(57)【要約】【課題】共振特性及び信頼性にすぐれた超伝導フィルタ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】絶縁性の基板（１０１）と、前記基板の表面に設けられ、厚みが実質的に一定の超伝導膜からなる共振部（１０２Ｂ）と、前記基板の表面に設けられ、厚みが連続的に薄くなる部分を有する超伝導膜からなる励振部（１０２Ａ）と、前記厚みが連続的に薄くなる部分の超伝導膜の上に設けられた金属層（１１０）と、を備えたことを特徴とする超伝導フィルタを提供する。【選択図】    図１
2004173175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の基板と、
前記基板の表面に設けられ、厚みが実質的に一定の超伝導膜からなる共振部と、
前記基板の表面に設けられ、厚みが連続的に薄くなる部分を有する超伝導膜からなる励振部と、
前記厚みが連続的に薄くなる部分の超伝導膜の上に設けられた金属層と、
を備えたことを特徴とする超伝導フィルタ。
【請求項２】
前記金属層の下の前記超伝導膜の厚みは、前記共振部における前記超伝導膜の厚みの８０パーセント以下であることを特徴とする請求項１記載の超伝導フィルタ。
【請求項３】
前記金属層の下の前記超伝導膜の厚みは、１５０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の超伝導フィルタ。
【請求項４】
前記厚みが連続的に薄くなる部分の長さＬと、前記共振部の共振周波数λと、が次式の関係
（１０／λ１／２）≦Ｌ≦（１００／λ１／２）
を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の超伝導フィルタ。
【請求項５】
中央部においては厚みが実質的に一定であり、周辺部においては端に向けて厚みが連続的に薄くなる超伝導膜を絶縁性の基板の上に形成する工程と、
前記超伝導膜の前記連続的に薄くなる部分の上に金属層を積層する工程と、
前記金属層及びその周囲に露出した前記超伝導膜の上に選択的にマスクを形成する工程と、
前記マスクにより被覆されていない前記金属層及び前記超伝導膜をエッチングすることにより、前記厚みが実質的に一定である前記超伝導膜からなる共振部と、前記厚みが連続的に薄くなる前記超伝導膜を含みその少なくとも一部の上に前記金属層が積層された励振部と、を形成する工程と、
を備えたことを特徴とする超伝導フィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超伝導フィルタ及びその製造方法に関し、とくに、メガヘルツ（ＭＨｚ）以上の高周波帯において、損失が少なく所定の周波数の電力のみを選択的に透過させることができる超伝導フィルタ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
酸化物超伝導体などの超伝導体は、大電流を流してもロスがほとんど無く、また高周波電流に対する電気抵抗が非常に小さいことなどの理由により、高周波フィルタの材料として有望視されている。そして、これをＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、真空蒸着、スパッタリング、レーザ・アブレーション（ｌａｓｅｒ  ａｂｌａｔｉｏｎ）などの方法により基板上に成膜して高周波フィルタに使用する試みが成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２５６１４４号公報
【０００４】
この超伝導フィルタは、基板表面の超伝導膜をリソグラフィを用いて加工し、所望の周波数のみを共振させて透過させる構造を有する。
【０００５】
なお、高周波を効率良く伝播させるには、超伝導膜からなる素子は、誘電体を挟んで接地された面と対向していなくてはならない。通常、超伝導体を成膜する基板の裏面側にも超伝導体を成膜し、この面を接地された金属などの導電性ホルダーに接触させている。一方、ケーブルを伝わってきた電力は、コネクタを介して、二つの「励振線」と呼ばれるマイクロストリップラインのそれぞれの端から入出力される。
