JPH0616496A - 超伝導体膜の成長方法と成長装置 - Google Patents
超伝導体膜の成長方法と成長装置Info
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- JPH0616496A JPH0616496A JP4172113A JP17211392A JPH0616496A JP H0616496 A JPH0616496 A JP H0616496A JP 4172113 A JP4172113 A JP 4172113A JP 17211392 A JP17211392 A JP 17211392A JP H0616496 A JPH0616496 A JP H0616496A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 誘電体基板の表裏両面への超伝導体膜の成長
方法に関し、誘電体基板表面上に超伝導体膜を成長した
後、誘電体基板裏面への超伝導体膜成長時に既成長超伝
導体膜の特性が劣化しない超伝導体膜の成長方法と成長
装置を提供することである。 【構成】 誘電体基板の表面上に第１の超伝導体膜を気
相成長させる第１成長工程と、該第１の超伝導体膜と反
応しない表面を有するサセプタの表面に第１の超伝導体
膜の表面を伏せて支持し、前記誘電体基板裏面上に第２
の超伝導体膜を気相成長させる第２の成長工程とを含
む。
方法に関し、誘電体基板表面上に超伝導体膜を成長した
後、誘電体基板裏面への超伝導体膜成長時に既成長超伝
導体膜の特性が劣化しない超伝導体膜の成長方法と成長
装置を提供することである。 【構成】 誘電体基板の表面上に第１の超伝導体膜を気
相成長させる第１成長工程と、該第１の超伝導体膜と反
応しない表面を有するサセプタの表面に第１の超伝導体
膜の表面を伏せて支持し、前記誘電体基板裏面上に第２
の超伝導体膜を気相成長させる第２の成長工程とを含
む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超伝導体膜の成長技術に
関し、特に誘電体基板の表裏両面への超伝導体膜の成長
方法および成長装置に関する。
関し、特に誘電体基板の表裏両面への超伝導体膜の成長
方法および成長装置に関する。
【０００２】最近、Ｃｕ−Ｏ結合を超伝導面とする酸化
物高温超伝導体がいくつかの材料系で研究開発されてい
る。これら高温超伝導体は液体窒素温度（７７Ｋ）以上
の温度で超伝導特性を示すため、エネルギ伝送路（電
線）以外にもジョセフソン素子やＩＣ用半導体デバイス
の回路基盤の配線等広い範囲への応用が期待されてい
る。
物高温超伝導体がいくつかの材料系で研究開発されてい
る。これら高温超伝導体は液体窒素温度（７７Ｋ）以上
の温度で超伝導特性を示すため、エネルギ伝送路（電
線）以外にもジョセフソン素子やＩＣ用半導体デバイス
の回路基盤の配線等広い範囲への応用が期待されてい
る。
【０００３】これら固体回路用部品は、誘電体基板上の
超伝導体薄膜を用いて構成されるが、特に高周波用の導
波路（受動素子）に適用すると、極めて低損失で高性能
な部品が得られる。
超伝導体薄膜を用いて構成されるが、特に高周波用の導
波路（受動素子）に適用すると、極めて低損失で高性能
な部品が得られる。
【０００４】
【従来の技術】高温超伝導体薄膜を高周波導波路に利用
する場合、形状によって導波路構造は図２に示す３つの
タイプに分かれる。
する場合、形状によって導波路構造は図２に示す３つの
タイプに分かれる。
【０００５】図２（Ａ）に示すように、超伝導体膜のグ
ランドプレーン（接地面）が超伝導体導波路を上下で挟
むストリップライン型、図２（Ｂ）に示すように、超伝
導体導波路の上下一方の側に超伝導体のグランドプレー
ンが配置されたマイクロストリップライン型および図２
（Ｃ）に示すように同一面上で超伝導体導波路を超伝導
体のグランドプレーンが左右で挟むコプレーナライン型
である。
ランドプレーン（接地面）が超伝導体導波路を上下で挟
むストリップライン型、図２（Ｂ）に示すように、超伝
導体導波路の上下一方の側に超伝導体のグランドプレー
ンが配置されたマイクロストリップライン型および図２
（Ｃ）に示すように同一面上で超伝導体導波路を超伝導
体のグランドプレーンが左右で挟むコプレーナライン型
である。
【０００６】ストリップライン型は、信号伝送を行なう
超伝導体導波路の上下両面を、絶縁物（誘電体）を挟ん
で超伝導体アースラインでシールドした構造となってい
る。このため、伝送信号の空間へのエネルギ輻射が最も
