JPH0551203A - 酸化物超電導膜のエツチング方法 - Google Patents
酸化物超電導膜のエツチング方法Info
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- JPH0551203A JPH0551203A JP3237407A JP23740791A JPH0551203A JP H0551203 A JPH0551203 A JP H0551203A JP 3237407 A JP3237407 A JP 3237407A JP 23740791 A JP23740791 A JP 23740791A JP H0551203 A JPH0551203 A JP H0551203A
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- Japan
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- oxide superconducting
- superconducting film
- etching
- film
- gas
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- 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
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 酸化物超電導膜の超電導特性を低下させにく
いエッチング方法を得ること。 【構成】 塩素ガスと水素ガスをエッチャントに用いた
リアクティブイオンエッチング方式により酸化物超電導
膜をエッチング処理する酸化物超電導膜のエッチング方
法。 【効果】 スパッタリング損傷、水分等による劣化が少
なくて超電導特性の維持率、微細加工性に優れる。
いエッチング方法を得ること。 【構成】 塩素ガスと水素ガスをエッチャントに用いた
リアクティブイオンエッチング方式により酸化物超電導
膜をエッチング処理する酸化物超電導膜のエッチング方
法。 【効果】 スパッタリング損傷、水分等による劣化が少
なくて超電導特性の維持率、微細加工性に優れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超電導特性の維持性に
優れる酸化物超電導膜のエッチング方法に関する。
優れる酸化物超電導膜のエッチング方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルゴンガスと塩素ガスをエッチ
ャントに用いたリアクティブイオンエッチング方式によ
り酸化物超電導膜をエッチング処理する方法が知られて
いた。リアクティブイオンエッチング方式は、塩酸水溶
液等の酸性液をエッチャントに用いるウェットエッチン
グ方式などに比べて微細加工性に優れており、１μm以
下のパターンニングも可能であるなどの利点を有してい
る。なおウェットエッチング方式には、水分により超電
導特性が劣化する難点などもある。
ャントに用いたリアクティブイオンエッチング方式によ
り酸化物超電導膜をエッチング処理する方法が知られて
いた。リアクティブイオンエッチング方式は、塩酸水溶
液等の酸性液をエッチャントに用いるウェットエッチン
グ方式などに比べて微細加工性に優れており、１μm以
下のパターンニングも可能であるなどの利点を有してい
る。なおウェットエッチング方式には、水分により超電
導特性が劣化する難点などもある。
【０００３】しかしながら、エッチャントそのもの、あ
るいはエッチング時に生成するガスが原因するものか、
レジスト等による被覆部分における酸化物超電導膜の損
傷が大きく、かつ超電導特性の低下が大きい問題点があ
った。
るいはエッチング時に生成するガスが原因するものか、
レジスト等による被覆部分における酸化物超電導膜の損
傷が大きく、かつ超電導特性の低下が大きい問題点があ
った。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、酸化物超電
導膜の超電導特性を低下させにくいエッチング方法の開
発を課題とする。
導膜の超電導特性を低下させにくいエッチング方法の開
発を課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、塩素ガスと水
素ガスをエッチャントに用いたリアクティブイオンエッ
チング方式により酸化物超電導膜をエッチング処理する
ことを特徴とする酸化物超電導膜のエッチング方法を提
供するものである。
素ガスをエッチャントに用いたリアクティブイオンエッ
チング方式により酸化物超電導膜をエッチング処理する
ことを特徴とする酸化物超電導膜のエッチング方法を提
供するものである。
【０００６】
【作用】塩素ガスと水素ガスをエッチャントに用いたリ
アクティブイオンエッチング方式を適用することによ
り、微細加工性を維持しつつ、レジスト等による被覆部
分における酸化物超電導膜の損傷を軽減することがで
き、超電導特性の低下も小さくすることができる。
アクティブイオンエッチング方式を適用することによ
り、微細加工性を維持しつつ、レジスト等による被覆部
