JPH0350104A - 酸化物超伝導体薄膜の製造方法および製造装置 - Google Patents

酸化物超伝導体薄膜の製造方法および製造装置

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JPH0350104A
JPH0350104A JP1183646A JP18364689A JPH0350104A JP H0350104 A JPH0350104 A JP H0350104A JP 1183646 A JP1183646 A JP 1183646A JP 18364689 A JP18364689 A JP 18364689A JP H0350104 A JPH0350104 A JP H0350104A
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JP
Japan
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oxide superconductor
reaction chamber
thin film
oxygen
substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP1183646A
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English (en)
Inventor
Takashi Eshita
隆 恵下
Narimoto Ri
李 成元
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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】 〔(既  要〕 酸化物超伝導体、より詳しくは、基板上に成膜する酸化
物超伝導体薄膜の製造方法およびその製造装置に関し、 ECRによる酸素イオンないしラジカル利用した従来の
方法に改善を加えて、ストイキオメトリ良好な酸化物超
伝導体薄膜を継続的に製造する方法および製造装置を提
供することを目的とし、酸化物超伝導体を構成する複数
の元素の各々の有機化合物ガスおよび電子サイクロトロ
ン共鳴法によって発生させた酸素イオンないしラジカル
を減圧反応室に導入して加熱された基板上に酸化物超伝
導体薄膜を製造する方法に構成する。
(産業上の利用分野) 本発明は、酸化物超伝導体、より詳しくは、基板上に成
膜する酸化物超伝導体薄膜の製造方法およびその製造装
置に関するものである。
近年、酸化物(高温セラミック)超伝導体は、常伝導−
超伝導転位温度(Tc)がそれまでの超伝導体よりもか
なり高いことから研究開発が盛んに行なわれ、実用的な
高速電子デバイス材料として注目されている。例えば、
この酸化物超伝導体を用いたジョセフソン素子あるいは
通常の電子デバイスの配線材料として用いて高速動作デ
バイスを作製することができる。このために、酸化物超
伝導体薄膜を制御性良く量産する技術が求められている
〔従来の技術〕
従来、基板上への酸化物超伝導体薄膜の形成方法として
は、主として下記(1)および(2)の方法が用いられ
ている。
(1)酸素雰囲気中で原料金属(又は酸化物セラミック
)のターゲットをスパッタリングして、あるいはEB(
電子ビーム)加熱などで同時に多成分蒸発させて基板上
に堆積成膜する方法。
(2)高真空室(チャンバ)内でクヌードセンセルから
原料金属を蒸発させ、同時に電子サイクロトロン共鳴(
ECR)プラズマ発生装置から酸素イオンないしラジカ
ルを導入して基板上に堆積成膜する方法(例えば、k、
Moriwaki et al:As−Deposit
ed SuperconductingBazYCus
07−y FilmsUsing ECRIon Be
am 0xidation’+Japanese Jo
urnalof Applied Physics、V
ol、27.No、11.1988.PP、L2075
−L207?参照)。
ところが、上記(1)の方法で形成した酸化物超伝導体
薄膜は酸素不足状態になりやすく、堆積後に酸素雰囲気
中で高温アニール処理(800〜900℃の加熱)を施
こすことが多い。また、上記(2)の方法では、あらか
じめ原料(金属、化合物)を装填したクヌードセンセル
を蒸発源として用いるために、該セルの大きさに限界が
あり、大量の原料を用いることはできないので、所定の
薄膜形成(製造)のための条件設定に消費する必要もあ
って生産量(スループット)は低い。さらに、原料を再
装填(補充)する際には、高真空室(チャンバ)を大気
圧までもどすことになり(場合によっては大気によるチ
ャンバの汚染もあり)、スルーブツトはさらに低くなる
〔発明が解決しようとする課題〕
したがって、ストイキオメトリが良好な(化学量論的に
所定の平衡な)酸化物超伝導体薄膜を継続的に(連続的
に、大量生産的に)製造することは困難であった。
本発明は、ECRによる酸素イオンないしラジカル利用
した上記(2)の方法に改善を加えて、ストイキオメト
リ良好な酸化物超伝導体薄膜を継続的に製造する方法お
よび製造装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的が、酸化物超伝導体を構成する複数の元素の
各々の有機化合物ガスおよび電子サイクロトロン共鳴法
によって発生させた酸素イオンないしラジカルを減圧反
応室に導入して加熱された基板上に酸化物超伝導体薄膜
を製造する方法および、真空ポンプに接続された反応室
と、該反応室に付設された電子サイクロトロン共鳴プラ
ズマ発生装置と、該反応室内へ酸化物超伝導体を構成す
る複数の元素の有機化合物ガスを各々導入する複数の管
と、該反応室内に設置された基板加熱支持台とからなる
酸化物超伝導体薄膜の製造装置によって達成される。
〔作 用〕
本発明では、従来と同様にECRプラズマ発生装置を用
いて酸素イオンないしラジカルを反応室に導入している
ので、酸素を堆積する酸化物超伝導体中に所定割合含有
させる(すなわち、ストイキオメトリ良好な状態にする
)ことが比較的低温にて行なえ、かつ原料に有機金属化
合物ガスを用いることで反応室外部から連続的に(継続
的に)供給でき、原料切れがない。このようにして基板
上への酸化物超伝導体薄膜が再現性良く次々とでき、ス
ルーブツトを高めることができる。
(実施例〕 以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て本発明の詳細な説明する。
第1図は、本発明に係る酸化物超伝導体薄膜製造装置の
概略図であり、基本的には従来のECRプラズ、マ発生
装置付製造装置におけるクヌードセンセル(原料蒸発器
)を有機金属化合物ガスの供給系および反応室内導入管
に置換したものである。
本発明の薄膜製造装置は、反応室1と、ECRプラズマ
発生装置2と、ロードロツタ室3とからなり、それぞれ
に粗引きポンプ4A〜4Cおよび高真空ポンプ5A〜5
Cの排気ユニットが接続されている。反応室1とECR
装置2のプラズマ発生室6とはアパーチャ−7によって
連通しており、そして、反応室1とロードロツタ室3と
は仕切り弁8を介して連通している。
ECRプラズマ装置2はプラズマ発生室6と、マイクロ
波発生源9と、マイクロ波を発生室6へ導く導波路11
と、発生室6を取り巻く電磁コイル12と、マスフロー
コントローラー13を備えた酸素(0りガス供給系14
とからなる。ロードロック室3には所定の基板15(例
えば、5rTiO,、などの単結晶板)を出し入れする
マニピュレータ16が備えである。
反応室1内には、薄膜をその上に形成することになる基
板13を担持しかつ加熱する基板加熱支持台17が設置
されており、ヒーター18によって加熱温度が制御でき
る。この基板13はマニピュレータ16によってロード
ロック室3から仕切り弁8を通して搬入され、そして、
成膜後にロードロック室に搬出されるようになっている
本発明にしたがって、反応室1へ有機金属化合物ガスを
導入するために、所望の酸化物超伝導体薄膜の構成金属
成分の数だけのセットとして、有機金属化合物液(原料
)21A〜2ICを収容したバブリング容器22A〜2
2Cと、恒温器23A〜23Cと、キャリアガス(例え
ばAr)のマスフローコントローラー24A〜24Cと
からなる供給系および反応室1内に挿入設置された導入
管25Aおよび25Bが第1図に示すように設けである
。導入管25A 、 25Bの周囲にはシュラウド(冷
却壁)26が付設されており、導入した有機金属ガスが
分解するを防止している。なお、第1図では3セツトの
供給系を示しているが、導入管は2本で1本省略して示
しており、金属成分が4つならばもう一組増やすことに
なる。
上述した酸化物超伝導体薄膜の製造装置を用いてBa2
YCu3O,−Xを成膜する場合で製造方法を説明する
まず、5rTi(hの基板15をロードロック室3内へ
入れ、ロードロック室3および反応室1内をそれぞれの
排気ユニット(真空ポンプ4C,5C。
4A、5A)で排気してから仕切り弁8を開いてマニピ
ュレータ16によって基板15を基板加熱支持台17上
にセットする。仕切り弁を閉じたところで、反応室1内
を約10−’Torrにし、同時にプラズマ発生室6内
も排気ユニット(真空ポンプ4B、5B)で排気して約
10− ’Torrにする。
一方、Ba、YおよびCnの原料としてBa (PPM
