッタリング用ターゲットを向い合
わせて置き、その間にグロー放電を起こし、ターゲット
間にスパッタリング用プラズマを閉じこめてスパッタリ
ング蒸着を行なう対向ターゲット式スパッタリング蒸着
法によって、酸化物超電導薄膜を作製する方法に於て、
作製しようとする酸化物超電導体薄膜を構成する元素の
内から酸素を除いた元素からなる合金を1対のスパッタ
リング用ターゲットとして使用することを、また使用す
る1対のスパッタリング用ターゲットが各々組成の異な
る合金よりなり、両者を合わせた組成が少なくとも前記
の作製しようとする酸化物超電導薄膜中に含まれる酸素
以外の元素をすべて含むような合金を1対のターゲット
として用いることを、及び使用する1対のスパッタリン
グ用ターゲットが各々組成の異なる合金よりなり、両者
を合わせた組成が少なくとも前記の作製しようとする酸
化物超電導薄膜中に含まれる酸素以外の元素をすべて含
むような合金を1対のターゲットとして用い、各々のタ
ーゲットへの投入電力を独立に制御し、各々のターゲッ
トからの蒸着率を変え、作製される薄膜の組成を調整す
ることを特徴とする。
以下本発明の詳細な説明する。本発明は所望の組成の酸
化物超電導薄膜を作製するために、所望の薄膜の組成と
同じ酸化物ターゲットを使用する従来の方法と異なり、
同酸化物薄膜に対応する組成の合金よりなるターゲット
を使用する方法である。ここで対応する組成とは両者が
丁度間じかまたは作製条件による組成ずれを考慮した薄
膜組成と若干具なる組成の事をさす。即ち、合金ターゲ
ットの組成は蒸着時の選択的蒸着による組成ずれを調節
するために、所望の酸化物超電導薄膜の組成から酸素を
除く部分の組成と全く同じでない場合もある。合金ター
ゲットは一般的に酸化物などの焼結体ターゲットと比較
して熱応力に対して強靭であることが知られている。従
って上記のようなスパッタリングの過程で大きな熱応力
がかかるような場合も割れにくく、ターゲットにより高
い電力の投入が可能であり、その結果、高い蒸着率を得
ることができる。
1対の合金ターゲットの構成法については以下の2通り
の組合せで行なう。
(1)作製しようとする酸化物超電導体薄膜の組成の内
、酸素を引き去った残りの元素の組成に対応する単一の
合金組成が存在する場合は、その組成の1対の合金ター
ゲットを使用する。ここで対応する組成とは両者が丁度
間じかまたは作製条件による組成ずれを考慮した薄膜組
成と若干異なる組成の事をさす。
(2)作製しようとする酸化物超電導体薄膜の組成の内
、酸素を引き去った残りの元素の組成に対応する単一の
合金組成が存在しない場合は、使用する1対のスパッタ
リング用ターゲットが各々組成の異なる合金よりなり、
両者を合わせた組成が少なくとも前記の作製しようとす
る酸化物超電導薄膜中に含まれる酸素以外の元素をすべ
て含むような合金を1対のターゲットとして使用する。
[作用] 以下第1図を用いて説明する。第1図は対向ターゲット
式スパッタリング蒸着法の概略図である。la及びtb
はスパッタリング用ターゲット、2a及び2bはプラズ
マ閉じこめ用の磁場を発生させるための永久磁石である
。38及び3bはシールド板、4は蒸着基板である。上
記1a及びlbのターゲットの間に交流ま・たは直流電
力を投入し、プラズマを発生させ、スパッタリングを行
なう。
上記のように調合された合金ターゲットをスパッタリン
グ用ターゲットとして用いる。上記のターゲットを構成
する元素としては、Ca、Sr、Ba、Sc。
La、Y、 Ce 、Pr、 Nd 、Pm、 Sm、
Eu、 Gd 、Tb、Dy、f(o、 Er、Tm、
Yb 。
Lu、Gu、Ag、Au、Bi、Pb、TIでそれらの
間で単一和合金が形成できる組合せであり、例えばYb
 、 Ba2Cu3等である。スパッタリング用ガスと
してへr、He等の希ガスを、また反応性ガスとして0
□を用い、実施例によって例示するような適当なる作製
条件で、第1図に示すような配置によって、スパッタリ
ング蒸着を行なえば、酸化物超電導:4′IiMを作製
することができる。この際、酸化物ターゲットを使用す
る場合の数倍程度の高周波電力を投入することができる
。従って蒸着率も1桁高くすることが可能である。
同一の組成の合金ターゲットを使用する場合は、はぼタ
ーゲツト面と同じぐらいの面積の領域にわたってターゲ
ット組成と同じ金属部分の組成を有する超電導薄膜を作
製することが可能である。また2種類の成分が異なる1
対の合金ターゲットを使用する場合も、所望の組成にな
る領域が存在する。
[実施例] 実施例1 本発明のスパッタリング蒸着法によって酸化物超電導薄
膜Yb、Ba、Cu、0.−δを作製した。水系は酸化
物組成Yb、Ba2Cu30.−δに対応する単一合金
相Yb、[la、Cu3が存在するので、同組成の1対
の合金ターゲットを使用して、以下の作製条件で薄膜を
作製した。
ターゲット: Yb、Ba2Cu3(100mmφ、5
mm厚)スパッタリングガス:流i1 30 sccm
反応性ガス:流量 105cctn 圧カニ 8 X 10−’Pa 投入高周波電カニ 500 W 蒸着基板:単結晶MgO(100> 蒸着基板温度=700℃ 蒸着時間:1時間 上記の作製条件によって作製された薄膜の膜厚は約2.