分における酸化物超電導膜の損傷を軽減することがで
き、超電導特性の低下も小さくすることができる。
【０００７】前記の理由は不明であるが本発明者は、ア
ルゴンイオンに比べて水素イオンは質量が小さく、これ
により酸化物超電導膜のスパッタリング損傷が軽減され
ること、また水素ガスを用いた場合、エッチング処理後
における残留水分の分圧が大きく減少し、これにより水
分による酸化物超電導膜の劣化が抑制されることなどに
よるものと考えている。
ルゴンイオンに比べて水素イオンは質量が小さく、これ
により酸化物超電導膜のスパッタリング損傷が軽減され
ること、また水素ガスを用いた場合、エッチング処理後
における残留水分の分圧が大きく減少し、これにより水
分による酸化物超電導膜の劣化が抑制されることなどに
よるものと考えている。
【０００８】
【実施例】本発明は、塩素ガスと水素ガスをエッチャン
トに用いたリアクティブイオンエッチング方式により酸
化物超電導膜をエッチング処理するものである。エッチ
ング処理は、例えばＭgＯやＳrＴiＯ3等のセラミックな
どからなる適宜な基板上に設けた酸化物超電導膜に対し
て行われる。
トに用いたリアクティブイオンエッチング方式により酸
化物超電導膜をエッチング処理するものである。エッチ
ング処理は、例えばＭgＯやＳrＴiＯ3等のセラミックな
どからなる適宜な基板上に設けた酸化物超電導膜に対し
て行われる。
【０００９】エッチング対象の酸化物超電導膜について
は特に限定はない。その例としては、ＹＢa2Ｃu3Ｏyや
ＹＢa2Ｃu4Ｏyの如きＹ系酸化物超電導体、Ｂa1-xＫxＢ
iＯ3の如きＢa系酸化物超電導体、Ｎd2-xＣexＣuＯyの
如きＮd系酸化物超電導体、Ｂi2Ｓr2ＣaＣu2Ｏy、Ｂi
2-xＰbxＳr2Ｃa2Ｃu3Ｏy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、Ｐ
b系酸化物超電導体などからなるものがあげられる。
は特に限定はない。その例としては、ＹＢa2Ｃu3Ｏyや
ＹＢa2Ｃu4Ｏyの如きＹ系酸化物超電導体、Ｂa1-xＫxＢ
iＯ3の如きＢa系酸化物超電導体、Ｎd2-xＣexＣuＯyの
如きＮd系酸化物超電導体、Ｂi2Ｓr2ＣaＣu2Ｏy、Ｂi
2-xＰbxＳr2Ｃa2Ｃu3Ｏy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、Ｐ
b系酸化物超電導体などからなるものがあげられる。
【００１０】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、あるいはＯ成分をＦなどで置換した
ものなどもあげられる。さらに、ピンニングセンターを
含有させたものなどもあげられる。
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、あるいはＯ成分をＦなどで置換した
ものなどもあげられる。さらに、ピンニングセンターを
含有させたものなどもあげられる。
【００１１】基板上への酸化物超電導膜の形成は、例え
ばスパッタリング法、レーザースパッタリング法、イオ
ンビームスパッタリング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、
ゾル・ゲル法、噴霧熱分解法などの任意な方式で行って
よい。形成する膜厚も任意である。一般には、５００μ
m以下とされる。
ばスパッタリング法、レーザースパッタリング法、イオ
ンビームスパッタリング法、ＭＢＥ法、ＭＯＣＶＤ法、
ゾル・ゲル法、噴霧熱分解法などの任意な方式で行って
よい。形成する膜厚も任意である。一般には、５００μ
m以下とされる。
【００１２】基板上に設けられた酸化物超電導膜は、そ
れにフォトリソグラフィー方式などによりパターンニン
グが施され、酸化物超電導膜の非エッチング部分にレジ
スト等の被覆層が付与されて、エッチング処理に供され
る。
れにフォトリソグラフィー方式などによりパターンニン
グが施され、酸化物超電導膜の非エッチング部分にレジ
スト等の被覆層が付与されて、エッチング処理に供され
る。
【００１３】エッチング処理は、リアクティブイオンエ
ッチング方式（ＲＩＥ）により行われる。すなわち例え
ば図１に示した如く、反応室１内に配置した電極２，４
間に処理対象の酸化物超電導膜３を配置し、減圧雰囲気
下、就中５／１０6Ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気下にエッ
チャント（Ｃl2、Ｈ2）を供給すると共に、電極２，４
間に電圧を印加してイオンを発生させ、被覆層が付与さ
れていない酸化物超電導膜部分をエッチング除去するこ
とにより行われる。その際、本発明においてはエッチャ
ントとして塩素ガスと水素ガスを用いる。
ッチング方式（ＲＩＥ）により行われる。すなわち例え
ば図１に示した如く、反応室１内に配置した電極２，４
間に処理対象の酸化物超電導膜３を配置し、減圧雰囲気
下、就中５／１０6Ｔｏｒｒ以下の減圧雰囲気下にエッ
チャント（Ｃl2、Ｈ2）を供給すると共に、電極２，４
間に電圧を印加してイオンを発生させ、被覆層が付与さ
れていない酸化物超電導膜部分をエッチング除去するこ
とにより行われる。その際、本発明においてはエッチャ
ントとして塩素ガスと水素ガスを用いる。
