JP3299769B2 - Superconductor manufacturing method - Google Patents

Superconductor manufacturing method

Info

Publication number
JP3299769B2
JP3299769B2 JP33572091A JP33572091A JP3299769B2 JP 3299769 B2 JP3299769 B2 JP 3299769B2 JP 33572091 A JP33572091 A JP 33572091A JP 33572091 A JP33572091 A JP 33572091A JP 3299769 B2 JP3299769 B2 JP 3299769B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
target
laser beam
disk
intermediate layer
laser
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP33572091A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05148623A (en
Inventor
和憲 尾鍋
伸行 定方
隆 斉藤
宰 河野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujikura Ltd
Original Assignee
Fujikura Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujikura Ltd filed Critical Fujikura Ltd
Priority to JP33572091A priority Critical patent/JP3299769B2/en
Publication of JPH05148623A publication Critical patent/JPH05148623A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3299769B2 publication Critical patent/JP3299769B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、超電導マグネット、
超電導送電、医療用機器、超電導エネルギー貯蔵、超電
導素子等に応用開発が進められている超電導体を作製す
る方法に関する。
The present invention relates to a superconducting magnet,
The present invention relates to a method for manufacturing a superconductor which is being applied to superconducting power transmission, medical equipment, superconducting energy storage, superconducting elements, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、超電導体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、MBE
法(分子線エピタキシー法)、CVD法(化学気相成長
法)、IVD法(イオン気相成長法)などの成膜法が知
られている。また、これら各種の成膜法において均質で
超電導特性の良好な超電導膜を製造できる方法として、
真空プロセスを用い、熱あるいは高周波プラズマ、イオ
ンビームなどのエネルギーをターゲットに照射してター
ゲットから叩き出された粒子を基板上に堆積させる技術
が主流となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of manufacturing a superconductor,
Vacuum evaporation method, sputtering method, laser evaporation method, MBE
There are known film forming methods such as a molecular beam epitaxy (CVD) method, a chemical vapor deposition (CVD) method, and an ion vapor deposition (IVD) method. In addition, as a method for producing a superconducting film having a uniform and good superconducting property in these various film forming methods,
2. Description of the Related Art A technique in which a target is irradiated with energy such as heat or high-frequency plasma or an ion beam by using a vacuum process to deposit particles hit from the target on a substrate has become mainstream.

【0003】このような各種の成膜法において、緻密な
膜の生成が可能であって、成膜速度の速い技術としてレ
ーザ蒸着法が注目されている。このレーザ蒸着法は、目
的とする超電導体の組成と同一あるいは近似した組成の
ターゲットを用い、このターゲットにレーザビームを照
射してターゲットの表面部分をえぐり取り、発生させた
粒子を基材上に堆積させることで超電導体を製造する方
法であり、他の成膜法に比較して以下に説明する利点が
あることで知られている。
In such various film forming methods, a laser vapor deposition method has attracted attention as a technique capable of forming a dense film and having a high film forming speed. This laser deposition method uses a target with the same or similar composition as the target superconductor composition, irradiates the target with a laser beam, cuts through the surface of the target, and deposits the generated particles on the substrate. This is a method of manufacturing a superconductor by depositing, and is known to have advantages described below as compared with other film forming methods.

【0004】通常のスパッタリング法ではターゲット
組成と生成膜の組成がかなりずれる傾向があるが、レー
ザ蒸着法においては、用いたターゲットの組成と生成膜
の組成とのずれが少ないので、目的の組成の超電導薄膜
を得易い利点がある。
In the ordinary sputtering method, the composition of the target film and the composition of the formed film tend to be considerably different from each other. However, in the laser deposition method, since the deviation between the composition of the target used and the composition of the formed film is small, the desired composition of the target film cannot be obtained. There is an advantage that a superconducting thin film can be easily obtained.

【0005】通常のスパッタリング法においては、厚
さ1μm程度の超電導膜を製造するのに10時間程度の
処理時間を必要とするが、レーザ蒸着法においては厚さ
数μm程度の超電導薄膜を約1時間程度で製造できる利
点がある。
In the ordinary sputtering method, a processing time of about 10 hours is required to produce a superconducting film having a thickness of about 1 μm. In a laser vapor deposition method, a superconducting thin film having a thickness of about several μm is required to be about 1 μm. There is an advantage that it can be manufactured in about time.

【0006】蒸着法やスパッタリング法においては、
蒸発源や電極などを真空雰囲気中には配置する必要があ
るがレーザ蒸着法では、レーザ光を処理装置の外部から
導くことができ、レーザ発振装置などを処理装置の外部
に設けることができるので、処理装置内部を高度の真空
条件あるいは酸化雰囲気等に保持することが容易であ
り、種々の気相雰囲気で成膜できる利点がある。
In the vapor deposition method and the sputtering method,
It is necessary to place the evaporation source and electrodes in a vacuum atmosphere.However, in the laser evaporation method, laser light can be guided from outside the processing apparatus, and a laser oscillation apparatus can be provided outside the processing apparatus. Further, there is an advantage that the inside of the processing apparatus can be easily maintained in a high vacuum condition or an oxidizing atmosphere, and a film can be formed in various gaseous atmospheres.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記レ
ーザ蒸着法で基材上に超電導薄膜を形成する場合、ター
ゲット表面のレーザビームを照射した部分から構成粒子
を叩き出して蒸着を行っている間に、ターゲット表面の
レーザビーム照射部分が順次えぐり取られて集中的に消
耗する問題がある。この結果、レーザビーム照射開始直
後と照射後一定時間経過後とではターゲット上に照射さ
れるレーザビームのエネルギー密度が変化してしまうた
め、放出されるターゲット粒子量と、基材上に蒸着され
る膜の膜質や膜厚が成膜中に経時変化を起こすという問
題があった。
However, when a superconducting thin film is formed on a substrate by the above-described laser vapor deposition method, the constituent particles are beaten out from a portion of the target surface irradiated with the laser beam while vapor deposition is performed. In addition, there is a problem that the laser beam irradiated portion on the target surface is sequentially cut off and is intensively consumed. As a result, the energy density of the laser beam irradiated on the target changes between immediately after the start of the laser beam irradiation and after a certain period of time after the irradiation, so that the amount of the target particles emitted and the amount of the target particles deposited on the base material are changed. There is a problem that the quality and thickness of the film change with time during the film formation.

