NL9000214A - Superconducting layer application method - releasing material to be deposited with oxygen in plasma state transported along lines of flux over substrate - Google Patents

Superconducting layer application method - releasing material to be deposited with oxygen in plasma state transported along lines of flux over substrate Download PDF

Info

Publication number
NL9000214A
NL9000214A NL9000214A NL9000214A NL9000214A NL 9000214 A NL9000214 A NL 9000214A NL 9000214 A NL9000214 A NL 9000214A NL 9000214 A NL9000214 A NL 9000214A NL 9000214 A NL9000214 A NL 9000214A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
substrate
oxygen
plasma state
magnetic field
deposited
Prior art date
Application number
NL9000214A
Other languages
Dutch (nl)
Original Assignee
Imec Inter Uni Micro Electr
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Imec Inter Uni Micro Electr filed Critical Imec Inter Uni Micro Electr
Priority to DE69020409T priority Critical patent/DE69020409T2/en
Priority to AT90200882T priority patent/ATE124574T1/en
Priority to EP90200882A priority patent/EP0392630B1/en
Priority to JP2505627A priority patent/JPH04501102A/en
Priority to ES90200882T priority patent/ES2073508T3/en
Priority to DK90200882.0T priority patent/DK0392630T3/en
Priority to PCT/EP1990/000602 priority patent/WO1990012425A1/en
Publication of NL9000214A publication Critical patent/NL9000214A/en
Priority to GR950402345T priority patent/GR3017236T3/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • C23C14/087Oxides of copper or solid solutions thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24Vacuum evaporation
    • C23C14/28Vacuum evaporation by wave energy or particle radiation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0268Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0296Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers
    • H10N60/0521Processes for depositing or forming copper oxide superconductor layers by pulsed laser deposition, e.g. laser sputtering

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

The method comprises the steps of releasing part of a material to be applied in an enviroment of underpressure using a laser bundle and bringing oxygen into a plasma state close to the substrate. The material to be applied is YlBa2Cu3O7-delta and a magnetic field is applied of a value such that close to the edges of the substrate the oxygen is ionised to enter into a plasma state. The plasma is subsequently transported over the substrate along field lines of the magnetic field. The apparatus has a substrate holder and an entrance for the laser bundle and entrance port for the material.

Description

Werkwijze voor het aanbrengen van een laag supergeleidend materiaal en een daarvoor geschikte inrichting.Method for applying a layer of superconducting material and a suitable device.

Op de gehele wereld wordt gezocht naar een werkwijze voor het aanbrengen van supergeleidende lagen met hoge kritische temperatuur, die bovendien te combineren zijn met andere micro-electronische lagen. Sputteren, opdampen, neerslag met moleculaire bundels en laserablatie zijn de voornaamste bekende technieken hiertoe. Het gaat voornamelijk om ortho-rhombische stoffen zoals Ba2 CU3 O7.-&, waarbij veelal een additionele zuurstofbehandeling na neerslag wordt toegepast en ontlatingsstappen bij hoge temperatruur (± 900°C) worden toegepast, het nadeel van deze bekende technieken omvat de diffusie en/of chemische reacties tussen substraat en de daarop aan te brengen supergeleidende laag, in het bijzonder bij halfgeleidersubstraten zoals gallium-arse-nide (GaAs) en silicium (Si). Ook het verschil in uitzet-tingscoëfficiënt tussen de verschillende materialen kan tot roosterfouten aanleiding geven.The world is looking for a method for applying superconducting layers with a high critical temperature, which can also be combined with other micro-electronic layers. Sputtering, vapor deposition, molecular beam deposition and laser ablation are the main known techniques for this. These are mainly ortho-rhombic substances such as Ba2 CU3 O7 .- &, in which an additional oxygen treatment after precipitation is often applied and annealing steps are used at high temperatures (± 900 ° C), the disadvantage of these known techniques includes diffusion and / or chemical reactions between substrate and the superconducting layer to be deposited thereon, especially with semiconductor substrates such as gallium arsenide (GaAs) and silicon (Si). The difference in expansion coefficient between the different materials can also give rise to grating errors.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengaande technieken te verbeteren en verschaft daartoe een werkwijze volgens conclusie 1.The present invention aims to improve the above techniques and provides a method according to claim 1 for this purpose.

Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een inrichting volgens conclusie 5, waarin tevens op eenvoudige wijze andere micro-electronische lagen, zoals geleidingslagen e.d., kunnen worden aangebracht. Eveneens kan in een dergelijke inrichting het (droog)etsen van lagen plaatsvinden.The present invention furthermore provides a device according to claim 5, in which other micro-electronic layers, such as conductive layers and the like, can also be applied in a simple manner. The (dry) etching of layers can also take place in such a device.

Verdere voordelen, kenmerken en details van de onderhavige uitvindingen worden verduidelijkt aan de hand van een beschrijving van een voorkeursuitvoeringsvorm daarvan met referentie aan de bij gevoegde figuur.Further advantages, features and details of the present inventions are elucidated on the basis of a description of a preferred embodiment thereof with reference to the accompanying figure.

Een inrichting 1 omvat een kamer 2 waarin op een sub-straathouder 3 een substraat S is opgesteld. Via een ingang of venster 4 wordt een laserbundel B op een supergeleidend stuk materiaal M volgens de op zichzelf bekende ablatietech-niek gericht, opdat zich daar vanuit op het substraat S te brengen materiaal vrijmaakt. Bij voorkeur is een houder 5 voor het materiaal M roteerbaar uitgevoerd, opdat oververhitting daarvan wordt vermeden. Aan weerszijden van de kamer 2 is een schematisch aangeduid magnetron-systeem 6 opgenomen dat twee solenoïdes (7,8) omvat.A device 1 comprises a chamber 2 in which a substrate S is arranged on a substrate holder 3. A laser beam B is directed via an entrance or window 4 onto a superconducting piece of material M according to the ablation technique known per se, so that material can be released therefrom onto the substrate S. A holder 5 for the material M is preferably made rotatable, so that overheating thereof is avoided. A schematically indicated microwave system 6 is included on either side of the chamber 2 and comprises two solenoids (7,8).

Bij voorkeur is het door de solenoïdes 7,8 opgewekte magneetveld zodanig gedimensioneerd dat nabij de randen van het substraat S een zodanige veldsterkte heerst dat het vrij-: gekomen supergeleidend materiaal daar in een plasmatoestand geraakt en langs de magnetische veldlijnen over het substraat wordt getransporteerd. Voorts wordt bij voorkeur op niet getoonde wijze vanuit een magnetronsysteem zuurstof in het plasmagebied gebracht, opdat de zuurstof eveneens in plasmatoestand komt. Het magneetveld heeft aan de randen van het substraat hiertoe bij voorkeur een waarde van 875 Gauss.Preferably, the magnetic field generated by the solenoids 7,8 is dimensioned such that the field strength near the edges of the substrate S is such that the released superconducting material there enters a plasma state and is transported along the magnetic field lines over the substrate. Furthermore, oxygen is preferably introduced from the microwave system in a manner not shown, into the plasma region, so that the oxygen also enters plasma mode. For this purpose, the magnetic field preferably has a value of 875 Gauss at the edges of the substrate.

Bij het hier getoonde magnetronsysteem wordt toepassing van een afzonderlijke ontladingscel of een extra kwarts-buis die het plasma van de wanden van een kamer weg moet houden, vermeden.The microwave system shown here avoids the use of a separate discharge cell or an additional quartz tube to keep the plasma away from the walls of a room.

Op niet getoonde wijze wordt de kamer 2 op onderdruk gehouden, bijvoorbeeld van .1.0“9' Torr met behulp van een niet getoond Balzer TM pomp.In the manner not shown, the chamber 2 is maintained at underpressure, for example, from 1.0 "9" Torr using a Balzer ™ pump (not shown).

De inrichting 1 is voorts voor het aanbrengen van andere lagen, bij voorkeur voorzien van Knudsen- of effusiecellen (9,11).The device 1 is furthermore for applying other layers, preferably provided with Knudsen or effusion cells (9,11).

: Een YAGlaser (12) is bij voorkeur galvanisch stuurbaar, opdat hiermede patronen op een substraat te schrijven zijn.: A YAG laser (12) is preferably galvanically controllable, so that patterns can be written on a substrate.

