JPH1056214A - 超伝導薄膜の形成方法 - Google Patents
超伝導薄膜の形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 輻射加熱の場合でも良好な超伝導特性が得ら
れる超伝導薄膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 基板の一方面に超伝導薄膜を成膜する際
に、該基板を透過しやすい波長域の電磁波を該基板に輻
射して加熱処理する超伝導薄膜の形成方法において、前
記基板の他方面に、あらかじめ、前記電磁波の波長域を
吸収しやすい材料からなるダミー層を形成し若しくは貼
着しておく。ダミー層が輻射加熱され、該ダミー層と一
体の基板の温度が上昇し、超伝導薄膜の加熱が支障なく
行われる。
れる超伝導薄膜の形成方法を提供する。 【解決手段】 基板の一方面に超伝導薄膜を成膜する際
に、該基板を透過しやすい波長域の電磁波を該基板に輻
射して加熱処理する超伝導薄膜の形成方法において、前
記基板の他方面に、あらかじめ、前記電磁波の波長域を
吸収しやすい材料からなるダミー層を形成し若しくは貼
着しておく。ダミー層が輻射加熱され、該ダミー層と一
体の基板の温度が上昇し、超伝導薄膜の加熱が支障なく
行われる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、超伝導薄膜の形成
方法に関し、特に、輻射加熱を利用する超伝導薄膜の形
成方法に関する。
方法に関し、特に、輻射加熱を利用する超伝導薄膜の形
成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、マイクロ波集積回路素子やチップ
内配線に、ＹＢＣＯ系などの高温超伝導体（ＨＴＳ：hi
gh temperature superconductor ）を用いる試みがなさ
れている。超伝導状態にあるＨＴＳの電気抵抗がきわめ
て小さいため、信号損失の大幅な低下や周波数応答性の
向上など、金属材料にない優れた特性が得られるからで
ある。
内配線に、ＹＢＣＯ系などの高温超伝導体（ＨＴＳ：hi
gh temperature superconductor ）を用いる試みがなさ
れている。超伝導状態にあるＨＴＳの電気抵抗がきわめ
て小さいため、信号損失の大幅な低下や周波数応答性の
向上など、金属材料にない優れた特性が得られるからで
ある。
【０００３】一般に、薄膜作製法としては、スパッタ
法、蒸着法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＣＶ
Ｄ法など様々なものが知られているが、超伝導薄膜の形
成には、特に、加熱用の熱源が基板と直に接していない
もの（すなわち輻射加熱）を用いることが推奨されてい
る。熱源が直に接していると熱源から基板への不純物の
混入が避けられず、良好な超伝導特性を得にくいからで
ある。
法、蒸着法、イオンプレーティング法、ＭＢＥ法、ＣＶ
Ｄ法など様々なものが知られているが、超伝導薄膜の形
成には、特に、加熱用の熱源が基板と直に接していない
もの（すなわち輻射加熱）を用いることが推奨されてい
る。熱源が直に接していると熱源から基板への不純物の
混入が避けられず、良好な超伝導特性を得にくいからで
ある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、輻射加
熱の熱源はその多くが電磁波の一種の“赤外線”である
ため、赤外線を透過しやすい基板（たとえば、ＭｇＯや
ＬＡＯなどの誘電体基板）の場合、基板温度を十分に上
げることができず、形成された超伝導薄膜の結晶性が悪
くなったり表面抵抗が高くなったりするという問題点が
あった。
熱の熱源はその多くが電磁波の一種の“赤外線”である
ため、赤外線を透過しやすい基板（たとえば、ＭｇＯや
ＬＡＯなどの誘電体基板）の場合、基板温度を十分に上
げることができず、形成された超伝導薄膜の結晶性が悪
くなったり表面抵抗が高くなったりするという問題点が
あった。
【０００５】そこで、本発明は、輻射加熱の場合でも良
好な超伝導特性が得られる超伝導薄膜の形成方法を提供
することを目的とする。
好な超伝導特性が得られる超伝導薄膜の形成方法を提供
することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
基板の一方面に超伝導薄膜を成膜する際に、該基板を透
過しやすい波長域の電磁波を該基板に輻射して加熱処理
する超伝導薄膜の形成方法において、前記基板の他方面
に、あらかじめ、前記電磁波の波長域を吸収しやすい材
料からなるダミー層を形成し若しくは貼着しておくこと
を特徴とする。
基板の一方面に超伝導薄膜を成膜する際に、該基板を透
過しやすい波長域の電磁波を該基板に輻射して加熱処理
する超伝導薄膜の形成方法において、前記基板の他方面
に、あらかじめ、前記電磁波の波長域を吸収しやすい材
料からなるダミー層を形成し若しくは貼着しておくこと
を特徴とする。
【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、前記ダミー層が超伝導薄膜であることを特
徴とする。請求項１または２に係る発明では、ダミー層
が輻射加熱され、該ダミー層と一体の基板の温度が上昇
し、超伝導薄膜の加熱が支障なく行われる。
明において、前記ダミー層が超伝導薄膜であることを特
徴とする。請求項１または２に係る発明では、ダミー層
が輻射加熱され、該ダミー層と一体の基板の温度が上昇
し、超伝導薄膜の加熱が支障なく行われる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜図４は本発明に係る超伝導薄膜
の形成方法の一実施例を示す図であり、特に限定しない
が、ストリップライン構造のマイクロ波集積回路への適
用例である。すなわち、この実施例は、ストリップ導体
と接地導体との間に低損失の誘電体基板を挟み込んだ構
造を持つマイクロ波集積回路の、より一層の性能向上を
図るために、誘電体基板の両面の導体（ストリップ導体
と接地導体）を超伝導薄膜で形成するというものであ
り、さらに、その超伝導薄膜の成膜に際して、輻射加熱
を行うというものである。
づいて説明する。図１〜図４は本発明に係る超伝導薄膜
の形成方法の一実施例を示す図であり、特に限定しない
が、ストリップライン構造のマイクロ波集積回路への適
用例である。すなわち、この実施例は、ストリップ導体
と接地導体との間に低損失の誘電体基板を挟み込んだ構
造を持つマイクロ波集積回路の、より一層の性能向上を
図るために、誘電体基板の両面の導体（ストリップ導体
と接地導体）を超伝導薄膜で形成するというものであ
り、さらに、その超伝導薄膜の成膜に際して、輻射加熱
を行うというものである。
【０００９】なお、以下の説明では、超伝導薄膜の成膜
法としてスパッタ付着加工を例示するが、本発明の技術
思想はこれに限らない。要は、適切なＨＴＳ組成（典型
的にはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x ）の超伝導薄膜を制御性よく
成膜でき、しかも、その成膜に際して、誘電体基板を透
過しやすい波長の電磁波（典型的には赤外線）による輻
射加熱を行うものであればよい。
法としてスパッタ付着加工を例示するが、本発明の技術
思想はこれに限らない。要は、適切なＨＴＳ組成（典型
的にはＹＢａ2Ｃｕ3Ｏ7-x ）の超伝導薄膜を制御性よく
成膜でき、しかも、その成膜に際して、誘電体基板を透
過しやすい波長の電磁波（典型的には赤外線）による輻
射加熱を行うものであればよい。
【００１０】図１において、１はＨＴＳスパッタリング
ターゲット（以下、単にターゲット）、２はＭｇＯ基板
（以下、誘電体基板）、３は誘電体基板２を保持する保
持具である。スパッタ付着加工とは、たとえば、１０-2
Ｔｏｒｒ程度のガス雰囲気中にターゲット１と誘電体基
板２を置き、ターゲット１を電気的に浮かせると共に、
誘電体基板２に接地電位を与えながら、ターゲート１と
誘電体基板２に高周波電圧を印加すると、ターゲート１
と誘電体基板２の間の電子が高速で往復し、ガスがイオ
ン化してプラズマ状態となるため、このプラズマ状態の
イオンの衝突によってターゲット１がスパッタされ、ス
パッタされた原子が誘電体基板２の表面（図示の場合は