【0008】また、基材上に直接超電導薄膜を形成する
と、基材の構成元素と超電導薄膜の構成元素が反応する
などの理由により、超電導薄膜の超電導特性が劣化する
問題がある。そこで従来、前記問題を解消する目的で、
基材上に超電導薄膜と反応を生じにくい組成を有する中
間層を形成し、中間層上に超電導薄膜を形成するという
手段が広く採用されている。この中間層として具体的に
は、SrTiO3、MgO、あるいは、YSZなどの部
分安定化ジルコニアなどからなる層が用いられており、
これらの中間層が金属基材と超電導薄膜との間の元素拡
散を防止する役割をなしている。
Further, when a superconducting thin film is formed directly on a substrate, there is a problem that the superconducting properties of the superconducting thin film are deteriorated because, for example, the constituent elements of the substrate react with the constituent elements of the superconducting thin film. Therefore, conventionally, for the purpose of solving the above problem,
Means of forming an intermediate layer having a composition that does not easily react with a superconducting thin film on a base material and forming a superconducting thin film on the intermediate layer have been widely adopted. Specifically, as the intermediate layer, a layer made of SrTiO 3 , MgO, or partially stabilized zirconia such as YSZ is used.
These intermediate layers play a role in preventing element diffusion between the metal substrate and the superconducting thin film.

【0009】ところで、前記レーザ蒸着装置を用いて基
材上に中間層を形成するには、真空容器の内部で基材上
に中間層を形成した後、ターゲットを交換するか、基材
を別の真空容器に移し替えて超電導薄膜を形成する必要
があった。これは、レーザ蒸着装置に設置できるターゲ
ットが1個であることに起因している。
By the way, in order to form an intermediate layer on a substrate by using the laser vapor deposition apparatus, after forming the intermediate layer on the substrate inside the vacuum vessel, the target is replaced or the substrate is separated. It was necessary to transfer to a vacuum container and form a superconducting thin film. This is due to the fact that only one target can be installed in the laser deposition apparatus.

【0010】前記のような方法を行なうと、基材の設置
と真空排気と基材の加熱などの複数の工程を2回行なわ
なければならない。すると、真空容器から中間層のつい
た基材を取り出す際に、中間層上あるいは基材上に微細
な埃を付着させてしまう問題があるとともに、取扱上の
不備により基材や中間層を損傷してしまう危険性があっ
た。
When the above-described method is performed, a plurality of steps such as installation of a substrate, evacuation and heating of the substrate must be performed twice. Then, when removing the base material with the intermediate layer from the vacuum container, there is a problem that fine dust adheres to the intermediate layer or the base material, and the base material and the intermediate layer are damaged due to improper handling. There was a risk of doing it.

【0011】本発明は上記事情に鑑みなされたもので、
ターゲットに対するレーザビームの照射を長時間におよ
び連続的に行うことができ、かつ基板上に均一な組成で
均一な膜厚の中間層と超電導薄膜を形成することができ
るとともに、1つの真空チャンバの内部でその真空状態
を破ることなく基材上に2つ以上の層を形成できる方法
の提供を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances,
The target can be irradiated with the laser beam for a long time and continuously, and the intermediate layer and the superconducting thin film having a uniform composition and a uniform film thickness can be formed on the substrate. It is an object of the present invention to provide a method capable of forming two or more layers on a substrate without breaking its vacuum state inside.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載した発明
は前記課題を解決するために、ターゲットと基材と基台
を収容したチャンバと、前記ターゲットにレーザビーム
を照射するレーザビームの発振装置と、この発振装置か
ら発射されたレーザビームがターゲット表面上に照射さ
れる位置に、該ターゲットを設置するターゲット設置手
段を備え、前記ターゲット設置手段が、円盤状で、その
一方の面上にその円周方向に沿って複数枚の円盤状ター
ゲットが並べられてなるターゲット設置円盤と、該ター
ゲット設置円盤を回転させる回転手段とからなるレーザ
蒸着装置を使用し、前記基台に長尺の基材を連続的に供
給して基材上に中間層と超電導薄膜とが積層された超電
導体を製造する方法であって、前記ターゲット設置円盤
に、中間層形成用の第1ターゲットと超電導薄膜形成用
の第2ターゲットをそれぞれ複数設け、最初にレーザビ
ームを第1ターゲットの1つに所定時間照射し、その後
に設置円盤を回転させて他の第1ターゲットにレーザを
照射して中間層を形成する処理を必要回数行なって基材
上に中間層を形成した後、前記設置円盤を回転させてレ
ーザビームを第2ターゲットの1つに所定時間照射し、
その後に設置円盤を回転させて他の第2ターゲットにレ
ーザビームを照射する処理を複数回行なって中間層上に
超電導薄膜を形成するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a chamber for accommodating a target, a substrate, and a base, and an oscillation of a laser beam for irradiating the target with a laser beam. A device and a target setting means for setting the target at a position where the laser beam emitted from the oscillation device is irradiated on the target surface, wherein the target setting means has a disk shape and is provided on one surface thereof. Using a laser deposition apparatus including a target setting disk in which a plurality of disk-shaped targets are arranged along the circumferential direction, and a rotating means for rotating the target setting disk, a long base is used for the base. A method for producing a superconductor in which an intermediate layer and a superconducting thin film are laminated on a substrate by continuously supplying a material, wherein the target installation disk is used for forming an intermediate layer. A plurality of first targets and a plurality of second targets for forming a superconducting thin film are provided, respectively, and a laser beam is first irradiated on one of the first targets for a predetermined time, and then the installation disk is rotated to apply a laser beam to another first target. After forming the intermediate layer on the substrate by performing the process of forming the intermediate layer by irradiating the required number of times, the laser beam is irradiated to one of the second targets for a predetermined time by rotating the installation disk,
Thereafter, a process of irradiating a laser beam to another second target by rotating the installation disk is performed a plurality of times to form a superconducting thin film on the intermediate layer.

