JPH0375204A - 酸化物超伝導膜パターン作製法 - Google Patents

Abstract

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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、酸化物超伝導膜パターンの作製法に関する。

特に、酸化物超伝導体の超伝導特性に不都合な湿式工程
を用いない超伝導膜パターンの作製法に関する。

［従来の技術及び発明が解決しようとする問題点コ酸化
物超伝導膜を希塩酸、希リン酸等の酸をエツチング剤を
用いて、湿式エツチングした場合、エツチング剤及びレ
ジスト除去剤の中の水分が酸化物超伝導材に作用して、
特に、パターン薄膜のエツジ部分、パターン薄膜表面に
おいて、その超伝導特性が劣化する。生じたエツジ部分
或いは表面での超伝導特性の劣化を除去するためには、
形成された超伝導膜パターンを再熱処理することが必要
となり、工程数が増加する。また、エツチング処理中に
混入する恐れのあるエツチング剤成分Ｃ２、Ｐイオン等
或いは超伝導膜パターン作製中に使用するレジスト中の
成分等の不純分が、超伝導膜パターンの表面に付着した
状態で再熱処理すると、それら不純物と酸化物超伝導膜
が化学的に反応し、その超伝導臨界温度、臨界電流等の
超伝導特性を劣化させる。しかし、この超伝導膜パター
ン作製方法は、光リングラフィ技術、豊富な種類のレジ
スト材等、技術的にも完成された方法であり、一般に使
用されている。

一方、乾式パターン作製方法として、イオンビームを用
いた乾式エツチング法に酸素プラズマエツチングによる
レジスト除去工程を併用した方法があるが、技術的に高
度であり、サブミクロンパターン等の付加価値の高いパ
ターン加工方法に適している０反面、高い加工精度と緻
密さを要求されない超伝導パターンの作製や、数μｍ以
上の粗いパターンの作製のための一般的作製法としては
、技術的に、経済的にレベル及びコストが高過ぎる。

また、レーザスクライビングによる乾式加工法において
は、超伝導膜パターン以外の部分を完全に非超伝導化す
る条件と膜パターン部分の超伝導性をレーザの熱により
劣化させない条件との兼ね合いが困難であり、技術的に
高度である。湿式エツチング法、イオンビームエツチン
グ等の大きな面積のパターンを一度に処理することがで
きる方法に比べると、生産性力ｆ悪く、−殻内でない。

本発明は、上記のような技術的課題を解決するために、
特に最小寸法が１０ａｍ前後の粗い酸化物超伝導膜パタ
ーンを得るための一般的な超伝導膜パターン作成方法を
提供することを目的にする。即ち、本発明は、 ａ、酸化物超伝導膜形成工程の後は、酸化物超伝導体に
悪影響を及ぼす湿式工程を用いずに、超伝導膜パターン
を作製し、 ｂ、超伝導膜パターンの作成工程の数を渡らし、特に、
超伝導膜パターンの再熱処理を必要とせず、 Ｃ１次々と新しい超伝導物質が発見される酸化物超伝導
材のパターン化の技術において、多くの酸化物超伝導膜
に共通に応用できる一般的に使用できる超伝導膜パター
ン作製方法を提供し、ｄ、酸化物超伝導膜のパターンを
、シリンコン等の酸化物超伝導体と化学反応性の高い基
板上に得ることのできる超伝導膜パターンの作製方法を
提供することを目的にする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、上記の技術的な課題の解決のために、酸化物
超伝導膜の作製条件下において、該超伝導薄膜と高い化
学反応性を有し、その化学反応により作製された酸化物
超伝導膜の超伝導性を著しく破壊或いは劣化させる物質
の基板の上に、所定パターンで酸化物超伝導膜を作製す
る方法において、あらかじめ基板表面上に、酸化物超伝
導物質と該酸化物超伝導体の作製条件下においても化学
反応性が低く、その化学反応により酸化物超伝導の超伝
導特性にほとんど或いは全く劣化を与えない緩衝物質で
、所定パターンに緩衝層を形成し、次に、その全体表面
上に、所望の酸化物超伝導物質を構成する成分・組成か
らなる膜を形成せしめ、次に、全体をアニール熱処理し
、そのことにより、前記の形成された緩衝層パターンの
部分、即ち、あらかじめ所定パターン部分にのみ酸化物
超伝導膜が膜形成され、一方、前記緩衝層パターンを形
成していない部分、即ち前記緩衝層パターン以外の部分
には、前記基板と形成された酸化物超伝導膜との化学反
応により、非超伝導物質或いは超伝導特性が劣化し使用
条件下で実質的に超伝導性を示さない物質の膜になるこ
とを特徴とする前記基板上に所定酸化物超伝導膜パター
ンを作製する方法である。

