JPH04178004A - 超電導マイクロ波部品用基板の作製方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、超電導マイクロ波部品用基板の作製方法に関
する。より詳細には、本発明は、酸化物超電導薄膜を導
体線路に使用したマイクロ波部品を作製するために使用
することができる基板を作製するための新規な方法に関
する。

従来の技術 数十ｃｍから数ｍｍまでの波長を有し、マイクロ波ある
いはミリ波等と呼ばれる電磁波は、理論的には電磁波ス
ペクトルの一部の範囲に過ぎないが、工学的にはこれを
取り扱うための独特の手法や部品が開発されていること
から、特に独立して検討される場合が多い。

一方、１９８６年にベドノーツ、ミューラー等によって
、３０にで超電導状態を示す（Ｌａ、　Ｂａ）　ｚｃｕ
　０４が発見され、続いて、１９８７年には、チュー等
によって９０に台の超電導臨界温度Ｔｃを有するＹＢａ
２Ｃｕ。

○、が発見され、更に、１９８８年には前日等によって
１００　Ｋ以上の臨界温度を示す所謂Ｂｉ系の複合酸化
物系超電導材料が発見された。これらの一連の複合酸化
物系超電導材料では、廉価な液体窒素による冷却で超電
導現象を実現することができるので、超電導技術の実用
的な応用の可能性が俄に取り沙汰されるようになった。

超電導特有の現象が有利に作用するという点ではマイク
ロ波部品も例外ではない。即ち、一般に、ス）　ＩＪツ
ブマイクロ波線路では、周波数の平方根に比例して、導
体の抵抗による減衰定数が増大する。また、周波数の増
大に比例して誘電体損も増加するが、誘電体材料の改良
により、特に１０ＧＨｚ以下の領域では、ストリップ線
路の損失は専ら導体層の抵抗に起因するものが大部分を
占めている。

従って、ストリップ線路における導体層の抵抗を低減す
ることは、ス）　ＩＪツブ線路の性能を著しく向上する
ことになる。また、ストリップ線路は、単純な伝送路と
しての用途の他に、適切なバターニングを行うことによ
って、インダクタンス素子、フィルタ、共振器、デイレ
イライン、方向件結合器、ハイブリッド等のマイクロ波
部品を構成することができる。従って、ストリップ線路
の改良は、そのまま、これらのマイクロ波部品の特性改
善となる。

発明が解決しようとする課題 ところで、マイクロ波帯域の電磁波を誘導するマイクロ
波線路は、誘電体を介して配置され、−方が接地された
１対の導体線路により形成される。

第２図は、上述のようなマイクロ波線路を作製するため
に使用できるマイクロ波部品用基板の構造を示す断面図
である。

同図に示すように、この基板は、誘電体基板１１を下地
基板として、その表裏に酸化物超電導薄膜１２ａ、１２
ｂを形成されている。このような基板が供給されれば、
この基板の酸化物超電導薄膜の一方を適切にパターニン
グすることにより、一方の面に所定のパターンの導体線
路を備え、他方の面に接地導体を備えた種々の超電導マ
イクロ波部品を容易に作製することができる。

しかしながら、誘電体基板の一方の面に酸化物超電導薄
膜を成膜した後、他方の面に酸化物超電導薄膜を成膜す
るといった工程で、上述のようなマイクロ波部品用基板
を作製することは非常に難しい。

その理由は、以下のようなものである。即ち、酸化物超
電導薄膜は、一番に特定の基板上に特定の条件で成膜し
た場合にのみ形成されるものである。また、酸化物超電
導体の酸素不定性により、成膜後の酸化物超電導薄膜を
加熱すると、その酸素含有量が変化してしまう。従って
、基板の片面ずつの成膜を順次行う方法では、先に成膜
された酸化物超電導薄膜が、もう一方の酸化物超電導薄
膜を成膜する際にその超電導特性を劣化させるか失うか
してしまう。このため、基板の表裏に特性の均一な超電
導薄膜を具備したマイクロ波部品用基板を作製すること
は困難であるとされている。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、基
板の両面に酸化物超電導薄膜を具備した超電導マイクロ
波部品用基板を作製するための新規な方法を提供するこ
とをその目的としている。

課題を解決するための手段 即ち、本発明に従うと、誘電体層を含む下地基板と、該
下地基板の表面および裏面に形成された１対の酸化物超
電導薄膜とを具備した超電導マイクロ波部品用基板の作
製方法であって、下地基板の成膜面が水平面に対して垂
直になるように該下地基板を保持する基板ホルダと、該
ホルダに保持された下地基板の成膜面と垂直にターゲッ
トを保持するターゲットホルダと、該下地基板の成膜面
と該ターゲットとの間を遮らないように該下地基板の成
膜面の側方に配置され、該下地基板の成膜面を輻射加熱
する加熱手段とを備えた成膜装置を使用し、該下地基板
の表裏の成膜面に同時に酸化物超電導薄膜を堆積させる
工程を含むことを特徴とする超電導マイクロ波部品用基
板の作製方法が提供される。

作用 本発明に係るマイクロ波部品用基板の作製方法は、基板
の両面に同時に酸化物超電導薄膜を成膜する点にその主
要な特徴がある。

即ち、本発明に係る方法によれば、基板の両面に同時に
酸化物超電導薄膜を成膜するので、−旦成膜された酸化
物超電導薄膜が、加熱、電子衝撃等の悪環境に曝される
ことがない。従って、下地基板の表裏に、特性の揃った
良質な酸化物超電導薄膜を形成することができる。

上述のような本発明に係るマイクロ波部品において、導
体線路および接地導体を形成する酸化物超電導材料とし
ては、Ｙ系の複合酸化物の他、ＴＩおよび／またはＢｉ
を含む複合酸化物を、特に超電導臨界温度が高く液体窒
素による冷却で超電導化する酸化物超電導材料として例
示することができる。

誘電体損失の少ない誘電体材料であり、且つ、酸化物超
電導薄膜の下地基板となり得る下地基板材料としては、
ＬａＡｌＯ３、ＮｄＧａＯ３、ＭｇＯ等を例示すること
ができるが、更に、サファイア、ＳｉＯ□等の誘電体損
失の極めて少ない誘電体基板の表面に酸化物超電導薄膜
の下地となるバッファ層を形成した基板を使用してもよ
い。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが
、以下の開示は本発明の一実施例に過ぎず、本発明の技
術的範囲を何ら限定するものではない。

実施例 第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明に係るマイクロ波
部品用基板の作製方法を実施することのできる成膜装置
の構成例を示す図である。尚、第１図（ａ）は縦断面に
よって、第１図ら）は水平断面によって、それぞれ成膜
装置の構成を示している。

同図に示すように、この成膜装置は、基板１を縦に保持
する基板ホルダ２と、基板ホルダ２の側　　方に配置さ
れた１対のターゲットホルダ４ａ１４ｂと、やはり基板
ホルダ２の側方に配置された２対のヒータ５ａ〜５ｄと
をチャンバ６内に収容して構成されている。

ここで、基板ホルダ２は、基板１の表裏の成膜面を覆う
ことがないように、基板の側面および成膜面の周縁部の
みで基板１を保持できるように構成されている。ターゲ
ットホルダ４ａ、４ｂは、ターゲラ）３ａ、３ｂが、基
板１の成膜面と垂直に保持されるように構成されている
。また、ヒータ５ａ〜５ｄも、基板１の成膜面の正面を
避けて、基板１の略側方から基板１を輻射加熱するよう
に配置されている。

