JP2010116605A - ターゲット保持装置、ならびにこれを用いた成膜装置および成膜方法 - Google Patents

Abstract

【課題】駆動の際にもターゲットがずれ動くのを抑制でき、かつターゲットの熱膨張にも対応して、ターゲットを確実に保持することが可能なターゲット保持装置、ならびにこれを用いた成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】板状のターゲット２から叩き出され若しくは蒸発した粒子を使用して薄膜を形成する成膜装置に用いられるターゲット保持装置１０であって、ターゲット２を保持するホルダ１１が、ターゲット２から粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面２ａとは反対側の裏面２ｂに接する底部１１ｂと、ターゲット２の外周面２ｃを取り囲んで設けられた側壁部１１ｃとを有し、側壁部１１ｃには、ターゲット２の外周面２ｃに接触する位置がターゲット２の内側に向かって変位可能に設けられたバネ機構１３が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄膜形成用のターゲットを保持するターゲット保持装置、ならびにこれを用いた成膜装置および成膜方法に関する。

従来、酸化物超電導体の薄膜を製造する方法として、真空蒸着法、スパッタリング法、レーザ蒸着法などの成膜法が知られている。これらの各種成膜方法のうちで、均質で特性の良い薄膜を製造できる方法としては、真空成膜プロセスを用い、ターゲットから発生させた粒子を対向する基材上に堆積させる、いわゆるスパッタリング法や、レーザ蒸着法などの物理蒸着法が主流となっている。

一般に、ターゲットは平板状のものであり、円形や方形、矩形等のものも使用される。ターゲットの材質は、目的とする薄膜の組成と同じかそれに近い組成のものが使用される。例えば酸化物超電導体の場合には、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、Ｔｉ−Ｂａ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系、などの酸化物焼結体を使用する。金属薄膜を作る場合はＣｕ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａなどの純金属が使用される。その他には窒化物等の高融点物質も使用される。
成膜の際、ターゲットは、基材の表面と所定の角度をなして向き合うようにターゲットホルダによって支持される（特許文献１〜４参照）。
特開２００６−２２８４６５号公報 特開２００６−２３３２４６号公報 特開２０００−３１９０９７号公報 特開平９−５３１７４号公報

例えばスパッタリング法では、ターゲットをホルダにボンディングする方法もあるが（特許文献４参照）、ボンディング材は、成膜温度が高い場合、それに応じた高融点材料を用い、かつターゲットを冷却するための冷却機構を装置内に導入する必要がある。
特に、レーザ蒸着法による酸化物超電導体の成膜は高温（８００℃以上）で行われるため、特殊なボンディング材と冷却機構を使用すると、装置のコストおよび毎回のボンディングのコストにより、コスト高となってしまう。

また、長時間にわたって成膜を継続する場合（例えば長尺の基材の長手方向に薄膜を順次成膜する場合）、長時間における薄膜の均一性については、ターゲットから発生させた構成粒子より構成されるプルームの長時間の安定性が必要な要素の一つとなる。
プルームの長時間の安定性を保つため、ターゲットの異なる場所から構成粒子が叩き出されるか蒸発するようにターゲットを駆動させ（回転もしくは並進、またはその組み合わせ）、長時間にわたり、ターゲットの表面の平坦性を保つ必要がある（特許文献３参照）。

より長時間の成膜を行うためには、レーザが照射されるターゲットの面積が広い方が有利になる。しかし、ターゲットを固定すると、成膜中に高温になったときに熱膨張によりターゲットが割れ、レーザ照射による衝撃やターゲットの駆動によってターゲットの一部が飛散して、安定したプルームが得られない。しかしながら、ターゲットを表面から押え込むように保持すると、レーザの照射面積が制限されてしまう。