そして、その基板上に所定パターンに形成する前記緩衝
膜の厚さは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であり、所定パタ
ーンの幅及び長さは、最少寸法１０μｍであることが好
適である。また、その緩衝膜の上に膜形成すべき酸化物
超伝導材の膜厚さは、前記緩衝膜の上において、１１０
０ｎ以上５μｍ以下であることが好適である。そして、
その基板の材料が、半導体物質特に、シリコン、ゲルマ
ニウム、ガリウム砒素の単結晶体或いは多結晶体である
ことが好適である。また、その基板の材料が、セラミッ
クス材料、特に、ＡＺ、０．、Ｓ　ｎ　Ｏｓ、Ｐ　Ｚ　
Ｔ　、　　Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ　％Ｌ　Ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｓ　
（’）　Ｉｎ結晶体或いＣま多結晶体（焼結体）、或い
は石英ガンスであることが好適である。そして、その基
板の材料が、金属材料、特に、Ｎｂ、ステンレスである
ことが好適である。そして、その緩衝膜材料として、貴
金属、特に、Ａｇ、、Ａｕ、Ｐｔを用いることが好適で
ある。また、その緩衝膜の材料として、セラミックス材
料、特に、Ｍ　ｇ　Ｏ１Ｚ　ｒ　Ｏ１％イツトリウム部
分安定化ジルコニウム（ＹＳＺ）、５ｒＴｉｅ、、Ｍｇ
　Ｆ、、ＣａＦ　ｌｘ　Ｂ　ａ　Ｆ　＊、ＳｒＦ。

を用いることが好適である。そして、その酸化物超伝導
膜の材料として、Ｌ　ｎ　Ｂ　ａ　ＩＣｕ　ｓｏｗ系（
ＬｎはＣｅ、Ｐｒ、Ｔｂを除く希土類元素或いはＹであ
り、５≦Ｋ≦８つ、 （Ｂ　１１−ａＰ　ｂ　、〉ｔｓ　ｒ　ｘｃ　ａ　＊−
＋Ｃｕ　ｉ−Ｏｔ（但し、ｎ≦０．２、ｍ−１，２或い
は３であり、６≦Ｌ≦１１．５）或いは Ｔ　ｅ　＊Ｂ　ａ　ｔＣａ、−、Ｃｕ、Ｏｔ系（但し、
ｍ−１，２或いは３であり、６≦Ｌ≦１１．５）の超伝
導材料を用いることが好適である。またその基板上酸化
物超伝導膜パターンの作製方法。１０、６００℃〜１２
００℃の温度範囲で一回以上行ない、所定パターンの緩
衝膜部分以外の上に、該酸化物超伝導材と該基板材料と
が化学反応して生じた物質の膜が形成されることが好適
である。

本発明による超伝導膜パターンの作製法によると、基板
上に酸化物超伝導結晶膜を高温下で作製する際に、生じ
る基板物質と酸化物超伝導物質との化学反応による超伝
導相の破壊を、パターン作製において積極的に利用した
ものである。従って、本発明においては、酸化物超伝導
物質と化学反応性の高いシリコン、ゲルマニウム、カリ
ウム砒素等の半導体物質、或いはアルミナ、酸化錫、チ
タン酸鉛ジルコニウム（ＰＺＴ）、ＰＬＺＴ。

