KR20000033367A - 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막제조 방법 - Google Patents

스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 박막 제조방법에 관한 것으로, 특히 산화물 대면적 단결정 기판의 양쪽면에 고온초전도 대면적 박막을 제조하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 박막증착실에 2개의 고온초전도 산화물 YBa2Cu3O7-x소결체 타겟을 배치하고, 지름이 2 내지 3인치 크기의 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4대면적 산화물 단결정 기판이 박막증착실 분리대를 관통하여 기판지지대에 부착되도록 하며, 상기 기판지지대의 회전을 통하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판이 증착실 분리대를 기준으로 회전되도록 하고, 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 표면 양쪽에 2개의 기판 가열기를 배치하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판을 가열하면서 상기 소결체 타겟과 상기 대면적 산화물 단결정 기판사이에 전압을 인가하고 상기 2개의 고온초전도 타겟에서 발생한 플라즈마가 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 양쪽면에 닿아 고온초전도 타겟 물질이 증착되게 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법을 제시한다.

Description

스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법
본 발명은 스퍼터링 증착법을 이용하여 산화물 대면적 단결정 기판의 양쪽면에 산화물 고온초전도 대면적 박막을 제조하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법에 관한 것이다.
지름이 2인치 이상의 대면적 산화물 초전도 박막을 제조하기 위한 종래의 스퍼터링 방법에서는 하나의 원판형 타겟을 회전하면서 금속판 위에 대면적 박막을 제조하는 방법(US4886032)이나, 타겟을 실린더 형태의 타겟지지대 외부에 부착하여 대면적 박막을 제조하는 방법(US5196400)이 제시되어 있다. 그리고 사각통 형태의 할로우 캐소드 타겟을 사용하여 기판을 타겟 표면에 평행하게 이동하여 대면적 박막을 증착하는 방법(H. Koch, et al. Journal of Vacuum Science and Technology A.9(4), 2374 (1991), Th. Schuring, et al. Physica C 262, 89 (1996))이 제시되어 있다. 그러나 이들 방법에 의하면 대면적 단결정 기판의 한쪽면에만 고온초전도박막을 증착할 수 있다.
그러나 고온초전도박막을 디지털 전자소자와 마이크로파 소자에 응용하기 위해서는 대면적 산화물 단결정 기판의 한쪽면 뿐만 아니라 양쪽면에 박막을 제조하는 기술이 필수적이다.
따라서, 본 발명은 스퍼터링 증착법을 이용하여 산화물 대면적 단결정 기판의 양쪽면에 지름이 2인치 이상을 갖는 산화물 고온초전도박막을 제조할 수 있는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 박막증착실에 2개의 고온초전도 산화물 YBa2Cu3O7-x소결체 타겟을 배치하고, 지름이 2 내지 3인치 크기의 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4대면적 산화물 단결정 기판이 박막증착실 분리대를 관통하여 기판지지대에 부착되도록 하며, 상기 기판지지대의 회전을 통하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판이 증착실 분리대를 기준으로 회전되도록 하고, 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 표면 양쪽에 2개의 기판 가열기를 배치하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판을 가열하면서 상기 소결체 타겟과 상기 대면적 산화물 단결정 기판사이에 전압을 인가하고 상기 2개의 고온초전도 타겟에서 발생한 플라즈마가 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 양쪽면에 닿아 고온초전도 타겟 물질이 증착되게 하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 디스크 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
도 2는 디스크 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 수직하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
도 3은 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
도 4는 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 수직하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
도 5는 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
도 6은 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착하는 방법의 도면.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
1, 2: 소결체 타겟 3, 4: 기판가열기
5: 회전형 기판지지대 6: 대면적 산화물 단결정 기판
7, 8: 플라즈마 9, 10: 박막증착실 분리대
11: 박막증착실
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 따른 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 1은 디스크 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 1 실시예는 도 1과 같이 박막증착실(11)에 2개의 디스크 형태의 소결체 타겟(1,2)이 대면적 산화물 단결정 기판(6) 표면에 평행하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 회전형 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 회전형 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 박막증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 대면적 산화물 단결정 기판(6) 표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
도 2는 디스크 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 수직하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 2 실시예는 도 2와 같이 박막증착실(11)에 2개의 디스크 형태의 소결체 타겟(1,2)이 대면적 산화물 단결정 기판(6) 표면에 수직하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 회전형 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 회전형 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 기판표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr 압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
도 3은 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 3 실시예는 도 3과 같이 박막증착실(11)에 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 소결체 타겟(1,2)이 대면적 산화물 단결정 기판(6) 표면에 평행하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 기판표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr 압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
도 4는 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 수직하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 4 실시예는 도 4와 같이 박막증착실(11)에 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 소결체 타겟(1,2)이 대면적 산화물 단결정 기판(6) 표면에 수직하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 기판표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr 압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
도 5는 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 5 실시예는 도 5와 같이 박막증착실(11)에 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 소결체 타겟(1,2)이 대면적 산화물 기판(6) 표면에 평행하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 기판표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr 압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
도 6은 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟 2개를 증착기판 표면에 평행하게 배열하여 대면적 양면 고온초전도박막을 증착하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 대면적 양면 박막을 제조하는 방법의 제 6 실시예는 도 6과 같이 박막증착실(11)에 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 소결체 타겟(2,3)이 대면적 산화물 기판(6) 표면에 수직하게 배치되어 있고, 이 소결체 타겟(1,2)은 산화물 고온초전도 물질 YBa2Cu3O7-x로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 증착실 분리대(9,10)를 관통하여 기판지지대(5)에 부착되어 있으며, 기판지지대(5)의 회전을 통하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)이 증착실 분리대(9,10)를 기준으로 회전하게 된다. 기판 가열기(3,4)는 대면적 산화물 단결정 기판(6)을 양쪽에서 가열하기 위하여 기판표면에 수직하게 배치되어 있다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)은 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4등의 산화물로 구성된다. 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 온도는 YBa2Cu3O7-x결정상이 형성되는 700 내지 800℃ 사이를 유지한다. 박막증착실(11) 내부로 스퍼터링 가스를 100 내지 300 mTorr 압력을 유지하도록 주입 한 후, 소결체 타겟(1,2)과 대면적 산화물 단결정 기판(6) 사이에 전압을 인가하고 플라즈마(7, 8)를 발생하여 대면적 산화물 단결정 기판(6)의 양쪽면에 타겟 물질이 증착되도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함으로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이 본 발명의 박막증착 방법에 의하면 대면적 양면 산화물 고온초전도박막을 증착할 수 있다.

Claims (8)

  1. 대면적 산화물 고온초전도박막을 제조하는데 있어서,
    박막증착실에 2개의 고온초전도 산화물 YBa2Cu3O7-x소결체 타겟을 배치하고, 지름이 2 내지 3인치 크기의 MgO, SrTiO3, LaAlO3, Al2O3, LaSrGaO4대면적 산화물 단결정 기판이 박막증착실 분리대를 관통하여 기판지지대에 부착되도록 하며, 상기 기판지지대의 회전을 통하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판이 증착실 분리대를 기준으로 회전되도록 하고, 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 표면 양쪽에 2개의 기판 가열기를 배치하여 상기 대면적 산화물 단결정 기판을 가열하면서 상기 소결체 타겟과 상기 대면적 산화물 단결정 기판사이에 전압을 인가하고 상기 2개의 고온초전도 타겟에서 발생한 플라즈마가 상기 대면적 산화물 단결정 기판의 양쪽면에 닿아 고온초전도 타겟 물질이 증착되게 하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 산화물 고온초전도박막 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 디스크 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 수직하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 디스크 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 평행하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 평행하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 관통된 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 수직하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 평행하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 소결체 타겟은 기판쪽이 열린 원기둥 형태의 스퍼터링 타겟을 기판표면에 수직하게 배열하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판 가열기는 상기 대면적 산화물 단결정 기판 양면에 대하여 수직하게 배치하는 것을 특징으로 하는 스퍼터링 증착법을 이용한 대면적 양면 고온초전도박막 제조 방법.
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