JP2005054210A

JP2005054210A - 薄膜の製造装置

Info

Publication number: JP2005054210A
Application number: JP2003206267A
Authority: JP
Inventors: Kazutomi Kakimoto; 一臣柿本; Yasunori Sudo; 泰範須藤; Yasuhiro Iijima; 康裕飯島
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2005-03-03

Abstract

【課題】本発明は、長尺な酸化物超電導体などを製造するための薄膜の製造装置において、加熱部表面の酸化による熱電導性の低下を防止するようにしたものである。
【解決手段】かゝる本発明は、加熱部３０表面にテープ基材１を接触させつつ走行させて、テープ基材１表面に薄膜を形成する薄膜の製造装置において、
テープ基材１と接触する加熱部３０表面の熱伝達部金属面にＰｔ層３５を施した薄膜の製造装置にあり、このＰｔ層３５の形成により、加熱部表面の酸化が効果的に防止される一方、Ｐｔ自体の良好な熱伝導性により、安定した加熱部表面温度が得られる。つまり、結果として、高品質の薄膜が得られる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば長尺な酸化物超電導体などを製造するための薄膜の製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、既に長尺なテープ基材（例えばハステロイなどのテープ基材）の表面にＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｉ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系などの材料の酸化物超電導層を形成する薄膜の製造装置を提案してある（特許文献１）。この装置を図示すると、図３の如くである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６７４５５
【０００４】
この装置は、内部が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の内部は成膜室１０ａとなっている。この成膜室１０ａ中の下部側には、テープ基材１を送り出す送出部２１とテープ基材１を巻き取る巻取部２２とが適宜離間させて配置してあり、また、これらの間には、テープ基材１を加熱するための加熱部３０が配置してある。この加熱部３０は、例えば加熱用ヒータ３１とＮｉ８０％−Ｃｒ１４％−Ｆｅ６％などの材料からなるサセプター（熱伝達部）３２とからなり、送出部２１から送り出されたテープ基材１は、このサセプター３２の表面（加熱部表面）に直接接触しつつ走行し、加熱されて、巻取部２２に巻き取られるようになっている。なお、処理容器１０内の真空排気は、排気孔１０ｂを通じて、外部の真空排気装置により行われるようになっている。
【０００５】
一方、成膜室１０ａ中の加熱部３０の上方側には、ターゲットホルダ４０が設置され、その下面側（上記テープ基材側）には、所望のターゲット４１が支持させてある。このターゲット４１には、処理容器１０の外部に設置されたレーザー発振装置５０からのレーザー光ｒが、第１反射鏡５１、集光レンズ５２、第２反射鏡５３、処理容器外壁の透明窓１１などを通じて、照射されるようになっている。
【０００６】
従って、この装置において、レーザー光ｒをターゲット４１に照射させ、この状態で、テープ基材１を走行させると共に、加熱部３０により加熱させれば、ターゲット４１から蒸発した（蒸発粒子）がテープ基材１の表面（上面側）に付着される。これは、所謂レーザー蒸着法であって、これによって、テープ基材１の表面には、ターゲット材料に対応した所望の薄膜、即ち、酸化物超電導層を適宜形成することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この装置によるレーザー蒸着法の場合、走行するテープ基材１を加熱部３０の表面、即ち、サセプター３２の表面と直接接触させてあるため、非接触方式の場合に比較して、安定したテープ基材表面温度が得られるものの、さらなる改善を施すべく、本発明者等が、より詳しく検討したところ、未だ改善すべき余地のあることを見い出した。
【０００８】
つまり、加熱時、サセプター３２の表面は１０００℃程度にも達するため、上記したＮｉ８０％−Ｃｒ１４％−Ｆｅ６％などの材料（商品名、インコネル）からなる金属表面にあっては、酸化し易いという問題があった。金属表面が酸化すると、熱伝導性が低下するため、安定したテープ基材表面温度が得られなくなることが分かった。結果として、得られる薄膜の品質も低下することとなる。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、加熱部表面の熱伝達部金属面にＰｔ層を施して、加熱部表面の酸化を防止すると共に、Ｐｔ自体の良好な熱伝導性により、テープ基材表面温度の安定化を図り、結果として、高品質の薄膜が得られる薄膜の製造装置を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、加熱部表面にテープ基材を接触させつつ走行させて、当該テープ基材表面に薄膜を形成する薄膜の製造装置において、
前記テープ基材と接触する加熱部表面の熱伝達部金属面にＰｔ層を施したことを特徴とする薄膜の製造装置にある。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、前記Ｐｔ層の厚さが、１００〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１記載の薄膜の製造装置にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る薄膜の製造装置におけるテープ基材と加熱部との接触部分を示した側面図である。この装置では、テープ基材１と接触する加熱部３０の表面、例えば、サセプター（熱伝達部）３２の表面にＰｔ層３５を施してある。なお、本発明に係るこの装置も、基本的には、上記した図３の薄膜の製造装置とほぼ同様であり、同一構成部分には、同一の符合を付してある。
