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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- 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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- 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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