以上のような構成の成膜装置を使用することにより、基
板１の表裏を加熱しながら、表裏１対の成膜面に対して
同時に薄膜を堆積させることができる。

作製例１ 第１図に示した装置を使用して、超電導マイクロ波部品
用基板を実際に作製した。

基板１としては、厚さＱ、　５ｍｍ、幅１５ｍｍ、長さ
１５ｍｍのＬａＡｌＯ３基板を使用し、酸化物超電導材
料としては、Ｙ　−Ｂａ−Ｃｕ系の複合酸化物を使用し
た。

成膜法は、スパッタリング法とし、成膜条件は下記の第
１表に示す通りである。

第１表 尚、ヒータとしては、タングステンハロゲンランプを使
用した。

以上のようにして、下地基板の両面に酸化物超電導薄膜
を備えたマイクロ波部品用基板について、各酸化物超電
導薄膜の特性を測定した。下記の第２表に測定結果を示
すように、本発明に係る方法によって作製したマイクロ
波部品用基板では、基板の表裏に形成された酸化物超電
導薄膜の特性がよく揃っている。

第２表 作製例２ 作製例１と同じ機材を使用して、基板をＭｇ○基板とし
てマイクロ波部品用基板を作製した。使用した基板は、
作製例１と同じ寸法で、酸化物超電導材料としては、Ｙ
　−Ｂａ−Ｃｕ系の複合酸化物を使用した。成膜法は、
スパッタリング法とし、成膜条件は下記の第３表に示す
通りである。

第３表 作製例１と同様に作製した試料の特性を測定したところ
、下記の第４表に測定結果を示すように、本発明に係る
方法によって作製したマイクロ波部品用基板では、基板
の表裏に形成された酸化物超電導薄膜の特性がよく揃っ
ている。

第４表 作製例３ 作製例１と同じ機材を使用して、基板をＭｇ○基板とし
、酸化物超電導材料をＢｌ系複合酸化物としてマイクロ
波部品用基板を作製した。使用した基板は、作製例１と
同じ寸法で、成膜法はスパッタリング法とした。成膜条
件は下記の第５表に示す通りである。

第５表 作製例１と同様に作製した試料の特性を測定したところ
、下記の第６表に測定結果を示すように、本発明に係る
方法によって作製したマイクロ波部品用基板では、基板
の表裏に形成された酸化物超電導薄膜の特性がよく揃っ
ている。

第６表 発明の効果 以上詳述のように、本発明によれば、特性の揃った良質
な酸化物超電導薄膜を１枚の下地基板の両面に具備した
超電導マイクロ波部品用基板を作製することが可能にな
る。

この方法により得られる基板は、その一方の面の酸化物
超電導薄膜を適切にパターニングすることにより、各種
のマイクロ波部品を容易に作製することができる。こう
して得られたマイクロ波部品は、その導体を超電導体に
より形成されており、伝播損失が少なく、適用帯域の広
い極めて好ましいマイクロ波部品である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は、本発明に係る方法を実施
することができる成膜装置の構成例を示す図であり、 第２図は、本発明に係る方法により作製することができ
る超電導マイクロ波部品用基板の構造を示す断面図であ
る。 〔主な参照番号〕 １・・・基板、 ２・・・基板ホルダ、 ３ａ、３ｂ　・　・　・ターゲット、 ４ａ、４ｂ・・・ターゲットホルダ、 ５ａ〜５ｄ・・・ヒータ、 ６・・・チャンバ、 １１・・・誘電体基板、 １２ａ、１２ｂ・・・酸化物超電導薄膜特許出願人　　
住友電気工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　誘電体層を含む下地基板と、該下地基板の表面および
   裏面に形成された１対の酸化物超電導薄膜とを具備した
   超電導マイクロ波部品用基板の作製方法であって、 下地基板の成膜面が水平面に対して垂直になるように該
   下地基板を保持する基板ホルダと、該ホルダに保持され
   た下地基板の成膜面と垂直にターゲットを保持するター
   ゲットホルダと、該下地基板の成膜面と該ターゲットと
   の間を遮らないように該下地基板の成膜面の側方に配置
   され、該下地基板の成膜面を輻射加熱する加熱手段と を備えた成膜装置を使用し、該下地基板の表裏の成膜面
   に同時に酸化物超電導薄膜を堆積させる工程を含むこと
   を特徴とする超電導マイクロ波部品用基板の作製方法。