JPH02257681A - 超電導薄膜の加工方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸化物超電導薄膜の加工方法に関する。より
詳細には、フォトリソグラフィ技術を用いて酸化物超電
導薄膜を加工する方法に関する。

従来の技術 各種酸化物超電導体が発見されて以来、超電導電子デバ
イスおよび回路配線に応用することが試みられている。

すでに、ジョセフソン素子、５ＱＵＩＤ、超電導トラン
ジスタ、超電導回路配線等を酸化物超電導体で作製した
報告がなされている。

これらのデバイスを酸化物超電導体で作製する場合、そ
の加工にはフォトリソグラフィ技術が用いられている。

すなわち、酸化物超電導薄膜表面にレジスト膜を、形成
し、加工する形状に合わせたマスクを形成し、エツチン
グを行ってデバイ゛スを作製していた。

発明が解決しようとする“課題 上記従来の加工方法では、レジスト膜を酸化物超電導薄
膜表面に直接形成していたので、界面で反応が起こり、
酸化物超電導体の特性が劣化するという問題があった。

また、フォトリンゲラフィブロセスにおいて、酸化物超
電導体が、アルカリ性の現像液、レジスト剥離液および
洗浄用の水に触れ、さらに特性が劣化することがあった
。

一方、ドライエツチング法によりエツチングを行う場合
には、酸化物超電導体にイオン（ＫＭによるダメージが
生じ、超電導特性が劣化することもあった。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し
た酸化物超電導体の特性を劣化させない酸化物超電導薄
膜の加工方法を提供することにある。なお、本明細書で
、酸化物超電導薄膜とは、膜厚が１００μｍ以下の薄膜
および厚膜を意味する。

課題を解決するだめの手段 本発明に従うと、酸化物超電導薄膜をフォトリソグラフ
ィにより加工する方法おいて、酸化物超電導薄膜の表面
に該薄膜を構成する酸化物超電導体との反応性が低い金
属層を形成し、該金属層上にレジスト膜を形成すること
を特徴とする超電導薄膜の加工方法が提供される。

作用 本発明の方法は、酸化物超電導薄膜の表面に反応性が低
い金属層を形成し、その上にレジスト膜を形成するとこ
ろにその主要な特徴がある。すなわち、本発明の方法に
従うと、酸化物超電導薄膜は、直接レジスト、現像液等
に触れることがなく、また、イオン衝撃も受けないため
、特性が劣化しない。

前記金属層材料としてはＡｇが反応性が低いことおよび
接触抵抗が低いこと、密着性がよいことで優れているが
、Ａｌｓ　Ｉ　ｎ　％　Ｚｎ　、ＳＣｕ　、、ＮＩ　Ｓ
Ａｕ　１Ｐ　ｔ　ＳＴ＋、Ｐｄ等、酸化物超電導体との
反応性が低い金属ならば使用可能である。また、この金
属層は蒸着法等により形成することができる。

本発明の方法では金属層形成後に加熱して密着性を向上
させることが好ましい。この加熱温度は、３００〜４０
０℃の範囲が好ましい。加熱温度が３００℃未満では密
着性向上に効果がなく、４００℃を超える温度に加熱す
ると反応層を生じて酸化物超電導体の特性が劣化する。

また、加熱を酸素雰囲気中で行うと、さらに効果がある
。

本発明の方法では、上記金属層上にさらに他の金属で第
２の金属層を形成することも好ましい。

この第２の金属層は、酸化物超電導薄膜表面に形成した
第１の金属層を電極としても用いる場合に、加熱工程で
表面が酸化されないよう保護する目的で設けるものであ
る。第２の金属層は、Ａｕ、　ｐｔなどで形成すること
が好ましい。従って、第２の金属層を形成する場合、上
記の加熱工程は、第２の金属層形成後に実行する。

上記第１および第２の金属層の厚さは、それぞれ０．０
１〜１μｍ、０．０５〜１μｍが好ましい。第１の金属
層の厚さが、０．０１μｍ未満では、酸化物超電導体を
保護する効果がなく、１μｍを超えていてもその効果に
変わりがなく、フォトリンゲラフィブロセス後に不要部
分の金属層の剥離に長時間を要するためである。また、
第２の金属層についても同様に厚さが、０．０５μｍ未
満では第１の金属層を保護する効果がなく、１μｍを超
えていると不要部分の剥離に長時間を要するため、上記
の範囲の厚さが好ましい。