【００１４】なお前記のエッチング処理で形成された酸
化物超電導膜パターン上に残存する被覆層は、例えば前
記エッチング処理後、塩素ガスと水素ガスに代えて酸素
ガスを供給して除去するＯ2アッシング方式などの適宜
な方式で除去することができる。
化物超電導膜パターン上に残存する被覆層は、例えば前
記エッチング処理後、塩素ガスと水素ガスに代えて酸素
ガスを供給して除去するＯ2アッシング方式などの適宜
な方式で除去することができる。
【００１５】ちなみに、ＭgＯ基板上にゾル・ゲル法でＹ
Ｂa2Ｃu3Ｏyからなる厚さ１０μmの酸化物超電導膜を形
成し、その上にフォトリソグラフィー方式でパターンニ
ングしてレジストパターンを形成し、エッチング処理の
対象物を得た。
Ｂa2Ｃu3Ｏyからなる厚さ１０μmの酸化物超電導膜を形
成し、その上にフォトリソグラフィー方式でパターンニ
ングしてレジストパターンを形成し、エッチング処理の
対象物を得た。
【００１６】次に、直径２８cmの上部アノード電極と直
径２５cmの下部カソード電極が５cmの間隙で配置された
平行平板型ＲＩＥ装置を用いて、その下部カソード電極
上に前記で得た処理対象の酸化物超電導膜（基板付）を
置いたのち、反応室内を５／１０6Ｔｏｒｒ以下に真空
引きした。なお、上部アノード電極及び下部カソード電
極は、ステンレス板を５mm厚の石英板で覆ったものより
なり、水冷できるようになっている。
径２５cmの下部カソード電極が５cmの間隙で配置された
平行平板型ＲＩＥ装置を用いて、その下部カソード電極
上に前記で得た処理対象の酸化物超電導膜（基板付）を
置いたのち、反応室内を５／１０6Ｔｏｒｒ以下に真空
引きした。なお、上部アノード電極及び下部カソード電
極は、ステンレス板を５mm厚の石英板で覆ったものより
なり、水冷できるようになっている。
【００１７】次いで、反応室内に塩素ガスと水素ガスを
それぞれ１２SCCMの流量で供給し、総ガス圧力２.０／
１０2Ｔｏｒｒの下、電極間に１３.５６ＭＨzの高周波
電力を印加して（電力密度０.４１ｗ／cm2）エッチング
処理し、レジストパターンを有しない部分の酸化物超電
導膜を除去した。
それぞれ１２SCCMの流量で供給し、総ガス圧力２.０／
１０2Ｔｏｒｒの下、電極間に１３.５６ＭＨzの高周波
電力を印加して（電力密度０.４１ｗ／cm2）エッチング
処理し、レジストパターンを有しない部分の酸化物超電
導膜を除去した。
【００１８】その後、反応室内をさらに真空引きしたの
ち酸素ガスを供給し、前記に準じて酸化物超電導膜パタ
ーン上のレジストを除去し、目的とする酸化物超電導膜
パターンを得た。
ち酸素ガスを供給し、前記に準じて酸化物超電導膜パタ
ーン上のレジストを除去し、目的とする酸化物超電導膜
パターンを得た。
【００１９】前記において、エッチング処理の前後にお
ける反応室内の残留ガスを四重極質量分析装置にて測定
したところ、エッチング処理前において、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、
Ｏ2が主成分であった。特にＨ2Ｏの分圧が大きく、背
圧：１.０／１０5Ｔｏｒｒの下で、８.５／１０6Ｔｏｒ
ｒを占めていた。しかし、エッチング処理後においては
Ｎ2やＯ2等については殆ど変化がなかったが、Ｈ2Ｏの
分圧が２.９／１０6Ｔｏｒｒ（背圧：１.０／１０5Ｔｏ
ｒｒ）と大幅に減少していた。
ける反応室内の残留ガスを四重極質量分析装置にて測定
したところ、エッチング処理前において、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、
Ｏ2が主成分であった。特にＨ2Ｏの分圧が大きく、背
圧：１.０／１０5Ｔｏｒｒの下で、８.５／１０6Ｔｏｒ
ｒを占めていた。しかし、エッチング処理後においては
Ｎ2やＯ2等については殆ど変化がなかったが、Ｈ2Ｏの
分圧が２.９／１０6Ｔｏｒｒ（背圧：１.０／１０5Ｔｏ
ｒｒ）と大幅に減少していた。
【００２０】また、エッチング処理前における酸化物超
電導膜の臨界温度は８１Ｋで、臨界電流密度は７５００
Ａ／cm2（７７.３Ｋ）であり、エッチング処理後におけ
る酸化物超電導膜パターンの臨界温度は８１Ｋで、臨界
電流密度は７５００Ａ／cm2（７７.３Ｋ）であった。な
お、線幅１μmの酸化物超電導膜パターンも高精度に形
成されていた。
電導膜の臨界温度は８１Ｋで、臨界電流密度は７５００
Ａ／cm2（７７.３Ｋ）であり、エッチング処理後におけ
る酸化物超電導膜パターンの臨界温度は８１Ｋで、臨界
電流密度は７５００Ａ／cm2（７７.３Ｋ）であった。な
お、線幅１μmの酸化物超電導膜パターンも高精度に形
成されていた。
【００２１】一方、比較のために、塩素ガスと水素ガス
に代えて塩素ガスとアルゴンガスを用い、塩素ガスの流
量：４SCCM、アルゴンガスの流量：２０SCCMの条件で供
給したほかは前記の実施例に準じて酸化物超電導膜パタ
ーンを得た。
に代えて塩素ガスとアルゴンガスを用い、塩素ガスの流
量：４SCCM、アルゴンガスの流量：２０SCCMの条件で供
給したほかは前記の実施例に準じて酸化物超電導膜パタ
ーンを得た。
【００２２】前記の比較例におけるエッチング処理前後
での反応室内の残留ガスの四重極質量分析においては、
エッチング処理の前後で殆ど変化がなく、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、
Ｏ2を主成分とした。特にＨ2Ｏの分圧は、背圧：１.０
／１０5Ｔｏｒｒの下で、８.５／１０6Ｔｏｒｒを占
め、エッチング処理の前後で変化がなく、高含有率であ
った。また、比較例におけるエッチング処理後における
酸化物超電導膜パターンの臨界温度は７０Ｋであった。
での反応室内の残留ガスの四重極質量分析においては、
エッチング処理の前後で殆ど変化がなく、Ｈ2Ｏ、Ｎ2、
Ｏ2を主成分とした。特にＨ2Ｏの分圧は、背圧：１.０
／１０5Ｔｏｒｒの下で、８.５／１０6Ｔｏｒｒを占
め、エッチング処理の前後で変化がなく、高含有率であ
った。また、比較例におけるエッチング処理後における
酸化物超電導膜パターンの臨界温度は７０Ｋであった。
【００２３】なお前記において、臨界温度は０.１Ａ／c
m2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である。
m2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である。
【００２４】また臨界電流密度は、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レコーダにおいて１μv／cmの電圧が出現し
たときの電流値を超電導体の断面積で除した値である。
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レコーダにおいて１μv／cmの電圧が出現し
たときの電流値を超電導体の断面積で除した値である。
【００２５】本発明のエッチング方法は、ジョセフソン
接合素子やＳＱＵＩＤ等の、酸化物超電導膜パターンを
有する電子装置などの形成に好ましく用いることができ
る。
接合素子やＳＱＵＩＤ等の、酸化物超電導膜パターンを
有する電子装置などの形成に好ましく用いることができ
る。
【００２６】
【発明の効果】本発明による酸化物超電導膜のエッチン
グ方法によれば、スパッタリング損傷が少なく、かつ水
分等による劣化が少なくて、超電導特性の維持率に優
れ、かつ微細加工性に優れる酸化物超電導膜パターンを
得ることができる。
グ方法によれば、スパッタリング損傷が少なく、かつ水
分等による劣化が少なくて、超電導特性の維持率に優
れ、かつ微細加工性に優れる酸化物超電導膜パターンを
得ることができる。
【図１】本発明方法の説明図。
１：反応室 ２，４：電極 ３：処理対象の酸化物超電導膜
Claims (1)
- 【請求項１】 塩素ガスと水素ガスをエッチャントに用
いたリアクティブイオンエッチング方式により酸化物超
電導膜をエッチング処理することを特徴とする酸化物超
電導膜のエッチング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3237407A JPH0551203A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 酸化物超電導膜のエツチング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3237407A JPH0551203A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 酸化物超電導膜のエツチング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0551203A true JPH0551203A (ja) | 1993-03-02 |
Family
ID=17014929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3237407A Pending JPH0551203A (ja) | 1991-08-23 | 1991-08-23 | 酸化物超電導膜のエツチング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0551203A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2560035A (en) * | 2017-02-28 | 2018-08-29 | Hairmoji Ltd | Hair tapestry weaving tool |
-
1991
- 1991-08-23 JP JP3237407A patent/JPH0551203A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2560035A (en) * | 2017-02-28 | 2018-08-29 | Hairmoji Ltd | Hair tapestry weaving tool |
| US10835009B2 (en) | 2017-02-28 | 2020-11-17 | Hairmoji Limited | Hair tapestry weaving tool |
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