JPH03503546A - 高融点または高温度で昇華する金属の薄いフィルムを基体上に生成する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 □・’１１　　１ム 啼ｌ ■Ｊ この発明は、高融点または高温度で昇華する金属の薄いフィルムを基体上に生成 する方法、特に、セラミック素材の超伝導層の生成に関するものである。この発 明は、そのようなフィルムが形成できる装置にも関する。

１釆韮ｌ ベッドノルツとミューラーによって発見されたセラミック高温度超伝導体の将来 的技術の使用は、前記セラミック超伝導体が可能な限り完全な単結晶であるフィ ルムの形で基体にデポジットされることができる方法に依存するものである。従 来使用されたデポジション方法は、例えば、分子線エビタクシ−、スパッタリン グおよびレーザー蒸発を含む（定期刊行物：　１９８７年９月２３日の”ニュー ス・イン・オプトロニクス・アンド・レーザー”）。

エフシマーレーザーの使用は、このようにして最も将来有望なものである。エフ シマーレーザーは、ショット当り１〜４ジユールのエネルギーを放出するとき、 充分な量のエネルギーを直径が約３ｍｓを越えない焦点でセラミックのターゲッ トへ注入することができ、その結果ターゲットの成分が蒸発し、正しい化学量論 比率で基体にデポジットされる理由で、好適なものである。生成されたフィルム は、多くの場合、アモルファスであり、特に、酸素下の温度処理に付され、その 結果、正しい超伝導相が単結晶フィルムに生成される。このような方法は、レー ザー蒸発が極めて高価である欠点を有する。適当なヘビーデユーティ−・エフシ マーレーザーを得る価格でさえ、約８００．０００マルクになる。

この理由のなめ、この発明の目的は、セラミックの高温度超伝導体が安い経費で 薄いフィルムとしてデポジットされることができる方法と装置を提供することで ある。

他方、ドイツ特許２８０４３９３　Ｃ２から、疑似火花放電を伴なうパルス化電 子ビームを電子ビームが衝突した物質の蒸発に使用することが知られている。し かし、この結果を技術的に使用することは、未だかつて示唆されていない。

ドイツ特許２８０４３９３　Ｃ２の開示によれば、金属電極が離間されて配置さ れ、取囲む絶縁壁で保持されていて、電極の正合された開口によって構成される ガスディスチャージ通路を含むディスチャージ容器内で疑似火花放電を発生する ことが可能である。イオン化可能の低圧ガスディスチャージは、前記ディスチャ ージ容器内に導入され、ドイツ特許２８０４３９３　Ｃ２の教示によれば、その ような圧力下で、＠極空間（ｄ）が得られ、ガス圧力（ｐ）は、１３０パスカル ・ミリメーターまたは、それ以ｒのオーダーである。そのようなアッセンブリー がトリガーされたとき、ストライクし、または、破壊電圧を超えるや否や自然に ストライクする速い火花状のガス放電は、１９７９年から疑似火花ガス放電とし て文献に知られている。

ドイツ特許２８０４３９３　Ｃ２に定義されたＤＸ（ｌの範囲の延長において、 ｐｘｄ値において、圧力上昇につれ減少するストライクする電圧−圧力特性が発 生する。圧力範囲が“パッシェン曲線の左手ブランチにおけるガス放電のブレー クスルー”に相当する平面平行な電極に使用されている術語において、左手ブラ ンチは、破壊電圧をｐｘｄの関数として示す特性曲線のミニマムを接続する。こ の特許明細書においては、ガス圧力の最低を定める圧力以下の圧力下で一システ ムのストライキング電圧特性、自然にストライクするガス放電のすべてを疑似火 花として、記載するように意図されている。疑似火花チャンバを使用しての研究 は、はとんど全くに、これまでは科学的目的に使用されてきた。高速のガスー電 子スイッチの製造に対する技術的使用は、先行公開でない出願人の先行特許出願 ＰＣＴ／ＥＰ１００５７４に記載されている。ガス放電チャンバは、そこに記載 されているように、補助電極が陰極と陽極との間に配置され、それらすべてに正 合している孔が設けられている。疑似火花放電を伴なう電子ビームにおいて、数 １００アンペア（ボーダーラインとして数キロアンペア）に達する電流が観察さ れ、これらは、１０−８秒のオーダー、典型的には、３Ｘ１０−９から１０−７ 秒の時間の間に発生する。ガスー電子スイッチにおいては、電子ビームによるマ テリアルの除去は、好ましくない結果であり、この理由のため、陽極は、穿孔さ れ、その結果、陽極は、電子ビームにより腐蝕されなくなる。陽極の背後におい て、電子ビームは、チャンバの壁にも衝突するが、この壁には、硬質金属が施さ れ、その結果、この壁は、極めて頑丈なものである。

