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A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（彳） 曼JL之領域 本發明包含用來將非晶氟化特夫綸A F成圖型及鈍化高溫 超導體膜之力法及過程，以及具有非晶氟化聚合物特夫綸 AF膜之裝置。其亦包含使用該非晶氟化聚合物特夫綸 膜之改良裝置。 、 曼jg之背景 某些高溫超導體之缺點之—爲其對大氣濕度之敏感性。 含有超導材料之微波及毫米電子裝置對溫度之暴露通常導_ 致性能夂降低。因此，鈍化之方式或使超導體對環境因素 更加情性有其必要。對許多超導裝置之另一問題爲其大型 尺寸，其時系由電力需求所支配。因此，增加微波及毫米 超導裝置之電力同時維持小型尺寸之措施在各種應用方面 將提供許多優點《共同申請中之申請案美國系列號 07/7 88,063，1991年11月5日t請，揭示一種微波介 電共振器，包含a ) —位在二個分開的高溫超導薄膜間之 介電元件’各該薄膜沉積在底材上，及b )—外罩，具有 用來固持共振器組件之構件及磁偶合用之構件。可增加該 装置之電力之構件爲所希望者。 美國專利5,159, 347號揭示非晶氟化聚合物特夫給a p·於微 磁路之結構中用作磁導體帶與電導體間之絕緣體。該氟化 聚合物於成圖型膜之使用供微波及毫米裝置尚未普及。非 晶氟化聚合物膜之所欲特性之一爲其實質平滑、非粘性。 然而，若吾人企圖使第二材料，即，光阻组合物粘附至其 時，此被視爲缺失。習知光阻材科由深uv再藉顯影成像 I I I I i ^ 訂 - 線 (請先閱讀背面之注意事項再与寫本頁) -4 - 318941 Μ Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（2 ) 在氟化聚合物層如聚甲基丙烯酸甲酯上導致光阻罩在氟化 聚e物上此法遭父二事项。首先，一混合層會由於光阻 材料及氟化聚合物之局部共同溶解度而形成。此導致在氟 化聚合物通過光阻罩之後績蝕刻時缺少解析度。第二，成 圖型义氟化聚合物在耐水性方面對非晶氟化聚合物不足〉 ，本發明藉提供一種非晶氟化聚合物如特夫綸A F之粘附及 成圖型万法。此導致本發明之另—態樣，供超導材料之鈍 化万法，將其對大氣濕度更情性，及增加之電力同時保持· 小尺寸之改良的微波及毫米超導裝置。 發明之概诫 本發明提供一種成圖型非晶氟化聚合物膜之製法，其包 含之步驟如下； a)在底材上形成一連績非晶氟化聚合物膜； 陡b )將非晶氟化聚合物膜之表面曝露至氧電漿以促進粘附 c )用光阻層塗伟非晶氟化聚合物膜之枯附促進的表面： 圖I)利用對光化輻射之影像方面暴露在光阻層内產生潛像 e )將成像光阻層顯影以在非晶氟化聚合物膜上 型光阻層： 王成圖 /)藉反應性離子蚀刻或離子束蚀刻藉由圖型光阻層姑刻 非晶氣化聚合物膜：及 ㈧任意地’藉有.機溶劑或藉氧電漿蝕刻剝離光阻材科。 本祕尺度適用 批衣 ^1T-^ (請先閲讀背面之注意事項再杈寫本頁) 5 - 318941

五、發明説明（3 經濟部中央標準局W：工消費合作社印製 本發明更提供—種改良的微波介電共振器，包含； 位於二分開高溫超導薄膜間之介電元件，各該薄膜沈 積在—載體上，及 b)具有用來囷持共振器組件之構件及用於磁偶合之構 件（外罩’其中其改良包含—位於介電元件與各高溫超秦 膜間之非晶氟化聚合物（特夫綸A F )層。 本發明.又提供—種改良射頻裝置，包含； :載體’其上沈積有一包含高溫超導薄膜之信號層：. 墊；：少一接觸點，包含一形成在薄膜上之導電金屬接觸 發^ 7成圖型介電層，該層塗佈高溫超導膜及留下暴 導種其上沈積非晶氟化聚合物層之高溫超 附圖之説明_ 圖1:心例示本發明薄膜成圖型之主要步驟。在圖^ :Α’β ’ C&E各具有相同意義。在圖la中，A爲 底材’ B爲高溫超導膜’ c爲氟化聚

被暴露之氧tl。 I 爲表面C 圖lb例示塗佈氟化聚合物層c之光阻層Ε。 圖1 c例示利用暴露至輻射在光 顯像標示爲F。 中圖型〈顯像’及 圖^例示—習知三明治型超導體介電共振器，HTS膜一 -6 - 本紙張用中關家標準（CNS ) A4規格（2丨GX297^J^ --~~~ ^----^----IT------0 (請先閱讀背面之注意事項再球寫本頁) 3

五、 發明説明（ 經濟.那中央標準局員工消費合作社印装 介質-HTS膜，其中HTS爲高溫超導性。 圖2 b例示種習知可調式三明治型超導體介電共振器。 圖2 ^例示本發明之改良三明治型超導體介電共振器，在 接’I質之超導膜上沈積有一非晶氟化聚合物膜（1 2 )。 '圖3顥示圖2a及2c之共振器用之未負載q値對循環電> <座標圖。白圈A表示在超導膜上不具氟化聚合物塗層之 =a之八振器。白盒β表示一如圖“之共振器，但在超導 上具有聚甲基丙埽酸甲酯之塗層。黑鑽石c表示本發明_ 2c之在超導膜上具有特夫綸AF塗層之共振器。証實由 使用本發明之共振器所得之性能方面之改良。 。圖4例不本發明改良之射頻裝置。以下將詳述特定元件 丰發明之詳細説昽 在習知多層防蝕圖型法中，通常感光性防蝕材料或光阻 :科作爲薄膜施至底材。