ニオブ酸リチウム及び石英ガラス等のセラミックスが好
適な基板材料である。これらの材料の単結晶或いは多結
晶の基板を利用すうときに、好適である。

これらの材料の基板の上に所定パターンで酸化物超伝導
物質膜を形成しようとするものであるが、本発明の超伝
導膜パターン作製方法の説明のために、ＹＢａｔＣｕｍ
Ｏｔ−ｘを例にとると、一般に、ＹＢａｔＣｕｍＯｔ−
ｘ超伝導相の生成に必要な６００″Ｃ〜１０００°Ｃの
温度領域において、第１表に示すような基板材料と激し
く化学反応し、超伝導性が破壊されることが調査されて
いる０例えば、ジヶパン　ジャーナル　才ブ　アプライ
ド　フィジックス；　Ｊｐａ、Ｊ、　Ａｐｐｌ、Ｐｈｙ
ｓ、、２７（１９８８）Ｌ１２１６．及び２７（１９８
８）Ｌ１０２５等に記載されている０反応は主にＢａ（
アルカリ土類）、Ｃｕイオンが原因となっており、同様
なイオンから構成される他の酸化物超伝導物質において
も、同様な化学反応が生じる。

本発明の酸化物超伝導膜パターンの作製方法においては
、酸化物超伝導物質と基板材料との間で、酸化物超伝導
膜作製温度下での化学反応を利用して、形成した酸化物
超伝導膜を部分的に非超伝導体化し、超伝導体と非超伝
導体からなる膜、即ち、酸化物超伝導膜パターンを作製
しようとするものである。このときに、超伝導体部分即
ちパターンは、あらかじめ基板と超伝導膜との界面に、
酸化物超伝導体と反応し難い白金（ｐｔ）、金（Ａｕ）
、ｆｆｉ（Ａｇ）等の貴金属、或いはＭｇＯ１Ｚ　ｒ　
Ｏ＊、５ｒＴｉＯｓ等のセラミックス層即ち緩衝層を挾
んでおくことにより、高温下での超伝導膜パターン作製
のための熱処理でも、超伝導特性を保持させることに−
より、超伝導膜パターンを作製する。そして、本発明の
方法では、この基板と酸化物超伝導膜との間に挿入する
緩衝層の材料を特定するものではない、緩衝層物質は、
その上下の基板、酸化物超伝導物質と結晶構造的に相関
性を持たない場合には、得られる酸化物超伝導膜パター
ンは、多結晶体となる。また、酸化物超伝導膜パターン
を単結晶的に形成したい場合には、間の緩衝層を適当な
物質に選択する必要がある。

この緩衝層物質には、上記のように貴金属層の他に、セ
ラミックス材料、特に、ＭｇＯ。

ＺｒＯ，、イツトリウム部分安定化ジルコニウム（ＹＳ
Ｚ）、５ｒＴｉＯ，、Ｍｇ　Ｆ、、Ｃａ　Ｆ　ｅ、Ｂａ
Ｆ＊、ＳｒＦｍを用いることが好適である。これは、酸
化物超伝導膜の作製に使用する高温条件でも、反応性が
低いた２めである。

