(57)【要約】【課題】高価な真空蒸着装置、フォトリソグラフィ技術、及びエッチング手段を必要としない超電導回路作製方法を提供する。【解決手段】誘電体基板もしくは絶縁体基板の片面又は両面上に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画する工程と、該描画された回路パターンを仮焼する工程と、前記仮焼した後本焼する工程とを有することを特徴とする超電導回路作製方法である。【選択図】                図１
2005050850.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板もしくは絶縁体基板の片面又は両面上に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画する工程と、該描画された回路パターンを仮焼する工程と、前記仮焼した後本焼する工程とを有することを特徴とする超電導回路作製方法。
【請求項２】
誘電体基板もしくは絶縁体基板の片面に超電導膜を形成する工程と、前記誘電体基板もしくは絶縁体基板の前記形成された超電導膜と反対側の面に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画する工程と、該描画された回路パターンを仮焼する工程と、前記仮焼した後本焼する工程とを有することを特徴とする超電導回路作製方法。
【請求項３】
前記超電導膜形成用の塗布溶液は、超電導膜の組成金属が所定の金属比の金属有機酸塩のメタノール溶液、金属ナフテン系酸塩溶液を含む溶液、トリフルオロ酢酸塩溶液（ＴＦＡ−ＭＯＤ）のうちいずれかであることを特徴とする請求項１又は２に記載の超電導回路作製方法。
【請求項４】
前記回路パターンを描画する工程は、前記回路パターンを描画しながら前記誘電体基板もしくは絶縁体基板を加熱することを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の超電導回路作製方法。
【請求項５】
前記超電導回路は超電導マイクロ波回路であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の超電導回路作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）の作製方法に関し、特に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接基板に塗布して回路パターンを描画し、該描画された回路パターンに熱を加えて平面形回路を形成する超電導マイクロ波回路作製方法に適用して有効な技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の超電導マイクロ波回路は、例えば、図３に示すように、誘電体基板もしくは絶縁基板１の片面又は両面に超電導薄膜２を形成し、該誘電体基板１上に形成された超電導薄膜２をエッチングして超電導薄膜回路パターン（回路素子）３を形成したものである。
前記超電導マイクロ波回路の作製方法は、例えば、図４に示すように、まず、回路を設計し（Ｓ１０１）、この設計図に基づいてフォトマスクを製作する（Ｓ１０２）。一方、誘電体基板もしくは絶縁基板１の両面に蒸着、ＬＰＥ、ＭＯＤ等既存の各種成膜法を用いて、第１面、第２面各々に超電導薄膜２を形成する（Ｓ１０３）。
次に、超電導薄膜２上に前記フォトマスク及びフォトリソグラフィ技術を用いて、回路パターンを描画し（Ｓ１０４）、この描画された回路パターンに沿って前記超電導薄膜２をエッチングして超電導薄膜回路パターン３を形成する（Ｓ１０５）。このエッチングには、エッチング設備と技術的に高度なダメージレス加工プロセスが必要である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の超電導マイクロ波回路の作製方法では、多くの場合、高価な真空蒸着装置などを用い、誘電体基板もしくは絶縁基板１の第１面（表面）、第２面（裏面）各々に超電導薄膜２を形成する成膜手段が必要である。
また、フォトリソグラフィ技術等の回路パターンを描画・形成する手段、及びフォトマスクの作製、エッチング設備、技術的に高度なダメージレス加工プロセス等のエッチング手段が必要である。
本発明の目的は、高価な真空蒸着装置、高度の回路パターンを描画・形成する手段、及びエッチング手段を必要としない効率的な超電導回路作製方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明の概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
第１の発明は、誘電体基板もしくは絶縁体基板の片面又は両面上に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画する工程と、該描画された回路パターンを仮焼する工程と、前記仮焼した後本焼する工程とを有することを特徴とする超電導回路作製方法である。
【０００５】
第２の発明は、誘電体基板もしくは絶縁体基板の片面に超電導膜を形成する工程と、前記誘電体基板もしくは絶縁体基板の前記超電導膜と反対面側の面に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画する工程と、該描画された回路パターンを仮焼する工程と、前記仮焼した後本焼する工程とを有することを特徴とする超電導回路作製方法である。
【０００６】
第３の発明は、前記第１又は２の発明の超電導回路作製方法において、前記超電導膜形成用の塗布溶液は、超電導膜の組成金属が所定の金属比の金属有機酸塩のメタノール溶液、金属ナフテン系酸塩溶液を含む溶液、トリフルオロ酢酸塩溶液（ＴＦＡ−ＭＯＤ）のうちいずれかであることを特徴とする。
【０００７】
第４の発明は、前記第１乃至３のうちいずれか１つの発明の超電導回路作製方法において、前記回路パターンを描画する工程は、前記回路パターンを描画しながら前記誘電体基板もしくは絶縁体基板を加熱することを特徴とする。
【０００８】
第５の発明は、前記第１乃至４のうちいずれか１つの発明の超電導回路作製方法において、前記超電導回路は超電導マイクロ波回路であることを特徴とする。
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明について、実施形態（実施例）とともに詳細に説明する。
なお、実施形態（実施例）を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００１０】
【実施の形態】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）作製方法を説明するための工程説明図である。
本実施形態１の誘電体基板もしくは絶縁基板（例えば、エピタキシャル成長用基板、回路作製用基板）上に超電導膜を形成する作製方法は、まず、誘電体基板もしくは絶縁基板の表面に塗布する超電導膜形成用の塗布溶液（塗布材料）を作製する。
【００１１】
この塗布溶液は、超電導膜の組成金属が所定の金属比、例えば、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕの元素のモル比が１：２：３となるようにした金属有機酸塩（アセチルアセトナート系錯体）のメタノール溶液、金属ナフテン系酸塩溶液を含む塗布溶液、トリフルオロ酢酸塩溶液（ＴＦＡ−ＭＯＤ）のうちいずれかの塗布溶液からなる。
【００１２】
次に、図１（ａ）に示すように、誘電体基板（もしくは絶縁基板）１１上に、前記超電導膜形成用の塗布溶液（酢酸塩（ＣＦ３ＣＯＯＨ）＋Ｙ，Ｂａ，Ｃｕ）１２Ａをスピンコート（Ｓｐｉｎ  ｃｏａｔ）法により超電導膜形成用の塗布層１２を形成してグランド膜を形成する。このグランド膜が形成された誘電体基板（もしくは絶縁基板）１１を裏返して、前記誘電体基板（もしくは絶縁基板）１１のグランド膜側が裏面となるように配置する（図１（ｂ））。
【００１３】
前記グランド膜の形成にスピンコート（Ｓｐｉｎ  ｃｏａｔ）法を用いるのは、コストが安価であり、その厚さ制御（回転数、粘性等の制御）が容易である。前記グランド膜の形成にもインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布する方法を用いてもよいことは勿論である。
【００１４】
次に、図１（ｂ）に示すように、前記グランド膜側を裏面とした誘電体基板（もしくは絶縁基板）１１の表面上に、例えば、湿式塗布法に用いる超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターン１３Ｂを描画する。
【００１５】
前記回路パターン１３Ｂの描画は、コンピュータによる電磁界解析シュミュレータ及び回路シュミュレータ等の設計ツールにより、回路設計したパターンを直接ＣＡＤデータとし、このＣＡＤデータに基づいて、インクジェットプリンターもしくはバブルジェットプリンターの各組成材料を収納した組成材料収納容器（カートリッジ：移動可能に設置されている）１４からの噴射量をコンピューター制御により組成比調節して超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）の回路パターン（設計図）１３Ｂを描画する。
【００１６】
前記組成材料収納容器１４に収納される各塗布溶液材料の代りに、湿式塗布法に用いられる回路パターン形成用の塗布溶液を所定の組成比で混合された混合液を１つの容器に収納したものであってもよい。すなわち、１つの収納容器から混合液の噴射量をコンピューター制御により超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）の回路パターン（設計図）１３Ｂを描画してもよい。
【００１７】
前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１上の超電導膜形成用の塗布層１２の表面上に超電導回路パターン１３Ｂを描画する場合に、仮焼用ヒータ１５により誘電体基板もしくは絶縁基板１１を１５０℃〜２００℃の温度に加熱しながら回路パターン１３Ｂを描画する。
これは、塗布される回路パターン塗布溶液がにじまないようにするため、塗布溶液１２Ａ及び回路パターン１３Ｂの描画用塗布溶液に含まれている液体成分（水にかぎらずアルコールや溶剤その他ウェット成分）をとばして乾燥・定着させるためである。
【００１８】
次に、前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１上に描画された回路パターン１３Ｂとを常温（２５℃）から５００℃位まで上昇させ、その約５００℃を保持した状態で２〜５時間の間仮焼（Ｐｒｅ  ａｎｎｅａｌ）し、Ｙ２Ｏ３＋Ｂａ２Ｏ３＋ＣｕＯからなる非晶質前駆体を作製する。
【００１９】
次に、図１（ｃ）に示すように、前記塗布層１２とその上に描画された回路パターン１３Ｂの仮焼成膜を高温（例えば７７０℃）で（例えば約１０時間程度）最終熱処理（本焼：Ｐｏｓｔ  ａｎｎｅａｌ）して固相反応により超電導回路パターン１３（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｄ）を形成する。
次に、図１（ｄ）に示すように、冷却する（例えば、７７０℃から常温の２５℃位まで冷却する）。
【００２０】
図２は前記実施形態１の絶縁体基板上に超電導膜（グランド膜）を形成する実施例の作製方法を説明するための工程説明図である。
本実施例の誘電体基板もしくは絶縁基板上に超電導膜を形成する作製方法は、まず、誘電体基板もしくは絶縁基板の表面に塗布する超電導膜形成用の塗布溶液（塗布材料）を作製する。
【００２１】
この塗布溶液は、超電導膜の組成金属が所定の金属比、例えば、Ｙ，Ｂａ，Ｃｕの元素のモル比が１：２：３となるようにした金属有機酸塩（アセチルアセトナート系錯体）のメタノール溶液、金属ナフテン系酸塩溶液を含む塗布溶液、トリフルオロ酢酸塩溶液（ＴＦＡ−ＭＯＤ）のうちいずれかの塗布溶液からなる。
【００２２】
次に、図２（ａ）に示すように、誘電体基板もしくは絶縁基板１１の表面に、前記超電導膜形成用の塗布溶液（酢酸塩（ＣＦ３ＣＯＯＨ）＋Ｙ，Ｂａ，Ｃｕ）１２Ａをスピンコート（Ｓｐｉｎ  ｃｏａｔ）法により塗布して溶液塗布層１２を形成する。
次に、図２（ｂ）に示すように、前記溶液塗布層１２が塗布された誘電体基板（絶縁基板）を２５℃から上昇させて５００℃で仮焼（Ｐｒｅ  ａｎｎｅａｌ）し、Ｙ２Ｏ３＋Ｂａ２Ｏ３＋ＣｕＯからなる非晶質前駆体を作製する。
【００２３】
次に、図２（ｃ）に示すように、前記仮焼成膜を高温（例えば７７０℃）で最終熱処理（本焼：Ｐｏｓｔ  ａｎｎｅａｌ）して固相反応により超電導膜１３Ａ、例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｄを形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、例えば、７７０℃から常温の２５℃位まで冷却する。
【００２４】
（実施形態２）
本発明による実施形態２の超電導回路作製方法は、前記実施形態１の超電導回路作製方法と同様にして、前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１の表面に、例えば、湿式塗布法に用いる超電導膜形成用の塗布溶液（混合液可）をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターン１３Ｂを描画する。
【００２５】
前記回路パターン１３Ｂの描画は、回路設計したパターンを直接ＣＡＤデータとし、このＣＡＤデータに基づいて、インクジェットプリンターもしくはバブルジェットプリンターの各組成材料を収納した組成材料収納容器（カートリッジ：移動可能に設置されている）１４からの噴射量をコンピューター制御により超電導膜の組成金属が所定の金属比を調節して超電導回路の回路パターン（設計図）１３Ｂを描画する。
【００２６】
また、前記組成材料収納容器１４に収納される塗布材料の代りに、超電導膜の組成金属が所定の金属比で混合された混合液（湿式塗布法に用いられる塗布溶液）を１つの容器に収納したものであってもよい。すなわち、１つの収納容器から混合液の噴射量をコンピューター制御により超電導回路パターン（設計図）１３Ｂを描画してもよい。
【００２７】
次に、前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１を裏返して、前記超電導回路の回路パターン（設計図）１３Ｂが描画された面側が裏面となるように配置し、前述した作製方法で前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１の他面に超電導回路パターン（設計図）１３Ｂを描画する。すなわち、前記誘電体基板もしくは絶縁基板１１の両面に超電導回路パターン（設計図）１３Ｂが描画される。
【００２８】
次に、前記実施形態１と同様に前記仮焼成膜を高温（例えば７７０℃）で最終熱処理（本焼：Ｐｏｓｔ  ａｎｎｅａｌ）して固相反応により超電導膜の回路パターン１３（例えば、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｄ膜）を形成し（図１（ｃ）参照）、例えば、７７０℃から常温の２５℃位まで冷却する。
【００２９】
前記超電導回路形成用の回路パターン１３Ｂを描画する場合に、仮焼用ヒータ１５により誘電体基板（もしくは絶縁基板）１１を１５０℃〜２００℃の温度に加熱しながら回路パターン１３Ｂを描画する。これは、描画される回路パターン１３Ｂの塗布溶液がにじまないようにするため、塗布層１２に含まれている液体成分（水にかぎらずアルコールや溶剤その他ウェット成分）をとばして乾燥・定着させるためである。
【００３０】
なお、前記誘電体基板もしくは絶縁基板（例えば、エピタキシャル成長用基板、回路作製用基板）１１に両面成膜を行う場合は、片面ずつの塗布、熱分解工程を繰り返して絶縁基板上に仮焼成膜を形成する。
すなわち、本発明による実施形態２の超電導回路作製方法は、誘電体基板もしくは絶縁体基板の両面に、超電導膜形成用の塗布溶液をインクジェットプリンター又はバブルジェットプリンターで直接塗布して回路パターンを描画し、該描画された回路パターンを仮焼し、前記仮焼した後本焼することより、超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）１３を形成するものである。
【００３１】
本実施形態１及び２の超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）作製方法によれば、回路設計したパターンを直接ＣＡＤデータとし、このＣＡＤデータに基づいて、インクジェットプリンターもしくはバブルジェットプリンターをコンピューターにより制御して超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）のパターンを描画するため、超電導回路の作製工程を簡単にすることができる。また、その作製の際に、従来の高度で高価なプロセスを必要としない。これにより、超電導回路の設計の効率化をはかることができる。
【００３２】
以上、本発明を、前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【００３３】
【発明の効果】
本願において開示される発明によって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
本発明によれば、回路設計したパターンを直接ＣＡＤデータとし、このＣＡＤデータに基づいて、インクジェットプリンターもしくはバブルジェットプリンターをコンピューターにより制御して超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）のパターンを描画するため、超電導回路の作製工程を簡単にすることができ、かつ、従来の高度で高価なプロセスを必要としないので、超電導回路の設計の効率化をはかることができる。
また、ＭＯＤ等湿式プロセスは、スピンコートの際、飛び散る原材料（液）を程々捨てることになるが、本発明によれば、必要な分量のみ消費するので、効率的（経済的）となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の超電導回路（例えば超電導マイクロ波回路）作製方法を説明するための工程説明図である。
【図２】本実施形態１の誘電体基板もしくは絶縁体基板上に超電導膜を形成する作製方法を説明するための工程説明図である。
【図３】従来の超電導マイクロ波回路の概略構成を示す模式図である。
【図４】従来の超電導マイクロ波回路の作製方法の工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１…誘電体基板もしくは絶縁基板                    ２…超電導薄膜
３…超電導薄膜回路パターン（回路素子）
１１…誘電体基板もしくは絶縁基板                １２Ａ…塗布溶液
１２…溶液塗布層                                                １３Ａ…超電導膜（グランド膜）
１３Ｂ…回路パターン                                        １３…超電導回路パターン
１４…組成材料収納容器                                    １５…仮焼用ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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