5 JJmで蒸着率は約7 A/secである(投入電
力500 Wの場合)。最大500 Wまで高周波電力
の投入が可能であった。この値は対向ターゲット式スパ
ッタリング蒸着法において、純金属ターゲット(鉄やN
i等)を使用した場合に可能な最大値に近く、同系で酸
化物ターゲットを使用した場合に比べて数倍ぐらい大き
い。作製された薄膜はX線回折の結果、基板に対して垂
直方向がC軸に配向した配向1摸であることがわかフた
。第2図にこの薄膜の電気抵抗の温度変化を示す。Tc
=aoにとみなせる。また70Kにおける臨界電流密度
Jcは2×1o6A/cII12であった〇 実施例2 本発明のスパッタリング蒸着法によって酸化物超電導薄
膜Yb、Ba2(:u30.−δを作製した。同組成は
それに対応する単一相の合金相が存在しないので、ター
ゲットとして以下のような2元系の異なる2種類の合金
を使用した。
ターゲット: BaCu、3及び(:uY (100m
mφ、5mm厚)スパッタリングガス:流量 30 s
ccm反応性ガス:流量 10 sccm 圧カニ 8 X 10−’Pa 投入高周波電カニ BaCuH:500W 、CuY:
300W蒸着基板:単結晶MgO(100) 蒸着基板温度=700℃ 蒸着時間=1時間 上記のように投入電力をターゲット毎に別々に制御する
と、両ターゲットからほぼ等距離に基板を置いたときに
数CO角にわたってYb、Ba2Cu307−δなる組
成を有する超電導薄膜が形成された。X線回折法による
結晶構造の道程の結果、超電導層が形成されていること
が実証され、またTc=70に、Jc=3xlO’ A
/ca+2であった。
[発明の効果] 本発明は酸化物超電導体薄膜を対向ターゲット式スパッ
タリング蒸着法によって作製する際に、通常の酸化物タ
ーゲットを使用する代わりに、合金ターゲットを使用し
、成膜速度を飛躍的に増大させるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は対向ターゲット式スパッタリング蒸着法の概略
図である。第2図はYb+Ba2(:ua合金ターゲッ
トを使用して作製したYb1Ba2Cu、、07−δ薄
膜の電気抵抗の温度変化を示したもので、図中Tcは超
電導遷移温度を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、2個のスパッタリング用ターゲットを向い合わせて
    置き、その間にグロー放電を起こし、ターゲット間にス
    パッタリング用プラズマを閉じこめてスパッタリング蒸
    着を行なう対向ターゲット式スパッタリング蒸着法、に
    よって、酸化物超電導薄膜を作製する方法に於て、作製
    しようとする酸化物超電導体薄膜を構成する元素の内か
    ら酸素を除いた元素からなる合金を1対のスパッタリン
    グ用ターゲットとして用いることを特徴とする酸化物超
    電導薄膜の作製方法。 2、2個のスパッタリング用ターゲットを向い合わせて
    置き、その間にグロー放電を起こし、ターゲット間にス
    パッタリング用プラズマを閉じこめてスパッタリング蒸
    着を行なう対向ターゲット式スパッタリング蒸着法によ
    って、酸化物超電導薄膜を作製する方法に於て、使用す
    る1対のスパッタリング用ターゲットが各々組成の異な
    る合金よりなり、両者を合わせた組成が少なくとも前記
    の作製しようとする酸化物超電導薄膜中に含まれる酸素
    以外の元素をすべて含むような合金を1対のターゲット
    として用いることを特徴とする酸化物超電導薄膜の作製
    方法。 3、2個のスパッタリング用ターゲットを向い合わせて
    置き、その間にグロー放電を起こし、ターゲット間にス
    パッタリング用プラズマを閉じこめてスパッタリング蒸
    着を行なう対向ターゲット式スパッタリング蒸着法によ
    って、酸化物超電導薄膜を作製する方法に於て、使用す
    る1対のスパッタリング用ターゲットが各々組成の異な
    る合金よりなり、両者を合わせた組成が少なくとも前記
    の作製しようとする酸化物超電導薄膜中に含まれる酸素
    以外の元素をすべて含むような合金を1対のターゲット
    として用い、各々のターゲットへの投入電力を独立に制
    御し、各々のターゲットからの蒸着率を変え、作製され
    る薄膜の組成を調整することを特徴とする酸化物超電導
    薄膜の作製方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006336029A (ja) * 2005-05-31 2006-12-14 Fts Corporation:Kk 連続スパッタ装置および連続スパッタ方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63257130A (ja) * 1987-04-14 1988-10-25 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導薄膜の製造方法
JPS63261625A (ja) * 1987-04-20 1988-10-28 Nissin Electric Co Ltd 超電導薄膜の製造方法
JPS6419622A (en) * 1987-07-14 1989-01-23 Oki Electric Ind Co Ltd Method for forming superconductive ceramic thin film

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