JPH03197349A - 酸化物超電導薄膜形成用ターゲット材の製造方法 - 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、ＲｅＢａ２Ｃｕ３０７−５（Ｒｅは希土類元
素）系酸化物超電導薄膜をスパッタ、リング法により形
成する場合に用いられるターゲット材の製造方法に関す
る。

（従来の技術） 酸化物超電導薄膜の形成には、ＣＶＤ法、レーザービー
ム蒸着法９反応性蒸着法、スパッタリング法等が採用さ
れる。これらのうちスパッタリング法は、ターゲット材
に対しイオン等を照射し、ターゲットを構成する原子又
は分子を叩き出し所定の基板上に薄膜を形成させんとす
るものである。

上記超電導体のように複合酸化物から成る薄膜を得る場
合、例えば、得ようとする薄膜と同一組成からなるバル
ク体（焼結体）をターゲット材として用いるか或いは、
上記ターゲットの他に補正用ターゲットを設置し、これ
らのターゲットから発生する原子や分子の量を調整しな
がら形成する方法が一般に用いられている。

従来、この種のターゲット材の製造方法としては、酸化
物超電導体構成元素の酸化物若しくは酸化物形成化合物
（炭酸塩若しくは硝酸塩等）の粉末を所望により仮焼し
た後、ホットプレス焼成若しくは普通焼成（成形用バイ
ンダーを添加混合して焼成）する方法が一般に採用され
ている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、超電導体として最もよく知られているＲ　ｅ
　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ　３０７−６　（Ｒｅは希土類元素
）系酸化物の結晶形態としてはδ値が大きい正方晶型と
δ値が小さい斜方晶型の２種があり、超電導を示すのは
斜方晶型のものであり、従ってスパッタリング装置のタ
ーゲットには斜方晶型のものが使用されており、その製
法上においても斜方晶型の超電導原料粉末を作成した後
、これを焼成することによって就くられている。亦、タ
ーゲット材に要求される特性としては、成膜速度を高め
ることができるようそれ自体が高密度（理論密度に対す
る相対密度が６０％以上）であることが望ましく。

また寸法的にも同一形状のものが生産できることが要求
される。

然し乍ら、従来の如く斜方晶系の原料を用いる製造法に
於いては、該斜方晶系酸化物の反応性が大きい為、例え
ばカーボン型を用いてホットプレス焼成を行なう場合、
カーボン型と反応固着してターゲットとしての使用が不
可となり、またこの固着を起させない為に焼成温度を低
くすると上記の如き高密度のターゲットが得られなくな
る１皿に、斜方晶系の上記酸化物によるターゲットは、
スパッタリングの際の酸素の放出量が多く、スパッタリ
ングの際に内外部の結晶相の相違が惹起され、これが原
因して内外部に応力差が生じ、クラックを発生すること
が多々あった。

（発明の目的） 本発明者は、上記問題点について鋭意探求した結果、上
記酸化物のターゲットを正方晶化することにより、ホッ
トプレス焼成に用いられるカーボン型との反応固着がな
く、従って高温焼成によって一層の高密度化が可能とさ
れ、また正方品のターゲットは酸素の放出量が少なくス
パッタリングの際のクラック発生がなくなることを見出
し、更にその有効な製造方法を完成するに至り、ここに
本発明を提供せんとするものである。

（課題を解決する為の手段） 上記目的を達成する本発明は、Ｒｅ　Ｂ　ａ　２　Ｃｕ
　３０　　　（Ｒｅは希土類元素、望ましくはイツトリ
ア−δ ラム）系酸化物超電導体を構成する元素（酸素を除く）
の酸化物粉末若しくは酸化物形成化合物（炭酸塩、硝酸
塩等）粉末を仮焼した後、不活性ガス雰囲気中で加熱処
理して正方晶化し、爾後これを焼成することを特徴とす
る酸化物超電導薄膜形成用ターゲット材の製造方法にあ
る。

上記焼成は、カーボン型を用いたホットプレス焼成が望
ましいが、これに限定されず、金属、アルミナ或いは窒
化珪素セラミックスの型を用いたホットプレス、その他
上記普通焼成等も除外されるものではない。

（作用） 上記製造方法に於いては、原料粉末を仮焼の後、不活性
ガス雰囲気中で加熱処理しているから、この段階で正方
晶化され、その後の焼成により正方晶のＲｅ　Ｂ　ａ　
ｚ　Ｃｕ　３Ｏ−ｔ−δ系酸化物によるターゲットが得
られる。正方品の当該酸化物は斜方晶に比較して反応性
に乏しいので、カーボン型を用いホットプレス焼成して
も、カーボン型との反応固着がなく、高温での焼成が可
能となり、従って、極めて高密度の焼結ターゲットが得
られる。斯くして得られたターゲットを、上記超電導薄
膜を形成する為のスパッタリング装置に取付けた場合、
ターゲットが極めて緻密であるから、ボンディング時の
クラックが生じない、また、ターゲットが上記の如く正
方晶系の酸化物により構成されるから、スパッタリング
の際の酸素の放出量が少なく、内外部の結晶相の相違に
基づく応力差が起因となるクラックの発生が著減される
。

（実施例） 次に実施例により本発明を更に詳述する。

（ｉ）Ｙ、Ｏ，：　ＢａＣ０，：Ｃｕ０＝１　：　２：
　３（モル比）の混合粉末を湿式ボールミルにて粉砕し
、空気中８９０℃で１０時間仮焼した後粉砕し、これを
３回繰り返して組成がＹ　Ｂ　ａ　２Ｃｕ　３０７−　
ｓの仮焼粉末を得た。

（ｉｔ）上記仮焼粉末を、アルゴンガス中７２０℃で１
０時間加熱処理した。この処理粉末をＸＲＤ回折したと
ころ、正方晶の上記酸化物であることがわかった。

（ｆｉｔ）上記処理粉末約２４０ｇをカーボン型（直径
１０１■）に充填し、圧力５０ｋｇ／ｃｄをかけ、高周
波誘導加熱により昇温した。そして、第１表に示す温度
に所定時間維持した後室温にまで冷却し、焼結体を取り
出した。尚、焼成を高周波誘導加熱により行なったのは
、カーボン型の傷付が少ないからである。

（ｆｖ）得られた焼結体の理論密度に対する相対密度は
第１表の通りであり、いずれも極めて緻密な焼結体であ
った。特に温度を上げる程、或いは保持時間を長くする
程緻密となった。また、いずれもカーボン型との固着や
クラックは見られなかった。更に、ＸＭ回折（Ｘ　ＲＤ
）によれば、いずれも表面近傍と内部では結晶性に差は
なく均一であった。焼成条件と相対密度との関係を第１
表に示す。

（以下余白） 第１表 尚、焼結体の相対密度とは、理論密度に対するものであ
る。

（比較例） 上記実施例（ｉ）の仮焼粉末を、アルゴンガス中での加
熱処理をせず、上記同様のカーボン型に充填し８００〜
９００℃でホットプレス焼成した。

その結果、カーボン型との反応固着が激しくターゲット
の作製が不可であった。また、同じくアルゴンガス中で
の加熱処理をせず、焼成温度を３５０〜４００℃とした
ところ、カーボン型との反応固着はなかったが、密度が
５１％と小さく強度不足となった。

（発明の効果） 叙上の如く、本発明のターゲット材の製造方法に於いて
は、焼成の前に不活性ガス雰囲気中で加熱処理すること
によりＲｅ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物の結晶形態を正方
晶型としているから、その後の焼成時にも安定で、例え
ばカーボン型を用いたホットプレス焼成の際にカーボン
型と反応固着することがなく、従って高温での焼成によ
って極めて緻密なターゲットを得ることが出来る。そし
て、このようにカーボン型によるホットプレス焼成を採
用した場合は、異元素の拡散もなく、しかもバインダー
を使用しないから割れや反りが生じることなく定寸法の
ターゲットが得られる。亦、本発明の製造方法で得たタ
ーゲットは正方品系の上記酸化物より成るから、該ター
ゲットを用いてＲｅ−Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄
膜をスパッタリング法により形成するに於いては、スパ
ッタリング中の当該ターゲットの酸素の放出量が少なく
、内部と表面との結晶相が同一で、内外の応力差に起因
したクラックの発生が著減される。

このように本発明によって得たターゲット材は、Ｒｅ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系酸化物超電導薄膜をスパッタリングに
より形成する場合に極めて優れた適正を発揮するもので
あり、その有用価値は頗る大である。

一以上一

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．ＲｅＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿７＿−＿δ（Ｒｅは希土
   類元素）系酸化物超電導体を構成する元素の酸化物粉末
   若しくは酸化物形成化合物粉末を仮焼した後、不活性ガ
   ス雰囲気中で加熱処理して正方晶化し、爾後これを焼成
   することを特徴とする酸化物超電導薄膜形成用ターゲッ
   ト材の製造方法。
2. ２．上記焼成がカーボン型を用いたホットプレス焼成で
   ある請求項１記載の製造方法。
3. ３．上記希土類元素がイットリウムである請求項１又は
   ２記載の製造方法。