JP3771027B2

JP3771027B2 - 配向制御多結晶薄膜の蒸着方法及び蒸着装置

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Publication number: JP3771027B2
Application number: JP35843097A
Authority: JP
Inventors: 康裕飯島; 真理子保坂; 伸行定方; 隆斉藤
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2006-04-26
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11185544A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ状の基材上に配向制御多結晶薄膜を形成する配向制御多結晶薄膜の蒸着方法及び蒸着装置に係わり、特に、成膜効率を低下させることなく、配向制御多結晶薄膜の表面の結晶配向性を向上させることができる配向制御多結晶薄膜の蒸着方法及び蒸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年になって発見された酸化物超電導体は、液体窒素温度を超える臨界温度を示す優れた超電導体であるが、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、酸化物超電導体の臨界電流密度が低いという問題である。
前記酸化物超電導体の臨界電流密度が低いという問題は、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。
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Ｙ₁Ｂａ₂Ｃｕ₃Ｏx系の超電導層を形成することで超電導特性の優れた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、特願平３ー１２６８３６号、特願平３ー１２６８３７号、特願平３ー２０５５５１号、特願平４ー１３４４３号、特願平４ー２９３４６４号などにおいて特許出願を行なっている。
【０００４】
これらの特許出願に記載された技術によれば、ハステロイテープなどのテープ状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する方法（イオンビームアシストスパッタリング法）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ものである。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軸どうしのなす角度（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多結晶中間薄膜上にＹＢａＣｕＯ系の超電導層をレーザー蒸着法等により成膜するならば、酸化物超電導層の結晶配向性も優れたものになり、これにより、結晶配向性に優れ、７７Ｋで臨界電流密度が１０⁵Ａ／ｃｍ²以上と高い酸化物超電導層を形成することができる。
【０００５】
図４は、前述のイオンビームアシストスパッタリンング法に用いられる従来の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置の例を示す概略構成図である。
この配向制御多結晶薄膜の蒸着装置は、イオンビームスパッタ装置にイオンビームアシスト用のイオンガンを設けた構成となっており、テープ状の基材２を支持するとともに基材２を加熱する基材ホルダ３と、この基材ホルダ３に基材２を送り出すための基材送出ボビン４と、基材ホルダ３上で配向制御多結晶中間薄膜が形成された基材２を巻き取る基材巻取ボビン５と、前記基材ホルダ３の斜め上方に対向配置され、目的の組成の配向制御多結晶中間薄膜と同じ組成からなるターゲット６と、前記ターゲット６の斜め上方においてターゲット６の下面に向けて配置されたスパッタビーム照射装置８と、前記基材ホルダ３の側方に対向配置され、かつ前記ターゲット６と離間して配置されたイオンガン７とが、真空排気可能な蒸着処理容器１０内に収納された概略構成となっている。