これに対してパターン化された超伝導膜にされる酸化物
超伝導物質としては、ＹＢａｔＣｕｓＯｙ−ｘ、Ｂｉｔ
ＳｒｔＣａ＋ＣｕｔＯｙ−ｚ等の酸化物超伝導材料の他
に、Ｌ　ｎ　Ｂ　ａ　ｓ　Ｃｕ　ｓ　ＯＫ系（ＬｎはＣ
ｅ、Ｐｒ、Ｔｂを除く希土類元素或いはＹであり、５≦
Ｋ膜８である）、 （Ｂ　１　＋−−Ｐ　ｂ　ｊｔ　Ｓ　ｒ　＊Ｃａ　−＋
−１Ｃｕ　＠Ｏｔ（但し、ｎ≦０６２、ｍ＝１．２或い
は３であり、６≦Ｌ≦１１．５である）或いは Ｔ　Ｉ　ＩＢ　ａ　ｔｃ　ａ、−＋ＣｕｓＯＬ系（但し
、ｍ＝＝１．２或いは３であり、６≦Ｌ≦１１゜５であ
る）の超伝導材料を用いることが好適である。これは、
上記のような基板物質と反応性が高い超伝導材料である
からである。

また、基板の上に所定パターンで形成すべき緩衝層の厚
さとしては、ＩＱｎｍ以上１μｍ以下が好適である。即
ち、１０ｎｍ未満では、薄過ぎて、熱処理により緩衝膜
を通して酸化物超伝導膜と基板の反応が進み、不都合で
あり、１μｍは緩衝膜層としては十分な厚さであり、そ
れを超えて厚くすることは、工程上必要でないためであ
る。

また、そのパターンの幅及び長さの寸法としては、最小
で、１０μｍであるこ・とが好適である。

即ち、１０μｍ未満であるとパターンの外縁から、パタ
ーン部分にまで、基板と酸化物超伝導膜の反応が進行し
、最終的に全体が反応により生成した物質となって、超
伝導パターンが得られ難いためであり、不都合であるか
らである。

更に、この緩衝層の上に形成すべき酸化物超伝導層の厚
さとしては、１００ｎａ＋以上５μｍ以下である。この
厚さは、１１００ｎ未満では、薄過ぎて熱処理により、
パターン上で良好な酸化物超伝導膜が得られ難くなり、
不都合であり、５μｍを超えると、厚過ぎて、熱処理に
よるパターン以外の部分での、基板と酸化物超伝導膜の
反応の進行が不十分となり、不都合である。

そして、酸化物超伝導膜パターン部分と、非超伝導特性
の部分とにするために、上記のように基板上に所定パタ
ーンの緩衝層を形成し、その上に全体に所望の酸化物超
伝導層を形成した構造のものを、アニール熱処理する。

そのための熱処理温度は、ａＯＯ℃〜１２００℃の温度
範囲であり、且つその熱処理を一回以上行ない、以上の
熱処理により、所定パターンの緩衝膜部分、つまり、パ
ターン以外の上に、形成された酸化物超伝導材とその下
にある基板材料とが化学反応を起こして、非超伝導特性
の物質が形成される。このことにより、所定パターンの
周りの所定パターン以外の部分には、非超伝導性の膜が
形成されることになる。

ここにおいて、熱処理温度を６００℃〜１２００℃の範
囲にした理由は、この温度範囲において、酸化物超伝導
物質の結晶化及び超伝導体化が生じ、且つ、基板との化
学反応も充分に進行するためである。

更に、本発明の超伝導膜パターンの作製法を、詳細に説
明すると、以下のようにである。

即ち、第１図の工程説明のための模式断面図によると、
第１の工程として、所望酸化物超伝導物質と反応し易い
材料の基板１の上に、第１図（Ｂ）に示すように、所望
酸化物超伝導物質と反応し難い物質からなる緩衝Ｊｉ１
２を、所定パターンで、即ち、最終的に超伝導パターン
となる形状で、形成する。この緩衝層パターン２は、金
属マスクを用いて真空蒸着等の物理的蒸着法（ＰＶＤ）
により、或いは緩衝Ｒ＃成した後に、リソグラフィ技術
によりパターン化して作製することが可能である。また
、緩衝層を厚膜とする場合は、スクリーン印刷技術を用
いて作製することもできる。

次に、第２工程として、第１１ｍ（Ｃ）に示すように基
板１及び緩衝層パターン２の全面に、所望酸化物超伝導
膜の出発物質となる膜３を、ＰＶＤ法或いは化学的気相
蒸着法（ＣＶＤ）或いは固体原料を用いてスクリーン印
刷法或いは液体原料を用いるスプレー噴霧法により、作
製できる。この出発物質の膜３は、最終的に所望酸化物
超伝導物質の組成を満たすものであれば、アモルファス
膜、合金膜、混合粉の塗布膜で作製できる。

最後に、第３工程として、以上のように作製した構造の
膜を、電気炉、赤外線照射等の方法を用いて、結晶化の
ための熱処理を行なう、この熱処理により、所望酸化物
超伝導膜が得られ、且つ、その下の基板材料と充分に化
学反応が進行する温度例えば、６００℃〜１２００℃の
温度範囲で、必要な時間及び雰囲気でアニール熱処理を
行なうことにより、緩衝層パターン２上には、酸化物超
伝導膜４が、基板ｌ上には出発物質３との反応層である
非超伝導膜、或いは超伝導膜４に比べて、超伝導特性の
非常に悪い酸化物超伝導膜５が形成され、そして、酸化
物超伝導膜パターン４が形成される。この熱処理は、第
２工程の時に同時に行なうことも可能である。

本発明によれば、ＹＢａｔＣｕｓＯｔ−ｘ膜パターン作
製に用いる緩衝膜パターン材料としては、上記の貴金属
膜の他に、イソトリウム部分安定化シルコニ７（ＹＳＺ
）、ジル＝＋＝７（ＺｒＯ＊）、マグネシア（Ｍ　ｇ　
Ｏ）等のセラミックス材料も一般的に好適に用いること
ができる 本発明は、熱処理により、基板材料と反応する部分と反
応しない部分を作り分け、最終的に反応しない部分を酸
化物超伝導パターンとする方法であるため、その熱処理
条件により得られるパターンの寸法精度が異なる。その
ために、比較的に粗い精度の超伝導膜パターンの作製に
適するものである。

本発明によると、酸化物超伝導膜パターンへの湿式処理
工程を経ていないから、超伝導膜での特に劣化原因とな
る欠陥等の生じることないため、再現性良く、超伝導特
性のすぐれた超伝導膜パターンの作製が可能となった。

更に、本発明の酸化物超伝導膜パターンの作製方法は、
例えば、酸化物超伝導アンテナパターン、プリント配線
等の寸法的な精密さ、緻密さを要求されない酸化物超伝
導膜パターンの作製に応用できる。

次に、本発明の超伝導薄膜パターンの作製方法を、スパ
ッタリングによるＹＢａｓＣｕｓＯｘ＜ＹＢＣＯ＞膜を
例示として、具体的に実施例により説明するが、本発明
はそれらによって限定されるものではない。

［実施例１］ （１００）シリコン基板表面上に厚さ１００ｎ■の銀（
Ａｇ）緩衝膜を、パターン幅５００μｍの金属マスクを
用いて、真空度３×１０−″トールで基板加熱せずに、
堆積形成した。この基板の上に形成した緩衝膜パターン
の上に、Ｙ、ＢａｔＣｕｓＯｔ−ｘ薄膜を、高周波マグ
ネトロンスパッタリング法により、第２表に示した作製
条件により、先ず、アモルファス膜を厚さ５００ｎｍに
形成し、その後、空気中８５０℃で１０分間アニール熱
処理し、除冷した。

婆２ｍ この得られた超伝導膜の特性を測定し、その結果を第３
表に示す。

以上の本発明方法により、臨界温度Ｔｃ−５５Ｋを有す
る線幅ｏ、ｓｍｔのＹ＋ＢａｍＣｕ１Ｏｙ−ｚ超伝導パ
ターンが作成できた＠　ＹＢａｔＣｕ３０ｙ−ｘ膜パタ
ーンの臨界温度特性が悪い理由は、アニール処理時間が
短く、またランダムに配向した銀緩衝膜を用いたため、
得られるＹＢａｓＣｕｓＯｘ−ｘ膜もランダム配向の微
結晶となったためである。