少なく、低損失高性能である。
超伝導体導波路の上下両面を、絶縁物（誘電体）を挟ん
で超伝導体アースラインでシールドした構造となってい
る。このため、伝送信号の空間へのエネルギ輻射が最も
少なく、低損失高性能である。
【０００７】これに対して、マイクロストリップライン
型では、図の上面からの輻射エネルギ損失がかなり大き
い。さらに、コプレーナライン型では、導波路側面はシ
ールドされているが、上下両面への輻射ロスを生ずる。
図は模式的に各要素を描いているが、実際には導波路の
膜厚はその幅に比べて桁違いに薄い。
型では、図の上面からの輻射エネルギ損失がかなり大き
い。さらに、コプレーナライン型では、導波路側面はシ
ールドされているが、上下両面への輻射ロスを生ずる。
図は模式的に各要素を描いているが、実際には導波路の
膜厚はその幅に比べて桁違いに薄い。
【０００８】このため、導波路特性は、図２（Ａ）のス
トリップライン型が最も優れ、図２（Ｂ）のマイクロス
トリップライン型、図２（Ｃ）のコプレーナライン型の
順に特性は低下する。
トリップライン型が最も優れ、図２（Ｂ）のマイクロス
トリップライン型、図２（Ｃ）のコプレーナライン型の
順に特性は低下する。
【０００９】したがって、実用上ストリップライン型で
導波路を作ることが望まれている。しかし、そのために
は製造時まず誘電体基板上に高温超伝導体薄膜を形成
後、誘電体基板を裏返してその裏面にまた高温超伝導体
薄膜を形成するプロセスが必要である。なぜならば、酸
化物超伝導体は複雑な組成を有し、気相から基板の上下
両面に同時に均一に酸化物超伝導体膜を堆積することは
事実上極めて困難なためである。
導波路を作ることが望まれている。しかし、そのために
は製造時まず誘電体基板上に高温超伝導体薄膜を形成
後、誘電体基板を裏返してその裏面にまた高温超伝導体
薄膜を形成するプロセスが必要である。なぜならば、酸
化物超伝導体は複雑な組成を有し、気相から基板の上下
両面に同時に均一に酸化物超伝導体膜を堆積することは
事実上極めて困難なためである。
【００１０】このために、図２（Ａ）のストリップライ
ン構造を得ようとすれば、図２（Ｄ）のように３層に分
けて製作した部品を接着するような構造となる。また、
図２（Ｂ）のマイクロストリップライン構造を得ようと
すれば、図２（Ｅ）のように２層に分けて製作した部品
を接着するような構造となる。
ン構造を得ようとすれば、図２（Ｄ）のように３層に分
けて製作した部品を接着するような構造となる。また、
図２（Ｂ）のマイクロストリップライン構造を得ようと
すれば、図２（Ｅ）のように２層に分けて製作した部品
を接着するような構造となる。
【００１１】すなわち、従来技術では、超伝導体／誘電
体構造を単位として複数の単位を貼り合わせて使用せざ
るを得なかった。
体構造を単位として複数の単位を貼り合わせて使用せざ
るを得なかった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】勿論、貼り合わせを行
なわずに、一旦誘電体基板上に超伝導体薄膜を堆積後、
裏返して基板裏面上に超伝導体薄膜を堆積した構造がで
きれば、より簡便に図２（Ａ）または（Ｂ）のものが得
られるはずである。
なわずに、一旦誘電体基板上に超伝導体薄膜を堆積後、
裏返して基板裏面上に超伝導体薄膜を堆積した構造がで
きれば、より簡便に図２（Ａ）または（Ｂ）のものが得
られるはずである。
【００１３】しかし、従来、基板を裏返して超伝導体薄
膜を堆積しようとすると、サセプタに接触した既成長超
伝導体薄膜がサセプタと固相反応を起こして超伝導体特
性が失われるという問題があった。それ故、図２（Ｄ）
または（Ｅ）の貼り合わせ構造が現実的であった。
膜を堆積しようとすると、サセプタに接触した既成長超
伝導体薄膜がサセプタと固相反応を起こして超伝導体特
性が失われるという問題があった。それ故、図２（Ｄ）
または（Ｅ）の貼り合わせ構造が現実的であった。
【００１４】図２（Ｄ）においては、接着はＰ１とＰ２
の２ヶ所で行なわれ、図２（Ｅ）においては、接着はＰ
３の１ヶ所で行なわれる。図２（Ｄ）または（Ｅ）の貼
り合わせ構造においては、素子が大型化するという問題
の他、超伝導体薄膜表面のラフネスや接着剤層の厚み不
均一のため、大面積に亘って均一なインピーダンス特性
を得ることが難しく、伝送特性が低下するという問題が
あった。
の２ヶ所で行なわれ、図２（Ｅ）においては、接着はＰ
３の１ヶ所で行なわれる。図２（Ｄ）または（Ｅ）の貼
り合わせ構造においては、素子が大型化するという問題