下面）に付着するというものである。
ターゲット（以下、単にターゲット）、２はＭｇＯ基板
（以下、誘電体基板）、３は誘電体基板２を保持する保
持具である。スパッタ付着加工とは、たとえば、１０-2
Ｔｏｒｒ程度のガス雰囲気中にターゲット１と誘電体基
板２を置き、ターゲット１を電気的に浮かせると共に、
誘電体基板２に接地電位を与えながら、ターゲート１と
誘電体基板２に高周波電圧を印加すると、ターゲート１
と誘電体基板２の間の電子が高速で往復し、ガスがイオ
ン化してプラズマ状態となるため、このプラズマ状態の
イオンの衝突によってターゲット１がスパッタされ、ス
パッタされた原子が誘電体基板２の表面（図示の場合は
下面）に付着するというものである。
【００１１】図１において、４はスパッタ付着加工によ
って成膜された薄膜層（発明の要旨に記載のダミー層に
相当）である。この薄膜層４は、ターゲット１と類似の
組成であればよく、良好な超伝導特性を有する必要はな
い。すなわち、図１の工程では、積極的な熱処理を要し
ない。薄膜層４を形成すると、次に、誘電体基板２を裏
返しに（薄膜層４を上に）して、図２の工程を実行す
る。この工程でも、図１と同様のスパッタ付着加工を行
うが、輻射加熱による熱処理を併用する点で相違する。
すなわち、５はスパッタ付着加工によって誘電体基板２
の他方面に成膜された超伝導薄膜であり、この超伝導薄
膜５は、十分な熱処理によってその組成及び結晶構造が
最適化され、良好な超伝導特性を有するようにされたも
のである。
って成膜された薄膜層（発明の要旨に記載のダミー層に
相当）である。この薄膜層４は、ターゲット１と類似の
組成であればよく、良好な超伝導特性を有する必要はな
い。すなわち、図１の工程では、積極的な熱処理を要し
ない。薄膜層４を形成すると、次に、誘電体基板２を裏
返しに（薄膜層４を上に）して、図２の工程を実行す
る。この工程でも、図１と同様のスパッタ付着加工を行
うが、輻射加熱による熱処理を併用する点で相違する。
すなわち、５はスパッタ付着加工によって誘電体基板２
の他方面に成膜された超伝導薄膜であり、この超伝導薄
膜５は、十分な熱処理によってその組成及び結晶構造が
最適化され、良好な超伝導特性を有するようにされたも
のである。
【００１２】ここで、図示を略した熱源は、特に限定し
ないが赤外線ランプである。赤外線は、およそ２．５μ
ｍ前後の波長域（以下、便宜的に２．５μｍの波長で代
表する）を持つ電磁波であり、この波長（２．５μｍ）
は誘電体基板２を透過しやすい波長である。たとえば、
図５はＭｇＯの波長−透過特性図であるが、実線で示す
ＭｇＯの特性によれば、当該波長域において、透過率が
ほぼ１００％（殆どの輻射エネルギーが通り抜ける）で
あることを明示している。このような透過特性はＭｇＯ
に固有のものではなく、たとえば、ＬＡＯ等の他の誘電
体材料にも見られる特性である（図６参照）。したがっ
て、冒頭でも述べたように、誘電体基板２を赤外線で輻
射加熱しようとしても、赤外線の輻射エネルギーの殆ど
が誘電体基板２を透過してしまうため、十分な加熱効果
を望めない。
ないが赤外線ランプである。赤外線は、およそ２．５μ
ｍ前後の波長域（以下、便宜的に２．５μｍの波長で代
表する）を持つ電磁波であり、この波長（２．５μｍ）
は誘電体基板２を透過しやすい波長である。たとえば、
図５はＭｇＯの波長−透過特性図であるが、実線で示す
ＭｇＯの特性によれば、当該波長域において、透過率が
ほぼ１００％（殆どの輻射エネルギーが通り抜ける）で
あることを明示している。このような透過特性はＭｇＯ
に固有のものではなく、たとえば、ＬＡＯ等の他の誘電
体材料にも見られる特性である（図６参照）。したがっ
て、冒頭でも述べたように、誘電体基板２を赤外線で輻
射加熱しようとしても、赤外線の輻射エネルギーの殆ど
が誘電体基板２を透過してしまうため、十分な加熱効果
を望めない。
【００１３】しかしながら本実施例では、図２の工程に
先だって、誘電体基板２の表面にＹＢＣＯ系の超伝導材
料からなる薄膜層４を形成しておくため、しかも、ＹＢ
ＣＯ系の超伝導材料の赤外線の透過率は、少なくとも、
ＭｇＯやＬＡＯ等の誘電体材料の透過率よりも低い（図
５、図６参照）ため、言い替えれば吸収率が高いため、
超伝導薄膜５の成膜に際し、赤外線の輻射によって薄膜
層４を加熱でき、この薄膜層４に密着した誘電体基板２
の温度を熱伝導によって十分に上げることができる。そ
の結果、超伝導薄膜５の組成及び結晶構造を最適化して
良好な超伝導特性を有するようにすることができるので
ある。
先だって、誘電体基板２の表面にＹＢＣＯ系の超伝導材
料からなる薄膜層４を形成しておくため、しかも、ＹＢ
ＣＯ系の超伝導材料の赤外線の透過率は、少なくとも、
ＭｇＯやＬＡＯ等の誘電体材料の透過率よりも低い（図
５、図６参照）ため、言い替えれば吸収率が高いため、
超伝導薄膜５の成膜に際し、赤外線の輻射によって薄膜
層４を加熱でき、この薄膜層４に密着した誘電体基板２
の温度を熱伝導によって十分に上げることができる。そ
の結果、超伝導薄膜５の組成及び結晶構造を最適化して
良好な超伝導特性を有するようにすることができるので
ある。
【００１４】超伝導薄膜５の形成を終了すると、次に、
誘電体基板２の一方面の薄膜層４を取り除き、同面に新
たな超伝導薄膜を成膜する工程を実行する。図３及び図
４はその工程を示す図である。なお、図３及び図４の工
程は、ストリップライン構造のものに適用しない場合は
行う必要がない。まず、超伝導薄膜５をレジスト６で被
膜（図３（ａ））し、薄膜層４を取り除いた（図３
（ｂ））後、レジスト６を除去（図３（ｃ））し、それ
を再びスパッタ装置にセット（図４）する。この際、超
伝導薄膜５が上向きになるようにセットする。
誘電体基板２の一方面の薄膜層４を取り除き、同面に新
たな超伝導薄膜を成膜する工程を実行する。図３及び図
４はその工程を示す図である。なお、図３及び図４の工
程は、ストリップライン構造のものに適用しない場合は
行う必要がない。まず、超伝導薄膜５をレジスト６で被
膜（図３（ａ））し、薄膜層４を取り除いた（図３
（ｂ））後、レジスト６を除去（図３（ｃ））し、それ
を再びスパッタ装置にセット（図４）する。この際、超
伝導薄膜５が上向きになるようにセットする。
【００１５】そして、図２の工程と同様に、輻射加熱を
伴いながらターゲット１をスパッタすると、誘電体基板
２の下面に新たな超伝導薄膜７が成膜されると共に、成
膜済の超伝導薄膜５が赤外線の輻射熱で加熱され、この
熱により、新たに成膜した超伝導薄膜７の組成及び結晶
構造を最適化して良好な超伝導特性を有するようにする
ことができる。
伴いながらターゲット１をスパッタすると、誘電体基板
２の下面に新たな超伝導薄膜７が成膜されると共に、成
膜済の超伝導薄膜５が赤外線の輻射熱で加熱され、この
熱により、新たに成膜した超伝導薄膜７の組成及び結晶
構造を最適化して良好な超伝導特性を有するようにする
ことができる。
【００１６】なお、本実施例では、ダミー層としての薄
膜層４をスパッタ法によって成膜しているが、これに限
らない。たとえば、別途に作成した薄板状のダミー層を
誘電体基板２に貼着してもよい。但し、ダミー層と誘電
体基板２の間を高い熱伝導特性を持つように密着させな
ければならない。なお、密着剤（接着剤）を用いた場合
は、ストリップライン構造のものに適さない。ダミー層
を取り除いた面に接着剤が残り、新たな超伝導薄膜を成
膜する際の障害となるからである。
膜層４をスパッタ法によって成膜しているが、これに限
らない。たとえば、別途に作成した薄板状のダミー層を
誘電体基板２に貼着してもよい。但し、ダミー層と誘電
体基板２の間を高い熱伝導特性を持つように密着させな
ければならない。なお、密着剤（接着剤）を用いた場合
は、ストリップライン構造のものに適さない。ダミー層
を取り除いた面に接着剤が残り、新たな超伝導薄膜を成
膜する際の障害となるからである。
【００１７】また、本実施例では、ダミー層としてＹＢ
ＣＯ系の超伝導材料を用いているが、これは、ターゲッ
ト１によって容易に得られるからである。発明の思想か
らすると、要は、輻射加熱のための電磁波の波長域を吸
収しやすい材料であればよい。
ＣＯ系の超伝導材料を用いているが、これは、ターゲッ
ト１によって容易に得られるからである。発明の思想か
らすると、要は、輻射加熱のための電磁波の波長域を吸
収しやすい材料であればよい。
【００１８】
【発明の効果】本発明によれば、基板に、あらかじめ、
輻射加熱に用いる電磁波の波長域を吸収しやすい材料か
らなるダミー層を形成し若しくは貼着しておくので、仮
に基板が当該波長域の電磁波を透過しやすいものであっ
ても、該基板上に良好な超伝導特性を有する超伝導薄膜
を成膜でき、高性能なマイクロ波集積回路の製造に適用
して有益な技術を提供できる。
輻射加熱に用いる電磁波の波長域を吸収しやすい材料か
らなるダミー層を形成し若しくは貼着しておくので、仮
に基板が当該波長域の電磁波を透過しやすいものであっ
ても、該基板上に良好な超伝導特性を有する超伝導薄膜
を成膜でき、高性能なマイクロ波集積回路の製造に適用
して有益な技術を提供できる。
【図１】一実施例のダミー層を形成する工程図である。
【図２】一実施例の超伝導薄膜を形成する工程図であ
る。
る。
【図３】一実施例のダミー層を除去する工程図である。
【図４】一実施例のダミー層除去後の面に新たな超伝導
薄膜を形成する工程図である。
薄膜を形成する工程図である。
【図５】ＭｇＯの波長−透過特性図である。
【図６】ＬＡＯの波長−透過特性図である。
２：誘電体基板（基板） ４：薄膜層（ダミー層） ５、７：超伝導薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/02 ＺＡＡＢ Ｈ０１Ｐ 3/08 Ｈ０１Ｐ 3/08
Claims (2)
- 【請求項１】基板の一方面に超伝導薄膜を成膜する際
に、該基板を透過しやすい波長域の電磁波を該基板に輻
射して加熱処理する超伝導薄膜の形成方法において、前
記基板の他方面に、あらかじめ、前記電磁波の波長域を
吸収しやすい材料からなるダミー層を形成し若しくは貼
着しておくことを特徴とする超伝導薄膜の形成方法。 - 【請求項２】前記ダミー層が超伝導薄膜であることを特
徴とする請求項１記載の超伝導薄膜の形成方法。
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|---|---|---|---|
| JP8212226A JP3015740B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超伝導薄膜の形成方法 |
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ID=16619052
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| JP8212226A Expired - Fee Related JP3015740B2 (ja) | 1996-08-12 | 1996-08-12 | 超伝導薄膜の形成方法 |
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| JP (1) | JP3015740B2 (ja) |
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- 1996-11-26 US US08/756,555 patent/US5900391A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
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| JP2007107075A (ja) * | 2005-10-17 | 2007-04-26 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 酸化物超伝導体薄膜の製造方法 |
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| JP3015740B2 (ja) | 2000-03-06 |
| US5900391A (en) | 1999-05-04 |
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