前記イオンガン７は、その中心軸線Ｓを基材２の成膜面に対して入射角度θ（基材２の垂線（法線）と中心軸線Ｓとのなす角度）でもって傾斜させて対向配置されることにより、イオンビームを基材２の成膜面に対して入射角度θでもって照射できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで従来の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置を用いて基材２上に配向制御多結晶中間薄膜を形成する場合においては、多結晶中間薄膜の結晶配向性についてはイオンビームの基材２に対する入射角度θにより制御することができるものの、このイオンビームの最適照射領域（最適蒸着領域）は限られているため、最適照射領域以外に位置するテープ状の基材２上に蒸着した多結晶中間薄膜の結晶配向性が悪く、従ってこのような結晶配向性が悪い多結晶中間薄膜上に酸化物超電導層を形成すると、この酸化物超電導層の結晶配向性が悪くなり、その結果、得られる酸化物超電導導体の超電導特性が低下してしまうという問題があった。そこで、このような問題を解決するために、板状のマスク１１をテープ状の基材２のイオンガン７との間に配置し、最適照射領域に位置するテープ状の基材２の表面に配向制御多結晶中間薄膜を蒸着するようにしていた。
【０００７】
しかしながら前述のようなマスク１１を配設しても結晶配向性を向上させる効果が不十分で、蒸着処理容器１０内の真空中に拡散するターゲット６の構成粒子が基材巻取ボビン５側において基材２上の配向制御多結晶中間薄膜の表面に付着し、配向制御多結晶中間薄膜の最表面が結晶配向性が悪い薄い膜で覆われてしまい、従ってこの結晶配向性が悪い薄い膜上に酸化物超電導層に形成して得られる酸化物超電導導体の超電導特性に不満があった。
また、このような結晶配向性が悪い薄い膜をイオンビームで除去しながら成膜する方法も考えられているが、成膜効率が大幅に低下してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は前記課題を解決するためになされたもので、成膜効率を低下させることなく、配向制御多結晶薄膜の表面の結晶配向性を向上させることができる配向制御多結晶薄膜の蒸着方法と、これ方法の実施に好適に用いることができる配向制御多結晶薄膜の蒸着装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、真空排気可能な蒸着処理容器内に設けたターゲットから発生したターゲットの構成粒子を前記ターゲットの近傍を移動中のテープ状の基材上に順次堆積させるとともにこの基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射して配向制御多結晶薄膜を蒸着する配向制御多結晶薄膜の蒸着方法において、前記テープ状の基材上にターゲットの構成粒子を順次堆積させるとともにイオンビームを照射して配向制御多結晶薄膜を蒸着しながら、この配向制御多結晶薄膜を蒸着したテープ状の基材を、基材巻取装置ごとカバーで覆い、蒸着処理容器内の真空中に拡散するターゲットの構成粒子が基材巻取装置側の基材上に形成された配向制御多結晶薄膜の表面に付着するのを防ぎながら巻き取る工程を備えることを特徴とする配向制御多結晶薄膜の蒸着方法を前記課題の解決手段とした。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、ターゲットと、このターゲットの構成粒子をスパッタしてターゲットの近傍を移動中のテープ状の基材上に堆積するスパッタ手段と、前記テープ状の基材上に堆積中のターゲットの構成粒子にイオンビームを基材成膜面の斜め方向から照射するイオンガンと、配向制御多結晶薄膜が蒸着されたテープ状の基材を巻き取る基材巻取装置とが真空排気可能な蒸着処理容器内に設けられてなる配向制御多結晶薄膜の蒸着装置において、蒸着後のテープ状の基材と、前記基材巻取装置に巻き取られた蒸着後のテープ状の基材を前記基材巻取装置ごと覆って、蒸着処理容器内の真空中に拡散するターゲットの構成粒子が基材巻取装置側の基材上に形成された配向制御多結晶薄膜の表面に付着するのを防ぐためのカバーが備えられ、該カバーには蒸着後のテープ状の基材を導入するためのスリットが形成されていることを特徴とする配向制御多結晶薄膜の蒸着装置を前記課題の解決手段とした。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の配向制御多結晶薄膜の蒸着方法及び蒸着装置を酸化物超電導導体の製造方法においてテープ状の基材上に配向制御多結晶中間薄膜（配向制御多結晶薄膜）を蒸着する方法及びこれに用いる蒸着装置に適用した一実施形態について説明する。
図１は、本発明の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置の一実施形態を示す概略構成図である。
この実施形態の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置は、テープ状の基材２２を支持するとともに所望温度に加熱することができる基材ホルダ２３と、基材ホルダ２３上にテープ状の基材２２を送り出すための基材送出ボビン（基材送出装置）２４と、配向制御多結晶中間薄膜（配向制御多結晶薄膜）が形成されたテープ状の基材２２を巻き取るための基材巻取ボビン（基材巻取装置）２５と、蒸着後のテープ状の基材２２と基材巻取装置２５に巻き取られた蒸着後のテープ状の基材２２を前記基材巻取装置２５ごと覆うためのカバー２６と、この基材ホルダ２３の斜め上方に所定間隔をもって対向配置された板状のターゲット３６と、このターゲット３６の斜め上方においてターゲット３６の下面に向けて配置されたスパッタビーム照射装置（スパッタ手段）３８と、前記基材ホルダ２３の側方に所定間隔をもって対向され、かつ、前記ターゲット３６と離間して配置されたイオンガン３９とが真空排気可能な蒸着処理容器４０内に収納された概略構成となっている。
【００１２】
前記基材ホルダ２３は、内部に加熱ヒータを備え、基材ホルダ２３の上に送り出されたテープ状の基材２２を必要に応じて所望の温度に加熱できるようになっている。この基材ホルダ２３はピン等により支持体２３ａに回動自在に取り付けられており、傾斜角度を調整できるようになっている。このような基材ホルダ２３は、蒸着処理容器４０内のイオンガン３９から照射されるイオンビームの最適照射領域（最適蒸着領域）に配設されている。
テープ状の基材２２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合金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。
【００１３】
この実施形態の蒸着装置においては、前記基材送出ボビン２４から基材ホルダ２３上にテープ状の基材２２を連続的に送り出し、前記最適照射領域で配向制御多結晶中間薄膜が蒸着された基材２を基材巻取ボビン２５で巻き取ることで基材２２上に連続成膜することができるようになっている。この基材巻取ボビン２５は、前記最適照射領域の外に配設されている。この基材巻取ボビン２５およびこれに巻き取られた蒸着後のテープ状の基材２２は、カバー２６で覆われている。
【００１４】
カバー２６は、図２に示すように前記最適照射領域内からこの領域外に導出された蒸着後のテープ状の基材２２を導入するためのスリット２７を有し、基材巻取ボビン２５に巻き取られた基材２２を取り出し可能な構造のものである。このカバー２６の材質としては、後述するターゲット３６の構成粒子と反応しない材料を用いるのが好ましく、ステンレス鋼、アルミニウム合金などを挙げることができる。スリット２７の形状は、導入される蒸着後のテープ状の基材２２の外形の輪郭と略同様のものであり、また、このスリット２７の大きさは、これに通される蒸着後のテープ状の基材２２との間にできる隙間ができるだけ小さくすることが好ましい。スリット２７と蒸着後のテープ状の基材２２との隙間が大きすぎると、蒸着処理容器４０内の真空中に拡散するターゲット２６の構成粒子が前記隙間からカバー２６内に入り、基材２２上に形成された配向制御多結晶中間薄膜の表面に付着し、配向制御多結晶中間薄膜の最表面の結晶配向性が悪くなってしまう。
このようなカバー２６の配設位置は、最適照射領域外に導出された蒸着後のテープ状の基材２２を直ちに覆うことができるように最適照射領域の直後（基材ホルダ２３の直後）にスリット２７が開口する位置に配設するのが好ましい。
【００１５】
前記ターゲット３６は、目的とする配向制御多結晶中間薄膜を形成するためのものであり、目的の組成の配向制御多結晶中間薄膜と同一組成あるいは近似組成のものなどを用いる。ターゲット３６として具体的には、ＭｇＯあるいはＹ₂Ｏ₃で安定化したジルコニア（ＹＳＺ）、ＭｇＯ、ＳｒＴｉＯ₃などを用いるがこれに限るものではなく、形成しようとする配向制御多結晶中間薄膜に見合うターゲットを適宜用いれば良い。このようなターゲット３６は、ピン等によりターゲット支持体３６ａに回動自在に取り付けられており、傾斜角度を調整できるようになっている。
【００１６】
前記スパッタビーム照射装置（スパッタ手段）３８は、容器の内部に、蒸発源を収納し、蒸発源の近傍に引き出し電極を備えて構成されているものであり、ターゲット３６に対してイオンビームを照射してターゲット３６の構成粒子を基材２２に向けて叩き出すことができるものである。
【００１７】
前記イオンガン３９は、スパッタビーム照射装置３８と略同様の構成のものであり、容器の内部に蒸発源を収納し、蒸発源の近傍に引き出し電極を備えて構成されている。そして、前記蒸発源から発生した原子または分子の一部をイオン化し、そのイオン化した粒子を引き出し電極で発生させた電界で制御してイオンビームとして照射する装置である。粒子をイオン化するには直流放電方式、高周波励起方式、フィラメント式、クラスタイオンビーム方式などの種々のものがある。フィラメント式はタングステン製のフィラメントに通電加熱して熱電子を発生させ、高真空中で蒸発粒子と衝突させてイオン化する方法である。また、クラスタイオンビーム方式は、原料を入れたるつぼの開口部に設けられたノズルから真空中に出てくる集合分子のクラスタを熱電子で衝撃してイオン化して放射するものである。
この実施形態の蒸着装置においては、図３に示す構成の内部構造のイオンガン３９を用いる。このイオンガン３９は、筒状の容器４５の内部に、引出電極４６とフィラメント４７とＡｒガスなどの導入管４８とを備えて構成され、容器４５の先端からイオンをビーム状に平行に照射できるものである。
【００１８】
前記イオンガン３９は、図１に示すようにその中心軸線Ｓを基材２２の成膜面に対して入射角度θ（基材２２の垂線（法線）と中心線Ｓとのなす角度）でもって傾斜させて対向されている。この入射角度θは５０〜６０度の範囲が好ましいが、５５〜６０度の範囲が最も好ましい。従ってイオンガン３９は基材２２の成膜面に対して入射角度θでもってイオンビームを照射できるように配置されている。
なお、前記イオンガン３９によって基材２２に照射するイオンビームは、Ｈｅ⁺、Ｎｅ⁺、Ａｒ⁺、Ｘｅ⁺、Ｋｒ⁺などの希ガスのイオンビーム、あるいは、それらと酸素イオンの混合イオンビームなどで良い。だだし、形成しようとする配向制御多結晶中間薄膜の結晶構造を整えるためには、ある程度の原子量が必要であり、あまりに軽量のイオンでは効果が薄くなることを考慮すると、Ａｒ⁺、Ｋｒ⁺などのイオンを用いることが好ましい。
【００１９】
また、前記蒸着処理容器４０には、この容器４０内を真空などの低圧状態にするためのロータリーポンプ５１およびクライオポンプ５２と、ガスボンベなどの雰囲気ガス供給源５３がそれぞれ接続されていて、蒸着処理容器４０の内部を真空などの低圧状態で、かつ、アルゴンガスあるいはその他の不活性ガス雰囲気または酸素を含む不活性ガス雰囲気にすることができるようになっている。
さらに、前記蒸着処理容器４０には、この容器４０内のイオンビームの電流密度を測定するための電流密度計測装置５４と、前記容器４０内の圧力を測定するための圧力計５５が取り付けられている。
なお、この実施形態の蒸着装置では基材ホルダ２３をピン等により支持体２３ａに回動自在に取り付けることにより傾斜角度を調整できるようしたが、イオンガン３９の支持部分に角度調整機構を取り付けてイオンガン３９の傾斜角度を調整し、イオンビームの入射角度を調整するようにしても良く、また、角度調整機構はこの例に限るものではなく、種々の構成のものを採用することができるのは勿論である。
【００２０】
次に前記構成の蒸着装置を用いてテープ状の基材２２上にＹＳＺの配向制御多結晶中間薄膜を形成する場合について説明する。
テープ状の基材２２上に配向制御多結晶中間薄膜（配向制御多結晶薄膜）を形成するには、ＹＳＺからなるターゲット３６を用い、基材ホルダ２３を最適照射領域に配置するとともに傾斜角度を調節してイオンガン３９から照射されるイオンビームを基材ホルダ２３上に移動してきた基材２２の成膜面に５０〜６０度の範囲の角度で照射できるようにする。また、テープ状の基材２２が巻かれた基材送出装置２４を蒸着処理容器４０内に配置し、一方、蒸着処理容器４０内の最適照射領域の外で、最適照射領域外に導出された蒸着後のテープ状の基材２２を直ちに覆うことができるように最適照射領域の直後（基材ホルダ２３の直後）にスリット２７が開口するようにカバー２６を配置し、このカバー２６内に基材巻取ボビン２５を収納し、基材送出ボビン２４からテープ状の基材２２を基材ホルダ２３上に連続的に送り出し、続いてカバー２６内の基材巻取ボビン２５で巻き取れるようにセットする。次に、蒸着処理容器４０の内部を真空引きして減圧雰囲気とする。そして、イオンガン３９とスパッタビーム照射装置３８を作動させる。
【００２１】
スパッタビーム照射装置３８からターゲット３６にイオンビームを照射すると、ターゲット３６の構成粒子が叩き出されて基材２２上に飛来する。そして、最適照射領域内にある基材ホルダ２３上に送り出された基材２２上にターゲット３６から叩き出した構成粒子を堆積させると同時にイオンガン３９からＡｒイオンと酸素イオンの混合イオンビームを照射して所望の厚みの配向制御多結晶中間薄膜を蒸着し、続いて最適照射領域からこの領域外に送り出された蒸着後のテープ状の基材２２をスリット２７からカバー２６内に導入し、基材巻取ボビン２５に巻き取る。
【００２２】
ここでイオン照射する際の入射角度θは、５０〜６０度の範囲が好ましく、５５〜６０度の範囲が最も好ましい。ここでθを９０度とすると、多結晶中間薄膜のｃ軸は基材２２上の成膜面に対して直角に配向するものの、基材２２の成膜面上に（１１１）面が立つので好ましくない。また、θを３０度とすると、多結晶中間薄膜はｃ軸配向すらしなくなる。前記のような好ましい範囲の角度でイオンビーム照射するならば多結晶中間薄膜の結晶の（１００）面が立つようになる。このような入射角度でイオンビーム照射を行ないながらスパッタリングを行なうことで、基材２２上に形成されるＹＳＺの配向制御多結晶中間薄膜の結晶軸のａ軸とｂ軸とを配向させることができるが、これは、堆積されている途中のスパッタ粒子に対して適切な角度でイオンビーム照射されたことによるものと思われる。
【００２３】
前述のような配向制御多結晶中間薄膜の蒸着方法あっては、前記テープ状の基材２２上にターゲット３６の構成粒子を順次堆積させるとともにイオンビームを照射して配向制御多結晶中間薄膜を蒸着し、さらにこれとともにこの配向制御多結晶中間薄膜を蒸着したテープ状の基材２２の周囲を覆いながら巻き取るようにしたことにより、蒸着処理容器４０内の真空中に拡散するターゲット３６の構成粒子が基材巻取ボビン２５側において基材２２上に形成された配向制御多結晶中間薄膜の表面に付着することが殆どなく、配向制御多結晶中間薄膜の最表面に付着する結晶配向性が悪い薄い膜を実用上殆ど問題のない程度まで大幅に低減することができる。従って、結晶配向性が悪い薄い膜の付着が殆どなく、しかも最表面の結晶配向性が優れた配向制御多結晶中間薄膜上に酸化物超電導層を成膜すると、この酸化物超電導層も結晶配向性に優れたものとなり、得られる酸化物超電導導体の超電導特性を向上させることができる。
【００２４】
【実施例】
（実施例）
図１に示す構成の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置を使用し、テープ状の基材が巻かれた基材送出装置を蒸着処理容器内に配置し、一方、蒸着後のテープ状の基材を直ちに覆うことができるように基材ホルダの直後にスリットが開口するようにカバーを配設し、このカバー内に基材巻取ボビンを収納し、基材送出ボビンからテープ状の基材を基材ホルダ上に連続的に送り出し、続いてカバー内の基材巻取ボビンで巻き取れるようにセットした。テープ状の基材としては、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍ、長さ１０ｃｍのハステロイＣ２７６テープを使用した。また、ターゲットはＹＳＺ（安定化ジルコニア）製のものを用いた。そして、この蒸着装置の蒸着処理容器内部を真空ポンプで真空引きして３.０×１０^-4トールに減圧した。スパッタ電圧１０００Ｖ、スパッタ電流１００ｍＡ、イオン源のビームの入射角度を５５度に各々設定し、イオン源のアシスト電圧を３００Ｖに、イオンビームの電流密度を１００μＡ／ｃｍ²にそれぞれ設定して基材の成膜面上にスパッタリングと同時にイオン照射を行ない、テープ速度１０ｃｍ／時間でテープ状の基材を送りながら成膜処理することで厚さ１．０μｍのＹＳＺ配向制御多結晶中間薄膜を蒸着するとともに蒸着後のテープ状の基材をスリットからカバー内に導入して該基材の周囲を覆いながら基材巻取ボビンに巻き取った。なお、前記イオンビームの電流密度とは、蒸着処理容器に取り付けた電流密度計測装置の計測数値によるものである。
【００２５】
次に、前記配向制御多結晶中間薄膜上にレーザ蒸着装置を用いて厚さ１．０μｍの酸化物超電導層を形成し、酸化物超電導導体を作製した。このレーザ蒸着装置に備えるターゲットとしては、Ｙ_0.7Ｂａ_1.7Ｃｕ_3.0Ｏ_7-xなる組成の酸化物超電導体からなるターゲットを用いた。蒸着処理室の内部を１×１０^-6トールに減圧した後、内部に酸素を導入し２×１０^-3トールとした後、レーザ蒸着を行なった。ターゲット蒸発用のレーザとして波長１９３ｎｍのＡｒＦレーザを用いた。この成膜後、４００゜Ｃで６０分間、酸素雰囲気中において薄膜を熱処理した。以上の処理で得られた酸化物超電導導体は、厚さ１０２．０μｍ、幅１０ｍｍ、長さ１０ｃｍのものである。
【００２６】
この酸化物超電導導体を冷却し、臨界電流密度の測定を行なった結果、臨界電流密度＝３．０×１０⁵Ａ／ｃｍ²（７７Ｋ、０Ｔ）を示し、極めて優秀な超電導特性を発揮することを確認できた。このような超電導特性が優れた酸化物超電導導体が得られたのは、配向制御多結晶薄膜の最表面に結晶配向性が悪い薄い膜の付着がなく、従って最表面の結晶配向性が優れた配向制御多結晶薄膜上に結晶配向性が優れた酸化物超電導層を成膜することができためであると考えられる。よって、前述の実施例の蒸着方法によれば、配向制御多結晶薄膜を蒸着したテープ状の基材の周囲を覆いながら巻き取る工程を備えているので、成膜効率を低下させることなく、配向制御多結晶薄膜の表面の結晶配向性を向上できることが分った。
【００２７】
（比較例１）
図４に示す構成の従来の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置を使用し、ＹＳＺ配向制御多結晶中間薄膜を蒸着したテープ状の基材を覆わないで基材巻取ボビンに巻き取る以外は前記実施例と同様にして酸化物超電導導体を作製した。ここでの酸化物超電導導体は、厚さ１０２．０μｍ程度、幅１０ｍｍ、長さ１０ｃｍのものであった。ここでのＹＳＺ配向制御多結晶中間薄膜の成膜時のテープ速度は、１０ｃｍ／時間であった。
この酸化物超電導導体を冷却し、臨界電流密度の測定を行なった結果、臨界電流密度＝１．０×１０⁵Ａ／ｃｍ²（７７Ｋ、０Ｔ）を示し、実施例で得られた酸化物超電導導体に比べて超電導特性が悪いことが分った。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１記載の配向制御多結晶薄膜の蒸着方法にあっては、テープ状の基材上にターゲットの構成粒子を順次堆積させるとともにイオンビームを照射して配向制御多結晶薄膜を蒸着しながら、この配向制御多結晶薄膜を蒸着したテープ状の基材の周囲を覆いながら巻き取る工程を備える方法であるので、蒸着処理容器内に拡散するターゲットの構成粒子が基材巻取装置側において基材上に形成された配向制御多結晶薄膜の表面に付着することが殆どなく、配向制御多結晶薄膜の最表面に付着する結晶配向性が悪い薄い膜を実用上殆ど問題のない程度まで大幅に低減することができる。従って、結晶配向性が悪い薄い膜の付着が殆どなく、しかも最表面の結晶配向性が優れた配向制御多結晶薄膜上に酸化物超電導層を成膜すると、この酸化物超電導層も結晶配向性に優れたものとなり、得られる酸化物超電導導体の超電導特性を向上させることができる。また、配向制御多結晶薄膜の最表面に結晶配向性が悪い薄い膜が殆ど付着していないため、このような結晶配向性が悪い薄い膜をイオンビームで除去しながら成膜する必要もないので、成膜効率が大幅に低下することもない。
【００２９】
また、請求項２記載の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置にあっては、特に、蒸着後のテープ状の基材と、基材巻取装置に巻き取られた蒸着後のテープ状の基材を前記基材巻取装置ごと覆うためのカバーが備えられ、かつ該カバーには蒸着後のテープ状の基材を導入するためのスリットが形成されているので、記載の配向制御多結晶薄膜の蒸着方法に好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】図１の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置に備えられるカバーを示す斜視図である。
【図３】図３に示す配向制御多結晶薄膜の蒸着装置に備えられるイオンガンの一例を示す断面図である。
【図４】従来の配向制御多結晶薄膜の蒸着装置の例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
２２・・・テープ状の基材、２５・・・基材巻取ボビン（基材巻取装置）、
２６・・・カバー、２７・・・スリット、３６・・・ターゲット、３８・・・スパッタビーム照射装置（スパッタ手段）、３９・・・イオンガン、４０・・・蒸着処理容器。

Claims

真空排気可能な蒸着処理容器内に設けたターゲットから発生したターゲットの構成粒子を前記ターゲットの近傍を移動中のテープ状の基材上に順次堆積させるとともにこの基材成膜面の斜め方向からイオンビームを照射して配向制御多結晶薄膜を蒸着する配向制御多結晶薄膜の蒸着方法において、
前記テープ状の基材上にターゲットの構成粒子を順次堆積させるとともにイオンビームを照射して配向制御多結晶薄膜を蒸着しながら、この配向制御多結晶薄膜を蒸着したテープ状の基材を、基材巻取装置ごとカバーで覆い、蒸着処理容器内の真空中に拡散するターゲットの構成粒子が基材巻取装置側の基材上に形成された配向制御多結晶薄膜の表面に付着するのを防ぎながら巻き取る工程を備えることを特徴とする配向制御多結晶薄膜の蒸着方法。
ターゲットと、このターゲットの構成粒子をスパッタしてターゲットの近傍を移動中のテープ状の基材上に堆積するスパッタ手段と、前記テープ状の基材上に堆積中のターゲットの構成粒子にイオンビームを基材成膜面の斜め方向から照射するイオンガンと、配向制御多結晶薄膜が蒸着されたテープ状の基材を巻き取る基材巻取装置とが真空排気可能な蒸着処理容器内に設けられてなる配向制御多結晶薄膜の蒸着装置において、
蒸着後のテープ状の基材と、前記基材巻取装置に巻き取られた蒸着後のテープ状の基材を前記基材巻取装置ごと覆って、蒸着処理容器内の真空中に拡散するターゲットの構成粒子が基材巻取装置側の基材上に形成された配向制御多結晶薄膜の表面に付着するのを防ぐためのカバーが備えられ、該カバーには蒸着後のテープ状の基材を導入するためのスリットが形成されていることを特徴とする配向制御多結晶薄膜の蒸着装置。