の他、超伝導体薄膜表面のラフネスや接着剤層の厚み不
均一のため、大面積に亘って均一なインピーダンス特性
を得ることが難しく、伝送特性が低下するという問題が
あった。
【００１５】したがって、特性の優れたストリップライ
ン型またはマイクロストリップライン型の導波路素子を
得るには、両面研磨した１枚の誘電体基板の両面に均質
な特性を有する超伝導体薄膜を形成する技術の開発が必
要である。
ン型またはマイクロストリップライン型の導波路素子を
得るには、両面研磨した１枚の誘電体基板の両面に均質
な特性を有する超伝導体薄膜を形成する技術の開発が必
要である。
【００１６】本発明の目的は、誘電体基板表面上に超伝
導体膜を成長した後、誘電体基板裏面への超伝導体膜成
長時に既成長超伝導体膜の特性が劣化しない超伝導体膜
の成長方法と成長装置を提供することである。
導体膜を成長した後、誘電体基板裏面への超伝導体膜成
長時に既成長超伝導体膜の特性が劣化しない超伝導体膜
の成長方法と成長装置を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】図１（Ａ）に本発明の原
理説明図を示す。本発明の超伝導体膜の成長方法は、誘
電体基板２の表面上に第１の超伝導体膜３を気相成長さ
せる第１成長工程と、該第１の超伝導体膜３と反応しな
い表面６を有するサセプタ５の表面に第１の超伝導体膜
３の表面を伏せて支持し、前記誘電体基板２裏面上に第
２の超伝導体膜１を気相成長させる第２の成長工程とを
含む。
理説明図を示す。本発明の超伝導体膜の成長方法は、誘
電体基板２の表面上に第１の超伝導体膜３を気相成長さ
せる第１成長工程と、該第１の超伝導体膜３と反応しな
い表面６を有するサセプタ５の表面に第１の超伝導体膜
３の表面を伏せて支持し、前記誘電体基板２裏面上に第
２の超伝導体膜１を気相成長させる第２の成長工程とを
含む。
【００１８】前記サセプタ５の表面６は、ＭｇＯ、サフ
ァイア、アルミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃ
ｅＯ3 およびＹＳＺから選択することが好ましい。ま
た、本発明の超伝導体膜の気相成長装置は、これら材料
を表面にスパッタコートしたサセプタ５を反応室内に配
置する。
ァイア、アルミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、Ｃ
ｅＯ3 およびＹＳＺから選択することが好ましい。ま
た、本発明の超伝導体膜の気相成長装置は、これら材料
を表面にスパッタコートしたサセプタ５を反応室内に配
置する。
【００１９】
【作用】図１（Ａ）に示した本発明の場合、誘電体基板
２上に最初に成長した第１の超伝導体膜３は、直接サセ
プタ５の非反応性の表面６と接触している。
２上に最初に成長した第１の超伝導体膜３は、直接サセ
プタ５の非反応性の表面６と接触している。
【００２０】サセプタ５のバルク部は、通常用いられて
いる石英やＳｉＣで表面被覆したカーボン等で構成でき
る。これらの材料は高温でも安定（酸素雰囲気）な上に
加工しやすく、均熱性にも優れている。このため、広く
気相成長でサセプタ材料に用いられている。ＳｉＣ被覆
カーボンは、高周波加熱によって直接加熱することもで
きる。
いる石英やＳｉＣで表面被覆したカーボン等で構成でき
る。これらの材料は高温でも安定（酸素雰囲気）な上に
加工しやすく、均熱性にも優れている。このため、広く
気相成長でサセプタ材料に用いられている。ＳｉＣ被覆
カーボンは、高周波加熱によって直接加熱することもで
きる。
【００２１】図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す本発明の
両面成長技術と比較した従来の両面成長技術を示す。図
１（Ｂ）に示した従来例のように、石英やＳｉＣコート
カーボンからなるサセプタ５を直接超伝導体膜３に接触
させると、昇温時、両者は激しく固相反応を起こして反
応層４が形成される。
両面成長技術と比較した従来の両面成長技術を示す。図
１（Ｂ）に示した従来例のように、石英やＳｉＣコート
カーボンからなるサセプタ５を直接超伝導体膜３に接触
させると、昇温時、両者は激しく固相反応を起こして反
応層４が形成される。
【００２２】反応層４は、極めて高抵抗となり、そのた
め超伝導特性は失われる。これは、超伝導体の主要構成
成分であるＢｉ酸化物やＹ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｓｒ酸
化物等がＳｉＯ2 やＳｉＣと高温で極めて化学反応性に
富むためである。
め超伝導特性は失われる。これは、超伝導体の主要構成
成分であるＢｉ酸化物やＹ酸化物、Ｂａ酸化物、Ｓｒ酸
化物等がＳｉＯ2 やＳｉＣと高温で極めて化学反応性に
富むためである。
【００２３】ところが、図１（Ａ）で示した非反応性の
表面６、たとえばＭｇＯ、サファイア、アルミナ、Ｍｇ
Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ3 、ＹＳＺ等は、た
とえサセプタ５のバルク部が従来同様の材料で形成され
ていても、サセプタ５のバルクと超伝導体膜３との反応
を阻止する。これら素材は加工性が悪いので板状あるい
は被膜状でサセプタ５上に配置すれば、簡便であり、か
つ昇温時の化学反応をほぼ完全に阻止することができ
る。
表面６、たとえばＭｇＯ、サファイア、アルミナ、Ｍｇ
Ｏ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ3 、ＹＳＺ等は、た
とえサセプタ５のバルク部が従来同様の材料で形成され
ていても、サセプタ５のバルクと超伝導体膜３との反応
を阻止する。これら素材は加工性が悪いので板状あるい
は被膜状でサセプタ５上に配置すれば、簡便であり、か
つ昇温時の化学反応をほぼ完全に阻止することができ
る。
【００２４】また、第２の超伝導体膜１を成長させるた
めの昇温工程で、酸素および／または水蒸気を供給し、
さらに降温工程でも同様の雰囲気を与えることが好まし
い。最初に気相成長した第１の超伝導体膜３の表面から
酸素が脱離して膜の特性劣化を引き起こすことが防止さ
れる。
めの昇温工程で、酸素および／または水蒸気を供給し、
さらに降温工程でも同様の雰囲気を与えることが好まし
い。最初に気相成長した第１の超伝導体膜３の表面から
酸素が脱離して膜の特性劣化を引き起こすことが防止さ
れる。
【００２５】以下、本発明を実施例に基づいてより詳し
く述べる。
く述べる。
【００２６】
【実施例】図３は、本発明の実施例による高温超伝導体
膜の気相成長装置と得られた超伝導体膜の特性を示して
いる。
膜の気相成長装置と得られた超伝導体膜の特性を示して
いる。
【００２７】図３（Ａ）は、常圧ＣＶＤ法による成長装
置の主要構成の断面を示す。図において、横型反応炉１
０に挿入された石英反応管１１は、ガス導入孔１４、１
６およびガス排出孔２１を有している。
置の主要構成の断面を示す。図において、横型反応炉１
０に挿入された石英反応管１１は、ガス導入孔１４、１
６およびガス排出孔２１を有している。
【００２８】本実施例はＢｉ系超伝導体Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃ
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx を成長させるものであり、ガス導入孔１
４から導入されたキャリアガスＨｅは、石英反応管１１
内部で４ヶ所に分流されてほぼ同じ流量で第１ソースＳ
ｒＩ2 １７、第２ソースＣａＩ2 １８、第３ソースＣｕ
Ｉ１９および第４ソースＢｉＣｌ3 ２０上に流れるよう
になっている。
ａ2 Ｃｕ3 Ｏx を成長させるものであり、ガス導入孔１
４から導入されたキャリアガスＨｅは、石英反応管１１
内部で４ヶ所に分流されてほぼ同じ流量で第１ソースＳ
ｒＩ2 １７、第２ソースＣａＩ2 １８、第３ソースＣｕ
Ｉ１９および第４ソースＢｉＣｌ3 ２０上に流れるよう
になっている。
【００２９】一方、ガス導入孔１６より導入される稀釈
ガスＨｅと酸化性ガスＯ2 、Ｈ2 ＯはＭｇＯ基板１２の
近傍で細管から放射される。ＭｇＯ基板１２は、表面に
ＭｇＯスパッタ膜９を被覆された石英製サセプタ１５上
に載置されている。
ガスＨｅと酸化性ガスＯ2 、Ｈ2 ＯはＭｇＯ基板１２の
近傍で細管から放射される。ＭｇＯ基板１２は、表面に
ＭｇＯスパッタ膜９を被覆された石英製サセプタ１５上
に載置されている。
【００３０】前記ＭｇＯ基板１２上には、超伝導体膜を
成長させる場合を除き、昇温、降温過程でＭｇＯ基板１
２上への堆積を避けるために、シャッタ１３が図のよう
に配置されている。
成長させる場合を除き、昇温、降温過程でＭｇＯ基板１
２上への堆積を避けるために、シャッタ１３が図のよう
に配置されている。
【００３１】シャッタ１３は、図示したように排気孔２
１を通じて外部から回転操作できるようになっており、
成長中はＭｇＯ基板１２上から取外しできる。なお、シ
ャッタ１３は回転の代わりに平行移動によって取り外し
てもよい。
１を通じて外部から回転操作できるようになっており、
成長中はＭｇＯ基板１２上から取外しできる。なお、シ
ャッタ１３は回転の代わりに平行移動によって取り外し
てもよい。
【００３２】さて、ＭｇＯ基板１２をサセプタ１５のＭ
ｇＯスパッタ膜９上に載置後、ガス置換を行い、ガス導
入孔１６より酸素、水蒸気を供給しつつ、成長温度まで
昇温する。成長温度は７５０〜８５０℃が好ましい。
ｇＯスパッタ膜９上に載置後、ガス置換を行い、ガス導
入孔１６より酸素、水蒸気を供給しつつ、成長温度まで
昇温する。成長温度は７５０〜８５０℃が好ましい。
【００３３】次に、シャッタ１３を開き、ガス導入孔１
４からＨｅキャリアガスを送って各ソースから高温超伝
導体構成成分を基板上に移送する。たとえば、各ソース
のＨｅの流量は１〜１０ｓｌｍとほぼ一定とし、ＳｒＩ
2 １７を７５０〜８５０℃、ＣａＩ2 １８を７００〜８
００℃、ＣｕＩ１９を４５０〜６００℃、ＢｉＣｌ3２
０を１５０〜２５０℃とした。
４からＨｅキャリアガスを送って各ソースから高温超伝
導体構成成分を基板上に移送する。たとえば、各ソース
のＨｅの流量は１〜１０ｓｌｍとほぼ一定とし、ＳｒＩ
2 １７を７５０〜８５０℃、ＣａＩ2 １８を７００〜８
００℃、ＣｕＩ１９を４５０〜６００℃、ＢｉＣｌ3２
０を１５０〜２５０℃とした。
【００３４】各ソース成分は、ＭｇＯ基板１２近傍で酸
素と化合して、酸化物として基板上に堆積する。Ｏ2 流
量は１０〜１０００ｓｃｃｍである。この時の成長速度
は３〜４ｎｍ／ｍｉｎである。ＭｇＯ基板１２の片面に
約１００ｎｍの厚みのＢｉ2Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超
伝導体膜を成長した後、一旦成長を停止し、降温後Ｍｇ
Ｏ基板１２を裏返してサセプタ１５のＭｇＯスパッタ膜
９上に載置した。
素と化合して、酸化物として基板上に堆積する。Ｏ2 流
量は１０〜１０００ｓｃｃｍである。この時の成長速度
は３〜４ｎｍ／ｍｉｎである。ＭｇＯ基板１２の片面に
約１００ｎｍの厚みのＢｉ2Ｓｒ2 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 超
伝導体膜を成長した後、一旦成長を停止し、降温後Ｍｇ
Ｏ基板１２を裏返してサセプタ１５のＭｇＯスパッタ膜
９上に載置した。
【００３５】次に、裏面にも同じ厚さの膜を成長させ
た。ここで、昇温時（成長開始まで）の約１時間および
降温時の約３０分間は前記したようにシャッタ１３を基
板上にかぶせ、酸化剤を供給しながら表面層の保護を行
なった。
た。ここで、昇温時（成長開始まで）の約１時間および
降温時の約３０分間は前記したようにシャッタ１３を基
板上にかぶせ、酸化剤を供給しながら表面層の保護を行
なった。
【００３６】比較のために、上記と全く同じ成長条件下
で表面にＭｇＯスパッタ膜９を有しない石英サセプタ１
５を用いて、ＭｇＯ基板１２の表裏両面に超伝導体膜成
長を行なった。
で表面にＭｇＯスパッタ膜９を有しない石英サセプタ１
５を用いて、ＭｇＯ基板１２の表裏両面に超伝導体膜成
長を行なった。
【００３７】このようにして得られた超伝導体膜の温度
特性を、図３（Ｂ）に示す。図示したように、実施例に
よれば、ＭｇＯ基板１２の両面に成長したＢｉ系超伝導
体膜はほとんど同じ特性を示し、劣化はみられない。
特性を、図３（Ｂ）に示す。図示したように、実施例に
よれば、ＭｇＯ基板１２の両面に成長したＢｉ系超伝導
体膜はほとんど同じ特性を示し、劣化はみられない。
【００３８】これに対して、ＭｇＯスパッタ膜９を有し
ない石英サセプタ１５を用いてＭｇＯ基板１２の両面上
にＢｉ系超伝導体膜を成長させた場合、最初にＭｇＯ基
板１２の表面に成長させた超伝導体膜が、裏面上の成長
時に石英と激しく反応し、電気特性は低温から高温に至
るまで比抵抗ＭΩｃｍ以上の絶縁物化していることが判
った。
ない石英サセプタ１５を用いてＭｇＯ基板１２の両面上
にＢｉ系超伝導体膜を成長させた場合、最初にＭｇＯ基
板１２の表面に成長させた超伝導体膜が、裏面上の成長
時に石英と激しく反応し、電気特性は低温から高温に至
るまで比抵抗ＭΩｃｍ以上の絶縁物化していることが判
った。
【００３９】前記実施例では、石英サセプタ１５の表面
をＭｇＯスパッタ膜９で被覆したが、勿論ＭｇＯ板を載
置しても同じ効果が得られることは自明である。また、
サセプタ全体をＭｇＯ板で作成してもよい。
をＭｇＯスパッタ膜９で被覆したが、勿論ＭｇＯ板を載
置しても同じ効果が得られることは自明である。また、