) z液21A、  Y(tlFA)z液21Bおよび
Cn (HFA) 2液2ICの有機金属化合物をそれ
ぞれバブリング容器22A〜22Cに入れ、恒温器23
A〜23Cによって一定温度(−10〜30°C)に保
持する。そして、Arキャリアガスをマスフローコント
ローラー24A〜24Cで制御しながらバブリング容器
22A〜22Cへ送り、有機金属化合物ガス(蒸気)を
キャリアガスと共に導入管25A、25Bへ送り、反応
室1内に導入する。Arキャリアガスの流量はBa (
PPM) z用(コントローラー24A)で10〜40
cc/min 、、Y(HFA)s用(コントローラー
24B)で5〜20cc/1lin、およびCu ()
IFA) を用(コントローラー240)で20〜70
cc/minが望ましい。なお、PPMとはpenta
fluoro−propanoyl pivaloyl
 methaneであり、HFAはhexafluor
oacetylacetoneである。
プラズマ発生室6へ酸素ガスをマスフローコントローラ
ー13で制御して流量50〜200 cc/minで供
給し、マイクロ波源9より12.5 GHz、300〜
800Wのマイクロ波を導波路11を経由してプラズマ
室6へ導き、同時に電磁コイル12によって磁界を発生
させることで、酸素プラズマを発生させる。
基板15をヒーター18によって400〜600’Cに
加熱した状態で、反応室1内に上述したようにしてを機
金属化合物ガスを導入しかつ酸素プラズマによる酸素イ
オンないしラジカルをアパーチャー7を通して反応室1
内へ導入する。このときの反応室1内は10−”〜10
−’Torrになる。有機金属化合物ガスは分解しかつ
酸素と反応しながら基板15上にBazYCuaOr−
yが堆積して酸化物超伝導体薄膜を形成することができ
る。
成膜後に、基板15をマニピュレータ16でもって反応
室1からロードロック室3へ搬出し、次の基板を反応室
1内へ搬入して、同様にして酸化物超伝導体薄膜を成膜
を成膜することができる。成膜処理が、原料の量に拘束
されずに、継続的に(連続的に)行なえる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、ECRによって
発生させた酸素イオンないしラジカルを利用しており、
かつ有機金属化合物ガスを使用しているので、ストイキ
オメトリが一定な酸化物超伝導体膜を比較的低温で再現
性良く、しかも、高スループツトに(継続的に)製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る酸化物超伝導体薄膜製造装置の
概略図である。 1・・・反応室、  3・・・ロードロック室、6・・
・ECRのプラズマ発生室、 9・・・マイクロ波発生源、 15・・・基板、  17・・・基板加熱支持°台、2
1A〜2IC・・・有機金属化合物液、25A、25B
・・・導入管。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.酸化物超伝導体を構成する複数の元素の各々の有機
    化合物ガスおよび電子サイクロトロン共鳴法によって発
    生させた酸素イオンないしラジカルを減圧反応室に導入
    して加熱された基板上に酸化物超伝導体薄膜を製造する
    方法。
  2. 2.真空ポンプに接続された反応室と、該反応室に付設
    された電子サイクロトロン共鳴プラズマ発生装置と、該
    反応室内へ酸化物超伝導体を構成する複数の元素の有機
    化合物ガスを各々導入する複数の管と、該反応室内に設
    置された基板加熱支持台とからなる酸化物超伝導体薄膜
    の製造装置。
JP1183646A 1989-07-18 1989-07-18 酸化物超伝導体薄膜の製造方法および製造装置 Pending JPH0350104A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04265206A (ja) * 1991-02-18 1992-09-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高温酸化物超伝導体薄膜の製造方法及び製造装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04265206A (ja) * 1991-02-18 1992-09-21 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 高温酸化物超伝導体薄膜の製造方法及び製造装置

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