灸１ム１１ この発明にある目的は、請求の範囲１に引用の特徴をもつ方法により、そして、 請求の範囲２１に引用の特この発明により与えられる必須の有利な点は、電子ビ ームがインパクトする領域に関連して、エフシマーレーザーからの紫外線光線の 手段による同一インパクト領域に現在導入されることができているエネルギーよ りも高いエネルギーをターゲットへ導入するため、疑似火花放電を伴なうパルス 化された電子ビームを使用できるようにした点である。取り敢えず、これは、各 種の理由によることが知られている。まず第１に、疑似火花放電を伴なう電子ビ ームは、その伝播が電子ビームを囲む比較的高い導通性をもつプラズマに起因す る点で、高い真空度における電子ビームと異なる０本ケースにおいて、これは、 電子ビームが当る絶縁材料のターゲットが電子ビームにより本質的にチャージさ れ、その結果、その電子ビームに含まれているエネルギーのかなりの部分（その エネルギーは、１回の放電当り１／１００ジユールから１ジユールになる）が電 子ビームのインパクト領域の極めて小さいスペースに導入することができること よりも有利さをもつ。電子ビームを囲むスペースチャージ・エンベロープは、電 子ビームを１／　１００，０００ｃｍ２から１／１０ｃｉ２のオーダーのスペー ス領域に圧縮し、そして、ターゲ・ントの成分を含む極めて濃度のある、極めて 熱いプラズマが、電子ビームに２０キロボルトから１００キロボルトの衝撃電圧 と数キロアンペアの電流が使用されていれば、形成される結果を有する０例えば 、１０１７以上の原子がワンショットにより銅のターゲットから蒸発する。他の 有利な点は、ターゲットに当る電子ビームの反射部分がエフシマーレーザーから の紫外線光線のビームの反射部分よりも小さいことである。ターゲットの予定の インパクト領域に電子ビームと同じエネルギーを導入するためには、エフシマー レーザーによっては、マグニチュードのオーダーで５０倍以上大きなエネルギー が要求される。しかしながら、この発明により与えられる利点は、より大きなエ ネルギーをターゲットへ導入する点にあるものではない、必須な利点は、極めて 安い費用で、即ち、疑似放電チャンバが極めて簡単な構造で、エフシマーレーザ ーのそれとほぼ同じ大きさのであればよく、そして、エフシマーレーザーの原価 に比較して無視できるほど小さな原価であることによって達成できる点にある。

極端に低い原価に鑑み、寿命、保守、有効性ならびに交換は、エフシマーレーザ ーの使用と対照して重要ではない、この理由で、この発明によれば、広い領域を もつ基体が比較的多数の疑似火花チャンバからなる列配列または二次元配列の手 段で被覆される広い領域への被覆を極めて容易に可能にすることができる。

この発明によるプロセスは、セラミックの高温度超伝導体、特に、遷移温度が９ ２にである超伝導体Ｙ　、　Ｂａ２Ｃｕ３０７の薄いフィルムのデポジションに 好適である。

その目的のために、超伝導に要求される化学量論組成をもつ超伝導材料を含む焼 結されたターゲットが使用される。ターゲットが酸素を含む雰囲気中で衝撃を受 け、被着操作の間、基体がある温度、超伝導体がＹ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７の場合、 ８８０℃と同じか、または、これをわずかに越える温度、に加熱されれば、ベス トな結果が生まれる。

加熱は、基体に蒸着されるフィルムに化学量論的に必要な割合いの酸素を結合さ せ、フィルムの単結晶構造の生成を促進する。その単結晶構造は、遷移温度以下 のフィルムの電気抵抗を最低にすることを確実にすることで重要である。他のケ ースにおいては、基体は、冷却される。

デポジットされたフィルムは、その構造および／または組成を最適にするために 、必要に応じて、後処理される。

後処理は、フィルムにおける酸素不足を補償するために、特に、含酸素雰囲気中 における熱処理からなる。物理的または化学的後処理も、例えば、フィルムを不 活性または反応性雰囲気（プラズマＣＶＤプロセス、ＰｖＯプロセスなど）にお いてプラズマに曝したり、疑似火花電子で処理したりするなどの処理も採用でき る。

ターゲットの小さな部分は、電子ビームの衝突により蒸発する。蒸発の間に発生 する高温度により、材料のベーパーは、プラズマに似たようなものとなり、爆発 の場合のように、その源から膨張し、基体上にデポジットされる。デポジション は、基体全体にわたり明らかに均一とはならない、この理由で、基体は、好まし くは、コーティング操作の間、移動される。さらに、電子ビームの焦点もターゲ ット全体にわたり動かされるようにすることが好ましく、その結果、ターゲット は、均一に消費され、ターゲットの最初の均質な組成は、ターゲット上のターゲ ット組成物の不規則な濃度により変化しない。

この発明によるプロセスは、セラミック超伝導体のデポジットに使用できるのみ ならず、高融点で、高温度に耐える他の物質のデポジットにも使用できる。この ような物質は、電気的に非導通のセラミックまたは酸化物物質からなるのみなら ず、半導体または導電物質がらもなる。

この発明によるプロセスで作られるフィルムは、特に高強度であることを特徴と し、それらが混合物であれば、化学量論要件にしたがう、これは、フィルムが生 成されるプロセスの間、極めて高い温度になることによる。

この発明によるプロセスは、厚さが数マイクロメーター（ミクロン）までのフィ ルム生成に使用されることが好ましい。

一つ、またはそれ以上のターゲットに当る複数の結合した電子ビームを使用する ならば、より広い領域上にコーティングを生成することができるのみならず、プ ランにしたがい、化合物、複合物または合金を構成する異なる化学組成物からな るコーティングも可能である。

ターゲットに当るパルス化された電子ビームとして形成されるプラズマ組成は、 電子ビームにおける電子のエネルギー分布の変化に影響される。電子のエネルギ ー分布は、疑似火花放電は発生する物理的条件の変化により（ガス圧力の変化と ストライキングの電圧の変化に主る状態において影響される。

疑似火花放電が行なわれるガスは、アルゴンのような、主として不活性ガスから なる。エネルギーの観点がらすれば、ヘリウムが特に適している。デポジットさ れるマテリアルに応じて、反応性ガスを不活性ガスの混ぜてもよい、セラミック 酸化物マテリアルのデポジションには、酸素を反応性ガスとして不活性ガスに混 合してもよいが、その場合、水素は、絶対に混ぜてはならず、また、水素は、疑 似火花チャンバをガスー電子スイッチとして使用するならば（ＰＣＴ／ＥＰ８８ １００５７４）　、チャージガスとして好適である。

この発明によるプロセスを実施するために使用できる装置は、請求の範囲２１の 主題である。その装置内で基体にコートするためには、ハウジングを開き、基体 をその目的のために設けた第１のホルダーに固定し、基体がコートされるマテリ アルからなるターゲットをその目的のために設けた第２のホルダーに固定する。

ついでハウジングを緊密に閉止し、排気して、不活性ガスを、そして、選択的に 反応性ガスを調節しながら供給することによって、所定の組成の低圧の雰囲気を 所定の圧力で構成する。（数キロヘルツの繰返し数での）反復疑似放電が所望の 厚さのフィルムを基体上に形成するまで、行なわれる。ターゲットは、陽極の孔 の背後に近接している、ことが望ましく、その結果、パルス化電子ビームは、最 も強力にターゲットに当る。さもなければ、ターゲットは、陽極と陰極の孔に正 合せず、わずかに横方向へずれていて、電子ビームは、特別の磁界によりターゲ ットを目指すこともできる。ターゲットの比較的広い面にわたり、電子ビームを 動かすために可変の磁界を使用でき、その結果、ターゲットは、均一に蒸発する 。これは、エフシマーレーザーを越える、さらなる利点を構成する。

陽極の背後に、好ましくは１〜３センチメーターの狭い距離をおいてのターゲッ トの配置は、陽極とターゲットの間の低抵抗プラズマ接触を促進し、その結果、 電子ビームは、局限されたスペースでターゲットに当り、比較的多量のエネルギ ーをターゲットへ導入する。他方、陽極から大きく離した、好ましくは、陽極の 孔から１０ｃ−■以上離したターゲットの配置は、エネルギーをターゲットの表 面に実質的に均質に供給できる利点を与える。

装置は、好ましくは、ガス放電チャンバとターゲットの閏の圧力低下を確立する 手段からなる。ガス放電チャンバ内のガス圧力は、そのチャンバの寸法に基づい て通常予め選択され、変化しないから、圧力の低下は、陽極の前後のスペースに おける圧力の増加または減少により確立される。このような圧力の低下を行なう 理由は、基体の周囲に酸素の圧力を高めたいことにある。さもなければ、陽極の 背後のスペースの圧力をガス放電チャンバ内の圧力よりも下げ、蒸発したターゲ ットのマテリアルがガス放電チャンバ内へ入らないようにする。予め設定のポン プ容量の場合、圧力低下は、排気ラインの適当な幾何学的寸法、そのラインの断 面、および／またはガス放電チャンバと陽極の背後に配置され、ターゲットを含 むスペースにより達成できるし、また、ガス供給をコントロールして達成できる （請求の範囲２７．２８）。

陽極とターゲットの間の領域の圧力増加は、ターゲットが比較的陽極から離され ている場合、特に推薦でき、何故ならば、圧力増加は、電子ビームを囲むプラズ マの粒子密度を増し、結果として、電子と・−ムを囲むプラズマ・エンベロープ の導通性を増し、その結果、電子ビームは、バーストなしに、より広い距離をス パンすることがより簡単に可能となるからである。

装置のさらなる特徴は、操作に好適であり、陰極と陽極とが、＃極と陽極との間 で行なわれる疑似火花放電により放電する、トータルな容量が好ましくは１００ ピコフアラツドがら２０，０００ピコフアラツドのキャパシタまたは複数のキャ パシタからなる再充電可能なエネルギー貯蔵装置に接続されている点にある。疑 似火花放電で放電するエネルギー貯蔵装置の手段により、各放電によりターゲッ トへ導入するエネルギーの量を増すのみならず、電子ビームの電子のエネルギー 分布を増し、特に、通常は約２０ナノセコンドで終了する疑似火花放電を数マイ クロセコンドの範囲まで長持ちさせる。疑似火花放電は、高エネルギー電子（典 型的には、２ｏがら３０キロエレクトロンボルト）が主として発生する第１の相 、そして、より低い比較的低エネルギーの電子（キロエレクトロンボルトの範囲 ）が発生する後続の相からなることが発見され、これらは、ターゲットのマテリ アルの均一な蒸発を行なう点で特に好ましいことが見出されている。放電の電気 的エネルギーの時間は、ガス放電チャンバの電極に接続のリード線の所定のイン ダクタンスと共に、エネルギー貯蔵装置のキャパシタンスの選択により影響を受 ける。水の高誘電係数により、誘電体として水を含むキャパシタがエネルギー貯 蔵装置として特に好適である。高速の電子スイッチをエネルギー貯蔵装置とガス 放電チャバ　　　ンバの電極との間に設けられていることが好ましく、前記スイ ッチは、疑似火花放電と歩調を整えてトリガーされる。これによって、エネルギ ーを最適に供給できる。

よ　　　　　特許上＠ＰＣＴ／ＥＰ１００５７４に記載されたガスー電子ス１　 　　イッチと全く同じに、ガス放電チャンバの壁に対するスライディング放電へ の回り道を設けたり、電極仁シールドを設けることにより、放出された電極マテ リアルが絶縁壁にデポジションされないようにする手段を採用することが望まし い、ガスー電子スイッチと全く同様に、本発明では、陰極と陽極との間に、所定 の電位を分圧器を介して与えるが、または、自由に浮動する中間！極を設けるこ とが望ましくい、疑似放電は、陰極の背後に永久的に維持されているグロー放電 のためのプラズマの発射゛により、または、陰極または陽極へのスライディング 火花によりストライクされる。この点に関しては、出願ＰＣＴ／ＥＰ　８ｇ１０ ０５７４ノ！Ｊ　ｖ　−りｘを参照する。

図面の簡単な説明 第１図は、関連した電極をもつ疑似火花ガス放電チャンバを示す略図的長さ方向 断面図である。

第２図は、疑似火花ガス放電チャンバの他の図解的実施例を示す略図的長さ方向 断面図である。

第３図は、疑似火花ガス放電チャンバの陽極の背後の領域におけるコルティング チャンバの図解的実施例を示す略図的長さ方向断面図である。

第４図は、疑似火花ガス放電により、基体をコーティングする装置の総合的配置 を示す略図的図面である。

第５図は、ガス放電チャンバの陽極背後のストップの配置の詳細を示す略図的図 面である。

第６図は、金属シールドが陽極と陰極に保持されているガス放電チャンバを示す 略図的図面である。

第７図は、陽極と陰極の間の中間電極と、すべての電極に保持された金属シール ドとをもつガス放電チャンバの詳細を示す。

１亙し？＝ＪｊＬヱ五上主 種々の図解された実施例においては、同様の、または、対応するパーツは、同一 符号で指定されている。

第１図は、実質的にシリンドリカルな放電チャンバー（容器）を示し、これは、 電気絶縁壁９を備え、該電気絶縁壁は、交互に位置する複数の部分９ａ、９ｂ、 ９ｃ、９ｄ、９ｅからなる。前記チャンバーは、ガス放電チャンバーであって、 陽極１２、陰極１１、金属シールド１５、二つの補助を極１３．１４を有する。

これらの部材は、交互に配置され、絶縁壁の各部分により仕切られ、前記壁にガ スタイトの状態で結合されている。壁９は、無機ガラスまたはセラミック素材か らなり、陰極１１と陽極１２は、互いに平行であって、所定の距離をおいて配置 されている。陰極１１の中央に孔５が開口し、この孔５と対向する陽極１２の位 置に他の孔８が開口されている。互いに正合している孔５．８は、ガスの放出通 路を楕成し、ガスの圧力が適宜に調節されるとき、疑似火花ガス放電が発生する 。

陰極１１の背後に金属ケージ２が設けてあり、このケージでキャビティ７が構成 され、このキャビティは、孔５と連通して、陰極１１の背後の空間を形成し、孔 ５を介して陰極１１と陽極１２の中間の空間１と連通ずる。

前記チャンバを含む全体の構造は、対称ｌｌｌｌ４ｏを軸として回転対称であり 、対称軸４ｏは、陰極１１と陽極１２の中心における孔５．８それぞれの中心軸 をなす。

陰極１１と陽極１２は、平らなもので、硬質金属素材がらなり、これら電極が電 荷担体のインパクトにより極度に高いストレスを受けても充分に耐えるようにな っている。陰極と陽極の外側部分１１［１，１２ｂそれぞれは、銅または銅より 膨張係数が低い合金がらなり、このｉ脹係数はＭ９のそれに近いものである。こ のような合金としては、商探ｒ　Ｃｏｖａｒ　、１として知られている合金など がある。前記陰極と陽極は、壁９のセクション９ａに近接した位置で、Ｉ−字状 に折れ曲がり、壁９の内面との間に狭い環状の間隙３が確保され、前記電極の先 端は、前記チャンバから外側へ突出している。電圧が陰極１１と陽極１２へ印加 されると、環状の間隙３の電界は、壁９に面する電極の面に対しほぼ直角となる 。これは、環状の間１１ｊ３が陽極１２と陰極１１それぞれの孔に近接した部分 との間の距離ｄよりも狭いことによって達成でき、電界は、環状の間［３で極度 に減衰される。これによって、電荷担体が環状の間隙３へほとんど加速されず、 金属、絶縁壁９ａ、ガスが接触する接触部４における領域は、電界なしの空間と なり、その結果、電荷担体の重要なソースとならない、このことは、スライディ ング放電を抑制する点で極めて重要なことであって、さもなければ、疑似火花チ ャンバーが保持状態にあるとき高電圧が印加されれば、絶縁壁の面にスライディ ング放電が発生し、接触部４の前記トリプルポイント状のラインに好ましくない ブレークダウンが発生する。前記の手段は、疑似火花チャンバーの長期安定確保 のために重要であって、狭い間ｗＡ３が主電極（陰極１１と陽極１２）と絶縁壁 ９ａの間に形成されて、互いに平行な前記電極が壁９の近接部分で折れ曲がる構 造の結果、極めて効果的なものとなっている。

二つの補助電極１３．１４は、陰極１１の背後に位置し、疑似火花ガス放電と当 る。陰極１１に近い位置の補助電極１３は、グロー放電電極であり、正または負 の電位をもつように接続され、グロー放電システムの陰極また陽極を構成するよ うになっている。グロー放電電流は、電極１３から対向する補助電極１４へ流れ 、この電極は、陰極１１の電位のレベルに相当する電位にある。

補助電極１３は、グロー放電電流が陰極１１と補助電極１４へ分岐して流れるこ とができる位置にあり、陰極１１へは、ごく一部の放電電流しか流れないように なるのが好ましい、ゆらぎ現象のない疑似火花ディスチャージ（疑似火花放電〉 を得るためには、電流の分流を調節し、１０　　アンペアから１０−５アンペア のオーダーの感知できる電流が陰極１１の孔５の領域に絶えず流れるようにする ことが望ましい、陰極１１の孔５へ流れる電荷担体電流によって、孔５の領域に は、弱いバックグラウンドプラズマが常に保持される。疑似火花放電は、陰極背 後のキャビティへの付加的電荷担体のパルス化入射によりストライクされること ができ、例えば、補助電極１３．１４がパルス化操作に適当な電圧ソースに接続 されているか、または、さらに別な補助電極が陰極の背後の空間に設けられ、補 助電極１３．１４の間の低圧ガス放出燃焼によりこの低圧ガス放出からのキャビ ティ７への電荷担体注入が疑似火花をストライクするために間欠的に強化される ような場合に行なわれる。また、陰極背後の空間７におけるプラズマは、空間７ が輝き、付加的な電荷担体が意味ある光電相互作用により発生されるとき、間欠 的に強化される。

疑似火花ガス放電は、疑似火花のストライキングの後、プラズマが陰極１１の背 後の空間に入射し、壁９を照らし、光電効果の結果とスパッタリングプロセスに よって、電極素材を気相に変えてしまう、このため、電極素材が絶縁壁９へ拡散 することを防ぐための手段をとることが望ましい、この手段は、シールド１５に より達成でき、このシールドは、陰極ケージ２の開口の一部をシールドし、そし てまた、グロー放電電極１３のｆｉｌＩ造をケージ２の開口６をシールドするも のにする。

また同様に、第６図に示す実施例では、陰極１１と陽極１２とが、両者の間の疑 似火花放電で壁９の部分９ａを直接に照らさないような構造になっており、この ため、陰極１１が壁９の部分９ａと平行に位置する環状の延長部２１を有し、陽 極も同様の延長部２２を有し、再延長部によって、前記部分９ａをシールドする ようになっている。

陽極の背後の空間２３は、コーティングチャンバーであって、陽極の孔８に対向 する位置にターゲット１７のホルダー１６が配置してあり、被覆対象の基体１９ のホルダー１８（−個または複数個）が第１図の例では、陽極１２の背面に設け である。疑似火花ガスディスチャージを行なう電子ビームは、孔８を通過してコ ーティングチャンバ２３内に入り、ターゲット１７に当り、ターゲットの一部を 蒸発させて基体Ｊ９に被着させる。

中ｒ：Ｊｔ極２０が第２図に示すように陰極１１と陽極１２との間に配置され、 これら中間電極それぞれの中央に、前記陰極と陽極の孔５．８に正合する孔が設 けである。

これら中Ｉ￥ｉ電極２０は、ガス放電チャンバーの絶縁耐力を増し、プラズマシ ースで囲まれた電子ビーム４４の発生に好影響を与える。電子ビーム４４は、陰 極ケージ２内の電荷担体クラウドで発生し、電極１１．１２．２０の中央の孔を 直進して陽極背後に配置のターゲット１７を入射（溶射）する。中間電極２０の 電位は、陰極電位と陽極電位の間にある所定の電位であり、例えば、分圧器によ り、陰極と陽極に印加された電圧から分圧される。これら中間電極２０は、第７ 図に示すように、浮遊状態にあることが好ましい、第７図に示すように、陰極１ １と陽極１２との間に配置された中間電極２０は、環状の金属シールド２４を有 し、各中間電極の金属シールド２４は、同軸配置のもので、放電容器の壁９に拡 散された電極素材が被着しないようになっている。即ち、放電容器の壁９には、 中間電極２０の間に介挿される環状の突起２５が形成してあり、これら突起は、 絶縁壁９の面から内方へ放射状に突出し、これら突起の介在により隣り合う電極 ２０の間隔が広くなるようになっている。

中間電極２０と突起２５との間の距離は、前記孔に近接の電極間の空間よりも狭 い。

電子ビームがターゲット１７の同じ位置に常に衝突するのを防ぐため、ターゲッ トのホルダー１６は、移動可能に設置されていることが好ましくい、第３図に示 すコーティング装置の例においては、ガスチャージチャンバを除いて、コーティ ングチャンバ２３のみが示しである。ガスチャージチャンバの背壁には、基部２ ６が設けてあり、この基部にモータ２７が位置調節自由に取付けである。モータ の回転軸２８にターゲット１７のホルダ〜１６が取付けてあり、ターゲット］７ から陽極１２への距離が調節可能になっていて、ターゲット１７は、モイータの 回転によって回転する。被覆すべき基体１９は、。

陽極］２の背面に取付けられる。第３図に示すように、ポンプ２９が設けてあり 、このポンプによっ゛Ｃコーティングチャンバ２３を排気し、ポンプと該チャン バとの連通は、コントロール可能のバルブ３０により遮断される。

さらに、コーティングチャンバは、不活性ガスおよび／または反応ガスの供給容 器３１に連通している。供給容器３１とコーティングチャンバ２３を接続するラ インは、コーティングチャンバ２３へ供給されるガスのレートをコントロールす るコントロールバルブ３２を含む、圧力センサ３３が設けられていて、コーティ ングチャンバ内のガス圧力をモニターする。コントローラ３４も設けられていて 、センサ３３と調節パルプ３２と共にフィードバックループに含まれ、コーティ ングチャンバ内の圧力を所定にコンスタントな値に、または、所定のプログラム に応じて自動的に＊ｍできるようになっている。

第４図は、コーティング装置全体を示すブロックダイアグラムである。この装置 は、ハウジング３５を備え、その内部は、三のチャンバ、即ち、ガス放出チャン バ３６、陽極１２の孔を介してガス放出チャンバ３６に連通ずるコーティングチ ャンバ２３、そして、チャンバ３７であり、このチャンバは、コーティングチャ ンバ２３から分離され、ガス放電チャンバ３６を囲み、排気されるか、または、 高電圧に耐える変圧器オイルが充填される。

第３図に示すよ一′＋（：、コーティングチャンバ２３は１、排気され、ガス充 填され、所定の低い圧力が維持される。

コーティングチャンバ２３は、モータ２７を含み、このモータは、ターゲットの ホルダー１６を陽極１２から予め選択できる距離におき、ホルダー１６を回転さ せることができる。ターゲットのホルダー１６を回転させる代りに、ホルダー　 １６を互いに、そして、ガス族ｔ３６の長さ方向の軸に対し直角な角度である二 つの方向へ移動させる駆動手段を設けることができる。基体のホルダー１８は、 ターゲットのホルダー１６と陽極１２との間に横向きに設けられ、モータ３８に より移動できる。

前記のように、ガス放電チャンバ３６は、陰極１１、陽極１２と複数の中閘電極 により構成され、これらは、電気絶縁性のシリンドリカルな壁により連結されて いる。

陰極１１は、一連のレジスタ３９により高電圧源４１の負の極に接続する。陰極 １１と陽極１２との間にキャパシタ４２が設けられ、疑似火花ガス放電により放 電する。

キャパシタ４２は、疑似火花の寿命、変動とエネルギーコンテントをコントロー ルするのに役立つ、キャパシタ４２は、キャパシタと電極との間の高速電子スイ ッチを介して放電されるのが好ましい。

電子ビーム４４における電子のエネルギー分布は、電子ビームの一部が停止する 部分で電気的または機械的に影響を受ける。そのような目的のために設けたスト ップ４６が第５図に示しである。ストップ４６は、陽極４６とターゲット１７と の間に設けである。電子ビーム４４を囲む金属チューブ４５がストップ４６と陽 極１２との間に設けである。チューブ４５とストップ４６とは、陽極１２に電気 的に接続し、同じ電位にある。

浄書（内容に変Ｉ！なし） 【２タセラミッフ、が゛ラス　　　　　　　　　　　　ロ　企属口　石を賞金ｌ 　　　　　　　　　　　　　　１３り　フ０ラス°マ浄書（内容に変更なし） 第７図 第３図 浄書（内容に変更なし） 旧ネｇ？還　ビーム、フ２ラス“マ ■　ターケート、１体 手続補正書（方式）ミン、３ 平成３年会月会→日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高融点または高温度で昇華するマテリアルが、疑似火花放電を伴なうパルス 化された電子ビームの前記マテリアルを含むターゲットヘの放射により蒸発され 、蒸発されたマテリアルがターゲットにデポジットされる、高融点または高温度 で昇華するマテリアルの薄いフィルムを基体に形成する方法。 ２．ターゲットは、電気的に半導通または不導通のマテリアルまたは、それらの 混合物からなることを特徴とする請求の範囲第１項による方法。 ３．ターゲットは、セラミック素材または、一つまたけそれ以上の金属酸化物、 または、それらの混合物からなることを特徴とする請求の範囲第１項または第２ 項による方法。 ４．高温度超伝導体からなる薄いフィルムを作る前記請求の筆囲いずれかによる 方法の使用。 ５．高温度超伝導体の成分が一つのターゲットに共に設けられていることを特徴 とする請求の範囲第４項による方法。 ６．高温度超伝導体の成分が、超伝導が発生する化学量論比率でターゲットに含 まれていることを特徴とする請求の範囲第５項による方法。 ７．Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ、特に、Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７のタイアの高温度超伝導 体を生成する請求の範囲第４項、第５項または第６項による方法の使用。 ８．電子ビームの焦点がターゲット全体にわたり移動するようにされていること を特徴とする前記請求の範囲いずれかによる方法。 ９．基体の位置がコーティング操作の間変化することを特徴とする前記請求の範 囲いずれかによる方法。 １０．基体が加熱されることを特徴とする前記請求の範囲いずれかによる方法。 １１．基体が少なくとも８８０℃の温度に加熱されることを特徴とする前記請求 の範囲第７項と第１０項による方法。 １２．基体が冷却されることを特徴とする前記請求の範囲第１項乃至第５項いず れかによる方法。 １３．酸化物層またはセラミック酸化物層が酸素含有範囲気中の操作により得ら れることを特徴とする前記請求の範囲いずれかによる方法。 １４．電子ビームの一部が、ターゲットに衝突する電子のエネルギー分布に影響 を与えるために、停止されることを特徴とする前記請求の範囲いずれかによる方 法。 １５．一つ、または、それ以上のターゲットからマテリアルを蒸発させるために 、複数の並列された電子ビームが使用されることを特徴とする前記請求の範囲い ずれかによる方法。 １６．形成される薄いフィルムが、それらの組成及び／または構造を最適化する ために、物理的及び／または化学的後処理を受けることを特徴とする前記請求の 範囲いずれかによる方法。 １７．前記フィルムは、焼き鈍しされることを特徴とする請求の範囲第１６項に よる方法。 １８．酸化物層またはセラミック酸化物層が酸素含有雰囲気中で加熱処理される ことを特徴とする請求の範囲第１７項による方法。 １９．前記層がアラズマで相互作用を受けることを特徴とする請求の範囲第１６ 項による方法。 ２０．前記層が疑似火花電子ビームで処理されることを特徴とする請求の範囲第 １６項による方法。 ２１．内部にガス放電チャンバ（３６）が形成されており、距離（ｄ）をおいて 離間し、孔（５，８）を両者が有する陰極（１１）と陽極（１２）とを有するハ ウジング（３５）、ガス放電チャンバ（３６）において、疑似火花放電を行なう 手段、 そのチャンバにおいては、少なくとも一つの基体（１９９のホルダー（１８）と 、ターゲット（１７）のホルダー（１６）とがハウジング（３５）の領域（２３ ）に設けられ、該領域は、陰極（１１）から離れて面している陽極（１２）の側 に配置され、前記ハウジング（３５）は、閉止に適した入口を有し、ハウジング （３５）からガスを排気するポンプ（２９）が設けられている ことを特徴とする前記請求の範囲のいずれかによる方法によって、高融点または 高温度で昇華する材料の薄いフィルムを基体上に生成する装置。 ２２．陽極（１２）と陰極（１１）における孔（５，８）が互いに正合している ことを特徴とする請求の範囲第２１項による装置。 ２３．ターゲット（１７）は、陽極（１２）の孔（８）のそばに配置され、好ま しくは、陽極（１２）と陰極（１１）との孔（５，８）に正合していることを特 徴とする請求の範囲第２１項または第２２項による装置。 ２４．ターゲット（１７）が、好ましくは１〜３ｃｍのような狭い間隔をおいて 、陽極（１２）の孔（８）の背後に位置されていることを特徴とする請求の範囲 第２３項による装置。 ２５．ターゲット（１７）が、好ましくは１０ｃｍを越える比較的広い間隔をお いて陽極（１２）の孔（８）の背後に位置していることを特徴とする請求の範囲 第２３項による装置。 ２６．ガス放電チャンバ（３６）とターゲット（１７）の間の圧力を価下させる 手段（８，２９，３０，３２，４６）が設けてあることを特徴とする請求の範囲 第２１項による装置。 ２７．一つ、または、それ以上の通路（４５）が陽極（１２）の孔（８）とター ゲット（１７）との間に設けられていることを特徴とする請求の範囲第２６項に よる装置。 ２８．ハウジングヘの、特に、陽極（１２）の背後の領域（２３）へのガスのコ ントロールされた供給のために手段（３１，３２）が設けてあることを特徴とす る請求の範囲第２１項から第２７項、特に、第２６項による装置。 ２９．ターゲット（１７）のホルダー（１６）がモーター手段により可動である ことを特徴とする請求の範囲第２１項による装置。 ３０．基板（１９）のホルダー（１８）がモーター手段により可動であることを 特徴とする請求の範囲第２１項による装置。 ３１．基体（９）を加熱する加熱手段が設けてあることを特徴とする請求の範囲 第２１項による装置。 ３２．電子ビームのプロフィールをトリミングする一つ、または、それ以上のス トップ（４６）が陽極（１２）の背後に設けられていることを特徴とする請求の 範囲第２１項による装置。 ３３．複数の電子ビームを発生する複数のガス放電チャンバ（３６）がハウジン グ（３５）に配置されていることを特徴とする訴求の範囲第２１項による装置。 ３４．複数のターゲット（１７）がハウジング（３５）に配置されていることを 特徴とする請求の範囲第３３項による装置。 ３５．陰極（１１）と陽極（１２）とが再充電エネルギー貯蔵装置に接続され、 この装置は、陰極（１１）と陽極（１２）との間での疑似火花放電により放電さ れ、特に、好ましくは、１００ビコファラドから２０，０００ピコファラドのト ータルキャパシタンスを有する複数のキャパシタ（４２）からなることを特徴と する請求の範囲第２１項による装置。 ３６．エネルギー貯蔵装置（４２）とガス放電チャンバの電極（１１，１２）と の間に高速電子スイッチ（４３）が設けてあることを特徴とする請求の範囲第３ ５項による装置。 ３７．エネルギー貯蔵装置として使用されるキャパシタ（４２）が誘電体として 水を含むことを特徴とする請求の範囲第３５項による装置。 ３８．ハウジング（３５）が不活性ガスとしてヘリウムを含むことを特徴とする 請求の範囲第２１項による装置。 ３９．一つ、または、それ以上の中間電極（２０）が陽極（１２９と陰極（１１ ）とに配置され、該中間電極は、陽極（１２）と陰極（１１）における孔（５， ８）に正合していることを特徴とする請求の範囲第２１項による装置。 ４０．絶縁壁と基体（１９）とを放出された電極材料の蒸着から防ぐために、金 属シールド（２１，２２，２４）が電極（１１，１２，２０）に設けられている ことを特徴とする請求の範囲第２１項または第３９項による装置。