真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法
【課題】製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法を提供する。
【解決手段】長尺状の基材１４が巻回されるリール本体１８と、リール本体１８を収納するケース３２と、ケース３２に設けられ、ケース３２内に基材１４との非反応性ガスを導入可能なガス導入口３６と、ケース３２に設けられ、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８と、リール本体１８に一体回転可能に設けられ、基材１４上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構６０と、を備える。
【解決手段】長尺状の基材１４が巻回されるリール本体１８と、リール本体１８を収納するケース３２と、ケース３２に設けられ、ケース３２内に基材１４との非反応性ガスを導入可能なガス導入口３６と、ケース３２に設けられ、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８と、リール本体１８に一体回転可能に設けられ、基材１４上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構６０と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材上に、薄膜を順次成膜して、薄膜積層体を製造する薄膜積層体の製造方法が数多く提案されている。なかでも、長尺状の基材上に、中間層及び酸化物超電導層を順次成膜して、薄膜積層体としての超電導線材を製造する方法が、超電導限流器やケーブル、ＳＭＥＳ（超電導エネルギー貯蔵装置）への応用のため期待されている。
【０００３】
ところが、超電導線材を実用化するための障害となっている１つの要因として、臨界電流密度特性の向上が容易でないことが挙げられる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、粒界傾角を３０度以下とした酸化物からなる配向制御多結晶薄膜の上に酸化物超電導層を成膜して、当該酸化物超電導層の結晶配向性を高め、もって臨界電流密度特性の向上を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１では、酸化物超電導層まで含んだ薄膜積層体を成膜するまでに、高周波スパッタ装置、イオンビームスパッタ装置、及びレーザー蒸着装置等の所謂reel-to-reelの真空成膜装置を複数種使用している。
しかしながら、特許文献１のように、薄膜積層体を複数種の真空成膜装置を使用して製造する方法では、ある真空成膜装置で成膜した薄膜を他の真空成膜装置に移す間や、一時的な保管時などに薄膜が大気中に晒されて水を吸着してしまう。そして、薄膜に水が吸着すると、薄膜特性が劣化し得る。特に、成膜した膜が酸化物薄膜であると、水の吸着による薄膜特性の劣化が顕著となり、例えば酸化物超電導層の下地となる酸化物の中間層に水が吸着すると、上層の酸化物超電導層の臨界電流密度特性が劣化する。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
本発明の第１態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、長尺状の基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられ、前記ケース内にガスを導入可能なガス導入口と、前記ケースに設けられ、前記基材が前記ケースの内部と外部との間で出し入れされる基材出入口と、前記リール本体に一体回転可能に設けられ、前記基材上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構と、を備える。
【０００９】
この真空成膜装置用ケース付きリールは、被取付回転機構を介して真空成膜装置の供給側（基材引き出し側）及び真空成膜装置の巻取り側に取り付けられる。
そして、真空成膜装置の供給側に取り付けられる真空成膜装置用ケース付きリールにガス導入口から、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することにより、被取付回転機構が真空成膜装置の供給側に取り付けられる間に、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜にも基材を介して水が吸着することを抑制することができる。真空成膜装置用ケース付きリールを取り付けた後は、真空成膜装置内は真空とされるので、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることがない。
真空とされた真空成膜装置では、供給側の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、被取付回転機構でリール本体を回転しながら基材出入口を介すことでケース内から引き出すことができ、また、引き出した基材上に薄膜を成膜した後、被取付回転機構でリール本体を回転しながら巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリールの基材出入口を介すことでケース内のリール本体で基材を巻取ることができる。
ここで、基材を巻取った後の巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリールは、真空成膜装置から取り出されて他の成膜装置に取り付けられる間や一時保管する間に、大気中に晒されることになる。しかしながら、真空成膜装置の巻取り側に取り付けられた真空成膜装置用ケース付きリールに、大気中（真空成膜装置の外）に取り出す前にガス導入口から、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することにより、真空成膜装置用ケース付きリールが大気中に晒されることになっても、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
以上のように、薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１態様において、前記基材出入口を開閉する基材出入口開閉手段を備える。
【００１１】
この構成によれば、ガス導入口からケース内にガスを導入する際に、基材出入口を基材出入口開閉手段で閉めることにより、ケース内に導入されたガスが基材出入口を介してケース外に流出することを抑制することができる。
【００１２】
本発明の第３態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第２態様において、前記ガス導入口を開閉するガス導入口開閉手段を備える。
【００１３】
この構成によれば、ガス導入口からケース内にガスを導入した後に、当該ガス導入口をガス導入口開閉手段で閉めることにより、ケース内に導入されたガスがガス導入口を介してケース外に流出することを抑制することができる。また、ガス導入口をガス導入口開閉手段で閉めると共に、基材出入口を基材出入口開閉手段で閉めることにより、ケース内をより密閉状態にすることができる。
【００１４】
本発明の第４態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第３態様において、前記ケース内は密閉可能とされ、前記ケース内の圧力を測定するガス圧測定器が前記ケースに取り付けられている。
【００１５】
この構成によれば、真空成膜装置用ケース付きリールの保管時にてガス圧測定器でケース内の圧力を測定し、ガスによりケース内が陽圧となっているか否かを視認で確認することができる。
【００１６】
本発明の第５態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第４態様の何れか１つにおいて、前記真空成膜装置で成膜される薄膜は、酸化物薄膜である。
【００１７】
この構成によれば、真空成膜装置で一般的に水と反応し易い酸化物薄膜が成膜されても、当該酸化物薄膜が成膜された基材が巻き取られた真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、ガス導入口からケース内に、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することで、酸化物薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、酸化物薄膜の薄膜特性の劣化を抑制できる。
【００１８】
本発明の第６態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第５態様の何れか１つにおいて、前記被取付回転機構は、複数の真空成膜装置に取り付けられ、前記基材には、前記複数の真空成膜装置で薄膜が成膜されて薄膜積層体が形成される。
【００１９】
この構成によれば、複数のうちある真空成膜装置に被取付回転機構を介して取り付けられた真空成膜装置用ケース付きリールが取り出された後、複数のうち別の真空成膜装置に取り付けられて、薄膜積層体が形成される。この際、ある真空成膜装置から取り出されて別の真空成膜装置に取り付けられる間は、大気中に晒されることなるが、ガス導入口からケース内にガスを導入することで、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気中に晒されることを抑制できる。
【００２０】
本発明の第７態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第６態様の何れか１つにおいて、前記被取付回転機構は、前記ケースの外部から内部に入り込み、前記リール本体に接続され前記リール本体と共に回転可能な回転軸と、前記ケースから外部に露出した前記回転軸に設けられ、前記回転軸を回転させる前記真空成膜装置に接続するための接続部と、を備える。
【００２１】
この構成によれば、真空成膜装置に接続部を介して真空成膜装置用ケース付きリールを接続した後、真空成膜装置により回転軸を回転させることで、リール本体を回転させることができる。これにより、基材出入口から基材の引き出し又は巻き取りが容易となる。
【００２２】
本発明の第８態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第７態様の何れか１つにおいて、前記ケースは、底板と、前記底板の周縁部から突出する側壁と、前記底板と前記側壁とで囲まれる前記リール本体を覆う着脱可能な蓋体と、を備える。
【００２３】
この構成によれば、蓋体をケースから開けることで、リール本体をケース内から取り出すことができる。
【００２４】
本発明の第９態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第８態様の何れか１つにおいて、前記ケース内で前記基材出入口の周囲には、前記基材出入口から前記基材の引き出しをガイドするガイド部材が設けられている。
【００２５】
この構成によれば、ガイド部材により基材出入口からの基材の引き出しがガイドされるので、容易に基材を引き出すことができる。
【００２６】
本発明の第１０態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、前記ケースは、３００℃以上の耐熱性を有する、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【００２７】
この構成によれば、ケースが３００℃以上の耐熱性を有するので、真空成膜装置用ケース付きリールを被取付回転機構を介して真空成膜装置に取り付けた後、成膜温度が９００℃までなら、ケース付きリールは成膜領域から有る程度の距離で離れた位置にあるため、３００℃以上の耐熱性を有していれば、ケースを取り外すことなくそのまま基材上に成膜することができ、特に、成膜温度が常温等の低温領域であるアモルファス薄膜の成膜時にはより好適である。
【００２８】
本発明の第１１態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第１０態様の何れか１つにおいて、前記ケースは、透明性を有する。
【００２９】
この構成によれば、ケース内のリール本体を視認することができるため、基材の出し入れなどに問題があったときに、迅速に問題発見が可能となる。
【００３０】
本発明の第１２態様に係る真空成膜装置は、第７態様に記載の２つの真空成膜装置用ケース付きリールが装着される真空成膜装置であって、一方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第１回転駆動部と、他方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第２回転駆動部と、前記基材上に薄膜を成膜する成膜部と、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、前記第１回転駆動部を回転駆動しながら前記基材出入口を介して前記ケース内から引き出して、前記成膜部で成膜しつつ、前記第２回転駆動部を回転駆動しながら前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールの前記基材出入口を介して前記ケース内のリール本体で前記基材を巻取る制御部と、を備える。
【００３１】
この構成によれば、第１回転駆動部に接続部を介して接続される一方の真空成膜装置用ケース付きリールに、ガス導入口からガスを導入することにより、一方の真空成膜装置用ケース付きリールが第１回転駆動部に接続される間に、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜にも基材を介して水が吸着することを抑制することができる。また、第２回転駆動部に接続部を介して接続され、成膜部で成膜された基材が巻回されている真空成膜装置用ケース付きリールに、大気中（真空成膜装置の外）に取り出す前にガス導入口からガスを導入することにより、真空成膜装置用ケース付きリールが大気中に晒されることになっても、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３２】
本発明の第１３態様に係る薄膜積層体の製造方法は、基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられたガス導入口と、前記ケースに設けられた基材出入口と、を備える真空成膜装置用ケース付きリールを２つ真空成膜装置に取り付ける第１取り付け工程と、前記真空成膜装置内を真空にした後に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールの基材を他方の真空成膜装置用ケース付きリールで巻き取りながら、前記真空成膜装置で前記基材上に酸化物薄膜を成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程と、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置から取り出す取り出し工程と、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置と同一又は異なる真空成膜装置に取り付ける第２取り付け工程と、を有する。
