JPH054804A - 超電導薄膜の成膜方法と装置 - Google Patents
超電導薄膜の成膜方法と装置Info
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- JPH054804A JPH054804A JP3174442A JP17444291A JPH054804A JP H054804 A JPH054804 A JP H054804A JP 3174442 A JP3174442 A JP 3174442A JP 17444291 A JP17444291 A JP 17444291A JP H054804 A JPH054804 A JP H054804A
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Classifications
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 マグネトロンスパッタリング法によって基板
上に高温複合酸化物超電導材料の薄膜を大面積に成膜す
る方法と装置。 【構成】 上記薄膜の長手方向の長さ対応した細長いマ
グネトロン電極2上に、このマグネトロン電極2の上記
の長手方向の長さにほぼ対応した細長いターゲット8を
固定し、長手方向に所定長さを有する細長い基板9を、
基板の表面がターゲットの表面に対して一定の角度を成
し且つターゲットと基板とが長手方向に並んだ状態で配
置し、スパッタリング時に基板9をターゲット8の長手
方向を横切る方向に移動させながらターゲットから飛び
出したスパッタ粒子を基板上に堆積させる。 【効果】 長尺の基板の全面に膜質が均一な酸化物超電
導薄膜を成膜することができる。
上に高温複合酸化物超電導材料の薄膜を大面積に成膜す
る方法と装置。 【構成】 上記薄膜の長手方向の長さ対応した細長いマ
グネトロン電極2上に、このマグネトロン電極2の上記
の長手方向の長さにほぼ対応した細長いターゲット8を
固定し、長手方向に所定長さを有する細長い基板9を、
基板の表面がターゲットの表面に対して一定の角度を成
し且つターゲットと基板とが長手方向に並んだ状態で配
置し、スパッタリング時に基板9をターゲット8の長手
方向を横切る方向に移動させながらターゲットから飛び
出したスパッタ粒子を基板上に堆積させる。 【効果】 長尺の基板の全面に膜質が均一な酸化物超電
導薄膜を成膜することができる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導薄膜の成膜方法お
よび装置に関するものであり、特に、マグネトロンスパ
ッタリング法によって高温複合酸化物超電導材料を大面
積の薄膜に成膜するための方法および装置に関するもの
である。
よび装置に関するものであり、特に、マグネトロンスパ
ッタリング法によって高温複合酸化物超電導材料を大面
積の薄膜に成膜するための方法および装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ベドノーツ、ミューラー達は1986年に30
Kで超電導状態を示す複合酸化物超電導材料 (La, Ba)2
CuO4を発見した。1987年にはチュー達によって90K台の
超電導臨界温度Tc を有するYBa2Cu3Oy が発見され、
1988年には前田達によって 100K以上の臨界温度を示す
Bi系の複合酸化物系超電導材料が発見された。本明細書
では30K以上の超電導臨界温度を示す複合酸化物を高温
複合酸化物超電導材料とよぶことににする。これらの高
温複合酸化物系超電導材料は粉末冶金法により焼結体と
して得られた。しかし、焼結体では超電導特性、特に臨
界電流密度が大きくならないため、これらの材料の薄膜
化方法が研究されている。一般に、これら複合酸化物系
超電導材料の薄膜はSrTiO3やMgOの単結晶基板上に真空
蒸着法、スパッタリング法、MBE法等の各種蒸着法で
成膜されており、現在では、これら複合酸化物超電導材
料を薄膜化する方法は一応知られている。現在では、単
に薄膜化して薄膜の超電導特性を確認するだけではなし
に、薄膜を各種のデバイス、素子、回路構成に応用する
方法が提案されている。従って、これらの研究・開発で
使用可能な特性の保証された酸化物超電導薄膜を安定に
供給することが求められている。さらに、各種の用途に
適した各種寸法の薄膜、特に大面積の複合酸化物超電導
薄膜が求められている。本出願人は、スパッタリング法
で酸化物超電導薄膜を成膜する際に、成膜中にターゲッ
