(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な成膜室内にテープ状の基材を送り込み、該基材を加熱しながら前記成膜室内に設けた酸化物超電導薄膜形成用ターゲットの構成粒子をレーザ光の照射により叩き出し、これら粒子を前記基材上に堆積させて酸化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導薄膜の製造装置において、
前記テープ状の基材を非接触状態で加熱するためのサセプターと、前記サセプターを加熱するための加熱手段とからなる加熱治具が備えられ、前記サセプターは前記テープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を成膜する領域の近傍に配設されてなり、
前記サセプターがサセプタホルダの上面側に着脱自在に装着され、該サセプタホルダの両端側に前記テープ状の基材をサセプターから一定距離離した状態で支持するとともに基材をサセプターの上方に案内するための基材支持体がそれぞれ設けられ、
前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の間に供給した前記基材に前記ターゲットから発生させた粒子の噴流を当てて該粒子を前記基材上に堆積して前記薄膜を成膜できるように構成されてなることを特徴とする酸化物超電導薄膜の製造装置。
【請求項２】
前記サセプターが板状とされて前記ターゲットに平行に配置されるとともに、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の高さが等しくされ、前記基材が前記ターゲットとサセプターとの間において前記サセプター表面に対して一定距離離間したまま移動自在とされ、前記基材がその裏面側から前記サセプターからの輻射熱により加熱自在とされてなることを特徴とする請求項１に記載の酸化物超電導薄膜の製造装置。
【請求項３】
真空排気可能な成膜室内にテープ状の基材を送り込み、該基材を加熱しながら前記成膜室内に設けた酸化物超電導薄膜形成用ターゲットの構成粒子をレーザ光の照射により叩き出し、これら粒子を前記基材上に堆積させて酸化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導薄膜の製造方法において、
前記テープ状の基材を非接触状態で加熱するためのサセプターと、前記サセプターを加熱するための加熱手段とからなる加熱治具を備え、前記サセプターを前記テープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を成膜する領域の近傍に配設し、
前記サセプターとして、サセプタホルダの上面側に着脱自在に装着され、該サセプタホルダの両端側に前記テープ状の基材をサセプターから一定距離離した状態で支持するとともに基材をサセプターの上方に案内するための基材支持体をそれぞれ設けたものを用い、
前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の間に前記基材を順次供給し、前記基材支持体間において前記ターゲットから発生させた噴流状の粒子を当てて該粒子を前記基材上に堆積して前記薄膜を成膜することを特徴とする酸化物超電導薄膜の製造方法。
【請求項４】
前記サセプターを板状とし、前記ターゲットに平行に配置するとともに、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の高さを等しくし、前記基材を前記ターゲットとサセプターとの間において前記サセプター表面に対して一定距離離間したまま移動し、前記基材をその裏面側から前記サセプターからの輻射熱により加熱することを特徴とする請求項３に記載の酸化物超電導薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザ蒸着、スパッタリングなどの方法のように成膜室内にテープ状の基材を走行させ、該基板を加熱しながらこの基板上にターゲットの構成粒子を堆積させて薄膜を成膜する酸化物超電導薄膜の製造装置及び酸化物超電導薄膜の製造方法に係わり、ターゲットの構成粒子を堆積させる部分（成膜領域）の基材の温度を成膜に適切な一定温度範囲に制御でき、基材の長さ方向に沿って均一で、かつ高い特性を有する薄膜の製造が可能な酸化物超電導薄膜の製造装置および酸化物超電導薄膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になって発見されたＹ系の酸化物超電導体は、ピン止め力が高温まで持続し、液体窒素温度（７７Ｋ）での磁場中での応用に有効であることが知られているが、現在、この種の酸化物超電導体を実用的な超電導体として使用するためには、種々の解決するべき問題点が存在している。その問題点の１つが、強磁場中で酸化物超電導体の臨界電流密度が減少するという問題である。
上記強磁場中で酸化物超電導体の臨界電流密度が減少するという問題は、酸化物超電導体の結晶自体に電気的な異方性が存在することが大きな原因となっており、特に酸化物超電導体はその結晶軸のａ軸方向とｂ軸方向には電気を流し易いが、ｃ軸方向には電気を流しにくいことが知られている。このような観点から酸化物超電導体を基材上に形成してこれを超電導体として使用するためには、基材上に結晶配向性の良好な状態の酸化物超電導体を形成し、しかも、電気を流そうとする方向に酸化物超電導体の結晶のａ軸あるいはｂ軸を配向させ、その他の方向に酸化物超電導体のｃ軸を配向させる必要がある。
【０００３】
ところで、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の基材上に結晶配向性の良好な酸化物超電導層を形成する必要がある。ところが、金属テープなどの基材上に酸化物超電導層を直接形成すると、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、結晶配向性の良好な酸化物超電導層は到底形成できないものである。しかも、酸化物超電導層を形成する際に行なう熱処理によって金属テープと酸化物超電導層との間で拡散反応が生じるために、酸化物超電導層の結晶構造が崩れ、超電導特性が劣化する問題がある。
【０００４】
そこで本発明者らは、ハステロイテープなどの金属テープからなる長尺のテープ状の基材の上にイットリウム安定化ジルコニア（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、酸化物超電導体の中でも臨界温度が約９０Ｋであり、液体窒素（７７Ｋ）中で用いることができる安定性に優れたＹＢａＣｕＯ系の超電導層（酸化物超電導層）を形成することで超電導特性の優れた酸化物超電導導体を製造する試みを種々行なっている。
このような試みの中から本発明者らは先に、結晶配向性に優れた中間薄膜を形成するために、あるいは、超電導特性の優れた超電導テープを得るために、ハステロイテープなどの金属テープの基材上にスパッタ装置により多結晶中間薄膜を形成する際に、スパッタリングと同時に基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射しながら多結晶中間薄膜を成膜し、これにより結晶配向性に優れた多結晶中間薄膜を形成することができるようにしている。
【０００５】
この方法によれば、多結晶中間薄膜を形成する多数の結晶粒のそれぞれの結晶格子のａ軸あるいはｂ軸で形成する粒界傾角を３０度以下に揃えることができ、結晶配向性に優れた多結晶中間薄膜を形成することができるそして更に、この配向性に優れた中間薄膜上にＹＢａＣｕＯ系の超電導層をスパッタリング法、あるいはレーザ蒸着法などの物理蒸着法などの成膜法により成膜するならば、酸化物超電導層の結晶配向性も良好なものになり、これにより、臨界電流密度が高い酸化物超電導導体を形成することができる。
【０００６】
図６に、従来のレーザ蒸着装置の一例を示した。
このレーザ蒸着装置は、内部を真空排気自在に構成された処理容器１０を有し、この処理容器１０の内部の成膜室１０ａの下部側に長尺のテープ状の基材１が設けられ、該基材１の上方側には酸化物超電導体または酸化物超電導体と近似組成のターゲット１２が設けられる一方、処理容器１０の外部にはターゲット１２表面にレーザ光を照射して粒子の噴流（プルーム）１３を発生させるためのレーザ発振装置１４が設けられている。
【０００７】
処理容器１０は排気孔１０ｂを介して図示略の真空排気装置に接続されて内部を真空排気できるようになっている。
ターゲット１２は、板状のものであり、その下面が基材１上面と平行に向き合うようにターゲットホルダ１２ａによって支持されている。
基材１の下方側には、送出装置１８と、巻取装置１９がそれぞれ離間して設けられ、送出装置１８からテープ状の基材１を送り出し、巻取装置１９で巻き取ることができるとともに、基材１をターゲット１２の下方で水平移動できるようになっている。
これら送出装置１８と巻取装置１９との間には、基材１を輻射熱により加熱するためのＰt線２０ａなどからなる加熱ヒータ２０が設けられている。
レーザ発振装置１４と処理容器１０との間には、第１反射鏡２１と集光レンズ２２と第２反射鏡２３が設けられ、レーザ発振装置１４が発生させたレーザビームを処理容器１０の側壁に取り付けられた透明窓２４を介してターゲット１２に集光照射できるようになっている。
【０００８】
また、従来のレーザ蒸着装置においては、基材１上に粒子を堆積させる際、基材１の温度を一定にするために、上記加熱ヒータ２０に一定出力が投入されるようになっている。
また、従来のレーザ蒸着装置のその他の例としては、図７に示すようなものががある。
図７に示したレーザ蒸着装置が、図６に示したレーザ蒸着装置と異なる点は、加熱ヒータ２０の上方に、基材１の裏面を接触させるための湾曲面２６ａを有するサセプター２６が設けられている点である。サセプター２６をなす材料としては、耐熱合金や、ハステロイなどが用いられる。また、このサセプター２６は、基材１の長さ方向に沿った方向の曲率半径が３００〜８００ｍｍ程度になるように設定されている。このサセプター２６は、加熱ヒータ２０により加熱される。
【０００９】
図６に示したような従来のレーザ蒸着装置を用いて基材１上に酸化物超電導層を形成するには、レーザ発振装置１４からレーザビームを射出し、第１反射鏡２１と集光レンズ２２と第２反射鏡２３と透明窓２４を介してレーザビームをターゲット１２に照射する。一方、多結晶中間薄膜が形成された基材１を多結晶中間薄膜側の面を上にして送出装置１８から所定速度で順次送り出して巻取装置１９に巻取り、基材１をターゲット１２の下方を水平移動させるとともに加熱ヒータ２０に出力を投入して基材１を加熱する。ここでの加熱の際、加熱ヒータ２０に一定出力を投入する。このようにすると、レーザビームが照射れたターゲット１２は表面部分がえぐり取られるか蒸発されて構成粒子が叩き出され、基材１の中間薄膜２上に堆積し結晶化薄膜となる。このとき、基材１は加熱ヒータ２０により加熱されているので結晶化薄膜は堆積と同時に熱処理されて酸化物超電導層が形成される。
【００１０】
以上の操作によって基材１の上面に順次粒子を堆積させ、テープ状の基材１の多結晶中間薄膜上に酸化物超電導層を形成することで、酸化物超電導導体を得ることができる。
図７に示すような構成のレーザ蒸着装置を用いて基材１上に酸化物超電導層を形成する場合は、基材１をターゲット１２の下方を水平移動させるとともに加熱する際、加熱ヒータ２０により加熱されたサセプター２６の湾曲面２６ａに基材１の裏面を接触させながら加熱すればよい。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが図６に示したような構成のレーザ蒸着装置を用いて酸化物超電導層を形成する場合、加熱ヒータ２０に投入する出力を一定にしても、加熱ヒータ２０の線材の温度が変動したり、加熱ヒータ２０の内部温度に変動が生じ、これにより成膜中の基材１の温度も直ちに変動し、不安定になり、結晶化薄膜を堆積させる部分（成膜領域）の温度分布のバラツキが大きくなってしまう。このように成膜領域の温度分布のバラツキが大きくなると、基材１の上面に膜厚が均一な結晶化薄膜を堆積できず、得られる酸化物超電導導体の臨界電流（Ｉc）のバラツキが大きく、特に、基材１の長さ方向に沿った臨界電流のバラツキが大きく、しかも臨界電流値も低い傾向を示し、超電導特性において不満があった。
【００１２】
また、図７に示したような構造のレーザ蒸着装置を用いる場合、基材１の裏面をサセプター２６の湾曲面２６ａに接触させて加熱するため、基材１のサセプター２６への接触状態によって基材１の温度が変化してしまうため、不安定であり、成膜領域の温度分布にバラツキが生じやすく、成膜領域の基材の温度を成膜に適切な一定温度範囲に制御するのが困難であった。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、薄膜を堆積させる部分（成膜領域）の基材の温度を成膜に適切な温度範囲に制御でき、基材の長さ方向に沿って均一で、かつ高い特性を有する薄膜の形成が可能にすることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、真空排気可能な成膜室内にテープ状の基材を送り込み、該基材を加熱しながら前記成膜室内に設けた酸化物超電導薄膜形成用ターゲットの構成粒子をレーザ光の照射により叩き出し、これら粒子を前記基材上に堆積させて酸化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導薄膜の製造装置において、前記テープ状の基材を非接触状態で加熱するためのサセプターと、前記サセプターを加熱するための加熱手段とからなる加熱治具が備えられ、前記サセプターは前記テープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を成膜する領域の近傍に配設されてなり、前記サセプターがサセプタホルダの上面側に着脱自在に装着され、該サセプタホルダの両端側に前記テープ状の基材をサセプターから一定距離離した状態で支持するとともに基材をサセプターの上方に案内するための基材支持体がそれぞれ設けられ、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の間に供給した前記基材に前記ターゲットから発生させた粒子の噴流を当てて該粒子を前記基材上に堆積して前記薄膜を成膜できるように構成されてなることを特徴とする酸化物超電導薄膜の製造装置を上記課題の解決手段とした。
上記の構成の本発明の薄膜の製造装置においては、前記サセプターが板状とされて前記ターゲットに平行に配置されるとともに、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の高さが等しくされ、前記基材が前記ターゲットとサセプターとの間において前記サセプター表面に対して一定距離離間したまま移動自在とされ、前記基材がその裏面側から前記サセプターからの輻射熱により加熱自在とされてなることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、真空排気可能な成膜室内にテープ状の基材を送り込み、該基材を加熱しながら前記成膜室内に設けた酸化物超電導薄膜形成用ターゲットの構成粒子をレーザ光の照射により叩き出し、これら粒子を前記基材上に堆積させて酸化物超電導薄膜を形成する酸化物超電導薄膜の製造方法において、前記テープ状の基材を非接触状態で加熱するためのサセプターと、前記サセプターを加熱するための加熱手段とからなる加熱治具を備え、前記サセプターを前記テープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を成膜する領域の近傍に配設し、前記サセプターとして、サセプタホルダの上面側に着脱自在に装着され、該サセプタホルダの両端側に前記テープ状の基材をサセプターから一定距離離した状態で支持するとともに基材をサセプターの上方に案内するための基材支持体をそれぞれ設けたものを用い、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の間に前記基材を順次供給し、前記基材支持体間において前記ターゲットから発生させた粒子の噴流を当てて該粒子を前記基材上に堆積して前記薄膜を成膜することを特徴とする。
また、先の方法において、前記サセプターを板状とし、前記ターゲットに平行に配置するとともに、前記サセプタホルダの両端側の基材支持体の高さを等しくし、前記基材を前記ターゲットとサセプターとの間において前記サセプター表面に対して一定距離離間したまま移動し、前記基材をその裏面側から前記サセプターからの輻射熱により加熱することを特徴とする製造方法としても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態例について説明する。なお、以下に述べる実施形態例は、本発明の薄膜の製造装置をレーザ蒸着装置に適用した場合について説明する。
図１〜図２は、本発明の薄膜の製造装置をレーザ蒸着装置に適用した実施形態を示す図である。
図１の実施形態のレーザ蒸着装置が、図６に示した従来のレーザ蒸着装置と異るところは、テープ状の基材１上に結晶化薄膜を堆積する領域の近傍、すなわち送出装置１８と巻取装置１９との間の基材１の下方に加熱治具３０が配設された点である。図２は、この加熱治具３０を説明するための図であり、（Ａ）はターゲット側から見た図、（Ｂ）は（Ａ）のII−II線断面図ある。
【００１７】
この加熱治具３０は、基材１を非接触状態で加熱するためのサセプター３２と、該サセプター３２とは別個に設けられたサセプタホルダ３４と、該サセプター３２を加熱するためのヒータ（加熱手段）３６から概略構成されている。
上記サセプター３２は、長方形板状のものである。このサセプター３２をなす材料としては、Ｎi８０％−Ｃr１４％−Ｆe６％（商品名インコネル、インターナショナルニッケル社製）などの耐熱合金や、ハステロイなどが好適に用いられる。
サセプター３２の幅Ｗ1としては、基材１の幅Ｗ2が１乃至２０ｍｍのとき、１乃至５０ｍｍ程度、好ましくは１０〜２５ｍｍ程度である。また、サセプター３２の基材１の長さ方向に沿った方向の長さＬ1としては、２０ｍｍ乃至１５０ｍｍ程度、好ましくは３０〜１００ｍｍ程度であるが、必ずしもこの限りではなく、また、サセプター３２の幅Ｗ1は、基材１の幅Ｗ2と同じ幅であってもよく、基材１上に形成する酸化物超電導層の種類や厚み等によっても異る。
【００１８】
上記サセプタホルダ３４は、ステンレス鋼などからなる板状のものである。
このサセプタホルダ３４には、サセプター３２をサセプタホルダ３４の上面３４ａに着脱自在に取り付けるための取付手段（図示略）が備えられている。ここでの取付手段としては、例えば、サセプタホルダ３４に予め孔３４ｂを開けておき、この孔３４ｂにサセプター３２をホルダ３４の裏側（下側）から嵌め込み、ネジ止めすることにより、サセプター３２をホルダ３４に取り付けるようにしてもよい。
このサセプタホルダ３４の下方には、ヒータ３６が配設されている。このヒータ３６は、Ｐt線などからなるものであり、サセプター３２のみを加熱できるものであれば十分である。
【００１９】
また、サセプタホルダ３４の上面３４ａで、基材１の長さ方向に沿った両端部には、テープ状の基材１をサセプター３２から一定距離離した状態で支持するとともに該基材１をサセプター３２の上方に案内するための基材支持体３８がそれぞれ設けられている。
また、サセプタホルダ３４の周囲のサセプタホルダ３４の上面３４ａには、反射防止板（図示略）が配設されていることが好ましい。この反射防止板は、熱伝導率が小さい材料でかつ、結晶化薄膜を構成する粒子とは不活性な材料からなるもので、例えば、ステンレス鋼、Ｎi８０％−Ｃr１４％−Ｆe６％（商品名インコネル、インターナショナルニッケル社製）、ハステロイなどが用いられる。
【００２０】
このような反射防止板がセプターホルダ３４の上面３４ａのサセプター３２の周辺に配設されていると、後述する酸化物超電導層の形成時にサセプタホルダ３４の上面３４ａからの照り返しを減らすことができるので、基材１が反射熱などの悪影響を受けることを防止でき、従って、基材１の温度を成膜に最適な温度範囲により制御し易い。
この加熱治具３０は、送出装置１８から送り出されるとともに巻取装置１９により巻き取られるテープ状の基材１がサセプター３２に接触しないように配設されている。
【００２１】
このような構成の加熱治具３０においては、ヒータ３６によりサセプター３２を加熱すると、サセプター３２の上面３２ａはほぼ一定温度範囲に加熱され、また、このときセプター３２の上面３２ａの温度分布は安定しており、温度分布のバラツキは殆どない。
従って、基材１をサセプター３２上を走行させて加熱する際、該サセプター３２の表面と基材１との距離を一定に保つようにすれば、基材１の成膜領域を一定温度範囲に制御することができる。
【００２２】
また、この加熱治具３０においては、サセプター３２がサセプタホルダ３４に着脱自在に取り付けられるようになっているため、基材１の一定温度範囲を変更したり、あるいは用いる基材１の寸法を変更するときには、幅Ｗ1や長さＬ1等の寸法が異なるサセプター３２に交換することにより、サセプター３２の基材１側の表面積（上面３２ａの面積）を変更して、サセプター３２の一定温度範囲の表面積を変更することができ、これにより基材１の一定温度範囲となる部分の面積を変更でき、また、高さ等の寸法が異なるサセプター３２に交換することにより、サセプター３２と基材１との距離を変更することができる。
【００２３】
ここでのターゲット１２としては、形成しようとする酸化物超電導層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、または、酸化物超電導体のバルクなどから形成されている。現在知られている臨界温度の高い酸化物超電導体として具体的には、  Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔ１−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などがあるので、ターゲット１２としてはこれらの系のものなどを用いることができる。なお、酸化物超電導体を構成する元素の中で蒸気圧が高く、蒸着の際に飛散しやすい元素もあるので、このような元素を含むターゲット１２を使用する場合は、蒸気圧の高い元素を目的とする所定の割合よりも多く含むターゲットを用いればよい。
また、レーザ発振装置１４としては、ターゲット１２から構成粒子を叩きだすことができるものであれば、ＹＡＧレーザ、エキシマレーザなどのいずれのものを使用してもよい。
【００２４】
次に、図１乃至図２に示した実施形態のレーザ蒸着装置を用いて酸化物超電導導体を製造する方法について説明する。
まず、多結晶中間薄膜が形成されたテープ状の基材１を成膜室１０ａ内の送出装置１８にセットし、ターゲット１２をその下面が上記基材１の多結晶中間薄膜側の面と平行に向き合うようにターゲットホルダ１２ａにセットする。一方、サセプタホルダ３４を上記取付手段によりサセプター３２の上面に取り付ける。
このようにしたならば成膜室１０ａを真空排気する。ここで必要に応じて成膜室１０ａに酸素ガスを導入して成膜室１０ａを酸素雰囲気としても良い。
【００２５】
また、ヒータ３６に出力を投入してサセプター３２を加熱し、サセプター３２からの輻射熱により基材１を加熱できるようにする。このようにするとサセプター３２の上面３２ａは一定温度範囲に加熱されている。ここでヒータ３６に投入する出力としては、サセプター３２の上面３２ａが成膜に適切な温度な一定温度範囲となる値である。サセプター３２の上面３２ａの温度は、基材１としてハステロイテープ上にＹＳＺからなる多結晶中間薄膜を形成したものを用い、該基材１上にＹＢａＣｕＯ系の超電導層を形成する場合、７００゜Ｃ〜１０００゜Ｃの範囲内で、かつ温度分布のバラツキが±１０゜Ｃ以内とすることが好ましい。
【００２６】
次に、レーザ発振装置１４から発生させたレーザビームを第１反射鏡２１と集光レンズ２２と第２反射鏡２３と透明窓２４を介して成膜室１０ａ内に導き、ターゲット１２の表面に集光照射する。この際に、集光レンズ２２の位置調節を行ってターゲット１２の表面にレーザビームの焦点を合せる。また、多結晶中間薄膜が形成された基材１を多結晶中間薄膜側の面を上にして送出装置１８から一方の基材支持体３８を経て、サセプター３２の上に所定速度で順次送り出し、さらに他方の支持体３８を経て巻取装置１９に巻取ることにより、基材１をターゲット１２とサセプター３２の間で、かつサセプター３２と基材１とを一定距離離間した状態で水平移動させながら加熱する。
【００２７】
ここでの基材１の走行速度は、０より大きく１０ｍ／時間より小さいことが好ましい。基材１の走行速度が１０ｍ／時間を超えると結晶成長時間が不十分のため好ましくない。
また、基材１の成膜領域とサセプター３２との距離は、０より大きく２５ｍｍ以下程度とされる。基材１とサセプター３２との距離が０ｍｍ、すなわち、基材１がサセプター３２に接触していると接触状態によって基材１の温度が変動してしまうため好ましくない、基材１とサセプター３２との距離が２５ｍｍを超えると基材１へ熱が伝わりにくくなり、ヒーターの負荷が大きくなるため好ましくない。このようにすると、ヒータ３６によりサセプター３２の上面３２ａは一定温度範囲に加熱されており、基材１の成膜領域を一定温度範囲で加熱することができる。
【００２８】
基材１の成膜領域の温度は、基材１としてハステロイテープ上にＹＳＺからなる多結晶中間薄膜を形成したものを用い、該基材１上にＹＢａＣｕＯ系の超電導層を形成する場合、７００゜Ｃ〜１０００゜Ｃの範囲内、より好ましくは７００゜Ｃ〜７５０゜Ｃで、かつ温度分布のバラツキが±１０゜Ｃ以内、より好ましくは±５゜Ｃ以内である。
【００２９】
このようにすると、レーザビームが照射されたターゲット１２は表面部分がえぐり取られるか蒸発されて構成粒子が叩き出され、この粒子は基材１の多結晶中間薄膜上に堆積して結晶化薄膜が形成される。このとき、基材１はサセプター３２の輻射熱により加熱されているので結晶化薄膜は堆積と同時に熱処理されて酸化物超電導層が形成される。
以上の操作によって基材１上に順次粒子を堆積させ、テープ状の基材１の多結晶中間薄膜上に酸化物超電導層を形成することで、酸化物超電導導体を得ることができる。このようにして形成された酸化物超電導層は、基材１の長さ方向に沿って均質に形成されており、しかも結晶配向性が優れている。
【００３０】
実施形態のレーザ蒸着装置にあっては、上述の構成の加熱治具３０を備えることにより、ヒータ３６により加熱されたサセプター３２の輻射熱によって基材１を非接触状態で加熱でき、このときサセプター３２の上面３２ａの温度分布は安定しており、しかも温度分布のバラツキも殆どないので、基材の成膜領域を成膜に適切な一定の温度範囲に加熱することができ、図６の輻射型のヒータにより基材を直接加熱する従来のレーザ蒸着装置で起こっていたＰｔ線の温度変動やヒータの内部温度の変動により基材の温度が直ちに変動し、不安定になるといった問題点を改善できる。
【００３１】
また、上記サセプター３２は基材１に接触することなく、加熱できるので、図７に示したようなサセプターの湾曲面に基材の裏面を接触させて加熱する従来のレーザ蒸着装置で起こっていた基材のサセプターへの接触状態によって基材の温度が変化し、成膜領域の温度分布にバラツキが生じやすいといった問題点を改善できる。
従って、実施形態のレーザ蒸着装置によれば、結晶化薄膜を堆積させる部分（成膜領域）の基材１の温度を成膜に最適な温度範囲に制御することができるので、成膜条件が良好となり、基材１の長さ方向に沿って均質で、かつ結晶配向性が優れた酸化物超電導層を形成することができ、従って基材１の長さ方向に沿って均一で、臨界電流値などの超電導特性が優れた酸化物超電導導体を製造できる。
【００３２】
また、上記加熱治具３０においては、サセプター３２の両側に基材支持体３８，３８が設けられているので、基材１をサセプター３２の上方に案内するとともに基材１とサセプタ３２の上面３２ａとの距離を離間状態で一定に保つことができ、基材１の成膜領域の温度分布を均一にできる。
さらに、上記加熱治具３０においては、サセプター３２がサセプタホルダ３４に着脱自在に取り付けられるようになっているため、寸法が異なるサセプター３２に交換することにより、サセプター３２の一定温度範囲の表面積を変更し、これにより基材１の一定温度範囲となる部分の面積を容易に変更でき、また、サセプター３２と基材１との距離を変更することができ、基材１の成膜領域の大きさを変更したり、用いる基材１の寸法を変更する際にも容易に対応できる。
また、加熱治具３０においては、サセプター３２がサセプタホルダ３４とは別個に設けられたものであり、さらにサセプター３２のみを加熱するだけでよいので、ヒータ３６の出力が小さくて済み、経済的である。
【００３３】
なお、上述の実施形態においては、本発明の薄膜の製造装置および薄膜の製造方法をレーザ蒸着装置および酸化物超電導導体の製造方法に適用した場合について説明したが、成膜室内に設けた酸化物超電導体または酸化物超電導体と近似組成のターゲットから発生させた粒子をターゲット近傍を移動中の基材上に順次堆積させて酸化物超電導層を形成する酸化物超電導導体の製造方法やこれに用いられる製造装置においても同様に適用でき、例えば、スパッタ法などの物理蒸着法やスパッタ装置などの物理蒸着装置において同様に適用できる。また、酸化物超電導導体の製造方法や製造装置に限らず、成膜室内に設けたターゲットから発生させた粒子をターゲット近傍を移動中の基材上に順次堆積させて薄膜や厚膜を形成する方法や、これに用いる製造装置に適用できる。
【００３４】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すレーザ蒸着装置において、ターゲット蒸発用のレーザとして繰返周波数２００Ｈｚ、エネルギー２００ｍＪのＫｒＦエキシマレーザを用いた。また、基材として、ハステロイ製の幅１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのテープの上面に、厚さ０．５μｍのＹＳＺからなる多結晶中間薄膜を被覆したものを用いるとともに、ターゲットとしてＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ(7-δ)なる組成の焼結体からなる円板状のターゲットを用いた。また、サセプターとしてインコネル（商品名；インターナショナルニッケル社製）製のものを用い、これをサセプタホルダに取り付けた。
成膜室の内部を１０-6Ｔｏｒｒ（但し、１Ｔｏｒｒ＝１３３．３２２Ｐａ）に排気し、雰囲気温度が７００゜Ｃ〜７５０゜Ｃの範囲となるようにサセプターの下方のヒータ（加熱手段）に出力３ｋＷを投入し、上記基材と上記サセプターとを５ｍｍ離間した状態で、上記基材を上記サセプターの上方を１ｍ／ｈで通過させて加熱し該基材上に上記ターゲットから移動してくる粒子を堆積しレーザ蒸着を行って酸化物超電導導体を得た。
【００３５】
実施例１で得られた酸化物超電導導体をこの酸化物超電導導体の中央部分側に対し、スパッタ装置によりＡｇコーティングを施し、更に両端部側にそれぞれＡｇの電極を形成し、Ａｇコーティング後に純酸素雰囲気中にて５００℃で２時間熱処理を施して測定試料とした。そして、この試料を液体窒素で７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔ（テスラ）の条件で試料における長さ方向の位置ごとの臨界電流（Ｉc）を測定した結果を図３に示す。
【００３６】
（比較例１）
サセプターとして上面に湾曲面を有し、該湾曲面の基材の長さ方向に沿った方向の曲率半径が６００ｍｍのものを用い、基材の裏面をこのサセプターの湾曲面に接触させながら加熱し、該基材上にターゲットから移動してくる粒子を堆積した以外は上記実施例１と同様にしてレーザ蒸着を行って酸化物超電導導体を得た。
比較例１で得られた酸化物超電導導体の長さ方向の位置ごとの臨界電流を上記実施例１と同様にして測定した。その結果を図４に示す。
【００３７】
（比較例２）
図６に示すレーザ蒸着装置を用い、輻射型の加熱ヒータに一定出力３ｋＷを投入し、このヒータにより基材を直接加熱しながら該基材上にターゲットから移動してくる粒子を堆積した以外は上述の実施例１と同様にして酸化物超電導導体を得た。
比較例２で得られた酸化物超電導導体の長さ方向の位置ごとの臨界電流を上記実施例１と同様にして測定した。
【００３８】
図３乃至図５に示した結果から明らかなように、比較例２で得られた酸化物超電導導体は、実施例１で得られた酸化物超電導導体に比べて臨界電流値が低く、超電導特性が劣ることが確認できた。また、比較例１の酸化物超電導導体は、実施例１で得られた酸化物超電導導体に比べて基材の長さ方向に沿った臨界電流値のばらつきが大きいことが確認できた。また、比較例１の酸化物超電導導体は、部分的には、実施例１の酸化物超電導導体より臨界電流値が大きいが、実施例１に比べて基材の長さ方向に沿った臨界電流値のばらつきが大きいことが確認できた。以上のことから、実施例１で得られた酸化物超電導導体は、基材の長さ方向に沿った臨界電流値が約４０Ａとほぼ均一で、優れた超電導特性を有することが分る。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の酸化物超電導薄膜の製造装置は、上記テープ状の基材を非接触状態で加熱するためのサセプターと、上記サセプターを加熱するための加熱手段とからなる加熱治具が備えられ、上記サセプターは上記テープ状の基材上に酸化物超電導薄膜を成膜する領域の近傍に配設されてなるものであるので、上記加熱手段により加熱されたサセプターの輻射熱によって上記基材を非接触状態で加熱でき、このときサセプターの表面の温度分布は安定しており、しかも温度分布のバラツキも殆どないので、酸化物超電導薄膜を堆積させる部分（成膜領域）の基材の温度を成膜に最適な温度範囲に制御することができるので、成膜条件が良好となり、基材の長さ方向に沿って均質で、かつ特性が優れた薄膜を形成することができ、従って基材の長さ方向に沿って均一で、高い特性を有する酸化物超電導薄膜を製造できる。
【００４０】
また、本発明の酸化物超電導薄膜の製造装置において、上記加熱治具に、上記テープ状の基材を上記サセプターから一定距離離間した状態で支持する基材支持体を備えたものにあっては、上記基材と上記サセプターとの距離を離間状態で一定に保つことができ、上記基材の成膜領域の温度分布を均一にできる。
さらに、本発明の薄膜の製造装置において、上記加熱治具に、上記サセプターが上面側に着脱自在に取り付けられるサセプタホルダを備えたものにあっては、寸法が異なるサセプターに交換することにより、サセプターの一定温度範囲の表面積を変更し、これにより上記基材の一定温度範囲となる部分の面積を容易に変更でき、また、上記サセプターと上記基材との距離を変更することができ、上記基材の成膜領域の大きさを変更したり、用いる基材の寸法を変更する際にも容易に対応できる。
【００４１】
本発明の酸化物超電導薄膜の製造方法にあっては、上記テープ状の基材を加熱しながら該基材上に上記ターゲットの構成粒子を堆積させる際、加熱手段により加熱されたサセプターと上記テープ状の基材とを一定距離離間した状態で上記テープ状の基材を上記サセプターの上方を通過させることにより、上記加熱手段により加熱されたサセプターの輻射熱によって上記基材を非接触状態で加熱でき、このときサセプターの表面の温度分布は安定しており、しかも温度分布のバラツキも殆どないので、酸化物超電導薄膜を堆積させる部分（成膜領域）の基材の温度を成膜に最適な温度範囲に制御することができるので、成膜条件が良好となり、基材の長さ方向に沿って均質で、かつ特性が優れた酸化物超電導薄膜を形成することができ、従って基材の長さ方向に沿って均一で、高い特性を有する酸化物超電導薄膜を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の薄膜の製造装置をレーザ蒸着装置に適用した実施形態を示す概略構成図である。
【図２】  図１のレーザ蒸着装置に備えられた加熱治具を説明するための図であり、（Ａ）はターゲット側から見たときの図、（Ｂ）は（Ａ）のII−II線断面図ある。
【図３】  実施例１で得られた酸化物超電導導体の長さ方向の位置ごとの臨界電流を示すグラフである。
【図４】  比較例１で得られた酸化物超電導導体の長さ方向の位置ごとの臨界電流を示すグラフである。
【図５】  比較例２で得られた酸化物超電導導体の長さ方向の位置ごとの臨界電流を示すグラフである。
【図６】  従来のレーザ蒸着装置の一例を示す概略構成図である。
【図７】  従来のレーザ蒸着装置のその他の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１・・・基材、１０ａ・・・成膜室、１２・・・ターゲット、３０・・・加熱治具、３２・・・サセプター、３４・・・サセプタホルダ、３６・・・ヒータ（加熱手段）、３８・・・基材支持体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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