【０００６】
しかし、超伝導体がセラミクスの場合、コネクタピンの金属と接触させただけでは、接触抵抗が大きくて電力のロスがあるばかりでなく、設計通りのフィルタ特性が得られないという不具合がある。この問題を解決するために、超伝導体の上に金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）などの金属を成膜して、そこにピンを接続する方法が採られている。なお、この金属膜は、その下の超伝導体よりも周囲にはみ出してはならず、また、超伝導体よりも小さいと十分な効果が得られない。つまり、下層の超伝導体と同じ形状・サイズに作製することが望ましい。
【０００７】
具体的には、基板の両面に設けた超伝導膜の片面において、電力の入出力端子を設けようとする位置付近に金属膜を積層しておき、その後リソグラフィにより所定のパターンに加工するのである。抵抗を十分小さくするために、金属膜は少なくとも３００ｎｍ以上の厚さが必要である。一方、超伝導体の厚さは少なくとも磁場進入長と同等以上である必要があるが、厚くすると表面に析出物などができやすくなり高周波に対する表面抵抗が大きくなるので、通常は３００ｎｍ程度にされる。従って、金属膜を積層した部分の総膜厚は、他の領域の約２倍になる。
【発明が解決しようとする課題】
リソグラフィーにおけるイオンミリングの速度は、超伝導体より金属の方が速いため、超伝導体だけの加工時間に対して２倍の時間は必要ないが、少なくとも３０％程度は加工時間を延ばさないと金属が積層されている領域をパターニングして不要な超伝導体を全て取り去ることができない。一般に、フィルタなどの高周波素子においては、電力は主としてマイクロストリップラインのエッジ付近を伝わり、また、入出力端子や励振線よりも共振器において耐電力性が必要とされる。しかし、上述したような方法によって作製した素子では、エッチング加工時間が長くなっているため共振器を構成する超伝導体のエッジ付近においてオーバーエッチングによるイオンのダメージが大きくなり、その結果として十分な耐電力特性が得られないという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、共振特性及び信頼性にすぐれた超伝導フィルタ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の超伝導フィルタは、絶縁性の基板と、前記基板の表面に設けられ、厚みが実質的に一定の超伝導膜からなる共振部と、前記基板の表面に設けられ、厚みが連続的に薄くなる部分を有する超伝導膜からなる励振部と、前記厚みが連続的に薄くなる部分の超伝導膜の上に設けられた金属層と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、金属層も含めたエッチングによる加工を共振部の加工とほぼ同時に行うことができ、共振部に対するエッチングダメージを抑制して共振特性及び信頼性にすぐれた超伝導フィルタを提供することができる。
【００１０】
ここで、前記金属層の下の前記超伝導膜の厚みは、前記共振部における前記超伝導膜の厚みの８０パーセント以下とすると、金属層も含めたエッチングによる加工を共振部の加工とほぼ同時に行うことが容易となる。
【００１１】
また、前記金属層の下の前記超伝導膜の厚みは、１５０ｎｍ以上であるものとすると、高周波の透過率の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また、前記厚みが連続的に薄くなる部分の長さＬと、前記共振部の共振周波数λと、が次式の関係
（１０／λ１／２）≦Ｌ≦（１００／λ１／２）
を満たすものとすれば、共振特性及び信頼性にすぐれた超伝導フィルタを提供することが容易となる。
【００１３】