トから放出される2次電子や高エネルギ荷電粒子によっ
て成膜中の薄膜に悪影響を受けないようにするために、
ターゲットと基板とを互いに正面に対向させないように
する方法を既に提案した。しかし、本出願人による上記
方法あるいは従来の成膜方法、例えば最も一般的な成膜
法であるスパッタリング法で、大面積に成膜した酸化物
超電導薄膜は、一つの薄膜内での膜質に分布があるた
め、一つの薄膜内に回路や素子を形成するのが困難であ
った。
Kで超電導状態を示す複合酸化物超電導材料 (La, Ba)2
CuO4を発見した。1987年にはチュー達によって90K台の
超電導臨界温度Tc を有するYBa2Cu3Oy が発見され、
1988年には前田達によって 100K以上の臨界温度を示す
Bi系の複合酸化物系超電導材料が発見された。本明細書
では30K以上の超電導臨界温度を示す複合酸化物を高温
複合酸化物超電導材料とよぶことににする。これらの高
温複合酸化物系超電導材料は粉末冶金法により焼結体と
して得られた。しかし、焼結体では超電導特性、特に臨
界電流密度が大きくならないため、これらの材料の薄膜
化方法が研究されている。一般に、これら複合酸化物系
超電導材料の薄膜はSrTiO3やMgOの単結晶基板上に真空
蒸着法、スパッタリング法、MBE法等の各種蒸着法で
成膜されており、現在では、これら複合酸化物超電導材
料を薄膜化する方法は一応知られている。現在では、単
に薄膜化して薄膜の超電導特性を確認するだけではなし
に、薄膜を各種のデバイス、素子、回路構成に応用する
方法が提案されている。従って、これらの研究・開発で
使用可能な特性の保証された酸化物超電導薄膜を安定に
供給することが求められている。さらに、各種の用途に
適した各種寸法の薄膜、特に大面積の複合酸化物超電導
薄膜が求められている。本出願人は、スパッタリング法
で酸化物超電導薄膜を成膜する際に、成膜中にターゲッ
トから放出される2次電子や高エネルギ荷電粒子によっ
て成膜中の薄膜に悪影響を受けないようにするために、
ターゲットと基板とを互いに正面に対向させないように
する方法を既に提案した。しかし、本出願人による上記
方法あるいは従来の成膜方法、例えば最も一般的な成膜
法であるスパッタリング法で、大面積に成膜した酸化物
超電導薄膜は、一つの薄膜内での膜質に分布があるた
め、一つの薄膜内に回路や素子を形成するのが困難であ
った。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題点を解決して大面積の基板全体に特性が均質な超電
導薄膜を効率良く成膜するための新規な方法と、この方
法を実施するための装置とを提供することにある。
問題点を解決して大面積の基板全体に特性が均質な超電
導薄膜を効率良く成膜するための新規な方法と、この方
法を実施するための装置とを提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、マグネトロン
スパッタリング法によって基板上に高温複合酸化物超電
導材料の薄膜を大面積に成膜する方法において、上記薄
膜の長手方向の長さ対応した細長いマグネトロン電極上
に、このマグネトロン電極の上記の長手方向の長さにほ
ぼ対応した細長いターゲットを固定し、長手方向に所定
長さを有する細長い基板を、基板の表面がターゲットの
表面に対して一定の角度を成し且つターゲットと基板と
が互いに長手方向に並んだ状態で配置し、スパッタリン
グ時に基板をターゲットの長手方向を横切る方向に移動
させながらターゲットから飛び出したスパッタ粒子を基
板上に堆積させることを特徴とする方法を提供する。
スパッタリング法によって基板上に高温複合酸化物超電
導材料の薄膜を大面積に成膜する方法において、上記薄
膜の長手方向の長さ対応した細長いマグネトロン電極上
に、このマグネトロン電極の上記の長手方向の長さにほ
ぼ対応した細長いターゲットを固定し、長手方向に所定
長さを有する細長い基板を、基板の表面がターゲットの
表面に対して一定の角度を成し且つターゲットと基板と
が互いに長手方向に並んだ状態で配置し、スパッタリン
グ時に基板をターゲットの長手方向を横切る方向に移動
させながらターゲットから飛び出したスパッタ粒子を基
板上に堆積させることを特徴とする方法を提供する。
【0005】本発明はさらに、基板上に高温複合酸化物
超電導材料の薄膜を大面積に成膜するためのマグネトロ
ンスパッタリング装置において、ターゲットホルダを兼
ねたマグネトロン電極が上記薄膜の長手方向の長さに対
応した細長い形状を有し、基板を保持する基板ホルダー
がマグネトロン電極の長手方向の長さに対応した細長い
形状を有し、ターゲットおよび基板はマグネトロン電極
および基板ホルダーに各々対応した細長い形状を有し、
基板の表面はターゲットの表面に対して一定の角度を成
すように配置されており、さらに、スパッタリング時に
基板をターゲットの長手方向を横切る方向に移動させる
手段が設けられていることを特徴とする装置を提供す
る。
超電導材料の薄膜を大面積に成膜するためのマグネトロ
ンスパッタリング装置において、ターゲットホルダを兼
ねたマグネトロン電極が上記薄膜の長手方向の長さに対
応した細長い形状を有し、基板を保持する基板ホルダー
がマグネトロン電極の長手方向の長さに対応した細長い
形状を有し、ターゲットおよび基板はマグネトロン電極
および基板ホルダーに各々対応した細長い形状を有し、
基板の表面はターゲットの表面に対して一定の角度を成
すように配置されており、さらに、スパッタリング時に
基板をターゲットの長手方向を横切る方向に移動させる
手段が設けられていることを特徴とする装置を提供す
る。
【0006】本発明の一つの特徴は、スパッタリング法
で薄膜を成膜する際に、成膜中にターゲットから放出さ
れる2次電子や高エネルギ荷電粒子によって成膜中の薄
膜に悪影響を受けないようにするために、ターゲットと
基板とを互いに正面に対向させない点にある。すなわ
ち、ターゲットに対する基板の相対位置は、ターゲット
の表面と基板の表面とが互いに対向しないように、基板
をターゲットに対して一定の角度を成すように配置す
る。本発明の好ましい実施態様では、ターゲットの表面
と基板の表面とが互いにほぼ直角を成すように配置して
いるが、一般には30〜100 度、好ましくは45〜90度、さ
らに好ましくは70〜90度程度の傾きにすののが好まし
い。
で薄膜を成膜する際に、成膜中にターゲットから放出さ
れる2次電子や高エネルギ荷電粒子によって成膜中の薄
膜に悪影響を受けないようにするために、ターゲットと
基板とを互いに正面に対向させない点にある。すなわ
ち、ターゲットに対する基板の相対位置は、ターゲット
の表面と基板の表面とが互いに対向しないように、基板
をターゲットに対して一定の角度を成すように配置す
る。本発明の好ましい実施態様では、ターゲットの表面
と基板の表面とが互いにほぼ直角を成すように配置して
いるが、一般には30〜100 度、好ましくは45〜90度、さ
らに好ましくは70〜90度程度の傾きにすののが好まし
い。
【0007】しかし、このように配置した場合には、タ
ーゲットから基板までの距離が基板上の位置によって異
なるため、基板の幅が大きい場合には、膜質に分布がで
き易い。従って、本発明では基板の幅を長手方向長さに
対して狭くする、すなわち、細長い形状、例えば長尺の
長方形とすることによって基板の幅方向の膜質の分布の
ズレを最少にして、基板の全面にほぼ均一な薄膜を成膜
する。基板およびターゲットの形状は特に限定されない
が、一般には四角形、特に細長い長尺の長方形にするの
が好ましい。
ーゲットから基板までの距離が基板上の位置によって異
なるため、基板の幅が大きい場合には、膜質に分布がで
き易い。従って、本発明では基板の幅を長手方向長さに
対して狭くする、すなわち、細長い形状、例えば長尺の
長方形とすることによって基板の幅方向の膜質の分布の
ズレを最少にして、基板の全面にほぼ均一な薄膜を成膜
する。基板およびターゲットの形状は特に限定されない
が、一般には四角形、特に細長い長尺の長方形にするの
が好ましい。
【0008】本発明の特に好ましい実施例では、スパッ
タリング時に基板をターゲットの長手方向を横切る方向
に移動させることによって、基板上での幅方向のスパッ
タ粒子の分布のズレをさらに補償する。この方法を用い
ることによって、任意の横幅を有する大きな基板上に極
めて大面積の酸化物超電導薄膜を成膜することができ
る。この場合には、基板の幅の寸法に制限がない。
タリング時に基板をターゲットの長手方向を横切る方向
に移動させることによって、基板上での幅方向のスパッ
タ粒子の分布のズレをさらに補償する。この方法を用い
ることによって、任意の横幅を有する大きな基板上に極
めて大面積の酸化物超電導薄膜を成膜することができ
る。この場合には、基板の幅の寸法に制限がない。
【0009】本発明は公知の任意の高温複合酸化物超伝
導材料に適用することができる。具体的には (La, Ba)2