然後光阻材料以成像方式，例如 :由革暴露至光或H射。軍包含清澈及不透明性來界定圖 _ ^暴露《光阻材科之面積在特定溶劑稱爲顯像劑中作成 L谷或f溶性。防蚀材料藉由輻射诱導之化學反應改變見 =度而起作用。此等反應可增加照射區域之溶解度 色调）或減少溶解度（負色調）。正及負 ::溶解度之改變。在第-情況之顯像時，照射過區由 t :Γ:第T材科中留下圖案之正影像，稱爲正防= 枓。在弟況，未照射區域由顯像 科中留下圖案之負影像，稱爲負防蚀材料。在顯m 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（ 裝 訂------線 {請先閲讀背面之注意事項寫本頁} 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 318941 A7 ________ B7五、發明説明（5 ) 露的底材區藉由圖型光阻層被蝕刻，藉以複製底材中之圖 型。然後任意除去光阻層。 在高溫超導體膜上提供環保層之習釦方法包含使用聚甲 基丙缔酸甲酯（PMMA)或聚亞胺層。在此方面，即使耐濕 性’材料亦非如非晶氟化聚合物膜般有效。 、 本發明提供在底材與光阻層之間使用非晶氟化聚合物膜 。該氟化聚合物在底材上提供保護層及一種加入圖型底材 之裝置之鈍化方法。該非晶氟化聚合物尚未被用於習知光-阻圖型法中’因爲氟化聚合物對底材及光阻層之粒附具有 問題，又因爲用來蝕刻該氟化聚合物而不會損害光阻層之 有效技術爲不可得者。 非晶氟化聚合物膜意指非結晶氟化聚合物或氟化共聚物 。市面上可得之例包括4, 5-二氟-2, 2-雙（三氟甲基）1，3一二 氧伍圜缔與四氟乙烯之共聚物，（特夫綸A F )，獲自杜邦 公 3 ( E. I· du Pont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware)。所用之薄膜之厚度爲0.25微米至i〇微米厚， 較佳爲5至3微米。 本發巧一種圖型非晶氟化聚合物膜之製法，包含之步驟 爲；a )在底材上形成連績非晶氟化聚合物膜；b )將非晶 象化聚合物膜之表面暴露至氧電漿以促進粘附性；c )用 光阻層塗伟非晶氟化聚合物膜之粘附促進的表面；cl)利 用對光化輻射之影像方面暴露在光阻層内產生潛像圖型； e )將成像光阻層顯像以在非晶氟化聚合物膜上產生成圖 型光阻層；f )藉反應性離子蝕刻或離子束蝕刻藉由圖型 -8 - (請先閱讀背面之注意事項莽%'寫本頁) .裝· 、"τ 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 光阻層蝕刻非晶氟化聚合物膜；及g )任意地，藉有機溶 劑或藉氧電漿蝕刻剝離光阻材料。 可進行成圖型發明之底材包括通常用於電予裝置之各型 底材及各型高溫超導體。前者包括聚矽氧、氧化鋁（ai2o3) 、藍寶石、砷化鎵（GaAs)及磷化銦（InP)。適當超導體具$ 許多類型並包括 YBaCuO ’ LaBaCuO ’ LaSrCuO ’ LaCaCuO ’ LaSrCuO ’ LaBaCaCuO ， LaSrBaCuO ， TIBaCaCuO ， TIBaCuO ， TIPbSrCaCuO ， BiPbSrCaCuO，BiSrCaCuO，BiSrCuO，BiSrYCuO及其他。特佳超導· 體爲 YBaCuO(123) ， TlBaCaCuO(2212) ， TlBaCaCuO(2223)， TIPbSrCaCuO(1212) ， TlPbSrCaCuO(1223)或 BiSrCaCuO(2223)。高溫 超導體本身可在載體上，例如，在鋁酸鑭（LaA103)、釔安定 化氧化锆、藍寶石、石英、氧化鎂或鈦酸鳃〇 連續非晶氟化聚合物膜在底材上之形成可藉習知技藝中 已知者供溶液塗佈。此等包括刮刀塗佈、浸潰塗佈、滚筒 塗佈、噴霧塗佈及銷塗佈。以銷塗佈較佳。 頃發現非晶氟化聚合物之粘附性可藉使非晶氟化聚合物 膜受氧電漿，包含在桶式或平面式RF電漿反應器或反應 性離子#刻反應器内形成之大於1 0 %氧電漿。此處理藉修 正表面，或許藉將粗度導入處理過表面顯然可增加第二材 料對非晶氟化聚合物膜之粘附性。該處理過非晶氟化聚合 物表面將容易固持任何商用光阻組合物。 微製造用之光阻材料條件類似，而與暴露技術無關。更 重要的條件包括溶解度、粘附性、耐蝕刻性、光敏性及對 比度（解析度）。由於膜通常藉鎖塗饰自溶液沈積在底材 -9 - 本紙張尺度適用中國國家榡率（CNS )从規格（21GX297公釐） I I I n 非衣 I IiT— 1 (請先鬩讀背面之注意事項各寫本頁) 五、發明説明（7 ) A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 上，有機溶劑之溶解度爲必要條件。防蝕材料必要具有適 當粘附性以粘附至各種底材上並承受所有加工步驟。不良 粘附性導致顯著底切 '解析度之損失及在最壞情況下，圖 型之完全損壞。轉移至下面底材之圖型傳統上使用液態蝕 刻術兒成’其需要膠質粘附性在防蚀材料與底材之間，爲 了使底切降至最小並保持端銳度及特性大小控制。