【００１３】
ここで、Ｐｔ層３５としたのは、サセプター表面の場合、加熱時１０００℃程度にも達するため、Ｐｔ自体が、融点が高く、酸化し難くい特性があるからである。また、この層は、サセプター表面と直接接触するテープ基材１側へ熱をスムーズに伝達する必要があるわけであるが、Ｐｔ自体は、良好な熱伝導性を有するため、この面からも最適材料と言えるからである。
【００１４】
このＰｔ層３５の厚さｔは、図２の拡大図に示すように、１００〜１０００μｍ程度としてある。つまり、層厚さが薄くとも、その強度はベース部材となるサセプター側によって確保されるからである。ここで、サセプター側の金属材料としては、特に限定されないが、Ｎｉ８０％−Ｃｒ１４％−Ｆｅ６％などの材料（商品名、インコネル）などの使用が望ましい。なお、Ｐｔ層３５の形成にあたっては、例えばメッキ法や蒸着法（スパッタリング、レーザー蒸着）、溶射法などによってサセプター表面に被覆すればよい。
【００１５】
本発明の装置によると、このＰｔ層３５の形成により、加熱時サセプターの表面が１０００℃程度にも達しても、上記したように、Ｐｔ自体は融点が高く、酸化され難く、さらに、熱伝導性も良好であるため、サセプター表面側からの熱を、テープ基材１側へ安定して伝達することができる。従って、安定した加熱部表面温度が得られ、結果として、高品質の薄膜、例えば酸化物超電導層を形成することができる。
【００１６】
また、このＰｔ層３５の厚さが、上記したように、１００〜１０００μｍ程度の厚さであっても、その強度はベース部材のサセプター側により確保される一方、高価なＰｔの使用量を少量に抑えることができるため、コスト上昇の抑制効果も得られる。
【００１７】
因みに、本発明の装置により、長尺なテープ基材表面にターゲットからの蒸発粒子を蒸着させて酸化物超電導体を得、これに対して、スバッタ装置によりＡｇコーテイッグを施し、さらに両端部側にそれぞれＡｇの電極を形成した測定試料（サンプル）を作り、特性試験を行ったところ、以下の如くであった。
【００１８】
なお、上記装置において、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、長尺なテープ基材として、その上面に厚さ１．０μｍのＹＳＺからなる多結晶中間薄膜を被覆したハステロイ製の幅１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのテープを用いた。また、ターゲットとしては、Ｙ_１Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_（７−δ_）系の焼結体からなる円板状のものを用いた。また、特性試験での通電特性の測定にあたっては、試料を液体窒素で７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔ（テスラ）の条件下で行った。
【００１９】
上記測定結果は、酸化物超電導体１ｍ長さ当たりＩ_Ｃ＝１５０Ａ、＝１．５ＭＡ／ｃｍ^２であった。これに対して、サセプター表面にＰｔ層を施さなかった場合には、酸化物超電導体１ｍ長さ当たりＩ_Ｃ＝１００Ａ、Ｊ_Ｃ＝１．０ＭＡ／ｃｍ^２であった。なお、ここで、Ｉ_Ｃは臨界電流、Ｊ_Ｃは臨界電流密度である。
【００２０】
このことから、サセプター表面にＰｔ層を施した本発明装置の場合、Ｐｔ層が軟化して損傷することもなく、サセプター表面の酸化が防止できて、また、Ｐｔ自体の良好な熱伝導性から、安定した加熱部表面温度が得られ、結果として、高品質の酸化物超電導層が形成されていることが分かる。
【００２１】
なお、上記説明では、薄膜が酸化物超電導層の場合であったが、本発明はこれに限定されず、その他の薄膜形成にも、勿論適用することができる。また、薄膜形成自体も、レーザー蒸着法に限定されず、他の蒸着法や薄膜形成法にも適用することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る薄膜の製造装置よると、テープ基材と接触する加熱部表面の熱伝達部金属面にＰｔ層を施してあるため、サセプター表面の酸化が防止できて、また、Ｐｔ自体の良好な熱伝導性から、安定した加熱部表面温度が得られ、結果として、高品質の薄膜を形成することができる。また、これにより、テープ基材長手方向への安定した薄膜形成の歩留りが向上するため、酸化物超電導体などの大幅な長尺化も可能となる。さらに、Ｐｔ自体の良好な熱伝導性により熱伝導効率が上がるため、結果として、装置の省エネルギー化、加熱部における加熱用ヒータの負担軽減による長寿命化も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜の製造装置におけるテープ基材と加熱部との接触部分を示した側面図である。
【図２】図１の薄膜の製造装置における加熱部表面を示した拡大縦断面図である。
【図３】薄膜の製造装置の一例を示した概略説明図である。
【符号の説明】
１テープ基材
１０処理容器
１０ａ成膜室
２１送出部
２２巻取部
３０加熱部
３１加熱用ヒータ
３２サセプター
３５Ｐｔ層
４０ターゲットホルダ
４１ターゲット
５０レーザー発振装置

Claims

加熱部表面にテープ基材を接触させつつ走行させて、当該テープ基材表面に薄膜を形成する薄膜の製造装置において、
前記テープ基材と接触する加熱部表面の熱伝達部金属面にＰｔ層を施したことを特徴とする薄膜の製造装置。
前記Ｐｔ層の厚さが、１００〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１記載の薄膜の製造装置。