CuO4系、YBa2Cu3Oy 系、Bi系、Ta系の高温複合酸化物
超伝導材料を挙げることができる。
導材料に適用することができる。具体的には (La, Ba)2
CuO4系、YBa2Cu3Oy 系、Bi系、Ta系の高温複合酸化物
超伝導材料を挙げることができる。
【0010】本発明で用いられるマグネトロンスパッタ
リング法自体は公知である。成膜条件としては下記の範
囲を用いるのが好ましい: 成膜時のガス圧力: 0.1Torr以上1Torr以下 基板温度 : 550〜750 ℃ 成膜時の印加電力: 3W/cm2以上8W/cm2以下 一般に、これらの範囲を外れた成膜条件で作られた薄膜
は超電導特性が著しく低くなるか、超電導薄膜にならな
い場合もある。
リング法自体は公知である。成膜条件としては下記の範
囲を用いるのが好ましい: 成膜時のガス圧力: 0.1Torr以上1Torr以下 基板温度 : 550〜750 ℃ 成膜時の印加電力: 3W/cm2以上8W/cm2以下 一般に、これらの範囲を外れた成膜条件で作られた薄膜
は超電導特性が著しく低くなるか、超電導薄膜にならな
い場合もある。
【0011】
【作用】本発明では、長尺のマグネトロン電極上に長尺
のターゲットを取付けてスパッタリングを行うことによ
り、スパッタ粒子の分布の幅を広くし、この幅の広いス
パッタ粒子を基板上に堆積させるので、複合酸化物超電
導材料の幅の広い薄膜を形成することができる。ターゲ
ットおよび基板を長尺の長方形とし、ターゲットの表面
と基板の表面とが互いに直角を成すように配置をするこ
とによって、膜質が均一で長尺な酸化物超電導薄膜を成
膜することが可能になる。また、スパッタ粒子が飛び出
すターゲットの表面に対してほぼ直角な方向に基板を移
動させながら成膜を行うことによって、任意の寸法の基
板上に極めて大きな面積の酸化物超電導薄膜を形成する
ことができる。以下、本発明方法を実施するのに用いら
れる装置の一例を添付の図面を用いて説明する。
のターゲットを取付けてスパッタリングを行うことによ
り、スパッタ粒子の分布の幅を広くし、この幅の広いス
パッタ粒子を基板上に堆積させるので、複合酸化物超電
導材料の幅の広い薄膜を形成することができる。ターゲ
ットおよび基板を長尺の長方形とし、ターゲットの表面
と基板の表面とが互いに直角を成すように配置をするこ
とによって、膜質が均一で長尺な酸化物超電導薄膜を成
膜することが可能になる。また、スパッタ粒子が飛び出
すターゲットの表面に対してほぼ直角な方向に基板を移
動させながら成膜を行うことによって、任意の寸法の基
板上に極めて大きな面積の酸化物超電導薄膜を形成する
ことができる。以下、本発明方法を実施するのに用いら
れる装置の一例を添付の図面を用いて説明する。
【0012】図1は本発明方法を実施するのに用いられ
る成膜装置の一実施例の概念図である。図1に示す成膜
装置は真空チャンバー1中に配置されたターゲットホル
ダを兼ねたマグネトロン電極2と、このマグネトロン電
極2の側部に配置されたヒータ3aを内蔵する基板ホル
ダ3とを備えている。真空チャンバー1はその内部を排
気系に連結する排気孔4と、内部にスパッタガスを供給
するガス供給孔5と、基板ホルダ3に保持された基板の
成膜面近傍に酸素ガスを供給するための酸素供給ノズル
6とを備えている。基板ホルダ3の背面にはナット33が
固定されており、このナット33はネジ棒32に螺合してい
る。ネジ棒32は、基板ホルダ3の後方に配置されたスタ
ンド31中に設けた回転機構(図示せず)によって回転で
きるようになっている。従って、このネジ棒32を回転さ
せると基板ホルダ3、従って、基板9は上下に移動す
る。図2はマグネトロン電極2と基板ホルダ3との相対
位置関係を示す斜視図である。図1ではマグネトロン電
極2および基板ホルダ3が紙面に対して直角な方向に長
く延びている。図2に示す実施例ではマグネトロン電極
2は細長い長方形で、このマグネトロン電極2上にはこ
れとほぼ同じ形状の細長いターゲット8が取付けられて
いる。同様に、基板ホルダ3も長方形で、この基板ホル
ダ3上にはこれとほぼ同じ形状の細長い基板9が保持さ
れている。マグネトロン電極2の寸法は例えば 200mm×
70mmにすることができる。
る成膜装置の一実施例の概念図である。図1に示す成膜
装置は真空チャンバー1中に配置されたターゲットホル
ダを兼ねたマグネトロン電極2と、このマグネトロン電
極2の側部に配置されたヒータ3aを内蔵する基板ホル
ダ3とを備えている。真空チャンバー1はその内部を排
気系に連結する排気孔4と、内部にスパッタガスを供給
