JPH01157580A - 超電導回路の製造方法 - Google Patents
超電導回路の製造方法Info
- Publication number
- JPH01157580A JPH01157580A JP62332361A JP33236187A JPH01157580A JP H01157580 A JPH01157580 A JP H01157580A JP 62332361 A JP62332361 A JP 62332361A JP 33236187 A JP33236187 A JP 33236187A JP H01157580 A JPH01157580 A JP H01157580A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- buffer layer
- substrate
- superconducting
- thin film
- pattern
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高温超電導薄膜を用いて微細な電気回路の
パターンを製造する方法に関する。
パターンを製造する方法に関する。
酸化物系の高温超電導体の製造方法としては、例えば原
料となるＹｚＯｓ、ＢａＣＯ３，ＣｕＯの細かい粉体を
適当な混合比でよく混ぜあわせ、水やアルコールなどの
溶剤で溶かしたものを、サファイア基板や５ｒＴｉＯｓ
基板などに塗布し、９００〜１０００℃で焼結すること
により形成する方法がある。また、超電導材をターゲッ
トにし、サファイア等の基板上にスパッタ法により薄膜
を形成した後焼結させて超電導体を製造する方法がある
。
料となるＹｚＯｓ、ＢａＣＯ３，ＣｕＯの細かい粉体を
適当な混合比でよく混ぜあわせ、水やアルコールなどの
溶剤で溶かしたものを、サファイア基板や５ｒＴｉＯｓ
基板などに塗布し、９００〜１０００℃で焼結すること
により形成する方法がある。また、超電導材をターゲッ
トにし、サファイア等の基板上にスパッタ法により薄膜
を形成した後焼結させて超電導体を製造する方法がある
。
これらの方法では、微細なパターンの加工が困難であり
、そのためジョセフソン素子やＬＳＩの配線などデバイ
スへこれら高温超電導材料を応用することが難しいとい
う欠点があった。
、そのためジョセフソン素子やＬＳＩの配線などデバイ
スへこれら高温超電導材料を応用することが難しいとい
う欠点があった。
この発明は上記の問題点に鑑み、基板上に薄膜超電導体
の微細なパターンを形成する方法を提供し、且つ結晶基
板を用いるという制約を取りはらって超電導回路パター
ンを作製する方法を提供することを目的とする。
の微細なパターンを形成する方法を提供し、且つ結晶基
板を用いるという制約を取りはらって超電導回路パター
ンを作製する方法を提供することを目的とする。
Ｃ問題点を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために、この発明は基板上にまず
バッファ層を形成し、そのバッファ層にレーザビームを
照射して所定の領域を結晶化させたのち、酸化物系超電
導材料の薄膜を積層させ、酸素雰囲気中で加熱して超電
導材料を焼結させ、その際前記バッファ層の結晶化領域
上に超電導結晶体を成長させるものとする。
バッファ層を形成し、そのバッファ層にレーザビームを
照射して所定の領域を結晶化させたのち、酸化物系超電
導材料の薄膜を積層させ、酸素雰囲気中で加熱して超電
導材料を焼結させ、その際前記バッファ層の結晶化領域
上に超電導結晶体を成長させるものとする。
酸化物系超電導材料は結晶化した部分のみが高い臨界温
度をもつ超電導結晶体になるので、予め所期の電気回路
に対応してレーザビームの照射により結晶化させたバッ
ファ層のパターンを形成しておけば、その上部に超電導
体が選択的に結晶成長し、レーザビームの幅とその走査
精度に対応した超電導回路パターンを得ることができる
。
度をもつ超電導結晶体になるので、予め所期の電気回路
に対応してレーザビームの照射により結晶化させたバッ
ファ層のパターンを形成しておけば、その上部に超電導
体が選択的に結晶成長し、レーザビームの幅とその走査
精度に対応した超電導回路パターンを得ることができる
。
以下図を引用してこの発明のいくつかの実施例について
述べる。
述べる。
第１図に示すように、まず適当な基板、例えば石英基板
１を排気口１２から真空排気可能な容器２の内部に設置
されたステージ３の上に置く。また容器２には窓４が設
けられており、図に示されるようにレーザ５から出射し
たビームが、窓４を通してレンズ系６により基板１上に
集光されるようにミラー７によって方向を変えられる。
１を排気口１２から真空排気可能な容器２の内部に設置
されたステージ３の上に置く。また容器２には窓４が設
