JPH04371570A - 立方晶窒化ホウ素膜形成方法 - Google Patents
立方晶窒化ホウ素膜形成方法Info
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- JPH04371570A JPH04371570A JP14579791A JP14579791A JPH04371570A JP H04371570 A JPH04371570 A JP H04371570A JP 14579791 A JP14579791 A JP 14579791A JP 14579791 A JP14579791 A JP 14579791A JP H04371570 A JPH04371570 A JP H04371570A
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホロカソード型電子銃を
用いた成膜装置により高硬度の立方晶窒化ホウ素膜形成
方法に関するものである。
用いた成膜装置により高硬度の立方晶窒化ホウ素膜形成
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化ホウ素膜はダイヤモンドに次
ぐ高硬度を有するセラミックであり、次世代の耐摩耗性
被膜として期待されている。立方晶窒化ホウ素膜の作成
には、従来よりＣＶＤ（化学蒸着）法、イオンプレーテ
ィング法あるいは活性化反応性蒸着法等が利用されてい
る。イオンプレーティング法及び活性化反応性蒸着法は
、反応効率を高めるために反応ガスをイオン化して化合
物蒸着を行なう方法であり、その従来例としては特公昭
５８−４１３５１号公報、特公平１−５４４３０号公報
等に記載のものを挙げることができる。例えば特公平１
−５４４３０号公報には、母材とホウ素蒸発源との間で
活性化ノズルを通して窒素を導入し、活性化された窒素
ガスを気相中で反応蒸着することによって立方晶窒化ホ
ウ素を蒸着する方法について開示されており、蒸発源ホ
ウ素が電子ビームによって加熱され、真空容器内で蒸発
して母材に堆積する際に、高圧電子ビーム、高周波加熱
等によって発生した熱電子を、直流正または交流電圧を
印加して活性化作用をもたせたガス導入用の活性化ノズ
ルのガス吹き出し口に引き込み、上記活性化ノズルの先
端部に放電を起こさせ、上記活性化ノズルを介して導入
するガスおよび上記蒸発源からの蒸発ボロンをイオン化
、励起させると共に、母材に直流負または高周波バイア
ス電圧を印加して、放電により生成したイオンを母材に
引き込ませ反応が効率的に行われるようにしている。
ぐ高硬度を有するセラミックであり、次世代の耐摩耗性
被膜として期待されている。立方晶窒化ホウ素膜の作成
には、従来よりＣＶＤ（化学蒸着）法、イオンプレーテ
ィング法あるいは活性化反応性蒸着法等が利用されてい
る。イオンプレーティング法及び活性化反応性蒸着法は
、反応効率を高めるために反応ガスをイオン化して化合
物蒸着を行なう方法であり、その従来例としては特公昭
５８−４１３５１号公報、特公平１−５４４３０号公報
等に記載のものを挙げることができる。例えば特公平１
−５４４３０号公報には、母材とホウ素蒸発源との間で
活性化ノズルを通して窒素を導入し、活性化された窒素
ガスを気相中で反応蒸着することによって立方晶窒化ホ
ウ素を蒸着する方法について開示されており、蒸発源ホ
ウ素が電子ビームによって加熱され、真空容器内で蒸発
して母材に堆積する際に、高圧電子ビーム、高周波加熱
等によって発生した熱電子を、直流正または交流電圧を
印加して活性化作用をもたせたガス導入用の活性化ノズ
ルのガス吹き出し口に引き込み、上記活性化ノズルの先
端部に放電を起こさせ、上記活性化ノズルを介して導入
するガスおよび上記蒸発源からの蒸発ボロンをイオン化
、励起させると共に、母材に直流負または高周波バイア
ス電圧を印加して、放電により生成したイオンを母材に
引き込ませ反応が効率的に行われるようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように立方晶窒化
ホウ素膜を形成するのに反応をより促進させるためにプ
ラズマを用いて蒸発物質や反応ガスを活性させる方法に
おいては、プラズマ密度を高くするために、活性化ノズ
ルに代表されるように独立した直流または高周波電源を
用いた励起手段が必要となる。
ホウ素膜を形成するのに反応をより促進させるためにプ
ラズマを用いて蒸発物質や反応ガスを活性させる方法に
おいては、プラズマ密度を高くするために、活性化ノズ
ルに代表されるように独立した直流または高周波電源を
用いた励起手段が必要となる。
【０００４】そこで本発明の目的は、容易に高密度のプ
ラズマ状態を形成でき高速で良質の立方晶窒化ホウ素膜
を形成できるホロカソ−ド型電子銃によるイオンプレ−
ティング法を用いた蒸着法を提供することにある。
ラズマ状態を形成でき高速で良質の立方晶窒化ホウ素膜
を形成できるホロカソ−ド型電子銃によるイオンプレ−
ティング法を用いた蒸着法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によるホロカソ−ド型電子銃を用いたイオ
ンプレ−ティング法は、電子ビ−ムによって加熱蒸発し
たホウ素およびガス導入口から導入された窒素ガスを真
空容器内でホロカソ−ド型電子銃から放出された電子ビ
−ムによってイオン化、励起するとともに蒸着処理すべ
き母材に直流負または高周波バイアス電圧を印加して、
イオンを前記母材に引き込ませ反応を効率的に行わせる
ようにしている。
めに、本発明によるホロカソ−ド型電子銃を用いたイオ
ンプレ−ティング法は、電子ビ−ムによって加熱蒸発し
たホウ素およびガス導入口から導入された窒素ガスを真
空容器内でホロカソ−ド型電子銃から放出された電子ビ
−ムによってイオン化、励起するとともに蒸着処理すべ
き母材に直流負または高周波バイアス電圧を印加して、
イオンを前記母材に引き込ませ反応を効率的に行わせる
ようにしている。
【０００６】
【作用】上記したような本発明の方法では、ホロカソ−
ド型電子銃から放出された電子ビ−ムによってホウ素が
高速かつ安定に蒸発し、ガス導入口からは反応ガスとな
る窒素ガスが導入される。蒸発したホウ素および窒素ガ
スは真空容器内で大電流の電子ビ−ムと衝突し放電を起
こし、ルツボと母材の間に高密度のプラズマが発生する
。従って、母材に印加されている直流負あるいは高周波
バイアス電圧により高密度プラズマからのイオンが効率
良く母材に入射する。これにより反応ガスと蒸発物質を
励起させるための直流または高周波電源を必要とせずに
効率良く立方晶窒化ホウ素が成膜される。
ド型電子銃から放出された電子ビ−ムによってホウ素が
高速かつ安定に蒸発し、ガス導入口からは反応ガスとな
る窒素ガスが導入される。蒸発したホウ素および窒素ガ
スは真空容器内で大電流の電子ビ−ムと衝突し放電を起
こし、ルツボと母材の間に高密度のプラズマが発生する
。従って、母材に印加されている直流負あるいは高周波
バイアス電圧により高密度プラズマからのイオンが効率
良く母材に入射する。これにより反応ガスと蒸発物質を
励起させるための直流または高周波電源を必要とせずに
効率良く立方晶窒化ホウ素が成膜される。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図１で説明する。真空容器
１２内には、ホロカソ−ド電子銃１、金属を蒸発させる
ためのルツボ２及びイオン化した蒸発粒子、反応ガスが
加速して入射するように、直流負あるいは高周波のバイ
アス電圧が印加された母材ホルダ３が設置されている。
１２内には、ホロカソ−ド電子銃１、金属を蒸発させる
ためのルツボ２及びイオン化した蒸発粒子、反応ガスが
加速して入射するように、直流負あるいは高周波のバイ
アス電圧が印加された母材ホルダ３が設置されている。
【０００８】立方晶窒化ホウ素膜を形成するには、酸素
などの不純物の混入を減らすために真空容器内を１／１
０４Ｐａ台まで排気し、その後カソ−ド１３から流量４
〜２０ｓｃｃｍのアルゴンガスを電子銃１に導入する。 また、ガス導入口４から流量５〜５０ｓｃｃｍの窒素ガ
スを真空容器１２内に導入する。ルツボ２にはホウ素５
を設置しておく。電子ビ−ム６は電磁石７によって軌道
を制御されるので、前記電子ビーム６はホウ素５に照射
される。そして、電子ビ−ム６を照射されたホウ素５は
加熱されて蒸発し、途中で電子と衝突してイオン化しな
がら上方の母材１０上に堆積する。一方、ガス導入口４
から導入された窒素ガスも、大電流の電子ビ−ムによっ
てイオン化して加速され母材１０に達し、ホウ素と反応
して立方晶窒化ホウ素膜を生成する。なお、母材に印加
するバイアス電圧を変化させると立方晶だけでなく、立
方晶よりも柔らかい六方晶も同時に生成する。成膜時の
バイアス電圧が０Ｖの時に得られた被膜の赤外吸収スペ
クトルを図２に、またバイアス電圧が−１００Ｖの時の
スペクトルを図３に示す。グラフ中、Ｃ−ＢＮは立方晶
、ｈ−ＢＮは六方晶を示す。成膜条件はどちらも成膜時
圧力７×１／１０３Ｐａ、アルゴンガス流量５ｓｃｃｍ
、窒素ガス流量１０ｓｃｃｍ、電子ビ−ム電圧５０Ｖ、
電流１００Ａ、膜厚１．０μｍである。
などの不純物の混入を減らすために真空容器内を１／１
０４Ｐａ台まで排気し、その後カソ−ド１３から流量４
〜２０ｓｃｃｍのアルゴンガスを電子銃１に導入する。 また、ガス導入口４から流量５〜５０ｓｃｃｍの窒素ガ
スを真空容器１２内に導入する。ルツボ２にはホウ素５
を設置しておく。電子ビ−ム６は電磁石７によって軌道
を制御されるので、前記電子ビーム６はホウ素５に照射
される。そして、電子ビ−ム６を照射されたホウ素５は
加熱されて蒸発し、途中で電子と衝突してイオン化しな
がら上方の母材１０上に堆積する。一方、ガス導入口４
から導入された窒素ガスも、大電流の電子ビ−ムによっ
てイオン化して加速され母材１０に達し、ホウ素と反応
して立方晶窒化ホウ素膜を生成する。なお、母材に印加
するバイアス電圧を変化させると立方晶だけでなく、立
方晶よりも柔らかい六方晶も同時に生成する。成膜時の
バイアス電圧が０Ｖの時に得られた被膜の赤外吸収スペ
クトルを図２に、またバイアス電圧が−１００Ｖの時の
スペクトルを図３に示す。グラフ中、Ｃ−ＢＮは立方晶
、ｈ−ＢＮは六方晶を示す。成膜条件はどちらも成膜時
圧力７×１／１０３Ｐａ、アルゴンガス流量５ｓｃｃｍ
、窒素ガス流量１０ｓｃｃｍ、電子ビ−ム電圧５０Ｖ、
電流１００Ａ、膜厚１．０μｍである。
【０００９】このように、成膜条件を変えると純粋な立
方晶膜ばかりでなく、六方晶の混在する膜を生成する場
合がある。立方晶と六方晶が混在する膜の強度は、純粋
な立方晶の膜の強度に比べて落ちるが、多少の混在は問
題ない。
方晶膜ばかりでなく、六方晶の混在する膜を生成する場
合がある。立方晶と六方晶が混在する膜の強度は、純粋
な立方晶の膜の強度に比べて落ちるが、多少の混在は問
題ない。
【００１０】従って、立方晶窒化ホウ素膜を形成する際
に、ホロカソード型電子銃によるイオンプレーティング
法を用いることにより、バイアス電圧を変化させること
によって、不純物の少ない立方晶窒化ホウ素膜が得られ
る。
に、ホロカソード型電子銃によるイオンプレーティング
法を用いることにより、バイアス電圧を変化させること
によって、不純物の少ない立方晶窒化ホウ素膜が得られ
る。
【００１１】
【発明の効果】本発明によれば、ホロカソ−ド型電子銃
によるイオンプレ−ティング法において立方晶窒化ホウ
素膜を作成する際に、導入する窒素ガスを電子ビ−ムに
よってイオン化し、母材に印加するバイアス電圧を変化
させることによって、不純物の少ない単一膜を形成する
ことができる。
によるイオンプレ−ティング法において立方晶窒化ホウ
素膜を作成する際に、導入する窒素ガスを電子ビ−ムに
よってイオン化し、母材に印加するバイアス電圧を変化
させることによって、不純物の少ない単一膜を形成する
ことができる。
【００１２】この方法を用いることにより、今まで無理
であった過酷な条件で使用される部品などへの立方晶窒
化ホウ素膜の被覆が可能となり、広範囲にわたる摩耗部
品の寿命および性能の向上という効果を奏することがで
きる。
であった過酷な条件で使用される部品などへの立方晶窒
化ホウ素膜の被覆が可能となり、広範囲にわたる摩耗部
品の寿命および性能の向上という効果を奏することがで
きる。
【図１】 本発明立方晶窒化ホウ素膜形成方法に使わ
れる形成装置の一実施例を示す縦断面図。
れる形成装置の一実施例を示す縦断面図。
【図２】 形成された立方晶窒化ホウ素膜の赤外吸収
スペクトル。
スペクトル。
【図３】 形成された立方晶窒化ホウ素膜の赤外吸収
スペクトル。
スペクトル。
１はホロカソード電子銃、２はルツボ、３は母材ホルダ
、４はガス導入口、５はホウ素、６は電子ビーム、７は
電磁石、８は真空ポンプ、９はシャッター、１０は母材
、１１はバイアス電源、１２は真空容器、１３はカソ−
ド、１４は碍子、１５は直流電源である。
、４はガス導入口、５はホウ素、６は電子ビーム、７は
電磁石、８は真空ポンプ、９はシャッター、１０は母材
、１１はバイアス電源、１２は真空容器、１３はカソ−
ド、１４は碍子、１５は直流電源である。
Claims (1)
- 【請求項１】 その先端部が真空容器内に突出したホ
ロカソード型電子銃と、該電子銃を貫通し、アルゴンガ
ス等の不活性ガスを電離し、真空容器内へ導入する中空
円筒型カソードと、真空容器内へ設置され、電子銃に対
して所定の正電位が印加されるルツボと、真空容器内に
設置され、接地電位に対して所定の直流負電位あるいは
高周波が印加される母材ホルダと、真空容器内に窒素ガ
スを導入するガス導入口とを備え、前記ルツボにホウ素
を載置すると共に前記母材ホルダに母材を支持させた状
態で、電子銃からの電子ビームにより前記ホウ素を溶融
蒸発させ、この蒸発粒子を母材に堆積させる成膜装置に
おいて、前記ガス導入口から窒素ガスを導入し、前記電
子ビームによってホウ素および窒素ガスをイオン化し、
母材に入射させることを特徴とする立方晶窒化ホウ素膜
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14579791A JPH04371570A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 立方晶窒化ホウ素膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14579791A JPH04371570A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 立方晶窒化ホウ素膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371570A true JPH04371570A (ja) | 1992-12-24 |
Family
ID=15393376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14579791A Withdrawn JPH04371570A (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | 立方晶窒化ホウ素膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04371570A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021042402A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 神港精機株式会社 | 反応性イオンプレーティング装置および方法 |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP14579791A patent/JPH04371570A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021042402A (ja) * | 2019-09-06 | 2021-03-18 | 神港精機株式会社 | 反応性イオンプレーティング装置および方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |