JP3354747B2 - Ｃｖｄ反応装置および酸化物超電導導体の製造方法 - Google Patents
Ｃｖｄ反応装置および酸化物超電導導体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基材上に良質の膜を形成
するＣＶＤ反応装置とそれを用いた酸化物超電導導体の
製造方法に関する。
するＣＶＤ反応装置とそれを用いた酸化物超電導導体の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、化学気相堆積法（ＣＶＤ法）
は、スパッタなどの物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）や真
空蒸着等の気相法に比べて、基材形状の制約が少なく、
大面積の基材に高速で薄膜形成が可能な手法として広く
知られている。ところが、このＣＶＤ法にあっては、原
料ガスの仕込み組成や供給速度、キャリアガスの種類や
反応ガスの供給量、あるいは、反応リアクタの構造に起
因する成膜室でのガスの流れの制御など、他の成膜法に
は見られない独特の制御パラメータを数多く有している
がために、ＣＶＤ法を用いて良質な薄膜形成を行うため
の条件の最適化が難しい欠点を有している。
は、スパッタなどの物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）や真
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大面積の基材に高速で薄膜形成が可能な手法として広く
知られている。ところが、このＣＶＤ法にあっては、原
料ガスの仕込み組成や供給速度、キャリアガスの種類や
反応ガスの供給量、あるいは、反応リアクタの構造に起
因する成膜室でのガスの流れの制御など、他の成膜法に
は見られない独特の制御パラメータを数多く有している
がために、ＣＶＤ法を用いて良質な薄膜形成を行うため
の条件の最適化が難しい欠点を有している。
【０００３】また、従来、この種のＣＶＤ反応装置の反
応リアクタの構造は、生産機から実験機に至るまで目的
に応じて種々の構造が知られているが、薄膜の形成用と
して一般に広く知られている構造の一例として、図２３
に示す構造のＣＶＤ装置Ａがある。この例のＣＶＤ装置
Ａは、横長の反応管１と、この反応管１の内部に基板２
を備えて設けられた基板ホルダ３と、この反応管１の周
囲に設けられた加熱ヒータ４と、反応管１の一側に接続
された原料ガス供給源５と、反応管１の他側に接続され
たガス排気装置６とから構成されていて、この例の装置
は一般に、ホットウォールタイプと称されている。更
に、一般的なＣＶＤ反応装置の他の例として、図２４に
示すように、横長の反応管７と、この反応管７の底部外
方に配置された加熱ヒータ８と、反応管７の内底部に設
置された基板９からなるＣＶＤ反応装置Ｂが知られてお
り、この例のＣＶＤ反応装置Ｂは一般に、コールドウォ
ールタイプと称されている。
応リアクタの構造は、生産機から実験機に至るまで目的
に応じて種々の構造が知られているが、薄膜の形成用と
して一般に広く知られている構造の一例として、図２３
に示す構造のＣＶＤ装置Ａがある。この例のＣＶＤ装置
Ａは、横長の反応管１と、この反応管１の内部に基板２
を備えて設けられた基板ホルダ３と、この反応管１の周
囲に設けられた加熱ヒータ４と、反応管１の一側に接続
された原料ガス供給源５と、反応管１の他側に接続され
たガス排気装置６とから構成されていて、この例の装置
は一般に、ホットウォールタイプと称されている。更
に、一般的なＣＶＤ反応装置の他の例として、図２４に
示すように、横長の反応管７と、この反応管７の底部外
方に配置された加熱ヒータ８と、反応管７の内底部に設
置された基板９からなるＣＶＤ反応装置Ｂが知られてお
り、この例のＣＶＤ反応装置Ｂは一般に、コールドウォ
ールタイプと称されている。
【０００４】前記従来のＣＶＤ反応装置Ａ、Ｂにあって
は、反応管１、７が単純な形状であるので、その内部の
基板温度やガスの流れを比較的容易に制御することがで
きる利点があるが、これらの装置では、基板形状が反応
管１、７の内径で制限されてしまう問題があった。従っ
て例えば、テープ状などの長尺の基材上に薄膜形成を行
う必要が生じた場合にこれらの反応装置Ａ、Ｂでは対応
できない問題がある。また、このような理由から、酸化
物超電導薄膜を長尺の基材上に形成してなる酸化物超電
導導体を前記従来のＣＶＤ反応装置Ａ、Ｂでは製造でき
ない問題がある。
は、反応管１、７が単純な形状であるので、その内部の
基板温度やガスの流れを比較的容易に制御することがで
きる利点があるが、これらの装置では、基板形状が反応
管１、７の内径で制限されてしまう問題があった。従っ
て例えば、テープ状などの長尺の基材上に薄膜形成を行
う必要が生じた場合にこれらの反応装置Ａ、Ｂでは対応
できない問題がある。また、このような理由から、酸化
物超電導薄膜を長尺の基材上に形成してなる酸化物超電
導導体を前記従来のＣＶＤ反応装置Ａ、Ｂでは製造でき
ない問題がある。
【０００５】このため従来、長尺の酸化物超電導導体を
ＣＶＤ法を用いて製造する場合、例えば、図２５に示す
ような横長型の反応チャンバを用いたＣＶＤ反応装置で
製造することが行われている。この例のＣＶＤ反応装置
１１は、横長型の反応チャンバ１２と、反応チャンバ１
２の左側に接続された原料ガス供給装置１３と、反応チ
ャンバ１２の右側に接続された排気ポンプ１４と、反応
チャンバ１２の底部に配置された横長型の加熱ヒータ１
５と、送出ドラムおよび巻取ドラムからなる基材移送装
置１６を具備して構成されている。
ＣＶＤ法を用いて製造する場合、例えば、図２５に示す
ような横長型の反応チャンバを用いたＣＶＤ反応装置で
製造することが行われている。この例のＣＶＤ反応装置
１１は、横長型の反応チャンバ１２と、反応チャンバ１
２の左側に接続された原料ガス供給装置１３と、反応チ
ャンバ１２の右側に接続された排気ポンプ１４と、反応
チャンバ１２の底部に配置された横長型の加熱ヒータ１
５と、送出ドラムおよび巻取ドラムからなる基材移送装
置１６を具備して構成されている。
【０００６】更に、前記反応チャンバ１２の左端部側に
は原料ガス供給口１７が形成され、かつ、この原料ガス
供給口１７が原料ガス供給管１８を介して原料ガス供給
装置１３と接続されている。また、前記反応チャンバ１
２の右端部にはガス排出口１９が形成され、かつ、この
ガス排出口１９がガス排出管２０を介して排気ポンプ１
４と接続されている。また、前記反応チャンバ１２内の
長尺の基材２１は、基板移送装置１６により図中の矢印
方向に移動されるようになっている。更に、反応チャン
バ１２には加熱ヒータ１５が設けられ、反応チャンバ１
２内に送入される長尺の基材２１を所望の温度に加熱で
きるようになっている。
は原料ガス供給口１７が形成され、かつ、この原料ガス
供給口１７が原料ガス供給管１８を介して原料ガス供給
装置１３と接続されている。また、前記反応チャンバ１
２の右端部にはガス排出口１９が形成され、かつ、この
ガス排出口１９がガス排出管２０を介して排気ポンプ１
４と接続されている。また、前記反応チャンバ１２内の
長尺の基材２１は、基板移送装置１６により図中の矢印
方向に移動されるようになっている。更に、反応チャン
バ１２には加熱ヒータ１５が設けられ、反応チャンバ１
２内に送入される長尺の基材２１を所望の温度に加熱で
きるようになっている。
【０００７】前記従来のＣＶＤ反応装置１１を用いて長
尺の酸化物超電導導体を製造するには、基板移送装置１
６によって反応チャンバ１２内に長尺の基材２１を送入
し、さらに原料ガス供給管１８を介して原料ガス供給装
置１３からチャンバ１２内に原料ガスを導入し、これに
より反応チャンバ１２内を所定の原料ガス雰囲気とす
る。しかる後、直ちに加熱ヒータ１５でチャンバ１２内
の長尺の基材２１を加熱して基材２１の周囲の原料ガス
を反応させ、この基材２１の表面に酸化物超電導薄膜を
堆積させ、これにより酸化物超電導導体を製造すること
ができる。
尺の酸化物超電導導体を製造するには、基板移送装置１
６によって反応チャンバ１２内に長尺の基材２１を送入
し、さらに原料ガス供給管１８を介して原料ガス供給装
置１３からチャンバ１２内に原料ガスを導入し、これに
より反応チャンバ１２内を所定の原料ガス雰囲気とす
る。しかる後、直ちに加熱ヒータ１５でチャンバ１２内
の長尺の基材２１を加熱して基材２１の周囲の原料ガス
を反応させ、この基材２１の表面に酸化物超電導薄膜を
堆積させ、これにより酸化物超電導導体を製造すること
ができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のＣＶＤ反応装置１１を用いた場合、基材２１は、反
応チャンバ１２の入口２３に導入されると同時に高温で
急激な加熱を受け、更に反応チャンバ１２の出口２４か
ら搬出されると同時に外気により急激に冷却されるた
め、反応チャンバ１２の入口２３および出口２４におい
て急激な温度変化にさらされ、この急激な温度変化に起
因する膨張あるいは収縮等による応力が、酸化物超電導
薄膜に負荷されるおそれがあった。ここで周知の如く酸
化物超電導薄膜は、応力の付加に弱く、応力の大きさに
よっては臨界電流密度が大幅に低下する問題がある。
来のＣＶＤ反応装置１１を用いた場合、基材２１は、反
応チャンバ１２の入口２３に導入されると同時に高温で
急激な加熱を受け、更に反応チャンバ１２の出口２４か
ら搬出されると同時に外気により急激に冷却されるた
め、反応チャンバ１２の入口２３および出口２４におい
て急激な温度変化にさらされ、この急激な温度変化に起
因する膨張あるいは収縮等による応力が、酸化物超電導
薄膜に負荷されるおそれがあった。ここで周知の如く酸
化物超電導薄膜は、応力の付加に弱く、応力の大きさに
よっては臨界電流密度が大幅に低下する問題がある。
【０００９】また、前記従来のＣＶＤ反応装置１１にあ
っては、原料ガス供給口１７から反応チャンバ１２の内
部に入った原料ガスが、加熱された基材２１の周囲で直
ちに分解を始め、基材２１上に薄膜を生成し始めるが、
分解して薄膜を生成した後の残余ガスが反応チャンバ１
２の内部に残り、この残余ガスがガス排出口１９に到達
して排出されるまでの間に基材２１の周囲に存在するこ
とになるために、この残余ガスの影響により基材２１上
に目的の組成とは異なる組成の薄膜が堆積されてしまう
おそれがあった。従って、長尺の基材の長さ方向におい
て均一な組成の膜質の安定した薄膜を得ることは難し
く、例えば、酸化物超電導導体などのように、目的の組
成から外れると超電導特性を著しく損なうものを成膜す
る場合に、従来のＣＶＤ反応装置１１にあっては長さ方
向に沿って膜質の安定した酸化物超電導導体を得られな
いという問題があった。
っては、原料ガス供給口１７から反応チャンバ１２の内
部に入った原料ガスが、加熱された基材２１の周囲で直
ちに分解を始め、基材２１上に薄膜を生成し始めるが、
分解して薄膜を生成した後の残余ガスが反応チャンバ１
２の内部に残り、この残余ガスがガス排出口１９に到達
して排出されるまでの間に基材２１の周囲に存在するこ
とになるために、この残余ガスの影響により基材２１上
に目的の組成とは異なる組成の薄膜が堆積されてしまう
おそれがあった。従って、長尺の基材の長さ方向におい
て均一な組成の膜質の安定した薄膜を得ることは難し
く、例えば、酸化物超電導導体などのように、目的の組
成から外れると超電導特性を著しく損なうものを成膜す
る場合に、従来のＣＶＤ反応装置１１にあっては長さ方
向に沿って膜質の安定した酸化物超電導導体を得られな
いという問題があった。
【００１０】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、長尺の基材の長さ方向に対し組成や膜質の安定し
た酸化物超電導薄膜などの薄膜を形成することができる
ＣＶＤ反応装置と酸化物超電導導体の製造方法を提供す
ることを目的とする。
あり、長尺の基材の長さ方向に対し組成や膜質の安定し
た酸化物超電導薄膜などの薄膜を形成することができる
ＣＶＤ反応装置と酸化物超電導導体の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は前
記課題を解決するために、原料ガスを化学反応させて基
材表面に反応生成物を堆積させるＣＶＤ反応を行う反応
チャンバと、該反応チャンバ内に原料ガスを供給する原
料ガス供給機構と、該反応チャンバ内のガスを排気する
ガス排気機構とが備えられたＣＶＤ反応装置において、
前記反応チャンバが、基材導入部と反応生成室と基材導
出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、各隔壁に基材
通過孔が形成され、前記反応チャンバの内部に基材導入
部と反応生成室と基材導出部を通過する基材搬送領域が
形成されるとともに、前記原料ガス供給機構が、原料ガ
スの供給源と反応チャンバの反応生成室の一側に原料ガ
ス供給源に接続されて設けられたガス拡散部とを具備し
て構成され、前記ガス排気機構が、前記ガス拡散部形成
側と反対側に前記基材搬送領域の両側に位置して設けら
れたガス排気孔とこのガス排気孔に接続されたガス排気
装置とを具備して構成され、前記ガス拡散部と前記ガス
排気孔が基材搬送領域を挟んで対向され、前記基材搬送
領域が反応チャンバの中央部を横切って設けられ、前記
ガス排気孔が、基材導入部の反応生成室側の部分から反
応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側に至るス
リット状に形成されたことを特徴とする。
記課題を解決するために、原料ガスを化学反応させて基
材表面に反応生成物を堆積させるＣＶＤ反応を行う反応
チャンバと、該反応チャンバ内に原料ガスを供給する原
料ガス供給機構と、該反応チャンバ内のガスを排気する
ガス排気機構とが備えられたＣＶＤ反応装置において、
前記反応チャンバが、基材導入部と反応生成室と基材導
出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、各隔壁に基材
通過孔が形成され、前記反応チャンバの内部に基材導入
部と反応生成室と基材導出部を通過する基材搬送領域が
形成されるとともに、前記原料ガス供給機構が、原料ガ
スの供給源と反応チャンバの反応生成室の一側に原料ガ
ス供給源に接続されて設けられたガス拡散部とを具備し
て構成され、前記ガス排気機構が、前記ガス拡散部形成
側と反対側に前記基材搬送領域の両側に位置して設けら
れたガス排気孔とこのガス排気孔に接続されたガス排気
装置とを具備して構成され、前記ガス拡散部と前記ガス
排気孔が基材搬送領域を挟んで対向され、前記基材搬送
領域が反応チャンバの中央部を横切って設けられ、前記
ガス排気孔が、基材導入部の反応生成室側の部分から反
応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側に至るス
リット状に形成されたことを特徴とする。
【００１２】請求項２記載の発明は前記課題を解決する
ために、前記ガス拡散部が、反応チャンバの反応生成室
の一部に取り付けられた末広がりのガス拡散部材と、こ
のガス拡散部材の頂部に取り付けられた原料ガスの噴出
部とを具備して構成されたものである。請求項３記載の
発明は前記課題を解決するために、請求項１又は２に記
載のＣＶＤ反応装置において、反応生成室が隔壁を介し
て複数の反応生成室に分割され、分割された各反応生成
室にそれぞれ原料ガスの供給機構が付設されてなるもの
である。
ために、前記ガス拡散部が、反応チャンバの反応生成室
の一部に取り付けられた末広がりのガス拡散部材と、こ
のガス拡散部材の頂部に取り付けられた原料ガスの噴出
部とを具備して構成されたものである。請求項３記載の
発明は前記課題を解決するために、請求項１又は２に記
載のＣＶＤ反応装置において、反応生成室が隔壁を介し
て複数の反応生成室に分割され、分割された各反応生成
室にそれぞれ原料ガスの供給機構が付設されてなるもの
である。
【００１３】請求項４記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１〜３のいずれかに記載のＣＶＤ反応装
置において、前記ガス拡散部が原料ガスの供給源に接続
された供給管を有し、この供給管のガス拡散部側の開口
部に噴射ノズルが設けられてなるものである。請求項５
記載の発明は前記課題を解決するために、請求項１〜４
のいずれかに記載のＣＶＤ反応装置において、ガス拡散
部が、反応生成室の天井部に矩形型の開口部を介して接
続され、反応チャンバの幅方向に沿うガス拡散部の開口
部の幅が基材移動領域とほぼ同じ幅に形成されるととも
に、前記ガス拡散部が基材導入部側に向かって傾斜され
た前面壁と、基材導出部側に向かって傾斜された後面壁
とこれらの前面壁と後面壁を接続する側壁とを具備して
構成されたものである。
ために、請求項１〜３のいずれかに記載のＣＶＤ反応装
置において、前記ガス拡散部が原料ガスの供給源に接続
された供給管を有し、この供給管のガス拡散部側の開口
部に噴射ノズルが設けられてなるものである。請求項５
記載の発明は前記課題を解決するために、請求項１〜４
のいずれかに記載のＣＶＤ反応装置において、ガス拡散
部が、反応生成室の天井部に矩形型の開口部を介して接
続され、反応チャンバの幅方向に沿うガス拡散部の開口
部の幅が基材移動領域とほぼ同じ幅に形成されるととも
に、前記ガス拡散部が基材導入部側に向かって傾斜され
た前面壁と、基材導出部側に向かって傾斜された後面壁
とこれらの前面壁と後面壁を接続する側壁とを具備して
構成されたものである。
【００１４】請求項６記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項５に記載のＣＶＤ反応装置において、基
材導入部と反応生成室とを区画する隔壁が、ガス拡散部
の前面壁と同じ方向に傾斜され、反応生成室と基材導出
部とを区画する隔壁が、ガス拡散部の後面壁と同じ方向
に傾斜されてなるものである。請求項７記載の発明は前
記課題を解決するために、請求項６記載のＣＶＤ反応装
置において、基材導入部と反応生成室とを区画する隔壁
が、ガス拡散部の前面壁と同一面になるように傾斜さ
れ、反応生成室と基材導出部とを区画する隔壁が、ガス
拡散部の後面壁と同一面になるように傾斜されたもので
ある。
ために、請求項５に記載のＣＶＤ反応装置において、基
材導入部と反応生成室とを区画する隔壁が、ガス拡散部
の前面壁と同じ方向に傾斜され、反応生成室と基材導出
部とを区画する隔壁が、ガス拡散部の後面壁と同じ方向
に傾斜されてなるものである。請求項７記載の発明は前
記課題を解決するために、請求項６記載のＣＶＤ反応装
置において、基材導入部と反応生成室とを区画する隔壁
が、ガス拡散部の前面壁と同一面になるように傾斜さ
れ、反応生成室と基材導出部とを区画する隔壁が、ガス
拡散部の後面壁と同一面になるように傾斜されたもので
ある。
【００１５】請求項８記載の発明は前記課題を解決する
ために、請求項１〜７のいずれかに記載のＣＶＤ反応装
置において、ガス拡散部が角錐台状に形成されてなるも
のである。請求項９記載の発明は前記課題を解決するた
めに、請求項１〜８のいずれかに記載のＣＶＤ装置にお
いて、基材導入部と反応生成室と基材導出部がいずれも
石英で形成されてなるものである。
ために、請求項１〜７のいずれかに記載のＣＶＤ反応装
置において、ガス拡散部が角錐台状に形成されてなるも
のである。請求項９記載の発明は前記課題を解決するた
めに、請求項１〜８のいずれかに記載のＣＶＤ装置にお
いて、基材導入部と反応生成室と基材導出部がいずれも
石英で形成されてなるものである。
【００１６】請求項１０記載の発明は前記課題を解決す
るために、請求項１〜９のいずれかに記載のＣＶＤ反応
装置を用い、ＣＶＤ反応装置の基材搬送領域に基材を送
り込み、原料ガスの供給源から酸化物超電導体生成用の
原料ガスを反応生成室に供給するとともに基材を加熱し
て反応生成物を基材上に堆積させるものである。請求項
１１記載の発明は前記課題を解決するために、請求項１
０に記載の原料ガスの供給源からガス拡散部を介して反
応生成室に送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排出
し、反応生成室内に一側のガス拡散部側から他側のガス
排気孔側に向かい基材を横切って流れる原料ガスの流れ
を生成しつつ反応生成物を基材上に堆積させるものであ
る。
るために、請求項１〜９のいずれかに記載のＣＶＤ反応
装置を用い、ＣＶＤ反応装置の基材搬送領域に基材を送
り込み、原料ガスの供給源から酸化物超電導体生成用の
原料ガスを反応生成室に供給するとともに基材を加熱し
て反応生成物を基材上に堆積させるものである。請求項
１１記載の発明は前記課題を解決するために、請求項１
０に記載の原料ガスの供給源からガス拡散部を介して反
応生成室に送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排出
し、反応生成室内に一側のガス拡散部側から他側のガス
排気孔側に向かい基材を横切って流れる原料ガスの流れ
を生成しつつ反応生成物を基材上に堆積させるものであ
る。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【作用】反応チャンバを隔壁により、基材導入部と反応
生成室と基材導出部に区画し、反応生成室の一側にガス
拡散部を他側に基材搬送領域の両側に位置させてガス排
気孔を設け、ガス拡散部とガス排気孔を基材搬送領域を
挟んで対向させて設けることで、ガス拡散部から出され
た原料ガスが基材周囲で反応した後に直ちにガス排気孔
から排出される。次に、ガス拡散部を、末広がり状のガ
ス拡散部材と、このガス拡散部材の頂部に取り付けられ
た原料ガスの噴出部とを具備して構成することで、噴出
部から出された原料ガスをガス拡散部を介して円滑に拡
散させて成膜室に到達させることができる。これによ
り、反応生成室において、基材に対する原料ガスの流れ
が安定になる。
生成室と基材導出部に区画し、反応生成室の一側にガス
拡散部を他側に基材搬送領域の両側に位置させてガス排
気孔を設け、ガス拡散部とガス排気孔を基材搬送領域を
挟んで対向させて設けることで、ガス拡散部から出され
た原料ガスが基材周囲で反応した後に直ちにガス排気孔
から排出される。次に、ガス拡散部を、末広がり状のガ
ス拡散部材と、このガス拡散部材の頂部に取り付けられ
た原料ガスの噴出部とを具備して構成することで、噴出
部から出された原料ガスをガス拡散部を介して円滑に拡
散させて成膜室に到達させることができる。これによ
り、反応生成室において、基材に対する原料ガスの流れ
が安定になる。
【００２０】次に、基材搬送領域を反応チャンバの中央
部を横切って設け、ガス排気孔を少なくとも基材導入部
と反応生成室の境界部分および反応生成室と基材導出部
の境界部分に形成することで、基材導入部側から反応生
成室側に不用なガスや不用粒子を混入させるおそれがな
くなる。また、同時に反応生成室側から基材導入部側へ
の原料ガスや残余ガスの混入が防止される。
部を横切って設け、ガス排気孔を少なくとも基材導入部
と反応生成室の境界部分および反応生成室と基材導出部
の境界部分に形成することで、基材導入部側から反応生
成室側に不用なガスや不用粒子を混入させるおそれがな
くなる。また、同時に反応生成室側から基材導入部側へ
の原料ガスや残余ガスの混入が防止される。
【００２１】基材導入部と反応生成室の境界部分に形成
されたガス排気孔を、前記基材導入部側と反応生成室側
の両方に開口し、前記反応生成室と基材導出部の境界部
分に形成されたガス排気孔を、前記反応生成室側と基材
導出部側の両方に開口されてなることにより、基材導入
部側から反応生成室側に不用なガスや不用粒子を混入さ
せるおそれがなくなる。また、同時に反応生成室側から
基材導入部側への原料ガスや残余ガスの混入が防止され
る。更に、ガス排気孔を基材導入部の反応生成室側の部
分から反応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側
に至るスリット状に形成するならば、先に説明した作用
に加え、反応生成室内で基材上で原料ガスから生成した
残余ガスが直ちにガス排気孔から排出される。
されたガス排気孔を、前記基材導入部側と反応生成室側
の両方に開口し、前記反応生成室と基材導出部の境界部
分に形成されたガス排気孔を、前記反応生成室側と基材
導出部側の両方に開口されてなることにより、基材導入
部側から反応生成室側に不用なガスや不用粒子を混入さ
せるおそれがなくなる。また、同時に反応生成室側から
基材導入部側への原料ガスや残余ガスの混入が防止され
る。更に、ガス排気孔を基材導入部の反応生成室側の部
分から反応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側
に至るスリット状に形成するならば、先に説明した作用
に加え、反応生成室内で基材上で原料ガスから生成した
残余ガスが直ちにガス排気孔から排出される。
【００２２】次に、先に記載の構造において、反応生成
室を隔壁を介して複数の反応生成室に分割し、分割され
た各反応生成室にそれぞれ原料ガスの供給機構を設ける
ことにより、複数の成膜室で順次薄膜を堆積できるよう
になり、早い速度で基材を移動させても先の構造と同等
の厚さの薄膜が生成するようになる。また、先に記載の
構造において、ガス拡散部に原料ガスを供給する供給管
に噴射ノズルを設けることで、より一層原料ガスの流れ
が均一化する。
室を隔壁を介して複数の反応生成室に分割し、分割され
た各反応生成室にそれぞれ原料ガスの供給機構を設ける
ことにより、複数の成膜室で順次薄膜を堆積できるよう
になり、早い速度で基材を移動させても先の構造と同等
の厚さの薄膜が生成するようになる。また、先に記載の
構造において、ガス拡散部に原料ガスを供給する供給管
に噴射ノズルを設けることで、より一層原料ガスの流れ
が均一化する。
【００２３】先に記載の構造において、ガス拡散部の前
面壁と後面壁を傾斜させた構造とすることでガス拡散部
における原料ガスの拡散移動が円滑になる。また、反応
チャンバ内の隔壁を前面壁と後面壁と同じ方向に傾斜さ
せることで、ガス拡散部を介して円滑に広がった原料ガ
スがそのまま反応生成室でも円滑に移動する。
面壁と後面壁を傾斜させた構造とすることでガス拡散部
における原料ガスの拡散移動が円滑になる。また、反応
チャンバ内の隔壁を前面壁と後面壁と同じ方向に傾斜さ
せることで、ガス拡散部を介して円滑に広がった原料ガ
スがそのまま反応生成室でも円滑に移動する。
【００２４】次に、先に説明した構造のＣＶＤ反応装置
に酸素ガスの供給装置を接続し、ガス拡散部に酸化物超
電導体生成用の原料ガスの供給源を接続することで、基
材上に酸化物超電導導体の薄膜を形成することができ、
酸化物超電導導体を得ることができる。また、先に説明
したＣＶＤ反応装置において、基材搬送領域に長尺の基
材を供給して引き出す基材搬送機構を付設することで、
反応生成室に長尺の基材を送り込むことができるように
なり、長尺の酸化物超電導導体の製造が可能になる。
に酸素ガスの供給装置を接続し、ガス拡散部に酸化物超
電導体生成用の原料ガスの供給源を接続することで、基
材上に酸化物超電導導体の薄膜を形成することができ、
酸化物超電導導体を得ることができる。また、先に説明
したＣＶＤ反応装置において、基材搬送領域に長尺の基
材を供給して引き出す基材搬送機構を付設することで、
反応生成室に長尺の基材を送り込むことができるように
なり、長尺の酸化物超電導導体の製造が可能になる。
【００２５】酸化物超電導導体生成用の原料ガスとし
て、Ｙの金属錯体とＢａの金属錯体とＣｕの金属錯体を
用いることで基材上にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導薄
膜を形成することができる。
て、Ｙの金属錯体とＢａの金属錯体とＣｕの金属錯体を
用いることで基材上にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導薄
膜を形成することができる。
【００２６】次に先に記載のＣＶＤ反応装置を用い、基
材搬送領域に基材を送り込み、原料ガスの供給源から酸
化物超電導体生成用の原料ガスを反応生成室に供給し、
反応生成室を酸化雰囲気とした後で基材を加熱して反応
生成物を基材上に堆積させることで均一組成で均質の酸
化物超電導導体が得られる。更に、原料ガスの供給源か
ら反応生成室に送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排
出し、反応生成室内に一側から他側に向かい基材を横切
って流れる原料ガスの流れを生成しつつ反応生成物を基
材上に堆積させるようにするならば、より均質で組成の
整った酸化物超電導薄膜が基材上に生成される。
材搬送領域に基材を送り込み、原料ガスの供給源から酸
化物超電導体生成用の原料ガスを反応生成室に供給し、
反応生成室を酸化雰囲気とした後で基材を加熱して反応
生成物を基材上に堆積させることで均一組成で均質の酸
化物超電導導体が得られる。更に、原料ガスの供給源か
ら反応生成室に送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排
出し、反応生成室内に一側から他側に向かい基材を横切
って流れる原料ガスの流れを生成しつつ反応生成物を基
材上に堆積させるようにするならば、より均質で組成の
整った酸化物超電導薄膜が基材上に生成される。
【００２７】以下、図面を参照して本発明を更に詳細に
説明する。図１は本発明に係るＣＶＤ反応装置の第１構
造例の要部の構造を示す斜視図であり、この例のＣＶＤ
反応装置３０は、図３に示す酸化物超電導導体の製造装
置の中に組み込まれて使用される装置である。この例の
ＣＶＤ反応装置３０は、横長の両端を閉じた筒型の石英
製の反応チャンバ３１を有し、この反応チャンバ３１
は、隔壁３２、３３によって図１の左側から順に基材導
入部３４と反応生成室３５と基材導出部３６に区画され
ている。なお、反応チャンバ３１を構成する材料は、石
英に限らずステンレス鋼などの耐食性に優れた金属であ
っても良い。また、隔壁３２、３３の下部中央には、テ
ープ状の基材３８を通過可能な通過孔３９がそれぞれ形
成されていて、反応チャンバ３１の内部には、その中心
部を横切る形で基材搬送領域Ｒが形成されている。更
に、基材導入部３４にはテープ状の基材３８を導入する
ための導入孔が形成されるとともに、基材導出部３６に
は基材３８を導出するための導出孔が形成され、導入孔
と導出孔の周縁部には、図面では省略されているが基材
３８を通過させている状態で各孔の隙間を閉じて基材導
入部３４と基材導出部３６を気密状態に保持する封止部
材が設けられている。
説明する。図１は本発明に係るＣＶＤ反応装置の第１構
造例の要部の構造を示す斜視図であり、この例のＣＶＤ
反応装置３０は、図３に示す酸化物超電導導体の製造装
置の中に組み込まれて使用される装置である。この例の
ＣＶＤ反応装置３０は、横長の両端を閉じた筒型の石英
製の反応チャンバ３１を有し、この反応チャンバ３１
は、隔壁３２、３３によって図１の左側から順に基材導
入部３４と反応生成室３５と基材導出部３６に区画され
ている。なお、反応チャンバ３１を構成する材料は、石
英に限らずステンレス鋼などの耐食性に優れた金属であ
っても良い。また、隔壁３２、３３の下部中央には、テ
ープ状の基材３８を通過可能な通過孔３９がそれぞれ形
成されていて、反応チャンバ３１の内部には、その中心
部を横切る形で基材搬送領域Ｒが形成されている。更
に、基材導入部３４にはテープ状の基材３８を導入する
ための導入孔が形成されるとともに、基材導出部３６に
は基材３８を導出するための導出孔が形成され、導入孔
と導出孔の周縁部には、図面では省略されているが基材
３８を通過させている状態で各孔の隙間を閉じて基材導
入部３４と基材導出部３６を気密状態に保持する封止部
材が設けられている。
【００２８】また、反応生成室３５の天井部には、三角
型のガス拡散部４０が取り付けられている。このガス拡
散部４０は、反応チャンバ３１の長手方向に沿って配置
された台形型の側壁４１、４１と、これらの側壁４１、
４１を相互に接続する前面壁４２および後面壁４３と、
天井壁４４とからなるガス拡散部材４５を主体として構
成され、更に後述する供給管５３を具備して構成されて
いる。また、ガス拡散部部材４５の底面は、細長い長方
形状の開口部４６とされ、この開口部４６を介してガス
拡散部材４５が反応生成室３５に連通されている。更
に、基材導入部３４と反応生成室３５との境界部分の底
部には、基材搬送領域Ｒを左右から挟むようにガス排気
孔３１ａ、３１ａが形成され、これらのガス排気孔３１
ａは、基材導入部３４と反応生成室３５にまたがって形
成されるとともに、反応生成室３５と基材導出部３６と
の境界部分の底部にも同様の構造のガス排気孔３１ａ、
３１ａが形成されている。
型のガス拡散部４０が取り付けられている。このガス拡
散部４０は、反応チャンバ３１の長手方向に沿って配置
された台形型の側壁４１、４１と、これらの側壁４１、
４１を相互に接続する前面壁４２および後面壁４３と、
天井壁４４とからなるガス拡散部材４５を主体として構
成され、更に後述する供給管５３を具備して構成されて
いる。また、ガス拡散部部材４５の底面は、細長い長方
形状の開口部４６とされ、この開口部４６を介してガス
拡散部材４５が反応生成室３５に連通されている。更
に、基材導入部３４と反応生成室３５との境界部分の底
部には、基材搬送領域Ｒを左右から挟むようにガス排気
孔３１ａ、３１ａが形成され、これらのガス排気孔３１
ａは、基材導入部３４と反応生成室３５にまたがって形
成されるとともに、反応生成室３５と基材導出部３６と
の境界部分の底部にも同様の構造のガス排気孔３１ａ、
３１ａが形成されている。
【００２９】一方、ＣＶＤ反応装置３０の外部には、図
３に示すように、基材導入部３４の反応生成室３５側の
部分から基材導出部３６の反応生成室３５側の部分を覆
う加熱ヒータ４７が設けられ、基材導入部３４が不活性
ガス供給源５０に、また、基材導出部３６が酸素ガス供
給源５１にそれぞれ接続されている。また、ガス拡散部
４０の天井壁４４には供給管５３が接続され、この供給
管５３が原料ガスの気化器（原料ガスの供給源）５５に
接続されている。なお、供給管５３の途中部分には、酸
素ガス供給源５４が分岐接続され、供給管５３内に酸素
ガスを供給できるように構成されている。
３に示すように、基材導入部３４の反応生成室３５側の
部分から基材導出部３６の反応生成室３５側の部分を覆
う加熱ヒータ４７が設けられ、基材導入部３４が不活性
ガス供給源５０に、また、基材導出部３６が酸素ガス供
給源５１にそれぞれ接続されている。また、ガス拡散部
４０の天井壁４４には供給管５３が接続され、この供給
管５３が原料ガスの気化器（原料ガスの供給源）５５に
接続されている。なお、供給管５３の途中部分には、酸
素ガス供給源５４が分岐接続され、供給管５３内に酸素
ガスを供給できるように構成されている。
【００３０】前記原料ガスの気化器５５は、球状の胴部
５５ａと円筒状の頭部５５ｂを具備して構成され、胴部
５５ａと頭部５５ｂは隔壁５６により区画されるととも
に、胴部５５ａと頭部５５ｂは、前記隔壁５６を貫通し
て設けられた針状のニードル管５７により連通されてい
る。また、この頭部５５ｂの中には原料溶液タンク６０
から供給管６１を介して原料溶液が供給されるようにな
っていて、頭部５５ｂ内の原料溶液は前記ニードル管５
７の上端部近傍まで満たされるとともに、前記ニードル
管５７の上端部は傾斜切断されていて、前記原料溶液が
この傾斜された切断部分から液滴状になって胴部５５ａ
側に供給されるようになっている。なお、図３において
符号６２は気化器５５の頭部５５ｂに接続された流量
計、６３は流量計６２に接続された調整ガスタンク、６
４はＡｒガス供給源６５に接続された流量調整器をそれ
ぞれ示している。
５５ａと円筒状の頭部５５ｂを具備して構成され、胴部
５５ａと頭部５５ｂは隔壁５６により区画されるととも
に、胴部５５ａと頭部５５ｂは、前記隔壁５６を貫通し
て設けられた針状のニードル管５７により連通されてい
る。また、この頭部５５ｂの中には原料溶液タンク６０
から供給管６１を介して原料溶液が供給されるようにな
っていて、頭部５５ｂ内の原料溶液は前記ニードル管５
７の上端部近傍まで満たされるとともに、前記ニードル
管５７の上端部は傾斜切断されていて、前記原料溶液が
この傾斜された切断部分から液滴状になって胴部５５ａ
側に供給されるようになっている。なお、図３において
符号６２は気化器５５の頭部５５ｂに接続された流量
計、６３は流量計６２に接続された調整ガスタンク、６
４はＡｒガス供給源６５に接続された流量調整器をそれ
ぞれ示している。
【００３１】一方、前記ＣＶＤ反応装置３０の底部側に
設けられたガス排気孔３１ａ、３１ａは排気管７０を介
して真空ポンプ７１を備えた圧力調整装置７２に接続さ
れていて、ＣＶＤ反応装置３０の内部のガスをガス排気
孔３１ａ、３１ａから排気できるようになっている。従
って、ガス排気孔３１ａ…と排気管７０と真空ポンプ７
１と圧力調整装置７２によってガス排気機構６９が構成
される。更に、ＣＶＤ反応装置３０の基材導出部３６の
側方側には、ＣＶＤ反応装置３０内の基材搬送領域Ｒを
通過する基材３８を巻き取るためのテンションドラム７
３と巻取ドラム７４とからなる基材搬送機構６８が設け
られている。また、基材導入部３４の側部側には、基材
３８をＣＶＤ反応装置３０に供給するためのテンション
ドラム７６と送出ドラム７７とからなる基材搬送機構７
８が設けられている。
設けられたガス排気孔３１ａ、３１ａは排気管７０を介
して真空ポンプ７１を備えた圧力調整装置７２に接続さ
れていて、ＣＶＤ反応装置３０の内部のガスをガス排気
孔３１ａ、３１ａから排気できるようになっている。従
って、ガス排気孔３１ａ…と排気管７０と真空ポンプ７
１と圧力調整装置７２によってガス排気機構６９が構成
される。更に、ＣＶＤ反応装置３０の基材導出部３６の
側方側には、ＣＶＤ反応装置３０内の基材搬送領域Ｒを
通過する基材３８を巻き取るためのテンションドラム７
３と巻取ドラム７４とからなる基材搬送機構６８が設け
られている。また、基材導入部３４の側部側には、基材
３８をＣＶＤ反応装置３０に供給するためのテンション
ドラム７６と送出ドラム７７とからなる基材搬送機構７
８が設けられている。
【００３２】次に前記のように構成されたＣＶＤ反応装
置３０を備えた酸化物超電導導体の製造装置を用いてテ
ープ状の基材３８上に酸化物超電導薄膜を形成し、酸化
物超電導導体を製造する場合について説明する。図３に
示す製造装置を用いて酸化物超電導導体を製造するに
は、まず、テープ状の基材３８と原料溶液を用意する。
この基材３８は、長尺のものを用いることができるが、
特に、熱膨張係数の低い耐熱性の金属テープの上面にセ
ラミックス製の中間層を被覆してなるものが好ましい。
前記耐熱性の金属テープの構成材料としては、銀、白
金、ステンレス鋼、銅、ハステロイ（Ｃ２７６等）など
の金属材料や合金が好ましい。また、前記金属テープ以
外では、各種ガラステープあるいはマイカテープなどの
各種セラミックスなどからなるテープを用いても良い。
次に、前記中間層を構成する材料は、熱膨張係数が金属
よりも酸化物超電導体の熱膨張係数に近い、ＹＳＺ（イ
ットリウム安定化ジルコニア）、ＳｒＴｉＯ3、Ｍｇ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＬａＡｌＯ3、ＬａＧａＯ3、ＹＡｌ
Ｏ3、ＺｒＯ2などのセラミックスが好ましく、これらの
中でもできる限り結晶配向性の整ったものを用いること
が好ましい。
置３０を備えた酸化物超電導導体の製造装置を用いてテ
ープ状の基材３８上に酸化物超電導薄膜を形成し、酸化
物超電導導体を製造する場合について説明する。図３に
示す製造装置を用いて酸化物超電導導体を製造するに
は、まず、テープ状の基材３８と原料溶液を用意する。
この基材３８は、長尺のものを用いることができるが、
特に、熱膨張係数の低い耐熱性の金属テープの上面にセ
ラミックス製の中間層を被覆してなるものが好ましい。
前記耐熱性の金属テープの構成材料としては、銀、白
金、ステンレス鋼、銅、ハステロイ（Ｃ２７６等）など
の金属材料や合金が好ましい。また、前記金属テープ以
外では、各種ガラステープあるいはマイカテープなどの
各種セラミックスなどからなるテープを用いても良い。
次に、前記中間層を構成する材料は、熱膨張係数が金属
よりも酸化物超電導体の熱膨張係数に近い、ＹＳＺ（イ
ットリウム安定化ジルコニア）、ＳｒＴｉＯ3、Ｍｇ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＬａＡｌＯ3、ＬａＧａＯ3、ＹＡｌ
Ｏ3、ＺｒＯ2などのセラミックスが好ましく、これらの
中でもできる限り結晶配向性の整ったものを用いること
が好ましい。
【００３３】次に酸化物超電導体をＣＶＤ反応により生
成させるための原料溶液は、酸化物超電導体を構成する
各元素の金属錯体を溶媒中に分散させたものが好まし
い。具体的には、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成で広く知
られるＹ系の酸化物超電導薄膜を形成する場合は、Ｂａ
-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン-ビス
-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）2（ｐｈｅ
ｎ）2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ（ｔｈｄ）2などを
使用することができ、他にはＹ-ビス-2,2,6,6-テトラメ
チル-3,5-ヘプタンジオナート（Ｙ（ＤＰＭ）3）と、Ｂ
ａ（ＤＰＭ）2と、Ｃｕ（ＤＰＭ）2などを用いることが
できる。
成させるための原料溶液は、酸化物超電導体を構成する
各元素の金属錯体を溶媒中に分散させたものが好まし
い。具体的には、Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成で広く知
られるＹ系の酸化物超電導薄膜を形成する場合は、Ｂａ
-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオン-ビス
-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔｈｄ）2（ｐｈｅ
ｎ）2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ（ｔｈｄ）2などを
使用することができ、他にはＹ-ビス-2,2,6,6-テトラメ
チル-3,5-ヘプタンジオナート（Ｙ（ＤＰＭ）3）と、Ｂ
ａ（ＤＰＭ）2と、Ｃｕ（ＤＰＭ）2などを用いることが
できる。
【００３４】なお、酸化物超電導薄膜には、Ｙ系の他
に、Ｌａ2-xＢａxＣｕＯ4の組成で代表されるＬａ系、
Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（nは自然数）の組成で
代表されるＢｉ系、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（n
は自然数）の組成で代表されるＴｌ系のものなど多種類
の超電導薄膜が知られているので、目的の組成に応じた
金属錯塩を用いてＣＶＤ法を実施すれば良い。ここで例
えば、Ｙ系以外の酸化物超電導薄膜を製造する場合に
は、必要な組成系に応じて、トリフェニルビスマス（Ｉ
ＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）ストロンチウム
（ＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）カルシウム（Ｉ
Ｉ）、トリス（ジピバロイメタナト）ランタン（ＩＩ
Ｉ）、などの金属錯塩を適宜用いてそれぞれの系の酸化
物超電導薄膜の製造に供することができる。
に、Ｌａ2-xＢａxＣｕＯ4の組成で代表されるＬａ系、
Ｂｉ2Ｓｒ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（nは自然数）の組成で
代表されるＢｉ系、Ｔｌ2Ｂａ2Ｃａn-1ＣｕnＯ2n+2（n
は自然数）の組成で代表されるＴｌ系のものなど多種類
の超電導薄膜が知られているので、目的の組成に応じた
金属錯塩を用いてＣＶＤ法を実施すれば良い。ここで例
えば、Ｙ系以外の酸化物超電導薄膜を製造する場合に
は、必要な組成系に応じて、トリフェニルビスマス（Ｉ
ＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）ストロンチウム
（ＩＩ）、ビス（ジピバロイメタナト）カルシウム（Ｉ
Ｉ）、トリス（ジピバロイメタナト）ランタン（ＩＩ
Ｉ）、などの金属錯塩を適宜用いてそれぞれの系の酸化
物超電導薄膜の製造に供することができる。
【００３５】前記のテープ状の基材３８を用意したなら
ば、これをＣＶＤ反応装置３０内の基材搬送領域Ｒに基
材搬送機構７８により基材導入部３４から所定の移動速
度で送り込むとともに基材搬送機構６８の巻取ドラム７
４で巻き取り、更に反応生成室３５内の基材３８を加熱
ヒータ４７で所定の温度に加熱する。なお、基材３８を
送り込む前に、不活性ガス供給源５０から不活性ガスを
パージガスとしてＣＶＤ反応装置３０内に送り込み、同
時に圧力調整装置７２でガス排気孔３１ａ、３１ａ、３
１ａ、３１ａからＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを抜
くことでＣＶＤ反応装置３０内の空気等の不用ガスを排
除して内部を洗浄しておくことが好ましい。
ば、これをＣＶＤ反応装置３０内の基材搬送領域Ｒに基
材搬送機構７８により基材導入部３４から所定の移動速
度で送り込むとともに基材搬送機構６８の巻取ドラム７
４で巻き取り、更に反応生成室３５内の基材３８を加熱
ヒータ４７で所定の温度に加熱する。なお、基材３８を
送り込む前に、不活性ガス供給源５０から不活性ガスを
パージガスとしてＣＶＤ反応装置３０内に送り込み、同
時に圧力調整装置７２でガス排気孔３１ａ、３１ａ、３
１ａ、３１ａからＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを抜
くことでＣＶＤ反応装置３０内の空気等の不用ガスを排
除して内部を洗浄しておくことが好ましい。
【００３６】基材３８をＣＶＤ反応装置３０内に送り込
んだならば、酸素ガス供給源５１からＣＶＤ反応装置３
０内に酸素ガスを送り、更に原料溶液タンク６０から原
料溶液を気化器５５の頭部５５ｂに送るとともに、調整
タンク６３からキャリアガスとしてＡｒガスを気化器５
５の頭部５５ｂに送る。同時にガス排気機構６９の圧力
調整装置７２でガス排気孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３
１ａからＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを排気する。
これにより気化器５５の頭部５５ｂ内の圧力と胴部５５
ａの圧力に差異を生じさせ、この気圧差により頭部５５
ｂ内の原料溶液をニードル管５７先端部からニードル管
５７の内部側に引き込むことができ、これにより原料溶
液を液滴状に変換することができる。そして、以上の操
作により液滴状の原料をキャリアガス中に含ませた原料
ガスを生成させることができ、この原料ガスを気化器５
５の胴部５５ａから供給管５３を介してガス拡散部４０
に供給する。また、これと同時に酸素ガス供給源５４か
ら酸素ガスを供給して原料ガス中に酸素を混合する操作
も行う。
んだならば、酸素ガス供給源５１からＣＶＤ反応装置３
０内に酸素ガスを送り、更に原料溶液タンク６０から原
料溶液を気化器５５の頭部５５ｂに送るとともに、調整
タンク６３からキャリアガスとしてＡｒガスを気化器５
５の頭部５５ｂに送る。同時にガス排気機構６９の圧力
調整装置７２でガス排気孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３
１ａからＣＶＤ反応装置３０の内部のガスを排気する。
これにより気化器５５の頭部５５ｂ内の圧力と胴部５５
ａの圧力に差異を生じさせ、この気圧差により頭部５５
ｂ内の原料溶液をニードル管５７先端部からニードル管
５７の内部側に引き込むことができ、これにより原料溶
液を液滴状に変換することができる。そして、以上の操
作により液滴状の原料をキャリアガス中に含ませた原料
ガスを生成させることができ、この原料ガスを気化器５
５の胴部５５ａから供給管５３を介してガス拡散部４０
に供給する。また、これと同時に酸素ガス供給源５４か
ら酸素ガスを供給して原料ガス中に酸素を混合する操作
も行う。
【００３７】次に、ＣＶＤ反応装置３０の内部において
は、供給管５３の出口部分からガス拡散部４０に出た原
料ガスが、ガス拡散部４０の前面壁４２と後面壁４３に
沿って拡散しながら反応生成室３５側に移動し、反応生
成室３５の内部を通り、次いで基材３５を上下に横切る
ように移動してガス排気孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３
１ａに引き込まれるように移動する。従って、加熱され
た基材３８の上面側で原料ガスを反応させて酸化物超電
導薄膜を生成させることができる。また、この例の装置
では、反応に寄与した残りの残余ガスを基材３８の両側
に位置するガス排気孔３１ａ…から直ちに排出できるの
で、反応後の残余ガスを基材３８に長い時間触れさせる
ことなく成膜処理できる。従って、基材３８の上に未反
応の純粋な原料ガスのみを用いて酸化物超電導薄膜を生
成させることができるので、基材３８上に所望の組成の
膜質の安定した酸化物超電導薄膜７５を形成できる。
は、供給管５３の出口部分からガス拡散部４０に出た原
料ガスが、ガス拡散部４０の前面壁４２と後面壁４３に
沿って拡散しながら反応生成室３５側に移動し、反応生
成室３５の内部を通り、次いで基材３５を上下に横切る
ように移動してガス排気孔３１ａ、３１ａ、３１ａ、３
１ａに引き込まれるように移動する。従って、加熱され
た基材３８の上面側で原料ガスを反応させて酸化物超電
導薄膜を生成させることができる。また、この例の装置
では、反応に寄与した残りの残余ガスを基材３８の両側
に位置するガス排気孔３１ａ…から直ちに排出できるの
で、反応後の残余ガスを基材３８に長い時間触れさせる
ことなく成膜処理できる。従って、基材３８の上に未反
応の純粋な原料ガスのみを用いて酸化物超電導薄膜を生
成させることができるので、基材３８上に所望の組成の
膜質の安定した酸化物超電導薄膜７５を形成できる。
【００３８】更に、反応後の残余ガスを基材３８の側方
に配置されたガス排気孔３１ａ…から直ちに排出できる
ので、基材導入部３４側にも基材導出部３６側にも残余
ガスを到達させるおそれが少ない。よって、残余ガスに
より目的の組成とは異なった組成の薄膜や堆積物あるい
は反応生成物を基材導入部３４側において、あるいは基
材導出部３６側において生成させてしまうことはなくな
る。以上のことから、前記構造の装置を用いるならば、
目的とする組成の純粋な原料ガスのみを使って反応生成
室３５で確実に成膜処理を行えるので、基材３８上に所
望の組成の膜質の安定した酸化物超電導薄膜を備えた酸
化物超電導導体７５を得ることができる。
に配置されたガス排気孔３１ａ…から直ちに排出できる
ので、基材導入部３４側にも基材導出部３６側にも残余
ガスを到達させるおそれが少ない。よって、残余ガスに
より目的の組成とは異なった組成の薄膜や堆積物あるい
は反応生成物を基材導入部３４側において、あるいは基
材導出部３６側において生成させてしまうことはなくな
る。以上のことから、前記構造の装置を用いるならば、
目的とする組成の純粋な原料ガスのみを使って反応生成
室３５で確実に成膜処理を行えるので、基材３８上に所
望の組成の膜質の安定した酸化物超電導薄膜を備えた酸
化物超電導導体７５を得ることができる。
【００３９】また、ガス排気孔３１ａ、３１ａが、基材
導入部３４の反応生成室３５側と、反応生成室３５の基
材導入部３４側にわたって開口されているので、基材導
入部３４内に基材３８の導入時に万が一反応に寄与しな
い空気中の不用成分やガスを混入させてしまうことがあ
ってもこれらをガス排気孔３１ａから速やかに排出する
ことができる。よって反応生成室３５に基材導入部３４
側から不用ガスや不用物を混入させてしまう可能性が少
なくなり、反応生成室３５での原料ガスの分解と薄膜生
成に悪影響を及ぼすおそれも少なくなる。更に、成膜時
において、酸素供給源５１から基材導出部３６に送った
酸素ガスにより、基材上の酸化物超電導薄膜に酸素を供
給し、酸化物超電導薄膜にできる限りの酸素供給を行う
ので、より膜質の良好な酸化物超電導薄膜を得ることが
できる。また、基材導出部３６に送った酸素ガスにより
反応生成室３５と基材導出部３６との気圧差を少なくし
て圧力バランスを取り、反応生成室３５における原料ガ
スの流れを円滑にすることができる。
導入部３４の反応生成室３５側と、反応生成室３５の基
材導入部３４側にわたって開口されているので、基材導
入部３４内に基材３８の導入時に万が一反応に寄与しな
い空気中の不用成分やガスを混入させてしまうことがあ
ってもこれらをガス排気孔３１ａから速やかに排出する
ことができる。よって反応生成室３５に基材導入部３４
側から不用ガスや不用物を混入させてしまう可能性が少
なくなり、反応生成室３５での原料ガスの分解と薄膜生
成に悪影響を及ぼすおそれも少なくなる。更に、成膜時
において、酸素供給源５１から基材導出部３６に送った
酸素ガスにより、基材上の酸化物超電導薄膜に酸素を供
給し、酸化物超電導薄膜にできる限りの酸素供給を行う
ので、より膜質の良好な酸化物超電導薄膜を得ることが
できる。また、基材導出部３６に送った酸素ガスにより
反応生成室３５と基材導出部３６との気圧差を少なくし
て圧力バランスを取り、反応生成室３５における原料ガ
スの流れを円滑にすることができる。
【００４０】次に、図２は、本発明に係るＣＶＤ反応装
置の第２構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶ
Ｄ反応装置８０は、隔壁３２’により反応生成室を２つ
の反応生成室室３５’、３５’に区分し、それぞれの反
王生成室３５’にガス拡散部４０を設け、各ガス拡散部
４０に供給管５３を接続してなる構造である。その他の
構造は先に記載のＣＶＤ反応装置３０と同等であり、こ
のような構造のＣＶＤ反応装置８０によっても目的を達
成することができる。なお、この例の装置においては、
１つの反応生成室３５’を先の第１構造例の反応生成室
３５と同一の大きさに形成することで、酸化物超電導導
体７５の製造速度を第１構造例の装置の２倍にすること
ができる。また、その他の効果は先の第１構造例の装置
と同等である。
置の第２構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶ
Ｄ反応装置８０は、隔壁３２’により反応生成室を２つ
の反応生成室室３５’、３５’に区分し、それぞれの反
王生成室３５’にガス拡散部４０を設け、各ガス拡散部
４０に供給管５３を接続してなる構造である。その他の
構造は先に記載のＣＶＤ反応装置３０と同等であり、こ
のような構造のＣＶＤ反応装置８０によっても目的を達
成することができる。なお、この例の装置においては、
１つの反応生成室３５’を先の第１構造例の反応生成室
３５と同一の大きさに形成することで、酸化物超電導導
体７５の製造速度を第１構造例の装置の２倍にすること
ができる。また、その他の効果は先の第１構造例の装置
と同等である。
【００４１】図４は、本発明に係るＣＶＤ反応装置の第
３構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶＤ反応
装置８１において、先の第１構造例の構造と異なってい
るのは、原料ガスの供給管５３の先端部に、噴出ノズル
８２が形成されている点である。この例で用いられる噴
出ノズル８２は、原料ガスをガス拡散部４０でより円滑
かつ確実に拡散させ、反応生成室３５内により均一に拡
散させるために設けたものであり、この噴出ノズル８２
の内径を反応生成室３５の容積に合わせて適宜な値とし
て原料ガスの噴射を行って反応生成室３５内での原料ガ
スの流れを円滑にすることで、先の例のＣＶＤ反応装置
３０で得られるものよりもより均質な酸化物超電導薄膜
を形成することができる。より具体的には、噴出ノズル
８２の内径を３〜５ｍｍの範囲とすることで、臨界電流
密度の高い酸化物超電導薄膜を得ることができる。な
お、その他の効果は先に記載した第１構造例のＣＶＤ反
応装置３０と同等である。
３構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶＤ反応
装置８１において、先の第１構造例の構造と異なってい
るのは、原料ガスの供給管５３の先端部に、噴出ノズル
８２が形成されている点である。この例で用いられる噴
出ノズル８２は、原料ガスをガス拡散部４０でより円滑
かつ確実に拡散させ、反応生成室３５内により均一に拡
散させるために設けたものであり、この噴出ノズル８２
の内径を反応生成室３５の容積に合わせて適宜な値とし
て原料ガスの噴射を行って反応生成室３５内での原料ガ
スの流れを円滑にすることで、先の例のＣＶＤ反応装置
３０で得られるものよりもより均質な酸化物超電導薄膜
を形成することができる。より具体的には、噴出ノズル
８２の内径を３〜５ｍｍの範囲とすることで、臨界電流
密度の高い酸化物超電導薄膜を得ることができる。な
お、その他の効果は先に記載した第１構造例のＣＶＤ反
応装置３０と同等である。
【００４２】図５は、本発明に係るＣＶＤ反応装置の第
４構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶＤ反応
装置８４において先の第１構造例と異なっているのは、
基材導入部３４と反応生成室３５を仕切る隔壁３２’を
傾斜させて設け、反応生成室３５と基材導出部３６とを
仕切る隔壁３３’を傾斜させて設けたことと、ガス排気
孔３１ａ’を隔壁３２’の底部近傍の基材導入部３４か
ら隔壁３３’の底部近傍の基材導出部３６まで到達する
スリット状に設けた点である。更に、隔壁３２’はガス
拡散部４０の前面壁４２と同一面になるように、隔壁３
３’はガス拡散部４０の後面壁４３と同一面になるよう
に傾斜されている。また、ガス排気孔３１ａ’はその全
面から均一にガスを排気できるように構成されている。
なお、その他の構造は図１に示す第１構造例の構造と同
等である。
４構造例の概略構成を示すもので、この例のＣＶＤ反応
装置８４において先の第１構造例と異なっているのは、
基材導入部３４と反応生成室３５を仕切る隔壁３２’を
傾斜させて設け、反応生成室３５と基材導出部３６とを
仕切る隔壁３３’を傾斜させて設けたことと、ガス排気
孔３１ａ’を隔壁３２’の底部近傍の基材導入部３４か
ら隔壁３３’の底部近傍の基材導出部３６まで到達する
スリット状に設けた点である。更に、隔壁３２’はガス
拡散部４０の前面壁４２と同一面になるように、隔壁３
３’はガス拡散部４０の後面壁４３と同一面になるよう
に傾斜されている。また、ガス排気孔３１ａ’はその全
面から均一にガスを排気できるように構成されている。
なお、その他の構造は図１に示す第１構造例の構造と同
等である。
【００４３】この例の構造によれば、供給管５３からガ
ス拡散部４０に噴出されてガス拡散部４０に沿って広が
った原料ガスをそのままの流れで隔壁３２’、３３’の
間の反応生成室３５に拡がらせながら拡散移動させるこ
とができ、しかも、基材３８に接触した後で直ちにスリ
ット状の長いガス排気孔３１ａ’、３１ａ’から直ちに
排出することができる。従って原料ガスが反応して基材
３８上に薄膜を形成し、そこで発生した残余ガスは、反
応生成室３５のほぼ全域で直ちにガス排気孔３１ａ’、
３１ａ’を介して外部に排出されるので、基材３８ある
いは薄膜に残余ガスが長い時間触れることはほとんどな
くなり、このためにより一層均一な組成の膜質の安定し
た薄膜を得ることができる。そしてこの薄膜が、酸化物
超電導薄膜であるならば、均質で欠陥のない臨界電流密
度の高い酸化物超電導薄膜を備えた酸化物超電導導体を
得ることができる。
ス拡散部４０に噴出されてガス拡散部４０に沿って広が
った原料ガスをそのままの流れで隔壁３２’、３３’の
間の反応生成室３５に拡がらせながら拡散移動させるこ
とができ、しかも、基材３８に接触した後で直ちにスリ
ット状の長いガス排気孔３１ａ’、３１ａ’から直ちに
排出することができる。従って原料ガスが反応して基材
３８上に薄膜を形成し、そこで発生した残余ガスは、反
応生成室３５のほぼ全域で直ちにガス排気孔３１ａ’、
３１ａ’を介して外部に排出されるので、基材３８ある
いは薄膜に残余ガスが長い時間触れることはほとんどな
くなり、このためにより一層均一な組成の膜質の安定し
た薄膜を得ることができる。そしてこの薄膜が、酸化物
超電導薄膜であるならば、均質で欠陥のない臨界電流密
度の高い酸化物超電導薄膜を備えた酸化物超電導導体を
得ることができる。
【００４４】図６〜図８は本発明に係るＣＶＤ反応装置
の第５構造例を示すもので、この構造例のＣＶＤ反応装
置９０は、両端が開口した円筒型の石英製の反応チャン
バ９１を有し、この反応チャンバ９１が隔壁９２、９３
によって基材導入部９４と反応生成室９５と基材導出部
９６とに区分された構造であり、この構造の装置は、後
述する実施例で実際に使用されたＣＶＤ反応装置であ
る。この例のＣＶＤ反応装置９０の反応チャンバ９１の
両端部には、接続用のフランジ部９１ｂ、９１ｂが形成
され、図６の左側のフランジ部９１ｂの外側に、テープ
状の基材３８の導入孔を備えた導入ユニットが、右側の
フランジ部９１ｂの外側に基材３８の排出孔を備えた導
出ユニットが取り付けられるようになっている。
の第５構造例を示すもので、この構造例のＣＶＤ反応装
置９０は、両端が開口した円筒型の石英製の反応チャン
バ９１を有し、この反応チャンバ９１が隔壁９２、９３
によって基材導入部９４と反応生成室９５と基材導出部
９６とに区分された構造であり、この構造の装置は、後
述する実施例で実際に使用されたＣＶＤ反応装置であ
る。この例のＣＶＤ反応装置９０の反応チャンバ９１の
両端部には、接続用のフランジ部９１ｂ、９１ｂが形成
され、図６の左側のフランジ部９１ｂの外側に、テープ
状の基材３８の導入孔を備えた導入ユニットが、右側の
フランジ部９１ｂの外側に基材３８の排出孔を備えた導
出ユニットが取り付けられるようになっている。
【００４５】この例の構造においては、図１に示す第１
の構造例のガス拡散部４０と同一形状のガス拡散部１０
０が反応チャンバ９１の中央部に形成され、このガス拡
散部１００が、側壁１０１と前面壁１０２と後面壁１０
３と天井壁１０４を主体として構成され、前記隔壁９
２、９３が、ガス拡散部１００の前面壁１０２、１０３
と同一面になるように傾斜されている。また、反応チャ
ンバ９１の中央底部側には、反応生成室９５よりも数倍
長い排気用の排気室１０６が、天井隔壁１０７と仕切壁
１０８、１０９に仕切られて形成され、この排気室１０
６の底部に図３に示す圧力調整装置７２に接続される排
気管１１０、１１１、１１２が取り付けられている。
の構造例のガス拡散部４０と同一形状のガス拡散部１０
０が反応チャンバ９１の中央部に形成され、このガス拡
散部１００が、側壁１０１と前面壁１０２と後面壁１０
３と天井壁１０４を主体として構成され、前記隔壁９
２、９３が、ガス拡散部１００の前面壁１０２、１０３
と同一面になるように傾斜されている。また、反応チャ
ンバ９１の中央底部側には、反応生成室９５よりも数倍
長い排気用の排気室１０６が、天井隔壁１０７と仕切壁
１０８、１０９に仕切られて形成され、この排気室１０
６の底部に図３に示す圧力調整装置７２に接続される排
気管１１０、１１１、１１２が取り付けられている。
【００４６】また、ガス拡散部１００の天井壁１０４に
は図３に示すガス気化器５５に接続するための供給管１
１３が接続され、供給管１０５の先端部には噴射ノズル
１０６が形成されている。更に、反応チャンバ９１の内
部の吸入室１０６の天井隔壁１０７には、反応生成室９
５の中央部を横切る基材搬送領域Ｒの両側に位置して吸
入室１０６と反応生成室９５とを連通するガス排気孔９
１ａ、９１ａが形成されていて、これらのガス排気孔９
１ａは、基材導入部９４の反応生成室９５側から反応生
成室９５を経て反応生成室９５側の基材導出部９６に到
るように形成されている。
は図３に示すガス気化器５５に接続するための供給管１
１３が接続され、供給管１０５の先端部には噴射ノズル
１０６が形成されている。更に、反応チャンバ９１の内
部の吸入室１０６の天井隔壁１０７には、反応生成室９
５の中央部を横切る基材搬送領域Ｒの両側に位置して吸
入室１０６と反応生成室９５とを連通するガス排気孔９
１ａ、９１ａが形成されていて、これらのガス排気孔９
１ａは、基材導入部９４の反応生成室９５側から反応生
成室９５を経て反応生成室９５側の基材導出部９６に到
るように形成されている。
【００４７】以上のような構成においても先に記載した
図５に示す第４構造例のＣＶＤ反応装置８４と同等の効
果を得ることができる。また、この例の構造において
は、隔壁３２’と３３’を傾斜させて原料ガスの流れを
円滑化した上に、噴射ノズル１０６を設けているので、
反応生成室３５での原料ガスの流れをより一層均質化で
きている。従ってこの例のＣＶＤ反応装置９０を用いて
酸化物超電導導体を製造するならば、先の第４の構造例
のＣＶＤ反応装置８４を用いて酸化物超電導導体を製造
する合よりも更に一層臨界電流密度の高いものを得るこ
とができる。
図５に示す第４構造例のＣＶＤ反応装置８４と同等の効
果を得ることができる。また、この例の構造において
は、隔壁３２’と３３’を傾斜させて原料ガスの流れを
円滑化した上に、噴射ノズル１０６を設けているので、
反応生成室３５での原料ガスの流れをより一層均質化で
きている。従ってこの例のＣＶＤ反応装置９０を用いて
酸化物超電導導体を製造するならば、先の第４の構造例
のＣＶＤ反応装置８４を用いて酸化物超電導導体を製造
する合よりも更に一層臨界電流密度の高いものを得るこ
とができる。
【００４８】図９〜図１１は本発明に係るＣＶＤ反応装
置の第６の構造例を示すもので、この例のＣＶＤ反応装
置１２０は、ガス拡散部１００’が、傾斜された側壁１
０１’、１０１’と前面壁１０２’と後面壁１０３’と
からなる角錐台状に形成された例である。その他の構造
は先に記載の第５構造例のＣＶＤ反応装置９０と基本的
に同等である。この構造例のＣＶＤ反応装置１２０にお
いても先に記載したＣＶＤ反応装置９０と同等の効果を
得ることができる。
置の第６の構造例を示すもので、この例のＣＶＤ反応装
置１２０は、ガス拡散部１００’が、傾斜された側壁１
０１’、１０１’と前面壁１０２’と後面壁１０３’と
からなる角錐台状に形成された例である。その他の構造
は先に記載の第５構造例のＣＶＤ反応装置９０と基本的
に同等である。この構造例のＣＶＤ反応装置１２０にお
いても先に記載したＣＶＤ反応装置９０と同等の効果を
得ることができる。
【００４９】次に、図１２は、図６〜図８に示す構造の
ＣＶＤ反応装置９０におけるガスの流れを解析するため
の装置構成を示す。この解析装置は、ＣＶＤ反応装置９
０の基材導入部９４と反応生成室９５と基材導出部８６
に対してそれぞれ配管１２１を介して循環ポンプ１２２
とグリセリンタンク１２３を接続し、他方、ガス排気室
１０６を配管１２５を介してグリセリンタンク１２３に
接続して構成したものである。この例の装置によれば、
原料ガスの代わりにレイノルズ数を制御したグリセリン
液をＣＶＤ反応装置９０に送り込み、グリセリン液の流
れの状態から原料ガスの流れの状態を可視化してシュミ
レーションできるものである。
ＣＶＤ反応装置９０におけるガスの流れを解析するため
の装置構成を示す。この解析装置は、ＣＶＤ反応装置９
０の基材導入部９４と反応生成室９５と基材導出部８６
に対してそれぞれ配管１２１を介して循環ポンプ１２２
とグリセリンタンク１２３を接続し、他方、ガス排気室
１０６を配管１２５を介してグリセリンタンク１２３に
接続して構成したものである。この例の装置によれば、
原料ガスの代わりにレイノルズ数を制御したグリセリン
液をＣＶＤ反応装置９０に送り込み、グリセリン液の流
れの状態から原料ガスの流れの状態を可視化してシュミ
レーションできるものである。
【００５０】この例の装置を用いてグリセリン液による
シュミレーションを行った結果を図１４に示す。また、
図１３に比較のために、図１に示す構造の噴出ノズルを
持たないＣＶＤ反応装置３０のシュミレーション結果を
示す。シュミレーション結果を示す図１３と図１４にお
いて、図１３はガス拡散ユニットの内部に噴出ノズルを
設けていない例であり、グリセリン液が基材搬送領域Ｒ
に沿って基材搬送方向の前方側と後方側の２つの方向に
分流して流れ出す状態となることがわかる。図１４は噴
出ノズルを設けた例である。この例では、噴出ノズル１
０６からガス拡散部１００に出たグリセリン液が基材搬
送領域Ｒを通過した後で直ちに基材搬送領域Ｒを離れ、
排気室１０６側に移動していることが明らかである。以
上のことから、原料ガスを基材に触れさせて原料ガスの
分解反応を生じさせて薄膜の堆積を行い、反応後の残余
ガスを直ちに基材から離すためには、図１に示すＣＶＤ
反応装置３０よりも図６〜図８に示すＣＶＤ反応装置９
０の方が有利であることが明らかになった。
シュミレーションを行った結果を図１４に示す。また、
図１３に比較のために、図１に示す構造の噴出ノズルを
持たないＣＶＤ反応装置３０のシュミレーション結果を
示す。シュミレーション結果を示す図１３と図１４にお
いて、図１３はガス拡散ユニットの内部に噴出ノズルを
設けていない例であり、グリセリン液が基材搬送領域Ｒ
に沿って基材搬送方向の前方側と後方側の２つの方向に
分流して流れ出す状態となることがわかる。図１４は噴
出ノズルを設けた例である。この例では、噴出ノズル１
０６からガス拡散部１００に出たグリセリン液が基材搬
送領域Ｒを通過した後で直ちに基材搬送領域Ｒを離れ、
排気室１０６側に移動していることが明らかである。以
上のことから、原料ガスを基材に触れさせて原料ガスの
分解反応を生じさせて薄膜の堆積を行い、反応後の残余
ガスを直ちに基材から離すためには、図１に示すＣＶＤ
反応装置３０よりも図６〜図８に示すＣＶＤ反応装置９
０の方が有利であることが明らかになった。
【００５１】ところで前記の各構造例においては、いず
れも横長型の反応チャンバを用い、上下方向に原料ガス
を移動させる構成の装置について説明したが、反応チャ
ンバは横型に限らす縦型であっても良いし、原料ガスを
流す方向は上下方向に限らす左右方向や斜めの方向でも
良く、基材の搬送方向も左右方向あるいは上下方向のい
ずれでも良いのは勿論である。また、反応チャンバ自体
の形状も筒型のものに限らず、ボックス型や容器型、球
形型などのいずれの形状でも差し支えないのは勿論であ
る。
れも横長型の反応チャンバを用い、上下方向に原料ガス
を移動させる構成の装置について説明したが、反応チャ
ンバは横型に限らす縦型であっても良いし、原料ガスを
流す方向は上下方向に限らす左右方向や斜めの方向でも
良く、基材の搬送方向も左右方向あるいは上下方向のい
ずれでも良いのは勿論である。また、反応チャンバ自体
の形状も筒型のものに限らず、ボックス型や容器型、球
形型などのいずれの形状でも差し支えないのは勿論であ
る。
【００５２】
「実施例１」Ｙ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成で知られるＹ
系の酸化物超電導薄膜を形成するために、ＣＶＤ用の原
料溶液としてＢａ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘ
プタンジオン-ビス-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔ
ｈｄ）2（ｐｈｅｎ）2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ
（ｔｈｄ）2を用いた。これらの各々をＹ：Ｂａ：Ｃｕ
＝１.０：２.４：３.３のモル比で混合し、テトラヒド
ロフラン（ＴＨＤ）の溶媒中に３.０重量％になるよう
に添加したものを原料溶液とした。
系の酸化物超電導薄膜を形成するために、ＣＶＤ用の原
料溶液としてＢａ-ビス-2,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘ
プタンジオン-ビス-1,10-フェナントロリン（Ｂａ（ｔ
ｈｄ）2（ｐｈｅｎ）2）と、Ｙ（ｔｈｄ）2と、Ｃｕ
（ｔｈｄ）2を用いた。これらの各々をＹ：Ｂａ：Ｃｕ
＝１.０：２.４：３.３のモル比で混合し、テトラヒド
ロフラン（ＴＨＤ）の溶媒中に３.０重量％になるよう
に添加したものを原料溶液とした。
【００５３】基材テープはＮｉ合金の１種であるハステ
ロイＣ２７６（米国、Haynes Stellite Co.の商品名
で、Ｃｒ１４.５〜１６.５％、Ｍｏ１５.０〜１７.０
％、Ｃｏ２.５％以下、Ｗ３.０〜４.５％、Ｆｅ４.０〜
７.０％、Ｃ０.０２％以下、Ｍｎ１.０％以下、残部Ｎ
ｉの組成）からなる長さ３００ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ
０.２ｍｍのハステロイテープを鏡面加工して表面の平
均荒をＲａ≦２００ｎｍに加工し、このハステロイテー
プの上面にＹＳＺ（Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニア）からなる
厚さ０.５μｍの中間膜を形成したものを用いた。この
中間層を形成するには、先に説明した本出願人の特許出
願に係るイオンビームアシスト法による成膜法を実施し
た。
ロイＣ２７６（米国、Haynes Stellite Co.の商品名
で、Ｃｒ１４.５〜１６.５％、Ｍｏ１５.０〜１７.０
％、Ｃｏ２.５％以下、Ｗ３.０〜４.５％、Ｆｅ４.０〜
７.０％、Ｃ０.０２％以下、Ｍｎ１.０％以下、残部Ｎ
ｉの組成）からなる長さ３００ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ
０.２ｍｍのハステロイテープを鏡面加工して表面の平
均荒をＲａ≦２００ｎｍに加工し、このハステロイテー
プの上面にＹＳＺ（Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニア）からなる
厚さ０.５μｍの中間膜を形成したものを用いた。この
中間層を形成するには、先に説明した本出願人の特許出
願に係るイオンビームアシスト法による成膜法を実施し
た。
【００５４】次に、図１に示す構造の石英製のＣＶＤ反
応装置３０を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置に
組み込んだ装置を用い、ガス気化器の温度を２３０℃に
設定し、原料溶液の供給速度を０.２ｍｌ／分に設定
し、ＣＶＤ反応装置内の基材テープの移動速度を２０ｃ
ｍ／時間、基材テープ加熱温度を７００〜８００℃、反
応生成室内の温度を５〜１０Ｔｏｏｒ、酸素ガス供給源
からの酸素ガス流量を２０〜３０ｍｌ／分に設定して連
続蒸着を行い、ＹＳＺの中間膜上に厚さ０.６〜１.０μ
ｍのＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成の酸化物超電導薄膜を
形成した。なお、この例で用いたＣＶＤ反応装置のガス
拡散部の開口面の幅は１０ｍｍ、長さは６０ｍｍ、ガス
拡散部の天井壁から反応生成室の底面までの高さ、即
ち、原料ガス噴出部から基材までの距離は６０ｍｍ、原
料ガスの供給管の内径は７ｍｍ、反応生成室における成
膜領域は６０ｍｍであった。
応装置３０を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置に
組み込んだ装置を用い、ガス気化器の温度を２３０℃に
設定し、原料溶液の供給速度を０.２ｍｌ／分に設定
し、ＣＶＤ反応装置内の基材テープの移動速度を２０ｃ
ｍ／時間、基材テープ加熱温度を７００〜８００℃、反
応生成室内の温度を５〜１０Ｔｏｏｒ、酸素ガス供給源
からの酸素ガス流量を２０〜３０ｍｌ／分に設定して連
続蒸着を行い、ＹＳＺの中間膜上に厚さ０.６〜１.０μ
ｍのＹ1Ｂａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成の酸化物超電導薄膜を
形成した。なお、この例で用いたＣＶＤ反応装置のガス
拡散部の開口面の幅は１０ｍｍ、長さは６０ｍｍ、ガス
拡散部の天井壁から反応生成室の底面までの高さ、即
ち、原料ガス噴出部から基材までの距離は６０ｍｍ、原
料ガスの供給管の内径は７ｍｍ、反応生成室における成
膜領域は６０ｍｍであった。
【００５５】得られたテープ状の酸化物超電導導体を図
１５に示すが、この酸化物超電導導体の中央部分側に対
し、スパッタ装置によりＡｇコーティングを施し、更に
両端部側にそれぞれ図１５に示すようなＡｇの電極１３
１、１３２、１３３、１３４を形成し、Ａｇコーティン
グ後に純酸素雰囲気中にて５００℃で２時間熱処理を施
して測定試料とした。そして、図１５に示すように試料
の左端部側から順に、Ｖ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、
Ｖ6の各箇所に適宜電圧を印可して臨界電流密度を測定
する４端子法を適用した。なお、この試料を液体窒素で
７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔ（テスラ）の条件で４端
子法で臨界電流密度を測定したところ、酸化物超電導導
体の全長にわたり、いずれの箇所においても１.０×１
０4Ａ／ｃｍ2（７７Ｋ、０Ｔ）以上の特性が得られた。
１５に示すが、この酸化物超電導導体の中央部分側に対
し、スパッタ装置によりＡｇコーティングを施し、更に
両端部側にそれぞれ図１５に示すようなＡｇの電極１３
１、１３２、１３３、１３４を形成し、Ａｇコーティン
グ後に純酸素雰囲気中にて５００℃で２時間熱処理を施
して測定試料とした。そして、図１５に示すように試料
の左端部側から順に、Ｖ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、
Ｖ6の各箇所に適宜電圧を印可して臨界電流密度を測定
する４端子法を適用した。なお、この試料を液体窒素で
７７Ｋに冷却し、外部磁場０Ｔ（テスラ）の条件で４端
子法で臨界電流密度を測定したところ、酸化物超電導導
体の全長にわたり、いずれの箇所においても１.０×１
０4Ａ／ｃｍ2（７７Ｋ、０Ｔ）以上の特性が得られた。
【００５６】「実施例２」また、図２に示す第２の構造
例のＣＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製
造装置に組み込んだ装置を用いて同等の条件で成膜した
ところ、基材テープの移動速度を約２倍の４０ｃｍ／時
間としても、前記と同等の厚さ（０.６〜１.０μｍ）の
酸化物超電導薄膜を得ることができた。
例のＣＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製
造装置に組み込んだ装置を用いて同等の条件で成膜した
ところ、基材テープの移動速度を約２倍の４０ｃｍ／時
間としても、前記と同等の厚さ（０.６〜１.０μｍ）の
酸化物超電導薄膜を得ることができた。
【００５７】「実施例３」図４に示す第３の構造例のＣ
ＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置
に組み込んだ装置を用い、基材移動速度を２０〜４０ｃ
ｍ／時間に設定した他は先の実施例１と同等の条件とす
るとともに、用いる噴射ノズルとして、内径１ｍｍ、３
ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍのものをそれぞれ交換しながら酸
化物超電導導体を製造した。得られた各酸化物超電導導
体の臨界電流密度を７７Ｋ、０Ｔの条件で測定したとこ
ろ、試料全長にわたりノズル径１ｍｍの場合、５.０×
１０3Ａ／ｃｍ2、ノズル径３ｍｍの場合、２.２×１０4
Ａ／ｃｍ2、ノズル径５ｍｍの場合、１.５×１０4Ａ／
ｃｍ2、ノズル径７ｍｍの場合、１.０×１０4Ａ／ｃｍ2
の値が得られた。
ＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置
に組み込んだ装置を用い、基材移動速度を２０〜４０ｃ
ｍ／時間に設定した他は先の実施例１と同等の条件とす
るとともに、用いる噴射ノズルとして、内径１ｍｍ、３
ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍのものをそれぞれ交換しながら酸
化物超電導導体を製造した。得られた各酸化物超電導導
体の臨界電流密度を７７Ｋ、０Ｔの条件で測定したとこ
ろ、試料全長にわたりノズル径１ｍｍの場合、５.０×
１０3Ａ／ｃｍ2、ノズル径３ｍｍの場合、２.２×１０4
Ａ／ｃｍ2、ノズル径５ｍｍの場合、１.５×１０4Ａ／
ｃｍ2、ノズル径７ｍｍの場合、１.０×１０4Ａ／ｃｍ2
の値が得られた。
【００５８】この結果から、ノズル先端から基材までの
距離が６０ｍｍの場合のノズル径は３〜５ｍｍの範囲が
良好であることが判明した。なお、３〜５ｍｍの径のノ
ズルを用いた場合、基材上の長さ方向に沿って約３０ｍ
ｍの領域が成膜領域になることも判明した。以上のこと
から、この例の装置では、成膜領域を６０ｍｍの範囲と
するよりも３０ｍｍの範囲とした方が良好な酸化物超電
導薄膜を得ることができることが判明した。
距離が６０ｍｍの場合のノズル径は３〜５ｍｍの範囲が
良好であることが判明した。なお、３〜５ｍｍの径のノ
ズルを用いた場合、基材上の長さ方向に沿って約３０ｍ
ｍの領域が成膜領域になることも判明した。以上のこと
から、この例の装置では、成膜領域を６０ｍｍの範囲と
するよりも３０ｍｍの範囲とした方が良好な酸化物超電
導薄膜を得ることができることが判明した。
【００５９】「実施例４」図５に示す第４の構造例のＣ
ＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置
に組み込んだ装置を用い基材移動速度を１５ｃｍ／時間
に設定した他は先の実施例１と同等の条件で成膜処理を
行い、酸化物超電導導体の試料を得た。なお、この例の
装置においては、供給管５３の先端部に４×６ｍｍの矩
形状のスリットノズルを取り付けたものを用いた。この
試料に対し、図１６にＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、
Ｖ6で示すような位置で電圧を印可した場合の各場所ご
との臨界電流密度を図１６に示す。この結果から、この
実施例により、先の実施例よりも高い２.１４〜２.７４
Ａ／ｃｍ2の範囲の優れた臨界電流密度を示す酸化物超
電導導体を得ることができたことが明らかになった。
ＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製造装置
に組み込んだ装置を用い基材移動速度を１５ｃｍ／時間
に設定した他は先の実施例１と同等の条件で成膜処理を
行い、酸化物超電導導体の試料を得た。なお、この例の
装置においては、供給管５３の先端部に４×６ｍｍの矩
形状のスリットノズルを取り付けたものを用いた。この
試料に対し、図１６にＶ0、Ｖ1、Ｖ2、Ｖ3、Ｖ4、Ｖ5、
Ｖ6で示すような位置で電圧を印可した場合の各場所ご
との臨界電流密度を図１６に示す。この結果から、この
実施例により、先の実施例よりも高い２.１４〜２.７４
Ａ／ｃｍ2の範囲の優れた臨界電流密度を示す酸化物超
電導導体を得ることができたことが明らかになった。
【００６０】次に、前記酸化物超電導導体試料の臨界電
流密度の磁場依存性を測定した結果を図１７に示す。図
１７に示す結果から、この実施例で得られた酸化物超電
導導体は、６００ｍＴまでの外部磁場印加に対して臨界
電流密度の低下割合が低く、磁場印加に対して十分に強
い酸化物超電導導体であることが明らかになった。ま
た、同等の試料について、５００ｍＴの外部印加磁界下
における磁界の印加方向に対する臨界電流特性を図１８
に示す。図１８に示す結果から、磁界をどの方向から印
可しても臨界電流密度の低下割合は概ね一定であり、磁
界方向依存性は少ないことが判明した。
流密度の磁場依存性を測定した結果を図１７に示す。図
１７に示す結果から、この実施例で得られた酸化物超電
導導体は、６００ｍＴまでの外部磁場印加に対して臨界
電流密度の低下割合が低く、磁場印加に対して十分に強
い酸化物超電導導体であることが明らかになった。ま
た、同等の試料について、５００ｍＴの外部印加磁界下
における磁界の印加方向に対する臨界電流特性を図１８
に示す。図１８に示す結果から、磁界をどの方向から印
可しても臨界電流密度の低下割合は概ね一定であり、磁
界方向依存性は少ないことが判明した。
【００６１】「実施例５」図６〜図８に示す第５の構造
例のＣＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製
造装置に組み込んだ装置を用い、長さ２００ｍｍと１６
０ｍｍと１２０ｍｍ、いずれも幅５ｍｍ、厚さ０.２ｍ
ｍのハステロイＣ２７６からなる複数の金属テープ上に
それぞれ厚さ０.５μｍのＹＳＺの中間膜を形成した基
材を用い、これらの上に厚さ０.８〜１.０μｍのＹ1Ｂ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成の酸化物超電導薄膜を形成し、
基材移動速度を２０ｃｍ／時間に設定した他は先の実施
例１と同等の条件で成膜処理を行い、複数の酸化物超電
導導体の試料を得た。
例のＣＶＤ反応装置を図３に示す酸化物超電導導体の製
造装置に組み込んだ装置を用い、長さ２００ｍｍと１６
０ｍｍと１２０ｍｍ、いずれも幅５ｍｍ、厚さ０.２ｍ
ｍのハステロイＣ２７６からなる複数の金属テープ上に
それぞれ厚さ０.５μｍのＹＳＺの中間膜を形成した基
材を用い、これらの上に厚さ０.８〜１.０μｍのＹ1Ｂ
ａ2Ｃｕ3Ｏ7-xなる組成の酸化物超電導薄膜を形成し、
基材移動速度を２０ｃｍ／時間に設定した他は先の実施
例１と同等の条件で成膜処理を行い、複数の酸化物超電
導導体の試料を得た。
【００６２】得られた長さ２００ｍｍの酸化物超電導導
体の両端部分のＸ線回折図形を図１９に示す。図１９の
上下のそれぞれの回折強さのピークはほぼ揃っている。
また、いずれの回折図にもＹＢａＣｕＯ系の（００Ｌ）
ピークが主に見られる。従って、得られた酸化物超電導
導体試料の両端部で組成がほぼ揃っていることが明らか
であり、この実施例により長尺であって、全長にわたり
均質な酸化物超電導導体を製造できたことが明らかであ
る。
体の両端部分のＸ線回折図形を図１９に示す。図１９の
上下のそれぞれの回折強さのピークはほぼ揃っている。
また、いずれの回折図にもＹＢａＣｕＯ系の（００Ｌ）
ピークが主に見られる。従って、得られた酸化物超電導
導体試料の両端部で組成がほぼ揃っていることが明らか
であり、この実施例により長尺であって、全長にわたり
均質な酸化物超電導導体を製造できたことが明らかであ
る。
【００６３】また、この例の試料の臨界温度は８８〜９
０Ｋを示し、良好な値を示した。次にこの例の１２０ｍ
ｍの試料における長さ方向ごとの臨界電流特性の測定結
果を図２０に示し、長さ１６０ｍｍの試料における長さ
方向ごとの臨界電流特性の測定結果を図２１に示す。図
２０に示すようにこの例の試料では長尺物では従来に見
られない７.０×１０4Ａ／ｃｍ2以上の極めて高い臨界
電流密度を示した。また、図２０に示す試料は多くの部
分で１.０×１０5Ａ／ｃｍ2に近い値を示し、図２１に
示す試料は部分的に１.０×１０5Ａ／ｃｍ2を超える値
を示した。また、これらの試料では実際に４〜５Ａの電
流を流すことができた。
０Ｋを示し、良好な値を示した。次にこの例の１２０ｍ
ｍの試料における長さ方向ごとの臨界電流特性の測定結
果を図２０に示し、長さ１６０ｍｍの試料における長さ
方向ごとの臨界電流特性の測定結果を図２１に示す。図
２０に示すようにこの例の試料では長尺物では従来に見
られない７.０×１０4Ａ／ｃｍ2以上の極めて高い臨界
電流密度を示した。また、図２０に示す試料は多くの部
分で１.０×１０5Ａ／ｃｍ2に近い値を示し、図２１に
示す試料は部分的に１.０×１０5Ａ／ｃｍ2を超える値
を示した。また、これらの試料では実際に４〜５Ａの電
流を流すことができた。
【００６４】なお、これらの臨界電流値は、酸化物超電
導導体を実用的な導体として利用する場合に必要とされ
ている臨界電流値（１×１０5Ａ／ｃｍ2）に達する画期
的な値であり、この例のような酸化物超電導導体を提供
できる意義は極めて大きい。また、従来発表されている
長尺の全ての酸化物超電導導体と比較しても、格段に高
い臨界電流密度を示す優れた値である。更に、図２２は
７７Ｋ、０Ｔにおいて１×１０5Ａ／ｃｍ2の臨界電流密
度を示す試料における臨界電流密度の磁場依存性を測定
した結果を示す。この例の試料は、６００ｍＴの磁界印
加条件においても３×１０4Ａ／ｍｍ2以上の値を示し、
この例の酸化物超電導導体試料は磁場に対しても十分に
強いことが明らかになった。
導導体を実用的な導体として利用する場合に必要とされ
ている臨界電流値（１×１０5Ａ／ｃｍ2）に達する画期
的な値であり、この例のような酸化物超電導導体を提供
できる意義は極めて大きい。また、従来発表されている
長尺の全ての酸化物超電導導体と比較しても、格段に高
い臨界電流密度を示す優れた値である。更に、図２２は
７７Ｋ、０Ｔにおいて１×１０5Ａ／ｃｍ2の臨界電流密
度を示す試料における臨界電流密度の磁場依存性を測定
した結果を示す。この例の試料は、６００ｍＴの磁界印
加条件においても３×１０4Ａ／ｍｍ2以上の値を示し、
この例の酸化物超電導導体試料は磁場に対しても十分に
強いことが明らかになった。
【００６５】以上のことから、反応生成室の両側に基材
導入部と基材導出部を設け、反応生成室に通じるガス拡
散部の形状を工夫し、更に反応生成室を区画する隔壁を
斜めに傾斜させて原料ガスの流れを安定化するととも
に、噴射ノズルを矩形型のノズルから円形のノズルに変
更して更にその噴射ノズルの内径を最適値に設定して原
料ガスの供給量を均一化することで、現在、金属テープ
の基材上に形成する構造のものでは最も優れた臨界電流
密度の酸化物超電導導体をＣＶＤ法で製造できることが
明らかになった。
導入部と基材導出部を設け、反応生成室に通じるガス拡
散部の形状を工夫し、更に反応生成室を区画する隔壁を
斜めに傾斜させて原料ガスの流れを安定化するととも
に、噴射ノズルを矩形型のノズルから円形のノズルに変
更して更にその噴射ノズルの内径を最適値に設定して原
料ガスの供給量を均一化することで、現在、金属テープ
の基材上に形成する構造のものでは最も優れた臨界電流
密度の酸化物超電導導体をＣＶＤ法で製造できることが
明らかになった。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
反応チャンバを基材導入部と反応生成室と基材導出部に
区画し、反応生成室の一側にガス拡散部を他側に基材搬
送領域の両側に位置させてガス排気孔を設け、ガス拡散
部とガス排気孔を基材搬送領域を挟んで対向させて設
け、ガス排気孔を基材導入部の反応生成室側の部分から
反応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側に至る
スリット状に形成したので、ガス拡散部から出された原
料ガスを基材周囲で反応させた後に直ちに残余ガスとし
てガス排気孔から排出することができ、反応後の残余ガ
スを基材の周囲に長い間残存させないので、純粋な原料
ガスのみで基材上に薄膜を堆積させることができる。従
って長尺均質の薄膜を得ることができる。
反応チャンバを基材導入部と反応生成室と基材導出部に
区画し、反応生成室の一側にガス拡散部を他側に基材搬
送領域の両側に位置させてガス排気孔を設け、ガス拡散
部とガス排気孔を基材搬送領域を挟んで対向させて設
け、ガス排気孔を基材導入部の反応生成室側の部分から
反応生成室を通過して基材導出部の反応生成室側に至る
スリット状に形成したので、ガス拡散部から出された原
料ガスを基材周囲で反応させた後に直ちに残余ガスとし
てガス排気孔から排出することができ、反応後の残余ガ
スを基材の周囲に長い間残存させないので、純粋な原料
ガスのみで基材上に薄膜を堆積させることができる。従
って長尺均質の薄膜を得ることができる。
【００６７】次に、ガス拡散部を、反応チャンバの反応
生成室の一部に取り付けられた末広がり状のガス拡散部
材と、このガス拡散部材の頂部に取り付けられた原料ガ
スの噴出部とを具備して構成することで、噴出部から出
された原料ガスをガス拡散部を介して円滑に拡散させて
成膜室に到達させて基材に触れさせることができるの
で、基材に対する原料ガスの流れを安定化することがで
き、基材に対して原料ガスを一定の割合で安定供給する
ことができる。従って均質の薄膜を基材上に形成するこ
とができる。
生成室の一部に取り付けられた末広がり状のガス拡散部
材と、このガス拡散部材の頂部に取り付けられた原料ガ
スの噴出部とを具備して構成することで、噴出部から出
された原料ガスをガス拡散部を介して円滑に拡散させて
成膜室に到達させて基材に触れさせることができるの
で、基材に対する原料ガスの流れを安定化することがで
き、基材に対して原料ガスを一定の割合で安定供給する
ことができる。従って均質の薄膜を基材上に形成するこ
とができる。
【００６８】次に、基材搬送領域を反応チャンバの中央
部を横切って設け、ガス排気孔を基材導入部の反応生成
室側の部分から反応生成室を通過して基材導出部の反応
生成室側に至るスリット状に形成したので、基材導入部
側から反応生成室側に不用ガスや粒子を混入させること
がなくなり、反応生成室での成膜に不用ガスや不用原子
の影響を与えることがない。また、同時に反応生成室側
から基材導入部側への原料ガスや残余ガスの混入も防止
できるので、基材導入部側に原料ガスが混入されて基材
上に組成の整わない不良の薄膜が生成されてしまうこと
もない。更に、基材導出部側への原料ガスや残余ガスの
排出も防止できるので、反応生成室で生成された薄膜の
上に余分な残余ガスで組成の整わない不用な薄膜が堆積
されなくなる。以上のことから、反応生成室内のみで純
粋な原料ガスによる薄膜形成を実現できるので膜質の安
定した均一組成の薄膜を生成させることができる。
部を横切って設け、ガス排気孔を基材導入部の反応生成
室側の部分から反応生成室を通過して基材導出部の反応
生成室側に至るスリット状に形成したので、基材導入部
側から反応生成室側に不用ガスや粒子を混入させること
がなくなり、反応生成室での成膜に不用ガスや不用原子
の影響を与えることがない。また、同時に反応生成室側
から基材導入部側への原料ガスや残余ガスの混入も防止
できるので、基材導入部側に原料ガスが混入されて基材
上に組成の整わない不良の薄膜が生成されてしまうこと
もない。更に、基材導出部側への原料ガスや残余ガスの
排出も防止できるので、反応生成室で生成された薄膜の
上に余分な残余ガスで組成の整わない不用な薄膜が堆積
されなくなる。以上のことから、反応生成室内のみで純
粋な原料ガスによる薄膜形成を実現できるので膜質の安
定した均一組成の薄膜を生成させることができる。
【００６９】
【００７０】次に、先に記載の構造において、反応生成
室を隔壁を介して複数の反応生成室に分割し、分割され
た各反応生成室にそれぞれ原料ガスの供給機構を設ける
ことにより、複数の成膜室で順次薄膜を堆積できるの
で、早い速度で基材を移動させても先の構造と同等の厚
さの薄膜を形成することができ、成膜速度を向上できる
効果がある。
室を隔壁を介して複数の反応生成室に分割し、分割され
た各反応生成室にそれぞれ原料ガスの供給機構を設ける
ことにより、複数の成膜室で順次薄膜を堆積できるの
で、早い速度で基材を移動させても先の構造と同等の厚
さの薄膜を形成することができ、成膜速度を向上できる
効果がある。
【００７１】次に、先に記載の構造において、ガス拡散
部に原料ガスを供給する供給管に噴射ノズルを設けるこ
とで、より一層原料ガスの流れを均一化することがで
き、これにより更に膜質の安定した薄膜を得ることがで
きる。また、噴射ノズルを断面円形状とし、その直径を
３〜５ｍｍにすることで更に均質で膜質の向上した薄膜
を得ることができる。
部に原料ガスを供給する供給管に噴射ノズルを設けるこ
とで、より一層原料ガスの流れを均一化することがで
き、これにより更に膜質の安定した薄膜を得ることがで
きる。また、噴射ノズルを断面円形状とし、その直径を
３〜５ｍｍにすることで更に均質で膜質の向上した薄膜
を得ることができる。
【００７２】次に、先に記載の装置において、反応生成
室の天井部に矩形型の開口部を介してガス拡散部を接続
し、ガス拡散部の前面壁と後面壁を傾斜させた構造とす
ることで原料ガスの拡散移動を円滑にすることができ
る。また、反応チャンバ内の隔壁を前面壁と後面壁と同
じ方向に傾斜させることで、ガス拡散部を介して円滑に
広がった原料ガスをそのまま反応生成室でも円滑に拡散
することができ原料ガスの流れを反応生成室内でも円滑
かる均一にすることができる。この場合、前面壁と隔壁
の傾斜および後面壁と隔壁の傾斜を同一面になるように
するならば、原料ガスの流れを最も円滑かつ均一にでき
る。また、ガス拡散部の形状を角錐台状に形成すること
でも原料ガスの流れを円滑かる均一にすることができ
る。
室の天井部に矩形型の開口部を介してガス拡散部を接続
し、ガス拡散部の前面壁と後面壁を傾斜させた構造とす
ることで原料ガスの拡散移動を円滑にすることができ
る。また、反応チャンバ内の隔壁を前面壁と後面壁と同
じ方向に傾斜させることで、ガス拡散部を介して円滑に
広がった原料ガスをそのまま反応生成室でも円滑に拡散
することができ原料ガスの流れを反応生成室内でも円滑
かる均一にすることができる。この場合、前面壁と隔壁
の傾斜および後面壁と隔壁の傾斜を同一面になるように
するならば、原料ガスの流れを最も円滑かつ均一にでき
る。また、ガス拡散部の形状を角錐台状に形成すること
でも原料ガスの流れを円滑かる均一にすることができ
る。
【００７３】先に説明した構造のＣＶＤ反応装置のガス
拡散部に酸化物超電導体生成用の原料ガスの供給源を接
続することで、基材上に酸化物超電導導体の薄膜を形成
することができ、酸化物超電導導体を得ることができ
る。先に説明したＣＶＤ反応装置において、基材搬送領
域に長尺の基材を供給して引き出す基材搬送機構を付設
することで、反応生成室に長尺の基材を送り込むことが
できるようになり、長尺の酸化物超電導導体を製造でき
るようになる。
拡散部に酸化物超電導体生成用の原料ガスの供給源を接
続することで、基材上に酸化物超電導導体の薄膜を形成
することができ、酸化物超電導導体を得ることができ
る。先に説明したＣＶＤ反応装置において、基材搬送領
域に長尺の基材を供給して引き出す基材搬送機構を付設
することで、反応生成室に長尺の基材を送り込むことが
できるようになり、長尺の酸化物超電導導体を製造でき
るようになる。
【００７４】酸化物超電導導体生成用の原料ガスとし
て、Ｙの金属錯体とＢａの金属錯体とＣｕの金属錯体を
用いることで基材上にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導薄
膜を形成することができる。
て、Ｙの金属錯体とＢａの金属錯体とＣｕの金属錯体を
用いることで基材上にＹＢａＣｕＯ系の酸化物超電導薄
膜を形成することができる。
【００７５】次に、先に記載のＣＶＤ反応装置を用い、
基材搬送領域に基材を送り込み、原料ガスの供給源から
酸化物超電導体生成用の原料ガスを反応生成室に供給し
た後で基材を加熱して反応生成物を基材上に堆積させる
ことで均一組成で均質の酸化物超電導導体を製造するこ
とができる。更に、原料ガスの供給源から反応生成室に
送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排出し、反応生成
室内に一側から他側に向かい基材を横切って流れる原料
ガスの流れを生成しつつ反応生成物を基材上に堆積させ
るようにするならば、より均質で組成の整った酸化物超
電導薄膜を基材上に形成することができる。
基材搬送領域に基材を送り込み、原料ガスの供給源から
酸化物超電導体生成用の原料ガスを反応生成室に供給し
た後で基材を加熱して反応生成物を基材上に堆積させる
ことで均一組成で均質の酸化物超電導導体を製造するこ
とができる。更に、原料ガスの供給源から反応生成室に
送り込んだ原料ガスをガス排気孔から排出し、反応生成
室内に一側から他側に向かい基材を横切って流れる原料
ガスの流れを生成しつつ反応生成物を基材上に堆積させ
るようにするならば、より均質で組成の整った酸化物超
電導薄膜を基材上に形成することができる。
【００７６】また、反応生成室の両側に基材導入部と基
材導出部を設け、反応生成室に通じるガス拡散部の形状
を工夫し、更に反応生成室を区画する隔壁を斜めに傾斜
させて原料ガスの流れを安定化するとともに、噴射ノズ
ルを矩形型のノズルから円形のノズルに変更して更にそ
の噴射ノズルの内径を最適値に設定して原料ガスの供給
量を均一化することで、金属テープの基材上に形成する
構造のものでは現在最も優れた臨界電流密度を有する酸
化物超電導導体をＣＶＤ法で製造することができる。
材導出部を設け、反応生成室に通じるガス拡散部の形状
を工夫し、更に反応生成室を区画する隔壁を斜めに傾斜
させて原料ガスの流れを安定化するとともに、噴射ノズ
ルを矩形型のノズルから円形のノズルに変更して更にそ
の噴射ノズルの内径を最適値に設定して原料ガスの供給
量を均一化することで、金属テープの基材上に形成する
構造のものでは現在最も優れた臨界電流密度を有する酸
化物超電導導体をＣＶＤ法で製造することができる。
【図１】 本発明に係る超電導導体製造用ＣＶＤ反応装
置の第１の構造例を示す略図である。
置の第１の構造例を示す略図である。
【図２】 本発明に係るＣＶＤ反応装置の第２の構造例
を示す略図である。
を示す略図である。
【図３】 図１に示すＣＶＤ反応装置を備えた酸化物超
電導導体製造装置の全体構成を示す図である。
電導導体製造装置の全体構成を示す図である。
【図４】 本発明に係る超電導導体製造用ＣＶＤ反応装
置の第３の構造例を示す略図である。
置の第３の構造例を示す略図である。
【図５】 本発明に係る超電導導体製造用ＣＶＤ反応装
置の第４の構造例を示す略図である。
置の第４の構造例を示す略図である。
【図６】 本発明に係る超電導導体製造用ＣＶＤ反応装
置の第５の構造例の一部を断面とした平面図である。
置の第５の構造例の一部を断面とした平面図である。
【図７】 図５に示すＣＶＤ反応装置の詳細構造を示す
縦断面図である。
縦断面図である。
【図８】 図８（Ａ）は図６に示すＣＶＤ反応装置の側
面図、図８（Ｂ）は図６に示すＣＶＤ反応装置の噴射ノ
ズル部分を示す断面図である。
面図、図８（Ｂ）は図６に示すＣＶＤ反応装置の噴射ノ
ズル部分を示す断面図である。
【図９】 本発明に係る超電導導体製造用ＣＶＤ反応装
置の第６の構造例を示す平面図である。
置の第６の構造例を示す平面図である。
【図１０】 図９に示すＣＶＤ反応装置の縦断面図であ
る。
る。
【図１１】 図９に示すＣＶＤ反応装置の横断面図であ
る。
る。
【図１２】 図６に示すＣＶＤ反応装置の内部における
原料ガスの流れを可視化するための装置を示す構成図で
ある。
原料ガスの流れを可視化するための装置を示す構成図で
ある。
【図１３】 図１に示すＣＶＤ反応装置内部のガスの流
れを示す図である。
れを示す図である。
【図１４】 図６〜図８に示すＣＶＤ反応装置内部のガ
スの流れを示す図である。
スの流れを示す図である。
【図１５】 実施例で得られた酸化物超電導導体試料の
平面図である。
平面図である。
【図１６】 実施例４で得られた酸化物超電導導体試料
とその位置ごとの臨界電流密度の値を示す図である。
とその位置ごとの臨界電流密度の値を示す図である。
【図１７】 実施例４で得られた酸化物超電導体試料の
臨界電流密度の磁場依存性を示す図である。
臨界電流密度の磁場依存性を示す図である。
【図１８】 実施例４で得られた酸化物超電導導体試料
の臨界電流密度の印加磁場方向依存性を示す図である。
の臨界電流密度の印加磁場方向依存性を示す図である。
【図１９】 実施例５で得られた酸化物超電導導体試料
のＸ線回折ピークを示す図である。
のＸ線回折ピークを示す図である。
【図２０】 実施例５で得られた酸化物超電導導体試料
の位置ごとの臨界電流密度を示す図である。
の位置ごとの臨界電流密度を示す図である。
【図２１】 実施例５で得られた酸化物超電導導体試料
の位置ごとの臨界電流密度を示す図である。
の位置ごとの臨界電流密度を示す図である。
【図２２】 実施例５で得られた酸化物超電導導体試料
に対して磁場を印加した場合における特性を示す図であ
る。
に対して磁場を印加した場合における特性を示す図であ
る。
【図２３】 従来のＣＶＤ反応装置の第１の例の構造を
示す図である。
示す図である。
【図２４】 従来のＣＶＤ反応装置の第２の例の構造を
示す図である。
示す図である。
【図２５】 従来のＣＶＤ反応装置の第３の例の構造を
示す図である。
示す図である。
３０、８０、８１、８４、９０、１２０…ＣＶＤ反応装
置、３１ａ…ガス排気孔、３１、９１、９１’…反応チ
ャンバ、３２、３２ａ、３２’、３３、３３’、９２、
９３、１０２、１０３、１０２’、１０３’…隔壁、３
４、９４…基材導入部、３５、９５…反応生成室、３
６、９６…基材導出部、３８…基材、Ｒ…基材搬送領
域、４０…ガス拡散部、４１…側壁、４２…前面壁、４
３…後面壁、５０…不活性ガス供給源、５１、５４…酸
素ガス供給源、５３…供給管、５５…気化器（原料ガス
の供給源）、６８、７８…基材搬送機構、６９…ガス排
気装置、７０…排気管、７２…圧力調整装置、７５、１
３０…酸化物超電導導体、８２、１０６…噴射ノズル。
置、３１ａ…ガス排気孔、３１、９１、９１’…反応チ
ャンバ、３２、３２ａ、３２’、３３、３３’、９２、
９３、１０２、１０３、１０２’、１０３’…隔壁、３
４、９４…基材導入部、３５、９５…反応生成室、３
６、９６…基材導出部、３８…基材、Ｒ…基材搬送領
域、４０…ガス拡散部、４１…側壁、４２…前面壁、４
３…後面壁、５０…不活性ガス供給源、５１、５４…酸
素ガス供給源、５３…供給管、５５…気化器（原料ガス
の供給源）、６８、７８…基材搬送機構、６９…ガス排
気装置、７０…排気管、７２…圧力調整装置、７５、１
３０…酸化物超電導導体、８２、１０６…噴射ノズル。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５６５ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５６５Ｄ ＺＡＡ ＺＡＡ (72)発明者 斉藤 隆 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 河野 宰 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 山口 太一 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 飯島 康裕 東京都江東区木場一丁目５番１号 株式 会社フジクラ内 (72)発明者 長屋 重夫 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (72)発明者 平野 直樹 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の１ 中部電力株式会社 電力技術研 究所内 (56)参考文献 特開 平５−44043（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23C 16/00 - 16/56 C30B 25/00 - 25/22 H01L 21/205 H01L 21/31
Claims (11)
- 【請求項１】 原料ガスを化学反応させて基材表面に反
応生成物を堆積させるＣＶＤ反応を行う反応チャンバ
と、該反応チャンバ内に原料ガスを供給する原料ガス供
給機構と、該反応チャンバ内のガスを排気するガス排気
機構とが備えられたＣＶＤ反応装置において、 前記反応チャンバが、基材導入部と反応生成室と基材導
出部とにそれぞれ隔壁を介して区画され、各隔壁に基材
通過孔が形成され、前記反応チャンバの内部に基材導入
部と反応生成室と基材導出部を通過する基材搬送領域が
形成されるとともに、 前記原料ガス供給機構が、原料ガスの供給源と反応チャ
ンバの反応生成室の一側に原料ガス供給源に接続されて
設けられたガス拡散部とを具備して構成され、 前記ガス排気機構が、前記ガス拡散部形成側と反対側に
前記基材搬送領域の両側に位置して設けられたガス排気
孔とこのガス排気孔に接続されたガス排気装置とを具備
して構成され、 前記ガス拡散部と前記ガス排気孔が基材搬送領域を挟ん
で対向され、前記基材搬送領域が反応チャンバの中央部
を横切って設けられ、前記ガス排気孔が、基材導入部の
反応生成室側の部分から反応生成室を通過して基材導出
部の反応生成室側に至るスリット状に形成されたことを
特徴とするＣＶＤ反応装置。 - 【請求項２】 前記ガス拡散部が、反応チャンバの反応
生成室の一部に取り付けられた末広がり状のガス拡散部
材と、このガス拡散部材の頂部に取り付けられた原料ガ
スの噴出部とを具備して構成されたことを特徴とする請
求項１記載のＣＶＤ反応装置。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載のＣＶＤ反応装置
において、反応生成室が隔壁を介して複数の反応生成室
に分割され、分割された各反応生成室にそれぞれ原料ガ
スの供給機構が付設されてなることを特徴とするＣＶＤ
反応装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のＣＶＤ
反応装置において、前記ガス拡散部が原料ガスの供給源
に接続された供給管を有し、この供給管のガス拡散部側
の開口部に噴射ノズルが設けられてなることを特徴とす
るＣＶＤ反応装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載のＣＶＤ
反応装置において、ガス拡散部が、反応生成室の天井部
に矩形型の開口部を介して接続され、反応チャンバの幅
方向に沿うガス拡散部の開口部の幅が、基材移動領域と
ほぼ同じ幅に形成されるとともに、前記ガス拡散部が、
基材導入部側に向かって傾斜された前面壁と、基材導出
部側に向かって傾斜された後面壁と、これらの前面壁と
後面壁を接続する側壁とを具備して構成されたことを特
徴とするＣＶＤ反応装置。 - 【請求項６】 請求項５に記載のＣＶＤ反応装置におい
て、基材導入部と反応生成室とを区画する隔壁が、ガス
拡散部の前面壁と同じ方向に傾斜され、反応生成室と基
材導出部とを区画する隔壁が、ガス拡散部の後面壁と同
じ方向に傾斜されてなることを特徴とするＣＶＤ反応装
置。 - 【請求項７】 請求項６記載のＣＶＤ反応装置におい
て、基材導入部と反応生成室とを区画する隔壁が、ガス
拡散部の前面壁と同一面になるように傾斜され、反応生
成室と基材導出部とを区画する隔壁が、ガス拡散部の後
面壁と同一面になるように傾斜されたことを特徴とする
ＣＶＤ反応装置。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載のＣＶＤ
反応装置において、ガス拡散部が角錐台状に形成されて
なることを特徴とするＣＶＤ反応装置。 - 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載のＣＶＤ
反応装置において、基材導入部と反応生成室と基材導出
部とガス拡散部がいずれも石英で形成されてなることを
特徴とするＣＶＤ反応装置。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載のＣＶ
Ｄ反応装置を用い、ＣＶＤ反応装置の基材搬送領域に基
材を送り込み、原料ガスの供給源から酸化物超電導体生
成用の原料ガスを反応生成室に供給するとともに基材を
加熱して反応生成物を基材上に堆積させることを特徴と
する酸化物超電導導体の製造方法。 - 【請求項１１】 原料ガスの供給源からガス拡散部を介
して反応生成室に送り込んだ原料ガスをガス排気孔から
排出し、反応生成室内に一側のガス拡散部側から他側の
ガス排気孔側に向かい基材を横切って流れる原料ガスの
流れを生成しつつ反応生成物を基材上に堆積させること
を特徴とする請求項１０記載の酸化物超電導導体の製造
方法。
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