図８に示すように、ターゲット３１のホルダ３２が平坦で、ターゲット３１の側面を保持していない場合、ボンディング材を使用しないと、駆動機構３３の駆動によってホルダ３２からターゲット３１がずれ動いて、プルームの発生位置が安定しない。
図９に示すように、ターゲット４１の底面に接する底部４３と、ターゲット４１の側面に接する側壁部４４を有する皿状のホルダ４２を用いてターゲット４１を保持する場合、駆動機構４５の駆動によってホルダ４２からターゲット４１がずれ動くのを防ぐためには、ターゲット４１の側面とホルダ４２の側壁部４４の間に隙間がないようにする必要がある。このとき、ターゲット４１とホルダ４２の間の熱膨張の違いからターゲット４１に応力が加わり、図１０に示すようにクラック４６が生じる可能性がある。ターゲット４１のクラック４６が伸展すると、ターゲットの駆動により隙間が生じたり、ターゲット４１の破片が飛散したりするおそれがある。
また、図８においてボンディング材を使用しても、ターゲット３１とホルダ３２の熱膨張の違いからターゲット３１に応力が加わり、クラックが生じるおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、駆動の際にもターゲットがずれ動くのを抑制でき、かつターゲットの熱膨張にも対応して、ターゲットを確実に保持することが可能なターゲット保持装置、ならびにこれを用いた成膜装置および成膜方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、板状のターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を使用して薄膜を形成する成膜装置に用いられるターゲット保持装置であって、ターゲットを保持するホルダが、前記ターゲットから粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面とは反対側の裏面に接する底部と、前記ターゲットの外周面を取り囲んで設けられた側壁部とを有し、前記側壁部には、前記ターゲットの外周面に接触する位置が前記ターゲットの内側に向かって変位可能に設けられたバネ機構が設けられていることを特徴とするターゲット保持装置を提供する。

本発明のターゲット保持装置においては、前記ホルダの前記側壁部が前記底部に固定されており、前記バネ機構は、前記ホルダの側壁部の内側側面と前記ターゲットの外周面との間に設けられ、かつ前記ホルダから着脱可能とされたバネ部材からなることが好ましい。
前記バネ部材は、板状のバネが前記ターゲットの外周面の周方向に沿って複数回屈曲され、これらの屈曲部が、前記ホルダの側壁部の内側側面に接する部分と、前記ターゲットの外周面に接する部分とを交互に有するものであることが好ましい。
前記ターゲットは円形であり、前記バネ部材は、前記ターゲットの周方向の１箇所で分離された２つの端部を有することが好ましい。
また、本発明は、板状のターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を使用して薄膜を形成する成膜装置に用いられるターゲット保持装置であって、ターゲットを保持するホルダが、前記ターゲットから粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面とは反対側の裏面に接する底部と、前記ターゲットの外周面を取り囲んで設けられた側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ターゲットの外周面をその内方向に付勢する機能を備え、前記側壁部の前記ターゲットに接触する位置が、前記ターゲットの内側に向かって変位可能であることを特徴とするターゲット保持装置を提供する。

また、本発明は、レーザ光によってターゲットから叩き出され若しくは蒸発した構成粒子を基板上に堆積させ、前記基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、前記基板に対向するように配されたターゲットと、前記ターゲットを保持するターゲット保持装置と、前記ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを少なくとも備え、ターゲット保持装置が、上記本発明に係るターゲット保持装置であることを特徴とする成膜装置を提供する。
また、本発明は、上記本発明に係るターゲット保持装置によってターゲットを保持し、このターゲットにレーザ光を照射し、前記レーザ光によってターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を、前記ターゲットに対向するように配された基板上に堆積させることによって、前記基板上に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法を提供する。

本発明によれば、ターゲットの外周面（側面）に接触する位置が変位可能なバネ機構（側壁部自体がバネ機構を構成していても良い。）によってターゲットを保持するので、駆動の際にもターゲットがずれ動くのを抑制でき、かつターゲットおよびホルダの熱膨張や熱収縮にも対応して、ターゲットを確実に保持することが可能になる。これにより、ターゲットを長時間にわたり使用する場合にも、安定して均一性の高い薄膜を得ることができる。

以下、最良の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１〜３に、本発明に係るターゲット保持装置の一形態例を示す。
本形態例のターゲット保持装置１０は、板状のターゲット２を保持するホルダ１１が、ターゲット２から粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面２ａとは反対側の裏面２ｂに接する底部１１ｂと、ターゲット２の外周面２ｃを取り囲んで設けられた側壁部１１ｃとを有し、ホルダ１１の側壁部１１ｃには、ターゲット２の外周面２ｃに接触する位置がターゲット２の内側に向かって変位可能に設けられたバネ機構１３が設けられていることを特徴とする。