【００３３】
この構成によれば、成膜工程の後取り出し工程の前に、他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいてガス導入口からケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程を行うので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３４】
本発明の第１４態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３態様において、前記ガス導入工程では、前記リール本体内に非反応性ガスを充填して前記リール本体内を陽圧にし、前記第２取り付け工程の前まで前記陽圧を維持する。
【００３５】
この構成によれば、ガス導入工程では、他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいてガス導入口からケース内に非反応性ガスを充填してリール本体内を陽圧にするので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース内に外気が侵入することを確実に抑制でき、もって基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３６】
本発明の第１５態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３又は第１４態様において、前記第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程、を有する。
【００３７】
この構成によれば、第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールが大気に晒されることになっても、ガス導入口から前記ケース内に前記基材との反応性を示さない非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程を行うことで、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができる。
【００３８】
本発明の第１６態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３〜第１５態様のいずれか１つにおいて、前記第２取り付け工程の後に、薄膜積層体の最表層として保護層を成膜する仕上げ工程、を有する。
【００３９】
この構成によれば、薄膜積層体が大気に晒されても、最表層として保護層があるため、保護層よりも内側にある薄膜に水が吸着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの一部切り欠いた斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によって製造される薄膜積層体の一例である超電導線材の積層構造を示す図である。
【図６】図６は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図である。
【図７】図７は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例１である。
【図８】図８は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例２である
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの変形例を一部切り欠いた斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの変形例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜製造方法について具体的に説明する。なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【００４３】
＜真空成膜装置＞
図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置の概略構成図である。
【００４４】
本発明の実施形態に係る真空成膜装置１０は、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２が装着され、真空成膜装置室内を真空にして長尺状の基材１４上に薄膜を成膜する所謂reel-to-reelの真空成膜装置である。真空成膜装置１０の種類としては、特に限定されることはなく、例えばスパッタリング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置、ＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）装置、及びレーザー蒸着装置等を挙げることができる。なお、「真空」とは、厳密な意味での真空のみを意味するのではなく、大気圧よりも圧力の低い（減圧された）空間または状態をも意味するものとし、具体的に好ましくは１０−１Ｐａ〜１０−８Ｐａ、より好ましくは１０−２Ｐａ〜１０−５Ｐａ程度の真空を言う。また、以降から適宜、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２のうち、真空成膜装置１０の供給側（基材１４引き出し側）の真空成膜装置用ケース付きリール１２を、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａと称し、真空成膜装置１０の巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリール１２を、巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂと称す。
【００４５】
この真空成膜装置１０は、ＣＰＵやメモリ等で構成され装置全体を制御する制御部１６を備えている。制御部１６には、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａに接続され、そのリール本体１８を回転する第１回転駆動部２０と、巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂに接続され、そのリール本体１８を回転する第２回転駆動部２２と、基材１４上に薄膜を成膜する成膜部２４と、基材１４を搬送する搬送ローラ２６を含む搬送部（不図示）と、が信号線２８を介して電気的に接続されている。
【００４６】
そして、この制御部１６は、ユーザからの成膜指示を受け付けると、室内を真空にし、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａのリール本体に巻回された基材１４を、第１回転駆動部２０を回転駆動しながら供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａから引き出して、成膜部２４で成膜しつつ、第２回転駆動部２２を回転駆動しながら巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂで基材１４を巻取る制御を行う。
【００４７】
＜真空成膜装置用ケース付きリール＞
図２は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の一部切り欠いた斜視図である。
【００４８】
本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２は、基材１４が巻回されるリール本体１８と、当該リール本体１８を収納するケース３２と、を備えている。
【００４９】
リール本体１８は、金属やプラスチック等で構成され、基材１４が巻回される円柱状の芯１８Ａの両端に鍔１８Ｂが付いている。このリール本体１８に巻回される基材１４の形状は、長尺状のものであれば特に限定さることはないが、本実施形態ではテープ状のものが用いられる。
【００５０】
ケース３２は、平面視（後述する蓋体３２Ｃ側が上側、底板３２Ａが下側とする）が四角形状の箱型のものであり、真空成膜装置１０で成膜する際にケース３２を取り外すことなく成膜できるという観点から３００℃以上の耐熱性を有していることが好ましく、真空成膜装置用ケース付きリール１２を用いて基材１４上の薄膜全てを成膜できるという観点から、９００℃以上の耐熱性を有していることがより好ましい。ケース３２は、基材１４の出し入れなどに問題があったときに、迅速に問題発見が可能となるという観点から透明性を有することが好ましい。ケース３２の材料は、プラスチック、アクリル、ステンレス、アルミ又はガラス等が挙げられる。なかでも、９００℃以上の耐熱性を有する耐熱ガラスを用いることが好ましい。
【００５１】
このようなケース３２は、矩形平板状の底板３２Ａと、当該底板３２Ａの周縁部から突出する４つの壁からなる側壁３２Ｂと、当該側壁３２Ｂと底板３２Ａとで囲まれるリール本体１８を覆う蓋体３２Ｃと、を備えケース内を密閉可能な構成とされている。この蓋体３２Ｃは、側壁３２Ｂの一壁に不図示の取付金具により取り付けられており、側壁３２Ｂの残りの壁に係合金具３４により係合されてリール本体１８を覆うようになっている。また、係合金具３４の係合状態を解除すると、蓋体３２Ｃをケース３２から開けることができるようになっており、リール本体１８をケース３２内から取り出すことができる。
【００５２】
ケース３２の側壁３２Ｂには、例えば、基材１４との反応性を示さない非反応性ガスをケース３２内に導入可能なガス導入口３６と、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８とが設けられている。なお、「非反応性ガス」とは、ＨｅやＮｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｎ２、又は湿度３０％以下の乾燥空気等を意味する。
【００５３】
図３は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の平面図である。
【００５４】
ガス導入口３６には、当該ガス導入口３６を開閉する開閉バルブ５０が設けられており、また基材出入口３８には、当該基材出入口３８を開閉する開閉蓋５２がＯリング５４を介して設けられている。
【００５５】
ケース３２内で前記基材出入口３８の周囲には、当該基材出入口３８から基材１４の引き出しをガイドするガイドローラ５６が設けられている。
【００５６】
図４は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の縦断面図である。
【００５７】
リール本体１８には、当該リール本体１８に一体回転可能に設けられ、基材１４上に薄膜を成膜する真空成膜装置１０を含め複数の真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構６０が設けられている。なお、この複数の真空成膜装置で成膜される薄膜の少なくとも一部は、一般的に水と反応し易い酸化物薄膜であることが本発明を有効に適用できるという点で好ましい。
【００５８】
具体的に、本実施形態の被取付回転機構６０は、底板３２Ａに設けられた開口部３２Ｄを介してケース３２の外部から内部に入り込み、リール本体１８に接続され当該リール本体１８と共に回転可能な回転軸６２と、ケース３２から外部に露出した回転軸６２に設けられ、当該回転軸６２を回転させる真空成膜装置１０の第１回転駆動部２０又は第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続するためのシャフト状の接続部６６と、を備える。なお、この接続部６６は、ケース３２の内側（蓋体３２Ｃ側）から挿入し易いように、回転軸６２によりも径が細くされている。
【００５９】
回転軸６２とリール本体１８の接続は、リール本体１８の貫通穴６８からボルト７０を差し込んで、回転軸６２から外周方向に固着した円盤７２に設けられたネジ穴７４まで捩りこむことにより行うことができる。なお、ケース３２には、内部に開口部３２Ｄを形成し、ケース３２の底板３２Ａから接続部６６側に向かって垂直に突出する筒状部３２Ｅが設けられており、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間には、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転せず、且つ左右にずれないように２つのベアリング７６が配置されている。さらに、ベアリング７６の隣（回転軸６２の軸方向外側隣）には、当該ベアリング７６を固定するための治具７７が設けられている。さらに、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間は
Ｏリング７９によりシールされており、開口部３２Ｄから外気が進入することがなく、また、ケース３２内の非反応性ガスが漏れることなく、ケース３２を回転させずにリール本体１８のみを回転することができる。
【００６０】
接続部６６には、駆動軸６４に設けられた爪部７８が係合する係合部８０が設けられており、この係合部８０に爪部７８が係合すると、回転軸６２が駆動軸６４にトルク伝達可能となる。
【００６１】
＜超電導線材（薄膜積層体）＞
図５は、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によって製造される薄膜積層体の一例である超電導線材１００の積層構造を示す図である。
図５に示すように、超電導線材１００は、基材１４上に中間層１１０、酸化物超電導層１２０、保護層１３０が順に形成された積層構造を有している。
【００６２】
基材１４は、低磁性の金属基材やセラミックス基材を用いる。金属基材としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金を用いることができる。特に好ましいのは、耐食性及び耐熱性の点で優れているステンレス、ハステロイ（登録商標）、その他のニッケル系合金である。また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基材としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等を用いることができる。
【００６３】
中間層１１０は、酸化物超電導層１２０において高い面内配向性を実現するために基材１４上に形成される層であり、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１４と酸化物超電導層１２０を構成する酸化物超電導体との中間的な値を示す。また、中間層１１０は、単層膜で構成されていても多層膜で構成されていてもよい。中間層１１０の材料としては、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（０≦δ＜１）、ＹＡｌＯ３（イットリウムアルミネート）、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＲＥＺｒＯ及びＲＥ２Ｏ３、ＭｇＯやＬａＭｎＯ３＋δ（０≦δ＜１）、ＣｅＯ２、ＰｒＯ２等が挙げられる。
【００６４】