４５にで測定した、このＹＢａ＊Ｃｕ５Ｏｙ−ｘ膜パタ
ーンの臨界電流密度（ＪＣ）は、約２０　ｋＡ／ｃｍ”
と低い値であった。Ｔｃ、Ｊｃ等の超伝導特性は、緩衝
膜パターンに用いる物質、アニール処理時間を適当なも
のに選択することにより改善できる。

［実施例２］ 基板に（１００）シリコンウェハーを用いて、幅２００
μｍの線幅にスパッタリング法により厚さ３００ｎｍの
白金緩衝膜を作製し、更にその上にＹＢａ　Ｉ　Ｃｕ　
ｓ　Ｏｔ　−ｘのアモルファス膜を、１１０００ｎの厚
さにスパッタリング法により形成した。そのアモルファ
ス膜形成後に、空気中で８５０°Ｃでの熱処理アニール
を処理時間を変えて、行ない、得られたＹＢａｔＣｕｓ
Ｏｙ−ｘ結晶膜のパターンの寸法幅を測定し、比較した
。この測定の結果を第４表に示した。その寸法測定は、
Ｙ＋Ｂａ＊Ｃｕ５Ｏｙ−ｚと基板とが反応した部分と反
応しない部分における光学反射の差異を利用して、反射
式光学顕微鏡により行なった。

第±宍 笹旦青 アニール処理時間が長くなるに従って、得られるＹ＋Ｂ
ａｘＣｕｓＯｙ−ｚ膜パターンの線幅は、下地の緩衝膜
パターンに比べて小さくなり、本実施例では、アニール
処理時間３００分間でＹ＋ＢａｔＣｕｓＯｙ−ｚ膜パタ
ーンが消失した。この現象は、第２図の説明図に示すよ
うに説明される。

即ち、第２図において、基板１の上に形成されるべき緩
衝膜パターン２と、更にその上に最終的にアニール処理
により形成される該酸化物超伝導膜パターン４の線幅は
理想的には同一である。然し乍ら、用いた基板１の材料
と酸化物超伝導膜４の出発物質或いはその酸化物超伝導
膜４との反応速度が速いと、アニール処理時間が長くな
るに従って、既に形成された該酸化物超伝導パターン４
にも、第２図の（Ｂ）に示すように、両側から反応が進
み、基板と反応した層５が、緩衝膜パターン２にも進行
し、その上をも覆うものとなる６最終的には基板１及び
緩衝膜パターン２の全面が、第２図の（Ｃ）に示すよう
に、反応層５で覆われてしまう場合もある。そのため、
上記で説明したように、超伝導膜パターンの線幅が無く
なってしまう場合もある。

この現象は、用いる基板材料と酸化物超伝導物質との間
の反応の速度に強く依存し、また当然アニール処理温度
にも依存する。従って、各物質毎にアニール処理条件を
細かく設定する必要がある。Ｙ、Ｂａ＊Ｃｕ５Ｏ７−ｚ
超伝導材料といくつかの基板材料との反応速度について
は、イオンの拡散係数の形で既に調査されている。その
中の１つ（アプライドフィジックスレター；Ａｐｐｌ、
Ｐｈｙｓ、　１ｅｔｔ、　、　５３巻（１９８８）、ｐ
１４３７）に示される例を第５表に示すが、物質により
拡散係数が桁で異なることが明らかである。

本実施例で使用したシリコン基板は、石英Ｓｉｎ、と同
様に、ＹＩＢａ＊Ｃｕ５Ｏ−ｚ超伝導物質と非常に速く
速度で反応する材料である。

［実施例３］ 各々石英ガラス及びシリコン基板上に、ＭｇＯ緩衝膜パ
ターンを厚さ５００ｎｍで、種々の線幅に作製した。そ
の上にＢｉｔＳｒｌＣａ＋ＣｕｔＯｙ−ｚ（ＢＳＣＣＯ
）膜をスパッタリング法により膜厚５００ｎｍに作製し
た。いずれの種類の基板の上にも緩衝膜パターンの線幅
を１０１１ｍ以上にした場合に、ＢＬＳｒ＊Ｃａ＋Ｃｕ
＊０ｙ−ｚ超伝導膜パターンの形成が、Ｘ線回折観察及
び光学顕微鏡観察により確認できた。然し乍ら、石英ガ
ラス基板上に形成された超伝導膜パターンは導電性を示
さなかった。これは石英ガラス基板とＢｉ＊Ｓｒ＊Ｃａ
１ＣｕｌＯｔ−ｚ膜の熱膨張率の差異によりクラックが
発生したためと思われ、パターン膜厚及びアニール処理
条件を更に適正に選択する必要がある。シリコン基板に
ついての上記の実験の結果を、第６表に示す。

本発明による緩衝膜パターンの線幅が、１０μｍよりも
小さくなると、緩衝膜パターン上を基板とＢ１１５ｒｌ
Ｃａ＋ＣｕｔＯｔ−ｚとの反応生成物が覆い、酸化物超
伝導膜パターンが得られなかった。

［発明の効果］ 本発明による酸化物超伝導膜パターンの作製方法により
、次のような顕著な技術的効果が得られた。

第１に、従来の酸化物超伝導膜パターン作製法と比べて
、比較的に粗い酸化物超伝導膜を単純な工程で作製でき
る作製方法を提供できる。

第２に、更に、本発明による作製方法では、酸化物超伝
導膜の形成以後は、湿式処理の工程を必要としない超伝
導膜パターンを作製できる方法を提供する。

第３に、酸化物超伝導材料と反応し易い基板上に酸化物
超伝導材料膜パターンを作製する技術を提供する。

第４に、アニール処理法を基本とするために、大面積の
基板の上にも対応できる超伝導パターンの作製方法を提
供する。

第５に、シリコン単結晶基板上にも、酸化物超伝導膜の
粗いパターンを作製できる。

第６に、更に、本発明の超伝導膜パターンの作製方法に
より、酸化物超伝導膜アンテナパターン、プリント配線
等の寸法的な精密さ、緻密さを要求されない酸化物超伝
導膜パターンの作製方法として応用できる技術を提供す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による酸化物超伝導膜パターンを作製
する工程をその順に示す模式断面図である。 第２図は、本発明の酸化物超伝導膜パターンの作製方法
において、線幅が狭くなる機構をその処理時間経過で示
す模式断面図である。 ［主要部分の符号の説明コ １　、、、、、、基板 ２　、、、、、、ｉｌｌ模膜基板及び超伝導材料と反応
しない材料による層） ３　、、、、、、スパッタリングされた酸化物超伝導層
４　、、、、、、酸化物超伝導膜パターン５　、、、、
、、非超伝導部分 第１図 （Ａ） 第２図 （皮丘の！竹） ＣＢ） （Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化物超伝導膜の作製条件下において、該超伝導薄
   膜と高い化学反応性を有し、その化学反応により作製さ
   れた酸化物超伝導膜の超伝導性を著しく破壊或いは劣化
   させる物質の基板の上に、所定パターンで酸化物超伝導
   膜を作製する方法において、 あらかじめ基板表面上に、酸化物超伝導物質と該酸化物
   超伝導体の作製条件下においても化学反応性が低く、そ
   の化学反応により酸化物超伝導の超伝導特性にほとんど
   或いは全く劣化を与えない緩衝物質で、所定パターンに
   緩衝層を形成し、次に、その全体表面上に、所望の酸化
   物超伝導物質を構成する成分・組成からなる膜を形成せ
   しめ、次に、全体をアニール熱処理し、そのことにより
   、前記の形成された緩衝層パターンの部分、即ち、あら
   かじめ所定パターン部分にのみ酸化物超伝導膜が残形成
   され、一方、前記緩衝層パターンが形成していない部分
   、即ち前記緩衝層パターン以外の部分には、前記基板と
   形成された酸化物超伝導膜との化学反応により、非超伝
   導物質或いは超伝導特性が劣化し使用条件下で実質的に
   超伝導性を示さない物質の膜になることを特徴とする前
   記基板上に所定酸化物超伝導膜パターンを作製する方法
   。 ２、前記基板上に所定パターンに形成する前記緩衝層の
   厚さは、１０ｎｍ以上１μｍ以下であり、所定パターン
   の幅及び長さは、最少寸法１０μｍであることを特徴と
   する請求項１に記載の基板上酸化物超伝導膜パターンの
   作製方法。 ３、前記緩衝層の上に膜形成すべき酸化物超伝導材の膜
   厚さは、前記緩衝層の上において、１００ｎｍ以上５μ
   ｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載の基板上
   に酸化物超伝導膜パターンを作製する方法。 ４、請求項１、２或いは３に記載の基板上酸化物超伝導
   膜パターンの作製方法において、 前記基板の材料が、半導体物質特に、シリコン、ゲルマ
   ニウム、ガリウム砒素の単結晶体或いは多結晶体である
   ことを特徴とする基板上酸化物超伝導膜パターンの作製
   方法。 ５、前記基板の材料が、セラミックス材料、特に、Ａｌ
   ＿２Ｏ＿３、ＳｎＯ＿３、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＬｉＮｂ
   Ｏ＿３の単結晶体或いは多結晶体（焼結体）、或いは石
   英ガラスであることを特徴とする請求項１、２或いは３
   に記載の基板上酸化物超伝導膜パターンの作製方法。 ６、前記基板の材料が、金属材料、特に、ニオブ金属、
   ステンレスであることを特徴とする請求項１、２或いは
   ３に記載の基板上酸化物超伝導膜パターンの作製方法。 ７、前記緩衝層材料として、貴金属、特に、Ａｇ、Ａｕ
   、Ｐｔを用いることを特徴とする請求項１或いは２に記
   載の基板上酸化物超伝導膜パターンの作製方法。 ８、前記緩衝層の材料として、セラミックス材料、特に
   、ＭｇＯ、ＺｒＯ＿２、イットリウム部分安定化ジルコ
   ニウム（ＹＳＺ）、 ＳｒＴｉＯ＿３、ＭｇＦ＿２、ＣａＦ＿２、ＢａＦ＿２
   、ＳｒＦ＿２を用いることを特徴とする請求項１或いは
   ２に記載の基板上酸化物超伝導膜パターン作製方法。 ９、前記酸化物超伝導膜の材料として、 ＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿Ｋ系（ＬｎはＣｅ、Ｐｒ、Ｔ
   ｂを除く希土類元素或いはＹであり、そして、５≦Ｋ≦
   ８である）、 （Ｂｉ＿１＿−＿ｎＰｂ＿ｎ）＿２Ｓｒ＿２Ｃａ＿ｍ＿
   −＿１Ｃｕ＿ｍＯ＿Ｌ（但し、ｎ≦０．２、ｍ＝１、２
   或いは３であり、６≦Ｌ≦１１．５）或いは Ｔｌ＿２Ｂａ＿２Ｃａ＿ｍ＿−＿１Ｃｕ＿ｍＯ＿Ｌ系（
   但し、ｍ＝１、２或いは３であり、６≦Ｌ≦１１．５）
   の超伝導材料を用いることを特徴とする請求項１或いは
   ２に記載の基板上酸化物超伝導膜パターンの作製方法。 １０、前記のアニール熱処理は、６００℃〜１２００℃
   の温度範囲で一回以上行ない、所定パターンの緩衝膜部
   分以外の上に、該酸化物超伝導材と該基板材料とが化学
   反応して生じた物質の膜が形成されることを特徴とする
   請求項１、或いは２に記載の基板上酸化物超伝導パター
   ン作製方法。