【0013】[0013]

【作用】前記したように本発明に係るレーザ蒸着装置を
使用するならば、レーザビームを複数のターゲットに順
次照射して連続成膜できるので、レーザビーム照射開始
直後であっても、照射後一定時間経過後であってもター
ゲット上に照射されるレーザビームのエネルギー密度は
ほとんど一定となり、レーザビーム照射中に放出される
ターゲット粒子量と、基材上に蒸着される膜の膜質や膜
厚は成膜操作中常に一定となる。
As described above, if the laser deposition apparatus according to the present invention is used, a plurality of targets can be sequentially irradiated with a laser beam to form a continuous film. Even after a lapse of time, the energy density of the laser beam irradiated on the target is almost constant, and the amount of target particles emitted during the laser beam irradiation and the quality and thickness of the film deposited on the base material are It is always constant during the film forming operation.

【0014】また、ターゲット設置円盤に中間層用の第
1ターゲットと超電導薄膜用の第2ターゲットをそれぞ
れ複数装着し、これらを順次使用して成膜するならば、
真空チャンバの真空状態を破ることなく基材上に中間層
と超電導層が連続成膜される。また、一度真空チャンバ
に基材を設置したならば、中間層と超電導薄膜の生成完
了まで真空チャンバの真空状態を破らなくとも良いの
で、基材と中間層と超電導薄膜が製造途中で損傷するこ
ともない。
Further, if a plurality of first targets for the intermediate layer and a plurality of second targets for the superconducting thin film are mounted on the target installation disk, and these are sequentially used to form a film,
The intermediate layer and the superconducting layer are continuously formed on the substrate without breaking the vacuum state of the vacuum chamber. Also, once the base material is placed in the vacuum chamber, the vacuum state of the vacuum chamber does not need to be broken until the formation of the intermediate layer and the superconducting thin film is completed. Nor.

【0015】[0015]

【実施例】以下、本発明を実施例を挙げて詳細に説明す
る。図1〜図3は、本発明の実施に用いるレーザ蒸着装
置の一例を示す図で、図中符号1はレーザ蒸着装置であ
り、このレーザ蒸着装置1は、蒸着処理室2とターゲッ
ト設置機構3とレーザ発振装置4と真空排気ポンプ5を
備えている。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. 1 to 3 are views showing an example of a laser vapor deposition apparatus used for carrying out the present invention. In the drawings, reference numeral 1 denotes a laser vapor deposition apparatus, and the laser vapor deposition apparatus 1 has a vapor deposition processing chamber 2 and a target setting mechanism 3 And a laser oscillation device 4 and a vacuum pump 5.

【0016】上記蒸着処理室2内には、水平な基台6に
支持されて基材7が設置され、また、基台6内には基材
7を加熱するためのヒータが内蔵され、基材7を所望の
温度に加熱できるようになっている。なお、図1では省
略されているが、基材7はテープ状のものであり、蒸着
処理室2には、テープ材の送出装置と巻取装置が接続さ
れていて、基台6上にこのテープ状の基材を連続的に供
給できるようになっている。
In the vapor deposition chamber 2, a substrate 7 is installed supported by a horizontal base 6, and a heater for heating the substrate 7 is built in the base 6. The material 7 can be heated to a desired temperature. Although not shown in FIG. 1, the base material 7 is in a tape shape, and a tape material sending device and a winding device are connected to the vapor deposition processing chamber 2. The tape-shaped substrate can be continuously supplied.

【0017】上記基材7の斜め上方には、蒸着処理室2
の天井部を貫通してターゲット設置機構3が設置され、
このターゲット設置機構3のターゲット公転円盤8上に
は、その円周に沿って10枚のターゲット自転円盤9が
36度の間隔で設置されている。さらに、各ターゲット
自転円盤9に円盤状ターゲット10が取り付けられ、か
つそれら10枚の円盤状ターゲット10の内の1枚が上
記基材7に対面するようになっている。これらのターゲ
ット10のうち、図3に示すように右側5枚は中間層形
成用の第1ターゲット10aであり、他の5枚は超電導
薄膜形成用のターゲット10bである。
Above the substrate 7, a deposition chamber 2 is provided.
The target installation mechanism 3 is installed through the ceiling of the
On the target orbiting disk 8 of the target setting mechanism 3, ten target rotating disks 9 are installed along the circumference at intervals of 36 degrees. Further, a disk-shaped target 10 is attached to each target rotating disk 9, and one of the ten disk-shaped targets 10 faces the base material 7. Of these targets 10, as shown in FIG. 3, the right five are the first targets 10a for forming the intermediate layer, and the other five are the targets 10b for forming the superconducting thin film.

【0018】第1ターゲット10aとして具体的には、
SrTiO3、MgOからなる板状のターゲット、ある
いはYSZなどの安定化ジルコニアからなる板状のター
ゲットなどを用いる。第2ターゲット10bとして具体
的には、基材7上に形成しようとする超電導膜と同一ま
たは近似した組成、あるいは成膜中に逃避し易い成分を
多く含有させた複合酸化物の焼結体、または酸化物超電
導体のバルクなどを用いることができ、例えば、臨界温
度の高いYBaCuO系、BiSrCaCuO系、Tl
BaCaCuO系などの円盤状のものを第2ターゲット
10bとして用いる。
Specifically, as the first target 10a,
A plate-like target made of SrTiO 3 or MgO or a plate-like target made of stabilized zirconia such as YSZ is used. Specifically, as the second target 10b, a sintered body of a composite oxide containing the same or similar composition as the superconducting film to be formed on the base material 7, or containing many components that easily escape during film formation, Alternatively, an oxide superconductor bulk or the like can be used. For example, YBaCuO-based, BiSrCaCuO-based, Tl
A disk-shaped material such as BaCaCuO is used as the second target 10b.

【0019】なお、この実施例では、図3に示すように
ターゲット10aとターゲット10bを5個ずつ並べた
構成のターゲット公転円盤8を用いるが、図4に示すよ
うにターゲット10aとターゲット10bを交互に1個
ずつ並べた構成のターゲット公転円盤8を用いて本発明
方法を実施しても差し支えない。この場合、ターゲット
公転円盤8の公転角度を調節して最初にターゲット10
aのみにレーザビームを照射できるように公転角度を設
定し、中間層を形成した後、ターゲット10bにレーザ
ビームを照射し、続いてターゲット10bのみにレーザ
ビームを照射できるように公転角度を設定すれば良い。
In this embodiment, as shown in FIG. 3, a target orbiting disk 8 having a configuration in which five targets 10a and five targets 10b are arranged is used. However, as shown in FIG. The method of the present invention may be performed using the target revolving disks 8 arranged one by one. In this case, the revolving angle of the target revolving disk 8 is adjusted and the target 10
After setting the revolution angle so that only the laser beam can be irradiated with the laser beam, forming the intermediate layer, irradiating the target 10b with the laser beam, and then setting the revolution angle so that only the target 10b can be irradiated with the laser beam. Good.

【0020】また、蒸着処理室2の側方にはレーザ発振
装置4が設けられ、このレーザ発振装置4から出射され
たレーザビームRが、集光レンズ11を介して1つの円
盤状ターゲット10に照射されるようになっている。な
お、ここで用いられるレーザ発振装置4は、ターゲット
10から構成粒子を発生させることのできるものであれ
ばいずれでも良いが、YAGレーザ、CO2レーザ、エ
キシマレーザなどのような高出力レーザが好適に用いら
れる。
A laser oscillating device 4 is provided on the side of the evaporation processing chamber 2, and a laser beam R emitted from the laser oscillating device 4 is applied to one disk-shaped target 10 via a condenser lens 11. It is designed to be irradiated. The laser oscillation device 4 used here may be any device that can generate constituent particles from the target 10, but a high-output laser such as a YAG laser, a CO 2 laser, an excimer laser, or the like is preferable. Used for

【0021】前記ターゲット設置機構3は、図2に示す
ように蒸着処理室2内(真空雰囲気内)に配されている
ターゲット公転円盤8、ターゲット自転円盤9、ターゲ
ット10と、蒸着処理室2外に配されているターゲット
公転モータ12と、ターゲット自転モータ13とを備え
た構成となっている。
As shown in FIG. 2, the target installation mechanism 3 includes a target revolving disk 8, a target rotating disk 9, and a target 10 disposed in the evaporation processing chamber 2 (in a vacuum atmosphere). The target revolving motor 12 and the target rotation motor 13 are provided.

【0022】上記ターゲット公転モータ12の回転軸に
はギアAが固定され、このギアAは、主軸14の一端に
取り付けられ、これを回転軸とするギアBと噛合してい
る。またこのギアBが取り付けられている主軸14の他
端には、同軸でターゲット公転円盤8が取り付けられて
いる。従ってこのターゲット公転モータ12の回転力は
ギアAおよびギアBを介して主軸14に伝達され、蒸着
処理室2内に配されているターゲット公転円盤8を回転
(公転)させるようになっている。
A gear A is fixed to the rotating shaft of the target revolving motor 12, and this gear A is attached to one end of the main shaft 14 and meshes with a gear B having this as a rotating shaft. A target revolving disk 8 is coaxially attached to the other end of the main shaft 14 to which the gear B is attached. Therefore, the rotational force of the target revolving motor 12 is transmitted to the main shaft 14 via the gear A and the gear B, and rotates (revolves) the target revolving disk 8 disposed in the vapor deposition processing chamber 2.

【0023】なお、ターゲット公転モータ12は、メイ
ンスイッチを入れると、ターゲット公転円盤8が所定角
度(例えば36度)回転し、その直後にサブスイッチが
自動的に切れて回転が止まり、回転停止後所定時間経過
すると、再度サブスイッチが入って上記と同様の動作を
繰り返すようになっている。また、上記ギアBには、1
0個のストッパピン穴15が穿通され、ターゲット公転
モータ12停止時、ギアB近傍に設置されているストッ
パピン16が、上記10個のストッパピン穴15の内の
1個に挿入されて、ギアBの回転軸である主軸14の回
転を固定し、これによりターゲット公転円盤8の回転遊
びをなくすようになっている。
When the main switch is turned on, the target revolving motor 12 rotates the target revolving disk 8 by a predetermined angle (for example, 36 degrees). Immediately thereafter, the sub-switch is automatically turned off to stop the rotation. After a lapse of a predetermined time, the sub-switch is turned on again and the same operation as described above is repeated. The gear B has 1
The zero stopper pin hole 15 is penetrated, and when the target revolution motor 12 is stopped, the stopper pin 16 installed near the gear B is inserted into one of the ten stopper pin holes 15 and the gear is inserted. The rotation of the main shaft 14, which is the rotation axis of B, is fixed, so that the rotation play of the target revolution disk 8 is eliminated.