酸化物超電導層１２０は、中間層１１０上に形成され、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体で構成されている。この銅酸化物超電導体としては、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ−１２３と称す），Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２−δ［ＣａサイトはＢａであってもよい］，（Ｎｄ，Ｃｅ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃｕ，Ｍｏ）Ｓｒ２（Ｃｅ，Ｙ）ｓＣｕ２Ｏ ［（Ｃｕ，Ｍｏ）−１２ｓ２と称し、ｓ＝１、２、３，４である］，Ｂａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３又はＴｌ２Ｂａ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４（ｎは２以上の整数である）等の組成式で表される結晶材料を用いることができる。また、銅酸化物超電導体は、これら結晶材料を組み合わせて構成することもできる。
【００６５】
以上の結晶材料の中でも、超電導特性が良くて結晶構造が単純であるという理由から、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δを用いることが好ましい。また、結晶材料は、多結晶材料であっても単結晶材料であってもよい。
【００６６】
なお、上記ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ中のＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でもＲＥサイトとＢａサイトが置換せずストイキオメトリーで作製しやすいという理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であり、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。
また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ以外の結晶材料のδも酸素不定比量を表し、例えば０以上１以下である。
【００６７】
酸化物超電導層１２０の膜厚は、特に限定されないが、例えば５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
【００６８】
酸化物超電導層１２０の形成（成膜）方法としては、例えばＴＦＡ−ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、又はスパッタ法などが挙げられる。これら成膜方法の中でも、高真空を必要としない、大面積、複雑な形状の基材１４にも成膜可能、量産性に優れているという理由からＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δや（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δの成膜時には、酸素不定比量δを小さくして超電導特性を高めるという観点から、酸素ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００６９】
この酸化物超電導層１２０の上面には、例えばスパッタ法により銀からなる保護層１３０が成膜されている。また、保護層１３０を成膜して超電導線材１００を製造した後、超電導線材１００に熱処理を施してもよい。
【００７０】
＜薄膜積層体の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法の一例として、以上のような薄膜積層体としての超電導線材１００を製造する製造方法について説明する。
【００７１】
−準備工程−
本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法は、まず上述した真空成膜装置用ケース付きリール１２を２つ準備する準備工程を行う。一方は、例えば２００ｍの基材１４が巻回された供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａであり、他方は、例えば２ｍ〜３ｍのダミーとなる基材が巻回された巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂである。
【００７２】
−第１取り付け工程−
次に、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２を真空成膜装置１０に取り付ける第１取り付け工程を行う。この第１取り付け工程では、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａを、例えばＩＢＡＤ装置等の真空成膜装置１０の供給側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第１回転駆動部２０にある駆動軸６４に接続する。また、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、真空成膜装置１０の巻き取り側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続する。そして、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａにおいて、基材出入口３８を介して基材１４をケース３２から引き出す。最後に、基材１４を、成膜部２４を通して、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂまで導き、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのダミー基材に接続する。
【００７３】
−成膜工程−
次に、基材１４上に薄膜を成膜する成膜工程を行う。この成膜工程では、まず真空成膜装置１０の扉を閉めて真空成膜装置１０内を真空引きする。所定の真空度まで真空引きを行った後、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａの基材１４を、基材出入口３８を介して第１回転駆動部２０、第２回転駆動部２２及び搬送ローラ２６で搬送し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂで基材出入口３８を介して巻き取りながら、成膜部２４にて適正な条件で基材１４上に例えばＭｇＯ等の酸化物からなる中間層１１０の全部又は一部の層を成膜する。その後、基材１４すべてをケース３２に入れる。
【００７４】
−ガス導入工程−
成膜工程の後、ガス導入工程を行う。図６は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図である。
ガス導入工程では、図６（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８を開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に基材１４との反応性を示さない非反応性ガスを導入する。これにより、ガス導入口３６等から非反応性ガスが導入されて、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は非反応性ガスでほぼ満たされた状態となる。
非反応性ガスの導入を続けて真空成膜装置１０内が大気圧となったら、真空成膜装置１０の扉を開ける。
そして、扉を開けて巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内から非反応性ガスが無くなる前までに、図６（Ｂ）に示すように、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にし、且つ、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は、扉を開けてからガス導入口３６と基材出入口３８を閉めるまで多少の空気が入る場合があるものの、非反応性ガスを含んだ状態を保つことができる。
【００７５】
−取り出し工程−
次に、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、真空成膜装置１０から取り出す取り出し工程を行う。
【００７６】
−第２取り付け工程−
次に、新しい真空成膜装置用ケース付きリール１２を１つと、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを１つと、を真空成膜装置１０とは異なる真空成膜装置（例えばスパッタリング装置：ただし、真空成膜装置１０と同じ構成を有している）に取り付ける第２取り付け工程を行う。
この第２取り付け工程では、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのガス導入口３６にガス管を接続し、このガス管に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続する。そして、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にしたまま、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を開状態にして、非反応性ガスをケース３２内へ導入する（取り付け後ガス導入工程）。次に、非反応性ガスをケース３２内に常に導入したまま、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、例えばＩＢＡＤ装置等の真空成膜装置の供給側に取り付ける。なお、第１取り付け工程では真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａが供給側、真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂが巻き取り側であったが、第２取り付け工程では１２Ｂが供給側、１２Ａが巻き取り側である。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続する。また、新しい真空成膜装置用ケース付きリール１２を巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂとして、真空成膜装置１０の巻き取り側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第１回転駆動部２０にある駆動軸６４に接続する。そして、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、開閉蓋５２により基材出入口３８を基材１４が最低限通るサイズ程度開状態にして、基材出入口３８を介して基材１４をケース３２から引き出す。最後に、基材１４を、成膜部２４を通して、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａまで導き、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａのダミー基材に接続する。なお、この際、非反応性ガスは、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、ガス導入口３６を介してケース３２内に導入し続けている。
【００７７】
以上の成膜工程から第２取り付け工程までを、中間層１１０を構成する全ての層が完成するまで繰り返す。
【００７８】
中間層１１０が完成した後、異なる真空成膜装置において、上記と同様の順序で成膜工程を行い、ＹＢＣＯ等の酸化物超電導層１２０を成膜する。そして、上記同様のガス導入工程及び取り出し工程を行って、非反応性ガスで満たされた状態の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂ（又は１２Ａ）を異なる真空成膜装置から取り出す。最後に、さらに異なる真空成膜装置に取り付けて超電導線材１００の最表層としての保護層１３０を成膜する仕上げ工程を行う。
【００７９】
＜効果＞
以上、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によれば、成膜工程の後取り出し工程の前に、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂ（又は１２Ａ）においてガス導入口３６からケース３２内に基材１４との反応性を示さない非反応性ガスを導入するガス導入工程を行うので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース３２内のリール本体１８に巻回された基材１４が大気に晒されることを抑制でき、当該基材１４上の薄膜（中間層１１０や酸化物超電導層１２０）に水が吸着することを抑制することができる。
【００８０】
また、第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置１０にて成膜する前までの間に、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂが大気に晒されることになっても、ガス導入口３６からケース３２内に基材１４との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程を行うことで、ケース３２内のリール本体１８に巻回された基材１４が大気に晒されることを抑制でき、当該基材１４に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜（中間層１１０等）にも基材１４を介して水が吸着することを抑制することができる。
以上のように、薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、製造過程での薄膜特性、超電導線材１００では具体的に臨界電流密度特性の劣化を抑制することができる。特に、薄膜がＭｇＯ等の酸化物であれば水と反応し易いため（ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２）、本発明を有効に適用できる。
【００８１】
また、保護層１３０を成膜する仕上げ工程を有するので、超電導線材１００が大気に晒されても、最表層として保護層があるため、保護層１３０よりも内側にある薄膜（酸化物超電導層１２０や中間層１１０）に水が吸着することを抑制できる。
【００８２】
＜変形例＞
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わせて実施可能である。また、以下の変形例同士を、適宜、組み合わせてもよい。
【００８３】
例えばガス導入工程では、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入し続けて真空成膜装置１０内が大気圧となったら真空成膜装置１０の扉を開け、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内から非反応性ガスが無くなる前までにガス導入口３６を閉状態にし、且つ、基材出入口３８を閉状態にする場合を説明したが、以下（１）又は（２）のような方法を用いることもできる。図７及び図８は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例である。
（１）変形例１：図７（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８を開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入する。大気圧になったら、真空成膜装置１０の扉を開けて、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、ガス導入口３６にガス管を接続し、このガス管に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続する。
次に、図７（Ｂ）に示すように、ガスボンベを用いてガス導入口３６から非反応性ガスの導入を開始し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの中が非反応性ガスで満たされるまで導入を続ける。
その後、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にし、そして、非反応性ガスを導入し続けることで、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内が陽圧となったら、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は非反応性ガスで満たされた状態を保つことができる。
（２）変形例２：この変形例２では、図８（Ａ）に示すように、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２にさらに真空引き口２００を設けたものを用いることを前提とする。
そして、ガス導入工程では、図８（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８と真空引き口２００とを開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入する。大気圧になったら、真空成膜装置１０の扉を開けて、図８（Ｂ）に示すように、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にし、且つ、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にする。そして、真空用ガス管２０１を真空引き口２００に接続し、真空排気装置を用いて真空引き口２００を介し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内を真空引きする。
次に、図８（Ｃ）に示すように、開閉バルブ２０２により真空引き口２００を閉じる。
次に、図８（Ｄ）に示すように、ガス導入口３６にガス管２０３を接続し、このガス管２０３に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続し、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を開状態にする。そして、当該ガスボンベを用いてガス導入口３６から非反応性ガスを導入する。非反応性ガスを導入し続けることで、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内が陽圧となったら、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は、他の方法に比べて限りなく空気を減らした状態で非反応性ガスが満たされた状態を保つことができる。
【００８４】
また、ケース３２の側壁３２Ｂには、基材１４との非反応性ガスをケース３２内に導入可能なガス導入口３６と、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８とが設けられている場合を説明したが、図９に示すように、真空成膜装置用ケース付きリール１２のケース３２の側壁３２Ｂには、さらにケース３２内の圧力を測定するガス圧測定器４０が設けられていてもよい。これにより、取り出し工程後第２取り付け工程の間の保管時にてガス圧測定器４０を用いてケース３２内の圧力を測定することで、ケース３２内が非反応性ガスで陽圧状態が保たれているか否か等を目視で確認することができる。
【００８５】
また、本実施形態の被取付回転機構６０には、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間に、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転せず、且つ左右にずれないように２つのベアリング７６が配置され、さらに、ベアリング７６の隣（回転軸６２の軸方向外側隣）には、当該ベアリング７６を固定するための治具が設けられている場合を、図４を参照して説明した。変形例ではこのように構成に変えて、例えば図１０に示す真空成膜装置用ケース付きリール３００の被取付回転機構３０２のような構成とする。
具体的に、変形例の被取付回転機構３０２は、本実施形態と同様に、底板３２Ａに設けられた開口部３２Ｄを介してケース３２の外部から内部に入り込み、リール本体１８に接続され当該リール本体１８と共に回転可能な回転軸６２と、ケース３２から外部に露出した回転軸６２に設けられ、当該回転軸６２を回転させる真空成膜装置１０の第１回転駆動部２０又は第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続するためのシャフト状の接続部３０４と、を備えている。なお、この接続部３０４は、図４で説明した実施形態の接続部６６と異なり、回転軸６２よりも径が太くされている。
回転軸６２とリール本体１８の接続は、リール本体１８の貫通穴６８からボルト７０を差し込んで、回転軸６２から外周方向に固着した円盤７２に設けられたネジ穴７４まで捩りこむことにより行うことができる。なお、ケース３２には、内部に開口部３２Ｄを形成し、ケース３２の底板３２Ａから接続部３０４側に向かって垂直に突出する筒状部３２Ｅが設けられており、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間には、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転しないようにＯリング３０６がシールされており、リール本体１８の回転機構がＯリングシール方式となっている。したがって、開口部３２Ｄから外気が進入することがなく、また、ケース３２内の非反応性ガスが漏れることなく、ケース３２を回転させずにリール本体１８のみを回転することができる。
【００８６】
また、ガス導入口３６はケース３２の側壁３２Ｂに設けられている場合を説明したが、底板３２Ａや蓋体３２Ｃに設けられてもよい。基材出入口３８についても同様である。また、これらの口を開閉する開閉バルブ５０や開閉蓋５２は省略することもできる。ただし、この場合、真空の場合を除き非反応性ガスをケース３２内に常に導入し続けることになる。
【００８７】
また、被取付回転機構６０がリール本体１８に設けられる場合を説明したが、ケース３２やリール本体１８とケース３２の両方に設けられていてもよい。また、被取付回転機構６０は、異なる真空成膜装置に取付可能とされていたが、少なくとも真空成膜装置１０単体にのみ取付可能とされてもよい。この場合であっても、真空成膜装置用ケース付きリール１２を、真空成膜装置１０から一旦取り出して、再度真空成膜装置１０に取り付けるようなときに、本発明は有効に適用できる。
【００８８】
また、ケース３２は、平面視が四角形状の箱型のものである場合を説明したが、特に形状に限定はなく、平面視が三角形状や丸形形状、台形形状等であってもよい。
【００８９】
また、リール本体１８の回転機構が、ベアリング７６で回転軸６２を軸受けし且つ回転軸６２と筒状部３２Ｅをシールしながら回転する方式である場合を説明したが、図１０のようなＯリングシール方式等、特に回転機構に限定はなく、マグネットカップリングシール式やベローズシール式、磁性流体シール式、オイルシール式等であってもよい。
【００９０】
また、超電導線材１００の中間層１１０や保護層１３０は省略することもできる。
なお、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法により得られる超電導線材１００は、様々な機器に応用することができる。例えば、ＳＭＥＳ（Superconducting Magnetic Energy Storage）、超電導トランス、ＮＭＲ（核磁気共鳴）分析装置、超電導限流器、単結晶引き上げ装置、リニアモーターカー、磁気分離装置等の機器に広く応用することができる。ただし、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法は、上述した超電導線材１００を製造する場合に限定されず、トランジスタ素子やＭＥＭＳ素子等を製造する場合にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 真空成膜装置
１２ 真空成膜装置用ケース付きリール
１２Ａ 供給側真空成膜装置用ケース付きリール（一方の真空成膜装置用ケース付きリール：巻取り側真空成膜装置用ケース付きリールの場合も有）
１２Ｂ 巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール（他方の真空成膜装置用ケース付きリール：供給側真空成膜装置用ケース付きリールの場合も有）
１４ 基材
１６ 制御部
１８ リール本体
２０ 第１回転駆動部
２２ 第２回転駆動部
２４ 成膜部
３２ ケース
３２Ａ 底板
３２Ｂ 側壁
３２Ｃ 蓋体
３６ ガス導入口
３８ 基材出入口
４０ ガス圧測定器
５０ 開閉バルブ（ガス導入口開閉手段）
５２ 開閉蓋（基材出入口開閉手段）
５６ ガイドローラ（ガイド部材）
６０ 被取付回転機構
６２ 回転軸（被取付回転機構）
６４ 駆動軸
６６ 接続部（被取付回転機構）
１００ 超電導線材（薄膜積層体）
１１０ 中間層（薄膜）
１２０ 酸化物超電導層（薄膜）
１３０ 保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基材上に、薄膜を順次成膜して、薄膜積層体を製造する薄膜積層体の製造方法が数多く提案されている。なかでも、長尺状の基材上に、中間層及び酸化物超電導層を順次成膜して、薄膜積層体としての超電導線材を製造する方法が、超電導限流器やケーブル、ＳＭＥＳ（超電導エネルギー貯蔵装置）への応用のため期待されている。
【０００３】
ところが、超電導線材を実用化するための障害となっている１つの要因として、臨界電流密度特性の向上が容易でないことが挙げられる。
【０００４】
そこで、例えば特許文献１では、粒界傾角を３０度以下とした酸化物からなる配向制御多結晶薄膜の上に酸化物超電導層を成膜して、当該酸化物超電導層の結晶配向性を高め、もって臨界電流密度特性の向上を図ることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９０５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１では、酸化物超電導層まで含んだ薄膜積層体を成膜するまでに、高周波スパッタ装置、イオンビームスパッタ装置、及びレーザー蒸着装置等の所謂reel-to-reelの真空成膜装置を複数種使用している。
しかしながら、特許文献１のように、薄膜積層体を複数種の真空成膜装置を使用して製造する方法では、ある真空成膜装置で成膜した薄膜を他の真空成膜装置に移す間や、一時的な保管時などに薄膜が大気中に晒されて水を吸着してしまう。そして、薄膜に水が吸着すると、薄膜特性が劣化し得る。特に、成膜した膜が酸化物薄膜であると、水の吸着による薄膜特性の劣化が顕著となり、例えば酸化物超電導層の下地となる酸化物の中間層に水が吸着すると、上層の酸化物超電導層の臨界電流密度特性が劣化する。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
本発明の第１態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、長尺状の基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられ、前記ケース内にガスを導入可能なガス導入口と、前記ケースに設けられ、前記基材が前記ケースの内部と外部との間で出し入れされる基材出入口と、前記リール本体に一体回転可能に設けられ、前記基材上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構と、を備える。
【０００９】
この真空成膜装置用ケース付きリールは、被取付回転機構を介して真空成膜装置の供給側（基材引き出し側）及び真空成膜装置の巻取り側に取り付けられる。
そして、真空成膜装置の供給側に取り付けられる真空成膜装置用ケース付きリールにガス導入口から、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することにより、被取付回転機構が真空成膜装置の供給側に取り付けられる間に、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜にも基材を介して水が吸着することを抑制することができる。真空成膜装置用ケース付きリールを取り付けた後は、真空成膜装置内は真空とされるので、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることがない。
真空とされた真空成膜装置では、供給側の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、被取付回転機構でリール本体を回転しながら基材出入口を介すことでケース内から引き出すことができ、また、引き出した基材上に薄膜を成膜した後、被取付回転機構でリール本体を回転しながら巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリールの基材出入口を介すことでケース内のリール本体で基材を巻取ることができる。
ここで、基材を巻取った後の巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリールは、真空成膜装置から取り出されて他の成膜装置に取り付けられる間や一時保管する間に、大気中に晒されることになる。しかしながら、真空成膜装置の巻取り側に取り付けられた真空成膜装置用ケース付きリールに、大気中（真空成膜装置の外）に取り出す前にガス導入口から、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することにより、真空成膜装置用ケース付きリールが大気中に晒されることになっても、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
以上のように、薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる。
【００１０】
本発明の第２態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１態様において、前記基材出入口を開閉する基材出入口開閉手段を備える。
【００１１】
この構成によれば、ガス導入口からケース内にガスを導入する際に、基材出入口を基材出入口開閉手段で閉めることにより、ケース内に導入されたガスが基材出入口を介してケース外に流出することを抑制することができる。
【００１２】
本発明の第３態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第２態様において、前記ガス導入口を開閉するガス導入口開閉手段を備える。
【００１３】
この構成によれば、ガス導入口からケース内にガスを導入した後に、当該ガス導入口をガス導入口開閉手段で閉めることにより、ケース内に導入されたガスがガス導入口を介してケース外に流出することを抑制することができる。また、ガス導入口をガス導入口開閉手段で閉めると共に、基材出入口を基材出入口開閉手段で閉めることにより、ケース内をより密閉状態にすることができる。
【００１４】
本発明の第４態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第３態様において、前記ケース内は密閉可能とされ、前記ケース内の圧力を測定するガス圧測定器が前記ケースに取り付けられている。
【００１５】
この構成によれば、真空成膜装置用ケース付きリールの保管時にてガス圧測定器でケース内の圧力を測定し、ガスによりケース内が陽圧となっているか否かを視認で確認することができる。
【００１６】
本発明の第５態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第４態様の何れか１つにおいて、前記真空成膜装置で成膜される薄膜は、酸化物薄膜である。
【００１７】
この構成によれば、真空成膜装置で一般的に水と反応し易い酸化物薄膜が成膜されても、当該酸化物薄膜が成膜された基材が巻き取られた真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、ガス導入口からケース内に、例えば、基材との反応性を示さない非反応性のガスを導入することで、酸化物薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、酸化物薄膜の薄膜特性の劣化を抑制できる。
【００１８】
本発明の第６態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第５態様の何れか１つにおいて、前記被取付回転機構は、複数の真空成膜装置に取り付けられ、前記基材には、前記複数の真空成膜装置で薄膜が成膜されて薄膜積層体が形成される。
【００１９】
この構成によれば、複数のうちある真空成膜装置に被取付回転機構を介して取り付けられた真空成膜装置用ケース付きリールが取り出された後、複数のうち別の真空成膜装置に取り付けられて、薄膜積層体が形成される。この際、ある真空成膜装置から取り出されて別の真空成膜装置に取り付けられる間は、大気中に晒されることなるが、ガス導入口からケース内にガスを導入することで、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気中に晒されることを抑制できる。
【００２０】
本発明の第７態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第６態様の何れか１つにおいて、前記被取付回転機構は、前記ケースの外部から内部に入り込み、前記リール本体に接続され前記リール本体と共に回転可能な回転軸と、前記ケースから外部に露出した前記回転軸に設けられ、前記回転軸を回転させる前記真空成膜装置に接続するための接続部と、を備える。
【００２１】
この構成によれば、真空成膜装置に接続部を介して真空成膜装置用ケース付きリールを接続した後、真空成膜装置により回転軸を回転させることで、リール本体を回転させることができる。これにより、基材出入口から基材の引き出し又は巻き取りが容易となる。
【００２２】
本発明の第８態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第７態様の何れか１つにおいて、前記ケースは、底板と、前記底板の周縁部から突出する側壁と、前記底板と前記側壁とで囲まれる前記リール本体を覆う着脱可能な蓋体と、を備える。
【００２３】
この構成によれば、蓋体をケースから開けることで、リール本体をケース内から取り出すことができる。
【００２４】
本発明の第９態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第８態様の何れか１つにおいて、前記ケース内で前記基材出入口の周囲には、前記基材出入口から前記基材の引き出しをガイドするガイド部材が設けられている。
【００２５】
この構成によれば、ガイド部材により基材出入口からの基材の引き出しがガイドされるので、容易に基材を引き出すことができる。
【００２６】
本発明の第１０態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、前記ケースは、３００℃以上の耐熱性を有する、請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【００２７】
この構成によれば、ケースが３００℃以上の耐熱性を有するので、真空成膜装置用ケース付きリールを被取付回転機構を介して真空成膜装置に取り付けた後、成膜温度が９００℃までなら、ケース付きリールは成膜領域から有る程度の距離で離れた位置にあるため、３００℃以上の耐熱性を有していれば、ケースを取り外すことなくそのまま基材上に成膜することができ、特に、成膜温度が常温等の低温領域であるアモルファス薄膜の成膜時にはより好適である。
【００２８】
本発明の第１１態様に係る真空成膜装置用ケース付きリールは、第１〜第１０態様の何れか１つにおいて、前記ケースは、透明性を有する。
【００２９】
この構成によれば、ケース内のリール本体を視認することができるため、基材の出し入れなどに問題があったときに、迅速に問題発見が可能となる。
【００３０】
本発明の第１２態様に係る真空成膜装置は、第７態様に記載の２つの真空成膜装置用ケース付きリールが装着される真空成膜装置であって、一方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第１回転駆動部と、他方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第２回転駆動部と、前記基材上に薄膜を成膜する成膜部と、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、前記第１回転駆動部を回転駆動しながら前記基材出入口を介して前記ケース内から引き出して、前記成膜部で成膜しつつ、前記第２回転駆動部を回転駆動しながら前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールの前記基材出入口を介して前記ケース内のリール本体で前記基材を巻取る制御部と、を備える。
【００３１】
この構成によれば、第１回転駆動部に接続部を介して接続される一方の真空成膜装置用ケース付きリールに、ガス導入口からガスを導入することにより、一方の真空成膜装置用ケース付きリールが第１回転駆動部に接続される間に、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜にも基材を介して水が吸着することを抑制することができる。また、第２回転駆動部に接続部を介して接続され、成膜部で成膜された基材が巻回されている真空成膜装置用ケース付きリールに、大気中（真空成膜装置の外）に取り出す前にガス導入口からガスを導入することにより、真空成膜装置用ケース付きリールが大気中に晒されることになっても、リール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３２】
本発明の第１３態様に係る薄膜積層体の製造方法は、基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられたガス導入口と、前記ケースに設けられた基材出入口と、を備える真空成膜装置用ケース付きリールを２つ真空成膜装置に取り付ける第１取り付け工程と、前記真空成膜装置内を真空にした後に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールの基材を他方の真空成膜装置用ケース付きリールで巻き取りながら、前記真空成膜装置で前記基材上に酸化物薄膜を成膜する成膜工程と、前記成膜工程の後、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程と、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置から取り出す取り出し工程と、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置と同一又は異なる真空成膜装置に取り付ける第２取り付け工程と、を有する。
【００３３】
この構成によれば、成膜工程の後取り出し工程の前に、他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいてガス導入口からケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程を行うので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３４】
本発明の第１４態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３態様において、前記ガス導入工程では、前記リール本体内に非反応性ガスを充填して前記リール本体内を陽圧にし、前記第２取り付け工程の前まで前記陽圧を維持する。
【００３５】
この構成によれば、ガス導入工程では、他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいてガス導入口からケース内に非反応性ガスを充填してリール本体内を陽圧にするので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース内に外気が侵入することを確実に抑制でき、もって基材上の薄膜に水が吸着することを抑制することができる。
【００３６】
本発明の第１５態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３又は第１４態様において、前記第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程、を有する。
【００３７】
この構成によれば、第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールが大気に晒されることになっても、ガス導入口から前記ケース内に前記基材との反応性を示さない非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程を行うことで、ケース内のリール本体に巻回された基材が大気に晒されることを抑制でき、当該基材に水が吸着することを抑制することができる。
【００３８】
本発明の第１６態様に係る薄膜積層体の製造方法は、第１３〜第１５態様のいずれか１つにおいて、前記第２取り付け工程の後に、薄膜積層体の最表層として保護層を成膜する仕上げ工程、を有する。
【００３９】
この構成によれば、薄膜積層体が大気に晒されても、最表層として保護層があるため、保護層よりも内側にある薄膜に水が吸着することを抑制できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、製造過程での薄膜特性の劣化を抑制することができる真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜積層体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの一部切り欠いた斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの平面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの縦断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によって製造される薄膜積層体の一例である超電導線材の積層構造を示す図である。
【図６】図６は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図である。
【図７】図７は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例１である。
【図８】図８は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例２である
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの変形例を一部切り欠いた斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリールの変形例の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール、真空成膜装置及び薄膜製造方法について具体的に説明する。なお、図中、同一又は対応する機能を有する部材（構成要素）には同じ符号を付して適宜説明を省略する。
【００４３】
＜真空成膜装置＞
図１は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置の概略構成図である。
【００４４】
本発明の実施形態に係る真空成膜装置１０は、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２が装着され、真空成膜装置室内を真空にして長尺状の基材１４上に薄膜を成膜する所謂reel-to-reelの真空成膜装置である。真空成膜装置１０の種類としては、特に限定されることはなく、例えばスパッタリング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）装置、ＩＢＡＤ（Ion Beam Assisted Deposition）装置、及びレーザー蒸着装置等を挙げることができる。なお、「真空」とは、厳密な意味での真空のみを意味するのではなく、大気圧よりも圧力の低い（減圧された）空間または状態をも意味するものとし、具体的に好ましくは１０−１Ｐａ〜１０−８Ｐａ、より好ましくは１０−２Ｐａ〜１０−５Ｐａ程度の真空を言う。また、以降から適宜、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２のうち、真空成膜装置１０の供給側（基材１４引き出し側）の真空成膜装置用ケース付きリール１２を、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａと称し、真空成膜装置１０の巻取り側の真空成膜装置用ケース付きリール１２を、巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂと称す。
【００４５】
この真空成膜装置１０は、ＣＰＵやメモリ等で構成され装置全体を制御する制御部１６を備えている。制御部１６には、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａに接続され、そのリール本体１８を回転する第１回転駆動部２０と、巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂに接続され、そのリール本体１８を回転する第２回転駆動部２２と、基材１４上に薄膜を成膜する成膜部２４と、基材１４を搬送する搬送ローラ２６を含む搬送部（不図示）と、が信号線２８を介して電気的に接続されている。
【００４６】
そして、この制御部１６は、ユーザからの成膜指示を受け付けると、室内を真空にし、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａのリール本体に巻回された基材１４を、第１回転駆動部２０を回転駆動しながら供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａから引き出して、成膜部２４で成膜しつつ、第２回転駆動部２２を回転駆動しながら巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂで基材１４を巻取る制御を行う。
【００４７】
＜真空成膜装置用ケース付きリール＞
図２は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の一部切り欠いた斜視図である。
【００４８】
本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２は、基材１４が巻回されるリール本体１８と、当該リール本体１８を収納するケース３２と、を備えている。
【００４９】
リール本体１８は、金属やプラスチック等で構成され、基材１４が巻回される円柱状の芯１８Ａの両端に鍔１８Ｂが付いている。このリール本体１８に巻回される基材１４の形状は、長尺状のものであれば特に限定さることはないが、本実施形態ではテープ状のものが用いられる。
【００５０】
ケース３２は、平面視（後述する蓋体３２Ｃ側が上側、底板３２Ａが下側とする）が四角形状の箱型のものであり、真空成膜装置１０で成膜する際にケース３２を取り外すことなく成膜できるという観点から３００℃以上の耐熱性を有していることが好ましく、真空成膜装置用ケース付きリール１２を用いて基材１４上の薄膜全てを成膜できるという観点から、９００℃以上の耐熱性を有していることがより好ましい。ケース３２は、基材１４の出し入れなどに問題があったときに、迅速に問題発見が可能となるという観点から透明性を有することが好ましい。ケース３２の材料は、プラスチック、アクリル、ステンレス、アルミ又はガラス等が挙げられる。なかでも、９００℃以上の耐熱性を有する耐熱ガラスを用いることが好ましい。
【００５１】
このようなケース３２は、矩形平板状の底板３２Ａと、当該底板３２Ａの周縁部から突出する４つの壁からなる側壁３２Ｂと、当該側壁３２Ｂと底板３２Ａとで囲まれるリール本体１８を覆う蓋体３２Ｃと、を備えケース内を密閉可能な構成とされている。この蓋体３２Ｃは、側壁３２Ｂの一壁に不図示の取付金具により取り付けられており、側壁３２Ｂの残りの壁に係合金具３４により係合されてリール本体１８を覆うようになっている。また、係合金具３４の係合状態を解除すると、蓋体３２Ｃをケース３２から開けることができるようになっており、リール本体１８をケース３２内から取り出すことができる。
【００５２】
ケース３２の側壁３２Ｂには、例えば、基材１４との反応性を示さない非反応性ガスをケース３２内に導入可能なガス導入口３６と、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８とが設けられている。なお、「非反応性ガス」とは、ＨｅやＮｅ、Ａｒ等の希ガス、Ｎ２、又は湿度３０％以下の乾燥空気等を意味する。
【００５３】
図３は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の平面図である。
【００５４】
ガス導入口３６には、当該ガス導入口３６を開閉する開閉バルブ５０が設けられており、また基材出入口３８には、当該基材出入口３８を開閉する開閉蓋５２がＯリング５４を介して設けられている。
【００５５】
ケース３２内で前記基材出入口３８の周囲には、当該基材出入口３８から基材１４の引き出しをガイドするガイドローラ５６が設けられている。
【００５６】
図４は、本発明の実施形態に係る真空成膜装置用ケース付きリール１２の縦断面図である。
【００５７】
リール本体１８には、当該リール本体１８に一体回転可能に設けられ、基材１４上に薄膜を成膜する真空成膜装置１０を含め複数の真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構６０が設けられている。なお、この複数の真空成膜装置で成膜される薄膜の少なくとも一部は、一般的に水と反応し易い酸化物薄膜であることが本発明を有効に適用できるという点で好ましい。
【００５８】
具体的に、本実施形態の被取付回転機構６０は、底板３２Ａに設けられた開口部３２Ｄを介してケース３２の外部から内部に入り込み、リール本体１８に接続され当該リール本体１８と共に回転可能な回転軸６２と、ケース３２から外部に露出した回転軸６２に設けられ、当該回転軸６２を回転させる真空成膜装置１０の第１回転駆動部２０又は第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続するためのシャフト状の接続部６６と、を備える。なお、この接続部６６は、ケース３２の内側（蓋体３２Ｃ側）から挿入し易いように、回転軸６２によりも径が細くされている。
【００５９】
回転軸６２とリール本体１８の接続は、リール本体１８の貫通穴６８からボルト７０を差し込んで、回転軸６２から外周方向に固着した円盤７２に設けられたネジ穴７４まで捩りこむことにより行うことができる。なお、ケース３２には、内部に開口部３２Ｄを形成し、ケース３２の底板３２Ａから接続部６６側に向かって垂直に突出する筒状部３２Ｅが設けられており、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間には、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転せず、且つ左右にずれないように２つのベアリング７６が配置されている。さらに、ベアリング７６の隣（回転軸６２の軸方向外側隣）には、当該ベアリング７６を固定するための治具７７が設けられている。さらに、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間は
Ｏリング７９によりシールされており、開口部３２Ｄから外気が進入することがなく、また、ケース３２内の非反応性ガスが漏れることなく、ケース３２を回転させずにリール本体１８のみを回転することができる。
【００６０】
接続部６６には、駆動軸６４に設けられた爪部７８が係合する係合部８０が設けられており、この係合部８０に爪部７８が係合すると、回転軸６２が駆動軸６４にトルク伝達可能となる。
【００６１】
＜超電導線材（薄膜積層体）＞
図５は、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によって製造される薄膜積層体の一例である超電導線材１００の積層構造を示す図である。
図５に示すように、超電導線材１００は、基材１４上に中間層１１０、酸化物超電導層１２０、保護層１３０が順に形成された積層構造を有している。
【００６２】
基材１４は、低磁性の金属基材やセラミックス基材を用いる。金属基材としては、例えば、強度及び耐熱性に優れた、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｇ等の金属又はこれらの合金を用いることができる。特に好ましいのは、耐食性及び耐熱性の点で優れているステンレス、ハステロイ（登録商標）、その他のニッケル系合金である。また、これら各種金属材料上に各種セラミックスを配してもよい。また、セラミックス基材としては、例えば、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ３、又はイットリウム安定化ジルコニア等を用いることができる。
【００６３】
中間層１１０は、酸化物超電導層１２０において高い面内配向性を実現するために基材１４上に形成される層であり、熱膨張率や格子定数等の物理的な特性値が基材１４と酸化物超電導層１２０を構成する酸化物超電導体との中間的な値を示す。また、中間層１１０は、単層膜で構成されていても多層膜で構成されていてもよい。中間層１１０の材料としては、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７−δ（０≦δ＜１）、ＹＡｌＯ３（イットリウムアルミネート）、ＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）、Ｙ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｓｃ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｏ３、ＲＥＺｒＯ及びＲＥ２Ｏ３、ＭｇＯやＬａＭｎＯ３＋δ（０≦δ＜１）、ＣｅＯ２、ＰｒＯ２等が挙げられる。
【００６４】
酸化物超電導層１２０は、中間層１１０上に形成され、酸化物超電導体、特に銅酸化物超電導体で構成されている。この銅酸化物超電導体としては、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ（ＲＥ−１２３と称す），Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），Ｂｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０＋δ（ＢｉサイトにＰｂドープしたものも含む），（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃａ，Ｓｒ）ＣｕＯ２−δ［ＣａサイトはＢａであってもよい］，（Ｎｄ，Ｃｅ）２ＣｕＯ４−δ，（Ｃｕ，Ｍｏ）Ｓｒ２（Ｃｅ，Ｙ）ｓＣｕ２Ｏ ［（Ｃｕ，Ｍｏ）−１２ｓ２と称し、ｓ＝１、２、３，４である］，Ｂａ（Ｐｂ，Ｂｉ）Ｏ３又はＴｌ２Ｂａ２Ｃａｎ−１ＣｕｎＯ２ｎ＋４（ｎは２以上の整数である）等の組成式で表される結晶材料を用いることができる。また、銅酸化物超電導体は、これら結晶材料を組み合わせて構成することもできる。
【００６５】
以上の結晶材料の中でも、超電導特性が良くて結晶構造が単純であるという理由から、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δを用いることが好ましい。また、結晶材料は、多結晶材料であっても単結晶材料であってもよい。
【００６６】
なお、上記ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ中のＲＥは、Ｙ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、ＹｂやＬｕなどの単一の希土類元素又は複数の希土類元素であり、これらの中でもＲＥサイトとＢａサイトが置換せずストイキオメトリーで作製しやすいという理由でＹであることが好ましい。また、δは、酸素不定比量であり、例えば０以上１以下であり、超電導転移温度が高いという観点から０に近いほど好ましい。
また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δ以外の結晶材料のδも酸素不定比量を表し、例えば０以上１以下である。
【００６７】
酸化物超電導層１２０の膜厚は、特に限定されないが、例えば５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下である。
【００６８】
酸化物超電導層１２０の形成（成膜）方法としては、例えばＴＦＡ−ＭＯＤ法、ＰＬＤ法、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法、又はスパッタ法などが挙げられる。これら成膜方法の中でも、高真空を必要としない、大面積、複雑な形状の基材１４にも成膜可能、量産性に優れているという理由からＭＯＣＶＤ法を用いることが好ましい。また、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−δや（Ｌａ，Ｂａ）２ＣｕＯ４−δの成膜時には、酸素不定比量δを小さくして超電導特性を高めるという観点から、酸素ガス雰囲気中で行うことが好ましい。
【００６９】
この酸化物超電導層１２０の上面には、例えばスパッタ法により銀からなる保護層１３０が成膜されている。また、保護層１３０を成膜して超電導線材１００を製造した後、超電導線材１００に熱処理を施してもよい。
【００７０】
＜薄膜積層体の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法の一例として、以上のような薄膜積層体としての超電導線材１００を製造する製造方法について説明する。
【００７１】
−準備工程−
本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法は、まず上述した真空成膜装置用ケース付きリール１２を２つ準備する準備工程を行う。一方は、例えば２００ｍの基材１４が巻回された供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａであり、他方は、例えば２ｍ〜３ｍのダミーとなる基材が巻回された巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂである。
【００７２】
−第１取り付け工程−
次に、２つの真空成膜装置用ケース付きリール１２を真空成膜装置１０に取り付ける第１取り付け工程を行う。この第１取り付け工程では、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａを、例えばＩＢＡＤ装置等の真空成膜装置１０の供給側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第１回転駆動部２０にある駆動軸６４に接続する。また、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、真空成膜装置１０の巻き取り側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続する。そして、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａにおいて、基材出入口３８を介して基材１４をケース３２から引き出す。最後に、基材１４を、成膜部２４を通して、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂまで導き、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのダミー基材に接続する。
【００７３】
−成膜工程−
次に、基材１４上に薄膜を成膜する成膜工程を行う。この成膜工程では、まず真空成膜装置１０の扉を閉めて真空成膜装置１０内を真空引きする。所定の真空度まで真空引きを行った後、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａの基材１４を、基材出入口３８を介して第１回転駆動部２０、第２回転駆動部２２及び搬送ローラ２６で搬送し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂで基材出入口３８を介して巻き取りながら、成膜部２４にて適正な条件で基材１４上に例えばＭｇＯ等の酸化物からなる中間層１１０の全部又は一部の層を成膜する。その後、基材１４すべてをケース３２に入れる。
【００７４】
−ガス導入工程−
成膜工程の後、ガス導入工程を行う。図６は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図である。
ガス導入工程では、図６（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８を開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に基材１４との反応性を示さない非反応性ガスを導入する。これにより、ガス導入口３６等から非反応性ガスが導入されて、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は非反応性ガスでほぼ満たされた状態となる。
非反応性ガスの導入を続けて真空成膜装置１０内が大気圧となったら、真空成膜装置１０の扉を開ける。
そして、扉を開けて巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内から非反応性ガスが無くなる前までに、図６（Ｂ）に示すように、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にし、且つ、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は、扉を開けてからガス導入口３６と基材出入口３８を閉めるまで多少の空気が入る場合があるものの、非反応性ガスを含んだ状態を保つことができる。
【００７５】
−取り出し工程−
次に、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、真空成膜装置１０から取り出す取り出し工程を行う。
【００７６】
−第２取り付け工程−
次に、新しい真空成膜装置用ケース付きリール１２を１つと、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを１つと、を真空成膜装置１０とは異なる真空成膜装置（例えばスパッタリング装置：ただし、真空成膜装置１０と同じ構成を有している）に取り付ける第２取り付け工程を行う。
この第２取り付け工程では、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのガス導入口３６にガス管を接続し、このガス管に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続する。そして、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にしたまま、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を開状態にして、非反応性ガスをケース３２内へ導入する（取り付け後ガス導入工程）。次に、非反応性ガスをケース３２内に常に導入したまま、取り出し工程で取り出した巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂを、例えばＩＢＡＤ装置等の真空成膜装置の供給側に取り付ける。なお、第１取り付け工程では真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａが供給側、真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂが巻き取り側であったが、第２取り付け工程では１２Ｂが供給側、１２Ａが巻き取り側である。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続する。また、新しい真空成膜装置用ケース付きリール１２を巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂとして、真空成膜装置１０の巻き取り側に取り付ける。具体的には、図１及び図２に示すように、被取付回転機構６０としての接続部６６を第１回転駆動部２０にある駆動軸６４に接続する。そして、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、開閉蓋５２により基材出入口３８を基材１４が最低限通るサイズ程度開状態にして、基材出入口３８を介して基材１４をケース３２から引き出す。最後に、基材１４を、成膜部２４を通して、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａまで導き、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ａのダミー基材に接続する。なお、この際、非反応性ガスは、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、ガス導入口３６を介してケース３２内に導入し続けている。
【００７７】
以上の成膜工程から第２取り付け工程までを、中間層１１０を構成する全ての層が完成するまで繰り返す。
【００７８】
中間層１１０が完成した後、異なる真空成膜装置において、上記と同様の順序で成膜工程を行い、ＹＢＣＯ等の酸化物超電導層１２０を成膜する。そして、上記同様のガス導入工程及び取り出し工程を行って、非反応性ガスで満たされた状態の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂ（又は１２Ａ）を異なる真空成膜装置から取り出す。最後に、さらに異なる真空成膜装置に取り付けて超電導線材１００の最表層としての保護層１３０を成膜する仕上げ工程を行う。
【００７９】
＜効果＞
以上、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法によれば、成膜工程の後取り出し工程の前に、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂ（又は１２Ａ）においてガス導入口３６からケース３２内に基材１４との反応性を示さない非反応性ガスを導入するガス導入工程を行うので、取り出し工程と第２取り付け工程の間、ケース３２内のリール本体１８に巻回された基材１４が大気に晒されることを抑制でき、当該基材１４上の薄膜（中間層１１０や酸化物超電導層１２０）に水が吸着することを抑制することができる。
【００８０】
また、第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置１０にて成膜する前までの間に、供給側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂが大気に晒されることになっても、ガス導入口３６からケース３２内に基材１４との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程を行うことで、ケース３２内のリール本体１８に巻回された基材１４が大気に晒されることを抑制でき、当該基材１４に水が吸着することを抑制することができ、同様にその後成膜する薄膜（中間層１１０等）にも基材１４を介して水が吸着することを抑制することができる。
以上のように、薄膜に水が吸着することを抑制することができれば、製造過程での薄膜特性、超電導線材１００では具体的に臨界電流密度特性の劣化を抑制することができる。特に、薄膜がＭｇＯ等の酸化物であれば水と反応し易いため（ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２）、本発明を有効に適用できる。
【００８１】
また、保護層１３０を成膜する仕上げ工程を有するので、超電導線材１００が大気に晒されても、最表層として保護層があるため、保護層１３０よりも内側にある薄膜（酸化物超電導層１２０や中間層１１０）に水が吸着することを抑制できる。
【００８２】
＜変形例＞
なお、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかであり、例えば上述の複数の実施形態は、適宜、組み合わせて実施可能である。また、以下の変形例同士を、適宜、組み合わせてもよい。
【００８３】
例えばガス導入工程では、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入し続けて真空成膜装置１０内が大気圧となったら真空成膜装置１０の扉を開け、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内から非反応性ガスが無くなる前までにガス導入口３６を閉状態にし、且つ、基材出入口３８を閉状態にする場合を説明したが、以下（１）又は（２）のような方法を用いることもできる。図７及び図８は、ガス導入工程を行う際の巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの概略的な状態図の変形例である。
（１）変形例１：図７（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８を開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入する。大気圧になったら、真空成膜装置１０の扉を開けて、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、ガス導入口３６にガス管を接続し、このガス管に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続する。
次に、図７（Ｂ）に示すように、ガスボンベを用いてガス導入口３６から非反応性ガスの導入を開始し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂの中が非反応性ガスで満たされるまで導入を続ける。
その後、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にし、そして、非反応性ガスを導入し続けることで、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内が陽圧となったら、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は非反応性ガスで満たされた状態を保つことができる。
（２）変形例２：この変形例２では、図８（Ａ）に示すように、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２にさらに真空引き口２００を設けたものを用いることを前提とする。
そして、ガス導入工程では、図８（Ａ）に示すように、ガス導入口３６と基材出入口３８と真空引き口２００とを開状態としたままで、真空成膜装置１０の真空状態から大気圧に戻すため、真空成膜装置１０内に非反応性ガスを導入する。大気圧になったら、真空成膜装置１０の扉を開けて、図８（Ｂ）に示すように、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂにおいて、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にし、且つ、開閉蓋５２により基材出入口３８を閉状態にする。そして、真空用ガス管２０１を真空引き口２００に接続し、真空排気装置を用いて真空引き口２００を介し、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内を真空引きする。
次に、図８（Ｃ）に示すように、開閉バルブ２０２により真空引き口２００を閉じる。
次に、図８（Ｄ）に示すように、ガス導入口３６にガス管２０３を接続し、このガス管２０３に基材１４との非反応性ガスを充填したガスボンベを接続し、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を開状態にする。そして、当該ガスボンベを用いてガス導入口３６から非反応性ガスを導入する。非反応性ガスを導入し続けることで、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内が陽圧となったら、開閉バルブ５０によりガス導入口３６を閉状態にする。これにより、巻き取り側真空成膜装置用ケース付きリール１２Ｂのケース３２内は、他の方法に比べて限りなく空気を減らした状態で非反応性ガスが満たされた状態を保つことができる。
【００８４】
また、ケース３２の側壁３２Ｂには、基材１４との非反応性ガスをケース３２内に導入可能なガス導入口３６と、基材１４がケース３２の内部と外部との間で出し入れされる基材出入口３８とが設けられている場合を説明したが、図９に示すように、真空成膜装置用ケース付きリール１２のケース３２の側壁３２Ｂには、さらにケース３２内の圧力を測定するガス圧測定器４０が設けられていてもよい。これにより、取り出し工程後第２取り付け工程の間の保管時にてガス圧測定器４０を用いてケース３２内の圧力を測定することで、ケース３２内が非反応性ガスで陽圧状態が保たれているか否か等を目視で確認することができる。
【００８５】
また、本実施形態の被取付回転機構６０には、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間に、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転せず、且つ左右にずれないように２つのベアリング７６が配置され、さらに、ベアリング７６の隣（回転軸６２の軸方向外側隣）には、当該ベアリング７６を固定するための治具が設けられている場合を、図４を参照して説明した。変形例ではこのように構成に変えて、例えば図１０に示す真空成膜装置用ケース付きリール３００の被取付回転機構３０２のような構成とする。
具体的に、変形例の被取付回転機構３０２は、本実施形態と同様に、底板３２Ａに設けられた開口部３２Ｄを介してケース３２の外部から内部に入り込み、リール本体１８に接続され当該リール本体１８と共に回転可能な回転軸６２と、ケース３２から外部に露出した回転軸６２に設けられ、当該回転軸６２を回転させる真空成膜装置１０の第１回転駆動部２０又は第２回転駆動部２２にある駆動軸６４に接続するためのシャフト状の接続部３０４と、を備えている。なお、この接続部３０４は、図４で説明した実施形態の接続部６６と異なり、回転軸６２よりも径が太くされている。
回転軸６２とリール本体１８の接続は、リール本体１８の貫通穴６８からボルト７０を差し込んで、回転軸６２から外周方向に固着した円盤７２に設けられたネジ穴７４まで捩りこむことにより行うことができる。なお、ケース３２には、内部に開口部３２Ｄを形成し、ケース３２の底板３２Ａから接続部３０４側に向かって垂直に突出する筒状部３２Ｅが設けられており、回転軸６２と筒状部３２Ｅとの間には、回転軸６２の回転に伴ってケース３２が回転しないようにＯリング３０６がシールされており、リール本体１８の回転機構がＯリングシール方式となっている。したがって、開口部３２Ｄから外気が進入することがなく、また、ケース３２内の非反応性ガスが漏れることなく、ケース３２を回転させずにリール本体１８のみを回転することができる。
【００８６】
また、ガス導入口３６はケース３２の側壁３２Ｂに設けられている場合を説明したが、底板３２Ａや蓋体３２Ｃに設けられてもよい。基材出入口３８についても同様である。また、これらの口を開閉する開閉バルブ５０や開閉蓋５２は省略することもできる。ただし、この場合、真空の場合を除き非反応性ガスをケース３２内に常に導入し続けることになる。
【００８７】
また、被取付回転機構６０がリール本体１８に設けられる場合を説明したが、ケース３２やリール本体１８とケース３２の両方に設けられていてもよい。また、被取付回転機構６０は、異なる真空成膜装置に取付可能とされていたが、少なくとも真空成膜装置１０単体にのみ取付可能とされてもよい。この場合であっても、真空成膜装置用ケース付きリール１２を、真空成膜装置１０から一旦取り出して、再度真空成膜装置１０に取り付けるようなときに、本発明は有効に適用できる。
【００８８】
また、ケース３２は、平面視が四角形状の箱型のものである場合を説明したが、特に形状に限定はなく、平面視が三角形状や丸形形状、台形形状等であってもよい。
【００８９】
また、リール本体１８の回転機構が、ベアリング７６で回転軸６２を軸受けし且つ回転軸６２と筒状部３２Ｅをシールしながら回転する方式である場合を説明したが、図１０のようなＯリングシール方式等、特に回転機構に限定はなく、マグネットカップリングシール式やベローズシール式、磁性流体シール式、オイルシール式等であってもよい。
【００９０】
また、超電導線材１００の中間層１１０や保護層１３０は省略することもできる。
なお、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法により得られる超電導線材１００は、様々な機器に応用することができる。例えば、ＳＭＥＳ（Superconducting Magnetic Energy Storage）、超電導トランス、ＮＭＲ（核磁気共鳴）分析装置、超電導限流器、単結晶引き上げ装置、リニアモーターカー、磁気分離装置等の機器に広く応用することができる。ただし、本発明の実施形態に係る薄膜積層体の製造方法は、上述した超電導線材１００を製造する場合に限定されず、トランジスタ素子やＭＥＭＳ素子等を製造する場合にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 真空成膜装置
１２ 真空成膜装置用ケース付きリール
１２Ａ 供給側真空成膜装置用ケース付きリール（一方の真空成膜装置用ケース付きリール：巻取り側真空成膜装置用ケース付きリールの場合も有）
１２Ｂ 巻取り側真空成膜装置用ケース付きリール（他方の真空成膜装置用ケース付きリール：供給側真空成膜装置用ケース付きリールの場合も有）
１４ 基材
１６ 制御部
１８ リール本体
２０ 第１回転駆動部
２２ 第２回転駆動部
２４ 成膜部
３２ ケース
３２Ａ 底板
３２Ｂ 側壁
３２Ｃ 蓋体
３６ ガス導入口
３８ 基材出入口
４０ ガス圧測定器
５０ 開閉バルブ（ガス導入口開閉手段）
５２ 開閉蓋（基材出入口開閉手段）
５６ ガイドローラ（ガイド部材）
６０ 被取付回転機構
６２ 回転軸（被取付回転機構）
６４ 駆動軸
６６ 接続部（被取付回転機構）
１００ 超電導線材（薄膜積層体）
１１０ 中間層（薄膜）
１２０ 酸化物超電導層（薄膜）
１３０ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の基材が巻回されるリール本体と、
前記リール本体を収納するケースと、
前記ケースに設けられ、前記ケース内にガスを導入可能なガス導入口と、
前記ケースに設けられ、前記基材が前記ケースの内部と外部との間で出し入れされる基材出入口と、
前記リール本体に一体回転可能に設けられ、前記基材上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構と、
を備える真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項２】
前記基材出入口を開閉する基材出入口開閉手段を備える、
請求項１に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項３】
前記ガス導入口を開閉するガス導入口開閉手段を備える、
請求項２に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項４】
前記ケース内は密閉可能とされ、前記ケース内の圧力を測定するガス圧測定器が前記ケースに取り付けられている、
請求項３に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項５】
前記真空成膜装置で成膜される薄膜は、酸化物薄膜である、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項６】
前記被取付回転機構は、複数の真空成膜装置に取り付けられ、
前記基材には、前記複数の真空成膜装置で薄膜が成膜されて薄膜積層体が形成される、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項７】
前記被取付回転機構は、
前記ケースの外部から内部に入り込み、前記リール本体に接続され前記リール本体と共に回転可能な回転軸と、
前記ケースから外部に露出した前記回転軸に設けられ、前記回転軸を回転させる前記真空成膜装置に接続するための接続部と、
を備える請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項８】
前記ケースは、
底板と、
前記底板の周縁部から突出する側壁と、
前記底板と前記側壁とで囲まれる前記リール本体を覆う着脱可能な蓋体と、
を備える請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項９】
前記ケース内で前記基材出入口の周囲には、前記基材出入口から前記基材の引き出しをガイドするガイド部材が設けられている、
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１０】
前記ケースは、３００℃以上の耐熱性を有する、
請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１１】
前記ケースは、透明性を有する、
請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１２】
請求項７に記載の２つの真空成膜装置用ケース付きリールが装着される真空成膜装置であって、
一方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第１回転駆動部と、
他方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第２回転駆動部と、
前記基材上に薄膜を成膜する成膜部と、
前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、前記第１回転駆動部を回転駆動しながら前記基材出入口を介して前記ケース内から引き出して、前記成膜部で成膜しつつ、前記第２回転駆動部を回転駆動しながら前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールの前記基材出入口を介して前記ケース内のリール本体で前記基材を巻取る制御部と、
を備える真空成膜装置。
【請求項１３】
基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられたガス導入口と、前記ケースに設けられた基材出入口と、を備える真空成膜装置用ケース付きリールを２つ真空成膜装置に取り付ける第１取り付け工程と、
前記真空成膜装置内を真空にした後に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールの基材を他方の真空成膜装置用ケース付きリールで巻き取りながら、前記真空成膜装置で前記基材上に酸化物薄膜を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程と、
前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置から取り出す取り出し工程と、
前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置と同一又は異なる真空成膜装置に取り付ける第２取り付け工程と、
を有する薄膜積層体の製造方法。
【請求項１４】
前記ガス導入工程では、前記リール本体内に非反応性ガスを充填して前記リール本体内を陽圧にし、前記第２取り付け工程の前まで前記陽圧を維持する、
請求項１３に記載の薄膜積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程、
を有する請求項１３又は請求項１４に記載の薄膜積層体の製造方法。
【請求項１６】
前記第２取り付け工程の後に、薄膜積層体の最表層として保護層を成膜する仕上げ工程、
を有する請求項１３〜請求項１５の何れか１項に記載の薄膜積層体の製造方法。
【請求項１】
長尺状の基材が巻回されるリール本体と、
前記リール本体を収納するケースと、
前記ケースに設けられ、前記ケース内にガスを導入可能なガス導入口と、
前記ケースに設けられ、前記基材が前記ケースの内部と外部との間で出し入れされる基材出入口と、
前記リール本体に一体回転可能に設けられ、前記基材上に薄膜を成膜する真空成膜装置に取り付け可能な被取付回転機構と、
を備える真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項２】
前記基材出入口を開閉する基材出入口開閉手段を備える、
請求項１に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項３】
前記ガス導入口を開閉するガス導入口開閉手段を備える、
請求項２に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項４】
前記ケース内は密閉可能とされ、前記ケース内の圧力を測定するガス圧測定器が前記ケースに取り付けられている、
請求項３に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項５】
前記真空成膜装置で成膜される薄膜は、酸化物薄膜である、
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項６】
前記被取付回転機構は、複数の真空成膜装置に取り付けられ、
前記基材には、前記複数の真空成膜装置で薄膜が成膜されて薄膜積層体が形成される、
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項７】
前記被取付回転機構は、
前記ケースの外部から内部に入り込み、前記リール本体に接続され前記リール本体と共に回転可能な回転軸と、
前記ケースから外部に露出した前記回転軸に設けられ、前記回転軸を回転させる前記真空成膜装置に接続するための接続部と、
を備える請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項８】
前記ケースは、
底板と、
前記底板の周縁部から突出する側壁と、
前記底板と前記側壁とで囲まれる前記リール本体を覆う着脱可能な蓋体と、
を備える請求項１〜請求項７の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項９】
前記ケース内で前記基材出入口の周囲には、前記基材出入口から前記基材の引き出しをガイドするガイド部材が設けられている、
請求項１〜請求項８の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１０】
前記ケースは、３００℃以上の耐熱性を有する、
請求項１〜請求項９の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１１】
前記ケースは、透明性を有する、
請求項１〜請求項１０の何れか１項に記載の真空成膜装置用ケース付きリール。
【請求項１２】
請求項７に記載の２つの真空成膜装置用ケース付きリールが装着される真空成膜装置であって、
一方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第１回転駆動部と、
他方の真空成膜装置用ケース付きリールに前記回転軸に設けられた接続部を介して接続され、前記リール本体を回転する第２回転駆動部と、
前記基材上に薄膜を成膜する成膜部と、
前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールのリール本体に巻回された基材を、前記第１回転駆動部を回転駆動しながら前記基材出入口を介して前記ケース内から引き出して、前記成膜部で成膜しつつ、前記第２回転駆動部を回転駆動しながら前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールの前記基材出入口を介して前記ケース内のリール本体で前記基材を巻取る制御部と、
を備える真空成膜装置。
【請求項１３】
基材が巻回されるリール本体と、前記リール本体を収納するケースと、前記ケースに設けられたガス導入口と、前記ケースに設けられた基材出入口と、を備える真空成膜装置用ケース付きリールを２つ真空成膜装置に取り付ける第１取り付け工程と、
前記真空成膜装置内を真空にした後に、一方の真空成膜装置用ケース付きリールの基材を他方の真空成膜装置用ケース付きリールで巻き取りながら、前記真空成膜装置で前記基材上に酸化物薄膜を成膜する成膜工程と、
前記成膜工程の後、前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入するガス導入工程と、
前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置から取り出す取り出し工程と、
前記他方の真空成膜装置用ケース付きリールを前記真空成膜装置と同一又は異なる真空成膜装置に取り付ける第２取り付け工程と、
を有する薄膜積層体の製造方法。
【請求項１４】
前記ガス導入工程では、前記リール本体内に非反応性ガスを充填して前記リール本体内を陽圧にし、前記第２取り付け工程の前まで前記陽圧を維持する、
請求項１３に記載の薄膜積層体の製造方法。
【請求項１５】
前記第２取り付け工程から取り付けた真空成膜装置にて成膜する前までの間、前記一方の真空成膜装置用ケース付きリールにおいて、前記ガス導入口から前記ケース内に前記基材との非反応性ガスを導入する取り付け後ガス導入工程、
を有する請求項１３又は請求項１４に記載の薄膜積層体の製造方法。
【請求項１６】
前記第２取り付け工程の後に、薄膜積層体の最表層として保護層を成膜する仕上げ工程、
を有する請求項１３〜請求項１５の何れか１項に記載の薄膜積層体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２８８２４（Ｐ２０１３−２８８２４Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３６２６（Ｐ２０１１−１６３６２６）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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