一方、本発明の超伝導フィルタの製造方法は、中央部においては厚みが実質的に一定であり、周辺部においては端に向けて厚みが連続的に薄くなる超伝導膜を絶縁性の基板の上に形成する工程と、前記超伝導膜の前記連続的に薄くなる部分の上に金属層を積層する工程と、前記金属層及びその周囲に露出した前記超伝導膜の上に選択的にマスクを形成する工程と、前記マスクにより被覆されていない前記金属層及び前記超伝導膜をエッチングすることにより、前記厚みが実質的に一定である前記超伝導膜からなる共振部と、前記厚みが連続的に薄くなる前記超伝導膜を含みその少なくとも一部の上に前記金属層が積層された励振部と、を形成する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、金属層も含めたエッチングによる加工を共振部の加工とほぼ同時に行うことができ、共振部に対するエッチングダメージを抑制して共振特性及び信頼性にすぐれた超伝導フィルタの製造方法を提供することができる。
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態の超伝導フィルタを表す模式図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその中心付近の断面図である。
【００１６】
すなわち、本実施形態の超伝導フィルタは、基板１０１と、その上に設けられ所定の形状にパターニングされた超伝導膜１０２とを有する。また、基板の裏面側には、超伝導膜１０３が設けられ、その下に接触抵抗低減層１０４が積層されて、金属製のホルダ１０５に固定されている。
【００１７】
超伝導膜１０２、１０３の材料としては、例えば、Ｒ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（ここで、Ｒは、イットリウム（Ｙ）、あるいはホルミウム（Ｈｏ）やイッテルビウム（Ｙｂ）などの希土類元素である）や、その他ビスマス（Ｂｉ）系、タリウム（Ｔｌ）系などの酸化物超伝導体を用いることができる。
【００１８】
一方、共振器のＱ値（共振の鋭さを表す値）は、マイクロストリップラインの導体損と外部への放射による損失と基板の誘電損失により決定される。そして、これらいずれもが小さいことが望ましい。従って、基板１０１の材料としては、誘電損失（ｔａｎδ）が小さい誘電体が望ましい。さらに、基板１０１は、上記のような酸化物超伝導体を成膜するのに適した材料でからなることが望ましい。これらの要求に応じる基板１０１の材料としては、サファイア、ＬａＡｌＯ３あるいはＭｇＯなどの誘電体の単結晶を挙げることができる。この基板１０１の両面に超伝導膜１０２、１０３を真空蒸着、スパッタリング、レーザーアブレーションなどの方法により成膜する。
【００１９】
基板１０１の裏面側の超伝導膜１０３は、接地電極として作用する。その下の接触抵抗低減層１０４は、接地電位にされる金属ホルダ１０５と超伝導膜１０３との接触抵抗を低減する役割を有する。
【００２０】
一方、基板の表面側の超伝導膜１０２は、一対の励振部１０２Ａと、これら励振部１０２Ａの間に設けられた共振部１０２Ｂと、を有する。励振部１０２Ａは、マイクロストリップラインを構成し、外部と共振部１０２Ｂとの間の高周波電力の入出力を行う部分である。また、共振部１０２Ｂは、励振部１０２Ａを介して入力された高周波電力のうちの所定の周波数が共振するように、所定の形状にパターニングされている。すなわち、外部から励振部１０２Ａに入力された高周波電力は、共振部１０２Ｂにおいてフィルタリングされ、共振条件を満たす周波数成分のみが透過して取り出される。
【００２１】
図２は、励振部１０２Ａの付近を拡大した模式断面図である。
【００２２】
励振部１０２Ａは、後に詳述するように、コネクタ・ピン（コネクタの芯線：図示せず）と接続されるが、酸化物超伝導体などの場合にはコネクタ・ピンを圧接しても接触抵抗が高く、電力の損失が大きい。そこで、接続部に銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）などの常伝導性の金属層１１０を積層し、この金属層１１０にコネクタ・ピンを接触させる。このように金属層１１０が積層された部分を「入出力端子部１０２Ｃ」と称することとする。