【0024】また、ターゲット自転モータ13の回転軸
17にはギアCが固定され、このギアCは、回転軸18
の一端に取り付けられているギアDに噛合し、またこの
ギアDと同軸で回転軸18の他端に取り付けられ、蒸着
処理室2内に配されているギアEは、ギアFと噛合し、
さらにこのギアFは、隣接する軸状ギアGの一端と噛合
している。軸状ギアGの他端はギアHが取り付けられ、
さらにこのギアHは、回転軸19の一端に取り付けられ
ているギアIと噛合している。また、上記回転軸19の
他端にはターゲット公転円盤8下に配置されているター
ゲット自転円盤9が取り付けられている。従ってこのタ
ーゲット自転モータ13の回転力はギアC→ギアD→ギ
アE→ギアF→軸状ギアG→ギアH→ギアI→ターゲッ
ト自転円盤9の順で伝達され、ターゲット自転円盤9に
設置されている円盤上ターゲットを回転(自転)させる
ようになっている。
A gear C is fixed to a rotating shaft 17 of the target rotation motor 13, and the gear C is
A gear E, which is coaxial with the gear D and is mounted on the other end of the rotating shaft 18 and is disposed in the vapor deposition chamber 2, meshes with a gear F.
Further, this gear F meshes with one end of an adjacent shaft gear G. A gear H is attached to the other end of the shaft gear G,
Further, the gear H meshes with a gear I attached to one end of the rotating shaft 19. At the other end of the rotating shaft 19, a target rotation disk 9 arranged below the target revolution disk 8 is attached. Therefore, the rotational force of the target rotation motor 13 is transmitted in the order of gear C → gear D → gear E → gear F → shaft gear G → gear H → gear I → target rotation disk 9 and is set on the target rotation disk 9. The target on the rotating disk is rotated (rotated).

【0025】なお、ターゲット自転モータ13は、一旦
スイッチを入れれば、再びスイッチを切るまで継続的に
回転し続け、その回転スピードは、0〜10r.p.m.の間
で無段階に調節することができる。
Once the target rotation motor 13 is turned on, the target rotation motor 13 continues to rotate continuously until the switch is turned off again, and its rotation speed can be continuously adjusted between 0 and 10 rpm. .

【0026】前記構成の装置を用いて基材上に中間層と
超電導薄膜を積層するには、真空ポンプ5を作動させて
蒸着処理室2の内部を減圧しておく。次に、図示略の送
出装置から基材7を送り出して基台6上に所定の速度で
供給するとともに、レーザ発振装置4で発生させたレー
ザビームを蒸着処理室2内のターゲット10aに照射す
る。また、レーザビームの照射に先だってターゲット公
転モータ12を作動させてターゲット公転円盤8を所定
角度回転させ、レーザビームの照射位置にターゲット1
0aが位置するようにしておく。以上の操作を行なうこ
とで、ターゲット10aから中間層の生成粒子を発生さ
せて移動中の基材7上に順次図5に示すように中間層7
aを形成することができる。中間層7aが形成された基
材7は、順次巻取装置側に送られて巻き取られる。$ま
た、ターゲット自転モータ13より伝達された回転力に
よりターゲット10を自転させつつ、レーザビームをタ
ーゲット10a上に所定の時間照射し、かつ所定時間の
照射が終了するごとにターゲット公転モータ12より伝
達された回転力によりターゲット公転円盤8を回転させ
て、レーザビーム照射領域に新たな円盤状ターゲット1
0aを送り込むターゲット設置機構3を設けたので、レ
ーザビームが円盤状ターゲット10a上の一箇所に集中
的に照射されることがなく、円盤状ターゲット10a表
面上の一定の範囲に平均的に照射されるため、レーザビ
ーム照射開始直後であっても、照射後一定時間経過後で
あっても円盤状ターゲット10a上に照射されるレーザ
ビームのエネルギー密度はほとんど一定となり、レーザ
ビーム照射中に放出されるターゲット粒子量と、基材7
上に蒸着される膜の膜質や膜厚は成膜操作中、常に一定
となる。
In order to stack the intermediate layer and the superconducting thin film on the base material using the above-described apparatus, the inside of the vapor deposition chamber 2 is depressurized by operating the vacuum pump 5. Next, the base material 7 is sent out from a sending device (not shown) and supplied onto the base 6 at a predetermined speed, and the laser beam generated by the laser oscillation device 4 is irradiated on the target 10 a in the evaporation processing chamber 2. . Prior to the laser beam irradiation, the target revolution motor 12 is operated to rotate the target revolution disk 8 by a predetermined angle, and the target 1 is moved to the laser beam irradiation position.
0a is located. By performing the above operation, the intermediate layer 7 is generated from the target 10a and the intermediate layer 7 is sequentially formed on the moving substrate 7 as shown in FIG.
a can be formed. The substrate 7 on which the intermediate layer 7a is formed is sequentially sent to the winding device side and wound. $ Also, while rotating the target 10 by the rotational force transmitted from the target rotation motor 13, the laser beam is irradiated onto the target 10 a for a predetermined time, and transmitted from the target revolution motor 12 every time the irradiation for the predetermined time is completed. The target revolving disk 8 is rotated by the applied rotational force, and a new disk-shaped target 1 is placed in the laser beam irradiation area.
Since the target setting mechanism 3 for feeding the laser beam 0a is provided, the laser beam is not intensively irradiated to one location on the disk-shaped target 10a, but is uniformly applied to a certain range on the surface of the disk-shaped target 10a. Therefore, the energy density of the laser beam irradiated on the disc-shaped target 10a becomes almost constant even immediately after the start of the laser beam irradiation or after a certain period of time after the irradiation, and the laser beam is emitted during the laser beam irradiation. Target particle amount and substrate 7
The film quality and thickness of the film deposited on the film are always constant during the film forming operation.