Voorts is de kamer 2 bij voorkeur op niet getoonde wijze voorzien van een photomultiplier die gericht is op het substraat S teneinde daaraan metingen te doen.Furthermore, the chamber 2 is preferably provided, in a manner not shown, with a photomultiplier directed at the substrate S in order to make measurements thereon.

Het moge duidelijk zijn dat met de getoonde inrichting een werkwijze mogelijk wordt waarbij GaAs- of Si-substraten verschillende lagen kunnen worden aangebracht bij lage temperatuur, (ongeveer 400°C) waarbij interacties, dat wil zeggen diffusie of reacties, tussen substraat en daarop aan te brengen lagen zoveel mogelijk worden vermeden, voorts vindt een efficiënt transport van het zuurstofhoudende plasma over het substraat langs de magneetveldlijnen plaats, vanwege de dimensionering van dat magneetveld. Zelfs bij een druk van slechts 10“5 - 10“7 Torr zal het plasma ontsteken. Eventuele passivatie van een supergeleidende laag met behulp van een oxide-laag kan worden dat uit de supergeleidende laag zuurstof wordt onttrokken, daar voldoende zuurstof in het plasma kan worden gebracht.It should be understood that the device shown allows for a method in which GaAs or Si substrates can be applied in different layers at low temperature, (about 400 ° C) involving interactions, i.e. diffusion or reactions, between substrate and layers to be applied are avoided as much as possible, and an efficient transport of the oxygen-containing plasma over the substrate takes place along the magnetic field lines, because of the dimensioning of that magnetic field. Even at a pressure of only 10 "5 - 10" 7 Torr, the plasma will ignite. Any passivation of a superconducting layer using an oxide layer can be that oxygen is withdrawn from the superconducting layer, since sufficient oxygen can be introduced into the plasma.

Zowel met behulp van een plasma etsen als het schrijven van patronen met behulp van de lazer zal met de getoonde inrichting mogelijk zijn, waarbij wordt vermeden dat het substraat uit een vacuümkamer zou moeten worden genomen en derhalve verontreinigingen en dergelijke daaraan eveneens worden vermeden.Both using plasma etching and writing patterns using the laser will be possible with the device shown, avoiding having to take the substrate out of a vacuum chamber and thus also avoiding impurities and the like thereon.

Claims (8)