図１に示すターゲット２は、平面視が円形の平板状である。このターゲット２を保持するホルダ（保持容器）１１は、側壁部１１ｃが底部１１ｂに固定され、側壁部１１ｃの内側側面１１ｄの内側がターゲット２よりも直径が大きいターゲット収容部を構成している。このため、ホルダ１１の側壁部１１ｃの内側側面１１ｄとターゲット２の外周面２ｃとの間には、クリアランス１２を有する。
ホルダ１１の側壁部１１ｃの上面１１ａは、ターゲット２の径方向において外周面２ｃよりも外側に位置しており、ターゲット２の表面２ａ全体がホルダ１１の外側に露出されている。
なお、側壁部は必ずしもホルダの周方向の全長にわたって設けられる必要はなく、一部に切れ目や切り欠き等、側壁部が分断された箇所があっても構わない。

図２に示すように、ターゲット２とホルダ１１との間のクリアランス１２には、前記バネ機構１３として、ターゲット２の外周面２ｃをターゲット２の内側に向かって付勢（押圧）することが可能なバネ部材１４が設けられている。
このバネ部材１４は、ホルダ１１とは別部材として形成されており、ホルダ１１から着脱可能である。このため、バネ部材１４が側壁部１１ｃの内側側面１１ｄに接触する位置１５において、バネ部材１４を側壁部１１ｃに固定（接着や溶接等）する必要がない。
ターゲット２をホルダ１１に保持するときには、ホルダ１１からバネ部材１４を取り外した状態で、ホルダ１１の中央部にターゲット２を置き、ホルダ１１の側壁部１１ｃとターゲット２との隙間にバネ部材１４を挿入する。これにより、バネの弾性変形による付勢力がターゲット２に加わり、ホルダ１１に保持される。
バネ機構がホルダとは別体のバネ部材からなる場合、ホルダ１１の側壁部１１ｃが周方向の全長にわたって設けられることが好ましい。この場合、バネ部材１４が側壁部１１ｃに接触する位置を選ぶ必要がなく、取り付けの作業性が向上する。

バネ部材１４は、バネの弾性的変形（伸縮や屈曲など）によって、ターゲット２の外周面２ｃに接触する位置１６がターゲット２の径方向に変位可能であり、ターゲット２を内方向に付勢することができる（矢印Ｙを参照）。
バネ部材１４がターゲット２の外周面２ｃに接触する位置１６における直径（内接円の直径）は、ターゲット２をホルダ１１から取り外した状態において、ターゲット２の直径よりも小さくなるようにしておくと、バネ部材１４の内側にターゲット２を取り付けたとき、ターゲット２の外周面２ｃに対して内側に押圧する力が作用する。
成膜中の温度変化によってターゲット２やホルダ１１が熱膨張または収縮することにより、ターゲット２やホルダ１１の寸法変化や、クリアランス１２の寸法変化が生じても、バネ部材１４のバネが変形して、ホルダ１１等の寸法変化に対応することができる。

ターゲット２が円形である場合、バネ部材１４は、円形のターゲット２の外周面２ｃに接する接触部１６が３箇所以上相互に離間して設けられることが好ましい。このように、バネによって変位可能な接触部１６の位置のみでターゲット２の外周面２ｃに接触させた場合、バネ部材１４の形状をターゲット２の外周面２ｃの全周において正確に対応させる必要がない。また、ターゲット２およびホルダ１１の直径の変化やクリアランス１２の変化に伴ってバネ部材１４が変形する際、円形のターゲット２に対してどの方向にも一定の力を加えることができる。
なお、ターゲットが矩形などの多角形である場合は、バネ部材はターゲットの外周面に対し、辺ごとに１箇所または２箇所以上で接触することが好ましい。

本形態例の場合、バネ部材１４は、図１および図３に示すように、板状のバネ材料がターゲット２の外周面２ｃの周方向に沿って複数回屈曲され、これらの屈曲部１５，１６が、ホルダ１１の側壁部１１ｃの内側側面１１ｄに接する部分（外側接触部）１５と、ターゲット２の外周面２ｃに接する部分（内側接触部）１６とを交互に有する。
このような構成のバネ部材１４によれば、内側接触部１６がバネ部材１４の押圧力に対するターゲット２の外周面２ｃからの反作用を受けたとき、内側接触部１６に対する力がその両側の外側接触部１５によって支持される。また、耐熱性の高いバネ材料の加工によってターゲット２の外周面２ｃに接触する部分１６を複数個所（特に３箇所以上）形成するのが容易である。