【0027】これにより本実施例のレーザ蒸着装置1を
用いると、例えば長尺超電導体を作製するために、20
〜30時間にも及ぶ長時間にわたるレーザ蒸着操作を行
っても、基材7上に均一な組成で、かつ均一な膜厚の中
間層7aを形成することができる。
Thus, using the laser vapor deposition apparatus 1 of this embodiment, for example, to manufacture a long superconductor,
Even if the laser vapor deposition operation is performed for a long time of up to 30 hours, the intermediate layer 7a having a uniform composition and a uniform film thickness can be formed on the substrate 7.

【0028】ターゲット10aの交換を行ないつつ所定
時間成膜操作を続行し、所定厚さの中間層7aを長尺の
基材7上に形成したならば、次は、巻取装置側から送出
装置側に基材7を逆移動させるとともに、ターゲット公
転円盤8を再び回転させてターゲット10bをレーザビ
ームの照射位置に移動させ、ターゲット10bにレーザ
ビームを照射して超電導薄膜形成用の粒子を発生させて
基材7上の中間層7a上に図5に示す超電導層7bを形
成する。また、基台6に内蔵させた加熱ヒータにより、
必要に応じて超電導薄膜7bに熱処理を施し、膜質の均
質化を行なう。
When the film forming operation is continued for a predetermined time while exchanging the target 10a, and the intermediate layer 7a having a predetermined thickness is formed on the long base material 7, next, the feeding device is moved from the winding device side. The base material 7 is moved in the reverse direction, the target revolving disk 8 is rotated again, and the target 10b is moved to the laser beam irradiation position, and the target 10b is irradiated with the laser beam to generate particles for forming a superconducting thin film. Thus, a superconducting layer 7b shown in FIG. 5 is formed on the intermediate layer 7a on the base material 7. Also, the heater built in the base 6 allows
If necessary, heat treatment is applied to superconducting thin film 7b to homogenize the film quality.

【0029】超電導薄膜7bの形成中において、ターゲ
ット公転円盤8を所定時間毎に所定角度公転させること
で複数のターゲット10bを順次交換してゆき、長尺の
基材上に順次超電導薄膜7bを形成する。ここで例え
ば、長尺超電導体を作製するために、20〜30時間に
も及ぶ長時間にわたるレーザ蒸着操作を行っても、基材
7の中間層7a上に均一な組成で、かつ均一な膜厚の超
電導薄膜7bを形成することができる。
During the formation of the superconducting thin film 7b, the target revolving disk 8 is revolved at a predetermined angle at predetermined time intervals to sequentially exchange a plurality of targets 10b, thereby forming the superconducting thin film 7b on a long base material sequentially. I do. Here, for example, even if a long-time laser deposition operation for as long as 20 to 30 hours is performed to produce a long superconductor, a uniform film having a uniform composition is formed on the intermediate layer 7a of the base material 7. A thick superconducting thin film 7b can be formed.

【0030】(実験例)前記構造のレーザ蒸着装置1を
用い、図3に示すようにターゲット10aとターゲット
10bを設置したターゲット公転円盤8を用いて実際に
超電導体を作製した。ターゲット10aはYSZの円盤
状ターゲットであり、ターゲット10bはY1.0Ba2.0
Cu3.07-xなる組成の円盤状ターゲットである。ま
ず、長さ1m、幅5mm、厚さ0.1mmのハステロイ
合金製基材7を基台6上に、送出装置から8cm/分の
速度で供給し、基台6上を通過した基材7を巻取装置で
巻き取った。また、真空排気ポンプ5により蒸着処理室
2内を2.0×10-1Torrとなるように排気し、基
台6内に内蔵されているヒータのスイッチを入れて上記
基材7を700〜730℃に加熱した。
(Experimental Example) Using the laser vapor deposition apparatus 1 having the above-described structure, a superconductor was actually manufactured using a target revolving disk 8 on which a target 10a and a target 10b were installed as shown in FIG. Target 10a is a disk-shaped target of YSZ, the target 10b Y 1.0 Ba 2.0
This is a disk-shaped target having a composition of Cu 3.0 O 7-x . First, a Hastelloy alloy base material 7 having a length of 1 m, a width of 5 mm, and a thickness of 0.1 mm is supplied onto the base 6 at a speed of 8 cm / min from a delivery device, and passed through the base 6. Was wound up by a winding device. Further, the inside of the vapor deposition processing chamber 2 is evacuated to 2.0 × 10 −1 Torr by the vacuum exhaust pump 5, and a heater built in the base 6 is turned on to evacuate the substrate 7 to 700 to 10 −1 Torr. Heated to 730 ° C.

【0031】また、同時にターゲット公転モータ12の
メインスイッチと、ターゲット自転モータ13のスイッ
チを入れ、ターゲット公転円盤8を24分ごとに36度
回転させてターゲット10aを順次交換し、ターゲット
自転円盤9が3r.p.m.の速度で回転するように設定し
た。上記条件のレーザ蒸着操作を2時間連続で行って基
材上に中間層を形成した。次に同様の処理時間で、巻取
装置から送出装置側に基材を逆転移動させるとともに、
ターゲット10bを前記と同様の公転時間と自転速度で
移動させて中間層上に順次超電導層を形成した。
At the same time, the main switch of the target revolving motor 12 and the switch of the target revolving motor 13 are turned on, the target revolving disk 8 is rotated by 36 degrees every 24 minutes, and the targets 10a are sequentially exchanged. It was set to rotate at a speed of 3 rpm. The laser deposition operation under the above conditions was performed continuously for 2 hours to form an intermediate layer on the substrate. Next, in the same processing time, while the substrate is reversely moved from the winding device to the sending device side,
The target 10b was moved at the same revolution time and rotation speed as described above, and a superconducting layer was formed sequentially on the intermediate layer.

