(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にレーザー光を集光照射して発生するアブレーションにより放出させた原子、分子あるいは微粒子を基材に堆積させて成膜するためのレーザー蒸着用複合ターゲットであって、
複数の平面視四角形状のターゲット単体がそれらの直線状の周辺部を一致させるように突き合わされてなり、前記周辺部どうしを突き合わせて隣接された前記ターゲット単体どうしの突き合わせ周辺部どうしの表面段差が０．５ｍｍ以下とされ、
前記ターゲット単体が、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（但し、ＲＥは希土類元素の内から選択される１つ以上の元素）で表記されるＲＥ系酸化物超電導体を構成する元素からなることを特徴とするレーザー蒸着用複合ターゲット。
【請求項２】
前記ターゲット単体の表面に照射されるレーザー光のスポット径に対し、隣接する前記ターゲット単体間の隙間が１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載のレーザー蒸着用複合ターゲット。
【請求項３】
テープ状の基材に中間層を備えたテープ状の積層体に対し、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（但し、ＲＥは希土類元素の内から選択される１つ以上の元素）で表記されるＲＥ系酸化物超電導体の薄膜をレーザー蒸着法により形成して酸化物超電導線材を製造する方法であって、
請求項１または２に記載の複合ターゲットを用いて前記中間層にＲＥ系酸化物超電導体の薄膜を形成することを特徴とする酸化物超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー蒸着用複合ターゲット及びそれを用いた酸化物超電導線材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−Ｘ：ＲＥはＹを含む希土類元素）は、液体窒素温度で超電導性を示し、電流損失が低いため、これを超電導線材に加工して電力供給用の超電導導体あるいは超電導コイルを製造することがなされている。この酸化物超電導体を線材に加工するための方法として、金属テープの基材上に中間層を介し酸化物超電導体の薄膜を形成し、この酸化物超電導薄膜の上に安定化層を形成する方法が実施されている。
酸化物超電導線材に形成する酸化物超電導薄膜は、結晶配向性に優れ、不純物の無い薄膜でなければ優れた超電導特性を得ることができないので、酸化物超電導薄膜は不純物混入のおそれの少ない減圧雰囲気において成膜法により形成されている。
【０００３】
酸化物超電導薄膜を形成する技術の１つとして知られているパルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ：Pulse Laser Deposition）は、ターゲットにパルスレーザーを照射し、レーザー照射によりターゲットからアブレーション（蒸発侵食）されて放出された原子、分子あるいは微粒子を基板上に堆積させる薄膜作製技術であり、半導体や酸化物超電導薄膜の作製に適用されている。また、ターゲットから薄膜を作製した場合、ターゲットと薄膜との間で組成ずれが少ないことから、ＰＬＤ法は他の薄膜作製プロセスに比べ、複雑な化学組成を転写する場合に優れている特徴があるため、酸化物超電導体のように複数の元素からなる複合酸化物の薄膜を形成する場合に用いられている。（特許文献１、２参照）
【０００４】
また、この種のレーザー蒸着法に適用するターゲットの製造方法の一例として、希土類を含む原料粉末とバリウムを含む原料粉末と銅を含む原料粉末を目的の組成比になるように秤量混合して出発材料として用いる方法が知られている。この方法では、秤量混合した混合物を酸素雰囲気中において高温で仮焼きし、この仮焼物を粉砕し、この粉砕物を再度目的の粒径とアスペクト比に粉砕する２次粉砕工程を行い、この２次工程を経た粉砕物を圧縮成型し焼成することでターゲットを得ている。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−０６０６６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
レーザー蒸着法により酸化物超電導薄膜を形成し、酸化物超電導線材を製造する場合、ターゲットを大きく形成すればするほど、レーザーアブレーション可能な時間が向上するので、長い酸化物超電導線材を製造可能になる。ところが、一度に作製できるターゲットの大きさは最大でもφ３０ｃｍ程度が一般的であり、これ以上に大きなターゲットを製造しようとすると、作製が困難となり、作製に膨大なコストがかかってしまう問題がある。また、ターゲットの厚みを厚くするならば、レーザーアブレーションできる時間も延びるが、厚いターゲットになればなるほど、ターゲットに歪みを生じる問題がある。例えば、原料の粉砕物を圧縮成型する際、厚みが増すと密度差が大きくなり、ターゲットの歪みの一因となり易く、歪みの状態によってはレーザー光を照射した場合に亀裂を生じる問題がある。
このため、レーザーアブレーションを用いる従来技術では、酸化物超電導薄膜を備え、つなぎ目のない、長さ１．５ｋｍ以上の酸化物超電導線材を製造することは極めて困難とされてきた。
【０００７】
ターゲットは前述のように、原料粉末を目的の組成比になるように混合し、仮焼き後に金型プレスにて圧縮成型し、焼成することにより製造されている。ところが、ターゲットのサイズが大きくなればなるほど、ターゲットの全体にプレス圧力を十分に作用できなくなり、サイズが大きくなればなるほど成型体に密度のむらを生じ易くなるので、結果的に疎な部分を有する焼成体となってしまう問題がある。
焼成後のターゲットに部分的に疎な部分を有すると、この疎な部分の強度が低いので、大きなターゲットほど割れやすくなる問題がある。例えば、レーザー蒸着法ではターゲット表面にレーザー光を集光照射してレーザースポット部分に強力なエネルギーを投入し、ターゲット表面を高温に加熱しつつレーザーアブレーションするので、密度ばらつきの大きなターゲットは割れやすい問題がある
また、酸化物超電導線材は送電線用途にしても超電導マグネット用途にしても長尺のものが要求されているので、できるだけ長いものを製造したい要求がある。ところが、現状の技術ではレーザー蒸着法によって製造可能な酸化物超電導線材の長さの限界はターゲットサイズに拘束されており、更に長い酸化物超電導線材を製造可能なターゲットを安価に提供できる技術が望まれている。
【０００８】
本発明は、以上のような従来の背景に鑑みなされたもので、従来よりも大きなサイズであって、レーザーアブレーションに耐える強度の高いレーザー蒸着用ターゲットを提供できる技術の提供を目的とする。