1. Werkwijze voor het op een substraat aanbrengen van een laag supergeleidend materiaal omvattende de volgende stappen: - het in een omgeving van onderdruk vrijmaken van althans een deel van het aan te brengen materiaal met behulp van een laserbundel; en - het nabij het substraat in een plasmatoestand brengen van het vrijgemaakt materiaal.Method for applying a layer of superconducting material to a substrate, comprising the following steps: - releasing at least a part of the material to be applied in an environment of underpressure by means of a laser beam; and - bringing the released material into a plasma state near the substrate. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het materiaal Y1 Ba2 Cu3 07_ & is .The method of claim 1, wherein the material Y1 is Ba2 Cu3 07_ &. 3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij zuurstof nabij het substraat in de plasmatoestand wordt toegevoegd.The method of claim 1 or 2, wherein oxygen is added near the substrate in the plasma state. 4. Werkwijze volgens conclusie 3, waarbij een magnetisch veld nabij het plasma wordt aangelegd van een zodanige waarde dat nabij de randen van het substraat de zuurstof wordt geïoniseerd en vervolgens over het substraat langs veldïijnen van een magnetisch veld wordt getransporteerd.The method of claim 3, wherein a magnetic field is applied near the plasma of such a value that the oxygen is ionized near the edges of the substrate and then transported across the substrate along magnetic field fields. 5. Inrichting voor het aanbrengen van één of meer lagen op een substraat, omvattende: - een substraathouder; - een ingang voor een laserbundel; - een ingangspoort voor met de laserbundel te bestralen materiaal; - twee in hoofdzaak tegenover elkaar opgestelde sole-noïdes voor het opwekken van een magneetveld nabij de sub-straathouder; en - middelen voor het opwekken van een onderdruk in de inrichting.Device for applying one or more layers to a substrate, comprising: - a substrate holder; - an input for a laser beam; - an entrance port for material to be irradiated with the laser beam; two substantially opposite sole-noides for generating a magnetic field near the substrate holder; and - means for generating an underpressure in the device. 6. Inrichting volgens conclusie 5, voorzien van een qua-drupool voor restgasanalyse.Apparatus according to claim 5, provided with a quaterine pool for residual gas analysis. 7. Inrichting volgens conclusie 5 of 6, voorzien van één of meer Knudsen-cellen voor het in de kamer brengen van neër te slaan materiaal.Device as claimed in claim 5 or 6, comprising one or more Knudsen cells for introducing material to be deposited into the chamber. 8. Inrichting volgens conclusie 5,6 of 7, voorzien van een photomultiplier.8. Device as claimed in claim 5,6 or 7, provided with a photomultiplier.
NL9000214A 1989-04-10 1990-01-29 Superconducting layer application method - releasing material to be deposited with oxygen in plasma state transported along lines of flux over substrate NL9000214A (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE69020409T DE69020409T2 (en) 1989-04-10 1990-04-10 Method of applying a layer of superconducting materials and suitable arrangement.
AT90200882T ATE124574T1 (en) 1989-04-10 1990-04-10 METHOD FOR APPLYING A LAYER OF SUPERCONDUCTING MATERIALS AND SUITABLE ARRANGEMENT.
EP90200882A EP0392630B1 (en) 1989-04-10 1990-04-10 Method for applying a layer of superconducting material and a device suitable therefor
JP2505627A JPH04501102A (en) 1989-04-10 1990-04-10 Method and device for applying superconducting material layer
ES90200882T ES2073508T3 (en) 1989-04-10 1990-04-10 METHOD FOR APPLYING A LAYER OF SUPERCONDUCTING MATERIAL AND A SUITABLE DEVICE FOR SUCH METHOD.
DK90200882.0T DK0392630T3 (en) 1989-04-10 1990-04-10 A method of applying a layer of superconducting material and an apparatus suitable therefor
PCT/EP1990/000602 WO1990012425A1 (en) 1989-04-10 1990-04-10 Method for applying a layer of superconducting material and a device suitable therefor
GR950402345T GR3017236T3 (en) 1989-04-10 1995-08-30 Method for applying a layer of superconducting material and a device suitable therefor.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP89200904 1989-04-10
EP89200904 1989-04-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL9000214A true NL9000214A (en) 1990-11-01

Family

ID=8202359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL9000214A NL9000214A (en) 1989-04-10 1990-01-29 Superconducting layer application method - releasing material to be deposited with oxygen in plasma state transported along lines of flux over substrate

Country Status (1)

Country Link
NL (1) NL9000214A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS59207631A (en) Dry process employing photochemistry
JPS61114531A (en) Plasma treatment by microwave
KR960008151B1 (en) Laser ablation device and method of forming a thin film using it
KR100500908B1 (en) Uv/halogen treatment for dry oxide etching
JPS60103626A (en) Device for plasma anodizing
NL9000214A (en) Superconducting layer application method - releasing material to be deposited with oxygen in plasma state transported along lines of flux over substrate
US6905945B1 (en) Microwave bonding of MEMS component
EP0392630B1 (en) Method for applying a layer of superconducting material and a device suitable therefor
Katz et al. Tantalum nitride films as resistors on chemical vapor deposited diamond substrates
Quiniou et al. Photoemission from thick overlying epitaxial layers of CaF2 on Si (111)
JP4443818B2 (en) Plasma doping method
JPS593931A (en) Forming of thin film
JPS62159433A (en) Method and apparatus for removing resist
Behringer et al. Limit of resolution of a standing wave atom optical lens
US11114329B2 (en) Methods for loading or unloading substrate with evaporator planet
JP2845663B2 (en) Reactive ion etching equipment
JPH0551749A (en) Vacuum treating device
JP2002184762A (en) Method for plasma processing
JPS62173711A (en) Monitor method of photoreaction process
Yu et al. Large area VUV source for thin film processing
JP3042347B2 (en) Plasma equipment
Borovitskaya et al. Nonlinear microwave response of YBaCuO superconducting film
US20060027570A1 (en) Microwave bonding of MEMS component
KR970013011A (en) Impurity / introduction device and impurity introduction method
JPS63160327A (en) Annealing system for semiconductor wafer

Legal Events

Date Code Title Description
A1B A search report has been drawn up
BV The patent application has lapsed