【0032】上記操作により、基材7上に、YSZの中
間層とYBaCuO系超電導薄膜が積層された超電導体
を作製した。また、得られた超電導体において、中間層
の厚さは0.4〜0.5μm、超電導薄膜の厚さは、約1
〜2μmであり、蛍光X線分析によりその超電導薄膜組
成を調べてみたところ、その組成は均一であった。ま
た、その長尺超電導体の臨界温度は、88〜90Kであ
り、臨界電流密度は、1.0×104A/cm2(77
K,0T)であった。
By the above operation, a superconductor in which an intermediate layer of YSZ and a YBaCuO-based superconducting thin film were laminated on the substrate 7 was produced. In the obtained superconductor, the thickness of the intermediate layer was 0.4 to 0.5 μm, and the thickness of the superconducting thin film was about 1 μm.
When the composition of the superconducting thin film was examined by fluorescent X-ray analysis, the composition was uniform. The long superconductor has a critical temperature of 88 to 90K and a critical current density of 1.0 × 10 4 A / cm 2 (77
K, 0T).

【0033】図6は本発明方法を応用して製造した超電
導体の他の例を示すものである。この例の超電導体は、
基材7上に2層の中間層7aと2層の超電導薄膜7bを
交互に積層した構造となっている。図6に示す構造の超
電導体を製造するには、図1〜図3に示す製造装置を用
い、基台6上に基材7を複数回往復させ、往復の度にタ
ーゲット10aとターゲット10bを交互に使用して中
間層7aと超電導薄膜7bを交互に積層する。この操作
を行なうことで図6に示す多層構造の超電導体を製造す
ることができる。なお、前記の操作を3回以上繰り返し
行なうことで3層以上の多層構造の超電導体を製造する
ことができる。
FIG. 6 shows another example of a superconductor manufactured by applying the method of the present invention. The superconductor in this example is
It has a structure in which two intermediate layers 7a and two superconducting thin films 7b are alternately laminated on a base material 7. In order to manufacture the superconductor having the structure shown in FIG. 6, the substrate 7 is reciprocated a plurality of times on the base 6 using the manufacturing apparatus shown in FIGS. The intermediate layers 7a and the superconducting thin films 7b are alternately stacked by using them alternately. By performing this operation, a superconductor having a multilayer structure shown in FIG. 6 can be manufactured. By repeating the above operation three or more times, a superconductor having a multilayer structure of three or more layers can be manufactured.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、レ
ーザビームを該ターゲット上の所定の範囲に所定の時間
照射し、かつ所定時間の照射が終了するごとに設置円盤
回転手段によりターゲット設置円盤を回転させて、レー
ザビーム照射領域に新たな円盤状ターゲットを送り込む
ようにできるので、レーザビームがターゲット上の一箇
所に集中的に照射されることがなく、ターゲット表面上
の一定の範囲に平均的に照射することができる。
As described above, according to the present invention, a laser beam is radiated to a predetermined area on the target for a predetermined time, and each time the irradiation for a predetermined time is completed, the target is rotated by the installed disk rotating means. By rotating the installation disk, a new disk-shaped target can be sent to the laser beam irradiation area, so that the laser beam does not irradiate one location on the target, and a certain area on the target surface Can be irradiated on average.

【0035】このため、レーザビーム照射開始直後であ
っても、照射後一定時間経過後であってもターゲット上
に照射されるレーザビームのエネルギー密度はほとんど
一定となり、レーザビーム照射中に放出されるターゲッ
ト粒子量と、基材上に蒸着される膜の膜質や膜厚は成膜
操作中常に一定となる。従って、長尺超電導体を作製す
るため、長時間にわたるレーザ蒸着操作を行う際、長時
間レーザビーム照射を行っても基材上に均一な組成で、
かつ均一な膜厚の中間層と超電導薄膜を形成することが
できる効果がある。
For this reason, the energy density of the laser beam irradiated on the target becomes almost constant even immediately after the start of laser beam irradiation or after a certain period of time after irradiation, and the laser beam is emitted during laser beam irradiation. The amount of target particles and the quality and thickness of the film deposited on the substrate are always constant during the film forming operation. Therefore, in order to produce a long superconductor, when performing a laser deposition operation for a long time, even with long-term laser beam irradiation, with a uniform composition on the substrate,
In addition, there is an effect that an intermediate layer and a superconducting thin film having a uniform thickness can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は本発明のレーザ蒸着装置の一実施例を示
す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing one embodiment of a laser vapor deposition apparatus of the present invention.

【図2】図2は図1に示されているターゲット設置機構
の詳細を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing details of a target setting mechanism shown in FIG. 1;

【図3】図3はターゲット設置の第1の例を示す平面図
である。
FIG. 3 is a plan view showing a first example of target installation.

【図4】図4はターゲット設置の第2の例を示す平面図
である。
FIG. 4 is a plan view showing a second example of target installation.

【図5】図5は本発明方法を実施して得られた超電導体
の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a superconductor obtained by carrying out the method of the present invention.