けられており、図に示されるようにレーザ５から出射し
たビームが、窓４を通してレンズ系６により基板１上に
集光されるようにミラー７によって方向を変えられる。
使用するレーザとしては、Ａｒイオンレーザ、ＹＡＧレ
ーザ。
ーザ。
ＣＯ，レーザ、エキシマレーザ（ＡｒＦ、 ＫｒＦ、χ
ｅＦ等）などである。レーザビームは、コンピュータ制
御により連動するミラー７とレンズ系６により細がく基
板上を掃引できるようになっている。容器２の内部には
Ｍ２Ｏ３ターゲット８とＹ −Ｂａ −Ｃｕ −０系の
超電導材料ターゲット９が設置されている。
ｅＦ等）などである。レーザビームは、コンピュータ制
御により連動するミラー７とレンズ系６により細がく基
板上を掃引できるようになっている。容器２の内部には
Ｍ２Ｏ３ターゲット８とＹ −Ｂａ −Ｃｕ −０系の
超電導材料ターゲット９が設置されている。
まず石英基板上にバッファ層としてｋｌ、Ｏ，の薄膜を
スパッタ法により形成する。Ｍ２Ｏ，は従来も超電導体
の基体として用いられている。次に、あらかじめプログ
ラムされた通りにレーザビーム舎が基板上を掃引され、
任意の回路パターンを描く。
スパッタ法により形成する。Ｍ２Ｏ，は従来も超電導体
の基体として用いられている。次に、あらかじめプログ
ラムされた通りにレーザビーム舎が基板上を掃引され、
任意の回路パターンを描く。
レーザビームが掃引した部分のバッファ層は瞬時に加熱
されるので、回路パターンの部分は結晶化されてしまう
。次に超電導材料薄膜を同様にスパッタ法により形成す
る。その後ステージの内部に取り付けられたヒータ１０
により薄膜を形成した基板１を９００〜１０００℃程度
に昇温し、同時に管１１から酸素を供給し、適当な濃度
の酸素雰囲気中で１０時間程度超電導材を焼結させる。
されるので、回路パターンの部分は結晶化されてしまう
。次に超電導材料薄膜を同様にスパッタ法により形成す
る。その後ステージの内部に取り付けられたヒータ１０
により薄膜を形成した基板１を９００〜１０００℃程度
に昇温し、同時に管１１から酸素を供給し、適当な濃度
の酸素雰囲気中で１０時間程度超電導材を焼結させる。
この際、７７に以上のような高い臨界温度の超電導体を
形成する結晶成長をする部分は、下層のバッファ層のう
ちレーザアニールされた回路パターンの部分なので、選
択的に超電導パターンを形成することが可能である。同
方法によるパターンの精度は、基本的にはレーザビーム
の幅、コンピュータ制御によるミラー７やレンズ系６の
動きによって決まる。同方法により、パターン幅数−の
超電導パターンの形成が可能となった。
形成する結晶成長をする部分は、下層のバッファ層のう
ちレーザアニールされた回路パターンの部分なので、選
択的に超電導パターンを形成することが可能である。同
方法によるパターンの精度は、基本的にはレーザビーム
の幅、コンピュータ制御によるミラー７やレンズ系６の
動きによって決まる。同方法により、パターン幅数−の
超電導パターンの形成が可能となった。
第２ＴｙＪは、パターンの基本的な構造を示すものであ
り、石英基板２０上に１〜２−の厚さのｋｌ、Ｏ。
り、石英基板２０上に１〜２−の厚さのｋｌ、Ｏ。
薄膜２１があり、一部レーザにより結晶化されたＡＺｔ
Ｏ３２２がある。その上層に焼結されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の超電導材料の薄膜があり、実際に超電導体２３
となっている部分は結晶化ｕ ｔｏｓ２２の上部である
。
Ｏ３２２がある。その上層に焼結されたＹ−Ｂａ−Ｃｕ
−０系の超電導材料の薄膜があり、実際に超電導体２３
となっている部分は結晶化ｕ ｔｏｓ２２の上部である
。
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の超電導材料としては、ＹＢａｌ
Ｃｕ、ｏ、−、ｌ（ｘは酸素がいくつか欠損しているこ
とを示す）が著名であるが、その構造におけるＹを、例
えばＬａ＋ Ｙａ、 Ｅｒ１Ｈｏなど、ランタナイドの
他の元素で置き換えたペロブスカイト構造を持つ材料を
用いることもできる。
Ｃｕ、ｏ、−、ｌ（ｘは酸素がいくつか欠損しているこ
とを示す）が著名であるが、その構造におけるＹを、例
えばＬａ＋ Ｙａ、 Ｅｒ１Ｈｏなど、ランタナイドの
他の元素で置き換えたペロブスカイト構造を持つ材料を
用いることもできる。
第３図はこの発明の別の実施例のためのレーザアニール
装置を示し、この場合はスパッタ法は通常のスパッタ装
置を用い、０□とＡｒの混合ガス中で行う。第３図にお
いて、すでにバッファ層の薄膜を形成した石英基板１を
真空排気可能な容器２の内部に設置されたステージ３の
上に置く。レーザ５から出射したビームは、ビームスプ
リッタ１２で二つに分けられミラー７およびレンズ系６