バネ部材１４を構成するバネ材料は、弾性を有する金属等の中から、成膜条件に応じて、必要な耐熱性、耐食性を有するものを適宜選択して用いることができる。バネ材料としては、ステンレス、ハステロイ（登録商標）、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ（登録商標））等が挙げられる。
板状のバネ材料の幅は、ターゲット２の厚さや、ホルダ１１の側壁部１１ｃの高さ（底部１１ｂから上面１１ａまでの高さ）と同程度とすると、ターゲット２やホルダ１１の上方にはみ出すことがなく、好ましい。
なお、本発明においてターゲットを保持するためのバネ部材に用いられるバネは、図１〜図３に示した構成に限定されるものではなく、板バネ、コイルバネ、圧縮バネ、ねじりバネなど、各種のバネが利用できる。

また、バネ部材１４は、切れ目のない環状の構造であってもよいが、本形態例の場合、ターゲット２の周方向の１箇所で分離された２つの端部１７，１７を有する。この場合、端部１７，１７間の間隔または重なり幅を調整することにより、バネ部材１４をターゲットの形状に適合させることが容易になる。また、端部１７，１７から１個所または複数個所の屈曲部１５，１６を相互に重ね合わせる場合、より直径の小さいターゲットにも対応することが可能になる。なお、このバネ部材１４は、円形のターゲットに用いるのと同様に、多数の辺を有する多角形状のターゲットにも使用することができる。
また、ターゲット２が矩形など、辺の数が比較的少数の多角形である場合は、図４に示すように、複数の屈曲部１５，１６を有するバネ部材１４をターゲット２の辺の数と同数準備し、ターゲット２の外周面２ｃの辺ごとに、異なるバネ部材１４を用いるようにすることもできる。

図１に示すバネ部材１４は、屈曲部１５，１６が鈍角（１８０°未満の角）を有するものであるが、図５に示すバネ部材１４Ａのように、屈曲部１５，１６が波状に湾曲した形状であっても良い。

本形態例のターゲット保持装置１０は、ターゲットの外周面（側面）とホルダとのクリアランスに設けたバネ部材によってターゲットを保持するので、駆動の際にもターゲットがずれ動くのを抑制でき、かつターゲットおよびホルダの熱膨張や熱収縮にも対応して、ターゲットを確実に保持することが可能になる。これにより、ターゲットを長時間にわたり使用する場合にも、安定して均一性の高い薄膜を得ることができる。
したがって、長尺の基材に薄膜を連続して形成する場合には、その長尺基材の長手方向に、組成や特性等の均一性の高い薄膜を形成することができる。また、バッチ式で基板に薄膜を形成する場合には、多数の基板に対し、組成や特性等の均一性の高い薄膜を形成することができる。

本形態例のターゲット保持装置１０は、各種成膜装置において薄膜形成用のターゲットを保持するターゲット保持装置として用いることができる。図６に、成膜装置の一例として、レーザ蒸着法に用いられる成膜装置１の構成例を示す。

図６に示す成膜装置１は、レーザ光３ａによってターゲット２から叩き出され若しくは蒸発した構成粒子の噴流（プルーム４）を基板５上に堆積させ、この構成粒子による薄膜を基板５上に形成する、レーザ蒸着法による成膜装置である。この成膜装置１は、基板５に対向するように配されたターゲット２と、ターゲット２を保持するターゲット保持装置１０と、ターゲット２にレーザ光３ａを照射するレーザ光発光手段３とを少なくとも備え、ターゲット２は、図１に示すターゲット保持装置１０に保持されている。

ここで、基板５は帯状の長尺基材であり、巻回された長尺基材５をターゲット２に対向する位置に向けて送出する送出リール６と、ターゲット２に対向する位置から巻き取られる長尺基材５が巻回される巻取リール７とを備えている。また、送出リール６と巻取リール７とは、不図示の駆動装置により互いに同期して駆動され、長尺基材５がその長手方向に搬送されるようになっている。

長尺基材５を収容した処理容器８には、排気孔を介して真空排気装置（図示せず）が接続され、処理容器８内を所定の圧力に減圧するようになっている。長尺基材５を巻回する送出リール６および巻取リール７は処理容器８内に収容され、処理容器８内が所定の圧力に減圧されている間は、長尺基材５の長手方向の全体が、処理容器８内の減圧下に置かれるようになっている。