また、本発明はそのターゲットを用いて従来よりも長い酸化物超電導線材を製造できる技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の複合ターゲットは、表面にレーザー光を集光照射して行うアブレーションにより放出させた原子、分子あるいは微粒子を基材に堆積させて成膜するためのレーザー蒸着用複合ターゲットであって、複数の四角形状のターゲット単体がそれらの直線状の周辺部を一致させるように突き合わされてなり、前記周辺部どうしを突き合わせて隣接された前記ターゲット単体どうしの突き合わせ周辺部どうしの表面段差が０．５ｍｍ以下とされ、前記ターゲット単体が、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（但し、ＲＥは希土類元素の内から選択される１つ以上の元素）で表記されるＲＥ系酸化物超電導体を構成する元素からなることを特徴とする。
表面段差を０．５ｍｍ以下として複数のターゲット単体を突き合わせ、複合ターゲットを構成しているので、アブレーションによるプルームを発生させて成膜している最中にレーザー光が段差部分を通過して薄膜の堆積を行っても、段差部分から発生するプルームを正常に維持しつつ薄膜を生成できる結果、膜質の良好な薄膜を堆積できる。
また、複数の四角形状のターゲット単体で複合ターゲットを構成すると、複合ターゲット全体を１つのターゲットで構成するよりも小さい複数のターゲット単体で複合ターゲット全体を構成できるので、密度の高い、疎な部分の少ないターゲット単体を用いて薄膜の堆積ができ、レーザー光の照射時に割れるおそれの少ない複合ターゲットを提供できる。
ＲＥ系酸化物超電導体の薄膜は優れた結晶配向性で成膜することが望まれ、ＲＥ系酸化物超電導体の薄膜を備えた超電導線材は長尺のものが要求されるので、上述の構成の複合ターゲットであるならば、長尺かつ超電導特性の良好な超電導線材の提供に寄与する。
【００１１】
本発明は、前記ターゲット単体の表面に照射されるレーザー光のスポット径に対し、隣接するターゲット単体間の隙間が１／１０以下であることを特徴とする。
ターゲット単体表面に照射するレーザー光のスポット径の１／１０以下のサイズになるようにターゲット単体間の隙間を狭くしておくならば、ターゲット単体間の隙間をレーザー光のスポットが通過してそこからプルームを発生させて成膜する場合、正常なプルームを発生させて基材上に粒子堆積ができる。
【００１２】
本発明の酸化物超電導線材の製造方法は、テープ状の基材に中間層を備えたテープ状の積層体に対し、一般式ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｘ（但し、ＲＥはＹおよび／または希土類元素の内から選択される１つ以上の元素）で表記されるＲＥ系酸化物超電導体の薄膜をレーザー蒸着法により形成して酸化物超電導導体を製造する方法であって、先のいずれかに記載の複合ターゲットを用いて前記中間層にＲＥ系酸化物超電導体の薄膜を形成することを特徴とする。
先に記載の複合ターゲットを用いることで、ターゲットの大きさに制約されて製造長さが制限されていた酸化物超電導線材について、より長い酸化物超電導線材をつなぎ目無く製造できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、表面段差を０．５ｍｍ以下として複数のターゲット単体を突き合わせ、複合ターゲットを構成しているので、レーザー光が段差部分を通過して薄膜の堆積を行なっても、正常な堆積ができる結果、欠陥の無い良質の薄膜を堆積できる。特に、ターゲット単体の表面にレーザー光を集光照射してプルームを生成しつつ基材上に粒子堆積を行っている際、０．５ｍｍ以下の段差部分をレーザー光が通過してもプルームの向かう方向を変えることなくプルームを基材に確実に向けることができるので、正常な薄膜の堆積ができる。
また、複数のターゲット単体で複合ターゲットを構成すると、複合ターゲット全体を１つのターゲットで構成するよりも小さい複数のターゲット単体の組み合わせで全体を構成できるので、大きな１つのターゲットに比べて密度の高い、疎な部分の少ないターゲット単体を用いて薄膜の堆積ができ、レーザー光の照射時に割れるおそれの少ない複合ターゲットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るレーザー蒸着用複合ターゲットを備え、本発明に係る製造方法を実施するための成膜装置の概略構成を示す側面図。
【図２】図１に示す成膜装置の要部概略構成を示す斜視図。
【図３】図１に示す成膜装置における複合ターゲットと基材の位置関係を示す図。
【図４】図１に示す成膜装置で成膜する場合に対象とする酸化物超電導線材の一例構造を示す斜視図。
【図５】図１に示す構成の複合ターゲットの優位性を示すためにターゲットの位置毎の密度の概要を示すもので、図５（Ａ）は従来の一般的なターゲットの説明図、図５（Ｂ）は本発明に係る複合ターゲットの密度を示す説明図。
【図６】図１に示す成膜装置に適用する複合ターゲットの他の例を示す平面図。
【図７】図６に示す成膜装置にレーザー光源を２基備えた例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係るレーザー蒸着用複合ターゲットとそれを備えたレーザー蒸着装置による酸化物超電導線材の製造方法について図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る複合ターゲットを備えたレーザー蒸着装置の概略構成を示す正面図、図２は同装置の要部を示す斜視図、図３は同装置の内部に設置されたターゲットと該ターゲットに対向配置された基材の位置関係を示す断面図である。図１〜図３に示す構成のレーザー蒸着装置１０を用いて製造しようとする酸化物超電導線材１の一構造例を図４に示す。なお、図４に示す酸化物超電導線材は、本発明に係る複合ターゲットを用いて酸化物超電導層を成膜する対象としての一例であり、以下に説明する積層構造に限定されないのは勿論である。
この例の酸化物超電導線材１は、テープ状の基材２の上方に、配向層４とキャップ層５を含む中間層３と酸化物超電導体の薄膜６と第１の安定化層７と第２の安定化層８をこの順に積層してなる。この酸化物超電導線材１はその周面を図示略の絶縁被覆層などで覆って酸化物超電導導体として利用される。
【００１６】
前記基材２は、可撓性を有する酸化物超電導線材１とするためにテープ状であることが好ましく、耐熱性の金属からなるものが好ましい。各種耐熱性金属の中でも、ニッケル合金からなることが好ましい。なかでも、市販品であれば、ハステロイ（米国ヘインズ社製商品名）が好適である。基材２の厚さは、通常は、１０〜５００μｍである。また、基材２として、ニッケル合金に集合組織を導入した配向Ｎｉ−Ｗ合金テープ基材等を適用することもできる。