するガス供給孔5と、基板ホルダ3に保持された基板の
成膜面近傍に酸素ガスを供給するための酸素供給ノズル
6とを備えている。基板ホルダ3の背面にはナット33が
固定されており、このナット33はネジ棒32に螺合してい
る。ネジ棒32は、基板ホルダ3の後方に配置されたスタ
ンド31中に設けた回転機構(図示せず)によって回転で
きるようになっている。従って、このネジ棒32を回転さ
せると基板ホルダ3、従って、基板9は上下に移動す
る。図2はマグネトロン電極2と基板ホルダ3との相対
位置関係を示す斜視図である。図1ではマグネトロン電
極2および基板ホルダ3が紙面に対して直角な方向に長
く延びている。図2に示す実施例ではマグネトロン電極
2は細長い長方形で、このマグネトロン電極2上にはこ
れとほぼ同じ形状の細長いターゲット8が取付けられて
いる。同様に、基板ホルダ3も長方形で、この基板ホル
ダ3上にはこれとほぼ同じ形状の細長い基板9が保持さ
れている。マグネトロン電極2の寸法は例えば 200mm×
70mmにすることができる。
【0013】スパッタリング時には、マグネトロン電極
2上にターゲット8を固定し、基板ホルダ3に基板9を
固定し、真空チャンバー1内を一旦排気した後、アルゴ
ンガス等の不活性ガスを導入し、ヒータ3aに通電して
基板9を所定温度に加熱した状態で、基板9の成膜面に
向かって酸素供給ノズル6から酸素ガスを吹き付けなが
らターゲット8をスパッタリングして、基板上にターゲ
ット材料を堆積すなわち成膜させる。以下、本発明の実
施例を説明するが、本発明が以下の実施例に限定される
ものではない。
2上にターゲット8を固定し、基板ホルダ3に基板9を
固定し、真空チャンバー1内を一旦排気した後、アルゴ
ンガス等の不活性ガスを導入し、ヒータ3aに通電して
基板9を所定温度に加熱した状態で、基板9の成膜面に
向かって酸素供給ノズル6から酸素ガスを吹き付けなが
らターゲット8をスパッタリングして、基板上にターゲ
ット材料を堆積すなわち成膜させる。以下、本発明の実
施例を説明するが、本発明が以下の実施例に限定される
ものではない。
【0014】
【実施例】実施例1
図1に示す成膜装置を用いてYBa2Cu3O7-x (x=±
1)の複合酸化物超電導薄膜を成膜した。マグネトロン
電極2上に固定したターゲット8の寸法は 190mm×60mm
であり、基板ホルダ3上に固定した基板は寸法が 180mm
×20mmのMgO単結晶基板で、成膜面は (100) 面にし
た。マグネトロンスパッタリング成膜条件は表1にまと
めて示してある。
1)の複合酸化物超電導薄膜を成膜した。マグネトロン
電極2上に固定したターゲット8の寸法は 190mm×60mm
であり、基板ホルダ3上に固定した基板は寸法が 180mm
×20mmのMgO単結晶基板で、成膜面は (100) 面にし
た。マグネトロンスパッタリング成膜条件は表1にまと
めて示してある。
【0015】
【表1】
ターゲット組成 (原子比) : Y:Ba:Cu =1:2:2.8
スパッタリングガス : Ar+O2
O2 /(Ar+O2)=20% (体積比)
ガス圧力 : 0.5 〔Torr〕
基板温度 : 650 〔℃〕
印加電力 : 600 〔W〕、 4.2 〔W/cm2〕
膜 厚 : 3000 〔Å〕
この成膜条件で成膜した試料の薄膜上の各部の超電導
特性を測定した。測定結果は表2に示してある。なお、
測定位置すなわち測定部分(a) 〜(f) は図3(a)に示し
てある。
特性を測定した。測定結果は表2に示してある。なお、
測定位置すなわち測定部分(a) 〜(f) は図3(a)に示し
てある。
【0016】
【表2】
測定位置 臨界温度Tc 臨界電流密度Jc
〔K〕 〔A/cm2〕
a 88 2.3 × 106
b 89 3.5 × 106
c 87 1.9 × 106
d 90 4.0 × 106
e 89 3.4 × 106
f 86 1.8 × 106
(注)臨界温度Tc :試料の電気抵抗が測定限界以下ま
で下がった時の温度 臨界電流密度Jc:77Kにおける臨界電流密度。 表2は、本発明を用いることによって、長尺の基板上に
膜質が均一な細長い複合酸化物超電導薄膜を成膜するこ
とができるということを示している。
で下がった時の温度 臨界電流密度Jc:77Kにおける臨界電流密度。 表2は、本発明を用いることによって、長尺の基板上に
膜質が均一な細長い複合酸化物超電導薄膜を成膜するこ
とができるということを示している。
【0017】実施例2
実施例1と同じ装置および材料を使用し、実施例1と同
じ成膜条件で酸化物超電導薄膜を作製したが、本実施例
では、基板9として寸法が 180mm×60mmのMgO単結晶基
板(成膜面は(100)面)を用い、しかも、基板9を
上下方向に往復移動させながら成膜した。実際には、図
1、図2に示す装置の基板ホルダ3を10mm/秒の移動速
度で上下に往復移動させた。この条件で成膜した試料の
薄膜上の各部の超電導特性は表3に示してある。なお、
測定位置すなわち測定部分は図3(b) に示してある。
じ成膜条件で酸化物超電導薄膜を作製したが、本実施例
では、基板9として寸法が 180mm×60mmのMgO単結晶基
板(成膜面は(100)面)を用い、しかも、基板9を
上下方向に往復移動させながら成膜した。実際には、図
1、図2に示す装置の基板ホルダ3を10mm/秒の移動速
度で上下に往復移動させた。この条件で成膜した試料の
薄膜上の各部の超電導特性は表3に示してある。なお、
測定位置すなわち測定部分は図3(b) に示してある。
【0018】
【表3】
測定位置 臨界温度 臨界電流密度
Tc 〔K〕 Jc 〔A/cm2〕
g 86 1.9 × 106
h 88 2.8 × 106
i 89 3.1 × 106
j 85 1.6 × 106
k 88 2.7 × 106
l 87 2.2 × 106
表3の結果は、基板9を上下に往復移動させることによ
って、長尺基板上全体に幅方向でも膜質が均一な複合酸
化物超電導薄膜を成膜できるということを示している。
って、長尺基板上全体に幅方向でも膜質が均一な複合酸
化物超電導薄膜を成膜できるということを示している。
【0019】実施例3
実施例1と同じ装置を用い、同様な操作を行って、YBa
2Cu3O7-x 薄膜を成膜した。しかし、本実施例ではター
ゲット8の寸法を 140mm×60mmとし、MgO単結晶基板9
(成膜面は100面) の寸法は180mm ×60mmとし、基板
9を上下方向に往復移動させながら成膜した。また、基
板温度を 500℃から 750℃までの温度範囲で50℃毎に変
えて複数の試料を作製した。他の成膜条件は表4にまと
めて示してある。
2Cu3O7-x 薄膜を成膜した。しかし、本実施例ではター
ゲット8の寸法を 140mm×60mmとし、MgO単結晶基板9
(成膜面は100面) の寸法は180mm ×60mmとし、基板
9を上下方向に往復移動させながら成膜した。また、基
板温度を 500℃から 750℃までの温度範囲で50℃毎に変
えて複数の試料を作製した。他の成膜条件は表4にまと
めて示してある。
【0020】
【表4】
ターゲット組成 (原子比) : Y:Ba:Cu =1:2:2.8
スパッタリングガス : Ar+O2
O2 /(Ar+O2) : 20% (体積比)
ガス圧力 : 0.5 〔Torr〕
印加電力 : 600 〔W〕、 4.2 〔W/cm2〕
膜 厚 : 3000 〔Å〕
基板移動速度 : 10 [mm/秒
上記成膜条件で成膜した試料の薄膜上の各部分の超電
導特性を測定した。測定結果は表5にまとめて示してあ
る。なお、測定位置は図4に示してある。
導特性を測定した。測定結果は表5にまとめて示してあ
る。なお、測定位置は図4に示してある。
【0021】
【表5】
測定位置 特性 基板温度〔℃〕
550 600 650 700 750
a Tc 72 83 86 84 68
Jc ─ 9.2 ×105 1.9×106 7.1×106 ─
b Tc 69 81 88 82 64
Jc ─ 8.1 ×105 2.8×106 9.1×105 ─
c Tc 70 86 89 83 61
Jc ─ 1.7 ×106 3.1×106 9.3×105 ─
d Tc 67 82 85 83 65
Jc ─ 9.0 ×105 1.6×106 8.1×105 ─
e Tc 74 85 88 81 62
Jc ─ 1.2 ×106 2.7×106 8.9×105 ─
f Tc 71 80 87 80 59
Jc ─ 6.5 ×105 2.2×106 6.2×105 ─
(注) Tc:臨界温度:試料の電気抵抗が測定限界
以下まで下がった温度 単位は絶対温度〔K〕。 Jc:臨界電流密度:77Kにおける臨界電流密度 単位は〔A/cm2〕。
以下まで下がった温度 単位は絶対温度〔K〕。 Jc:臨界電流密度:77Kにおける臨界電流密度 単位は〔A/cm2〕。
【0022】実施例4
実施例3を繰り返したが、基板温度は 650℃に固定し、
成膜時のガス圧力を表6に示すように変えて複数の試料
を成膜した。その他の成膜条件は実施例3と同じ。作製
した試料について測定した超電導特性は表6にまとめて
示してある。なお、測定位置は実施例3と同じ図4であ
る。
成膜時のガス圧力を表6に示すように変えて複数の試料
を成膜した。その他の成膜条件は実施例3と同じ。作製
した試料について測定した超電導特性は表6にまとめて
示してある。なお、測定位置は実施例3と同じ図4であ
る。
【0023】
【表6】
測定位置 特性 ガス圧力〔Torr〕
0.05 0.2 0.5 1.0 2.0
a Tc 52 81 86 84 78
Jc ─ 8.9×105 1.9×106 7.2×106 1.2×104
b Tc 48 83 88 87 74
Jc ─ 9.8×105 2.8×106 2.8×106 ─
c Tc 39 84 89 86 71
Jc ─ 1.2×106 3.1×106 2.5×106 ─
d Tc 49 83 85 82 73
Jc ─ 9.1×105 1.6×106 1.0×106 ─
e Tc 50 85 88 84 72
Jc ─ 2.1×106 2.7×106 1.7×106 ─
f Tc 32 83 87 85 76
Jc ─ 1.0×106 2.2×106 2.2×106 ─
【0024】実施例5
実施例3を繰り返したが、基板温度は 650℃に固定し、
成膜時の印加電力は表7に示すように変えて複数の試料
を作製した。その他の成膜条件は実施例3と同じにし
た。作製した試料について測定した超電導特性は表7に
まとめて示してある。測定位置は実施例3と同じ図4で
ある。
成膜時の印加電力は表7に示すように変えて複数の試料
を作製した。その他の成膜条件は実施例3と同じにし
た。作製した試料について測定した超電導特性は表7に
まとめて示してある。測定位置は実施例3と同じ図4で
ある。
【0025】
【表7】
測定位置 特性 印加電力〔W〕
300 450 600 800 1000
a Tc 38 81 86 87 81
Jc ─ 8.1×105 1.9×106 2.3×106 6.8×105
b Tc 41 83 88 86 77
Jc ─ 1.2×106 2.8×106 2.1×106 ─
c Tc 37 85 89 88 80
Jc ─ 1.5×106 3.1×106 3.3×106 6.1×105
d Tc 36 84 85 89 78
Jc ─ 1.3×106 1.6×106 3.7×106 1.8×104
e Tc 42 86 88 87 79
Jc ─ 2.0×106 2.7×106 2.9×106 9.8×104
f Tc 50 84 87 88 80
Jc ─ 2.0×106 2.2×106 3.1×106 5.3×105
【0026】
【発明の効果】本発明の成膜方法を使用することによっ
て、長尺の基板の全面に膜質が均一な酸化物超電導薄膜
を成膜することができる。本発明の成膜方法を応用する
ことによって大面積の酸化物超電導薄膜を効率良く製造
することが可能になる。
て、長尺の基板の全面に膜質が均一な酸化物超電導薄膜
を成膜することができる。本発明の成膜方法を応用する
ことによって大面積の酸化物超電導薄膜を効率良く製造
することが可能になる。
図1は本発明方法を実施するのに使用可能な成膜装置の
概念図。 図2は図1に示した成膜装置でのターゲットホルダと基
板ホルダとの相対位置関係を示す斜視図。 図3は本発明の一つの実施例で作った試料の測定位置を
示す図。 図4は本発明の他の実施例で作った試料の測定位置を示
す図。
概念図。 図2は図1に示した成膜装置でのターゲットホルダと基
板ホルダとの相対位置関係を示す斜視図。 図3は本発明の一つの実施例で作った試料の測定位置を
示す図。 図4は本発明の他の実施例で作った試料の測定位置を示
す図。
1・・・真空チャンバー、 2・・・マグ
ネトロン電極、 3・・・基板ホルダ、 4・・・排気
孔、 5・・・スパッタガス供給孔、 6・・・酸素
ガス供給孔 8・・・ターゲット、 9・・・基板
ネトロン電極、 3・・・基板ホルダ、 4・・・排気
孔、 5・・・スパッタガス供給孔、 6・・・酸素
ガス供給孔 8・・・ターゲット、 9・・・基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所
H01L 39/24 ZAA B 8728−4M
Claims (2)
- 【請求項1】マグネトロンスパッタリング法によって基
板上に高温複合酸化物超電導材料の薄膜を大面積に成膜
する方法において、上記薄膜の長手方向の長さ対応した
細長いマグネトロン電極上に、このマグネトロン電極の
上記の長手方向の長さにほぼ対応した細長いターゲット
を固定し、長手方向に所定長さを有する細長い基板を、
基板の表面がターゲットの表面に対して一定の角度を成
し且つターゲットと基板とが互いに長手方向に並んだ状
態で配置し、スパッタリング時に基板をターゲットの長
手方向を横切る方向に移動させながらターゲットから飛
び出したスパッタ粒子を基板上に堆積させることを特徴
とする方法。 - 【請求項2】基板上に高温複合酸化物超電導材料の薄膜
を大面積に成膜するためのマグネトロンスパッタリング
装置において、ターゲットホルダを兼ねたマグネトロン
電極が上記薄膜の長手方向の長さに対応した細長い形状
を有し、基板を保持する基板ホルダーがマグネトロン電
極の長手方向の長さに対応した細長い形状を有し、ター
ゲットおよび基板はマグネトロン電極および基板ホルダ
ーに各々対応した細長い形状を有し、基板の表面はター
ゲットの表面に対して一定の角度を成すように配置され
ており、さらに、スパッタリング時に基板をターゲット
の長手方向を横切る方向に移動させる手段が設けられて
いることを特徴とする装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17444291A JP3163651B2 (ja) | 1990-06-20 | 1991-06-19 | 超電導薄膜の成膜方法と装置 |
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2-161993 | 1990-06-20 | ||
JP16199490 | 1990-06-20 | ||
JP16199390 | 1990-06-20 | ||
JP2-161994 | 1990-06-20 | ||
JP17444291A JP3163651B2 (ja) | 1990-06-20 | 1991-06-19 | 超電導薄膜の成膜方法と装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH054804A true JPH054804A (ja) | 1993-01-14 |
JP3163651B2 JP3163651B2 (ja) | 2001-05-08 |
Family
ID=27321935
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17444291A Expired - Fee Related JP3163651B2 (ja) | 1990-06-20 | 1991-06-19 | 超電導薄膜の成膜方法と装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3163651B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003013206A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | Sony Corp | 斜め蒸着装置および斜め蒸着方法 |
KR100928480B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2009-11-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시소자 제조용 스퍼터 및 이를 이용한 스퍼터링 방법 |
-
1991
- 1991-06-19 JP JP17444291A patent/JP3163651B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003013206A (ja) * | 2001-07-05 | 2003-01-15 | Sony Corp | 斜め蒸着装置および斜め蒸着方法 |
KR100928480B1 (ko) * | 2001-12-26 | 2009-11-26 | 엘지디스플레이 주식회사 | 액정표시소자 제조용 스퍼터 및 이를 이용한 스퍼터링 방법 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3163651B2 (ja) | 2001-05-08 |
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