ターゲット２にレーザ光３ａを照射するレーザ光発光手段３は、ターゲット２からその構成粒子を叩き出し若しくは蒸発させることができるレーザ光３ａを発生するものであれば良い。レーザ光３ａの照射によってターゲット２から発生した構成粒子を、ターゲット２に対向するように配された基材５上に堆積させることによって、基材５上に薄膜を形成することができる。レーザの波長、出力、照射エネルギー等は、ターゲット２の材質や成膜速度等に応じて、適宜設定することが可能である。

本形態例の成膜装置１では、ターゲット２にレーザ光３ａが照射される表面２ａが上向きとなるように、ターゲット保持装置１０が基材５の下方に設置されている。これにより、薄膜の堆積面が基材５の下面となり、異物が付着しないので好ましい。また、ホルダ１１の底部１１ｂとターゲット２の裏面２ｂとの間にボンディング材を使用しなくても、ターゲット２がホルダ１１から脱落することがない。また、ホルダ１１がターゲット２の表面２ａを押さえ込む部分がないので、ターゲット２の表面２ａに対して外周面２ｃに近い位置までレーザ光３ａを照射することができ、ターゲット２の材料を有効に利用することができる。なお、ターゲット２の表面２ａを下向きとして配する場合、ホルダ１１がターゲット２の表面２ａの一部を押さえ込む構成とすることもできる。

ターゲット保持装置１０は、プルーム４の長時間の安定性を保つため、ターゲット２の表面２ａの異なる場所から構成粒子が叩き出されるか蒸発するようにターゲット２を駆動（回転もしくは並進、またはその組み合わせ）させるターゲット駆動機構１８を備えることが好ましい。ターゲット２のレーザ光３ａの照射位置を変えることにより、長時間にわたり、ターゲットの表面の平坦性を保つことができる。
また、図６に示すように、長尺基材５を長手方向に搬送することにより、長時間連続して薄膜を堆積することができる。長尺基材５に対し直接レーザ光３ａが照射されないよう、レーザ光発光手段３は、ターゲット２の表面２ａに対してレーザ光３ａを斜めに照射するように設置することが好ましい。

本形態例の成膜装置および成膜方法は、酸化物超電導膜の成膜用として、好適に用いることができる。酸化物超電導膜を成膜する場合のターゲット２は、形成しようとする超電導膜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の板材を用いることができる。また、酸化物超電導膜を成膜する場合の長尺基材５は、金属基材の上に、イオンビームアシストデポジション（ＩＢＡＤ）法により、ＧＺＯ（Ｇｄ_２Ｚｒ_２Ｏ_７）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等を成膜し、さらにはレーザ蒸着法等により酸化セリウム（ＣｅＯ_２）等を成膜して、１層又は２層以上の中間層を形成したものが好ましい。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
図７に示すターゲットホルダ２１は、ホルダ２１の側壁部２１ｃが底部２１ｂに対して可動式になっており、側壁部２１ｃの内側側面２１ｄがターゲット２の外周面２ｃに接触している。そして側壁部２１ｃは図示しないバネ機構によって保持されており、バネ機構の変位２３により、ターゲット２の熱収縮２２ａ（もしくはターゲット２の熱膨張がホルダ２１の底部２１ｂの熱膨張よりも小さい場合）および熱膨張２２ｂ（もしくはターゲット２の熱収縮がホルダ２１の底部２１ｂの熱収縮よりも小さい場合）に対応することができる。
ホルダにターゲットを取り付ける際には、適宜の治具等を用いて、側壁部２１ｃの内側側面２１ｄを外方向に押圧し、ターゲット２を収容するスペースを確保するようにしても良い。

また、ターゲット保持装置において、ターゲットを保持するホルダが、ターゲットから粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面とは反対側の裏面に接する底部と、前記ターゲットの外周面を取り囲んで設けられた側壁部とを有し、側壁部は、ターゲットの外周面をその内方向に付勢する機能を備え、側壁部はターゲットに接触する位置がターゲットの内側に向かって変位可能である構成とすることもできる。この場合、ホルダの側壁部が底部に固定され、側壁部自体がバネ弾性を有する材料から構成されていても良い。あるいは、側壁部自体が上述のバネ機構から構成されていても良い。本形態においては、側壁部自体の弾性力によってターゲットが付勢され、ターゲットの熱収縮・熱膨張に対応することができる。