【００１７】
中間層３は、以下に説明する下地層と配向層４とキャップ層５からなる構造を一例として適用できる。
下地層を設ける場合は、以下に説明する拡散防止層とベッド層の複層構造あるいは、これらのうちどちらか１層からなる構造とすることができる。
下地層として拡散防止層を設ける場合、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、「アルミナ」とも呼ぶ）、あるいは、ＧＺＯ（Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７）等から構成される単層構造あるいは複層構造の層が望ましく、厚さは例えば１０〜４００ｎｍである。
下地層としてベッド層を設ける場合、ベッド層は、耐熱性が高く、界面反応性を低減し、その上に配される膜の配向性を得るために用いる。このようなベッド層は、例えば、イットリア（Ｙ２Ｏ３）などの希土類酸化物であり、より具体的には、Ｅｒ２Ｏ３、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３等を例示することができ、これらの材料からなる単層構造あるいは複層構造を採用できる。ベッド層の厚さは例えば１０〜１００ｎｍである。また、拡散防止層とベッド層の結晶性は特に問われないので、通常のスパッタ法等の成膜法により形成すれば良い。
【００１８】
配向層４は、その上方に形成する酸化物超電導体の薄膜６の結晶配向性を制御するバッファー層として機能し、酸化物超電導体と格子整合性の良い金属酸化物からなることが好ましい。配向層４の好ましい材質として具体的には、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）、ＳｒＴｉＯ３、ＣｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３等の金属酸化物を例示できる。配向層４は、単層でも良いし、複層構造でも良い。
配向層４は、スパッタ法、真空蒸着法、レーザー蒸着法、電子ビーム蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法（以下、ＩＢＡＤ法と略記する。）等の物理的蒸着法；化学気相成長法（ＣＶＤ法）；有機金属塗布熱分解法（ＭＯＤ法）；溶射等、酸化物薄膜を形成する公知の方法で積層できる。これらの方法の中でも特に、ＩＢＡＤ法で形成された前記金属酸化物層は、結晶配向性が高く、酸化物超電導体の薄膜６やキャップ層５の結晶配向性を制御する効果が高い点で好ましい。ＩＢＡＤ法とは、蒸着時に、結晶の蒸着面に対して所定の角度でイオンビームを照射することにより、結晶軸を配向させる方法である。通常は、イオンビームとして、アルゴン（Ａｒ）イオンビームを使用する。例えば、Ｇｄ２Ｚｒ２Ｏ７、ＭｇＯ又はＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３（ＹＳＺ）からなる配向層は、ＩＢＡＤ法における配向度を表す指標であるΔΦ（ＦＷＨＭ：半値全幅）の値を小さくできるため、特に好適である。
【００１９】
前記キャップ層５は、前記配向層４の表面に対してエピタキシャル成長し、その後、横方向（面方向）に粒成長（オーバーグロース）して、結晶粒が面内方向に選択成長するという過程を経て形成されたものが好ましい。このようなキャップ層５は、前記配向層４よりも高い面内配向度が得られる可能性がある。
キャップ層５の材質は、前記機能を発現し得るものであれば特に限定されないが、好ましいものとして具体的には、ＣｅＯ２、ＬＭＯ（ＬａＭｎＯ３）、Ｙ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｚｒ２Ｏ３等が例示できる。キャップ層５の材質がＣｅＯ２である場合、キャップ層５は、Ｃｅの一部が他の金属原子又は金属イオンで置換されたＣｅ−Ｍ−Ｏ系酸化物を含んでいても良い。
【００２０】
キャップ層５は、ＰＬＤ法（パルスレーザ蒸着法）、スパッタリング法等で成膜することができるが、大きな成膜速度を得られる点でＰＬＤ法を用いることが好ましい。ＰＬＤ法によるＣｅＯ２層の成膜条件としては、基材温度約５００〜１０００℃、約０．６〜１００Ｐａの酸素ガス雰囲気中で行うことができる。キャップ層５を成膜するために本実施形態では後に説明する構成の成膜装置Ａを用いて後述するＰＬＤ法により形成することができる。勿論、キャップ層５をＰＬＤ法以外の成膜法で形成しても良い。
ＣｅＯ２のキャップ層５の膜厚は、５０ｎｍ以上であればよいが、十分な配向性を得るには１００ｎｍ以上が好ましい。但し、厚すぎると結晶配向性が悪くなるので、５０〜５０００ｎｍの範囲、より好ましくは１００〜５０００ｎｍの範囲とすることができる。
【００２１】
酸化物超電導体の薄膜６は通常知られている組成の酸化物超電導体を広く適用することができ、ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ（ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｒ、Ｇｄ等の希土類元素を表す）なる材質のもの、具体的には、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏｙ）を例示することができる。
酸化物超電導体の薄膜６は、本実施形態では後に説明する構成の成膜装置Ａを用い、後述するＰＬＤ法により形成できる。酸化物超電導体の薄膜６の厚みは、０．５〜５μｍ程度であって、均一な厚みであることが好ましい。
【００２２】
酸化物超電導体の薄膜６の上面を覆うように形成されている第１の安定化層７は、ＡｇあるいはＡｇ合金からなり、スパッタ法などの気相法により成膜されており、その厚さを１〜３０μｍ程度とされる。また、第１の安定化層７の上に第２の安定化層８が設けられていることが好ましい。第２の安定化層８は、良導電性の金属材料からなり、酸化物超電導体の薄膜６が超電導状態から常電導状態に転移した時に、第１の安定化層７とともに、電流を転流するバイパスとして機能する。第２の安定化層８を構成する金属材料としては、良導電性を有するものであればよく、特に限定されないが、銅、黄銅（Ｃｕ−Ｚｎ合金）、Ｃｕ−Ｎｉ合金等の銅合金、ステンレス等の比較的安価な材質からなるものを用いることが好ましく、中でも高い導電性を有し、安価であることがら銅からなることが好ましい。なお、酸化物超電導線材１を超電導限流器に使用する場合は、第２の安定化層８は高抵抗金属材料より構成され、例えば、Ｎｉ−Ｃｒ等のＮｉ系合金などを使用できる。第２の安定化層８の厚さは特に限定されず、適宜調整可能であるが、１０〜３００μｍとすることが好ましい。
【００２３】
本実施形態において、前記酸化物超電導線材１の酸化物超電導体の薄膜６を以下に説明するレーザー蒸着装置Ａを用いて製造することができる。
本実施形態のレーザー蒸着装置Ａは、レーザー光の照射によってターゲット１３から叩き出され若しくは蒸発した原子や分子あるいは構成粒子の噴流（プルーム）１９を基材上に向け、粒子堆積により酸化物超電導体の薄膜６を基材の上方に形成するレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）を実施する装置である。本実施形態のレーザー蒸着装置Ａは、一例として、基材２上に配向層４とキャップ層５を上述の各種の方法により成膜した積層体９の状態から、その上に酸化物超電導体の薄膜６を成膜する場合に用いることができる。なお、以下に説明するレーザー蒸着装置１０は、後述するキャップ層５を成膜する場合に用いることもできる。
【００２４】
レーザー蒸着装置１０は、図１〜図３に示すようにテープ状の基材２をその長手方向に走行するための走行装置Ａと、この走行装置Ａの下側に設置されたターゲット１３と、このターゲット１３にレーザー光を照射するために図１に示すように処理容器（真空チャンバ）１１の外部に設けられたレーザー光源１８を備えている。
前記走行装置Ａは、一例として、成膜領域１５に沿って走行するテープ状の基材２を案内するための転向リールの集合体である転向部材群１６、１７を備え、これら転向部材群１６、１７に基材２を巻き掛けて成膜領域１５に基材２の複数の走行レーンを構成するように基材２を案内できる装置として構成されている。
【００２５】
前記走行装置Ａとターゲット１３は処理容器１１の内部に収容されており、処理容器１１は、外部と成膜空間とを仕切る容器であり、気密性を有するとともに、内部が高真空状態とされるため耐圧性を有する構成とされる。この処理容器１１には、処理容器内のガスを排気する排気手段２４が接続され、他に、処理容器内にキャリアガスおよび反応ガスを導入するガス供給手段が形成されているが、図面ではガス供給手段を略し、各装置の概要のみを示している。
基材２は処理容器１１の内部に設けられている供給リール２０に巻き付けられ、必要長さ繰り出すことができるように構成されている。供給リール２０から繰り出された基材２は、複数の転向リール１６ａを同軸的に隣接配置した転向部材群１６と、複数の転向リール１７ａを同軸的に隣接配置した転向部材群１７に交互に巻き掛けられている。これらの転向部材群１６、１７は処理容器１１の内部において離間して配置され、それらの間に複数の平行なレーン２Ａを構成するように基材２が配置され、基材２は転向部材群１７から引き出されて巻取リール２１に巻き取られるように構成されている。
【００２６】
また、処理容器１１の内部に、転向部材群１６、１７とその周囲を囲む矩形箱状のヒーターボックス２３が設けられ、供給リール２０から繰り出された基材２はヒーターボックス２３の一側の入口部２３ａを通過して転向部材群１６に至るように構成され、転向部材群１７から引き出された基材２はヒーターボックス２３の他側の出口部２３ｂを介し巻取リール２１側に巻き取られるようになっている。なお、図に示すレーザー蒸着装置においてヒーターボックス２３は成膜領域１５の温度制御を行うために設けられているが、ヒーターボックス２３は略しても差し支えない。
ヒーターボックス２３の下面中央部には、転向部材群１６、１７間において基材２が走行する複数のレーン２Ａの全幅に該当するように開口部２３ｃが形成されている。また、ヒーターボックス２３において開口部２３ｃの内側には熱板などの加熱装置２７が配置され、転向部材群１６、１７の間を複数のレーン状に走行移動される基材２をそれらの裏面側から所望の温度に加熱できるように構成されている。加熱装置２７は基材２をその裏面側から目的の加熱できる装置であればその構成は問わないが、通電式の電熱ヒータを内蔵した金属盤からなる一般的な加熱ヒータを用いることができる。
【００２７】
ヒーターボックス２３の下方に、本発明に係る矩形板状の複合ターゲット１３が設けられている。この複合ターゲット１３は、矩形板状のターゲットホルダ２５に装着されて支持され、ターゲットホルダ２５は、その下面中央部に取り付けられた支持ロッド２６により回転自在（自転自在）に支持されている。更にターゲットホルダ２５は、図示略の往復移動機構により図２に示すＸ１、Ｘ２方向（転向部材群１６、１７の間に形成される基材２のレーン２Ａに対し直角前後方向）に水平に往復移動自在に支持され、Ｙ１、Ｙ２方向（同基材２のレーン２Ａに沿う前後方向）に水平に往復移動自在に支持されている。これらの機構によるターゲットホルダ２５の回転移動と往復前後移動により、複合ターゲット１３の表面に照射されるレーザー光の位置を適宜変更しつつ複合ターゲット１３の表面全域をレーザー光で走査できるように構成されている。
【００２８】
複合ターゲット１３は、酸化物超電導体の薄膜６を成膜するために、形成しようとする酸化物超電導体の薄膜６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からなるターゲット単体１３Ａの集合体として構成されている。
従って、酸化物超電導薄膜形成用のターゲット単体１３Ａは、ＲＥ−１２３系酸化物超電導体（ＲＥＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ：ＲＥはＹ、Ｌａ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ等の希土類元素）を成膜する場合は、それらに類似した組成の材料を用いることができる。ＲＥ−１２３系酸化物として好ましいのは、Ｙ１２３（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）又はＧｄ１２３（ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）等であるが、その他の希土類系酸化物超電導体と同一の組成か、近似した組成のものを用いることが好ましい。
本実施形態では、前記複合ターゲット１３が９枚の平面視長方形状のターゲット単体１３Ａの集合体として構成されている。これらターゲット単体１３Ａは、平面視四角形状（正方形、長方形、平行四辺形、台形状などを含む四角形状）であれば良く、この実施形態では同一形状の９枚のターゲット単体１３Ａから長方形状の複合ターゲット１３が形状とされている。これらのターゲット単体１３Ａはそれらの外周の直線状の周辺部１３ａのうちいずれかを隣接する他のターゲット単体１３Ａの周辺部１３ａと突き合わせて隙間無くターゲットホルダ２５の上に敷き詰められている。ターゲットホルダ２５の上に敷き詰められた隣接するターゲット単体１３Ａの周辺部１３ａは互いに重なって平面視１本の直線状になるように突き合わされ、各ターゲット単体１３Ａは接着等の手段によりターゲットホルダ２５に固定されている。
【００２９】
図１に示すように処理容器１１において、複合ターゲット１３を中心として複合ターゲット１３の一側に位置する側壁に複合ターゲット１３に対向するように照射窓が形成されている。照射窓の外方には集光レンズと反射ミラーを介しアブレーション用のレーザー光源１８が配置されている。
前記アブレーション用のレーザー光源１８はエキシマレーザーあるいはＹＡＧレーザー等のようにパルスレーザーとして良好なエネルギー出力を示すレーザー光源を用いることができる。レーザー光源１８の出力として、例えば、エネルギー密度１〜５Ｊ／ｃｍ２程度、パルス周波数２００〜６００Ｈｚのレーザー光源を用いることができる。
【００３０】
次に、前記複合ターゲット１３を製造する方法の一例について説明する。
原料としてのＹ２Ｏ３粉末と、ＢａＣＯ３粉末とＣｕＯ粉末をＹ：Ｂａ：Ｃｕが１：２：３の割合となるように秤量して粉砕混合する。粉砕混合した粉末を酸素含有雰囲気において仮焼きしたならば、仮焼き物を再度粉砕混合し、２次仮焼きする。
この後、２次仮焼物を再度粉砕混合し、乾燥し、目的のターゲット形状、長方形状にプレス成型し、本焼成する。この本焼成により目的のターゲット単体１３Ａを得ることができる。このターゲット単体１３Ａを９枚用意して図２のようにターゲットホルダ２５の上に敷き詰めて接着等の手段により固定することにより、ターゲット単体１３Ａの９倍の面積を有する複合ターゲット１３を得ることができる。
【００３１】
次に、前記複合ターゲット１３を用い、図１〜図３に示す構成のレーザー蒸着装置１０を用いることで、臨界電流密度の高い、超電導特性の優れた、酸化物超電導薄膜を製造できる。
例えば、レーザー蒸着装置１０において、転向部材群１６、１７を利用してこれらの間に基材２の複数のレーン２Ａを構成し、複合ターゲット１３を基材２の走行方向に前後させる並進運動（図２のＹ１、Ｙ２方向の並進運動）か、基材２の走行方向と直角方向に前後させる並進運動（図２のＸ１、Ｘ２方向の並進運動）させるターゲット移動を行いつつレーザー蒸着する。また、パルスレーザー用のレーザー光源１８から出射するレーザー光１８Ａのパルス周波数を調整し、更に、複合ターゲット１３に対してレーザー光を走査する際のスキャン幅を調整しながら成膜するならば、複合ターゲット１３を用いて臨界温度の優れた超電導特性の良好な酸化物超電導体の薄膜６を備えた長尺の酸化物超電導線材を製造できる。
【００３２】
以下に、図１〜図３に示すレーザー蒸着装置Ａを用いて酸化物超電導体の薄膜６を製造する方法について更に詳しく説明する。
酸化物超電導層６を成膜するには、基材２上に中間層３を先に説明した種々の成膜法で形成したテープ状の積層体９を用いる。
このテープ状の積層体９を供給リール２０から転向部材群１６、１７を介して巻取リール２１に図１または図２に示すように巻き掛け、ターゲットホルダ２５に複合ターゲット１３を取り付けた後、処理容器１１の内部を減圧する。
目的の圧力に減圧後、レーザー光源１８からパルス状のレーザー光１８Ａを複合ターゲット１３の表面に集光照射する。
【００３３】
複合ターゲット１３の表面にレーザー光源１８からのパルス状のレーザー光１８Ａを集光照射すると、複合ターゲット１３の表面部分から原子や分子あるいは構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させてプルーム１９を発生させることができ、レーン２Ａを構成し走行しているテープ状の基材２のキャップ層５の上に目的の粒子堆積を行って、酸化物超電導体の薄膜６を成膜できる。更に、レーザー光をターゲット１１の表面に集光照射する場合、集光スポット径を２ｍｍ〜１０ｍｍ程度の大きさとすることができる。
レーザー光１８を複合ターゲット１３の表面に集光照射してプルーム１９を発生させつつ粒子堆積を行う場合、ターゲットホルダ２５をＸ１方向とＸ２方向あるいはＹ1方向とＹ２方向に移動させつつレーザー光１８Ａを照射する位置を適宜変更して複合ターゲット１３の表面のできる限り全面にレーザー光１８Ａを照射して複合ターゲット１３の表面全域を利用することが好ましい。なお、本実施形態の場合、９枚のターゲット単体１３Ａから複合ターゲット１３を構成しているので、１枚目のターゲット単体１３Ａに対し表面全域に蛇行状にレーザー光１８Ａを往復走査して１枚目のターゲット単体１３Ａの全域からプルーム１９を発生させて１枚目のターゲット単体１３Ａを使用後、２枚目のターゲット単体１３Ａにレーザー光１８Ａを照射する操作手順を３枚目以降〜順次９枚目まで繰り返して成膜することができる。複合ターゲット１３を用いることにより、１枚のターゲット単体１３Ａを用いる場合よりも９倍長い時間成膜できるので、従来技術では対応不可能であった長尺の酸化物超電導線材１を製造できる。
また、９枚のターゲット単体１３Ａにレーザー光１８Ａを集光照射する場合、１枚単位ではなく、複数枚単位でレーザー光１８Ａを集光照射して各ターゲット単体１３Ａからプルーム１９を発生させて粒子堆積を行い、酸化物超電導体の薄膜６を形成しても良い。例えば、２枚単位でそれらの表面全域に順次レーザー光１８Ａを集光照射するか、９枚単位でそれらの表面全域に順次レーザー光１８Ａを集光照射しながら粒子堆積を行って酸化物超電導体の薄膜６を形成しても良い。
【００３４】
前記レーザー光１８Ａを集光照射してプルーム１９を発生させつつ酸化物超電導体の薄膜６を成膜する場合、９枚のターゲット単体１３Ａのいずれかの周辺部１３ａをレーザー光１８Ａが通過する。しかし、隣接するターゲット単体１３Ａの周辺部１３ａの表面段差を０．５ｍｍ以下としておくならば、ターゲット表面から生成するプルーム１９の方向を変えることなく走行レーン２Ａに沿って移動中の基材２に向かわせることができる。このため、隣接するターゲット単体１３Ａ、１３Ａの境界に位置する周辺部１３ａをレーザー光１８Ａが走査する場合であっても支障なくプルーム１９からの粒子堆積を各レーン２Ａのキャップ層５上に確実に行わせて酸化物超電導体の薄膜６を成膜できる。なお、各ターゲット単体１３Ａの周辺部１３ａをレーザー光１８Ａが通過する場合、何らかの原因によってプルーム１９の方向が多少変化し、レーン２Ａを移動中の基材２上に一部粒子の堆積が満足になされないことを生じるおそれがある。この場合であっても、レーン２Ａを複数設け、各レーン２Ａにおいて繰り返し粒子の堆積を行って酸化物超電導体の薄膜６を得るならば、周辺部１３ａの通過の際に生成した若干の粒子堆積不足部分を他のレーン２Ａの走行中に補うことができるので、複数のレーン２Ａを通過後に得られる最終的な酸化物超電導体の薄膜６として良好な膜質の超電導特性の良好な薄膜６を得ることができる。
【００３５】
次に、９枚のターゲット単体１３Ａのうち、隣接するターゲット単体１３Ａのいずれかの周辺部１３ａをレーザー光１８Ａが通過する場合、隣接するターゲット単体１３Ａ間の隙間の大きさによっては、プルーム１９の生成が正常ではなくなる場合が考えられる。
しかし、ターゲット単体１３Ａの表面に対するレーザー光１８Ａのスポット径との比較において、ターゲット単体１３Ａ間の隙間の大きさをレーザー光１８Ａのスポット径に対して１／１０以下としておくことが好ましい。隙間をこのように設定することにより、ターゲット表面から生成するプルーム１９の方向を変えることなくレーン２Ａに沿って移動中の基材２に向かわせることができる。
【００３６】
ところで、通常、上述した一般的なターゲットの製造方法において生産販売されているこの種の酸化物超電薄膜形成用のターゲット単体は、外径３０ｍｍ（φ３０ｍｍ）程度である。しかし、このサイズの９倍の面積のターゲットを上述の製造方法に基づき製造すると、金型が大型となり、現状水準のプレス装置を用い、金型でプレス成形した場合、内部に疎な部分を含むターゲットとなってしまう。
その一例を図５（Ａ）に模式的に示すが、１枚の長方形状の大きなターゲット１４をプレス金型で圧縮成型し、焼成すると、ターゲット１４において中央部１４Ａはその厚さ方向中心部１４ａ１と表面部１４ａ２で密度が異なり、中央部１４Ａよりも外側の周辺部１４Ｂにおいて、その厚さ方向中心部１４ｂ１とその周囲部１４ｂ２で密度が異なり、周辺部１４Ｂよりも外側の周縁部１４Ｃにおいて厚さ方向に均一な密度となる。
【００３７】
図５（Ａ）に示す構造のターゲット１４では、表面部１４ａ２と周辺部１４Ｃが高密度になり易いが、中心部１４ａ１と周囲部１４ｂ２は中程度の密度になり易く、周辺部１４Ｂの中心部１４ｂ１はこれらよりも更に低密度になり易い。即ち、ターゲット１４において、密度の異なる箇所が複数存在し、特に周辺部１４Ｂの中心部１４ｂ１は最も密度の低い部分となるので、これらの密度差に起因してレーザー光を照射している間にターゲット１４に亀裂を生じる危険性がある。
これに対しターゲット１４と同じ大きさ（縦横のサイズが同じ）のターゲット１３を構成する場合、本実施形態において複数枚の、例えば、４枚のターゲット単体１３Ａを横に敷き詰めて構成したとする。すると、これらのターゲット単体１３Ａは、その中心のコア部１３ａ１が多少密度の低い領域となるが、コア部１３ａ１の表面部１３ａ２と周辺部１３ａ３はいずれも密度の高い領域にできるので、レーザー光の照射によりターゲット単体１３Ａが割れるおそれを少なくできる。
なお、図５を基に先に説明した事情をより具体的に説明すると、現状の一般的な技術で製造できる最大ターゲットがφ３０ｍｍであるので、図５（Ｂ）に示すターゲット単体１３Ａが縦横最大３０ｍｍの正方形状と仮定すると、４つのターゲット単体１３Ａで構成できる複合ターゲット１３の最大サイズは縦３０ｍｍ×横１２０ｍｍとなる。この横１２０ｍｍサイズの複合ターゲット１３を１枚のターゲットで構成しようとすると、図５（Ａ）のターゲット１４となり、疎な部分を必然的に複数含むターゲットになることを意味している。
【００３８】
以上説明のように複数のターゲット単体１３Ａからなる複合ターゲット１３を用い、図１〜図３に示すレーザー蒸着装置１０を用いて複数のレーン２Ａにわたり、ターゲット１３のレーザー光照射位置を移動させつつ酸化物超電導体の薄膜６を成膜するならば、臨界電流の高い優れた酸化物超電導体の薄膜６を備えた長尺の酸化物超電導線材１を製造できる。
また、現状の一般技術で製造可能な複数のターゲット単体１３Ａを継ぎ合わせた複合ターゲット１３は、同一サイズの大きな１枚もののターゲットより安価に実現できるので、安価な複合ターゲット１３を用い、図１〜図３に示すレーザー蒸着装置１０を用いることで、臨界温度などの超電導特性に優れ、従来技術では製造できなかった長尺の酸化物超電導線材１を安価に製造できる特徴を有する。
【００３９】
図６は本発明に係る複合ターゲットの他の実施形態を示すもので、この実施形態の複合ターゲット３０は、縦横の大きさがそれぞれ異なる複数のターゲット単体３１、３２、３３、３４、３５、３６をそれらの周辺部を突き合わせ、ターゲットホルダ３７の上で６枚組み合わせて構成されている。一例として、図６に示すようにそれぞれ矩形状のターゲット単体３１、３２、３３が縦一列に並べられ、それらの横にそれぞれ矩形状のターゲット単体３４、３５、３６が縦一列に並列配置されている。各ターゲット単体３１、３２、３３、３４、３５、３６は各々に隣接する他のターゲット単体の周辺部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａのいずれかを突き合わせてターゲットホルダ３７上において一体化されている。
この実施形態のターゲットホルダ３７は平面視矩形状に形成され、その上面周縁部全周にターゲットホルダ３７の上面から若干突出する支持壁３７ａが立設されている。この支持壁３７ａの内側に互いの周辺部を突き合わせるようにターゲット単体３１〜３６が組み合わされ、各ターゲット単体３１〜３６とその周囲の支持壁３７ａとの間に各ターゲット単体３１〜３６を相互に突き合わせ固定するための、バネ部材の付勢部材３８と押圧板３９からなる付勢手段４０が設けられている。
【００４０】
図６に示す構成の互いに異なる大きさの矩形状のターゲット単体３１〜３６の組み合わせ構造によって複合ターゲット３０を構成することができる。
図６に示す構造の複合ターゲット３０においても先の実施形態のターゲット単体１３Ａの場合と同様にレーザー光１８Ａを集光照射して酸化物超電導体の薄膜６の製造に利用することができる。
なお、図６の構造では、用いるターゲット単体の大きさは任意で良く、６枚組み合わせてターゲットホルダ３７の上に隙間無く敷き詰めできる形状のターゲット単体を任意に利用できる。
この形態のように異なる大きさのターゲット単体３１〜３６を組み合わせて利用できるならば、使用できるターゲット単体の適用範囲を広げることができ、ターゲット単体の製造も容易となる。
【００４１】
ところで、図１〜図３と図６に示す実施形態では、いずれも矩形状（長方形状あるいは正方形状）のターゲット単体１３Ａ、３１〜３６を用いたが、ターゲット単体の形状はこれらに限るものではなく、平行四辺形状、台形状を含む４角形状であっても良い。本発明では、周辺部を突き合わせて、突き合わせた周辺部を平面視１本の直線を形成するように重ね合わせることができる４角形状のターゲット単体の組み合わせであれば、いずれの四角形状のターゲット単体であっても適用できるのは勿論である。
【００４２】
図７は本発明に係る複合ターゲットを利用可能なレーザー蒸着装置の他の実施形態を示すもので、この実施形態のレーザー蒸着装置４０は、先の実施形態のレーザー蒸着装置１０に対し、レーザー光源４１を１基追加した形態の装置である。
本実施形態のレーザー蒸着装置４０において先の実施形態のレーザー蒸着装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付して共通部分の説明を略する。
図７に示すように処理容器１１において、ターゲット１３を中心としてターゲット１３の一側の側壁１１Ａにターゲット１１に向くように第１の照射窓４２が形成され、他側の側壁１１Ｂにターゲット１３に向くように第２の照射窓４３が形成されている。第１の照射窓４２の外方には集光レンズ４４を介しアブレーション用の第１のレーザー光源１８が配置され、第２の照射窓４３の外方に集光レンズ４５と反射ミラー４６を介しターゲット加熱用の第２のレーザー光源４１が配置されている。なお、図７において符号５０で示すものは、複合ターゲット上のレーザー光照射部分の温度を計測するための赤外線放射温度計である。
【００４３】
本実施形態のレーザー蒸着装置４０は、先の実施形態のレーザー蒸着装置１０が１基のレーザー光源１８を用いていたのに対し、レーザー光源４１を追加して合計２基のレーザー光源を設けた形態である。本実施形態のレーザー蒸着装置４０においてレーザー光源１８とレーザー光源４１は同等の性能を有する光源とされ、レーザー光源１８を用いて成膜している間にレーザー光源４１を待機させることができ、レーザー光源４１を用いて成膜している間にレーザー光源１８を待機させることができる。レーザー光源１８、４１としてエキシマレーザーを適用する場合、エキシマレーザーはガスレーザーであるがために、連続使用するためにはガスの交換が必要となる。
【００４４】
このように２基のエキシマレーザーのレーザー光源１８、４１を備えたレーザー蒸着装置４０を用いて酸化物超電導体の薄膜６を成膜する場合、１基目のレーザー光源１８を用いて成膜している間に２基目のレーザー光源４１を待機させておき、レーザー光源１８のガスが無くなった場合に、レーザー光源４１を作動させて成膜を続行することができる。また、レーザー光源４１が作動している間にレーザー光源１８のガスを交換し、レーザー光源４１のガスが無くなった際にレーザー光源１８を再度使用できる。
以上の操作を繰り返し交互に行うことにより、レーザー光源１８とレーザー光源４１を使い分けて光源としての装置寿命が尽きるまでほぼ無限に成膜処理を連続できる。このため、図７に示すレーザー蒸着装置４０を用いるならば、装置寿命が尽きるまで、無限長さの酸化物超電導線材１を製造することが可能となる。
このため、数ｋｍあるいはそれ以上に長い酸化物超電導線材を製造することが可能となる。
【実施例】
【００４５】
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
「実施例１」
ハステロイＣ−２７６（米国ヘインズ社商品名）からなる幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ１０ｍのテープ状の基材上に、アモルファスＡｌ２Ｏ３の拡散防止層（ａ−Ａｌ２Ｏ３の厚さ８０ｎｍ）と、アモルファスＹ２Ｏ３のベッド層（ａ−Ｙ２Ｏ３の厚さ３０ｎｍ）と、イオンビームアシスト蒸着法によるＭｇＯの中間層（ＩＢＡＤ−ＭｇＯの厚さ１０ｎｍ）と、ＰＬＤ法によるＣｅＯ２のキャップ層（厚さ３００ｎｍ）を積層したテープ状の基材を用意した。この基材を用いて図１〜図３に示す構造のレーザー蒸着装置を用い、２５×１５ｃｍ２のターゲット単体を用いてレーザー蒸着法により酸化物超電導薄膜を作製した。
【００４６】
図１〜図３に示す構造のレーザー蒸着装置を用いてＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘなる組成比の酸化物超電導薄膜を成膜する条件は、レーザー光源として、エキシマレーザー（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を用い、エネルギー密度３．０Ｊ／ｃｍ２（６００ｍＪ）、Ｔ−Ｓ（ターゲット基材間距離）：７ｃｍ、テープ基材の移動時の線速６０ｍ／ｈ、パルスレーザーの繰り返し周波数３００Ｈｚ、処理容器の酸素分圧ＰＯ２＝８０ｍTorr、熱板によるテープ状基材の加熱温度９７０℃、転向部材間に配置する基材のレーン数を５レーンとして、５つのレーンに対応する６ｃｍ×６ｃｍの領域に対応するターゲット表面をレーザー光で走査する条件でキャップ層上に膜厚２００ｎｍになるように酸化物超電導体の薄膜の堆積を行った。また、パルスレーザーの複合ターゲットに対する照射順序は、複合ターゲットの縦移動と横移動を組み合わせ、長方形状の複合ターゲットに対し幅方向に沿って一端側から他端側に直線状に走査後、戻り方向に走査する際に若干斜め方向に走査する順序を繰り返し行い、複合ターゲットの長さ方向の一端側から他端側まで平面視ジグザグ走査する走査順序とした。
【００４７】
上述の製造条件により、長さ１ｋｍの酸化物超電導線材の製造が可能であった。この酸化物超電導線材の臨界電流値Ｉｃを測定したところ、全長にわたり、３００Ａの優れた値を得ることができた。
次に、製造条件を調整するために、パルスレーザーの繰り返し周波数を３００Ｈｚから５０Ｈｚに変更して成膜したところ、エキシマレーザーのガスの寿命が延び、長さ４ｋｍまでの酸化物超電導線材を製造可能であった。しかし、得られた酸化物超電導線材の臨界電流値Ｉｃを測定したところ、全長にわたり、７０Ａとなり、特性が低下した。
そこで、Ｉｃ値の向上を図って繰り返し周波数５０Ｈｚのパルスレーザーの繰り返し４回の成膜処理を行って酸化物超電導体の薄膜６を生成し、Ｉｃ値を測定した。
この結果、得られた酸化物超電導線材の前半部分のＩｃ値は３００Ａとなったが、後半部分においてターゲットが彫れる現象が発生し、Ｉｃ値が１５０Ａになった。
【００４８】
次に、繰り返し周波数５０Ｈｚとしてレーザー光源を４基用いて成膜することで、ガスの寿命が伸びて４ｋｍの酸化物超電導線材の製造が可能であった。
この結果、得られた酸化物超電導線材の前半部分のＩｃ値は３００Ａとなったが、後半部分においてターゲットが彫れる現象が発生し、Ｉｃ値が１５０Ａになった。
【００４９】
上述の結果に鑑み、エキシマレーザーのパルス繰り返し周波数を３００Ｈｚとして、一度、１ｋｍの長さの酸化物超電導線材を製造し、エキシマレーザーのガスが無くなった時点で一端成膜を停止し、エキシマレーザーのガスの交換を行い、ガス交換後にエキシマレーザーを作動させて続きの部分から再度繰り返し周波数３００Ｈｚで成膜を続行し、長さ１ｋｍの酸化物超電導線材を製造し、合計２ｋｍの酸化物超電導線材を製造した。
得られた全長２ｋｍの酸化物超電導線材のＩｃを測定したところ、前半１ｋｍの酸化物超電導線材のＩｃは３００Ａであったが、つなぎ目の部分の酸化物超電導線材のＩｃが２１０Ａに低下した。なお、この酸化物超電導線材はつなぎ目の部分で酸化物超電導体の薄膜を２度重ねて成膜したので、つなぎ目の部分の膜厚が増加し、酸化物超電導線材がつなぎ目の部分で反ってしまった。また、この酸化物超電導線材はつなぎ目の部分で部分的に厚くなったことにより酸化物超電導体の薄膜の上にＡｇの保護層を蒸着した後、劣化が生じた。即ち、つなぎ目の部分に膨れが生じたことに起因し、後半の酸化物超電導線材Ｉｃ値が１５０Ａに劣化したので、全長Ｉｃ値は１５０Ａとなった。
【００５０】
次に、１０×１０ｃｍ２の正方形状のターゲット単体を縦方向に２０個並べ、実質有効面積を１０×２００ｃｍ２とした複合ターゲットを用意した。レーザー蒸着装置にレーザー光源を２基設け、ターゲットホルダの前後往復移動機構制御とレーザー光の照射位置を制御するプログラムによりレーザー光源から複合ターゲットの表面全域にレーザー光を順次スキャンしつつ照射できるようにして２基の光源をパルスレーザーの繰り返し周波数（３００Ｈｚ）内で切り替えして連続成膜した。
以上の製造方法により、つなぎ目の部分に膜厚変化の無い、つなぎ目の部分でＩｃ値の劣化していない、長さ４ｋｍの酸化物超電導線材を製造することができた。この酸化物超電導線材の全長のＩｃは３００Ａであった。
【００５１】
次に、酸化物超電導線材を製造する場合にキャップ層としてＣｅＯ２の薄膜を図１、図２に示すレーザー蒸着装置を用いて成膜した。
ＣｅＯ２のキャップ層の成膜条件は、ＣｅＯ２のターゲットを用い、レーザー光源として、エキシマレーザー（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を用い、エネルギー密度３．０Ｊ／ｃｍ２（６００ｍＪ）、Ｔ−Ｓ（ターゲット基材間距離）：７ｃｍ、テープ基材の移動時の線速６０ｍ／ｈ、パルスレーザーの繰り返し周波数３００Ｈｚ、処理容器の酸素分圧ＰＯ２＝８０ｍTorr、熱板によるテープ状基材の加熱温度９７０℃、転向部材間に配置する基材のレーン数を５レーンとして、ＣｅＯ２ターゲットの各領域をレーザー光で走査する条件で配向層上に膜厚２００ｎｍになるようにキャップ層の成膜を行った。上述の実質有効面積を１０×２００ｃｍ２としたＣｅＯ２複合ターゲットを用い、２基のレーザー光源を用いて交互にガス交換しながら使用することにより、長さ２ｋｍのテープ状の積層体を得ることができ、このキャップ層上に先の実施例１で用いた条件と同等条件により酸化物超電導体の薄膜と安定化層を形成した。即ち、キャップ層上に膜厚２００ｎｍになるように酸化物超電導体の薄膜の堆積を行い、酸化物超電導線材を製造した。
この工程により、全長のＩｃ値が３００Ａの酸化物超電導線材を製造することができた。
また、この試験により、目的の配向度のＣｅＯ２のキャップ層をＭｇＯの中間層（ＩＢＡＤ−ＭｇＯの厚さ１０ｎｍ）の上に成膜できることが判明した。
【００５２】
「試験例１」
次に、前述のレーザー蒸着装置に適用したターゲットにおいて、面積９００ｃｍ２（３０ｃｍ×３０ｃｍ）のターゲットを基準として、このターゲットを２分割〜１００分割した各ターゲットを用いて酸化物超電導体の薄膜を形成し、１パスあたりの膜厚と薄膜表面に付着するパーティクル数の比を測定した。
ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘなる組成比の酸化物超電導薄膜を成膜する条件は、レーザー光源として、エキシマレーザー（ＫｒＦ：２４８ｎｍ）を用い、エネルギー密度３．０Ｊ／ｃｍ２（３００ｍＪ）、Ｔ−Ｓ（ターゲット基材間距離）：７ｃｍ、テープ基材の移動時の線速２０ｍ／ｈ、パルスレーザーの繰り返し周波数６０Ｈｚ、処理容器の酸素分圧ＰＯ２＝８０ｍTorr、熱板によるテープ状基材の加熱温度９７０℃、転向部材間に配置する基材のレーン数を５レーンとして、５つのレーンに対応する６ｃｍ×６ｃｍの領域に対応するターゲット表面をレーザー光で走査する条件でキャップ層上に膜厚２００ｎｍになるように酸化物超電導体の薄膜の堆積を行った。
【００５３】
レーザー照射を開始してから、３時間後、ターゲットに割れを生じなかったものは以下の表１に○印、ターゲットが割れてしまったものは×印を以下の表１に示す。
ターゲットを分割する際の分割率は、均等割とし、２分割のターゲットとは正方形ターゲットの２等分、３分割とは正方形ターゲットの均等３分割を意味する。以下、６分割〜１００分割においても均等割とした。各ターゲットの寸法誤差は０．１ｍｍ以下に抑えた。
その試験結果を以下の表１に記載する。
【００５４】
【表１】
0005758287.tif 000002
【００５５】
表１に示す結果から、複合ターゲットを複数のターゲット単体の組み合わせとして構成する場合、ターゲット単体１枚あたりの面積を９ｃｍ２〜３００ｃｍ２の範囲とするならば、複合ターゲットにレーザー光を照射して３時間成膜してもターゲット単体に割れを生じないことが判明した。
【００５６】
「試験例２」
先の９分割型のターゲット単体（１００ｃｍ２×９枚）を用いて複合ターゲットを構成する場合、隣接するターゲット単体間の段差幅（表面段差）の値を種々変更して酸化物超電導体の薄膜を成膜し、蒸着量とパーティクルの違いを調べた。各ターゲット単体間の段差の値は、目標値までターゲット単体表面を研磨して段差を付与することで実現した。その結果を以下の表２に記載する。
【００５７】
【表２】
0005758287.tif 000003
【００５８】
表２に示す試験結果から、隣接するターゲット単体どうしの高さの表面段差（段差幅）を０．５ｍｍ以下とするならば、プルームの傾きを防止することができ、小さいターゲットを並列して用いても高成膜速成を維持できることが判明した。
また、表面段差の値が増えるとパーティクル数が増え、膜質が悪化することがわかった。今回のレーザー光の照射面積は１ｍｍ×５ｍｍの大きさとしている。また、ターゲットのつなぎ目があっても、レーザー照射面積に比べて無視できるほど小さい（１００μｍ以下）のため、ターゲットの側面が直線であれば、並列させたターゲット単体を使用しても蒸着には全く影響を与えないことも判明した。
【符号の説明】
【００５９】
１…酸化物超電導線材、２…基材、２Ａ…レーン、３…中間層、４…配向層、５…キャップ層、６…酸化物超電導体の薄膜、７…第１の安定化層、８…第２の安定化層、９…積層体、１０…レーザー蒸着装置、１１…処理容器、１１Ａ、１１Ｂ…側壁、１３…複合ターゲット、１３Ａ…ターゲット単体、１３ａ…周辺部、１６、１７…転向部材群、１６ａ、１７ａ…転向リール、１９…噴流（プルーム）、２０…供給リール、２１…巻取リール、２３…ヒーターボックス、２４…排気手段、２５…ターゲットホルダ、２６…支持ロッド、２７…加熱装置、３０…複合ターゲット、３１、３２、３３、３４、３５、３６…ターゲット単体、３７…ターゲットホルダ、４０…レーザー蒸着装置、４１…レーザー光源。
【図１】
0005758287.tif 000004
【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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