を介して窓４から容器内に入射し、焦点面のビームの断
面方向のエネルギ分布が約３μ離れた二つのピークのあ
る双峰形となる公知のデュアルビームによる結晶化方式
である。バッファ層の材料をＭ２Ｏ３の代わりにＭｇＯ
とし、第３図の装置でレーザとして連続発振のＡｒイオ
ンレーザを用い、酸素を含む雰囲気中でＸ−Ｙステージ
３の移動速度５０ｍ／秒。
装置を示し、この場合はスパッタ法は通常のスパッタ装
置を用い、０□とＡｒの混合ガス中で行う。第３図にお
いて、すでにバッファ層の薄膜を形成した石英基板１を
真空排気可能な容器２の内部に設置されたステージ３の
上に置く。レーザ５から出射したビームは、ビームスプ
リッタ１２で二つに分けられミラー７およびレンズ系６
を介して窓４から容器内に入射し、焦点面のビームの断
面方向のエネルギ分布が約３μ離れた二つのピークのあ
る双峰形となる公知のデュアルビームによる結晶化方式
である。バッファ層の材料をＭ２Ｏ３の代わりにＭｇＯ
とし、第３図の装置でレーザとして連続発振のＡｒイオ
ンレーザを用い、酸素を含む雰囲気中でＸ−Ｙステージ
３の移動速度５０ｍ／秒。
レーザ出力５〜ＩＯＷでレーザアニールを行った結果、
レーザビーム照射部分のＭｇＯが瞬時に加熱溶融され、
約５−の幅の結晶化パターンが形成された。このあと、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超電導材料の薄膜を約５００℃に
加熱した基板上に形成し、以後は上述の実施例と同様に
加熱して焼結および結晶化を行った。
レーザビーム照射部分のＭｇＯが瞬時に加熱溶融され、
約５−の幅の結晶化パターンが形成された。このあと、
Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−０系超電導材料の薄膜を約５００℃に
加熱した基板上に形成し、以後は上述の実施例と同様に
加熱して焼結および結晶化を行った。
スパッタ装置で石英基板上に形成されるバッファ層の材
料は結晶化温度が低くないことが必要であるが、Ｌｎが
ランタナイド元素のＬａ＋ Ｎｄ＋ Ｐｒ、 Ｃｅ。
料は結晶化温度が低くないことが必要であるが、Ｌｎが
ランタナイド元素のＬａ＋ Ｎｄ＋ Ｐｒ、 Ｃｅ。
Ｐａのいずれかであり、ＭがＨａ族元素のＢａ、 Ｓｒ
。
。
ＣａのいずれかであるＬｎｚＭＣｕＯｓなる化学式をも
つ材料も用いることができ、いずれを用いてもＭｇＯを
バッファ層材料とした場合と同じ条件で約５ＩＩｍ幅の
結晶化パターンを形成することができた。このようなＬ
ｎ！ＭＣｕ０５の化学式をもつ材料は、結晶格子がＬｎ
ＢａｇＣｕｓＯ７−ｘの化学式をもつ超電導結晶の格子
との整合がよいので、超電導結晶の成長を促進する効果
をもつ。
つ材料も用いることができ、いずれを用いてもＭｇＯを
バッファ層材料とした場合と同じ条件で約５ＩＩｍ幅の
結晶化パターンを形成することができた。このようなＬ
ｎ！ＭＣｕ０５の化学式をもつ材料は、結晶格子がＬｎ
ＢａｇＣｕｓＯ７−ｘの化学式をもつ超電導結晶の格子
との整合がよいので、超電導結晶の成長を促進する効果
をもつ。
基板としては石英基板に限定されず、１０００℃程度ま
での耐熱性のある板、例えばセラミック板などを用いる
こともできる。
での耐熱性のある板、例えばセラミック板などを用いる
こともできる。
この発明によれば、基板上にバッファ層、超電導薄膜と
積層した構造で、超電導薄膜を形成する前にバッファ層
を一部レーザアニールすることにより超電導薄膜が選択
的に超電導体となる結晶成長を起こし、微細な超電導回
路パターンを形成することができる。また、バッファ層
を設けたことにより、用いる基板は高価な結晶基板では
なく安価な石英基板等を用いることが可能になり、コス
トダウンが図られる。
積層した構造で、超電導薄膜を形成する前にバッファ層
を一部レーザアニールすることにより超電導薄膜が選択
的に超電導体となる結晶成長を起こし、微細な超電導回
路パターンを形成することができる。また、バッファ層
を設けたことにより、用いる基板は高価な結晶基板では
なく安価な石英基板等を用いることが可能になり、コス
トダウンが図られる。
第１図は本発明の一実施例に用いるスパッタおよびレー
ザアニール装置の断面図、第２図は本発明の方法により
製造した超電導回路パターンを例示する斜視断面図、第
３図は本発明の別の実施例に用いるレーザアニール装置
の断面図である。 １．２０：石英基板、２：容器、３：ステージ、４：窓
、５：レーザ、６：レンズ系、７：ミラー、８：ｌＪＪ
ターゲット、９：超電許−ゲソト、１０：ヒータ、２１
： ｕ ｔａｘ ｆｉ膜、２２：結晶化ｋｉｔｅｓ、
２３：Ｙ−Ｂ−Ｃ−０系超電導体。
ザアニール装置の断面図、第２図は本発明の方法により
製造した超電導回路パターンを例示する斜視断面図、第
