薄膜形成装置
【課題】 超電導特性が長手方向で均一な酸化物超電導線材を製造することができる製造装置の提供。
【解決手段】 長尺基材１２を収容する処理容器１１と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックス１３と、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダ１６と、該ターゲットホルダに保持されるターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置１０。
【解決手段】 長尺基材１２を収容する処理容器１１と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックス１３と、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダ１６と、該ターゲットホルダに保持されるターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置に関し、更に詳しくは、レーザ光をターゲットに照射して、このターゲットの蒸着粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この蒸着粒子を基材上に堆積させることにより、酸化物超電導体薄膜等の薄膜を形成する際に好適に用いられ、特に、長尺基材を用いた長尺の酸化物超電導線材の生産性の効率化及び特性改善を図ることが可能な薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物超電導体を導電体として使用するためには、テープ状などの長尺基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成する必要があるが、一般には、金属テープ自体が多結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属テープ上に直接、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成させることは難しい。そこで、ハステロイテープなどの金属テープからなる長尺基材の上に、結晶配向性に優れたイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの多結晶中間薄膜を形成し、この多結晶中間薄膜上に、臨界温度が約９０Ｋで、液体窒素（７７Ｋ）での磁場特性がＢｉ系の酸化物超電導体より優れ、安定性にも優れたＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜を成膜する試みが行なわれており、この酸化物超電導体の薄膜を成膜するには、レーザ蒸着法による薄膜の形成方法が採用されている。
【０００３】
ところで、従来のレーザ蒸着法による薄膜の形成方法では、レーザ光をターゲットの表面上の同一経路に沿って往復移動させることにより走査するため、長時間成膜を行うと、レーザ光に偏心が生じることとなり、その結果、ターゲットから叩き出された蒸着粒子の飛行する方向が偏ってしまい、蒸着粒子を多結晶中間薄膜上に均一に堆積させることができず、得られる薄膜の厚みや膜質や結晶配向性にバラツキが生じてしまい、臨界電流密度等の超電導特性が低下してしまう等の問題があった。そこで、本出願人は、帯状の基材表面に蒸着粒子を均一に堆積させることができるレーザ蒸着法による薄膜の形成方法として、帯状の基材を前記蒸着粒子の堆積領域内を複数回通過させて、この通過毎に前記帯状の基材上に前記蒸着粒子を堆積させ、前記帯状の基材上に複数層からなる薄膜を成膜する方法を提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２６３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載された従来技術では、帯状の基材を蒸着粒子の堆積領域内を複数回通過させるための手段として、帯状の基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる一対の巻回部材群を処理容器内に対向配置し、これら一対の巻回部材群に巻回された基材を周回させて蒸着粒子の堆積領域内にて複数列として薄膜形成を行っている。この従来方法によれば、効率よく基材表面に複数層からなる薄膜を成膜することができるが、この従来技術では、基材を周回させる際に基材から輻射熱が逃げやすく、基材の温度が不均一になり、成膜される酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）などの超電導特性が不均一になるという問題がある。
【０００５】
なお、基材の温度制御に関して、特許文献１に記載された従来技術では、ヒータを内蔵した基台を一対の巻回部材群の間に配置し、巻回部材群に巻回された基材を加熱できるように構成しているが、このような局部加熱方式によって基材を加熱する場合、基材の移動速度が速ければ、蒸着粒子の堆積領域内に入るまでに基材を適温に加熱することが困難になり、一方、基材の移動速度が遅い場合には前記基台による局部加熱領域を離れた基材の温度が降下しやすくなり、温度降下した基材が再度局部加熱領域に入って加熱されると、基材の温度変化が大きくなるために、基材上に成膜された酸化物超電導体薄膜等の薄膜がダメージを受けることが考えられる。従って、この従来技術を用いて高品質の酸化物超電導線材を製造するためには、基材の移動速度や加熱温度を精密に制御する必要があり、この制御が難しい問題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、超電導特性が長手方向で均一な酸化物超電導線材を製造することができる製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、長尺基材を収容する処理容器と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックスと、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダと、該ターゲットホルダに保持されるターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【０００８】
