JPH05183205A - 超電導回路の製造法 - Google Patents

超電導回路の製造法

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JPH05183205A
JPH05183205A JP3359045A JP35904591A JPH05183205A JP H05183205 A JPH05183205 A JP H05183205A JP 3359045 A JP3359045 A JP 3359045A JP 35904591 A JP35904591 A JP 35904591A JP H05183205 A JPH05183205 A JP H05183205A
Authority
JP
Japan
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substrate
circuit
superconducting
laser beam
mask
Prior art date
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Application number
JP3359045A
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English (en)
Inventor
Osamu Toyama
修 遠山
Yoshinori Takada
善典 高田
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Publication of JPH05183205A publication Critical patent/JPH05183205A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 超電導膜形成用原料ガス雰囲気中、回路パタ
ーンスリットを有するレーザー反射型マスクを介してパ
ルスレーザーを基板に照射し、基板上のレーザー照射部
分に超電導膜を形成させることにより超電導回路を製造
する。 【効果】 優れた電気特性を有する超電導回路が、比較
的簡単な操作で製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導回路の製造法に
関する。
【0002】
【従来の技術】超電導現象とは或る温度以下で電気抵抗
が全く無くなる現象をいうが、この超電導現象が発現す
る温度(臨界温度)は材料によって異なる。臨界温度が
高い材料ほど冷却コストが低くて済むため、できるだけ
高い臨界温度を有する材料の開発が現在盛んに進められ
ている。超電導現象を起こす材料としては、合金系、化
合物系が周知であるが、最近では臨界温度の高い酸化物
超電導材料の開発が特に進められている。
【0003】超電導材料を用いて電気回路を形成した基
板は、従来の回路基板にみられた発熱の問題なしに大電
流を流し得る優れた長所があるので、各種の電気装置あ
るいは電子装置のパワーモジュールの製造に適してい
る。
【0004】酸化物超電導体による超電導回路を製造す
る方法としては、例えば、ドライまたはウェットエッチ
ングによるパターン形成法が知られている。これは基板
上に超電導膜を形成した後、レジストなどで作られたパ
ターンを保護マスクとして用い、エッチングガスまたは
エッチング液によりエッチングを行うものであるが、プ
ロセスが複雑であるため手間がかかる上に、エッチング
剤による超電導膜の損傷が生じやすく、これがために電
気特性が低下するという欠点がある。
【0005】また、酸化物超電導体による超電導回路を
製造する別の方法として、超電導膜形成成分を含む有機
金属ガス雰囲気中、レーザー光で基板上を配線パターン
通りに走査することによって超電導膜を形成し、回路を
製造する方法も考えられるが、非常に微細なパターンで
あるために制御が困難であり、また時間もかかるという
欠点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、上記の如き欠点を解消し、優れた電気特性を有する
超電導回路を比較的簡単な操作で製造しうる方法を提供
することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、超電導
膜形成用原料ガス雰囲気中、回路パターンスリットを有
するレーザー反射型マスクを介してパルスレーザーを基
板に照射し、基板上のレーザー照射部分に超電導膜を形
成することを特徴とする超電導回路の製造法に係るもの
である。
【0008】図1は、本発明方法を説明するための概略
図である。図中、1は基板、2は、透明石英板4上に設
けた膜状のレーザー反射型マスク、3は該マスクに設け
られた回路パターンスリット、5はそのパターン通りに
形成された超電導回路を示す。超電導膜用原料ガス雰囲
気中において、パルスレーザーにより、図の矢印で示し
た如くにマスク2を介して基板1上にレーザー照射す
る。マスク2の回路パターンスリット3を通って基板1
上に到達したレーザー光によって基板1の表面が加熱さ
れ、その部分に超電導体が析出し、かくして回路パター
ン通りに超電導膜が形成される。
【0009】このようにして超電導膜を基板上に形成さ
せるための装置としては、従来公知の気相成長装置、例
えば通常のMOCVD装置、レーザーアシストCVD装
置、等を使用することができる。
【0010】本発明方法においては、レーザー反射型マ
スクの回路パターンスリットを通して照射されるパルス
レーザーにより、基板表面を局所的に一定温度範囲内で
加熱して超電導膜をパターン通りに気相成長させるもの
であるから、一回の操作で複雑な回路を形成することが
できる。しかも、レーザー反射型マスクの位置を移動さ
せてパルスレーザー照射を繰り返すことによって同一基
板上に複数個の回路を形成することができるので、連続
的に大量生産することも可能である。
【0011】本発明で用いられる基板としては、Mg
O、SrTiO3 、Pt、Ag、Al2 3 、Y2 3
・ZrO2 、LaGaO3 、LaAlO3 、Si等が例
示され、中でもMgO、SrTiO3 、LaGaO3
LaAlO3 等が好ましく用いられる。
【0012】本発明においては種々の酸化物超電導膜を
形成することができる。その超電導体の種類については
特に限定はない。その例としては、YBa2Cu3Oy やYBa2Cu
4Oy の如きY系酸化物超電導体、Ba1-x K x BiO3の如き
Ba系酸化物超電導体、Nd2-x Cex CuO y の如きNd系酸化
物超電導体、Bi2Sr2CaCu2Oy 、Bi2-x Pbx Sr2Ca2Cu3Oy
の如きBi系酸化物超電導体、その他La系酸化物超電導
体、Tl系酸化物超電導体、Pb系酸化物超電導体などが挙
げられる。また、前記のY等の成分を他の希土類元素で
置換したものやBa等の成分を他のアルカリ土類金属で置
換したものなども挙げられる。
【0013】これらの超電導膜を形成するための原料成
分は、いずれも気体状態で装置の反応領域へ供給され、
原料ガス雰囲気中でパルスレーザーによる膜形成反応が
行われる。原料ガスの供給については、従来の方法に従
って行えばよく、例えば原料をステンレス気化器に入
れ、電気恒温槽で任意の温度に保ち、気化器内で気化し
た原料蒸気をマスフローコントローラーで流量制御され
たキャリアガス( 例えばAr等)により反応炉に供給する
方法等が挙げられる。例えばイットリウム・バリウム・
銅・酸素の組成からなる超電導体の場合、イットリウム
はY(DPM)3 ,Y(HFA)3 等、バリウムはBa
(DPM)2 ,Ba(HFA)2 等、銅はCu(DP
M)2 ,Cu(HFA)2 等として、導管によって反応
炉と接続されているそれぞれの気化器に仕込まれ、アル
ゴンガスによって反応炉まで運ばれてここで酸素ガスと
共に反応炉内に供給される。
【0014】本発明で用いるレーザー反射型マスクとし
ては、任意の波長に対し、選択的に透過または反射する
性能を有する誘電体もしくは金属等からなる膜状物に、
所望の回路パターンスリットを、例えば通常のフォトリ
ソグラフィー等の方法により設けたものが挙げられる。
ここで用いられる誘電体としては、KCL、ZnS、C
aF2 、MgF2 Al2 3 、SiO2 、YF3
LiF、ThF4 等が、また金属としては、Ag、M
o、W、Al、Ga、Mg、Pt、Ph、Cr、Ni等
が例示される。
【0015】本発明方法におけるパルスレーザー照射
は、基板表面の照射部分の温度が通常は500〜900
℃、好ましくは750〜850℃となるようにするのが
よい。このような基板表面温度に設定するには、例えば
パルス幅24nsのArFエキシマレーザーを用い、レ
ーザーパワー密度60〜120MWcm-2、パルス繰り
返し速度3〜10Hzにてパルスレーザーを照射すれば
よい。
【0016】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説
明するが、本発明がこれに限定されるものでないことは
言うまでもない。
【0017】実施例1 MOCVD装置の反応炉中にSrTiO3 基板とそれに
正対したレーザー反射型マスクを配置し、超電導膜形成
材料としてのβジケトン金属錯体Y(DPM) 3 、Ba
(DPM) 2、Cu(DPM)2 を、装置のそれぞれの
蒸発器に入れて加熱し、Arをキャリアガスとして反応
炉中に供給した。レーザー反射型マスクは、溶融石英基
板上に反射防止膜としてAl2 3 /MgF2 /Al2
3 /MgF2 を、反射ミラーとしてAl/SiO2
Al2 3 を順次積層したものからなり、反射ミラー部
分(Al/SiO2 /Al2 3 )に幅10μmのパタ
ーンスリットを有するものである。ArFエキシマレー
ザーによるパワー密度60MWcm-2、パルス繰り返し
速度3Hzのパルスレーザーを、反応炉の透過窓を通し
て外部から反応炉内のレーザー反射マスクを介してSr
TiO3 基板上に照射し(基板表面温度:850℃)、
レーザー反射型マスクのパターン通りの膜厚0.4μm
の超電導膜を形成した。このようにして得られた超電導
回路における臨界温度および臨界電流密度を次のように
して測定したところ、臨界温度は90Kであり、臨界電
流密度は3×105 A/cm2 (77.3K)であっ
た。
【0018】臨界温度の測定法:0.1A/cm2 の電
流密度下、液体窒素で冷却しながら4端子法で電気抵抗
の温度変化を測定し、電圧端子間の発生電圧が0となっ
たときの温度を臨界温度とする。 臨界電流密度の測定法:パワーリードと共に液体窒素で
冷却しながら徐々に電流値を上げて4端子法により電圧
端子間の電圧の印加電流による変化を測定し、X−Yレ
コーダーにおいて1μV/cmの電圧が出現したときの
電流値を求め、これを超電導膜の断面積で除した値を臨
界電流密度とする。
【0019】比較例1 実施例1と同様の超電導膜形成条件下において、レーザ
ー光を照射せずにSrTiO3 基板を高周波誘導加熱に
より850℃に加熱することによって基板上に超電導膜
を形成した。この上に通常のフォトレジストパターンニ
ングを行い、これをマスクとして希塩酸(0.1重量
%)でウェットエッチングを行って配線幅10μm、膜
厚0.4μmの超電導回路を得た。この超電導回路の臨
界温度を実施例1と同様にして調べたところ、60Kで
あった。
【0020】
【発明の効果】以上述べた通り、本発明方法によれば、
優れた電気特性を有する超電導回路を比較的簡単な操作
で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
1 :基板 2 :レーザー反射型マスク 3 :回路パターンスリット 4 :透明石英板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導膜形成用原料ガス雰囲気
    中、回路パターンスリットを有するレーザー反射型マス
    クを介してパルスレーザーを基板に照射し、基板上のレ
    ーザー照射部分に酸化物超電導膜を形成することを特徴
    とする超電導回路の製造法。
JP3359045A 1991-12-27 1991-12-27 超電導回路の製造法 Pending JPH05183205A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500793A (zh) * 2013-09-12 2014-01-08 中国科学院电工研究所 一种退火制备二硼化镁超导薄膜微结构的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103500793A (zh) * 2013-09-12 2014-01-08 中国科学院电工研究所 一种退火制备二硼化镁超导薄膜微结构的方法

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