サセプタ全体をＭｇＯ板で作成してもよい。
【００４０】図４は、本発明の別の実施例を示す。図４
（Ａ）は、減圧プラズマＣＶＤ装置の構成概略を示し、
図４（Ｂ）は得られた超伝導体膜の温度特性を示す。反
応容器３０の中央部には、回転軸２９と一体化され、Ｓ
ｉＣコートのカーボンで形成された基板サセプタ２６が
設けられ、該基板サセプタ２６の直下にはヒータ２８が
設けられている。基板サセプタ２６上には、非反応性保
護体としてＡｌ2 Ｏ3 板（図示せず）が載置され、その
上にＭｇＯまたはサファイアからなる基板２７が載置さ
れる。
（Ａ）は、減圧プラズマＣＶＤ装置の構成概略を示し、
図４（Ｂ）は得られた超伝導体膜の温度特性を示す。反
応容器３０の中央部には、回転軸２９と一体化され、Ｓ
ｉＣコートのカーボンで形成された基板サセプタ２６が
設けられ、該基板サセプタ２６の直下にはヒータ２８が
設けられている。基板サセプタ２６上には、非反応性保
護体としてＡｌ2 Ｏ3 板（図示せず）が載置され、その
上にＭｇＯまたはサファイアからなる基板２７が載置さ
れる。
【００４１】基板サセプタ２６の上方にはＲＦ電極２５
が設けられ、基板サセプタ２６（アース）との間にプラ
ズマ用電力を供給する。ＲＦ電極２５は中空で基板サセ
プタ２６の対向面はメッシュとなっており、この中をＯ
2 やＨ2 Ｏが供給される。
が設けられ、基板サセプタ２６（アース）との間にプラ
ズマ用電力を供給する。ＲＦ電極２５は中空で基板サセ
プタ２６の対向面はメッシュとなっており、この中をＯ
2 やＨ2 Ｏが供給される。
【００４２】一方、ソースは反応容器３０の側壁に設け
られた必要な個数だけのソースセル４１内にそれぞれ独
立して載置される。図４（Ａ）の場合、左右２ヶ所のソ
ースセルのみが図示される。
られた必要な個数だけのソースセル４１内にそれぞれ独
立して載置される。図４（Ａ）の場合、左右２ヶ所のソ
ースセルのみが図示される。
【００４３】ソースセル４１内にはＨｅガス導入管が設
けられ、該Ｈｅガス導入管の周囲にはヒータ２２が設け
られている。また、Ｈｅガス導入管内部には、ボート２
３内にソース２４が載置されている。ソースセル４１の
反応容器３０内開口部にはシャッタ３１が設けられてお
り、高温超伝導体膜成長時以外には、ソースセルは閉じ
られている。
けられ、該Ｈｅガス導入管の周囲にはヒータ２２が設け
られている。また、Ｈｅガス導入管内部には、ボート２
３内にソース２４が載置されている。ソースセル４１の
反応容器３０内開口部にはシャッタ３１が設けられてお
り、高温超伝導体膜成長時以外には、ソースセルは閉じ
られている。
【００４４】この反応容器３０内でＢｉ2 Ｓｒ2 ＣａＣ
ｕ2 Ｏx 系超伝導体膜を成長する場合を述べる。サファ
イア基板２７を基板サセプタ２６上に載置されたＡｌ2
Ｏ3 板上に載置し、真空排気しながら酸素を数百ｓｃｃ
ｍ流して昇温する。成長温度（５５０〜７００℃）に達
した時、各ソースセル４１内のソース２４も所定温度に
加熱されており、シャッタ３１を開いてＨｅキャリアガ
スと共に各ソース成分を基板領域に送る。
ｕ2 Ｏx 系超伝導体膜を成長する場合を述べる。サファ
イア基板２７を基板サセプタ２６上に載置されたＡｌ2
Ｏ3 板上に載置し、真空排気しながら酸素を数百ｓｃｃ
ｍ流して昇温する。成長温度（５５０〜７００℃）に達
した時、各ソースセル４１内のソース２４も所定温度に
加熱されており、シャッタ３１を開いてＨｅキャリアガ
スと共に各ソース成分を基板領域に送る。
【００４５】代表的なソース移送条件は、ＢｉＣｌ3 １
３０〜１７０℃、ＳｒＩ2 ８００〜８４０℃、ＣａＩ2
７７０〜８１０℃、ＣｕＩ４６０〜５００℃であり、Ｈ
ｅガス流量はいずれも１００〜１０００ｓｃｃｍであ
る。この時、成長速度は約０．２ｎｍ／ｍｉｎである。
３０〜１７０℃、ＳｒＩ2 ８００〜８４０℃、ＣａＩ2
７７０〜８１０℃、ＣｕＩ４６０〜５００℃であり、Ｈ
ｅガス流量はいずれも１００〜１０００ｓｃｃｍであ
る。この時、成長速度は約０．２ｎｍ／ｍｉｎである。
【００４６】このような条件で、サファイア基板２７の
両面に厚さ約１００ｎｍの超伝導体膜を成長させた。比
較のためにＡｌ2 Ｏ3 板を取り除き、表面をＳｉＣで被
覆したカーボン板の基板サセプタ２６上に直接サファイ
ア基板２７を載置した場合についても高温超伝導体膜の
成長を行なった。
両面に厚さ約１００ｎｍの超伝導体膜を成長させた。比
較のためにＡｌ2 Ｏ3 板を取り除き、表面をＳｉＣで被
覆したカーボン板の基板サセプタ２６上に直接サファイ
ア基板２７を載置した場合についても高温超伝導体膜の
成長を行なった。
【００４７】なお、高温超伝導体膜の成長中はＲＦ電力
を投入して基板領域に酸素プラズマをたて、酸化反応を
促進すると同時に、回路軸２９によってサファイア基板
２７を回転させ、面内膜厚の均一性向上を計っている。
を投入して基板領域に酸素プラズマをたて、酸化反応を
促進すると同時に、回路軸２９によってサファイア基板
２７を回転させ、面内膜厚の均一性向上を計っている。
【００４８】また、昇降過程にあたっては、シャッタ３
１を閉じてＨｅキャリアガスをストップすると同時に、
ＲＦ電極２５のメッシュ板から基板２７上に酸素だけを
供給した。
１を閉じてＨｅキャリアガスをストップすると同時に、
ＲＦ電極２５のメッシュ板から基板２７上に酸素だけを
供給した。
【００４９】以上の工程でサファイア基板２７の表裏両
面に成長したＢｉ系高温超伝導体膜の抵抗の温度依存性
を測定した結果を図４（Ｂ）に示す。アルミナ板で表面
を保護されたサセプタ上で成長した超伝導体膜の特性が
昇降温時における酸素分圧の効果もあって、成長直後
（アズグロウン）の超伝導体膜と遜色ない特性を有して
いることが判る。
面に成長したＢｉ系高温超伝導体膜の抵抗の温度依存性
を測定した結果を図４（Ｂ）に示す。アルミナ板で表面
を保護されたサセプタ上で成長した超伝導体膜の特性が
昇降温時における酸素分圧の効果もあって、成長直後
（アズグロウン）の超伝導体膜と遜色ない特性を有して
いることが判る。
【００５０】これに対して、ＳｉＣ被覆カーボン板上に
接触させた超伝導体膜はＳｉＣと激しく反応し、絶縁物
化しているのが確認された。以上の実施例では、基板サ
セプタ表面の非反応性保護体としてＭｇＯおよびＡｌ2
Ｏ3 を用いた場合を述べた。しかし、この他にサファイ
ア、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ3 およびＹ
ＳＺでも同様の優れた保護効果がある。これら以外にも
高温酸化性雰囲気で安定であり、超伝導体と反応しない
材料ならば、保護体に用いうることは明らかである。
接触させた超伝導体膜はＳｉＣと激しく反応し、絶縁物
化しているのが確認された。以上の実施例では、基板サ
セプタ表面の非反応性保護体としてＭｇＯおよびＡｌ2
Ｏ3 を用いた場合を述べた。しかし、この他にサファイ
ア、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ3 およびＹ
ＳＺでも同様の優れた保護効果がある。これら以外にも
高温酸化性雰囲気で安定であり、超伝導体と反応しない
材料ならば、保護体に用いうることは明らかである。
【００５１】また、本発明は、当然Ｂｉ系以外の酸化物
超伝導体膜の形成、たとえばＹ系やＴｌ系にも適用でき
ることは自明である。その他、種々の変更、改良、組み
合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
超伝導体膜の形成、たとえばＹ系やＴｌ系にも適用でき
ることは自明である。その他、種々の変更、改良、組み
合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【００５２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によって、誘電
体基板の両面に特性の優れた超伝導体膜を形成すること
が可能となった。この両面成長技術を用いれば、特性良
好なストリップライン型やマイクロストリップライン型
の導波路等を形成することができる。
体基板の両面に特性の優れた超伝導体膜を形成すること
が可能となった。この両面成長技術を用いれば、特性良
好なストリップライン型やマイクロストリップライン型
の導波路等を形成することができる。
【図１】原理説明図である。従来例（図１（Ｂ））と対
比して示した。
比して示した。
【図２】高温超伝導体の高周波用導波路への応用形態を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図３】実施例を示す概略断面図および超伝導特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図４】別の実施例を示す概略断面図および超伝導特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１ 第２の超伝導体膜 ２ 誘電体基板 ３ 第１の超伝導体膜 ４ 反応層 ５ （基板）サセプタ ６ 非反応性の表面 ９ ＭｇＯスパッタ膜 １０ 横型反応炉 １１ 石英反応管 １２ ＭｇＯ基板 １３ シャッタ １４、１６ ガス導入孔 １５ 石英製（基板）サセプタ １７ 第１ソース（ＳｒＩ2 ） １８ 第２ソース（ＣａＩ2 ） １９ 第３ソース（ＣｕＩ） ２０ 第４ソース（ＢｉＣｌ3 ） ２１ 排気孔 ２２ ヒータ ２３ ボート ２４ ソース ２５ ＲＦ電極 ２６ 基板サセプタ ２７ ＭｇＯまたはサファイア基板 ２８ ヒータ ２９ 回転軸 ３０ 反応容器 ３１ シャッタ ４１ ソースセル
───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｈ０１Ｐ 3/08 11/00 ＺＡＡ Ｇ
Claims (3)
- 【請求項１】 誘電体基板（２）の表面上に第１の超伝
導体膜（３）を気相成長させる第１成長工程と、 該第１の超伝導体膜（３）と反応しない表面を有するサ
セプタ（５）の表面に第１の超伝導体膜（３）の表面を
伏せて支持し、前記誘電体基板（２）裏面上に第２の超
伝導体膜（１）を気相成長させる第２の成長工程とを含
む超伝導体膜の成長方法。 - 【請求項２】 前記サセプタの表面がＭｇＯ、サファイ
ア、アルミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2 Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ
3 およびイットリウムスタビライズドジルコニア（ＹＳ
Ｚ）からなる群より選ばれた少なくとも１種類の材料で
構成されている請求項１記載の超伝導体膜の成長方法。 - 【請求項３】 反応室と、 反応室内に配置され、表面にＭｇＯ、サファイア、アル
ミナ、ＭｇＯ・Ａｌ2Ｏ3 、Ｙ2 Ｏ3 、ＣｅＯ3 、イッ
トリウムスタビライズドジルコニア（ＹＳＺ）からなる
群より選ばれた少なくとも１種類の材料をスパッタコー
トしたサセプタ（５）とを含む超伝導体膜の気相成長装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172113A JPH0616496A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 超伝導体膜の成長方法と成長装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4172113A JPH0616496A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 超伝導体膜の成長方法と成長装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0616496A true JPH0616496A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=15935799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4172113A Withdrawn JPH0616496A (ja) | 1992-06-30 | 1992-06-30 | 超伝導体膜の成長方法と成長装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616496A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007521397A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-08-02 | スーパーコンダクター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 反応性蒸発による現場での薄膜の生長 |
-
1992
- 1992-06-30 JP JP4172113A patent/JPH0616496A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007521397A (ja) * | 2003-12-01 | 2007-08-02 | スーパーコンダクター・テクノロジーズ・インコーポレイテッド | 反応性蒸発による現場での薄膜の生長 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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