また、上記の金属層は、フォトリソグラフィ後のエツチ
ング工程で、イオンビームエツチング、ＥＣＲエツチン
グ、ＲＦプラズマエツチング等を用いる場合に、荷電粒
子から酸化物超電導体を保護する。すなわち、上記の各
エツチング法では、従来、荷電粒子によるイオン衝撃の
ため、酸化物超電導体の特性が劣化したが、本発明の方
法ではこれも防げるものである。

以下、本発明を実施例により、さらに詳しく説明するが
、以下の開示は本発明の単なる実施例に過ぎず、本発明
の技術的範囲をなんら制限するものではない。

実施例 各種酸化物超電導薄膜に、フォ）　ＩＪソグラフィで第
１図に示したパターンを形成した。それぞれ、本発明の
方法と従来の方法とでパターンの形成を行い、パターン
形成前後で超電導特性を比較した。

実施例ｌ ＭｇＯ単結晶基板上にスパッタリング法により作製した
ＹＩＢａ２Ｃｕ３０ｘ薄膜を使用した。本発明の方法で
は、以下の条件で真空蒸着法により薄膜表面にＡｇおよ
びＡｕを重ねて蒸着した。

（蒸着条件） 基板加熱なし 真空度　　　　　１〜３　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ蒸着速
度　　　　２〜３八／へｅｃ Ａｇ　（下層）膜厚　０，１５μｍ Ａｕ　（上層）膜厚　０．１０μｍ このサンプルを酸素フロー中の大気圧炉で３００℃×１
０分間の加熱を行った。

次に、以下の条件でフォトリンゲラフィブロセスを実施
してパターニングを行った。

（フォトリソグラフィプロセス） レジスト塗布スピンナー速度４０００ｒｐｍ　ｘ２０秒
レジスト　　　　ポジレジスト ９５℃×３０分 ８秒　マスク ＮＭＤ−３（東京応化）１分３０秒 流水で３分間 プリベーク 露光 現像 水洗 Ｎ２　ブロー 次に、カウフマン式イオンガンによるＡｒイオンビーム
エツチングによりエツチングを行った。

加速電圧　　　：　５００　Ｖ 電流　　　　　：　３０ｍＡ 基板温度　　　：５〜１０℃ 真空度　　　　：　４　ＸＬＯ−’Ｔｏｒｒエツチング
時間：１０分 エツチングの後、Ｉ／シスト膜をアセトンに５分間浸漬
することにより剥離した。

第１表に結果を示す。測定はＤＣ帯磁率の測定により測
定した。

第１表 （体積率はフォトリソグラフィ前を１００％とした）超
電導の転移温度が、比較例では８０．ＯＫに低下してい
るが、本発明の方法では９０．　ＯＫであり、はとんど
低下していない。これは、本発明の方法ではイオンビー
ムエツチング時のイオン衝撃がほとんどないからと考え
られる。また、本発明の方法では、薄膜表面に反応層が
生じないので、体積率もフォトリソグラフィ前後でまっ
たく変っていな実施例２ １、Ｉｇｏ単結晶基板上にスパッタリング法により作製
したＢｉ。５ｒ２Ｃａ２Ｃｕ３０）１薄膜を用いて、実
施例１と同じ条件で、金属層の形成およびパターニング
を行い、同様の方法で測定を行った。第２表に結果を示
す。

とＴｃ　、体積率ともに、はとんど低下しない。

実施例３ ）４ｇＯ単結晶基板上にスパッタリング法により作製し
たＴＩ。Ｂａ２Ｃａ、Ｃｕ３０Ｍ薄膜を用いて、実施例
１と同じ条件で金属層の形成およびパターニングを行い
、同様の方法で測定を行った。第３表に結果を示す。

第３表 第２表 （体積率はフォトリソグラフィ前を１００％とした）実
施例１の結果と同様に、本発明の方法によるとＴｃ　、
体積率ともに、はとんど低下しない。

（体積率はフォトリソグラフィ前を１００％とした）実
施例１の結果と同様１ご、本発明の方法による以上の結
果、本発明の方法で、酸化物超電導薄膜を加工しても、
酸化物超電導体の特性が劣化しないことが証明された。

発明の効果 本発明の方法を用いることにより、酸化物超電導薄膜を
超電導特性を劣化させることなく各種超電導デバイスに
加工することが可能となる。本発明により、高性能な超
電導デバイスを作製することができ、超電導技術はさら
に発展する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例で超電導薄膜を加工したパターンを示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸化物超電導薄膜をフォトリソグラフィにより加工する
   方法おいて、酸化物超電導薄膜の表面に該薄膜を構成す
   る酸化物超電導体との反応性が低い金属層を形成し、該
   金属層上にレジスト膜を形成することを特徴とする超電
   導薄膜の加工方法。