當幾何 圖形被減少時’液態蝕刻由乾蝕刻術來取代，其對防蝕材 料具有較低嚴格的粘附條件。但須知仍需充分粘附性以承 受顯像，當特徵大小減少時，此變得更加困難。耐蝕刻性 係關於在圖型轉移過程時，防蚀材料承受蚀刻環境之能力 。將細特徵在厚底材中成圖型之需要導致各向異性蝕刻法 之發展，如反應性離子蝕刻、電漿蝕刻、離子研磨及噴濺 蝕刻。雖不需要依照粘附性之優質，此等技術對防蝕材料 要求其他極嚴格的條件。大部份的乾蝕刻術在高輻射通量 及超過80°C之溫度之環境下依靠電漿謗導的氣體反應。 光敏度傳統上被界定爲輸入入射能量（按照每單位面積 光子或粒子之能量或數目（流量）測定），在防蚀材料中達 到某種化學反應所需者，在顯影後，此導致所欲巧現影像 。此代表光敏度之可操作平版印刷清晰度。須知，當產生 平版印刷影像所需之劑量減少時，光敏度會增加。正防蝕 材料之光敏度爲在未暴露區仍舊完全不溶性之條件下，實 施暴露區之完全溶解度所需之劑量。在負防蝕材科之情況 下，光敏度被界定爲在形成平版印刷可用影像時之劑量。 顯然，防蝕材料之光敏度應與機器設計參數匹配，以容許 f請先閲讀背面之注意事項-T%寫本頁} •裝· 、-° 線 10- A7 318941 B7 五、發明説明（8 ) ~ 最適生產事以指定防蝕材料供加工條件之特殊設定可達 到之圖型解杆度係藉防蚀材料對比度（厂）於大部份所測 定。，在負防#材科情況下之對比度係勘交聯網路（凝膠） 形成（速率’對正防蚀材科而言’係關於溶解度與分子章 之降解速率及改變速率，後者顯然爲溶劑從屬性。高對比 度相當=要’因爲其可使防蝕材料膜内輻射散射之不利影 響降至蕞小。所有曝光技術皆造成—些能量被沈積在主影 像區（外側低位準散射輕射不會顯著回應之高對比度-防蝕材料爲希望者。 可用於本發明方法之光阻材料有很多。其可爲正或負作 業。以負防蝕材料較削圭。其可爲卜組件或二組件系統 。適用者爲鏈斷裂性防蝕材料及溶液抑制性防蝕材料。平 面化層、防反射塗層及對比度增強材料亦可與光阻材料一 起使用。其可對各種光化輻射過敏，範圍自深uv至uv以 對紅外線爲可視者。又輻射可改變至x射線輻射或電子或 離子束。許多適當商業種類爲可得者。較佳例包括 Shipleyl400及1800系列防蝕材料，及κ τ丨8 9 〇及A z i 4 〇 〇系 列防蚀-材料，獲自Shipley公司，2300 Washingt〇n货舰尤， Newton，ΜΑ 02162。用防蝕材料層塗佈非晶氟化聚合物膜可 在非晶氟化聚合物被處理後藉各種技術爲之，以如上述促 進粘附性。適當之塗佈技術包括刮刀塗侔、浸潰塗佈、滚 筒塗伟、喷霧塗佈或鎖塗佈。以鎖塗体較爲佳。 任意烘培（乾燥）步驟可在施加非晶氟化聚合物層及施加 光阻材料層後進行。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） II 訂 線 (请先閱讀背面之注意事項一./椒寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作衽印製

經濟部中央標準局員工消費合作社印製 非晶氟化聚θ物顯示有限溶解度於僅若干選擇溶劑内。 由於對非晶氟化聚合物及光阻材料缺乏共同溶劑，在將光 阻材料施至非晶氣化聚合物層時不會形成混合層。在光成 像/顯像過程中，此導致高度解析度。 適用万；本發明供多層防蚀材科過程之光成像及顯像步驟 被述於”微平版印刷術；IC製造之加工技術”，p jEiii〇tt， Mctow Hill滅公司，243〜脱，κ,，，微平版印刷之 材料’’，，Tho_o時人· Eds,，ACS s卿_咖系列細，39_1〇7頁 ，African Chemical Society，華盛镇 DC(1984);及㈣也麵汍 E，，等人，α魏Rev，89, 1273~1289(19δ9)，其各併入本文供參 考用》 本發明所用之商用光阻材料组合物之成像及顯像可藉光 阻材料製造商之推薦程序進行。顯像劑可爲有機溶劑、稀 釋含水酸或稀釋含水鹼，端視所用之光阻材料而定。在後 顯像乾燥步驟後，成圖型光阻材料層可用爲軍供非晶氟化 聚合物層之成圖型用。由於高溫超導體底材之水敏感性且 由木底材在非晶氟化聚合物膜下面，當該底材被使用時， 非含水圖型法被使用。 頃發現反應性離子蝕刻或離予束蝕刻可被用來蝕刻非晶， 氟化聚合物。使用大於1〇%氧之反應性離子蝕刻可被用來 在較光阻材科層大得多之速率下將下面非晶氟化聚合物膜 蚀刻掉。由於在光阻材料與非晶氟化聚合物間之差異蚀刻 速率’光阻材料層未被損害。此法之結果在下面底材上’， 較佳爲高溫超導體膜上具有一成圖型鈍化區。光阻材科可 -12 - 本紙張尺度適用中國.國家標準（CNS ) Μ規格（加乂297公瘦） -¾衣 I 訂------線 (請先閲讀背面之注意事^/填寫本頁) 、發明説明（10 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 藉有機溶劑或氧電漿蝕刻任意除去。 卷卜方法可被用以製造材料，用作a 電位之極薄膜電容器，及b)多片组件之製造。遍 成圖型之非晶氣化聚合物之用於高溫超導體 裝^結構中可在電力負載能力及防濕功效方面 可藉本發明之成圖型技術改良之習用裝置包括射頻（RF 及微波傳輸路線結構（微條、條線或共面型）、共振器、' 過滤器 '延遲線、積體電路用之數位互連及則，s(多片组件）。 ’ 、 本發明更提供一種改良微波介電供振器，包含—位於 二分開鬲溫超導薄膜間之介電元件，各該膜沈積在載體 上，及b)—具有磁偶合用構件之外軍，其中其改良包= —非晶氟化聚合物（特夫綸AF)之層’其位於介電元件與 各高溫超導膜之間。 圖2a〜2c顯示超導微波共振器在固持裝置内。如圖^所 示’具有腔8 5之超導微波共振器係以與介質3 〇接觸定位 之承載超導膜1〇之載體2〇形式設置。載體2()爲—單晶體 ’其具有與超導體膜1 〇匹配之晶格。較佳的是，载體2 〇 由LaA103，贴以03 ’ MgO等所形成。 通常，超導體膜1〇可由任何高Tc超導材料所形成，該材科 具有表面電阻（R s )，在任何特定操作溫度下，其至少低於銷 之表面電阻1 〇倍。T c可由使用LakeShore超導體篩選系統，刑 號7 5 0 0之”渦電流法”所測定。超導膜1 〇之表面電阻可^ -13- S紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閣讀背面之注意事項-T%寫本頁) 裝. 訂 線 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（11

Wi lker等人，”具有高Q及低電力從屬性達到9 0 k之5 - G Η z高 溫超導體共振器’’，IEEE，Trans.微波理論及技術’^〇1· 39， No,9， 1991年9月，1462~1467頁所述之方法所測 定。通常，超導體膜1〇係由材料如YBaCu〇(123)、TlBaCaCy) (2212或2223)，TlPbSrCaCuO(1212或 1223)等所形成。 超導膜1 0可藉習知方法沈積在載體2 〇上。參照，例如 ’ Holstein等人，Tl2Ba2CaCu208 膜在 1〇〇 LaA103上之製備之特 徵化，’’IEEE, Trans, Magn,，Vol, 27，1568-1572 頁，19 9 1及 Laubacher等人，” YBa2CU3〇7x薄膜之加工及生產與用BaF^^ 製成之裝置” ’ IEEE，Trans. Magn,，Vol, 27，1418~1421 頁，1991 〇 通常’薄膜1 0之厚度範圍爲〇. 24· 〇微米，較佳爲〇. 5〜〇, 8 微米。 微波共振器係藉定位承載超導膜1 0之載體2 〇在介質3 〇 上而形成。載體2 0可被放置在介質3 〇之表面上，或另可 使用低耗損枯附材科。聚甲基丙烯酸甲酯可被任意沈積在 超導膜1 0之表面上’以更堅固地粘合介質3 〇，並保護超 導膜1 〇 ?圖2 c顯示具有非晶氟化聚合物1 2膜在超導膜與 介質間之本發明之裝置。 介質3 0 了以各種形狀提供。較佳的是，介質3 〇 形或多角形°介質可由任何具有介電常數εΓ>1之介電 材料所形成。該介電材科包括，例如，藍寶石、熔人 等。通常’此等介電衬科具有損失因素（伽- ' (在低溫溫度下）。介電材料之藉習知方法剛二， 14 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) (210X297公釐） I n - , 批衣 ^ _訂 線 (請先閱讀背面之注意事項Hvik寫本頁) ^18941 五 、發明説明（

經濟部中央標率局員工消費合作社印製 P 例如，Sucher等人，”微波測定之手册”，Polytechnic ress’，第二版，1963，V〇l,HI，第 9章，496〜546頁。 微波共振器使用時之構型由固持裝置25所維持。固持裝可Z爲任何具體例，在與使用共振器相關之熱循環時，其 、待共振器組件之相對位置。固持裝置2 5包括側壁4 5 底板5 0、頂蓋6 〇 '加壓板7 〇及負載彈簧8 ^。負載彈簧 〇充分強，以在熱循環時可保持微波共振器之構型。負 載，簧8 0較佳由非磁性材料形成，以防干擾共振器内射 頻％以達到最高可能之q値。負載彈簧8〇較佳由Be_Cu合金 所形成。 ，固持装風2 5之零件4 5，5 0，6 0及7 0係由熱及電導性材 料所製成以減少射頻損失及共振器之有效冷卻。因此，零 件4 5 ’ 5 0 ’ g 〇及7 〇可由，例如，氧燒製銅、銘、銀，較 佳爲氧燒製銷或銘。 微波共振器可藉包括突入共振器之腔85之耦合環21之 共轴索1 8而接至一電路（圖未示）。耦合'環2丨之定向及共 轴索1 9插入腔8 5之深度可被容易調整以確保連接至電路 〇 爲了使共振器可電調而不會降低其Q値，低損失鐵電或 抗鐵電材料必須被導入共振器内而控制的E場必須確立於 鐵電或抗鐵電材料内。圖2b顯示一可調HTS -介質·>HTS 共振器之例。在此特殊情況，介質爲鐵電或抗鐵電样9 〇 ’其係由一對沈積在載體20上之H TS膜10夾住。共振器 在T E Q t η模件（η=1，2, 3..·)下操作R F能量係藉一對在頂端 -15 - (請先閲讀背面之注意事項厂‘寫本頁) -裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )人4現格（210Χ297公釐） A7 A7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ------ -B7_ 五、發明説明（13 ) 具有環之共袖索連接進出。共振器被放入固持裝置25内 ，以彈簧及隔件固持之。在此特殊情況，控制電路由hts_ 金屬介面95(對頂載體20之後側具有一通路孔），粘合線 9 6，控制口 9 7，另.一 η T S -金屬介面9 5 a (對地面之情況 在底載體上具有一通路孔。當控制電壓被施至口 9 7時〉 —軸向方向E場被設立於二η T S膜1 〇間之样9 〇内。桿之介 電常數可藉改變控制電壓，其造成共振頻率改變而改變/ 其他控制電路及可辋機構可被用於此類共振器内。此構型- 之優點爲可調敏度極高，因爲整個介電样係由鐵電或抗鐵 電材料所製成。样9 0用之適當鐵電材料之例包括UNb〇3， LiTa〇3或PbTi〇3。捍90用之適當抗鐵電材科之例包括SrTi〇3 ，LaAl〇3或KMnF3。但其缺點爲，共振器之q値由鐵電或抗鐵電 材科之損失因素所限制。 圖2c顯示本發明之HTS-介質-HTS共振器。所有元件皆與 圖2 a者相同，但共振器包含一非晶氟化聚合物1 2之層在超 導膜1 0上。非晶氟化聚合物1 2之層被沈積在超導膜上，並 如前述使用本發明之方法成圖型。本發明亦包括圖2b所示類 型具有辦晶氟化聚合物層在超導膜上之可調共振器。 圖2a-2c之高Tc超導體-介電微波共振器，部份由於承載 膜之載體2 0之能力，可達到高q値，以防軸向射頻場延伸 過超導膜1 0之偷敦穿透深度（London penetration depth)。此 被完成’其中載體20實質上大於介質3〇之直徑，使射頻 場被限於載體20間之腔區85内。 使用非晶氟化聚合物1 2層在超導膜1 〇上被發現可減少 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2I0X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 、-° 線 • HI m^i n 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（14 ) ' 電弧放電並藉函數至少爲2來增加共振器之電力。膜丨〇可 包含小表面缺陷。若非晶氟化聚合物層未存在時，空氣或 其他大氣氣體可進入此等缺陷内。當電流循環過膜時，電 壓會在此等大氣氣體内崩溃，造成電弧放電，其會降低裝 置之性能。使用非晶氟化聚合物層，較佳爲特夫綸a f ▲ 超導膜表面上填滿任何缺陷，因而減少電弧放電並増加共 振器之電力。圖3例示本發明C之共振器與圖2&不具非晶 氟化聚合物層之習用共振器A以及如同圖2 a般但不具聚甲 基丙婦酸甲酯在超導膜上之習用共振器B之比較。顯示本 發明共振器之未負載Q値中所得增加。 本發明所提供之高Q値超導微波共振器具有各種潛力應 用。通常，此等共振器可被應用於過濾器、振盪器以及射 頻能量儲存裝置。本發明之微波共振器亦可被用作頻率穩 定元件以減少振盪器之相噪音。 本發明更包含一改良射頻裝置，包含a) —載體，其上沈 積有包含高溫超導薄膜之信號層，b )至少一接觸點，包 含一形成在膜上之導電金屬接觸墊，及C)至少—圖型介 電層’ m層塗佈高溫超導膜並留下暴露接觸塾，其中其改 良包含使用非晶氟化聚合物（特夫綸A F )作爲介電層。 圖4顯示一使用本發明之改良射頻裝置，一高電力誘導 器裝置。此裝置通常負載電力之範圍爲2〜3〇百萬赫。電 力負載性能以非晶氟化聚合物保護膜改良，由於水份（滞 水）敏度。裝置被構成（如實例3)在載體20上。一高溫超 導體材料10之線圈圖型被產生在載體上作爲單一層^除 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210父297公羡) ' 〜---^ I —裝 訂 線 (請先閏讀背面之注意事項寫本頁) A7 B7五、發明説明（15 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 了線圏以下之圖型亦適合。整體係由非晶氟化聚合物之層 40所覆蓋作爲介電層。氟化聚合物被製成圖型且導電接 觸點35被形成在超導信號層上。 —薄膜或高溫超導體使用前述習知技術沈積在一逋當載 體上。適§載體及超導材料包括前述界定供本發明圖型“ 者。非晶氟化聚合物被沈積並使用前述本發明圖型法製成 圖型。由於反應離子蝕刻及離子束蝕刻可被用來在不同速 率下蝕刻正光阻材料層與非晶聚合物層，非晶聚合物可在· 光阻材料層被損壞前被蝕刻。因此，可得圖1 d所示之剖 面。然後，金屬接觸墊被沈積在由先前蝕刻所產生之氟化 聚合物層空隙内之超導膜上。墊係使用習知物理蒸氣沈積 技術如喷濺或蒸發予以沈積。接觸墊用之適當金屬包括任 何導電金屬’較佳爲金或銀。在本發明之R F裝置中，可 得電力位準之增加約函數爲2，比較不具非晶氟化聚合物 之傳統裝置。 本發明之改良射頻裝置可用作變壓器或用作電連接器或 電腦應用中之超處理機。 本發叼更包含一種超導裝置之純化方法，包含在裝置所 用之超導材料上沈積—非晶氟化聚合物層。此法特別可應 用於高溫超導薄膜。適當超導體包括先前界定供本發明之 圖型法者。如前所述，非晶氟化聚合物暴露至氧電槳可促 進非晶氟化聚合物對膜之粘附性。如實例4所詳述，裝有 塗佈非晶氟化聚合物之超導膜之装置，若與不具非晶氟化 聚合物之傳統裝置比較時，當暴露至濕氣時會鈍化。當使 -18- A4規格（210X297公釐 (請先閲讀背面之注意事項}4%'寫本頁} -裝 、-α 線 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（16) ~-- 用非晶氟化聚合物時，在電性能方面並無降低。 實例 特，‘ A F爲杜邦公司之商品，其包含4，5 -二氟-2，2 -雙氟甲基）〗，二氧伍圜埽與四氟乙婦之共聚物。兩 種等級爲可得者，特夫綸A F丨β㈣及2 4㈣。二者均可g 爲白备，其可被溶解於某種過氟化溶劑中，供藉由銷塗佈 及其他技術製造高度均勻薄膜及塗層用。對於下列實例， 使用溶解於（6重量％)Flu〇rinert扣-乃溶劑内之特夫綸抑_1 6 0 0 〇 實例1 以下面方式製造特夫綸A F之結構。 特夫檢A F之膜係使用反應性離子蝕刻（r )之標準照 相石版印刷法製成圖型。光阻蝕刻軍被用以界定特夫綸 A F膜上 < 圖型。所用之方法開始將非晶氟化聚合物膜（特 夫綸A P )塗佈在底材之表面上。所用之特夫綸A F爲S % F11-0201-1600與fc-75溶劑之 1 : 1 溶液。在 3〇〇〇 rpm下，將 l 7 〆ra特夫綸AP膜銷塗佈在樣品上歷3 〇秒。在2 5 〇 X下將特夫 給AF後辫烤以除去其溶劑歷3{)分鐘。然後，將特夫检af 之後烘烤膜暴露至低電力氧電漿歷2分鐘於MCS LF_5電漿系 統内。電漿系統爲一在2 5 0 W電力及4 5 0毫托爾壓力下運 行之習用13. 56 MHz桶式蝕刻器。然後將特夫綸A F塗伟 Shipley 1400-17正光阻材料至厚度爲〇 . 5微米。防触材料係 在9 0 eC下於空氣中固化2 5分鐘。1400-17係在每cm2 1〇〇mJ 範圍内暴露至UV光線。將MOO-1.7於Shipley MF312顯像劑對 -19- (請先閱讀背面之注意事項一4 i,寫本頁) 裝· 、-° 線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 B7 五、發明説明（17 ) 去離子水之2 : 1组合内浸漬6 〇秒。然後，特夫綸A F係藉 氧R I E向下蚀刻至底材。ε系統爲習用13, 56 Μζ，平行 板式反應器’具有施至底電極之電力（r丨E模型）^樣品係 在直流自行偏壓爲4 〇 〇伏特，全部氣體流速爲1 5 sccra， 底材溫度爲3 0Ό及壓力爲2 〇毫托爾下被蝕刻。室壓力^系 用自動％洗閥改變泵抽速度而在整個蝕刻循環保持一定。 此蚀刻條件提供各向異性蚀刻型材，具有極平滑側壁。特 夫徐AF膜在速率爲ivra/分鐘下蝕刻。覆蓋特夫綸AF膜之. 頂防蝕材料係用丙酮除去。 實例2 以下面方式製造特夫綸A F之結構。特夫綸a F之膜係使 用反應性離予蝕刻（R I E )之標準照相石版印刷法製成圖型 。光阻蝕刻軍被用以界定特夫綸A F膜上之圖型。所用之 方法開始將非晶氟化聚合物膜（特夫输& p )塗佈在底材之 表面上。.所用之特夫綸A F爲6 % F11-0201-1600與FC-75溶劑 之3 : 1溶液。在2 000 rpra下，將2, m特夫輪 AF膜銷塗佈在 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 私衣-- (請先閱讀背面之注意事項再纟寫本頁) 、-ιτ 線 樣品上歷3 0秒。在2 5 (TC下將特夫綸A F後烘烤以除去其 溶劑歷3_0分鐘。然後，將特夫徐a F之後烘烤膜暴露至低 電力乳電漿歷2分鐘於MCS LF-5電漿系統内。電:漿系統爲一 在250ff電力及450毫托爾壓力下運行之習用13· 56 MHz桶式 蚀刻器。然後將特夫論· A F塗伟Shipley 1400-17正光阻材料 至厚度爲0.5微米。防姓材料係在90 °C下於空氣中固化 2 5分鐘。1400-17係在每cm2 100mJ範圍内暴露至UV光線。 將1400-17於Shipley MF312顯像劑對去離子水之2 : 1組合内浸 -2Q -

^18941 A7 B7 五、發明説明（18) - 凊6 〇秒。然後，特夫綸A F係藉氧R I E向下蝕刻至底材。 (請先閱讀背面之注意事項再$寫本瓦) R ί E系統爲習用讥5δ ΜΗζ，平行板式反應器，具有施至底 電極之電力（RIE模型）。樣品係在直流自行偏壓爲4〇〇伏 特，全部氣體流速爲1 5 sccm，底材溫度爲3 〇 t及壓力爲 2〇毫托爾下被蝕刻。室壓力係用自動節流閥改變泵抽^ 度而在整個蝕刻循環保持一定。此蝕刻條件提供各向異性 蝕刻型材，具有極平滑側壁。特夫綸A F膜在速率爲i v m/ 乃鐘下蝕刻。覆蓋特夫綸A J7膜之頂防蝕材科係用丙酮除- 去。 實例3 將Cug 07之外延尚溫超導薄膜沈積在二個單一結晶銘 酸鑭底材上。使用離軸磁控管喷濺且底材加熱至6 〇 〇與 800 C之間來冤成沈積。最後膜厚度在與1微米之間 〇 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 膜係藉使用離子束研磨之標準雙位準照相石版印刷法製 成圖型。具有1 . 5 mm寬線及1 〇 〇 " m空隙之螺旋線圈之光阻 蚀刻罩被用來界定在Η T S膜上之螺旋線圈圖型。所用之雙 位準照巧石版印刷法開始用KTI 49SK分子量標準聚甲基丙 烯酸甲酯，ΡΜΜΑ，在9 %固體下，塗佈Η T S膜。厚度約爲 1 . 2微米。ΡΜΜΑ係在170Ό固化3 0分鐘。然後，用Shipley 1400-17正光阻材料塗佈pmma至厚度爲〇,5微米。防触材 料係在9 0°C下於空氣中固化2 5分鐘。1400-17係在每cm2 lOOraJ範圍内暴露至UV光線》將1400-17於Shipley MF 312顯像 劑對去離子水之2 : 1組合内浸漬& 〇秒。光阻材料被暴露至 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（19 ) 低電力氧電榮·及清除淨逢。在已除去1400-17防触材科之開 啓區内之PMMA係使用在22〇〜2S() nm範圍内具有每cmZ 1 〇 j 之準直深U V源來暴露。暴露的p M M A係使用甲苯顯像4分 鐘。 現暴露的Η T S膜係藉氬離子束研磨而被蚀刻。爲了银勤 底材内之溝槽’底材之現暴露區係藉連續離子束研磨法及 在1 0 nra/分鐘速率下蚀刻之底材而被蚀刻。金之導電金屬 接合眞i使用上述方法以照相石版印刷方式界定，並使用-PC或RF喷漱沈積在HTS膜上。具有已界定金屬突塊之底 材係在5 1 0 Ό下退火1小時，以確保低金屬對H T s接觸阻 力。 五個A u引線接合之鉛被接附至η T S膜上之金屬接觸點。 然後將裝置冷卻至液態氮溫度，及])C，R F或具有1 5 Α尖 岭電流之電力之組合被傳輸至螺旋诱導器。在此點對1 5 A 電力試驗之線圈之故障率由於電弧放電而接近1 〇 〇 %。然 後’將特夫綸AF塗佈過薄片及旋轉結構後烘烤，以在250 C F除去其溶劑30分鐘。用此塗層試驗之線圈之故障率 在15A電力下爲〇%。 實例4 將YBa2Cu3 0 7t外延高溫超導薄膜沈積在二個單一結晶鋁 酸鑭處材上。使用離軸磁控管喷濺且底材加熱至600與 8 0 (TC之間來完成沈積。最後膜厚度在〇 , 1與1微米之間 〇 膜係藉使用離子束研磨之標準雙位準照相石版印刷法製 -22- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ297公釐） ^ 裝 ^ 打 線 (請先閱讀背面之注意事項本頁) 發明説明（20 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 成圖型。具有1 . 5 mm寬線及1 〇 〇 y ιπ空隙之螺旋線圈之光阻 蚀刻軍被用來界定在HTS膜上之螺旋線圈圖型。所用之雙 位準照相石版印刷法開始用](ΤΙ 496K分子呈標準聚甲基丙 婦酸f醋，PMMA，在9 %固體下，塗佈f{ T S膜。厚度約爲 1 . 2微米。PMMA係在17〇。(：固化3 0分鐘》然後，用Shipfey 1400-17正光阻材科塗佈PMMAi厚度爲〇 5微米。防蝕材科 係在90°(：下於空氣中固化25分鐘。；1400-17係在每(：1112100|1^ la圍内暴露至U V光線。將1400-17於Shipley MF 312顯像劑對-去離子水之2 : 1组合内浸漬6 〇秒。光阻材料被暴露至低電 力氧電漿及清除浮渣。在已除去1400-17防蝕材料之開啓區 内之PMMA係使用在220~2關⑽範圍内具有每咖2 UJ之準 直深ϋ V源來暴露。暴露的ρ μ μ A係使用甲苯顯像4分鐘·。 現暴露的HTS膜係藉氬離子束研磨而被蝕刻。爲了蝕刻 底材内之溝槽，底材之現暴露區係藉連績離子束研磨法及 在1 0 ηιπ/分鐘速率下蝕刻之底材而被蝕刻。金之導電金屬 接合眞正使用上述方法以照相石版印刷方式界定，並使用 D C itR F噴濺沈積在HTS膜上。具有已界定金屬突塊之底 材係在g 1 0 C下退火1小時，以確保低金屬對H T s接觸阻 力。 五個Au引線接合之鉛被接附至HTS膜上之金屬接觸點。 然後將裝置冷卻至液態氮溫度，及D C，R F或具有1 5 A尖 峰電流之電力之組合被傳輸至螺旋謗導器。在3〇〇〇 下 ，將1. 7 /ηη特夫綸A F膜鎖塗佈在樣品上歷3 〇秒。然後，將 特夫綸A F塗佈過薄片及旋轉結構後烘烤，以在2 5 〇 〇c下除 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再彳"馬本頁) -裝.

、ST 線 3!83豸！ ----------- B7 五' 、發明説明（·21 去其溶劑3 0分鐘。 此結構在沸騰Η21)内浸漬約2分鐘，不會造成最大電力負 載能力之減少。此相同結構於沸騰Η2〇内之浸漬及除去之 特夫綸AF會減少電力負載能力。 將丫如2(^〇7之外延高溫超導薄膜沈積在二個單一結晶鋁 酸鑭底材上。使用離軸磁控管噴濺且底材加熱至6"與 800Ό之間來完成沈積，最後膜厚度在〇. 1與1微米之間 〇 薄膜被放置作爲藍寶石負載介電腔之端壁，如圖2a所示 。當薄膜在高電力下運行時，未負載品質函數（Q〇)爲相 當平，作爲在5 0 K溫度下循環電力之功能，直到其到達約 l〇4W爲止。在約3xi〇4w時，Q〇係藉函數2降低。參照圖^中 數據點A。在3000 rpm下，將1, 7 ^ m特夫綸A F膜銷塗佈在樣 品上歷30秒。然後，將特夫綸af塗佈過薄片及螺旋結構 後烘烤，以在2 5 0。(：下除去溶劑30分鐘。實際相向腔=膜 ’具有圖2c所示之加入之特夫綸AF層者，可操作3 χ 而不會降低Q〇，如圖3之數據點C所示。' (請先閣讀背面之注意事項再填寫本頁) b 、-° Γ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 24- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8

   第84105925號專利申請案 中文申請專利範圍修正本制东/7月、 申請專利範圍 1. 一種製造圖型非晶氟化聚合物膜之方法，其包含之步驟 如下； a)在底材上形成一連續非晶氟化聚合物膜； b )將非晶氟化聚合物膜-之表面暴露至氧電漿以促進粘 附性； c )用光阻層塗覆在該非晶氟化聚合物膜之經粘附促進 表面上方； d )藉影像複製暴露至光化輻射下，以在光阻層内產生 潛像圖型； e )將成像光阻層顯影，以表非晶氟化聚合物膜上產生 成圖型光阻層； f) 藉反應性離子蝕經過該已形成圖 型光阻層，蝕刻非晶氟化聚合物膜；及 g) 任意地，藉有機溶劑或藉氧電漿蝕刻，剝離該光阻 材料。 2. —種改良的微波介電共振器，包括； a) 位於兩個分開的高溫超導薄膜間之介電元件，各該 薄膜係沈積在一載體上，及 ^ b) —個外罩，其具有用來固持共振器组件之構件及用 於磁偶合之構件，其中之改良包括一位於介電元件與各 高溫超導膜間之非晶氟化聚合物層。 3. —種改良射頻裝置，包括；~~ a)—底材，其上已沈積一包含高溫超導薄膜之信號層 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公董） 士衣------訂 (請先閲讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁) 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 第8 4 1 Ο 5 9 2 5號專利中請案 土_文申請專利範圍修正太 A8 B8 ca D8 六、申請專利範圍 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 b) 至少一接觸點’包含—形成在薄膜上之導電金屬接 觸塾；及 c) 至少一成圖型介電層，該層係塗覆該高溫超導膜及 留下暴露之接觸墊，其中，之改良包括使用非晶氟化聚合 物作爲介電層。 4 .種同皿超導膜疋純化方法，其包括將一非晶氣化聚合 物層沈積於其上。 5. 根據巾請㈣範圍第丨項之方法，其中非晶氟化聚合物爲 4’5 —氟2,2雙（二氟甲基）_〗，3_二氧伍圜烯與四氟 乙烯之共聚物。 6. 根據申請專利範圍第！項之方法，其中底材或超導膜係 YbACuO(123) 〇 7. 根據巾請專㈣園第4之方法，其中底材係在選自包括 鋁酸鑭、釔安定化之氧化锆、藍寶石、石英、氧化鎂及 鈦酸鳃之載體上。 8·根據中請專利_第2項之共振器，其中非晶氟化聚合物 爲4, 5-二氟-2, 2-雙（三氟甲基）-1 3一二氧伍園烯與四 氣乙晞之共聚物。 9. 根據中請專㈣固第2項之共振器，其中 YbACuO(123) 〇 ㈣爭膜係 10. 根據申請專利範圍第2項之共振器，其中載體係 銘酸鑭、釔安定化之氧化锆τ藍寶石、 鈥酸總》 選自包括 石英、氧化鎂及 11.根據申請專利範圍第2項之共振器，其中介電元件爲 鐵電 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •士" 訂 -2 - 本纸張尺度適用中國國七標準（€奶）八4規格（210><297公釐) ·~~—, 第84105925號專利申請案 中文申請專利範面修正本(85牟7 fl、

   申請專利範圍 或抗鐵電材料，且更包含—控制電路，供確立電場於該 材料内，藉改變造成共振頻率改變之該材料之介電常= 來調合裝置。 12. 根據中請專利範固第3項之裝置，其中非晶氟化聚合物爲 4, 5-二氟-2, 2-雙（三氟甲基一二氧伍圜烯與四氟 乙烯之共聚物。 13. 根據申請專利範園第3項之裝置，其中底材或超導膜係 YbACu0(123) 〇 14. 根據申請專利範園第3項之裝置，其中底材係在選自包括 铭酸鋼、此安定化之氧化鍺？藍寶石、石英、氧化巍及 鈦酸锶之載體上。 15. 根據申請專利範圍第4項之方法，其中非晶氟化聚合物爲 4, 5-二氟-2, 2-雙（三氟曱基）-1，3_二氧伍圜烯與四氟 乙缔之共聚物。 16. 根據申請專利範固第4項之方法，其中底材或超導膜係 YbACuO(123) » (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 經濟部中央梂準局員工消費合作社印装 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐）