JP2001026497A

JP2001026497A - 単結晶性薄膜の製造方法および成膜装置

Info

Publication number: JP2001026497A
Application number: JP11202508A
Authority: JP
Inventors: Kozo Fujino; 剛三藤野; Shiyuuji Mokura; 修司母倉; Kazuya Daimatsu; 一也大松; Yoshihiro Iwata; 良浩岩田; Shoichi Honjo; 昇一本庄; Ayafumi Sato; 礼文佐藤; Hideo Ishii; 英雄石井
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2001-01-30

Abstract

(57)【要約】【課題】単結晶性薄膜の生産効率および成膜材料の利
用効率を向上させることが可能な単結晶性薄膜の製造方
法および成膜装置を提供する。【解決手段】レーザアブレーション法を用いてターゲ
ット材１表面から成膜材料を飛散させ、その飛散した成
膜材料を基材２ａ、２ｂ表面上に堆積させることにより
単結晶性薄膜を形成する単結晶性薄膜の製造方法におい
て、ターゲット材１に対向するように第１および第２の
基材２ａ、２ｂを配置することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、単結晶性薄膜の
製造方法および成膜装置に関し、より特定的には、多結
晶またはアモルファスの材料、特に金属テープなどの材
料上に、高い単結晶性を有する単結晶性薄膜を形成する
ことが可能な単結晶性薄膜の製造方法およびそれに用い
る成膜装置に関する。なお、本明細書において「単結晶
性」という用語は、特定の方位を有する結晶が優勢であ
る状態を意味し、特定の方位のみからなる単結晶だけで
はなく、方位の異なる結晶が混在する状態において特定
の方位を有する結晶が優勢である結晶性固体も意味する
ものとする。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶に近い結晶構造を有する薄
膜を形成する技術として、形成する薄膜の材料の格子定
数に近い格子定数を有する単結晶基板上に真空蒸着法や
ＣＶＤ法などを用いて薄膜をエピタキシャル成長させる
技術が知られている。酸化物超電導体の薄膜を形成する
ための技術分野においても、たとえばＭｇＯ、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＬａＡｌＯ₃などの単結晶基板上にイットリウム−
バリウム−銅−酸素系超電導体（ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X超
電導体）の単結晶性薄膜をエピタキシャル成長させる技
術が知られている。このような酸化物超電導体の単結晶
性薄膜は、多結晶体であるバルクの酸化物超電導体と比
較した場合、非常に優れた超電導特性を示すことが知ら
れている。そして、この優れた超電導特性を有する酸化
物超電導体の単結晶性薄膜を超電導線材などに適用すべ
く、研究が進められている。

【０００３】ここで、上記のような超電導体を超電導線
材の材料として用いる場合には、超電導体の単結晶性薄
膜を形成するための基板として、線材として利用可能な
長尺の基板を準備する必要がある。しかし、このような
長尺の単結晶基板を準備することは極めて困難である。
このため、上記のような超電導体の単結晶性薄膜をその
表面上に形成する基板として、入手可能な多結晶体から
なる基板を用いる必要がある。

【０００４】ところが、多結晶体からなる基板の表面上
に一般的な成膜法を用いて超電導体薄膜を形成した場
合、その基板上に形成された超電導体薄膜は、基板の多
結晶性を反映して多結晶性薄膜として成長する。超電導
体の多結晶性薄膜の超電導特性はバルクの超電導体の超
電導特性とほぼ同等である。つまり、超電導体の多結晶
性薄膜の超電導特性は、超電導体の単結晶性薄膜の超電
導特性より劣っている。たとえば、超電導体の多結晶性
薄膜の臨界電流密度は、超電導体の単結晶性薄膜の臨界
電流密度と比較すると１桁から２桁小さくなる。

【０００５】このため、超電導体の単結晶性薄膜の優れ
た超電導特性を利用した超電導線材を実現するために
は、多結晶体からなる基板上に単結晶性薄膜を形成する
ための特殊なプロセスを開発する必要があった。このよ
うな特殊なプロセスの一つとして特開平７−２９１６２
６号公報では、レーザアブレーション法において、ター
ゲット材の表面に対して薄膜を形成すべき基板を特定の
角度で傾斜するように配置することにより、多結晶体か
らなる基板上において単結晶性薄膜を形成することが可
能なプロセスが開示されている。この特開平７−２９１
６２６号公報に開示されたプロセスによれば、基板とし
て金属などの多結晶性の材料を用いる場合に、基板の表
面に平行な面内に特定の結晶軸が強く配向した単結晶性
薄膜を形成することが可能となる。なお、この手法は一
般的にＩＳＤ法（Inclined Substrate Deposition法）
と呼ばれている（たとえば“Biaxially Aligned YBCO F
ilm Tapes Fabricated by Inclined Substrate Pulsed
Laser Deposition.”Advancesin Superconductivity X,
p607, Springer(1997)に開示されている）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＩＳＤ
法においては、以下に示すような問題があった。以下、
従来のＩＳＤ法の問題点について図２を参照して説明す
る。図２は、従来の単結晶性薄膜の製造方法を説明する
ための断面模式図である。

【０００７】図２を参照して、従来のレーザアブレーシ
ョン法を用いたＩＳＤ法では、ターゲット材１０１に対
向するように基板１０２が配置されている。ターゲット
材１０１には、レーザ光が照射される。このレーザ光の
照射によりターゲット材１０１の表面から成膜材料の粒
子が飛散する。この成膜材料の粒子が飛散する領域１０
５は、一定の広がり角度を有している。

【０００８】基板１０２は、ターゲット材１０１の表面
に対して角度（傾斜角θ）をなすように傾斜されて配置
されている。なお、図２においては、ターゲット材１０
１の表面の垂直線と基板１０２の表面とのなす角を傾斜
角θとしている。そして、ターゲット材１０１の表面か
ら飛散した成膜材料の粒子の一部は基板１０２の表面に
蒸着する。このようにして、基板１０２の表面に薄膜が
形成される。

【０００９】ここで、図２に示したような従来のＩＳＤ
法においては、ターゲット材１０１のレーザ光が照射さ
れる領域（成膜材料の粒子が飛散する領域）の中心線と
基板１０２の中心とが重なるように、基板１０２が一つ
だけターゲット材１０１に対向するように配置されてい
た。これは、このように基板１０２を配置すれば、基板
１０２の両端部にける成膜材料の粒子の基板１０２への
入射角のずれが最も小さくできるためである。この結
果、基板１０２に形成される薄膜の成膜条件が基板１０
２の表面位置によってばらつく程度を最も小さくでき
る。このため、基板１０２の表面上に単結晶性薄膜を安
定して形成できる。

【００１０】しかし、このように基板１０２を配置した
場合に、図２に示すように成膜材料の粒子が飛散する領
域１０５のうち、基板１０２の表面における単結晶性薄
膜の成膜に寄与しない飛散領域１０４が発生する。つま
り、基板１０２の表面における成膜に寄与するのは、基
板１０２正面の飛散領域１０３に位置する成膜材料の粒
子のみであり、成膜に寄与しない飛散領域１０４に位置
する成膜材料の粒子は基板１０２へは到達しない。この
結果、ターゲット材１０１のうち、基板１０２の表面に
おける成膜に寄与せず無駄に消費される部分が発生する
ことになり、結果的にターゲット材１０１の利用効率が
低下していた。このようなターゲット材１０１の利用効
率の低下は、単結晶性薄膜の製造コスト低減の妨げとな
っていた。

【００１１】また、上記のような単結晶性薄膜を利用し
た超電導線材の量産化を考える場合、製造コストを低減
するという観点からこのＩＳＤ法を用いた成膜工程にお
ける生産性を飛躍的に向上させることが必要になる。し
かし、ＩＳＤ法において図２に示すように基板１０２を
一つづつ処理していては、その生産性の向上の程度にも
限界があった。

【００１２】この発明は、上記のような課題を解決する
ためなされたものであり、この発明の一つの目的は、飛
散した成膜材料の粒子のうち、成膜に寄与しない粒子の
割合を低減することにより成膜材料の利用効率を向上さ
せ、かつ、成膜工程の生産性を向上させることが可能な
結晶性薄膜の製造方法を提供することである。

【００１３】この発明のもう一つの目的は、飛散した成
膜材料の粒子のうち、成膜に寄与しない粒子の割合を低
減することにより成膜材料の利用効率を向上させ、か
つ、成膜工程の生産性を向上させることが可能な成膜装
置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明の１の局面にお
ける単結晶性薄膜の製造方法は、レーザアブレーション
法を用いてターゲット材表面から成膜材料を飛散させ、
その飛散した成膜材料を基材表面上に堆積させることに
より単結晶性薄膜を形成する単結晶性薄膜の製造方法に
おいて、ターゲット材に対向するように第１および第２
の基材を配置することを特徴とする（請求項１）。

【００１５】このようにすれば、第１および第２の基材
表面上に同時にレーザアブレーション法を用いて単結晶
性薄膜を形成することができる。この結果、従来のよう
にターゲット材に対向して基材を一つだけ配置した場合
より、単結晶性薄膜の成膜工程の生産性を向上させるこ
とができる。これにより、単結晶性薄膜の製造コストを
低減することができる。

【００１６】また、ターゲット材に対向するように第１
および第２の基材を配置するので、第１の基材を一つだ
けターゲット材に対向するように配置して基材表面上に
成膜していた場合にはその成膜に寄与しなかった成膜材
料を、第２の基材表面上における単結晶性薄膜の成膜に
利用することができる。このため、従来成膜に寄与する
ことなく無駄になっていた成膜材料を有効に利用するこ
とができる。この結果、単結晶性薄膜の製造工程におけ
る成膜材料の利用効率を向上させることができる。これ
により、単結晶性薄膜の製造コストをさらに低減するこ
とができる。

【００１７】上記１の局面における単結晶性薄膜の製造
方法では、第１および第２の基材の表面がターゲット材
の表面に対して傾斜するように、第１および第２の基材
を配置してもよい（請求項２）。

【００１８】この場合、第１および第２の基材をターゲ
ット材に対向するように配置した本発明による単結晶性
薄膜の製造方法において、ＩＳＤ法を利用できるので、
単結晶性の優れた単結晶性薄膜を容易に得ることができ
る。

【００１９】この発明の他の局面における単結晶性薄膜
の製造方法では、ターゲット材表面から成膜材料を飛散
させ、その飛散した成膜材料を基材の表面上に堆積させ
ることにより単結晶性薄膜を形成する単結晶性薄膜の製
造方法において、第１および第２の基材の表面がターゲ
ット材の表面に対して傾斜するように、第１および第２
の基材をターゲット材に対向して配置することを特徴と
する（請求項３）。

【００２０】このように、第１および第２の基材をター
ゲット材に対向して配置しているので、第１および第２
の基材の表面上に同時に単結晶性薄膜を形成することが
できる。この結果、単結晶性薄膜の製造工程における生
産性を向上させることができる。これにより、単結晶性
薄膜の製造コストを低減することができる。

【００２１】また、ターゲット材に対向するように第１
および第２の基材を配置するので、第１の基材を一つだ
けターゲット材に対向するように配置して基材表面上に
単結晶性薄膜を成膜していた場合にはその成膜に寄与し
なかった成膜材料を、第２の基材表面上における単結晶
性薄膜の成膜に利用することができる。このため、従来
成膜に寄与することなく無駄になっていた成膜材料を有
効に利用することができる。この結果、単結晶性薄膜の
製造工程における成膜材料の利用効率を向上させること
ができる。これにより、単結晶性薄膜の製造コストを低
減することができる。

【００２２】上記１の局面または他の局面における単結
晶性薄膜の製造方法では、単結晶性薄膜がイットリア安
定化ジルコニア、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸
化イットリウム、酸化イッテルビウムおよびバリウムジ
ルコニアからなる群から選択される少なくとも１種を含
んでいてもよい（請求項４）。

【００２３】この場合、イットリウム−バリウム−銅−
酸素系超電導体などの酸化物超電導体の単結晶性薄膜を
その表面上に形成する基体を容易に得ることができる。
この結果、本発明による単結晶性薄膜の製造方法を酸化
物超電導線材などの製造方法に適用すれば、酸化物超電
導線材の製造工程における生産性を向上させることがで
きる。

【００２４】上記１の局面または他の局面における単結
晶性薄膜の製造方法では、単結晶性薄膜の表面上に酸化
物超電導体膜を形成する工程をさらに備えていてもよい
（請求項５）。

【００２５】上記１の局面または他の局面における単結
晶性薄膜の製造方法では、酸化物超電導体膜がイットリ
ウム−バリウム−銅−酸素系超電導体またはホルミウム
−バリウム−銅−酸素系超電導体の少なくともいずれか
１種を含んでいてもよい（請求項６）。

【００２６】上記１の局面または他の局面における単結
晶性薄膜の製造方法では、ターゲット材表面の成膜材料
が飛散する領域である飛散領域の中心点と第１の基材の
中心とを結んだ線と第１の基材表面とのなす角である第
１の傾斜角が、上記飛散領域の中心点と第２の基材の中
心とを結んだ線と第２の基材表面とのなす角である第２
の傾斜角とほぼ同一であってもよい。

【００２７】この場合、ターゲット材の表面に対する第
１および第２の傾斜角をほぼ同一としているので、第１
および第２の基材表面に形成される単結晶性薄膜の成膜
条件を同一にすることができる。この結果、第１および
第２の基材表面に形成される単結晶性薄膜の膜質のばら
つきを低減することができる。

【００２８】上記１の局面または他の局面における単結
晶性薄膜の製造方法では、第１および第２の基材が、タ
ーゲット材表面から飛散する成膜材料の飛散領域のほぼ
全面を覆うように配置されていてもよい。

【００２９】この場合、飛散した成膜材料のほぼ全てを
基材表面での単結晶性薄膜の成膜に利用することができ
る。

【００３０】また、第１および第２の基材の、ターゲッ
ト材と対向する面と逆側に位置する裏面に成膜材料が回
りこむことを防止できる。このため、ターゲット材の裏
面に不要な単結晶性薄膜が形成されることを防止でき
る。

【００３１】この発明の別の局面における成膜装置は、
レーザアブレーション法を用いてターゲット材表面から
成膜材料を飛散させ、その飛散した成膜材料を基材表面
上に堆積させることにより薄膜を形成する成膜装置にお
いて、ターゲット材に対向するように第１および第２の
基材を配置する手段を備えることを特徴とする（請求項
７）。

【００３２】このため、第１および第２の基材上に同時
に薄膜を形成することができる。この結果、薄膜を形成
する工程の生産性を向上させることができる。

【００３３】また、ターゲット材に対向するように第１
および第２の基材を配置するので、第１の基材を一つだ
けターゲット材に対向するように配置して基材表面上に
薄膜を成膜していた場合にはその成膜に寄与しなかった
成膜材料を、第２の基材表面上における薄膜の成膜に利
用することができる。このため、従来成膜に寄与するこ
となく無駄になっていた成膜材料を有効に利用すること
ができる。この結果、薄膜の製造工程における成膜材料
の利用効率を向上させることができる。これにより、薄
膜の製造コストを低減することができる。

【００３４】この発明のもう一つの局面における成膜装
置は、ターゲット材表面から成膜材料を飛散させ、その
飛散した成膜材料を基材表面上に堆積させることにより
薄膜を形成する成膜装置において、ターゲット材に対向
するように第１および第２の基材を配置し、ターゲット
材の表面に対して角度をなすように第１および第２の基
材の表面を傾斜させる手段を備えることを特徴とする
（請求項８）。

【００３５】このため、第１および第２の基材表面上に
同時に薄膜を形成することができる。この結果、薄膜の
製造効率を向上させることができる。

【００３６】また、ターゲット材に対向するように第１
および第２の基材を配置するので、第１の基材を一つだ
けターゲット材に対向するように配置して基材表面上に
薄膜を成膜していた場合にはその成膜に寄与しなかった
成膜材料を、第２の基材表面上における薄膜の成膜に利
用することができる。このため、従来成膜に寄与するこ
となく無駄になっていた成膜材料を有効に利用すること
ができる。この結果、薄膜の製造工程における成膜材料
の利用効率を向上させることができる。これにより、薄
膜の製造コストを低減することができる。

【００３７】また、ターゲット材の表面に対して角度を
なすように第１および第２の基材の表面を傾斜させるの
で、多結晶性の材料から第１および第２の基材を構成す
る場合に、この第１および第２の基材表面上に容易に単
結晶性の薄膜を形成することができる。

【００３８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を説明する。

【００３９】図１は、本発明による単結晶性薄膜の製造
方法を説明するための成膜装置の断面模式図である。図
１を参照して、単結晶性薄膜の製造方法を説明する。

【００４０】図１を参照して、本発明による成膜装置で
は、反応室（図示せず）の内部にターゲット材１と基材
としての基板２ａ、２ｂとが配置されている。基板２
ａ、２ｂはターゲット材１に対向するように配置されて
いる。なお、ターゲット材１の表面から成膜材料を飛散
させるために物理蒸着法（Physical Vapor Deposition
法）の一種であるレーザアブレーション法を用い、基板
２ａ、２ｂはターゲット材１の表面に対して特定の角度
を有するように傾斜して配置されている。（基板２ａ、
２ｂの中心とターゲット材１のレーザ光が照射される領
域の中心とを結ぶ直線と、基板２ａ、２ｂの表面とのな
す角θを以下傾斜角θと呼ぶ。）このように、基板２
ａ、２ｂについての傾斜角θをほぼ同一とすることによ
り、基板２ａ、２ｂ表面上に形成される単結晶性薄膜の
成膜条件を同一にすることができる。この結果、基板２
ａ、２ｂ表面上に形成される単結晶性薄膜の膜質のばら
つきを低減することができる。

【００４１】基板２ａ、２ｂとしては、鏡面研磨を施し
たハステロイからなる基板を用いている。ここで、ハス
テロイとは、コバルト、クロム、モリブデン、タングス
テン、鉄などを主な添加元素とするニッケル基合金であ
る。このハステロイにおける添加元素の含有率として
は、たとえばコバルトが２．５重量％、クロムが１５．
５重量％、モリブデンが１６重量％、タングステンが４
重量％、鉄が３重量％程度である。また、その他の添加
元素としてシリコン、マンガン、炭素、バナジウム、リ
ンおよび硫黄などが挙げられる。

【００４２】また、傾斜角θは１３５°とした。そし
て、ターゲット材１の材料としてイットリア安定化ジル
コニア（ＹＳＺ）を用いて、基板２ａ、２ｂの表面上に
ＹＳＺ薄膜を形成した。この基板２ａ、２ｂをそれぞれ
試料１，２とした。そして、試料１，２に形成されたＹ
ＳＺ薄膜について、Ｘ線極点図測定を用いて＜１１１＞
軸についての半値幅を測定した。測定結果を表１に示
す。

【００４３】また、上記のようにして形成されたＹＳＺ
薄膜上にレーザアブレーション法を用いてイットリウム
−バリウム−銅−酸素系超電導体（ＹＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X
超電導体：以下ＹＢＣＯ超電導体と記す）薄膜を形成し
た。そして、試料１、２についてＹＢＣＯ超電導体薄膜
の臨界電流密度を測定した。これらの測定結果を表１に
示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】なお、ＹＳＺ薄膜の半値幅は、その値が小
さいほど配向性が良好であり単結晶性が強いことを示し
ている。

【００４６】次に、比較例として図２に示したターゲッ
ト材１０１と基板１０２との従来の配置を用い、かつ図
１に示した本発明の実施の形態と同様の条件を用いて基
板１０２上にＹＳＺ薄膜およびＹＢＣＯ超電導体薄膜を
形成した。図２における傾斜角θは、図１における基板
２ａ、２ｂの傾斜角θと同様に１３５°とした。そし
て、この基板１０２を試料３とした。この試料３に形成
されたＹＳＺ薄膜および超電導体薄膜について、試料
１、２と同様に半値幅と臨界電流密度とを測定した。そ
の結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表１および表２を参照して、本発明による
単結晶性薄膜の製造方法を用いて形成されたＹＳＺ薄膜
の半値幅およびＹＢＣＯ超電導体薄膜の臨界電流密度
は、ターゲット材１０１に対して基板１０２を１枚のみ
対向して配置した従来の単結晶性薄膜の製造方法を用い
て形成されたＹＳＺ薄膜の半値幅および超電導体の臨界
電流密度と同等であることがわかる。つまり、ターゲッ
ト材１に基板２ａ、２ｂというように２枚の基板を対向
させて配置した状態で、従来と同等の膜質を有するＹＳ
Ｚ薄膜およびＹＢＣＯ超電導体薄膜を形成できることが
わかる。

【００４９】このように、本発明によれば基板２ａ、２
ｂの表面上に同時にレーザアブレーション法を用いて単
結晶性薄膜としてのＹＳＺ薄膜を形成することができ
る。この結果、従来のようにターゲット材１に対して基
板を一つだけ配置した場合より、ＹＳＺ薄膜の成膜工程
の生産性を向上させることができる。これにより、ＹＳ
Ｚ薄膜の製造コストを低減することができる。

【００５０】また、ターゲット材１に対向するように基
板２ａ、２ｂを配置するので、図２に示すように基板１
０２を一つだけターゲット材１０１に対向するように配
置してＹＳＺ薄膜を成膜していた場合にはそのＹＳＺ薄
膜の成膜に寄与しなかった飛散領域１０４に位置する成
膜材料を、基板２ａ、２ｂ表面上におけるＹＳＺ薄膜の
成膜に利用することができる。このため、従来成膜に寄
与することなく無駄になっていた成膜材料を有効に利用
することができる。この結果、ＹＳＺ薄膜の製造工程に
おける成膜材料の利用効率を向上させることができる。
これにより、ＹＳＺ薄膜の製造コストを低減することが
できる。

【００５１】また、基板２ａ、２ｂはターゲット材１の
表面に対して特定の角度を有するように傾斜して配置さ
れているＩＳＤ法を利用するので、単結晶性の優れたＹ
ＳＺ薄膜を容易に得ることができる。

【００５２】また、単結晶性薄膜としてＹＳＺ薄膜を形
成しているが、このＹＳＺ薄膜はＹＢＣＯ超電導体と格
子定数のマッチングが良好であるため、ＹＢＣＯ超電導
体薄膜をこのＹＳＺ薄膜上に容易に形成できる。

【００５３】なお、レーザアブレーション法において
は、エキシマレーザをレーザ光源として用いてもよい。
このエキシマレーザとしてはＫｒＦエキシマレーザおよ
びＡｒＦエキシマレーザを用いてもよい。

【００５４】また、本発明の実施の形態においてはイッ
トリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）からなる薄膜を形成
しているが、このＹＳＺに代えて酸化セリウム、酸化マ
グネシウム、酸化イットリウム、酸化イッテルビウムお
よびバリウムジルコニアからなる群から選択される１種
を含む薄膜を基板２ａ、２ｂ上に形成してもよい。この
場合にも、従来のターゲット材に対して基板を１枚だけ
配置した場合と同等の単結晶性を有する薄膜を形成で
き、かつ、これらの薄膜上にＹＢＣＯ超電導体薄膜を容
易に形成できる。

【００５５】また、図１に示した単結晶性薄膜の製造方
法では、基板２ａ、２ｂという２つの基板をターゲット
材１に対向するように配置しているが、形成される薄膜
の配向性および成膜速度を十分確保することが可能であ
れば、基板を３つ以上ターゲット材１に対向して配置し
てもよい。

【００５６】また、基板２ａ、２ｂとしてテープ状基板
を用いてもよい。このようなテープ状基板を用いる場合
には、図１において紙面に対して垂直方向にこのテープ
状基板を移動させながらＹＳＺ薄膜を成膜してもよい。
このようにすれば、テープ状基板上に連続してＹＳＺ薄
膜を成膜することができる。

【００５７】また、図２に示したように、従来の単結晶
性薄膜の製造方法では、基板１０２の裏面側に成膜材料
の粒子が回り込み、基板１０２の裏面に不要なＹＳＺ膜
が形成される場合があった。しかし、図１に示した本発
明による単結晶性薄膜の製造方法では、基板２ａ、２ｂ
が成膜材料の粒子が飛散する飛散領域５のほぼ全面をカ
バーするように配置されているので、基板２ａ、２ｂの
裏面に成膜材料の粒子が回り込むことを防止できる。こ
の結果、基板２ａ、２ｂのターゲット材１に対向する面
とは反対側の面にＹＳＺ膜が形成されることを防止でき
る。

【００５８】また、図１では、基板２ａ、２ｂを、ター
ゲット材１の表面における成膜材料が飛散する領域の中
心を通り、かつターゲット材１の表面に対して垂直な線
を挟んで対称となるように逆Ｖ字状に配置しているが、
基板２ａ、２ｂの傾斜方向を揃えた配置（基板２ａの傾
斜方向を図１の配置とは逆向きにした配置）としてもよ
い。

【００５９】また、図１に示すように、基板２ａ、２ｂ
のそれぞれの傾斜角θを、ほぼ同一とすることが好まし
い。この場合、基板２ａ、２ｂの表面上に形成されるＹ
ＳＺ薄膜の成膜条件をほぼ同一とすることができる。こ
の結果、基板２ａ、２ｂの表面上に形成されるＹＳＺ薄
膜の膜質のばらつきを低減できる。

【００６０】また、本発明の実施の形態ではＹＳＺ薄膜
上にＹＢＣＯ超電導体薄膜を形成しているが、ＹＢＣＯ
超電導体薄膜に代えてホルミウム−バリウム−銅−酸素
系超電導体（ＨｏＢａ₂Ｃｕ₃Ｏ_7-X超電導体）薄膜を形
成してもよい。

【００６１】今回開示された実施の形態はすべての点で
例示であって制限的なものではないと考えられるべきで
ある。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特
許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の
意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。

【００６２】

【発明の効果】このように、本発明によれば複数の基板
に同時に単結晶性薄膜を形成することができるので、単
結晶性薄膜の製造工程の生産性を向上させることができ
る。また、従来の単結晶性薄膜の製造方法では成膜に寄
与していなかった成膜材料を用いて、第１および第２の
基板上に単結晶性薄膜を形成することができるので、成
膜材料の利用効率を向上させることができる。この結
果、単結晶性薄膜の製造コストを低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による単結晶性薄膜の製造方法を説明す
るための成膜装置の断面模式図である。

【図２】従来の単結晶性薄膜の製造方法を説明するため
の断面模式図である。

【符号の説明】

１ターゲット材２ａ，２ｂ基板５成膜材料の粒子が飛散する飛散領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者母倉修司大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者大松一也大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者岩田良浩神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者本庄昇一神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者佐藤礼文神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者石井英雄東京都千代田区内幸町１丁目１番３号東京電力株式会社開発計画部内Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BC53 DA03 ED06 FB06 HA08 SB05 5G321 AA01 AA04 CA04 CA21 CA24 CA27 CA28 DB38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザアブレーション法を用いてターゲ
ット材表面から成膜材料を飛散させ、その飛散した成膜
材料を基材表面上に堆積させることにより単結晶性薄膜
を形成する単結晶性薄膜の製造方法において、前記ターゲット材に対向するように第１および第２の基
材を配置することを特徴とする、単結晶性薄膜の製造方
法。
【請求項２】前記第１および第２の基材の表面が前記
ターゲット材の表面に対して傾斜するように、前記第１
および第２の基材を配置することを特徴とする、請求項
１に記載の単結晶性薄膜の製造方法。
【請求項３】ターゲット材表面から成膜材料を飛散さ
せ、その飛散した成膜材料を基材表面上に堆積させるこ
とにより単結晶性薄膜を形成する単結晶性薄膜の製造方
法において、第１および第２の基材の表面が前記ターゲット材の表面
に対して傾斜するように、前記第１および第２の基材を
前記ターゲット材に対向して配置することを特徴とす
る、単結晶性薄膜の製造方法。
【請求項４】前記単結晶性薄膜は、イットリア安定化
ジルコニア、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化イ
ットリウム、酸化イッテルビウムおよびバリウムジルコ
ニアからなる群から選択される少なくとも１種を含む、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の単結晶性薄膜の製
造方法。
【請求項５】前記単結晶性薄膜の表面上に酸化物超電
導体膜を形成する工程をさらに備える、請求項１〜４の
いずれか１項に記載の単結晶性薄膜の製造方法。
【請求項６】前記酸化物超電導体膜は、イットリウム
−バリウム−銅−酸素系超電導体またはホルミウム−バ
リウム−銅−酸素系超電導体の少なくともいずれか１種
を含む、請求項５に記載の単結晶性薄膜の製造方法。
【請求項７】レーザアブレーション法を用いてターゲ
ット材表面から成膜材料を飛散させ、その飛散した成膜
材料を基材表面上に堆積させることにより薄膜を形成す
る成膜装置において、前記ターゲット材に対向するように第１および第２の基
材を配置する手段を備えることを特徴とする、成膜装
置。
【請求項８】ターゲット材表面から成膜材料を飛散さ
せ、その飛散した成膜材料を基材表面上に堆積させるこ
とにより薄膜を形成する成膜装置において、前記ターゲット材に対向するように第１および第２の基
材を配置し、前記ターゲット材の表面に対して角度をな
すように前記第１および第２の基材の表面を傾斜させる
手段を備えることを特徴とする、成膜装置。