【図6】図6は本発明方法を実施して得られた超電導体
の他の構造例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another structural example of a superconductor obtained by performing the method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…レーザ蒸着装置、 3…ターゲット設置機構、 4
…レーザ発振装置、6…基台、7…基材、 8…ターゲ
ット公転円盤、9…ターゲット自転円盤、10a、10
b…ターゲット、12…ターゲット公転モータ、13…
ターゲット自転モータ、
Reference numeral 1 denotes a laser vapor deposition apparatus, 3 denotes a target setting mechanism, and 4
... Laser oscillation device, 6 ... Base, 7 ... Substrate, 8 ... Target revolving disk, 9 ... Target rotating disk, 10a, 10
b: target, 12: target revolving motor, 13:
Target rotation motor,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目5番1号 藤倉 電線株式会社内 (56)参考文献 実開 昭50−145751(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/28 ZAA ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Satoru Kono 1-5-1 Kiba, Koto-ku, Tokyo Fujikura Electric Wire Co., Ltd. (56) References Real Open 50-145751 (JP, U) (58) Survey Field (Int.Cl. 7 , DB name) C23C 14/28 ZAA

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ターゲットと基材と基台を収容したチャ
ンバと、前記ターゲットにレーザビームを照射するレー
ザビームの発振装置と、この発振装置から発射されたレ
ーザビームがターゲット表面上に照射される位置に、該
ターゲットを設置するターゲット設置手段を備え、前記
ターゲット設置手段が、円盤状で、その一方の面上にそ
の円周方向に沿って複数枚の円盤状ターゲットが並べら
れてなるターゲット設置円盤と、該ターゲット設置円盤
を回転させる回転手段とからなるレーザ蒸着装置を使用
し、前記基台に長尺の基材を連続的に供給して基材上に
中間層と超電導薄膜とが積層された超電導体を製造する
方法であって、 前記ターゲット設置円盤に、中間層形成用の第1ターゲ
ットと超電導薄膜形成用の第2ターゲットをそれぞれ複
数設け、最初にレーザビームを第1ターゲットの1つに
所定時間照射し、その後に設置円盤を回転させて他の第
1ターゲットにレーザを照射して中間層を形成する処理
を必要回数行なって基材上に中間層を形成した後、前記
設置円盤を回転させてレーザビームを第2ターゲットの
1つに所定時間照射し、その後に設置円盤を回転させて
他の第2ターゲットにレーザビームを照射する処理を複
数回行なって中間層上に超電導薄膜を形成することを特
徴とする超電導体の製造方法。
A chamber for accommodating a target, a base material, and a base; a laser beam oscillator for irradiating the target with a laser beam; and a laser beam emitted from the oscillator for irradiating the target surface. A target setting means for setting the target at a position, wherein the target setting means has a disk shape, and a plurality of disk targets are arranged on one surface thereof along a circumferential direction thereof. Using a laser deposition apparatus consisting of a disk and a rotating means for rotating the target installation disk, a long base material is continuously supplied to the base, and an intermediate layer and a superconducting thin film are laminated on the base material. A method for manufacturing a superconductor, comprising: a plurality of first targets for forming an intermediate layer and a plurality of second targets for forming a superconducting thin film, on the target installation disk. First, one of the first targets is irradiated with a laser beam for a predetermined time, and thereafter, the installation disk is rotated to irradiate the other first target with a laser to form an intermediate layer a required number of times. After forming the intermediate layer on the material, the installation disk is rotated to irradiate one of the second targets with a laser beam for a predetermined time, and then the installation disk is rotated and the other second target is irradiated with the laser beam. A superconducting thin film formed on an intermediate layer by performing a plurality of times of the above processes.
JP33572091A 1991-11-25 1991-11-25 Superconductor manufacturing method Expired - Fee Related JP3299769B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33572091A JP3299769B2 (en) 1991-11-25 1991-11-25 Superconductor manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP33572091A JP3299769B2 (en) 1991-11-25 1991-11-25 Superconductor manufacturing method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05148623A JPH05148623A (en) 1993-06-15
JP3299769B2 true JP3299769B2 (en) 2002-07-08

Family

ID=18291717

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP33572091A Expired - Fee Related JP3299769B2 (en) 1991-11-25 1991-11-25 Superconductor manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3299769B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05148623A (en) 1993-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6037313A (en) Method and apparatus for depositing superconducting layer onto the substrate surface via off-axis laser ablation
JP3299769B2 (en) Superconductor manufacturing method
JP2004263227A (en) Thin film deposition method and deposition system
JP4059963B2 (en) Manufacturing method of oxide superconductor
JPH06271393A (en) Thin-film laminate and oxide superconducting conductor and their production
JPH03174306A (en) Production of oxide superconductor
JP2000319096A (en) Method for forming thin film
JP3226568B2 (en) Laser deposition equipment
JPH03174307A (en) Production of oxide superconductor
JPH05148622A (en) Laser vapor-depositing apparatus
JP2963901B1 (en) Manufacturing method of superconducting thin film
JP2000319097A (en) Method for forming thin film
WO2002072909A1 (en) Laminated film and method of forming film
JP3187043B2 (en) Method for producing oxide superconductor by physical vapor deposition
JPH06271394A (en) Target for laser beam vapor deposition device and production of oxide superconductor using the same
JPH0524996A (en) Oxide superconductor and its manufacture
JP3966068B2 (en) Manufacturing method of oxide-based thermoelectric conversion thin film by laser deposition
JPH10226877A (en) This film forming method and equipment therefor
JPH01247570A (en) Formation of film of multicomponent substance by beam sputtering
JPH03174305A (en) Production of oxide superconductor
JP3459092B2 (en) Method for producing polycrystalline thin film and method for producing oxide superconducting conductor
JPH02263712A (en) Production of oxide superconductor
JPH02160609A (en) Target for forming oxide superconductor
JPH10237634A (en) Formation of coating
JPH0354104A (en) Laser type vapor deposition apparatus for production of oxide superconductor

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020402

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080419

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090419

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees