JPS63262457A - 窒化ホウ素膜の作製方法 - Google Patents
窒化ホウ素膜の作製方法Info
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- JPS63262457A JPS63262457A JP62096961A JP9696187A JPS63262457A JP S63262457 A JPS63262457 A JP S63262457A JP 62096961 A JP62096961 A JP 62096961A JP 9696187 A JP9696187 A JP 9696187A JP S63262457 A JPS63262457 A JP S63262457A
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- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 63
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Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、基体上に、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホ
ウ素膜を作製する方法に関する。
ウ素膜を作製する方法に関する。
基体上に窒化ホウ素膜を作製するには、従来、■ホウ素
系および窒素系の気体分子をチャンバー内で熱励起等の
手段を用いて分解、活性化し、これを基体上に体積させ
るＣＶＤ法（化学気相成長法）、■基体にホウ素を蒸着
させるに当り、蒸発物ψ一部を窒素ガス雰囲気中でイオ
ン化してこれに電界によつてエネルギーを与え、これを
イオン化されなかった他の蒸発物と共に基体上に体積さ
せるイオンブレーティング法、■窒化ホウ素から成るタ
ーゲットをイオンビーム等によってスパッタさせてスパ
ッタ粒子を基体上に堆積させるスパッタ法、等が採られ
ていた。
系および窒素系の気体分子をチャンバー内で熱励起等の
手段を用いて分解、活性化し、これを基体上に体積させ
るＣＶＤ法（化学気相成長法）、■基体にホウ素を蒸着
させるに当り、蒸発物ψ一部を窒素ガス雰囲気中でイオ
ン化してこれに電界によつてエネルギーを与え、これを
イオン化されなかった他の蒸発物と共に基体上に体積さ
せるイオンブレーティング法、■窒化ホウ素から成るタ
ーゲットをイオンビーム等によってスパッタさせてスパ
ッタ粒子を基体上に堆積させるスパッタ法、等が採られ
ていた。
しかしながら、従来の方法ではいずれも、六方晶窒化ホ
ウ素（ｈ−ＢＮ）を含む窒化ホウ素膜は作製できても、
ダイヤモンド型構造をしていて高硬度である等の優れた
性質を有する立方晶窒化ホウ素（Ｃ−Ｂ Ｎ）を含む窒
化ホウ素膜を作製できないのが実情であった。
ウ素（ｈ−ＢＮ）を含む窒化ホウ素膜は作製できても、
ダイヤモンド型構造をしていて高硬度である等の優れた
性質を有する立方晶窒化ホウ素（Ｃ−Ｂ Ｎ）を含む窒
化ホウ素膜を作製できないのが実情であった。
そこでこの発明は、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素
膜を作製することができる方法を提供することを目的と
する。
膜を作製することができる方法を提供することを目的と
する。
この発明の窒化ホウ素膜の作製方法は、真空中において
、六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素から成るターゲッ
トをスパッタさせてスパッタ粒子を基体上に堆積させる
と共に、当該基体に対して、加速された窒素イオンおよ
び不活性ガスイオンの内の少なくとも一種を照射するこ
とを特徴とする。
、六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素から成るターゲッ
トをスパッタさせてスパッタ粒子を基体上に堆積させる
と共に、当該基体に対して、加速された窒素イオンおよ
び不活性ガスイオンの内の少なくとも一種を照射するこ
とを特徴とする。
スパッタ粒子の堆積によってターゲットと同系の六方晶
窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜が基体上に被着されると
共に、照射イオンのエネルギーによって、当該六方晶窒
化ホウ素が立方晶窒化ホウ素に構造変化を起こし、それ
によって基体上に、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素
膜が作製される。
窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜が基体上に被着されると
共に、照射イオンのエネルギーによって、当該六方晶窒
化ホウ素が立方晶窒化ホウ素に構造変化を起こし、それ
によって基体上に、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素
膜が作製される。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。
示す概略図である。
真空容器（図示省略）内に、ホルダ２に取付けて基体４
を、かつ当該基体４に対向するようにターゲット６をそ
れぞれ収納している。そして、ターゲット６の表面に向
けてイオン源８を、かつ基体４の表面に向けてイオン源
１４をそれぞれ配置している。また、基体４の近傍に膜
厚モニタ１２を配置している。
を、かつ当該基体４に対向するようにターゲット６をそ
れぞれ収納している。そして、ターゲット６の表面に向
けてイオン源８を、かつ基体４の表面に向けてイオン源
１４をそれぞれ配置している。また、基体４の近傍に膜
厚モニタ１２を配置している。
ターゲット６は、六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素か
ら成るものであり、このようなものは比較的容易に得る
ことができる。
ら成るものであり、このようなものは比較的容易に得る
ことができる。
イオン源８は、Ａｒ等の不活性ガスイオンから成るイオ
ンビーム１０をターゲット６の表面に向けて照射して当
該ターゲット６をスパッタさせることができる。
ンビーム１０をターゲット６の表面に向けて照射して当
該ターゲット６をスパッタさせることができる。
イオン源１４は、この例ではプラズマ閉じ込めに多極磁
場を用いるパケット型イオン源であり、供給されたガス
Ｇをイオン化して均一で大面積のイオン（イオンビーム
）１６を加速して基体４の表面に向けて照射することが
できる。もっとも、このようなパケット型イオン源の代
わりに、他のタイプのイオン源を用いることもできる。
場を用いるパケット型イオン源であり、供給されたガス
Ｇをイオン化して均一で大面積のイオン（イオンビーム
）１６を加速して基体４の表面に向けて照射することが
できる。もっとも、このようなパケット型イオン源の代
わりに、他のタイプのイオン源を用いることもできる。
この場合、イオン源１４からはイオン１６として、後述
するような理由から、窒素イオンおよびＨｅ 、Ｎｅ
ＳＡｒ ％ Ｋｒ ％ Ｘｅ等の不活性ガスイオンの内
の少なくとも一種から成るもの、即ちこれらの単一イオ
ンまたは二種以上の混合イオンを引き出す。そのため当
該イオン源１４には、ガスＧとして、引き出すイオン１
６の種類に対応した窒素ガスおよび／または不活性ガス
を供給する。
するような理由から、窒素イオンおよびＨｅ 、Ｎｅ
ＳＡｒ ％ Ｋｒ ％ Ｘｅ等の不活性ガスイオンの内
の少なくとも一種から成るもの、即ちこれらの単一イオ
ンまたは二種以上の混合イオンを引き出す。そのため当
該イオン源１４には、ガスＧとして、引き出すイオン１
６の種類に対応した窒素ガスおよび／または不活性ガス
を供給する。
膜作製に際しては、真空容器内を例えば１０−ｓ〜１０
−’Ｔ ｏ ｒ ｒ程度にまで排気した後、イオン源８
からのイオンビームｌＯをターゲット６に照射してそれ
をスパッタさせ、ターゲット６からのスパッタ粒子６Ｓ
を基体４上に堆積させる。かつ、それと同時に、または
それと交互に、イオン源１４からのイオン１６を基体４
に向けて照射する。
−’Ｔ ｏ ｒ ｒ程度にまで排気した後、イオン源８
からのイオンビームｌＯをターゲット６に照射してそれ
をスパッタさせ、ターゲット６からのスパッタ粒子６Ｓ
を基体４上に堆積させる。かつ、それと同時に、または
それと交互に、イオン源１４からのイオン１６を基体４
に向けて照射する。
このイオン１６の照射は、連続的であっても良いし間歇
的であっても良い。
的であっても良い。
その結果、スパッタ粒子６Ｓの堆積によって基体４上に
、ターゲット６と同系の六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホ
ウ素膜が被着されると共に、照射イオン１６のアシスト
効果によって、即ち照射イオン１６のエネルギーによっ
て、当該窒化ホウ素膜中の六方晶窒化ホウ素が立方晶窒
化ホウ素に構造変化を起こし、それによって基体４上に
、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜が作製される。
、ターゲット６と同系の六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホ
ウ素膜が被着されると共に、照射イオン１６のアシスト
効果によって、即ち照射イオン１６のエネルギーによっ
て、当該窒化ホウ素膜中の六方晶窒化ホウ素が立方晶窒
化ホウ素に構造変化を起こし、それによって基体４上に
、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜が作製される。
その場合、イオン１６に上記のような種類のものを用い
るのは次のような理由による。即ち、不活性ガスイオン
は、窒化ホウ素膜中で結合を起こさないためそのエネル
ギーだけを有効に利用することができるからである。窒
素イオンは、窒化ホウ素膜の一構成元素であるため、不
純物混入無しにそのエネルギーを有効に利用することが
でき、また基体４に被着される窒化ホウ素膜の組成はタ
ーゲット６のそれに比べて窒素が不足する場合がありそ
れを補うこともできるからである。またこれらの混合イ
オンを用いれば、上記のような各作用を併合して得るこ
とができると共に、不活性ガスイオンにＡｒ ％ Ｋｒ
等の比較的重いイオンを用いる場合に窒素イオンで当該
Ａｒ ｓ Ｋｒ等を膜中から叩き出す作用も期待できる
からである。
るのは次のような理由による。即ち、不活性ガスイオン
は、窒化ホウ素膜中で結合を起こさないためそのエネル
ギーだけを有効に利用することができるからである。窒
素イオンは、窒化ホウ素膜の一構成元素であるため、不
純物混入無しにそのエネルギーを有効に利用することが
でき、また基体４に被着される窒化ホウ素膜の組成はタ
ーゲット６のそれに比べて窒素が不足する場合がありそ
れを補うこともできるからである。またこれらの混合イ
オンを用いれば、上記のような各作用を併合して得るこ
とができると共に、不活性ガスイオンにＡｒ ％ Ｋｒ
等の比較的重いイオンを用いる場合に窒素イオンで当該
Ａｒ ｓ Ｋｒ等を膜中から叩き出す作用も期待できる
からである。
尚、上記処理の場合、イオン１６として窒素イオンと不
活性ガスイオンの混合イオンを用いるときの後者に対す
る前者の組成比、即ち窒素イオン／不活性ガスイオンは
、例えば１００％程度以下（０を含まない）とするのが
好ましい。これはこの場合は、窒素イオンは窒化ホウ素
膜中の不足窒素を補うのを主眼とするからである。
活性ガスイオンの混合イオンを用いるときの後者に対す
る前者の組成比、即ち窒素イオン／不活性ガスイオンは
、例えば１００％程度以下（０を含まない）とするのが
好ましい。これはこの場合は、窒素イオンは窒化ホウ素
膜中の不足窒素を補うのを主眼とするからである。
また、基体４への窒化ホウ素の被着量に対するイオン１
６の照射量の割合、即ちイオン／窒化ホウ素は、例えば
５０％程度以下（０を含まない）とするのが好ましい。
６の照射量の割合、即ちイオン／窒化ホウ素は、例えば
５０％程度以下（０を含まない）とするのが好ましい。
これは、照射イオン１６の量があまり多いと、それによ
る窒化ホウ素膜に対するスパッタ作用や当該窒化ホウ素
膜内に発生するダメージ（欠陥部）が多くなるからであ
る。
る窒化ホウ素膜に対するスパッタ作用や当該窒化ホウ素
膜内に発生するダメージ（欠陥部）が多くなるからであ
る。
また、イオン１６の加速エネルギーも、その照射によっ
て基体４上の窒化ホウ素膜内にダメージが発生したリス
バッタ作用でその表面が荒れたりするのを極力少なくす
る観点から、例えばｌ０ＫｅＶ程度以下の低エネルギー
、より好ましくは数百ｅＶ程度以下にするのが良く、ま
たその下限は特にないが、イオン源１４からイオン１６
を引き出せる限度から、現実的には１０ｅＶ程度以上に
なる。
て基体４上の窒化ホウ素膜内にダメージが発生したリス
バッタ作用でその表面が荒れたりするのを極力少なくす
る観点から、例えばｌ０ＫｅＶ程度以下の低エネルギー
、より好ましくは数百ｅＶ程度以下にするのが良く、ま
たその下限は特にないが、イオン源１４からイオン１６
を引き出せる限度から、現実的には１０ｅＶ程度以上に
なる。
また、基体４表面の垂線に対するイオン１６の入射角θ
は、当該イオン１６による基体４上の窒化ホウ素膜のス
パッタ防止等の観点から、例えば０°〜６０”程度の範
囲内にするのが好ましい。
は、当該イオン１６による基体４上の窒化ホウ素膜のス
パッタ防止等の観点から、例えば０°〜６０”程度の範
囲内にするのが好ましい。
また、膜作製時には、必要に応じて基体４を加熱手段（
図示省略）によって例えば数百℃程度まで加熱、あるい
は冷却手段（図示省略）によって例えば室温〜１００℃
程度以下になるように冷却しても良く、加熱すれば熱励
起によって立方晶窒化ホウ素の形成を促進することがで
きると共に、窒化ホウ素膜中に発生する欠陥部を膜作製
中に除去することができ、また冷却すればイオン１６の
照射による基体４の熱的損傷等を防止することができる
。
図示省略）によって例えば数百℃程度まで加熱、あるい
は冷却手段（図示省略）によって例えば室温〜１００℃
程度以下になるように冷却しても良く、加熱すれば熱励
起によって立方晶窒化ホウ素の形成を促進することがで
きると共に、窒化ホウ素膜中に発生する欠陥部を膜作製
中に除去することができ、また冷却すればイオン１６の
照射による基体４の熱的損傷等を防止することができる
。
上記のような方法の特徴を列挙すれば次の通りである。
■ 窒化ホウ素のスパッタリングによる被着と加速され
たイオン１６の照射とを併用することによって、従来の
方法では作製することのできなかった、立方晶窒化ホウ
素を含む窒化ホウ素膜を基体４上に作製することができ
る。
たイオン１６の照射とを併用することによって、従来の
方法では作製することのできなかった、立方晶窒化ホウ
素を含む窒化ホウ素膜を基体４上に作製することができ
る。
■ イオン１６の照射量やそれの輸送に要する投入パワ
ーが少なくて済むため、膜作製時のイオン１６の照射に
伴う基体４の温度上昇が軽減でき、そのため基体４とし
て使用できる材質の範囲が広い。
ーが少なくて済むため、膜作製時のイオン１６の照射に
伴う基体４の温度上昇が軽減でき、そのため基体４とし
て使用できる材質の範囲が広い。
■ 例えばホウ素の電子ビーム加熱による蒸着と窒素イ
オン照射の併用によって基体４上に窒化ホウ素膜を被着
するような場合は、ホウ素の熱伝導が悪い等のためにホ
ウ素の突沸が起こる恐れがあるが、この方法ではスパッ
タ法によって窒化ホウ素膜の被着を行うため、そのよう
な突沸は無く安定して膜作製することができる。そのた
め、表面が滑らかで、しかも組成や膜厚が均一な膜を、
長時間に亘り作製することができる。
オン照射の併用によって基体４上に窒化ホウ素膜を被着
するような場合は、ホウ素の熱伝導が悪い等のためにホ
ウ素の突沸が起こる恐れがあるが、この方法ではスパッ
タ法によって窒化ホウ素膜の被着を行うため、そのよう
な突沸は無く安定して膜作製することができる。そのた
め、表面が滑らかで、しかも組成や膜厚が均一な膜を、
長時間に亘り作製することができる。
■ イオン１６のエネルギーを前述した範囲内である程
度大きくすれば、当該イオン１６の押し込み（ノックオ
ン）作用によって基体４とその上の窒化ホウ素膜との界
面付近に両者の構成物質から成る混合層（ミキシングＮ
）を形成することができ、これが言わば模のような作用
をするので、基体４に対する密着性の良い窒化ホウ素膜
を作製することができる。
度大きくすれば、当該イオン１６の押し込み（ノックオ
ン）作用によって基体４とその上の窒化ホウ素膜との界
面付近に両者の構成物質から成る混合層（ミキシングＮ
）を形成することができ、これが言わば模のような作用
をするので、基体４に対する密着性の良い窒化ホウ素膜
を作製することができる。
以上のようにこの発明によれば、立方晶窒化ホウ素を含
む窒化ホウ素膜を基体上に安定して作製することができ
る。しかも、膜作製時の基体の温度上昇が軽減できるた
め、基体として使用できる材質の範囲も広い。
む窒化ホウ素膜を基体上に安定して作製することができ
る。しかも、膜作製時の基体の温度上昇が軽減できるた
め、基体として使用できる材質の範囲も広い。
第１図は、この発明に係る方法を実施する装置の一例を
示す概略図である。 ４・・・基体、６・・・ターゲット、６Ｓ・・・スパッ
タ粒子、８．１４・・・イオン源、１０・・・イオンビ
ーム、１６・・・イオン・
示す概略図である。 ４・・・基体、６・・・ターゲット、６Ｓ・・・スパッ
タ粒子、８．１４・・・イオン源、１０・・・イオンビ
ーム、１６・・・イオン・
Claims (1)
- （１）真空中において、六方晶窒化ホウ素を含む窒化ホ
ウ素から成るターゲットをスパッタさせてスパッタ粒子
を基体上に堆積させると共に、当該基体に対して、加速
された窒素イオンおよび不活性ガスイオンの内の少なく
とも一種を照射することを特徴とする窒化ホウ素膜の作
製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62096961A JPS63262457A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 窒化ホウ素膜の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62096961A JPS63262457A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 窒化ホウ素膜の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63262457A true JPS63262457A (ja) | 1988-10-28 |
Family
ID=14178847
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62096961A Pending JPS63262457A (ja) | 1987-04-20 | 1987-04-20 | 窒化ホウ素膜の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63262457A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0429993A2 (en) * | 1989-11-17 | 1991-06-05 | Nissin Electric Company, Limited | Method of forming thin film containing boron nitride, magnetic head and method of preparing said magnetic head |
| US5096740A (en) * | 1990-01-23 | 1992-03-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Production of cubic boron nitride films by laser deposition |
| JPH04236762A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Limes:Kk | 立方晶窒化ホウ素膜の形成方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6176662A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法および装置 |
| JPS6318050A (ja) * | 1986-07-11 | 1988-01-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Ｃｂｎ被覆法 |
-
1987
- 1987-04-20 JP JP62096961A patent/JPS63262457A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6176662A (ja) * | 1984-09-21 | 1986-04-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜形成方法および装置 |
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| EP0429993A2 (en) * | 1989-11-17 | 1991-06-05 | Nissin Electric Company, Limited | Method of forming thin film containing boron nitride, magnetic head and method of preparing said magnetic head |
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| JPH04236762A (ja) * | 1991-01-21 | 1992-08-25 | Limes:Kk | 立方晶窒化ホウ素膜の形成方法 |
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