ホルダ２１の側壁部２１ｃは、ターゲットの外周面に対し、円形のターゲットでは全周のうち３箇所以上、多角形のターゲットでは各辺につき１箇所または２箇所以上で接触することが好ましい。
バネ機構に用いられるバネは、板バネ、コイルバネ、圧縮バネ、ねじりバネなど、各種のバネが利用できる。

（実施例）
図６に示す構成の成膜装置１を用いて、以下の方法により、テープ状の長尺基材５（幅１０ｍｍ）の表面に、Ｇｄ_１Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘの組成を有する超電導層を成膜した。

ターゲット２は、ホルダ１１にボンディングすることなく、ホルダ１１の中央部に置いた。ターゲット２（直径８インチ≒約２０ｃｍ、厚さ１０ｍｍ）の外周面とホルダ１１とのクリアランス１２に、図１〜３に示す、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのハステロイ（登録商標）テープを複数回屈曲させて形成したバネ部材１４を挿入した。このようにして、バネ部材１４の弾性変形による付勢力をターゲット２に加えることで、ターゲット２をホルダ１１内に保持した。
ホルダ１１は、駆動機構１８によって回転駆動および並進駆動をさせ、レーザ光３ａの照射位置や照射方向が時間的に変化するようにした。ターゲット２の駆動時におけるクリアランス１２の変動は、バネ部材１４の変形によって吸収させるようにした。

このように駆動されたターゲット２に対してレーザ光発光手段３からレーザ光３ａを照射し、ターゲット２の構成粒子からなるプルーム４を発生させた。長尺基材５は、送出リール６から巻取リール７に向けて送出し、その間の位置でターゲット２に対向するように搬送した。プルーム４中の構成粒子を長尺基材５の表面に堆積させることにより、薄膜を長尺基材５の長手方向に連続的に形成した。

成膜時に処理容器８の外部からプルーム４を連続的に観察したところプルーム４の状態は長時間にわたり安定していることが確認された。成膜中のターゲット２の温度は、長時間にわたる連続的なレーザ光の照射によって８００℃前後まで上昇していた。成膜後のターゲット２の状態を確認したところ、その表面２ａは均一に使用され、クラックは生じていなかった。

本実施例において長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜して得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数個所で測定したところ、測定値はＩｃ＝２４０〜２６０Ａの範囲であり、長手方向のばらつきは小さかった。このように、本発明の薄膜形成装置を用いることによって、長手方向に均一な超電導特性を有する高品質の酸化物超電導線材を製造することができた。

（比較例）
図９に示すホルダ４２を用いてターゲット４１を保持する従来技術の成膜装置により、テープ状の長尺基材（幅１０ｍｍ）の表面に、Ｇｄ_１Ｂａ_２Ｃｕ_３Ｏ_ｘの組成を有する超電導層を成膜した。
このホルダ４２は、底部４３にボンディング材を用いることなく、側壁部４４がターゲット４１の外周面に対してほとんど隙間なく接触することにより、保持するものである。比較例で用いた成膜装置は、ホルダが異なる他は、実施例で用いた図６に示す成膜装置１と同様に構成されている。

駆動機構４５によってホルダ４２が回転および並進するように駆動させ、レーザ光の照射位置や照射方向が時間的に変化するようにした。このように駆動されたターゲット４１に対してレーザ光を照射し、ターゲット４１の構成粒子からなるプルームを発生させ、プルーム中の構成粒子を、長手方向に搬送された長尺基材の表面に堆積させることにより、薄膜を長尺基材の長手方向に連続的に形成した。

成膜時、外部からプルームを連続的に観察したところ、成膜の後半ではプルームの揺れがひどく、成膜時のターゲットにはクラックにより割れが生じていた。これは、長時間、連続的なレーザ光の照射によってターゲット４１の温度が８００℃前後まで上昇し、ホルダ４２との熱膨張の差により、応力が生じたためと考えられる。

本比較例において長尺基材の表面に厚さ１μｍの超電導層を成膜して得られた酸化物超電導線材の臨界電流（Ｉｃ）を線材の長手方向に沿って複数個所で測定した。測定値は、成膜の初期に製造された部分でＩｃ＝２４０Ａ以上であったが、成膜の後半においてはＩｃが低下する傾向が見られ、１８０Ａ程度までＩｃが低下した。これは、ターゲット４１にクラックや割れが生じたため、プルームの状態が不安定になったためと考えられる。

本発明の第１形態例に係るターゲット保持装置を示す上面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面である。 図１に示すターゲット保持装置の斜視図である。 矩形ターゲットの辺ごとにバネ部材を設けた構成例を示す部分上面図である。 バネ部材を湾曲形状に屈曲させた例を示す上面図である。 図１に示すターゲット保持装置を備えた成膜装置の一例を示す構成図である。 本発明のターゲット保持装置のバネ機構の改変例を示す説明図である。 従来のターゲットホルダの一例を示す断面図である。 従来のターゲットホルダの別の一例を示す断面図である。 図９に示すターゲットホルダの問題点を示す説明図である。

符号の説明

１…成膜装置、２…ターゲット、２ｃ…外周面、３…レーザ光発光手段、３ａ…レーザ光、４…プルーム、５…基板（長尺基材）、１０…ターゲット保持装置、１１，２１…ホルダ（保持容器）、１１ａ，２１ａ…側壁部の上面、１１ｂ，２１ｂ…底部、１１ｃ，２１ｃ…側壁部、１１ｄ，２１ｄ…側壁部の内側側面、１３…バネ機構、１４，１４Ａ…バネ部材、１５…バネ部材がホルダの側壁部の内側側面に接する部分（屈曲部）、１６…バネ部材がターゲットの外周面に接する部分（屈曲部）、１７…バネ部材の端部。

Claims (7)

1. 板状のターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を使用して薄膜を形成する成膜装置に用いられるターゲット保持装置であって、
   ターゲットを保持するホルダが、前記ターゲットから粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面とは反対側の裏面に接する底部と、前記ターゲットの外周面を取り囲んで設けられた側壁部とを有し、前記側壁部には、前記ターゲットの外周面に接触する位置が前記ターゲットの内側に向かって変位可能に設けられたバネ機構が設けられていることを特徴とするターゲット保持装置。
2. 前記ホルダの前記側壁部が前記底部に固定されており、前記バネ機構は、前記ホルダの側壁部の内側側面と前記ターゲットの外周面との間に設けられ、かつ前記ホルダから着脱可能とされたバネ部材からなることを特徴とする請求項１に記載のターゲット保持装置。
3. 前記バネ部材は、板状のバネが前記ターゲットの外周面の周方向に沿って複数回屈曲され、これらの屈曲部が、前記ホルダの側壁部の内側側面に接する部分と、前記ターゲットの外周面に接する部分とを交互に有するものであることを特徴とする請求項２に記載のターゲット保持装置。
4. 前記ターゲットは円形であり、前記バネ部材は、前記ターゲットの周方向の１箇所で分離された２つの端部を有することを特徴とする請求項３に記載のターゲット保持装置。
5. 板状のターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を使用して薄膜を形成する成膜装置に用いられるターゲット保持装置であって、
   ターゲットを保持するホルダが、前記ターゲットから粒子が叩き出され若しくは蒸発する面である表面とは反対側の裏面に接する底部と、前記ターゲットの外周面を取り囲んで設けられた側壁部とを有し、前記側壁部は、前記ターゲットの外周面をその内方向に付勢する機能を備え、前記側壁部の前記ターゲットに接触する位置が、前記ターゲットの内側に向かって変位可能であることを特徴とするターゲット保持装置。
6. レーザ光によってターゲットから叩き出され若しくは蒸発した構成粒子を基板上に堆積させ、前記基板上に薄膜を形成する成膜装置であって、
   前記基板に対向するように配されたターゲットと、前記ターゲットを保持するターゲット保持装置と、前記ターゲットにレーザ光を照射するレーザ光発光手段とを少なくとも備え、ターゲット保持装置が、請求項１〜５のいずれかに記載のターゲット保持装置であることを特徴とする成膜装置。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載のターゲット保持装置によってターゲットを保持し、このターゲットにレーザ光を照射し、前記レーザ光によってターゲットから叩き出され若しくは蒸発した粒子を、前記ターゲットに対向するように配された基板上に堆積させることによって、前記基板上に薄膜を形成することを特徴とする成膜方法。

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