JPH03103305A

JPH03103305A - 酸化物超電導体の製造方法およびその装置

Info

Publication number: JPH03103305A
Application number: JP1237942A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Yamada; 山田　朋幸; Mitsuhiko Ogiwara; 光彦荻原
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1989-09-13
Filing date: 1989-09-13
Publication date: 1991-04-30

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）この発明は、酸化物超電導体の製造方法およびその装置
に関する。

（従来の技術）酸化物超電導体の応用のためには、低温で膜成長させる
ことが必要である６このために、酸化物超電導体（以下
、単に超電導体と称する場合がある）を構成すべき原子
（または分子）を活性化させることが行なわれているが
、その中でも酸素原子（または分子）を活性化させるこ
とが極めて有効であることが示ざれている。原子（また
は分子）の活性化の方法として文献■：「トーカイユニ
バーシティー　インタ〜・ナショナル　ワークショップ
（ＴＯＫＡＩ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＩＮＴＥＲＮＡ
ＴＩＯＮＡＬ　ＷＯＲＫＳＨＯＰ），１９８８，Ｎｏｖ
．ｐｐ．ＩＩ〜１５および文献ＩＩ　：　ｒＪｐｎ．Ｊ
．＾ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２７（１９８８）．Ｌ．９１−
Ｌ９３　Ｊに開示ざれた方法があり、この方法で、実際
に良質の酸化物超電導体が形成ざれている．この文献工
１こ開示ざれた方法は、活性化反応蒸着と呼ばれる方法
で第２図を参照して、この方法につき簡単に説明する。

反応容器１０を排気系１２で真空排気した後、蒸着材料
である金属は電子銃蒸着源１４や容器型蒸着源（クヌー
センセル）１６から蒸発させ、一方、酸素を酸素導入管
（ノズル）１日で基板近傍から基板２０へ向かっで噴射
する．尚、基板２０は加熱ホルダ２２に取り付けてある
．反応容器１０内のプラズマ発生手段である高周波コイ
ル２４に反応容器１０外の高周波電源２６から周波１３
．５６Ｍ｝−１ｚで電力を供給することにより酸素や金
属原子（または分子）のプラズマを形成しでいる。この
文献Ｉには記されていないが、通常は、コイルと、接地
された反応容器１０との間でプラズマを発生させる。酸
素分圧は、基板付近の領域で１０−２Ｔｏ　ｒ　ｒ，容
器内のその他の領域（バックグラウンド）で１０−’Ｔ
ｏｒｒとしている。この従来装置では、反応容器１０に
真空計２８や反射高速電子回折（ＲＨＥＥＤ）装置３０
が取り付けられでいる。

そして、上述した基板加熱ホルダ２２やクヌーセンセル
１６には、ヒータ線（図示せず）が使われ、また、電子
銃蒸着源１４には、電子ビーム発生のためのフィラメン
ト（図示せず）が用いられている。

尚、第２図中、３２は電子銃からの電子ビーム、３４、
３５は蒸発した蒸着材料の蒸発路および３６は酸素導入
管１８の吹き出し口から吹き出された酸素の流路をそれ
ぞれ概略的に代表しで示す。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、この従来装置では、プラズマを発生させ
るために、多量の．酸素と金属原子（または分子）を用
いており、このため（こ、基板加熱用ヒータ線、電子銃
蒸着源・ＲＨＥＥＤのフィラメント、真空計のフィラメ
ント等の劣化、蒸着源の酸化等の問題点があった。例え
ば、文献■：「信学技報　Ｓ　Ｃ　Ｅ　８　９　−　１
　７　，　（１９８９）Ｐ．３５ｊＩこよれば、バック
グラウンドでの酸素分圧１８Ｘ１０−”Ｔｏｒｒとした
ときは、短時間で基板加熱用ヒータ線の抵抗値が酸化に
より増大してしまうこと、また、この酸素分圧！８ｘ　
１　０−７Ｔｏ　ｒ　ｒとしたときは、百数十時間（こ
の間、生（こ基板温度を１５０゜Ｃに設定）で、このヒ
ータ線の抵抗値が１０％上昇するという抵抗の劣化があ
ったことが報告されている。

また、従来の装置では、酸素ヤ金属原子（または分子）
の数が多いために、排気系にかかる負担も大きく、真空
度が悪いことは、極薄膜の形或にも好ましくなかった。

この発明の目的は、上述した従来装置の有する問題点に
鑑み、基板加熱ヒータ線、各種のフィラメント等の劣化
を軽減し、しかも、極薄膜形或に有利なように真空度を
高めることを可能とした酸化物超電導体の製造方法およ
びその装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段）この目的の達成を図るため、この発明の方法によれば、真空排気した反応容器内で、基板に向けて酸素導入管か
ら酸素を吹き出しながら、蒸着源から蒸着材料を蒸発さ
せて前記ＭＷ上１こ酸化物超電導体を製造するに当り、酸素導入管の吹き出し口に接近した酸素の吹き出し流路
で、酸素をプラズマ化することを特徴とする。

この発明の方法の実施に当り、蒸着源に接近した蒸着材
料の蒸発路で、該蒸着材料をプラズマ化するのが好適で
ある。

ざらに、この発明の装置によれば、真空排気できる反応容器と、該反応容器内にそれぞれ設
けられた基板加熱ホルダ、蒸着源、酸素導入管およびプ
ラズマ発生手段とを具え、前記酸素導入管の吹き出し口
を前記基板加熱ホルダの近くに設けて或る酸化物超電導
体の製造装置において、プラズマ発生手段を酸素導入管の吹き出し口に接近した
、酸素の吹き出し流路に設けたことを特徴とする。

この発明の装置の実施に当り、蒸着源に接近した、蒸着
材料の蒸発路に別のプラズマ発生手段を設けるのが好適
である。

（作用）このような方法および装置によれば、導入酸素か高濃度
で存在する酸素導入管の吹き出し口の近傍にプラズマ発
生手段を設けて酸素をプラズマ化させるので、酸素の導
入ｊＩｌを減らしても酸素プラズマを、充分、発生させ
ることができる．また、所要に応し、蒸着材料例えば金
属単体とか金属酸化物の蒸着源の近傍の蒸発した材料か
高濃度で存在するところにも別のプラズマ発生手段を設
けてこれら蒸着材料のプラズマ化を図るので、これら蒸
着材料の蒸発量を減らしても、そのプラズマを、充分、
発生させることができる。

（実施例）以下、図面を参照して、この発明の酸化物超電導体の製
造方法およびその装置の実施例を説明する。

尚、以下の説明ではこの発明の方法および装置を併わせ
で説明する。

第１図は、この発明の実施例を説明するための、装置の
概略的構戊を示す図である。尚、第１図において、第２
図において示した構成成分と同一の構成戊分については
同一の符号を付しで示し、特に言及する場合を除き、そ
の詳細な説明を省略する。この発明によれば、酸素導入
管１８の酸素吹き出し口（こ接近させかつ吹き出し口よ
り流出する酸素の吹き出し流路３６にプラズマ発生手段
４０を設ける．この実施例では、プラズマ発生手段４０として高周波コ
イル４２と電極４４とを対向させて構或した高周波放電
電極を設け、この高周波コイル４２と電極４４との間に
反応容器１０外に設けた高周波電源２６から、設計に応
した適切な高周波電力を導入する。

また、このプラズマ発生手段４０の他に、所要に応して
、蒸着源、図示例の場合には、２つの電子蒸着源１４お
よびクヌーセンセル１６にそれぞれ接近させてかつこれ
ら蒸着源からの蒸着材輌の蒸発路３４および３５に、別
のプラズマ発生手段４６、４８ヲ設けてもよい。これら
別のプラズマ発生手段４６、４８も、酸素の吹き出し流
路１こ設けたプラズマ発生手段４０と同様に高周波コイ
ルと電極を備えた高周波放電電極の構或となっており、
容器１０外の高周波電源５２（代表して１つだけ示しで
ある）より高周波電力を導入する。

蒸若源１４および１６から蒸発した蒸着材料は、るつぼ
特有の放射分布をもつ。また、酸素導入管（ノズル）１
８から噴出する酸素もある放射分布に従う．そして、あ
る方向の原子（または分子）密度は、蒸発源またはノズ
ルの吹き出し口先端からの距離の２乗に大体反比例する
と考えられる。

従って、原子（または分子）密度は、酸素吹き出し口や
蒸着源に近い程大きく、例えば蒸着源から５ｃｍ離れた
位置の原子密度は、５０ｃｍ離れた位置での原子密度の
大体１００倍になると推測される。このため、この実施
例で示したように、酸素導入管１８の酸素吹き出し口近
くにプラズマ発生手段４０ヲ設けると共（こ、場合によ
っては、蒸発源１４および１６の近くにプラズマ発生千
段４６および５０を配設し、導入ざれた酸素および場合
によってはこれら蒸発した蒸着材料（金属または金属酸
化物、金属フッ化物、その他の金属化合物）をプラズマ
化する。

このように、酸素導入管１８の吹き出し口の近くのおよ
び、所要に応し、蒸着源１４、１６の近くの高濃度原子
（または分子）雰囲気部分にプラズマ手段を設けたので
、少ない酸素の導入量および、場合１こよっては、少な
い蒸発量、つまり、より低い真空度で、プラズマを発生
できる。

この発明は上述した実施例にのみ限定されるものではな
く、多くの変形または変更を行ない得ること明らかであ
る。例えば、プラズマ発生手段としての高周波放電電極
は、第１図に示した誘導結合方式に限らず、平行平板電
極でもよい。また、高濃度原子（または分子）雰囲気の
まわりから磁界を印加して電子サイクロトロン共ａａｙ
＝利用して高密度プラズマを発生させることも可能であ
る。

或いはまた、プラズマ発生手段を設ける代わりに、容器
内または容器外に設けたレーザ源からのレーザ光を高濃
度原子（または分子）雰囲気に照射してプラズマ化させ
ることも可能である。

さらに、図では、各構成成分を概略的に示したので、例
えば酸度導入管１日ヲ図中水平方向に延在するように示
してある。しかしながら、この酸素導入管１８を、その
吹き出し口が基板の方向を向〈ように設けるのが好まし
い．（発明の効果）上述した説明から明らかなように、この発明では、酸化
物超電導体の製造中に、酸素導入管の吹き出し口近くで
あって吹き出し口と基板との間や蒸着源近くの高濃度雰
囲気領域でプラズマを発生させるため、従来よりも少な
い酸素導入量および従来よりも少ない蒸発原子（または
分子）数で、従って、低い真空圧力で、プラズマを発生
できる。このために、基板加熱用ヒーク線、各種フィラ
メント等の劣化を従来より軽減できる。さらに、容器内
を低い真空圧力とすることができるので、極薄膜戒長に
著しく好適となる。また、所要に応して各蒸着源ごとに
プラズマ発生部を設けているので各蒸着材料のプラズマ
状態を独立に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の酸化物超電導体の製造方法および
その装Ｗ１ヲ説明するために概略的に示した装置構成図
、第２図は、従来の酸化物超電導体の製造方法およびその
装置を説明するために概略的に示した装置構成図である
。１０・・・反応容器、　　　　｝２・・・排気系１４・
・・電子銃蒸着源、　　１６・・・クヌーセンセル１８
・・・酸素導入管（ノズル）２０・・・基板、　　　　　　　２２・・・基板加熱ホ
ルダ２６、５２・・・高周波電源、　２８・・・真空計
３０・・・反射高速電子回折装置３２・・・電子ビームの流れ３４、３５・・・蒸発した蒸着材料の蒸発路３６・・・
酸素の流路４０、４６、４８・・・プラズマ発生手段（例えば高周
波放電電極）４２・・・高周波コイル、　　４４・・・電極。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）真空排気した反応容器内で、基板に向けて酸素導
入管から酸素を吹き出しながら、蒸着源から蒸着材料を
蒸発させて前記基板上に酸化物超電導体を製造するに当
り、酸素導入管の吹き出し口に接近した酸素の吹き出し流路
で、酸素をプラズマ化することを特徴とする酸化物超電導体の製造方法。
（２）請求項１記載の酸化物超電導体の製造方法におい
て、蒸着源に接近した蒸着材料の蒸発路で、該蒸着材料をプ
ラズマ化することを特徴とする酸化物超電導体の製造方
法。
（３）真空排気できる反応容器と、該反応容器内にそれ
ぞれ設けられた基板加熱ホルダ、蒸着源、酸素導入管お
よびプラズマ発生手段とを具え、前記酸素導入管の吹き
出し口を前記基板加熱ホルダの近くに設けて成る酸化物
超電導体の製造装置において、プラズマ発生手段を酸素導入管の吹き出し口に接近した
、酸素の吹き出し流路に設けたことを特徴とする酸化物
超電導体の製造装置。
（４）請求項３記載の酸化物超電導体の製造装置におい
て、蒸着源に接近した、蒸着材料の蒸発路に別のプラズマ発
生手段を設けたことを特徴とする酸化物超電導体の製造
装置。