３図は本発明の別の実施例に用いるレーザアニール装置
の断面図である。 １．２０：石英基板、２：容器、３：ステージ、４：窓
、５：レーザ、６：レンズ系、７：ミラー、８：ｌＪＪ
ターゲット、９：超電許−ゲソト、１０：ヒータ、２１
： ｕ ｔａｘ ｆｉ膜、２２：結晶化ｋｉｔｅｓ、
２３：Ｙ−Ｂ−Ｃ−０系超電導体。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）基板上にまずバッファ層を形成し、該バッファ層に
レーザビームを照射して所定の領域を結晶化させたのち
、酸化物系超電導材料の薄膜を積層させ、酸素雰囲気中
で加熱して該超電導材料を焼結させ、その際前記バッフ
ァ層の結晶化領域上に超電導結晶体を成長させることを
特徴とする超電導回路の製造方法。 ２）特許請求の範囲第１項記載の方法において、超電導
材料がＬｎＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿ｘなる化学式
を有し、Ｌｎがランタナイド元素であり、酸素雰囲気中
の加熱温度が９００〜１０００℃であることを特徴とす
る超電導回路の製造方法。 ３）特許請求の範囲第１項記載の方法において、バッフ
ァ層の材料が酸化アルミニウムであることを特徴とする
超電導回路の製造方法。 ４）特許請求の範囲第２項記載の方法において、バッフ
ァ層の材料が酸化マグネシウムであることを特徴とする
超電導回路の製造方法。 ５）特許請求の範囲第１項または第２項記載の方法にお
いて、バッファ層の材料がＬｎ＿２ＭＣｕＯ＿５なる化
学式を有し、ＬｎがＬａ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｐｍのい
ずれかであり、ＭがＢａ、Ｓｒ、Ｃａのいずれかである
ことを特徴とする超電導回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62332361A JPH0680844B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-12-28 | 超電導回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-230769 | 1987-09-14 | ||
| JP23076987 | 1987-09-14 | ||
| JP62332361A JPH0680844B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-12-28 | 超電導回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01157580A true JPH01157580A (ja) | 1989-06-20 |
| JPH0680844B2 JPH0680844B2 (ja) | 1994-10-12 |
Family
ID=26529519
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62332361A Expired - Lifetime JPH0680844B2 (ja) | 1987-09-14 | 1987-12-28 | 超電導回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0680844B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161731A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導配線の形成方法 |
| CN100362420C (zh) * | 2005-07-27 | 2008-01-16 | 大连理工大学 | 一种利用激光退火提高掺稀土氧化铝薄膜光学特性的方法 |
-
1987
- 1987-12-28 JP JP62332361A patent/JPH0680844B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01161731A (ja) * | 1987-12-18 | 1989-06-26 | Toshiba Corp | 超電導配線の形成方法 |
| CN100362420C (zh) * | 2005-07-27 | 2008-01-16 | 大连理工大学 | 一种利用激光退火提高掺稀土氧化铝薄膜光学特性的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0680844B2 (ja) | 1994-10-12 |
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