JPH054807A - 窒化硼素膜の製造方法 - Google Patents
窒化硼素膜の製造方法Info
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- JPH054807A JPH054807A JP15178091A JP15178091A JPH054807A JP H054807 A JPH054807 A JP H054807A JP 15178091 A JP15178091 A JP 15178091A JP 15178091 A JP15178091 A JP 15178091A JP H054807 A JPH054807 A JP H054807A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高純度の立方晶窒化硼素薄膜を基体表面に高
速で生成、析出できる新規な窒化硼素膜の製造方法を提
供することを目的とする。的とする。 【構成】 硼素原子を含むターゲットにエキシマレーザ
ー光を照射し、窒素原子を含むガス雰囲気で該ターゲッ
トに対向して配置した基体上に立方晶窒化硼素膜を合成
する方法において、該レーザー照射によって生成した粒
子に１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するレーザー光
を照射することを特徴とする窒化硼素膜の製造方法。
速で生成、析出できる新規な窒化硼素膜の製造方法を提
供することを目的とする。的とする。 【構成】 硼素原子を含むターゲットにエキシマレーザ
ー光を照射し、窒素原子を含むガス雰囲気で該ターゲッ
トに対向して配置した基体上に立方晶窒化硼素膜を合成
する方法において、該レーザー照射によって生成した粒
子に１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するレーザー光
を照射することを特徴とする窒化硼素膜の製造方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超硬工具、絶縁膜、熱
伝導膜、半導体などに用いる立方晶窒化硼素膜の製造方
法に関するものである。
伝導膜、半導体などに用いる立方晶窒化硼素膜の製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化硼素（以下ｃ−ＢＮとも呼
ぶ）を気相から合成する方法としては、例えば次の三つ
の公知技術がある。 特開昭６０−１８１６２６号公
報に記載される硼素を含有する蒸発源から基体上に硼素
を蒸着させると共に、少なくとも窒素を含むイオン種を
発生するイオン発生源から基体上に該含有イオン種を照
射して、該基体上に窒化硼素を生成させる立方晶窒化硼
素膜の製造方法。 Ｈ2 ＋Ｎ2 プラズマによるボロン
の化学輸送を行うことによって、基体上に立方晶窒化硼
素を生成する方法〔文献１：コマツほか、ジャーナル
オブ マテリアルズ サイエンス レターズ、Journalo
f Materials Science Letters ,４（１９８５）ｐｐ５
１−５４〕。 ＨＣＤ（Hollow cathode Discharge
ホロウカソード陰極放電）ガンにてボロンを蒸発させな
がら、ホロー電極からＮ2 をイオン化して基板に照射
し、基板には高周波を印加してセルフバイアス効果を持
たせ、当該基板上に窒化硼素を生成する方法〔文献２：
イナガワほか、プロシーディングス オブ ９ス シン
ポジウム オン イオン ソース アシステッド テク
ノロジー、Proceedings of9th Symposium on Ion Assis
ted Technology, ' ８５，東京，ｐｐ２９９−３０２
（１９８５）〕。
ぶ）を気相から合成する方法としては、例えば次の三つ
の公知技術がある。 特開昭６０−１８１６２６号公
報に記載される硼素を含有する蒸発源から基体上に硼素
を蒸着させると共に、少なくとも窒素を含むイオン種を
発生するイオン発生源から基体上に該含有イオン種を照
射して、該基体上に窒化硼素を生成させる立方晶窒化硼
素膜の製造方法。 Ｈ2 ＋Ｎ2 プラズマによるボロン
の化学輸送を行うことによって、基体上に立方晶窒化硼
素を生成する方法〔文献１：コマツほか、ジャーナル
オブ マテリアルズ サイエンス レターズ、Journalo
f Materials Science Letters ,４（１９８５）ｐｐ５
１−５４〕。 ＨＣＤ（Hollow cathode Discharge
ホロウカソード陰極放電）ガンにてボロンを蒸発させな
がら、ホロー電極からＮ2 をイオン化して基板に照射
し、基板には高周波を印加してセルフバイアス効果を持
たせ、当該基板上に窒化硼素を生成する方法〔文献２：
イナガワほか、プロシーディングス オブ ９ス シン
ポジウム オン イオン ソース アシステッド テク
ノロジー、Proceedings of9th Symposium on Ion Assis
ted Technology, ' ８５，東京，ｐｐ２９９−３０２
（１９８５）〕。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記いずれの方法にお
いても、現状では結晶性の優れた立方晶窒化硼素が得ら
れているとは言い難い。即ち従来の製法ではｃ−ＢＮだ
けからなる単一相の膜は得られておらず、六方晶窒化硼
素（以下ｈ−ＢＮとも記す）および／または非晶質窒化
硼素を含む膜である。本発明はこのような従来法の欠点
を解消し、高純度の立方晶窒化硼素薄膜を基体表面に高
速で生成、析出できる新規な窒化硼素膜の製造方法を提
供することを目的とする。
いても、現状では結晶性の優れた立方晶窒化硼素が得ら
れているとは言い難い。即ち従来の製法ではｃ−ＢＮだ
けからなる単一相の膜は得られておらず、六方晶窒化硼
素（以下ｈ−ＢＮとも記す）および／または非晶質窒化
硼素を含む膜である。本発明はこのような従来法の欠点
を解消し、高純度の立方晶窒化硼素薄膜を基体表面に高
速で生成、析出できる新規な窒化硼素膜の製造方法を提
供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、本発明では硼素原子を含むターゲットにエキシ
マレーザー光を照射し、窒素原子を含むガス雰囲気で該
ターゲットに対向して配置した基体上に立方晶窒化硼素
膜を合成する方法において、該レーザー照射によって生
成した粒子に１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するレ
ーザー光を照射することを特徴とする窒化硼素膜の製造
方法を提供するものである。
として、本発明では硼素原子を含むターゲットにエキシ
マレーザー光を照射し、窒素原子を含むガス雰囲気で該
ターゲットに対向して配置した基体上に立方晶窒化硼素
膜を合成する方法において、該レーザー照射によって生
成した粒子に１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するレ
ーザー光を照射することを特徴とする窒化硼素膜の製造
方法を提供するものである。
【０００５】以下、図面を基に本発明を詳細に説明す
る。図１は本発明の一具体例を示す概念図である。ター
ゲットホルダー２上に設置されたターゲット３と、これ
に対向して基体ホルダー４上に基体５が成膜チャンバー
１内に配置されている。ターゲット３としては硼素の単
体、六方晶窒化硼素（ｈ−ＢＮ）、パイロリティックＢ
Ｎ（ｐ−ＢＮと呼ぶ）、ｃ−ＢＮの単結晶あるいは多結
晶体、Ｈ3 ＢＯ3 などが用いられる。基体５はヒーター
６によって３００℃〜１３００℃に加熱される。成膜チ
ャンバー１にはＮ2 、ＮＨ3 等の窒素原子を含むガス
や、Ｈ2 、Ｆ2 、ＣＦ4 などの水素あるいは弗素を含む
ガス、Ｈｅ、Ａｒなどの不活性ガスがガス供給装置７か
ら導入される。成膜圧力は１０-5Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒ
ｒとする。エキシマレーザー装置８より発光させたレー
ザー光は最初にビームスプリッター９を用いて分岐さ
せ、一方のレーザー光１３を集光レンズ１０により集光
して入射窓１１を通して成膜チャンバー１内のターゲッ
ト３表面に照射させる。ターゲット表面におけるレーザ
ーパワー密度は０．５Ｊｃｍ-2〜１００Ｊｃｍ-2の範囲
とする。もう一方のレーザー光１４はレーザー光用反射
鏡１２及び集光レンズ１０を用いてターゲット３と基体
５との間に照射し、レーザー光１３によってターゲット
から生じた励起種１５（一般にプルームと呼ばれる；以
下プルームと記す）にレーザー光が照射されるようにす
る。この時のレーザーパワー密度は０．１〜２０Ｊｃｍ
-2の範囲とする。なお、プルームに照射するレーザー光
１４はターゲット３表面に照射するレーザー１３と異な
る波長のレーザー１６を用いてもよい。この場合はレー
ザー光の波長は１５０ｎｍ〜３６０ｎｍであることが必
要である。またプルームに照射するレーザーはパルスレ
ーザーに限らず連続光源の物でもよい。ターゲットに照
射するレーザーとは異なるレーザーを用いてプルームに
レーザー光を照射する場合の一具体例を図２に示す。こ
のような手法によりｃ−ＢＮ膜の製造が可能になる。
る。図１は本発明の一具体例を示す概念図である。ター
ゲットホルダー２上に設置されたターゲット３と、これ
に対向して基体ホルダー４上に基体５が成膜チャンバー
１内に配置されている。ターゲット３としては硼素の単
体、六方晶窒化硼素（ｈ−ＢＮ）、パイロリティックＢ
Ｎ（ｐ−ＢＮと呼ぶ）、ｃ−ＢＮの単結晶あるいは多結
晶体、Ｈ3 ＢＯ3 などが用いられる。基体５はヒーター
６によって３００℃〜１３００℃に加熱される。成膜チ
ャンバー１にはＮ2 、ＮＨ3 等の窒素原子を含むガス
や、Ｈ2 、Ｆ2 、ＣＦ4 などの水素あるいは弗素を含む
ガス、Ｈｅ、Ａｒなどの不活性ガスがガス供給装置７か
ら導入される。成膜圧力は１０-5Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒ
ｒとする。エキシマレーザー装置８より発光させたレー
ザー光は最初にビームスプリッター９を用いて分岐さ
せ、一方のレーザー光１３を集光レンズ１０により集光
して入射窓１１を通して成膜チャンバー１内のターゲッ
ト３表面に照射させる。ターゲット表面におけるレーザ
ーパワー密度は０．５Ｊｃｍ-2〜１００Ｊｃｍ-2の範囲
とする。もう一方のレーザー光１４はレーザー光用反射
鏡１２及び集光レンズ１０を用いてターゲット３と基体
５との間に照射し、レーザー光１３によってターゲット
から生じた励起種１５（一般にプルームと呼ばれる；以
下プルームと記す）にレーザー光が照射されるようにす
る。この時のレーザーパワー密度は０．１〜２０Ｊｃｍ
-2の範囲とする。なお、プルームに照射するレーザー光
１４はターゲット３表面に照射するレーザー１３と異な
る波長のレーザー１６を用いてもよい。この場合はレー
ザー光の波長は１５０ｎｍ〜３６０ｎｍであることが必
要である。またプルームに照射するレーザーはパルスレ
ーザーに限らず連続光源の物でもよい。ターゲットに照
射するレーザーとは異なるレーザーを用いてプルームに
レーザー光を照射する場合の一具体例を図２に示す。こ
のような手法によりｃ−ＢＮ膜の製造が可能になる。
【０００６】
【作用】エキシマレーザーは紫外線領域に発振波長を有
しており、現在市販されているものとしてはＦ2 （１５
７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＫｒＣｌ（２２２ｎ
ｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）などの種類がある。本発明
においてこれらのエキシマレーザーを用いる理由は、ま
ず第一に光子一個の持つエネルギーが大きいことが挙げ
られる。例えばＡｒＦエキシマレーザーの場合は、発振
波長が１９３ｎｍであり、これは６．４２ｅＶのエネル
ギーに相当する。一方、エキシマレーザー以外の工業用
レーザーとして通常使用されているＣＯ2 レーザーで
は、発振波長が１０．６μｍであり、これは高々０．１
２ｅＶのエネルギーでしかない。第二にレーザー光はレ
ンズなどの光学系を用いて集光できるため、更にエネル
ギー密度を高めることができる。このような高エネルギ
ーなレーザーを照射することによりターゲットが分解さ
れ、発光を伴うプルームが生成されて、窒化硼素の合成
が可能となる。しかしこのようにして得られた窒化硼素
膜はｈ−ＢＮおよび非晶質窒化硼素を含む結晶性の悪い
ｃ−ＢＮとなる。本発明者らの知見によれば、レーザー
を照射したことによってターゲットから生じたプルーム
に更にレーザー光を照射することによってプルームが更
なる励起をされることが、結晶性のよいｃ−ＢＮ生成に
重要であることが判明した。
しており、現在市販されているものとしてはＦ2 （１５
７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９３ｎｍ）、ＫｒＣｌ（２２２ｎ
ｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）、ＸｅＣｌ（３０８ｎ
ｍ）、ＸｅＦ（３５１ｎｍ）などの種類がある。本発明
においてこれらのエキシマレーザーを用いる理由は、ま
ず第一に光子一個の持つエネルギーが大きいことが挙げ
られる。例えばＡｒＦエキシマレーザーの場合は、発振
波長が１９３ｎｍであり、これは６．４２ｅＶのエネル
ギーに相当する。一方、エキシマレーザー以外の工業用
レーザーとして通常使用されているＣＯ2 レーザーで
は、発振波長が１０．６μｍであり、これは高々０．１
２ｅＶのエネルギーでしかない。第二にレーザー光はレ
ンズなどの光学系を用いて集光できるため、更にエネル
ギー密度を高めることができる。このような高エネルギ
ーなレーザーを照射することによりターゲットが分解さ
れ、発光を伴うプルームが生成されて、窒化硼素の合成
が可能となる。しかしこのようにして得られた窒化硼素
膜はｈ−ＢＮおよび非晶質窒化硼素を含む結晶性の悪い
ｃ−ＢＮとなる。本発明者らの知見によれば、レーザー
を照射したことによってターゲットから生じたプルーム
に更にレーザー光を照射することによってプルームが更
なる励起をされることが、結晶性のよいｃ−ＢＮ生成に
重要であることが判明した。
【０００７】本発明において、ターゲット表面における
レーザーパワー密度は、ターゲットと基体間距離などに
もよるが、０．５Ｊｃｍ-2〜１００Ｊｃｍ-2が好適であ
る。パワーが上記範囲より低すぎるとターゲットから分
解された粒子の励起が不十分になり、また膜成長速度が
小さくなる。一方高すぎるとクラスターが多く発生し、
良好な立方晶窒化硼素の成膜が行えなくなるためであ
る。
レーザーパワー密度は、ターゲットと基体間距離などに
もよるが、０．５Ｊｃｍ-2〜１００Ｊｃｍ-2が好適であ
る。パワーが上記範囲より低すぎるとターゲットから分
解された粒子の励起が不十分になり、また膜成長速度が
小さくなる。一方高すぎるとクラスターが多く発生し、
良好な立方晶窒化硼素の成膜が行えなくなるためであ
る。
【０００８】一方プルームに照射するレーザー光のパワ
ー密度は０．１ｃｍ-2〜２０Ｊｃｍ -2が好ましい。０．
１ｃｍ-2未満では基体にレーザー光を照射する効果が極
めて小さくなる。また２０Ｊｃｍ-2よりも強い場合に
は、レーザーの照射圧によりプルームの飛ぶ方向が大き
く曲げられてしまうばかりでなく、プルーム自体が活性
化され過ぎてしまい、かえって非晶質成分が多くなって
しまう。
ー密度は０．１ｃｍ-2〜２０Ｊｃｍ -2が好ましい。０．
１ｃｍ-2未満では基体にレーザー光を照射する効果が極
めて小さくなる。また２０Ｊｃｍ-2よりも強い場合に
は、レーザーの照射圧によりプルームの飛ぶ方向が大き
く曲げられてしまうばかりでなく、プルーム自体が活性
化され過ぎてしまい、かえって非晶質成分が多くなって
しまう。
【０００９】またプルームに照射するレーザー光の波長
は１５０ｎｍ〜３６０ｎｍが好適である。１５０ｎｍ以
下では成膜チェンバ内の窒素原子含有気体によってレー
ザー光が吸収されてしまい、実際にプルームにはレーザ
ー光が照射されないため本発明の効果がない。３６０ｎ
ｍより長い波長では照射されるレーザー光の光子エネル
ギーが小さくなる（３６０ｎｍの場合で３．５３ｅ
Ｖ）。プルーム中には完全に原子まで分解されないクラ
スタが存在するが、このクラスタを分解するためにはク
ラスタを構成する原子同士の結合を切断するのに十分な
エネルギーの光子を照射する必要がある。ＢＮの場合は
７ｅＶ程度の結合エネルギーを持つため、３．５３ｅＶ
のエネルギーを持つ３６０ｎｍの波長のレーザーならば
２光子吸収が起きればよい。しかし３６０ｎｍよりも長
い波長を持つレーザーでは３光子以上の吸収が同時に起
こらねばならず、この３光子以上の同時吸収が存在する
確率は低いためにプルーム中のクラスタに３６０ｎｍよ
りも長い波長のレーザーを照射してもプルームの励起に
はほとんど寄与せず、本発明の効果が低い。またＢＮの
場合、３６０ｎｍよりも長い波長に対しては吸収が極め
て小さく、この理由においても本発明の効果が低くな
る。
は１５０ｎｍ〜３６０ｎｍが好適である。１５０ｎｍ以
下では成膜チェンバ内の窒素原子含有気体によってレー
ザー光が吸収されてしまい、実際にプルームにはレーザ
ー光が照射されないため本発明の効果がない。３６０ｎ
ｍより長い波長では照射されるレーザー光の光子エネル
ギーが小さくなる（３６０ｎｍの場合で３．５３ｅ
Ｖ）。プルーム中には完全に原子まで分解されないクラ
スタが存在するが、このクラスタを分解するためにはク
ラスタを構成する原子同士の結合を切断するのに十分な
エネルギーの光子を照射する必要がある。ＢＮの場合は
７ｅＶ程度の結合エネルギーを持つため、３．５３ｅＶ
のエネルギーを持つ３６０ｎｍの波長のレーザーならば
２光子吸収が起きればよい。しかし３６０ｎｍよりも長
い波長を持つレーザーでは３光子以上の吸収が同時に起
こらねばならず、この３光子以上の同時吸収が存在する
確率は低いためにプルーム中のクラスタに３６０ｎｍよ
りも長い波長のレーザーを照射してもプルームの励起に
はほとんど寄与せず、本発明の効果が低い。またＢＮの
場合、３６０ｎｍよりも長い波長に対しては吸収が極め
て小さく、この理由においても本発明の効果が低くな
る。
【００１０】なお、プルームに照射するレーザーはプル
ームに照射されていればよいが、特に１０5 ｃｍ・ｓｅ
ｃ-1程度よりも低い速度を有するプルーム構成粒子に対
して照射することが好ましい。従ってプルームに照射さ
れるレーザー光のプルーム上での位置とターゲットとの
距離をｄとすると（図２参照）、ｄ＝０ｍｍの場合には
ターゲットに照射するレーザーとプルームに照射するレ
ーザーとをほぼ同時に照射することがよいが（本発明者
らの検討によればｄ＝０ｍｍでは２００ｎｓｅｃ．程度
遅くプルームにレーザーを照射することが最も好まし
い）、ｄ＝１０ｍｍの場合には１０μｓｅｃ．程度遅く
プルームにレーザーを照射することが好ましい。
ームに照射されていればよいが、特に１０5 ｃｍ・ｓｅ
ｃ-1程度よりも低い速度を有するプルーム構成粒子に対
して照射することが好ましい。従ってプルームに照射さ
れるレーザー光のプルーム上での位置とターゲットとの
距離をｄとすると（図２参照）、ｄ＝０ｍｍの場合には
ターゲットに照射するレーザーとプルームに照射するレ
ーザーとをほぼ同時に照射することがよいが（本発明者
らの検討によればｄ＝０ｍｍでは２００ｎｓｅｃ．程度
遅くプルームにレーザーを照射することが最も好まし
い）、ｄ＝１０ｍｍの場合には１０μｓｅｃ．程度遅く
プルームにレーザーを照射することが好ましい。
【００１１】本発明において、成膜圧力は他の製造条件
特に基板とターゲットとの距離によって適宜選択される
ものであるが、１０-5Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒが好適で
ある。これよりも高い圧力ではプルームが基板に到達し
難く、また気体分子と多く衝突することによりプルーム
を構成する粒子が励起状態から基底状態へ落ちてしまう
ためにｃ−ＢＮを合成しにくい。１０-5Ｔｏｒｒよりも
低い圧力ではターゲット中の窒素が抜け易く、できた膜
のＢ：Ｎ比も化学量論比からずれてしまう。
特に基板とターゲットとの距離によって適宜選択される
ものであるが、１０-5Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒが好適で
ある。これよりも高い圧力ではプルームが基板に到達し
難く、また気体分子と多く衝突することによりプルーム
を構成する粒子が励起状態から基底状態へ落ちてしまう
ためにｃ−ＢＮを合成しにくい。１０-5Ｔｏｒｒよりも
低い圧力ではターゲット中の窒素が抜け易く、できた膜
のＢ：Ｎ比も化学量論比からずれてしまう。
【００１２】本発明におけるレーザーのターゲットへの
照射角度は、本発明者らの検討によると、ターゲット面
に対して３０°±３０°が好適である。理由は定かでな
いが、この照射角度以外ではきわめて結晶化度の低いｃ
−ＢＮしか合成できない。
照射角度は、本発明者らの検討によると、ターゲット面
に対して３０°±３０°が好適である。理由は定かでな
いが、この照射角度以外ではきわめて結晶化度の低いｃ
−ＢＮしか合成できない。
【００１３】本発明においてはターゲットと基体との距
離も成膜パラメータとして重要である。他のパラメータ
にも依存するが、通常１０ｍｍ〜１５０ｍｍに保たれ
る。その理由は１０ｍｍ未満では成膜速度が高すぎて膜
中Ｂ量が増加してしまうためであり、１５０ｍｍを越え
ると発光を伴う励起種が基体に届き難くなり、また成膜
速度が極端に低くなり実用的でないからである。本発明
においてこれらレーザーパワー、成膜圧力、ターゲット
と基体間距離は相互に関連して気相反応を制御してお
り、所望の値を選択することができる。
離も成膜パラメータとして重要である。他のパラメータ
にも依存するが、通常１０ｍｍ〜１５０ｍｍに保たれ
る。その理由は１０ｍｍ未満では成膜速度が高すぎて膜
中Ｂ量が増加してしまうためであり、１５０ｍｍを越え
ると発光を伴う励起種が基体に届き難くなり、また成膜
速度が極端に低くなり実用的でないからである。本発明
においてこれらレーザーパワー、成膜圧力、ターゲット
と基体間距離は相互に関連して気相反応を制御してお
り、所望の値を選択することができる。
【００１４】基体温度は、結晶生成のパラメータとして
重要である。本発明においては室温でもｃ−ＢＮ結晶を
含む膜の生成がみられた。しかし更なる結晶性向上のた
めには、３００℃〜１３００℃の基体加熱をすることが
好ましい。３００℃未満では、膜成長面での到達粒子の
マイグレーションが十分に行われず非晶質成分が増加す
る。１３００℃を越えると六方晶成分が増加し、また基
体の耐熱性自体が問題となる場合が多く、実用的でな
い。なお実施例にはないが、基体に高周波または直流の
電圧を適宜印加する。
重要である。本発明においては室温でもｃ−ＢＮ結晶を
含む膜の生成がみられた。しかし更なる結晶性向上のた
めには、３００℃〜１３００℃の基体加熱をすることが
好ましい。３００℃未満では、膜成長面での到達粒子の
マイグレーションが十分に行われず非晶質成分が増加す
る。１３００℃を越えると六方晶成分が増加し、また基
体の耐熱性自体が問題となる場合が多く、実用的でな
い。なお実施例にはないが、基体に高周波または直流の
電圧を適宜印加する。
【００１５】本発明に用いる基体は、当事者がその目的
に応じて適宜選択できるものであり、特に限定されるわ
けではないが、Ｓｉ、ダイヤモンド、Ｍｏ、ＷＣ、鉄系
材料、Ｓｉ3 Ｎ4 などのセラミックス等を基体として立
方晶窒化硼素膜を合成できる。
に応じて適宜選択できるものであり、特に限定されるわ
けではないが、Ｓｉ、ダイヤモンド、Ｍｏ、ＷＣ、鉄系
材料、Ｓｉ3 Ｎ4 などのセラミックス等を基体として立
方晶窒化硼素膜を合成できる。
【００１６】
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
るが、これに限定されるものではない。図１または図２
の装置により基体にＳｉを用いて立方晶窒化硼素膜を以
下の製造条件で作製した。表１に成膜条件及びＸ線回折
〔１１１回折ピークの半値幅：２θの角度〕の結果、お
よび赤外吸収スペクトルから求めたｃ−ＢＮ／ｈ−ＢＮ
ピーク比、膜の組成分析（Ｂ：Ｎの比）の結果を示す。 製造条件 エキシマレーザー：Ｆｅ（１５７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）またはＸｅＦ（３５１
ｎｍ） ターゲット：ｈ−ＢＮ、ｃ−ＢＮ多結晶体（Ｔｃ−Ｂ
Ｎ）、Ｈ3 ＢＯ3 、Ｂガス：Ｎ2 、ＮＨ3 ：Ｈ2 、
Ｆ2 、Ａｒ等 ガス圧：５×１０-3Ｔｏｒｒ 基体：Ｓｉ ターゲット−基体間距離：３０ｍｍ 基体温度：６５０℃
るが、これに限定されるものではない。図１または図２
の装置により基体にＳｉを用いて立方晶窒化硼素膜を以
下の製造条件で作製した。表１に成膜条件及びＸ線回折
〔１１１回折ピークの半値幅：２θの角度〕の結果、お
よび赤外吸収スペクトルから求めたｃ−ＢＮ／ｈ−ＢＮ
ピーク比、膜の組成分析（Ｂ：Ｎの比）の結果を示す。 製造条件 エキシマレーザー：Ｆｅ（１５７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ）、ＫｒＦ（２４８ｎｍ）またはＸｅＦ（３５１
ｎｍ） ターゲット：ｈ−ＢＮ、ｃ−ＢＮ多結晶体（Ｔｃ−Ｂ
Ｎ）、Ｈ3 ＢＯ3 、Ｂガス：Ｎ2 、ＮＨ3 ：Ｈ2 、
Ｆ2 、Ａｒ等 ガス圧：５×１０-3Ｔｏｒｒ 基体：Ｓｉ ターゲット−基体間距離：３０ｍｍ 基体温度：６５０℃
【００１７】なお図１または図２の装置でプルームにレ
ーザー光を照射せず、そのほかの条件は実施例１、４、
２０、２１、２６と同一にした例を各々比較例１、２、
３、４、５とし、この結果も表１に示す。また比較例２
として、特開昭６０−１８１２６２号公報に提案される
ＩＶＤ法（Ion Vapor Deposition法：硼素を含有する蒸
発源から基体上に硼素を蒸着させると共に、少なくとも
窒素を含むイオン種を発生せしめるイオン発生源から基
体上にイオン種を照射して、該基体上に窒化硼素を成膜
させる製法。該イオン種のイオン加速エネルギーを該イ
オン種の原子当り５〜１００ｅＶとし、該イオン種より
低エネルギーレベルに活性化された窒素原子または窒素
化合物の雰囲気中で蒸着及び照射を行う方法）に従い、
以下の条件で窒化硼素膜を試作したものを実施例１と同
様に評価した。この結果も表１に示す。 製造条件 蒸発源：Ｂ（硼素）金属 Ｎ2 + 加速エネルギー：１５ｅＶ Ｎ2 雰囲気圧力：４×１０-5Ｔｏｒｒ 基体：Ｓｉ 基体温度：４００℃
ーザー光を照射せず、そのほかの条件は実施例１、４、
２０、２１、２６と同一にした例を各々比較例１、２、
３、４、５とし、この結果も表１に示す。また比較例２
として、特開昭６０−１８１２６２号公報に提案される
ＩＶＤ法（Ion Vapor Deposition法：硼素を含有する蒸
発源から基体上に硼素を蒸着させると共に、少なくとも
窒素を含むイオン種を発生せしめるイオン発生源から基
体上にイオン種を照射して、該基体上に窒化硼素を成膜
させる製法。該イオン種のイオン加速エネルギーを該イ
オン種の原子当り５〜１００ｅＶとし、該イオン種より
低エネルギーレベルに活性化された窒素原子または窒素
化合物の雰囲気中で蒸着及び照射を行う方法）に従い、
以下の条件で窒化硼素膜を試作したものを実施例１と同
様に評価した。この結果も表１に示す。 製造条件 蒸発源：Ｂ（硼素）金属 Ｎ2 + 加速エネルギー：１５ｅＶ Ｎ2 雰囲気圧力：４×１０-5Ｔｏｒｒ 基体：Ｓｉ 基体温度：４００℃
【００１８】
【表１】
【表２】
【表３】
【００１９】表１の結果から本発明によればｈ−ＢＮ成
分がなく、Ｘ線回折ピークの半値幅が小さく（平均して
１．８°→１．２°）結晶性のよい、また化学量論比の
高品質ｃ−ＢＮ膜が得られることが明らかに分かる。
分がなく、Ｘ線回折ピークの半値幅が小さく（平均して
１．８°→１．２°）結晶性のよい、また化学量論比の
高品質ｃ−ＢＮ膜が得られることが明らかに分かる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では硼素原
子を含むターゲットにエキシマレーザー光を照射し、窒
素原子を含むガス雰囲気で該ターゲットに対向して配置
した基体上に立方晶窒化硼素膜を合成する方法におい
て、レーザー照射によって生成した粒子に再度１５０ｎ
ｍ〜３６０ｎｍの波長のレーザー光を照射するという手
段により高品質な立方晶窒化硼素膜を安定して得ること
ができる。
子を含むターゲットにエキシマレーザー光を照射し、窒
素原子を含むガス雰囲気で該ターゲットに対向して配置
した基体上に立方晶窒化硼素膜を合成する方法におい
て、レーザー照射によって生成した粒子に再度１５０ｎ
ｍ〜３６０ｎｍの波長のレーザー光を照射するという手
段により高品質な立方晶窒化硼素膜を安定して得ること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するのに適するシステムの
一実施態様を示す概略図である。
一実施態様を示す概略図である。
【図２】本発明の方法を実施するのに適するシステムの
他の実施態様を示す概略図である。
他の実施態様を示す概略図である。
１：成膜チャンバー ２：ターゲットホルダー ３：ターゲット ４：基体ホルダー ５：基体 ６：ヒーター ７：ガス供給装置 ８：エキシマレーザー ９：ビームスプリッター １０：集光レンズ １１：入射窓 １２：レーザー光用反射鏡 １３：レーザー光 １４：レーザー光 １５：プルーム １６：プルーム照射用エキシマレーザー
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 硼素原子を含むターゲットにエキシマレ
ーザー光を照射し、窒素原子を含むガス雰囲気で該ター
ゲットに対向して配置した基体上に立方晶窒化硼素膜を
合成する方法において、該レーザー照射によって生成し
た粒子に１５０ｎｍ〜３６０ｎｍの波長を有するレーザ
ー光を照射することを特徴とする窒化硼素膜の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15178091A JPH054807A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 窒化硼素膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15178091A JPH054807A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 窒化硼素膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054807A true JPH054807A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15526141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15178091A Pending JPH054807A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 窒化硼素膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH054807A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196588A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 単結晶ホウ素ナノベルトの製造方法 |
| JP2020132968A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 国立大学法人東海国立大学機構 | ｃＢＮ膜の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15178091A patent/JPH054807A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004196588A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 単結晶ホウ素ナノベルトの製造方法 |
| JP2020132968A (ja) * | 2019-02-21 | 2020-08-31 | 国立大学法人東海国立大学機構 | ｃＢＮ膜の製造方法 |
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