【００２３】
そして、本実施形態においては、超伝導膜の励振部１０２Ａの少なくとも一部において膜厚が連続的に薄くされ、そこに金属層１１０が設けられている。つまり、入出力端子部１０２Ｃの超伝導膜１０２Ａの膜厚を薄くする。このようにすれば、その上に積層する常伝導金属層１１０と併せてイオンミリングにより加工する際のエッチング時間を短くすることができる。つまり、金属層１１０も含めた励振部１０２Ａのエッチング時間を、共振部１０２Ｂのエッチング時間と同程度とすることができる。その結果として、共振部１０２Ｂのオーバーエッチに起因する超伝導膜１０２のエッジ付近のイオンによるダメージを抑制し、電力損失を十分に低減できる。
【００２４】
ここで、金属層１１０の材料として通常用いる銀（Ａｇ）や金（Ａｕ）などの常伝導性金属のイオンミリングによるエッチング速度は、超伝導膜１０２を構成する超伝導体に比べて速い。具体的には、金属層１１０として用いることができる多くの金属は、超伝導体の２倍から１０倍程度のエッチング速度でエッチングされる。従って、金属層１１０の厚さｔは、次式の範囲内であることが望ましい。
（ΔＴ×２）＜ｔ＜（ΔＴ×１０）
ここで、ΔＴは、共振部１０２Ｂにおける超伝導膜の膜厚ＴＲと、励振部１０２Ａのうちで金属層１１０が積層された部分（入出力端子部）の超伝導膜１０２Ａの最大膜厚ＴＭとの差である。金属層１１０の厚さｔをこのような範囲内にすれば、金属層１１０を含めた励振部１０２Ａと共振部１０２Ｂとで、ほぼ同時にイオンミリングを終了させることができる。その結果として、オーバーエッチによる共振部１０２Ｂのエッジのダメージを最小限に抑えることができる。その結果として、エッチングダメージによる電力損失を抑制した高周波フィルタを得ることができる。
【００２５】
図３は、エッチング時間比に対する電力損失の関係を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は共振部１０２Ｂのエッチング時間に対する入出力端子部のエッチング時間の割合を表し、また縦軸は得られた超伝導フィルタの損失（ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ  ｌｏｓｓ）を表す。また、図３には、共振部１０２Ｂの膜厚を、３００ｎｍ、３５０ｎｍ及び４００ｎｍとした場合についてそれぞれ表した。
【００２６】
共振部１０２Ｂの膜厚がいずれの場合においても、エッチング時間の比が１を超えると、損失が急激に増大する傾向が認められる。つまり、共振部１０２Ｂのエッチングに必要な時間よりも入出力端子部のエッチングに必要な時間が長くなると、共振部１０２Ｂにおいてエッチングダメージが増大し、フィルタの損失が増加する。
【００２７】
また一方、共振部１０２Ｂの膜厚が厚くなるに従って、損失が大きくなる傾向が見られる。これは、膜厚が厚くなるとエッチング時間が長くなるためにダメージが増加することによると考えられる。
【００２８】
そして、本発明によれば、エッチング時間の比をほぼ１とすることが可能となり、フィルタの損失の増大を抑制できる。つまり、共振部１０２Ｂの膜厚に関わらず、フィルタ損失の増大を抑制できる。
【００２９】
図４は、エッチング時間比に対する耐電力の関係を表すグラフ図である。すなわち、同図の同図の横軸は共振部１０２Ｂのエッチング時間に対する入出力端子部のエッチング時間の割合を表し、また縦軸は得られた超伝導フィルタの耐電力値を表す。同図においても、共振部１０２Ｂの膜厚を、３００ｎｍ、３５０ｎｍ及び４００ｎｍとした場合についてそれぞれ表した。
【００３０】
図４から、エッチング時間比が１を超えると耐電力はステップ的に低下することが分かる。これも、共振部１０２Ｂにおいてオーバーエッチングによるダメージが導入されるためであると考えられる。また、共振部１０２Ｂが厚いほど、耐電力が大きいことが分かる。
【００３１】
そして、本発明によれば、エッチング時間比をほぼ１とすることにより、耐電力の低下を抑制し、共振部１０２Ｂの厚みを厚くすることにより、高い耐電力を得ることも容易となる。
【００３２】
以上、図３及び図４に表したような、フィルタの損失と耐電力については、励振部１０２Ａのオーバーエッチングはあまり影響を与えないが、共振部１０２Ｂのオーバーエッチングは特性に影響を及ぼす。従って、本発明に基づいて、励振部１０２Ａと共振部１０２Ｂのエッチング時間をほぼ同一とすることにより、共振部１０２Ｂのオーバーエッチングを抑制して、損失と耐電力がともに良好な超伝導フィルタを得ることができる。
【００３３】
次に、入出力端子部における超伝導膜の厚みについて説明する。入出力端子部における超伝導膜の厚みが薄くなると、高周波の透過特性が低下する。
【００３４】
図５は、超伝導膜の厚みと高周波電力の透過特性との関係を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は超伝導膜の厚みを表し、縦軸は高周波電力の透過率を表す。
【００３５】
なお、この実験に用いたフィルタは、幅及び長さがそれぞれ２ｍｍの入出力端子部と幅が０．５ｍｍの超電導膜からなる励振線及び共振部１０２Ｂを具備しており、中心周波数が２ＧＨｚ、帯域幅２０ＭＨｚの高周波だけを選択的に透過させるように設計されている。このような素子に１ＧＨｚから３ＧＨｚまでの広い周波数域の信号を入力して特性を評価した。
【００３６】
図５から、入出力端子部における超伝導膜の厚みが１５０ｎｍを下回ると、透過率が急激に低下することが分かる。これは反射成分が増加するからである。従って、入出力端子部における超伝導膜の厚みは、１５０ｎｍ以上であることが望ましい。
【００３７】
また、高周波電力の伝搬特性を考慮すると、励振部１０２Ａにおける超伝導膜の膜厚は、ステップ的に変化するよりも、連続的に変化することが望ましい。超伝導膜の膜厚がステップ的に変化すると、その部分で高周波の反射などが生じやすくなるからである。
【００３８】
表１は、励振部１０２Ａにおいて超伝導膜の膜厚を連続的に変化させた場合に、その最低値（最低膜厚）と最大値（最大膜厚）と、それぞれにおいて得られた耐電力との関係をまとめたものである。ここで、共振部１０２Ｂを構成するマイクロストリップラインの幅は０．２ｍｍ、共振部１０２Ｂの超伝導膜の膜厚は３００ｎｍ、また、入出力端子部の金属層１１０の厚さは３００ｎｍとした。
【表１】
2004173175.tif 000003
また、図６は、入出力端子部の超伝導膜の膜厚に対する耐電力の関係を表すグラフ図である。すなわち、同図は、共振部１０２Ｂを構成する超伝導膜の厚さが３００ｎｍ、３５０ｎｍ、４００ｎｍのそれぞれについて、入出力端子部を構成する超伝導膜の膜厚に対するフィルタの耐電力特性を調べた結果を表す。
【００３９】
表１及び図６から、入出力端子部を構成する超伝導膜の膜厚が１５０ｎｍ以上であり、かつ、共振部１０２Ｂを構成する超伝導膜の厚さの８０％以下の範囲内で励振部１０２Ａの超伝導膜の膜厚が連続的に変化している時に、耐電力特性に優れた超伝導フィルタが得られることが分かる。これは、入出力端子部の金属層１１０も含めたエッチングを、共振部１０２Ｂのエッチングとほぼ同時に終了させて、共振部１０２Ｂのオーバーエッチングを防ぐことができるからである。
【００４０】
また、共振部１０２Ｂから入出力端子部につながる励振部１０２Ａの超伝導膜の膜厚が緩やかに変化していることが望まれ、その長さＬは、共振周波数が高いほど長くする方がよい。
【００４１】
表２は、高周波電力の波長とＬと励振部１０２Ａにおける反射量との関係をまとめたものである。
【００４２】
【表２】
2004173175.tif 000004
表２から、高周波の波長をλ（ｍｍ）とした時、励振部１０２Ａの長さＬ（ｍｍ）は、以下の範囲にあることが望ましいことが分かる。
（１０／λ１／２）≦Ｌ≦（１００／λ１／２）
なお、（１００／λ１／２）＜Ｌの場合、反射特性は変わらないが、高周波の波長λが短くなると励振部１０２Ａを長くしなければならず、損失が大きくなるので好ましくない。一方、波長ラムダが長い場合は、Ｌを長くしても影響は少ないが素子が大きくなる。その結果として、素子を冷却するための冷凍器の能力も上げなければならないなど、コストアップにつながり好ましくない。
【００４３】
次に、本発明の超伝導フィルタの製造方法について説明する。通常の超伝導フィルタの場合、直径が２インチ乃至３インチの基板上に形成することが多い。
超伝導膜１０２は、真空蒸着、スパッタリング、あるいはレーザ・アブレーションなどの方法により成膜できる。
【００４４】
図７は、超伝導膜の成膜方法を説明するための概念図である。真空蒸着やスパッタリングなどの方法により成膜する場合、同図に表したように、蒸着源あるいはスパッタ源２０２と基板１０１との間に、膜厚の分布を制御する膜厚分布制御板２０３を挿入するとよい。この制御板２０３には開口部２０４を設け、成膜中は所定の速度で回転させる。これにより、基板１０１の端付近において、超伝導膜の膜厚を中心部よりも薄くすることができる。
【００４５】
ただし、この制御板２０３と基板１０１との間隔が近すぎると、超伝導膜の膜厚の変化が急激になり、極端な場合は不連続になる。超伝導膜の膜厚分布が不連続になると、得られたフィルタの通過特性や反射特性が低下するなどの不具合が生じるので好ましくない。
【００４６】
また一方、高周波フィルタの設計では、通常は超伝導膜の膜厚を一定と仮定しているが、共振部で膜厚が変化しているとそれを考慮した設計をしない限り所望の特性は得られない。しかし、膜厚が変化している場合にそれを考慮して設計することは非現実的である。そこで、本実施形態においては、励振部１０２Ａのみにおいて超伝導膜の膜厚を変化させる。そして、２インチ乃至３インチの基板１０１を用いる場合には、基板１０１の端から５ｍｍ以内の範囲に金属層１１０を設けるとよい。また、この金属層１１０が被覆された部分すなわち入出力端子部の超伝導膜の膜厚を１５０ｎｍ以上とし、且つ共振部１０２Ｂの厚みの８０％以下の範囲で連続的に変化させるようにすれば、損失と耐電力がともに良好なフィルタを得ることができる。
【００４７】
図８は、本発明において超伝導膜を成膜するためのもうひとつの方法について説明するための概念図である。すなわち、同図は、レーザ・アブレーションによる場合を表す。
【００４８】
チャンバ（図示せず）内において、基板１０１をその中心軸４０２を軸に回転可能に設置する。これをヒータ４０３により所定の温度まで加熱し、チャンバ内に酸素（Ｏ２）を１０Ｐａ（パスカル）から１００Ｐａ程度の圧力になるように導入しながら、基板１０１の中心からずれた位置の下方に設けられた固体原料（ターゲット）４０４にレーザー光を照射する。ターゲット４０４は、超伝導膜を構成する元素を全て含んだ材料からなる。また、レーザ光の波長は、例えば、３５０ｎｍ以下とすることができる。
【００４９】
このようにして、基板１０１の表面に超伝導膜を成膜することができる。このようなレーザ・アブレーションによると、蒸着できる面積は狭いが成膜速度が速く、特性の良好な超伝導膜が得られる。蒸着面積が狭いことは一般的にレーザ・アブレーションの欠点とされている。しかし、レーザを照射する位置と時間を適切に制御することで、任意の基板内膜厚分布を得ることができ、本発明の超伝導膜を成膜するには適している。以下にその一例について説明する。
【００５０】
すなわち、基板１０１から４ｃｍ以上１０ｃｍ以下の距離にターゲット４０４を対向して設置する。この時、ターゲット４０４の中心軸４０６と基板の中心軸４０２とは、基板１０１とターゲット４０４の半径の差以上、かつ基板１０１の半径の０．８〜１．２倍の範囲にある距離ＬＬだけ離しておく。
【００５１】
図８に例示したように配置した場合は、波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ナノ秒、繰り返し周波数２００Ｈｚのパルス発振レーザーをターゲット４０４の地点ａに１分間照射した後、次に、地点ｂに２０秒間照射した。
【００５２】
図９は、このようにして得られた超伝導膜の膜厚分布を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は基板１０１上での位置、縦軸は超伝導膜の膜厚を表す。図９に表したように、超伝導膜の膜厚は、直径３インチの基板１０１の中央部において約３００ｎｍ、基板１０１の両端において約１５０ｎｍであり、基板１０１の端の約１０ｍｍの部分で連続的に膜厚が変化している。
【００５３】
すなわち、超伝導フィルタの共振部１０２Ｂにおいては、超伝導膜の膜厚はほぼ一定であり、励振部１０２Ａにおいて膜厚が連続的に変化している。なお、本発明においては、共振部１０２Ｂにおける超伝導膜の膜厚は一定であることが望ましいが多少の「ばらつき」があっても良く、平均膜厚に対してプラスマイナス２０％の程度までは許容できる。この時、入出力端子部における超伝導膜の膜厚は、共振部の平均膜厚の８０％以下好ましくは６０％以下の膜厚にしておくことが望ましい。
【００５４】
このようにして作製した平均膜厚３００ｎｍの超伝導膜を用いることで、耐電力特性に優れ、且つ損失も少ない高周波フィルタを得ることができる。
【００５５】
以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。
【００５６】
（第１の実施例）
まず、本発明の第１の実施例として、図７に表した方法により超伝導フィルタを製作した。
【００５７】
本実施例においては、真空蒸着法により直径３インチの基板１０１の上に超伝導膜を成膜した。この際に、基板１０１の外縁から５ｍｍまでの範囲に対応する開口部の中心角βが、その内側の開口部の中心角αに対して２０％以上８０％以下とされた膜厚分布制御板２０３を用いた。その結果、図９に表したものと同様の膜厚分布が得られた。
【００５８】
次に、基板１０１の端から５ｍｍ以内の部分の超伝導膜の上に、金属層１１０の一部として、銀（Ａｇ）の薄膜１１０Ａを積層した。銀の薄膜１１０Ａの膜厚は、１００ｎｍ以上で１μｍ以下とし、３００ｎｍ以下とすることがさらに望ましい。この後、酸素雰囲気中で４００℃から８００℃程度の温度で１５分から１時間程度アニールした。これにより、接触抵抗を小さくすることができる。
【００５９】
銀（Ａｇ）からなる薄膜１１０Ａの上には、金（Ａｕ）ワイヤーをボンディングすることもできるが、ボンディング時の熱によりワイヤー中に銀が拡散して融点が下がるため、切れやすくなる。また、銀の融点が金ワイヤーよりも低いため、ボンディングツールの温度及び超音波パワー、接合時間などを慎重に制御する必要がある。
【００６０】
そこで、「接触抵抗低減層」である銀の薄膜１１０Ａの上に「ボンディング層」として金（Ａｕ）の薄膜１１０Ｂを積層した。金の薄膜１１０Ｂの厚みは、１００ｎｍ以上で１μｍ以下とすることがさらに望ましい。また、金の薄膜１１０Ｂを積層した後に３０Ｐａ以上の酸素中でアニールしても良いが、その場合、銀（Ａｇ）が金（Ａｕ）中に拡散するので金（Ａｕ）の薄膜１１０Ｂの膜厚は厚い方が良く、３００ｎｍ以上が望ましい。
【００６１】
図１０は、本実施例の超伝導フィルタの要部を表す模式図である。すなわち、同図（ａ）は超伝導フィルタの基板の平面図であり、同図（ｂ）はその入出力端子部の断面図である。
【００６２】
本発明においては、図１０に表したように、入出力端子部１０２Ｃの先端から基板１０１の端までの距離Ｌ１を、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下とし、より望ましくは０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下とする。このようにして、その先端部分付近とコネクタの芯線６０５とを金（Ａｕ）ワイヤー６０６でボンディングした。このようにして耐電力特性に優れ、ロスの少ない高周波フィルタを得ることができた。
【００６３】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例として、図８に表したレーザ・アブレーションにより超伝導膜を成膜した。
【００６４】
すなわち、直径３インチの基板１０１から４ｃｍ以上１０ｃｍ以下の距離に直径２インチのイットリウム（Ｙ）、バリウム（Ｂａ）、銅（Ｃｕ）からなるターゲット４０４を対向させて設置した。この時、ターゲット４０４の中心軸と基板の中心軸との距離は、２ｃｍとした。このターゲット４０４に、波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ナノ秒、繰り返し周波数２００Ｈｚのパルス発振レーザをターゲットの地点ａに１分間照射した後、次に地点ｂに２０秒間照射した。
【００６５】
これにより、図９に表した膜厚分布を有するイットリウム系の超伝導膜が得られた。その後、基板１０１の端から５ｍｍ以内の部分の超伝導膜の上に銀（Ａｇ）の薄膜１１０Ａを１５０ｎｍ積層し、酸素雰囲気中で４００℃から８００℃程度の温度で１５分から１時間程度アニールした。
【００６６】
さらに、銀（Ａｇ）の薄膜１１０Ａの上に金（Ａｕ）の薄膜１１０Ｂを１５０ｎｍ成膜した後リソグラフィー技術で所定の形状に加工し、高周波フィルタを作製した。本実施例によれば、エッチング加工時間を短くすることができたため共振部１０２Ｂを構成する超伝導膜のエッジのダメージを軽減することができ、耐電力特性に優れ、損失の少ない高周波フィルタを得ることができた。
【００６７】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、超伝導フィルタを構成する各要素の具体的なパターン形状や寸法関係、材料、その他、基板、超伝導膜、金属層、コネクタなどの形状や材質に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
【００６８】
その他、本発明の実施の形態として上述した超伝導フィルタを基にして、当業者が適宜設計変更して実施しうるすべての超伝導フィルタも同様に本発明の範囲に属する。
【００６９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、損失が少なく耐電力特性に優れた超伝導フィルタを提供することができ、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の超伝導フィルタを表す模式図であり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）はその中心付近の断面図である。
【図２】励振部１０２Ａを拡大した模式断面図である。
【図３】エッチング時間比に対する電力損失の関係を表すグラフ図である。
【図４】エッチング時間比に対する耐電力の関係を表すグラフ図である。
【図５】超伝導膜の厚みと高周波電力の透過特性との関係を表すグラフ図である。
【図６】入出力端子部の超伝導膜の膜厚に対する耐電力の関係を表すグラフ図である。
【図７】超伝導膜の成膜方法を説明するための概念図である。
【図８】本発明において超伝導膜を成膜するためのもうひとつの方法について説明するための概念図である。
【図９】本発明により得られた超伝導膜の膜厚分布を表すグラフ図である。
【図１０】本発明の実施例の超伝導フィルタの要部を表す模式図であり、同図（ａ）は超伝導フィルタの基板の平面図であり、同図（ｂ）はその入出力端子部の断面図である。
【符号の説明】
１０１  基板
１０２  超伝導膜
１０２Ａ  励振部
１０２Ｂ  共振部
１０２Ｃ  入出力端子部
１０３  超伝導膜
１０４  接触抵抗低減層
１０５  ホルダ
１１０  金属層
１１０Ａ  薄膜
１１０Ｂ  薄膜
２０２  スパッタ源
２０３  膜厚分布制御板
２０４  開口部
４０２  中心軸
４０３  ヒータ
４０４  ターゲット
６０５  芯線
６０６  ワイヤー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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