本発明の薄膜形成装置において、前記ターゲットホルダが前記ヒータボックスの開口に対して平行な面に沿って移動可能に設けられ、かつターゲットホルダのターゲット周縁にその移動範囲を移動中に前記開口から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部が設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明の薄膜形成装置において、前記ターゲットは、酸化物超電導体材料であり、前記薄膜は酸化物超電導体薄膜であることが好ましい。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置において、前記ヒータボックス内に、前記長尺基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる巻回部材群を少なくとも一対、対向配置してなり、これら一対の巻回部材群に巻回された前記長尺基材が、これらの巻回部材群を周回することにより、前記蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理容器内に長尺基材を囲んで保温するヒータボックスを設け、ヒータボックス内で適温に加熱された長尺基材の表面にターゲットからの蒸着粒子を堆積させる構成としたので、酸化物超電導体薄膜の成膜不良が少なくなり、長手方向の超電導特性が均一な酸化物超電導線材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の薄膜形成装置の第１実施形態を示す図であり、図１は薄膜形成装置１０の構成図、図２はこの薄膜形成装置１０の要部斜視図、図３及び図４はこの薄膜形成装置１０の要部側面図である。なお、本実施形態では、図６に示すように、テープ形状の長尺基材１２上に酸化物超電導体からなる超電導層３１を形成してなる酸化物超電導線材２８を製造する場合を例示している。
【００１３】
本実施形態の薄膜形成装置１０は、長尺基材１２を収容する処理容器１１と、該処理容器１１内に配置され長尺基材１２を囲んで保温する開口付きのヒータボックス１３と、該ヒータボックス１３の開口１４に隣接して設けられたターゲットホルダ１６と、該ターゲットホルダ１６に保持されるターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７とを備えて構成され、レーザ光１８をターゲット１５の表面に照射し、該ターゲット１５から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子の噴流（以下、プルーム１９と記す。）をヒータボックス１３内の長尺基材１２の表面に堆積させることを特徴としている。
【００１４】
前記処理容器１１内には、長尺基材１２が巻回された送出リール２０と、超電導層３１の成膜を終えた酸化物超電導線材２８を収納する巻取リール２１が設けられている。これらの送出リール２０と巻取リール２１との間に設けられたヒータボックス１３内には、長尺基材１２を巻回するリールなどの巻回部材を複数個同軸的に配列してなる一対の巻回部材群２２，２３が対向配置され、これら一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２が、これらの巻回部材群２２，２３を周回することにより、蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされる構成になっている。
【００１５】
これらの巻回部材群２２，２３を収容しているヒータボックス１３は、内壁面に複数個のヒータ２５が設けられ、これらのヒータ２５に通電することで、巻回部材群２２，２３及び巻回部材群２２，２３に周回可能に巻回されている長尺基材１２を均一に加熱・保温できるようになっている。また、ヒータボックス１３の底面部には、ターゲット１５の表面で生じたプルーム１９をヒータボックス１３内に導入するための開口１４が穿設されている。
【００１６】
この開口１４の近傍には、ターゲット１５を固定したターゲットホルダ１６が、ヒータボックス１３の開口１４に対して平行な面に沿って移動可能に設けられている。さらに、このターゲットホルダ１６は、ターゲットの中心を軸として回転可能に設けることが好ましい。このように、ターゲット１５を移動可能及び回転可能に設けたことにより、長時間の成膜を継続して実施しても、ターゲット１５の表面がほぼ均一に削られ、ターゲット１５表面の形状乱れによってプルーム１９の方向が変わる不具合を防止でき、長尺基材１２の長手方向に均一な膜厚の超電導層３１を形成することができる。
【００１７】
ターゲットホルダ１６に取り付けられたターゲット１５は、形成しようとする超電導層３１と同等または近似した組成、あるいは、成膜中に逃避しやすい成分を多く含有させた複合酸化物の焼結体あるいは酸化物超電導体などの板材からなっている。従って、酸化物超電導体のターゲット１５は、Ｙ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙ２Ｂa４Ｃｕ８Ｏｘ、Ｙ３Ｂa３Ｃｕ６Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い超電導層３１と同一の組成か近似した組成のものを用いることが好ましい。
【００１８】
このターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７としては、ターゲット１５から蒸着粒子を叩き出すことができるレーザ光１８を発生するものであれば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザなどのいずれのものを用いても良い。レーザ光発光手段１７から照射されるレーザ光１８は、処理容器１１の適当な位置に設けられている図示していない透明窓から該容器内に入り、ターゲット１５の表面に照射される。レーザ光発光手段１７と前記透明窓の間には、必要に応じて図示していない反射ミラーや集光レンズ等の光学系が設けられる。
【００１９】
レーザの照射出力の調整は、レーザ光発光手段１７に電力を供給する増幅装置（図示略）の出力を調整することにより行うことができる。また、レーザの照射周波数は、１秒間当たりに間欠的に発振されるレーザのパルスの数を示すものであり、この調整は、レーザ光発光手段１７に電力を一定の周波数をもって間欠的に供給するか、レーザ光１８が通過する経路のどこかに、回転セクタ等の機械的シャッタを設け、この機械的シャッタを一定の周波数をもって作動させることにより、調整することができる。
【００２０】
次に、前述したように構成された本実施形態の薄膜形成装置１０を用い、長尺基材１２の表面に酸化物超電導体からなる超電導層３１を成膜し、酸化物超電導線材２８を製造する方法を説明する。
【００２１】
この長尺基材１２は、ハステロイ等の金属テープ状の基材２９上にイオンビームアシストスパッタリング法等によってＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺなどからなる１層又は２層以上の多結晶中間薄膜３０を形成してなるものである。
【００２２】
基材２９の構成材料としては、ステンレス鋼、銅、または、ハステロイなどのニッケル合金などの各種金属材料から適宜選択される長尺の金属テープを用いることができる。この基材２９の厚みは、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．１５ｍｍとされる。基材２９の厚みが０．５ｍｍ以上では、後述する超電導層３１の膜厚に比べて厚く、オーバーオール（酸化物超電導導体全断面積）あたりの臨界電流密度としては低下してしまう。一方、基材２９の厚みが０．０１ｍｍ未満では、基材２９の強度が低下し、電導導層３１の補強効果を消失してしまう。
【００２３】
多結晶中間薄膜３０は、立方晶系の結晶構造を有する結晶の集合した微細な結晶粒が多数相互に結晶粒界を介して接合一体化されてなるものであり、各結晶粒の結晶軸のｃ軸は基材１の上面（成膜面）に対してほぼ直角に向けられ、各結晶粒の結晶軸のａ軸どうしおよびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向けられて面内配向されている。多結晶中間薄膜３０の厚みは、０．１〜１．０μｍとされる。多結晶中間薄膜３０の厚みを１．０μｍを超えて厚くしてももはや効果の増大は期待できず、経済的にも不利となる。一方、多結晶中間薄膜３０の厚みが０．１μｍ未満であると、薄すぎて超電導層３を十分支持できない恐れがある。この多結晶中間薄膜３０の構成材料としてはＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺの他に、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3等を用いることができる。
【００２４】
成膜後に得られる酸化物超電導体からなる超電導層３１は、Ｙ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙ２Ｂa４Ｃｕ８Ｏｘ、Ｙ３Ｂa３Ｃｕ６Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものである。この超電導層３１の厚みは、０．５〜５μｍ程度で、かつ均一な厚みとなっている。また、超電導層３１の膜質は均一となっており、超電導層３１の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶中間薄膜３０の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
図１に示す薄膜形成装置１０を用いて長尺基材１２の上に超電導層３１を成膜するには、送出リール２０に巻回されている長尺基材１２を引き出しながら、ヒータボックス１３内に導入し、その内部に収容されている一対の巻回部材群２２，２３に順次巻回し、その後先端側をヒータボックス１３から導出し、巻取リール２１に巻き取り可能に固定する。これによって、一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回し、プルーム１９が導入される開口１４に複数列並んで移動するようになる。また、この開口１４に隣接したターゲットホルダ１６にターゲット１５を取り付ける。その後、排気装置２４を駆動し、処理容器１１内を減圧する。この際、必要に応じて処理容器１１内に酸素ガスを導入して容器内を酸素雰囲気としても良い。
【００２６】
長尺基材１２を前述したようにセットした後、ターゲット１５にレーザ光１８を照射して成膜を開始するよりも前の適当な時に、ヒータボックス１３の内壁に設けられたヒータ２５に通電してヒータボックス１３内の長尺基板１２と一対の巻回部材群２２，２３を全体的に加熱し、一定温度に保温しておくことが好ましい。ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度制御は、ヒータボックス１３内の適所に複数の温度センサを設置しておき、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度が均一になるように複数のヒータ２５を個別にＯＮ／ＯＦＦすることなどによって行うことが好ましい。
【００２７】
次に、送出リール２０から長尺基材１２を送り出しつつ、レーザ光発光手段１７からレーザ光１８を発生させ、透明窓を通してレーザ光１８を処理容器１１内に導入し、ターゲット１５に照射する。この時、レーザ光１８の照射位置をターゲット１５の表面上で移動させる走査を行いながらレーザ光１８をターゲット１５に照射してもよい。また、ターゲット１５は、図示していないターゲット移動機構によって、開口４に対して平行な面に沿って往復移動させている。さらに、このターゲット１５をその中心軸を中心に回転させてもよい。このターゲット１５の回転運動によりレーザ光１８は円状の軌跡を描くので、ターゲット１５表面は円状に削られ、また、前記往復運動によりレーザ光１８はターゲット１５の径方向に動くので、ターゲット１５の円周側から中心側にかけても削られるので、異なる場所のターゲット１５の蒸着粒子が叩き出されるか蒸発する。
【００２８】
ターゲット１５から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子は、その放射方向の断面積が拡大したプルーム１９となり、ヒータボックス１３に穿設された開口１４からヒータボックス１３内に導入される。この開口１４近傍には、一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回することによって複数列並んで移動している。ヒータボックス１３内にプルーム１９を導入することで、開口１４近傍を複数列並んで移動している長尺基材１２の表面に、蒸着粒子が堆積し、長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回する間に、酸化物超電導体からなる超電導層３１が成膜される。
【００２９】
このレーザ光１８の照射エネルギーは２００〜４００ｍＪの範囲であることが好ましい。レーザ光１８の照射エネルギーが２００ｍＪ未満であると、ターゲット１５に与える熱エネルギーが小さすぎてターゲット１５の蒸着粒子を十分に叩き出し若しくは蒸発させることができず、超電導層３１の成膜速度が低下してしまい効率的でないからであり、また、レーザ光１８の出力が４００ｍＪを越えると、ターゲット１５に与えるエネルギーが大きすぎてターゲット１５に割れ等が生じる虞があるからである。
【００３０】
さらに、レーザ光１８の照射周波数は１０〜２００Ｈｚの範囲であることが好ましい。レーザ光１８の照射周波数が１０Ｈｚ未満であると、照射出力を４００ｍＪとしても、ターゲット１５に与えるエネルギーが小さすぎて、ターゲット１５の蒸着粒子を十分に叩き出すことができず、超電導層３１の成膜速度が低下してしまい効率的でないからであり、また、レーザ光１８の照射周波数が２００Ｈｚを越えると、照射出力を２００ｍＪとしても、ターゲット１５に与えるエネルギーが大きすぎてターゲット１５に割れ等が生じる虞があるからである。
【００３１】
このように、長尺基材１２が巻回部材群２２，２３を周回する間に、プルーム１９内を複数回通過することになる。長尺基材１２がプルーム１９内を通過する毎に、酸化物超電導体からなる薄膜が順次成膜されるので、その結果、多結晶中間薄膜３０上に各層の厚みが略一定となるような積層構造の超電導層３１が成膜され、図６に示す酸化物超電導線材２８が得られる。超電導層３１の成膜後、得られた酸化物超電導線材２８は、ヒータボックス１３から導出され、巻取リール２１に巻き取られる。
【００３２】
本実施形態の薄膜形成装置１０は、処理容器１１内に長尺基材１２を囲んで保温するヒータボックス１３を設け、ヒータボックス１３内で適温に加熱された長尺基材１２の表面にターゲット１５からの蒸着粒子を堆積させる構成としたので、超電導層３１の成膜不良が少なくなり、長手方向の超電導特性が均一な酸化物超電導線材２８を製造することができる。
【００３３】
図５は、本発明の薄膜形成装置の第２実施形態を示す図である。本実施形態の薄膜形成装置は、図１〜図４に示す前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０と同様の構成要素を備えて構成され、ターゲット１５周縁にその移動範囲を移動中に開口１４から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部２７が設けられたターゲットホルダ２６を備えていることを特徴としている。
【００３４】
前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０では、ターゲットホルダ１６に延出部２６が設けられておらず、ターゲットホルダ１６の移動がターゲット１５の周縁に達すると、図４に示すように、開口１４とターゲット１５の隙間からヒータボックス１３内の熱が輻射熱の形でヒータボックス１３内部から外部に逃げ、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度分布が不均一になるおそれがある。
【００３５】
本実施形態の薄膜形成装置では、ターゲット１５周縁にその移動範囲を移動中に開口１４から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部２７を設けたターゲットホルダ２６を備えた構成としたので、図４に示すようにターゲット１５の周縁が開口１４の中心部に移動した場合でも、延出部２７によって開口１４とターゲット１５の隙間から輻射熱が外部に逃げるのを防ぐことができ、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度をより均一に保つことができる。
【００３６】
本実施形態の薄膜形成装置は、前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０と同様の効果が得られ、さらに延出部２７を設けたターゲットホルダ２６を備えた構成としたので、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度をより均一に保つことができ、前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０よりも、長手方向の超電導特性がさらに均一な酸化物超電導線材２８を製造することができる。
【００３７】
なお、前述した各実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明はこれらの各実施形態に限定されるものではなく、各種の変更や修正が可能である。
例えば、前述した各実施形態では、薄膜として酸化物超電導体からなる超電導層３１を成膜する装置を例示しているが、本発明の薄膜形成装置は、他のレーザ蒸着が可能な材料、例えば、各種のセラミックス材料や金属材料などの成膜用に適用することができる。
また、長尺基材１２はテープ状に限定されず、断面円形の線材等であっても良い。
【実施例】
【００３８】
図１に示す構成の薄膜形成装置により、テープ状の長尺基材の表面にＹ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘからなる超電導層を成膜した。この成膜時、ヒータボックス内の長尺基材の表面温度を測定したところ、全体的に温度が均一化されて周期的な変化は小さく、その温度差は５℃以内に抑えられていた。長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜し、得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数箇所で測定した。測定された臨界電流値は、Ｉｃ＝１９０〜２００Ａの範囲であり、長手方向のばらつきは小さかった。このように、本発明の薄膜形成装置によれば、長手方向に均一な超電導特性を有する高品質の酸化物超電導線材を製造することができた。
【００３９】
一方、特許文献１に記載されている従来技術の薄膜形成装置として、前記薄膜形成装置のヒータボックスを取り外し、巻回部材群２２，２３の間にヒータを内蔵した基台を配置して長尺基材を加熱する構成とした薄膜形成装置により、長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜した。この成膜時、長尺基材の表面温度を測定したところ、長尺基材の表面温度の変動が周期的に現れ、その温度差は４０℃にも及んでいた。得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数箇所で測定した結果、測定された臨界電流値は、Ｉｃ＝９０〜２００Ａとばらつきが大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の薄膜形成装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】同じ薄膜形成装置の要部斜視図である。
【図３】同じ薄膜形成装置の要部構成図である。
【図４】開口とターゲットの隙間から輻射熱が逃げる場合を説明する薄膜形成装置の要部側面図である。
【図５】本発明の薄膜形成装置の第２実施形態を示す要部構成図である。
【図６】本発明の薄膜形成装置により製造される酸化物超電導線材を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…薄膜形成装置、１１…処理容器、１２…長尺基材、１３…ヒータボックス、１４…開口、１５…ターゲット、１６，２６…ターゲットホルダ、１７…レーザ光発光手段、１８…レーザ光、１９…プルーム、２０…送出リール、２１…巻取リール、２２，２３…巻回部材群、２４…排気装置、２５…ヒータ、２７…延出部、２８…酸化物超電導線材、２９…基材、３０…多結晶中間薄膜、３１…超電導層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜形成装置に関し、更に詳しくは、レーザ光をターゲットに照射して、このターゲットの蒸着粒子を叩き出し若しくは蒸発させ、この蒸着粒子を基材上に堆積させることにより、酸化物超電導体薄膜等の薄膜を形成する際に好適に用いられ、特に、長尺基材を用いた長尺の酸化物超電導線材の生産性の効率化及び特性改善を図ることが可能な薄膜形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化物超電導体を導電体として使用するためには、テープ状などの長尺基材上に、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成する必要があるが、一般には、金属テープ自体が多結晶体でその結晶構造も酸化物超電導体と大きく異なるために、金属テープ上に直接、結晶配向性の良好な酸化物超電導体の薄膜を形成させることは難しい。そこで、ハステロイテープなどの金属テープからなる長尺基材の上に、結晶配向性に優れたイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）などの多結晶中間薄膜を形成し、この多結晶中間薄膜上に、臨界温度が約９０Ｋで、液体窒素（７７Ｋ）での磁場特性がＢｉ系の酸化物超電導体より優れ、安定性にも優れたＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ系の酸化物超電導体の薄膜を成膜する試みが行なわれており、この酸化物超電導体の薄膜を成膜するには、レーザ蒸着法による薄膜の形成方法が採用されている。
【０００３】
ところで、従来のレーザ蒸着法による薄膜の形成方法では、レーザ光をターゲットの表面上の同一経路に沿って往復移動させることにより走査するため、長時間成膜を行うと、レーザ光に偏心が生じることとなり、その結果、ターゲットから叩き出された蒸着粒子の飛行する方向が偏ってしまい、蒸着粒子を多結晶中間薄膜上に均一に堆積させることができず、得られる薄膜の厚みや膜質や結晶配向性にバラツキが生じてしまい、臨界電流密度等の超電導特性が低下してしまう等の問題があった。そこで、本出願人は、帯状の基材表面に蒸着粒子を均一に堆積させることができるレーザ蒸着法による薄膜の形成方法として、帯状の基材を前記蒸着粒子の堆積領域内を複数回通過させて、この通過毎に前記帯状の基材上に前記蒸着粒子を堆積させ、前記帯状の基材上に複数層からなる薄膜を成膜する方法を提案している（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２６３２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した特許文献１に記載された従来技術では、帯状の基材を蒸着粒子の堆積領域内を複数回通過させるための手段として、帯状の基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる一対の巻回部材群を処理容器内に対向配置し、これら一対の巻回部材群に巻回された基材を周回させて蒸着粒子の堆積領域内にて複数列として薄膜形成を行っている。この従来方法によれば、効率よく基材表面に複数層からなる薄膜を成膜することができるが、この従来技術では、基材を周回させる際に基材から輻射熱が逃げやすく、基材の温度が不均一になり、成膜される酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）などの超電導特性が不均一になるという問題がある。
【０００５】
なお、基材の温度制御に関して、特許文献１に記載された従来技術では、ヒータを内蔵した基台を一対の巻回部材群の間に配置し、巻回部材群に巻回された基材を加熱できるように構成しているが、このような局部加熱方式によって基材を加熱する場合、基材の移動速度が速ければ、蒸着粒子の堆積領域内に入るまでに基材を適温に加熱することが困難になり、一方、基材の移動速度が遅い場合には前記基台による局部加熱領域を離れた基材の温度が降下しやすくなり、温度降下した基材が再度局部加熱領域に入って加熱されると、基材の温度変化が大きくなるために、基材上に成膜された酸化物超電導体薄膜等の薄膜がダメージを受けることが考えられる。従って、この従来技術を用いて高品質の酸化物超電導線材を製造するためには、基材の移動速度や加熱温度を精密に制御する必要があり、この制御が難しい問題がある。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされ、超電導特性が長手方向で均一な酸化物超電導線材を製造することができる製造装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、長尺基材を収容する処理容器と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックスと、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダと、該ターゲットホルダに保持されるターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置を提供する。
【０００８】
本発明の薄膜形成装置において、前記ターゲットホルダが前記ヒータボックスの開口に対して平行な面に沿って移動可能に設けられ、かつターゲットホルダのターゲット周縁にその移動範囲を移動中に前記開口から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部が設けられていることが好ましい。
【０００９】
本発明の薄膜形成装置において、前記ターゲットは、酸化物超電導体材料であり、前記薄膜は酸化物超電導体薄膜であることが好ましい。
【００１０】
本発明の薄膜形成装置において、前記ヒータボックス内に、前記長尺基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる巻回部材群を少なくとも一対、対向配置してなり、これら一対の巻回部材群に巻回された前記長尺基材が、これらの巻回部材群を周回することにより、前記蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、処理容器内に長尺基材を囲んで保温するヒータボックスを設け、ヒータボックス内で適温に加熱された長尺基材の表面にターゲットからの蒸着粒子を堆積させる構成としたので、酸化物超電導体薄膜の成膜不良が少なくなり、長手方向の超電導特性が均一な酸化物超電導線材を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜図４は、本発明の薄膜形成装置の第１実施形態を示す図であり、図１は薄膜形成装置１０の構成図、図２はこの薄膜形成装置１０の要部斜視図、図３及び図４はこの薄膜形成装置１０の要部側面図である。なお、本実施形態では、図６に示すように、テープ形状の長尺基材１２上に酸化物超電導体からなる超電導層３１を形成してなる酸化物超電導線材２８を製造する場合を例示している。
【００１３】
本実施形態の薄膜形成装置１０は、長尺基材１２を収容する処理容器１１と、該処理容器１１内に配置され長尺基材１２を囲んで保温する開口付きのヒータボックス１３と、該ヒータボックス１３の開口１４に隣接して設けられたターゲットホルダ１６と、該ターゲットホルダ１６に保持されるターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７とを備えて構成され、レーザ光１８をターゲット１５の表面に照射し、該ターゲット１５から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子の噴流（以下、プルーム１９と記す。）をヒータボックス１３内の長尺基材１２の表面に堆積させることを特徴としている。
【００１４】
前記処理容器１１内には、長尺基材１２が巻回された送出リール２０と、超電導層３１の成膜を終えた酸化物超電導線材２８を収納する巻取リール２１が設けられている。これらの送出リール２０と巻取リール２１との間に設けられたヒータボックス１３内には、長尺基材１２を巻回するリールなどの巻回部材を複数個同軸的に配列してなる一対の巻回部材群２２，２３が対向配置され、これら一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２が、これらの巻回部材群２２，２３を周回することにより、蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされる構成になっている。
【００１５】
これらの巻回部材群２２，２３を収容しているヒータボックス１３は、内壁面に複数個のヒータ２５が設けられ、これらのヒータ２５に通電することで、巻回部材群２２，２３及び巻回部材群２２，２３に周回可能に巻回されている長尺基材１２を均一に加熱・保温できるようになっている。また、ヒータボックス１３の底面部には、ターゲット１５の表面で生じたプルーム１９をヒータボックス１３内に導入するための開口１４が穿設されている。
【００１６】
この開口１４の近傍には、ターゲット１５を固定したターゲットホルダ１６が、ヒータボックス１３の開口１４に対して平行な面に沿って移動可能に設けられている。さらに、このターゲットホルダ１６は、ターゲットの中心を軸として回転可能に設けることが好ましい。このように、ターゲット１５を移動可能及び回転可能に設けたことにより、長時間の成膜を継続して実施しても、ターゲット１５の表面がほぼ均一に削られ、ターゲット１５表面の形状乱れによってプルーム１９の方向が変わる不具合を防止でき、長尺基材１２の長手方向に均一な膜厚の超電導層３１を形成することができる。
【００１７】
ターゲットホルダ１６に取り付けられたターゲット１５は、形成しようとする超電導層３１と同等または近似した組成、あるいは、成膜中に逃避しやすい成分を多く含有させた複合酸化物の焼結体あるいは酸化物超電導体などの板材からなっている。従って、酸化物超電導体のターゲット１５は、Ｙ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙ２Ｂa４Ｃｕ８Ｏｘ、Ｙ３Ｂa３Ｃｕ６Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い超電導層３１と同一の組成か近似した組成のものを用いることが好ましい。
【００１８】
このターゲット１５にレーザ光１８を照射するレーザ光発光手段１７としては、ターゲット１５から蒸着粒子を叩き出すことができるレーザ光１８を発生するものであれば、Ａｒ−Ｆ（１９３ｎｍ）、Ｋｒ−Ｆ（２４８ｎｍ）などのエキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、ＣＯ2レーザなどのいずれのものを用いても良い。レーザ光発光手段１７から照射されるレーザ光１８は、処理容器１１の適当な位置に設けられている図示していない透明窓から該容器内に入り、ターゲット１５の表面に照射される。レーザ光発光手段１７と前記透明窓の間には、必要に応じて図示していない反射ミラーや集光レンズ等の光学系が設けられる。
【００１９】
レーザの照射出力の調整は、レーザ光発光手段１７に電力を供給する増幅装置（図示略）の出力を調整することにより行うことができる。また、レーザの照射周波数は、１秒間当たりに間欠的に発振されるレーザのパルスの数を示すものであり、この調整は、レーザ光発光手段１７に電力を一定の周波数をもって間欠的に供給するか、レーザ光１８が通過する経路のどこかに、回転セクタ等の機械的シャッタを設け、この機械的シャッタを一定の周波数をもって作動させることにより、調整することができる。
【００２０】
次に、前述したように構成された本実施形態の薄膜形成装置１０を用い、長尺基材１２の表面に酸化物超電導体からなる超電導層３１を成膜し、酸化物超電導線材２８を製造する方法を説明する。
【００２１】
この長尺基材１２は、ハステロイ等の金属テープ状の基材２９上にイオンビームアシストスパッタリング法等によってＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺなどからなる１層又は２層以上の多結晶中間薄膜３０を形成してなるものである。
【００２２】
基材２９の構成材料としては、ステンレス鋼、銅、または、ハステロイなどのニッケル合金などの各種金属材料から適宜選択される長尺の金属テープを用いることができる。この基材２９の厚みは、０．０１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．０２〜０．１５ｍｍとされる。基材２９の厚みが０．５ｍｍ以上では、後述する超電導層３１の膜厚に比べて厚く、オーバーオール（酸化物超電導導体全断面積）あたりの臨界電流密度としては低下してしまう。一方、基材２９の厚みが０．０１ｍｍ未満では、基材２９の強度が低下し、電導導層３１の補強効果を消失してしまう。
【００２３】
多結晶中間薄膜３０は、立方晶系の結晶構造を有する結晶の集合した微細な結晶粒が多数相互に結晶粒界を介して接合一体化されてなるものであり、各結晶粒の結晶軸のｃ軸は基材１の上面（成膜面）に対してほぼ直角に向けられ、各結晶粒の結晶軸のａ軸どうしおよびｂ軸どうしは、互いに同一方向に向けられて面内配向されている。多結晶中間薄膜３０の厚みは、０．１〜１．０μｍとされる。多結晶中間薄膜３０の厚みを１．０μｍを超えて厚くしてももはや効果の増大は期待できず、経済的にも不利となる。一方、多結晶中間薄膜３０の厚みが０．１μｍ未満であると、薄すぎて超電導層３を十分支持できない恐れがある。この多結晶中間薄膜３０の構成材料としてはＧｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＣｅＯ２、ＹＳＺの他に、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ3等を用いることができる。
【００２４】
成膜後に得られる酸化物超電導体からなる超電導層３１は、Ｙ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｙ２Ｂa４Ｃｕ８Ｏｘ、Ｙ３Ｂa３Ｃｕ６Ｏｘなる組成、（Ｂｉ,Ｐｂ）２Ｃａ２Ｓｒ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成、あるいはＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ、Ｔｌ１Ｂａ２Ｃａ３Ｃｕ４Ｏｘなる組成などに代表される臨界温度の高い酸化物超電導体からなるものである。この超電導層３１の厚みは、０．５〜５μｍ程度で、かつ均一な厚みとなっている。また、超電導層３１の膜質は均一となっており、超電導層３１の結晶のｃ軸とａ軸とｂ軸も多結晶中間薄膜３０の結晶に整合するようにエピタキシャル成長して結晶化しており、結晶配向性が優れたものとなっている。
【００２５】
図１に示す薄膜形成装置１０を用いて長尺基材１２の上に超電導層３１を成膜するには、送出リール２０に巻回されている長尺基材１２を引き出しながら、ヒータボックス１３内に導入し、その内部に収容されている一対の巻回部材群２２，２３に順次巻回し、その後先端側をヒータボックス１３から導出し、巻取リール２１に巻き取り可能に固定する。これによって、一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回し、プルーム１９が導入される開口１４に複数列並んで移動するようになる。また、この開口１４に隣接したターゲットホルダ１６にターゲット１５を取り付ける。その後、排気装置２４を駆動し、処理容器１１内を減圧する。この際、必要に応じて処理容器１１内に酸素ガスを導入して容器内を酸素雰囲気としても良い。
【００２６】
長尺基材１２を前述したようにセットした後、ターゲット１５にレーザ光１８を照射して成膜を開始するよりも前の適当な時に、ヒータボックス１３の内壁に設けられたヒータ２５に通電してヒータボックス１３内の長尺基板１２と一対の巻回部材群２２，２３を全体的に加熱し、一定温度に保温しておくことが好ましい。ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度制御は、ヒータボックス１３内の適所に複数の温度センサを設置しておき、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度が均一になるように複数のヒータ２５を個別にＯＮ／ＯＦＦすることなどによって行うことが好ましい。
【００２７】
次に、送出リール２０から長尺基材１２を送り出しつつ、レーザ光発光手段１７からレーザ光１８を発生させ、透明窓を通してレーザ光１８を処理容器１１内に導入し、ターゲット１５に照射する。この時、レーザ光１８の照射位置をターゲット１５の表面上で移動させる走査を行いながらレーザ光１８をターゲット１５に照射してもよい。また、ターゲット１５は、図示していないターゲット移動機構によって、開口４に対して平行な面に沿って往復移動させている。さらに、このターゲット１５をその中心軸を中心に回転させてもよい。このターゲット１５の回転運動によりレーザ光１８は円状の軌跡を描くので、ターゲット１５表面は円状に削られ、また、前記往復運動によりレーザ光１８はターゲット１５の径方向に動くので、ターゲット１５の円周側から中心側にかけても削られるので、異なる場所のターゲット１５の蒸着粒子が叩き出されるか蒸発する。
【００２８】
ターゲット１５から叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子は、その放射方向の断面積が拡大したプルーム１９となり、ヒータボックス１３に穿設された開口１４からヒータボックス１３内に導入される。この開口１４近傍には、一対の巻回部材群２２，２３に巻回された長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回することによって複数列並んで移動している。ヒータボックス１３内にプルーム１９を導入することで、開口１４近傍を複数列並んで移動している長尺基材１２の表面に、蒸着粒子が堆積し、長尺基材１２がこれらの巻回部材群２２，２３を周回する間に、酸化物超電導体からなる超電導層３１が成膜される。
【００２９】
このレーザ光１８の照射エネルギーは２００〜４００ｍＪの範囲であることが好ましい。レーザ光１８の照射エネルギーが２００ｍＪ未満であると、ターゲット１５に与える熱エネルギーが小さすぎてターゲット１５の蒸着粒子を十分に叩き出し若しくは蒸発させることができず、超電導層３１の成膜速度が低下してしまい効率的でないからであり、また、レーザ光１８の出力が４００ｍＪを越えると、ターゲット１５に与えるエネルギーが大きすぎてターゲット１５に割れ等が生じる虞があるからである。
【００３０】
さらに、レーザ光１８の照射周波数は１０〜２００Ｈｚの範囲であることが好ましい。レーザ光１８の照射周波数が１０Ｈｚ未満であると、照射出力を４００ｍＪとしても、ターゲット１５に与えるエネルギーが小さすぎて、ターゲット１５の蒸着粒子を十分に叩き出すことができず、超電導層３１の成膜速度が低下してしまい効率的でないからであり、また、レーザ光１８の照射周波数が２００Ｈｚを越えると、照射出力を２００ｍＪとしても、ターゲット１５に与えるエネルギーが大きすぎてターゲット１５に割れ等が生じる虞があるからである。
【００３１】
このように、長尺基材１２が巻回部材群２２，２３を周回する間に、プルーム１９内を複数回通過することになる。長尺基材１２がプルーム１９内を通過する毎に、酸化物超電導体からなる薄膜が順次成膜されるので、その結果、多結晶中間薄膜３０上に各層の厚みが略一定となるような積層構造の超電導層３１が成膜され、図６に示す酸化物超電導線材２８が得られる。超電導層３１の成膜後、得られた酸化物超電導線材２８は、ヒータボックス１３から導出され、巻取リール２１に巻き取られる。
【００３２】
本実施形態の薄膜形成装置１０は、処理容器１１内に長尺基材１２を囲んで保温するヒータボックス１３を設け、ヒータボックス１３内で適温に加熱された長尺基材１２の表面にターゲット１５からの蒸着粒子を堆積させる構成としたので、超電導層３１の成膜不良が少なくなり、長手方向の超電導特性が均一な酸化物超電導線材２８を製造することができる。
【００３３】
図５は、本発明の薄膜形成装置の第２実施形態を示す図である。本実施形態の薄膜形成装置は、図１〜図４に示す前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０と同様の構成要素を備えて構成され、ターゲット１５周縁にその移動範囲を移動中に開口１４から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部２７が設けられたターゲットホルダ２６を備えていることを特徴としている。
【００３４】
前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０では、ターゲットホルダ１６に延出部２６が設けられておらず、ターゲットホルダ１６の移動がターゲット１５の周縁に達すると、図４に示すように、開口１４とターゲット１５の隙間からヒータボックス１３内の熱が輻射熱の形でヒータボックス１３内部から外部に逃げ、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度分布が不均一になるおそれがある。
【００３５】
本実施形態の薄膜形成装置では、ターゲット１５周縁にその移動範囲を移動中に開口１４から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部２７を設けたターゲットホルダ２６を備えた構成としたので、図４に示すようにターゲット１５の周縁が開口１４の中心部に移動した場合でも、延出部２７によって開口１４とターゲット１５の隙間から輻射熱が外部に逃げるのを防ぐことができ、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度をより均一に保つことができる。
【００３６】
本実施形態の薄膜形成装置は、前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０と同様の効果が得られ、さらに延出部２７を設けたターゲットホルダ２６を備えた構成としたので、ヒータボックス１３内の長尺基材１２の温度をより均一に保つことができ、前述した第１実施形態の薄膜形成装置１０よりも、長手方向の超電導特性がさらに均一な酸化物超電導線材２８を製造することができる。
【００３７】
なお、前述した各実施形態は本発明の例示に過ぎず、本発明はこれらの各実施形態に限定されるものではなく、各種の変更や修正が可能である。
例えば、前述した各実施形態では、薄膜として酸化物超電導体からなる超電導層３１を成膜する装置を例示しているが、本発明の薄膜形成装置は、他のレーザ蒸着が可能な材料、例えば、各種のセラミックス材料や金属材料などの成膜用に適用することができる。
また、長尺基材１２はテープ状に限定されず、断面円形の線材等であっても良い。
【実施例】
【００３８】
図１に示す構成の薄膜形成装置により、テープ状の長尺基材の表面にＹ１Ｂa２Ｃｕ３Ｏｘからなる超電導層を成膜した。この成膜時、ヒータボックス内の長尺基材の表面温度を測定したところ、全体的に温度が均一化されて周期的な変化は小さく、その温度差は５℃以内に抑えられていた。長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜し、得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数箇所で測定した。測定された臨界電流値は、Ｉｃ＝１９０〜２００Ａの範囲であり、長手方向のばらつきは小さかった。このように、本発明の薄膜形成装置によれば、長手方向に均一な超電導特性を有する高品質の酸化物超電導線材を製造することができた。
【００３９】
一方、特許文献１に記載されている従来技術の薄膜形成装置として、前記薄膜形成装置のヒータボックスを取り外し、巻回部材群２２，２３の間にヒータを内蔵した基台を配置して長尺基材を加熱する構成とした薄膜形成装置により、長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜した。この成膜時、長尺基材の表面温度を測定したところ、長尺基材の表面温度の変動が周期的に現れ、その温度差は４０℃にも及んでいた。得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数箇所で測定した結果、測定された臨界電流値は、Ｉｃ＝９０〜２００Ａとばらつきが大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の薄膜形成装置の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】同じ薄膜形成装置の要部斜視図である。
【図３】同じ薄膜形成装置の要部構成図である。
【図４】開口とターゲットの隙間から輻射熱が逃げる場合を説明する薄膜形成装置の要部側面図である。
【図５】本発明の薄膜形成装置の第２実施形態を示す要部構成図である。
【図６】本発明の薄膜形成装置により製造される酸化物超電導線材を例示する断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０…薄膜形成装置、１１…処理容器、１２…長尺基材、１３…ヒータボックス、１４…開口、１５…ターゲット、１６，２６…ターゲットホルダ、１７…レーザ光発光手段、１８…レーザ光、１９…プルーム、２０…送出リール、２１…巻取リール、２２，２３…巻回部材群、２４…排気装置、２５…ヒータ、２７…延出部、２８…酸化物超電導線材、２９…基材、３０…多結晶中間薄膜、３１…超電導層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺基材を収容する処理容器と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックスと、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダと、該ターゲットホルダに保持されるターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ターゲットホルダが前記ヒータボックスの開口に対して平行な面に沿って移動可能に設けられ、かつターゲットホルダのターゲット周縁にその移動範囲を移動中に前記開口から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記ターゲットは、酸化物超電導体材料であり、前記薄膜は酸化物超電導体薄膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記ヒータボックス内に、前記長尺基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる巻回部材群を少なくとも一対、対向配置してなり、これら一対の巻回部材群に巻回された前記長尺基材が、これらの巻回部材群を周回することにより、前記蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置。
【請求項１】
長尺基材を収容する処理容器と、該処理容器内に配置され前記長尺基材を囲んで保温する開口付きヒータボックスと、該ヒータボックスの開口に隣接して設けられたターゲットホルダと、該ターゲットホルダに保持されるターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを備え、前記レーザ光を前記ターゲットの表面に照射し、該ターゲットから叩き出され若しくは蒸発した蒸着粒子を前記ヒータボックス内の長尺基材表面に堆積させることを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ターゲットホルダが前記ヒータボックスの開口に対して平行な面に沿って移動可能に設けられ、かつターゲットホルダのターゲット周縁にその移動範囲を移動中に前記開口から発する輻射熱の逃げを抑制する延出部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
前記ターゲットは、酸化物超電導体材料であり、前記薄膜は酸化物超電導体薄膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜形成装置。
【請求項４】
前記ヒータボックス内に、前記長尺基材を巻回する巻回部材を複数個同軸的に配列してなる巻回部材群を少なくとも一対、対向配置してなり、これら一対の巻回部材群に巻回された前記長尺基材が、これらの巻回部材群を周回することにより、前記蒸着粒子の堆積領域内にて複数列とされることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２３３２６６（Ｐ２００６−２３３２６６Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４８５７５（Ｐ２００５−４８５７５）
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願人】（０００００５１８６）株式会社フジクラ (4,463)
【Ｆターム（参考）】
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