JP2000064026A - 炭窒化ホウ素膜の製造方法及びその装置 - Google Patents
炭窒化ホウ素膜の製造方法及びその装置Info
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- JP2000064026A JP2000064026A JP10238594A JP23859498A JP2000064026A JP 2000064026 A JP2000064026 A JP 2000064026A JP 10238594 A JP10238594 A JP 10238594A JP 23859498 A JP23859498 A JP 23859498A JP 2000064026 A JP2000064026 A JP 2000064026A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性に優れた所望の炭窒化ホウ素膜中の
組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製造できる手段を提供
するにある。 【解決手段】 真空容器１１内の基材１３に対して、イ
オン照射を行うイオン源１４と、前記基材１３に対して
蒸着を行う蒸発源１５とを具備し、前記基材１３上に膜
状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させる
ことを特徴とする。
組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製造できる手段を提供
するにある。 【解決手段】 真空容器１１内の基材１３に対して、イ
オン照射を行うイオン源１４と、前記基材１３に対して
蒸着を行う蒸発源１５とを具備し、前記基材１３上に膜
状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させる
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭窒化ホウ素膜の
製造方法及びその装置に関する。例えば、各種回転機械
の軸受やスライドなどの摺動部材や情報機器記憶装置
等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材料、耐熱材
料、高靭性材料等へ適用されるものである。
製造方法及びその装置に関する。例えば、各種回転機械
の軸受やスライドなどの摺動部材や情報機器記憶装置
等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材料、耐熱材
料、高靭性材料等へ適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】炭窒化ホウ素の低圧相（常温・常圧で安
定な相）は、黒鉛（グラファイト）と六方晶窒化ホウ素
（ｈＢＮ）の固溶体から成る物質で、潤滑性、耐熱性、
耐食性、高熱伝導性等の両者の特徴を合わせ持つと共
に、グラファイトに優る耐高温酸化特性及びｈＢＮに優
る強度を有すると言われている。また、電気的には、グ
ラファイトが導電体であるのに対しｈＢＮは優れた絶縁
体であることから、炭窒化ホウ素膜中におけるグラファ
イトとｈＢＮの固溶割合を変化させることにより、電気
的特性を連続的に制御できることが予想される。
定な相）は、黒鉛（グラファイト）と六方晶窒化ホウ素
（ｈＢＮ）の固溶体から成る物質で、潤滑性、耐熱性、
耐食性、高熱伝導性等の両者の特徴を合わせ持つと共
に、グラファイトに優る耐高温酸化特性及びｈＢＮに優
る強度を有すると言われている。また、電気的には、グ
ラファイトが導電体であるのに対しｈＢＮは優れた絶縁
体であることから、炭窒化ホウ素膜中におけるグラファ
イトとｈＢＮの固溶割合を変化させることにより、電気
的特性を連続的に制御できることが予想される。
【０００３】さらに、炭窒化ホウ素の高圧相（高温・高
圧で安定な相）は、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素
（ｃＢＮ）の固溶体で、硬度、耐酸化性等両者の特長を
合わせ持つ物質と予想されているが、任意の炭素、窒
素、ホウ素組成比を有する炭窒化ホウ素の低圧相が合成
できれば、高圧相の前駆体として利用範囲もさらに広が
るものである。以上の性質を利用して、各種回転機器の
軸受けやスライド等の摺動部材や情報機器記憶装置等の
保護膜、電子工業材料、耐熱材料、高靭性材料等への応
用が期待されている。
圧で安定な相）は、ダイヤモンドと立方晶窒化ホウ素
（ｃＢＮ）の固溶体で、硬度、耐酸化性等両者の特長を
合わせ持つ物質と予想されているが、任意の炭素、窒
素、ホウ素組成比を有する炭窒化ホウ素の低圧相が合成
できれば、高圧相の前駆体として利用範囲もさらに広が
るものである。以上の性質を利用して、各種回転機器の
軸受けやスライド等の摺動部材や情報機器記憶装置等の
保護膜、電子工業材料、耐熱材料、高靭性材料等への応
用が期待されている。
【０００４】従来の炭窒化ホウ素の合成方法としては、
アンモニア、アセチレン等と塩化ホウ素との反応や、四
塩化炭素、アセトニトリルと塩化ホウ素との反応や、ジ
メチルアミンボラン等の窒素及びホウ素を含有する有機
化合物の熱分解等の気相化学蒸着法（ＣＶＤ法）が用い
られていた。
アンモニア、アセチレン等と塩化ホウ素との反応や、四
塩化炭素、アセトニトリルと塩化ホウ素との反応や、ジ
メチルアミンボラン等の窒素及びホウ素を含有する有機
化合物の熱分解等の気相化学蒸着法（ＣＶＤ法）が用い
られていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの方法
では、原料の混合状態や反応が不均一になることによる
組成のずれが生じたり、混合過程に中間生成物が合成さ
れるといった問題がある。そのため、反応の均一化はも
とより、原料の混合過程にも煩雑且つ高度の技術を要し
た。
では、原料の混合状態や反応が不均一になることによる
組成のずれが生じたり、混合過程に中間生成物が合成さ
れるといった問題がある。そのため、反応の均一化はも
とより、原料の混合過程にも煩雑且つ高度の技術を要し
た。
【０００６】さらに、これらの手法による合成は、処理
温度が高温（１０００〜１４００℃）で、高速度工具鋼
等高温で変質してしまう材料上に成膜することは不可能
である。従って、炭窒化ホウ素の持つ特長を最大限に活
用するためには、所望の組成から成る密着性の優れた膜
状の炭窒化ホウ素を低温で製造する技術の開発が必要不
可欠となる。本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
た炭窒化ホウ素膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
温度が高温（１０００〜１４００℃）で、高速度工具鋼
等高温で変質してしまう材料上に成膜することは不可能
である。従って、炭窒化ホウ素の持つ特長を最大限に活
用するためには、所望の組成から成る密着性の優れた膜
状の炭窒化ホウ素を低温で製造する技術の開発が必要不
可欠となる。本発明は、上記従来技術の問題点を解決し
た炭窒化ホウ素膜の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の請求項１に係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、イオ
ン照射と蒸着を同時に行うことにより、基材上に膜状の
炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させること
を特徴とする。上記目的を達成する本発明の請求項２に
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項１において、
イオン照射は、窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオン
と炭素若しくはホウ素含有イオンの混合イオンとし、蒸
着物質は、炭素及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含
む固体を原料とすることを特徴とする。
明の請求項１に係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、イオ
ン照射と蒸着を同時に行うことにより、基材上に膜状の
炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させること
を特徴とする。上記目的を達成する本発明の請求項２に
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項１において、
イオン照射は、窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオン
と炭素若しくはホウ素含有イオンの混合イオンとし、蒸
着物質は、炭素及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含
む固体を原料とすることを特徴とする。
【０００８】上記目的を達成する本発明の請求項３に係
る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項１において、効
率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオン
のみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオ
ンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下とすること
を特徴とする。上記目的を達成する本発明の請求項４に
係る炭窒化ホウ素膜の製造装置は、真空容器内の基材に
対して、イオン照射を行うイオン源と、前記基材に対し
て蒸着を行う蒸発源とを具備し、前記基材上に膜状の炭
素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させることを
特徴とする。
る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項１において、効
率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオン
のみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオ
ンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下とすること
を特徴とする。上記目的を達成する本発明の請求項４に
係る炭窒化ホウ素膜の製造装置は、真空容器内の基材に
対して、イオン照射を行うイオン源と、前記基材に対し
て蒸着を行う蒸発源とを具備し、前記基材上に膜状の炭
素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成させることを
特徴とする。
【０００９】上記目的を達成する本発明の請求項５に係
る炭窒化ホウ素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対
して、窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若
しくはホウ素含有イオンの混合イオンを照射するイオン
源と、前記基材に対して炭素及びホウ素又は炭素若しく
はホウ素を含む固体を原料として蒸着を行う蒸発源とを
具備し、前記基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化
合物を低温で形成させることを特徴とする。上記目的を
達成する本発明の請求項６に係る炭窒化ホウ素膜の製造
装置は、請求項４又は５において、前記イオン源は、効
率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオン
のみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオ
ンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下とすること
を特徴とする。
る炭窒化ホウ素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対
して、窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若
しくはホウ素含有イオンの混合イオンを照射するイオン
源と、前記基材に対して炭素及びホウ素又は炭素若しく
はホウ素を含む固体を原料として蒸着を行う蒸発源とを
具備し、前記基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化
合物を低温で形成させることを特徴とする。上記目的を
達成する本発明の請求項６に係る炭窒化ホウ素膜の製造
装置は、請求項４又は５において、前記イオン源は、効
率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオン
のみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオ
ンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下とすること
を特徴とする。
【００１０】上記目的を達成する本発明の請求項７に係
る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、窒素、炭素、ホウ素を
それぞれ含有するイオン照射を同時に行うことにより、
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を形成さ
せることを特徴とする。上記目的を達成する本発明の請
求項８に係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項７に
おいて、前記イオン照射はエネルギーを３ｋｅＶ以下と
することを特徴とする。
る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、窒素、炭素、ホウ素を
それぞれ含有するイオン照射を同時に行うことにより、
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を形成さ
せることを特徴とする。上記目的を達成する本発明の請
求項８に係る炭窒化ホウ素膜の製造方法は、請求項７に
おいて、前記イオン照射はエネルギーを３ｋｅＶ以下と
することを特徴とする。
【００１１】〔作用〕従来の炭窒化ホウ素膜の製造方法
に対し、本発明は、イオン照射と蒸着を同時に行うイオ
ン蒸着法であり、原料の供給比を変化させるだけで炭窒
化ホウ素膜の組成を制御することが可能であり、また、
イオンの持つエネルギーにより、原料の反応性や炭窒化
ホウ素膜と基材との密着性の向上が期待できる。さら
に、処理温度が低温（１５０〜５００℃）であるため、
母材を変質することなく、低温で炭窒化ホウ素膜の合成
が可能である。
に対し、本発明は、イオン照射と蒸着を同時に行うイオ
ン蒸着法であり、原料の供給比を変化させるだけで炭窒
化ホウ素膜の組成を制御することが可能であり、また、
イオンの持つエネルギーにより、原料の反応性や炭窒化
ホウ素膜と基材との密着性の向上が期待できる。さら
に、処理温度が低温（１５０〜５００℃）であるため、
母材を変質することなく、低温で炭窒化ホウ素膜の合成
が可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】〔実施例１〕本発明の第１の実施
例に係る炭窒化ホウ素膜の製造装置を図１に示す。同図
に示す装置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取
り付けられた基材１３に対し、イオン源１４から窒素含
有イオンと炭素含有イオンとを混合したイオン２０を照
射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置された蒸
発源１５内の原料１６であるホウ素へ電子ビーム１７を
照射し、蒸発したホウ素の蒸気１８を基材１３上に蒸着
させるものである。尚、ホウ素の蒸気１８の基材１３へ
の蒸発量は、モニター１９で測定する。
例に係る炭窒化ホウ素膜の製造装置を図１に示す。同図
に示す装置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取
り付けられた基材１３に対し、イオン源１４から窒素含
有イオンと炭素含有イオンとを混合したイオン２０を照
射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置された蒸
発源１５内の原料１６であるホウ素へ電子ビーム１７を
照射し、蒸発したホウ素の蒸気１８を基材１３上に蒸着
させるものである。尚、ホウ素の蒸気１８の基材１３へ
の蒸発量は、モニター１９で測定する。
【００１３】上記構成を有する本実施例に係る炭窒化ホ
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。次に、イオン
源１４に供給した窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニ
ア等）及び炭素含有ガス（例えばメタン、アセチレン
等）の混合ガスをイオン源１４内でイオン化し、窒素含
有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン２０を基材
１３へ照射すると同時に、蒸発源１５よりホウ素の蒸気
１８を基材１３上に蒸着させる。
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。次に、イオン
源１４に供給した窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニ
ア等）及び炭素含有ガス（例えばメタン、アセチレン
等）の混合ガスをイオン源１４内でイオン化し、窒素含
有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン２０を基材
１３へ照射すると同時に、蒸発源１５よりホウ素の蒸気
１８を基材１３上に蒸着させる。
【００１４】ここで、窒素含有イオンと炭素含有イオン
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：１、ホウ素の蒸気１８の蒸発速
度を０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組
成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、
窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン２０
のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を
３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比２：２：１の炭窒
化ホウ素膜を合成できた。
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：１、ホウ素の蒸気１８の蒸発速
度を０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組
成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、
窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン２０
のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を
３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比２：２：１の炭窒
化ホウ素膜を合成できた。
【００１５】さらに、窒素含有イオンと炭素含有イオン
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速
度を０．２６Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組
成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このよ
うに窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０のエネルギーを一定とし、窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及びホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化
させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／
窒素組成比を変化させることができる。
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速
度を０．２６Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組
成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このよ
うに窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０のエネルギーを一定とし、窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及びホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化
させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／
窒素組成比を変化させることができる。
【００１６】この効果は、窒素含有イオンと炭素含有イ
オンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以下
であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
オンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以下
であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
【００１７】〔実施例２〕本実施例は、図１の装置を用
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）及びホウ素
含有ガス（例えば塩化ホウ素、シボラン等）の混合ガス
とし、窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイ
オン２０を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５内
の原料１６である炭素へ電子ビーム１７を照射し、蒸発
した炭素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させるものであ
る。その他については、前述した実施例１と同様であ
る。
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）及びホウ素
含有ガス（例えば塩化ホウ素、シボラン等）の混合ガス
とし、窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイ
オン２０を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５内
の原料１６である炭素へ電子ビーム１７を照射し、蒸発
した炭素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させるものであ
る。その他については、前述した実施例１と同様であ
る。
【００１８】ここで、窒素含有イオンとホウ素含有イオ
ンを混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、
窒素／塩化ホウ素供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸
発速度を１．９Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイオ
ン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩化ホウ素
供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸発速度を２．９Å
／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１
の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
ンを混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、
窒素／塩化ホウ素供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸
発速度を１．９Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイオ
ン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩化ホウ素
供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸発速度を２．９Å
／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１
の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
【００１９】さらに、窒素含有イオンとホウ素含有イオ
ンを混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、
窒素／塩化ホウ素供給比を１：２、炭素の蒸気１８の蒸
発速度を２．５Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素
組成比２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。この
ように窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイ
オン２０のエネルギーを一定とし窒素含有イオン／ホウ
素含有イオン供給比及び炭素の蒸気１８の蒸発速度を変
化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素
／窒素組成比を変化させることができる。
ンを混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、
窒素／塩化ホウ素供給比を１：２、炭素の蒸気１８の蒸
発速度を２．５Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素
組成比２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。この
ように窒素含有イオンとホウ素含有イオンを混合したイ
オン２０のエネルギーを一定とし窒素含有イオン／ホウ
素含有イオン供給比及び炭素の蒸気１８の蒸発速度を変
化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素
／窒素組成比を変化させることができる。
【００２０】この効果は、窒素含有イオンとホウ素含有
イオンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以
下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
イオンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以
下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
【００２１】〔実施例３〕本実施例は、図１の装置を用
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）のみとし、
窒素を含有するイオン２０を基材１３へ照射すると同時
に、蒸発源１５内の原料１６である炭化ホウ素へ電子ビ
ーム１７を照射し、蒸発した炭化ホウ素の蒸気１８を基
材１３上に蒸着させるものである。その他については、
前述した実施例１と同様である。ここで、イオン２０の
エネルギーを０．５ｋｅＶ、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．３Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比４：１：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）のみとし、
窒素を含有するイオン２０を基材１３へ照射すると同時
に、蒸発源１５内の原料１６である炭化ホウ素へ電子ビ
ーム１７を照射し、蒸発した炭化ホウ素の蒸気１８を基
材１３上に蒸着させるものである。その他については、
前述した実施例１と同様である。ここで、イオン２０の
エネルギーを０．５ｋｅＶ、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．３Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比４：１：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
【００２２】また、イオン２０のエネルギーを０．５ｋ
ｅＶ、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓ
ｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比４：１：４の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。このようにイオン２０のエ
ネルギーを一定とし炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭
素／窒素組成比を変化させることができる。
ｅＶ、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓ
ｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比４：１：４の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。このようにイオン２０のエ
ネルギーを一定とし炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭
素／窒素組成比を変化させることができる。
【００２３】この効果は、イオン２０のエネルギーが３
ｋｅＶ以下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得るこ
とができる。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光
電子分光分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素
の互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されてい
ることが確認できた。
ｋｅＶ以下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得るこ
とができる。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光
電子分光分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素
の互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されてい
ることが確認できた。
【００２４】〔実施例４〕本実施例は、図１の装置を用
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）及び炭素含
有ガス（例えばメタン、アセチレン等）の混合ガスと
し、窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５内の原
料１６である炭化ホウ素へ電子ビーム１７を照射し、蒸
発した炭化ホウ素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させる
ものである。その他については、前述した実施例１と同
様である。
いる実施例１において、イオン源１４に導入したガスを
窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）及び炭素含
有ガス（例えばメタン、アセチレン等）の混合ガスと
し、窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５内の原
料１６である炭化ホウ素へ電子ビーム１７を照射し、蒸
発した炭化ホウ素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させる
ものである。その他については、前述した実施例１と同
様である。
【００２５】ここで、窒素含有イオンと炭素含有イオン
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比
を１：８、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å
／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１
の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒
素組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオン
２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比
を１：８、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å
／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１
の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
【００２６】さらに、窒素含有イオンと炭素含有イオン
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．３Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素
組成比４：４：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。この
ように窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオ
ン２０のエネルギーを一定とし窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及び炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭
素／窒素組成比を変化させることができる。
を混合したイオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒
素／メタン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸
発速度を０．３Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素
組成比４：４：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。この
ように窒素含有イオンと炭素含有イオンを混合したイオ
ン２０のエネルギーを一定とし窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及び炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭
素／窒素組成比を変化させることができる。
【００２７】この効果は、窒素含有イオンと炭素含有イ
オンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以下
であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
オンを混合したイオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ以下
であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
【００２８】〔実施例５〕本発明の第５の実施例に係る
炭窒化ホウ素膜の製造装置を図２に示す。同図に示す装
置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取り付けら
れた基材１３に対し、イオン源１４１から窒素含有イオ
ン２０１を、イオン源１４２から炭素含有イオン２０２
を照射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置され
た蒸発源１５内の原料１６であるホウ素へ電子ビーム１
７を照射し、蒸発したホウ素の蒸気１８を基材１３上に
蒸着させるものである。尚、ホウ素の蒸気１８の基材１
３への蒸発量は、モニター１９で測定する。イオン源１
４１及びイオン源１４２のどちらから窒素含有イオン及
び炭素含有イオンを供給しても構わない。
炭窒化ホウ素膜の製造装置を図２に示す。同図に示す装
置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取り付けら
れた基材１３に対し、イオン源１４１から窒素含有イオ
ン２０１を、イオン源１４２から炭素含有イオン２０２
を照射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置され
た蒸発源１５内の原料１６であるホウ素へ電子ビーム１
７を照射し、蒸発したホウ素の蒸気１８を基材１３上に
蒸着させるものである。尚、ホウ素の蒸気１８の基材１
３への蒸発量は、モニター１９で測定する。イオン源１
４１及びイオン源１４２のどちらから窒素含有イオン及
び炭素含有イオンを供給しても構わない。
【００２９】上記構成を有する本実施例に係る炭窒化ホ
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。次に、窒素含
有ガス（例えば窒素、アンモニア等）をイオン源１４１
内でイオン化し窒素含有イオン２０１を照射し、また、
炭素含有ガス（例えばメタン、アセチレン等）の混合ガ
スをイオン源１４２内でイオン化し炭素含有イオン２０
２を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５よりホウ
素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させる。
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。次に、窒素含
有ガス（例えば窒素、アンモニア等）をイオン源１４１
内でイオン化し窒素含有イオン２０１を照射し、また、
炭素含有ガス（例えばメタン、アセチレン等）の混合ガ
スをイオン源１４２内でイオン化し炭素含有イオン２０
２を基材１３へ照射すると同時に、蒸発源１５よりホウ
素の蒸気１８を基材１３上に蒸着させる。
【００３０】ここで、窒素含有イオン２０１と炭素含有
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：１、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．
５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：
１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素含有
イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギーを
０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を３：７、ホウ素の
蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅｃとするとホウ素
／炭素／窒素組成比２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成
できた。
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：１、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．
５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：
１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素含有
イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギーを
０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を３：７、ホウ素の
蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅｃとするとホウ素
／炭素／窒素組成比２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成
できた。
【００３１】さらに、窒素含有イオン２０１と炭素含有
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．
２６Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように窒素
含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギー
を一定とし窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比及び
ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化させることにより、
炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化さ
せることができる。
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を３：７、ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．
２６Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比１：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように窒素
含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギー
を一定とし窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比及び
ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化させることにより、
炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化さ
せることができる。
【００３２】この効果は、窒素含有イオン２０１と炭素
含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれば
０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができる。また、
窒素含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネル
ギーは必ずしも同じとする必要はなく、窒素含有イオン
２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギーそれぞれが
３ｋｅＶ以下であれば、本実施例と同様な効果が得られ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれば
０．５ｋｅＶ以外のときでも得ることができる。また、
窒素含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネル
ギーは必ずしも同じとする必要はなく、窒素含有イオン
２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギーそれぞれが
３ｋｅＶ以下であれば、本実施例と同様な効果が得られ
る。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光
分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素の互いの
結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されていることが
確認できた。
【００３３】〔実施例６〕本実施例は、図２の装置を用
いる実施例５において、窒素含有ガス（例えば窒素、ア
ンモニア等）をイオン源１４１内でイオン化し窒素含有
イオン２０１を照射し、また、ホウ素含有ガス（例えば
塩化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン源１４２
内でイオン化しホウ素含有イオン２０２を基材１３へ照
射すると同時に、蒸発源１５内の炭素１６へ電子ビーム
１７を照射し、蒸発した炭素の蒸気１８を基材１３上に
蒸着させるものである。その他については、前述した実
施例５と同様である。
いる実施例５において、窒素含有ガス（例えば窒素、ア
ンモニア等）をイオン源１４１内でイオン化し窒素含有
イオン２０１を照射し、また、ホウ素含有ガス（例えば
塩化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン源１４２
内でイオン化しホウ素含有イオン２０２を基材１３へ照
射すると同時に、蒸発源１５内の炭素１６へ電子ビーム
１７を照射し、蒸発した炭素の蒸気１８を基材１３上に
蒸着させるものである。その他については、前述した実
施例５と同様である。
【００３４】ここで、窒素含有イオン２０１とホウ素含
有イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩
化ホウ素供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸発速度を
１．９Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比
１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素
含有イオン２０１とホウ素含有イオン２０２のエネルギ
ーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩化ホウ素供給比を１：１、
炭素の蒸気１８の蒸発速度を２．９Å／ｓｅｃとすると
ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜
を合成できた。
有イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩
化ホウ素供給比を１：１、炭素の蒸気１８の蒸発速度を
１．９Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比
１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素
含有イオン２０１とホウ素含有イオン２０２のエネルギ
ーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩化ホウ素供給比を１：１、
炭素の蒸気１８の蒸発速度を２．９Å／ｓｅｃとすると
ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜
を合成できた。
【００３５】さらに、窒素含有イオン２０１とホウ素含
有イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩
化ホウ素供給比を１：２、炭素の蒸気１８の蒸発速度を
２．５Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比
２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように
窒素含有イオン２０１とホウ素含有イオン２０２のエネ
ルギーを一定とし窒素含有イオン／ホウ素含有イオン供
給比及び炭素の蒸気１８の蒸発速度を変化させることに
より、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を
変化させることができる。
有イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／塩
化ホウ素供給比を１：２、炭素の蒸気１８の蒸発速度を
２．５Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比
２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように
窒素含有イオン２０１とホウ素含有イオン２０２のエネ
ルギーを一定とし窒素含有イオン／ホウ素含有イオン供
給比及び炭素の蒸気１８の蒸発速度を変化させることに
より、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を
変化させることができる。
【００３６】この効果は、窒素含有イオン２０１とホウ
素含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれ
ば同じエネルギーとする必要はなく、また、０．５ｋｅ
Ｖ以外のときでも得ることができる。以上の方法で作製
した炭窒化ホウ素膜を光電子分光分析により分析した結
果、炭素、窒素、ホウ素の互いの結合が認められ、炭窒
化ホウ素が合成されていることが確認できた。
素含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれ
ば同じエネルギーとする必要はなく、また、０．５ｋｅ
Ｖ以外のときでも得ることができる。以上の方法で作製
した炭窒化ホウ素膜を光電子分光分析により分析した結
果、炭素、窒素、ホウ素の互いの結合が認められ、炭窒
化ホウ素が合成されていることが確認できた。
【００３７】〔実施例７〕本実施例は、図２の装置を用
いる実施例５において、窒素含有ガス（例えば窒素、ア
ンモニア等）をイオン源１４１内でイオン化し窒素含有
イオン２０１を照射し、また、炭素含有ガス（例えばメ
タン、アセチレン等）の混合ガスをイオン源１４２内で
イオン化し炭素含有イオン２０２を基材１３へ照射する
と同時に、蒸発源１５内の原料１６である炭化ホウ素へ
電子ビーム１７を照射し、蒸発した炭化ホウ素の蒸気１
８を基材１３上に蒸着させるものである。その他につい
ては、前述した実施例５と同様である。
いる実施例５において、窒素含有ガス（例えば窒素、ア
ンモニア等）をイオン源１４１内でイオン化し窒素含有
イオン２０１を照射し、また、炭素含有ガス（例えばメ
タン、アセチレン等）の混合ガスをイオン源１４２内で
イオン化し炭素含有イオン２０２を基材１３へ照射する
と同時に、蒸発源１５内の原料１６である炭化ホウ素へ
電子ビーム１７を照射し、蒸発した炭化ホウ素の蒸気１
８を基材１３上に蒸着させるものである。その他につい
ては、前述した実施例５と同様である。
【００３８】ここで、窒素含有イオン２０１と炭素含有
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比
１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素
含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を１：８、炭化ホ
ウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅｃとすると
ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜
を合成できた。
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
０．５Å／ｓｅｃとすると、ホウ素／炭素／窒素組成比
１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素
含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、窒素／メタン供給比を１：８、炭化ホ
ウ素の蒸気１８の蒸発速度を０．５Å／ｓｅｃとすると
ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ素膜
を合成できた。
【００３９】さらに、窒素含有イオン２０１と炭素含有
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
０．３Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比
４：４：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように
窒素含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネル
ギーを一定とし窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比
及び炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化させること
により、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比
を変化させることができる。
イオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅＶ、窒素／メタ
ン供給比を１：４、炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を
０．３Å／ｓｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比
４：４：５の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように
窒素含有イオン２０１と炭素含有イオン２０２のエネル
ギーを一定とし窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比
及び炭化ホウ素の蒸気１８の蒸発速度を変化させること
により、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比
を変化させることができる。
【００４０】この効果は、窒素含有イオン２０１と炭素
含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれば
同じエネルギーとする必要はなく、また、０．５ｋｅＶ
以外のときでも得ることができる。以上の方法で作製し
た炭窒化ホウ素膜を光電子分光分析により分析した結
果、炭素、室素、ホウ素の互いの結合が認められ、炭窒
化ホウ素が合成されていることが確認できた。
含有イオン２０２のエネルギーが３ｋｅＶ以下であれば
同じエネルギーとする必要はなく、また、０．５ｋｅＶ
以外のときでも得ることができる。以上の方法で作製し
た炭窒化ホウ素膜を光電子分光分析により分析した結
果、炭素、室素、ホウ素の互いの結合が認められ、炭窒
化ホウ素が合成されていることが確認できた。
【００４１】〔実施例８〕本発明の第８の実施例に係る
炭窒化ホウ素膜の製造装置を図３に示す。同図に示す装
置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取り付けら
れた基材１３に対し、イオン源１４からイオン２０を照
射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置された蒸
発源１５１内のホウ素１６１へ電子ビーム１７１を照射
し蒸発したホウ素蒸気１８１を基材１３上に蒸着させる
と共に、蒸発源１５２内の炭素１６２へ電子ビーム１７
２を照射し蒸発した炭素蒸気１８２を基材１３上に蒸着
させるものである。
炭窒化ホウ素膜の製造装置を図３に示す。同図に示す装
置は、真空容器１１内の基材ホルダー１２に取り付けら
れた基材１３に対し、イオン源１４からイオン２０を照
射すると同時に、真空容器１１内の下部に設置された蒸
発源１５１内のホウ素１６１へ電子ビーム１７１を照射
し蒸発したホウ素蒸気１８１を基材１３上に蒸着させる
と共に、蒸発源１５２内の炭素１６２へ電子ビーム１７
２を照射し蒸発した炭素蒸気１８２を基材１３上に蒸着
させるものである。
【００４２】ホウ素蒸気１８１の基材１３への蒸発量は
モニター１９１により測定され、炭素蒸気１８２の基材
１３への蒸発量はモニター１９２で測定される。蒸発源
１５１及び蒸発源１５２のどちらからホウ素及び炭素を
供給しても構わない。また、モニター１９１及び１９２
に測定蒸気以外の蒸気の入り込みを防ぐために、仕切板
１０が設けられている。
モニター１９１により測定され、炭素蒸気１８２の基材
１３への蒸発量はモニター１９２で測定される。蒸発源
１５１及び蒸発源１５２のどちらからホウ素及び炭素を
供給しても構わない。また、モニター１９１及び１９２
に測定蒸気以外の蒸気の入り込みを防ぐために、仕切板
１０が設けられている。
【００４３】上記構成を有する本実施例に係る炭窒化ホ
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。
ウ素膜の製造装置は、以下のように炭窒化ホウ素膜を製
造することができる。先ず、基材１３（例えば高速度工
具鋼）を有機溶剤（例えばアセトン）で超音波洗浄を施
した後、真空容器１１内の基材ホルダー１２に設置し、
２×１０-6ｔｏｒｒ以下に予備排気する。
【００４４】次に、イオン源１４に供給した窒素含有ガ
ス（例えば窒素、アンモニア等）をイオン源１４内でイ
オン化し、イオン２０を基材１３へ照射すると同時に、
蒸発源１５１内のホウ素１６１を電子ビーム１７１によ
り蒸発させホウ素蒸気１８１を基材１３上に蒸着させる
と共に、蒸発源１５２内の炭素１６２を電子ビーム１７
２により蒸発させ炭素蒸気１８２を基材１３上に蒸着さ
せる。ここで、イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、ホウ素の蒸気１８１の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を１．４Å／ｓｅｃとす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：１：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。
ス（例えば窒素、アンモニア等）をイオン源１４内でイ
オン化し、イオン２０を基材１３へ照射すると同時に、
蒸発源１５１内のホウ素１６１を電子ビーム１７１によ
り蒸発させホウ素蒸気１８１を基材１３上に蒸着させる
と共に、蒸発源１５２内の炭素１６２を電子ビーム１７
２により蒸発させ炭素蒸気１８２を基材１３上に蒸着さ
せる。ここで、イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、ホウ素の蒸気１８１の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を１．４Å／ｓｅｃとす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：１：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。
【００４５】また、イオン２０のエネルギーを０．５ｋ
ｅＶ、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を２．４Å／ｓｅｃとす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。さらに、イオン２０のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度を１．０
Å／ｓｅｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を２．４Å／ｓ
ｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比２：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。このようにイオン２０のエ
ネルギーを一定とし、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度及び
炭素蒸気１８２の蒸発速度を変化させることにより、炭
窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させ
ることができる。
ｅＶ、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度を０．５Å／ｓｅ
ｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を２．４Å／ｓｅｃとす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。さらに、イオン２０のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度を１．０
Å／ｓｅｃ、炭素蒸気１８２の蒸発速度を２．４Å／ｓ
ｅｃとするとホウ素／炭素／窒素組成比２：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。このようにイオン２０のエ
ネルギーを一定とし、ホウ素蒸気１８１の蒸発速度及び
炭素蒸気１８２の蒸発速度を変化させることにより、炭
窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させ
ることができる。
【００４６】この効果は、イオン２０のエネルギーが３
ｋｅＶ以下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得るこ
とができる。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光
電子分光分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素
の互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されてい
ることが確認できた。
ｋｅＶ以下であれば０．５ｋｅＶ以外のときでも得るこ
とができる。以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光
電子分光分析により分析した結果、炭素、窒素、ホウ素
の互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されてい
ることが確認できた。
【００４７】ここで、図４に実施例１〜８により作製し
た、ホウ素／炭素／窒素組成比の異なる炭窒化ホウ素膜
のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試験結果を示すよ
うに、本発明で製造した炭窒化ホウ素膜の摩擦係数は、
その組成比の違いにより多少のばらつきはあるものの、
全て比較材である高速度工具鋼やＴiＮより低く、さら
に摩耗幅も小さいという結果が得られ、耐摩耗性に優れ
ていることも確認された。なお、摩擦係数は炭窒化ホウ
素膜中の組成比により決定されるものであり、実施例に
挙げた製造方法による差異は無かった。さらに、何れの
実施例で製造した炭窒化ホウ素膜の平均表面粗さは約１
０ｎｍ以下と非常に滑らかであり、優れた耐摩耗性を示
す裏付けとなっている。
た、ホウ素／炭素／窒素組成比の異なる炭窒化ホウ素膜
のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試験結果を示すよ
うに、本発明で製造した炭窒化ホウ素膜の摩擦係数は、
その組成比の違いにより多少のばらつきはあるものの、
全て比較材である高速度工具鋼やＴiＮより低く、さら
に摩耗幅も小さいという結果が得られ、耐摩耗性に優れ
ていることも確認された。なお、摩擦係数は炭窒化ホウ
素膜中の組成比により決定されるものであり、実施例に
挙げた製造方法による差異は無かった。さらに、何れの
実施例で製造した炭窒化ホウ素膜の平均表面粗さは約１
０ｎｍ以下と非常に滑らかであり、優れた耐摩耗性を示
す裏付けとなっている。
【００４８】〔実施例９〕本発明の第９の実施例に係る
炭窒化ホウ素膜の製造方法について図５を参照して説明
する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホルダ
ー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源１４
から窒素含有イオン、炭素含有イオン及びホウ素含有イ
オンの混合イオン２０を照射するものである。
炭窒化ホウ素膜の製造方法について図５を参照して説明
する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホルダ
ー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源１４
から窒素含有イオン、炭素含有イオン及びホウ素含有イ
オンの混合イオン２０を照射するものである。
【００４９】このような炭窒化ホウ素膜の製造装置によ
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
【００５０】次に、イオン源１４に供給した窒素含有ガ
ス（例えば窒素、アンモニア等）と炭素含有ガス（例え
ばメタン、アセチレン等）とホウ素含有ガス（例えば塩
化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン源１４内で
イオン化し、窒素含有イオンと炭素含有イオンとホウ素
含有イオンの混合イオン２０を基材１３へ照射する。こ
こで、例えば窒素イオンとメタンイオンと塩化ホウ素イ
オンの混合イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、塩
化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：４：１とす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：１：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。
ス（例えば窒素、アンモニア等）と炭素含有ガス（例え
ばメタン、アセチレン等）とホウ素含有ガス（例えば塩
化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン源１４内で
イオン化し、窒素含有イオンと炭素含有イオンとホウ素
含有イオンの混合イオン２０を基材１３へ照射する。こ
こで、例えば窒素イオンとメタンイオンと塩化ホウ素イ
オンの混合イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅＶ、塩
化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：４：１とす
ると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：１：１の炭窒化ホ
ウ素膜を合成できた。
【００５１】また、窒素イオンとメタンイオンと塩化ホ
ウ素イオンの混合イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：
１とすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素イオンとメタン
イオンと塩化ホウ素イオンの混合イオン２０のエネルギ
ーを０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量
の比を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比
２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
ウ素イオンの混合イオン２０のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：
１とすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。また、窒素イオンとメタン
イオンと塩化ホウ素イオンの混合イオン２０のエネルギ
ーを０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量
の比を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比
２：２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。
【００５２】このように、窒素含有イオンと炭素含有イ
オンとホウ素含有イオンの混合イオン２０のエネルギー
を一定とし、ホウ素含有ガス／炭素含有ガス／窒素含有
ガスの供給量の比を変化させることにより、炭窒化ホウ
素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させることが
できる。なお、窒素含有イオンと炭素含有イオンとホウ
素含有イオンの混合イオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ
以下であれば、当該イオン２０のエネルギーが０．５ｋ
ｅＶ以外のときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭
素／窒素組成比を調整することができる。以上の方法で
作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光法により調べた結
果、ホウ素、炭素、窒素のお互いの結合が認められ、炭
窒化ホウ素が合成されていることが確認できた。
オンとホウ素含有イオンの混合イオン２０のエネルギー
を一定とし、ホウ素含有ガス／炭素含有ガス／窒素含有
ガスの供給量の比を変化させることにより、炭窒化ホウ
素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させることが
できる。なお、窒素含有イオンと炭素含有イオンとホウ
素含有イオンの混合イオン２０のエネルギーが３ｋｅＶ
以下であれば、当該イオン２０のエネルギーが０．５ｋ
ｅＶ以外のときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭
素／窒素組成比を調整することができる。以上の方法で
作製した炭窒化ホウ素膜を光電子分光法により調べた結
果、ホウ素、炭素、窒素のお互いの結合が認められ、炭
窒化ホウ素が合成されていることが確認できた。
【００５３】〔実施例１０〕本発明の第１０の実施例に
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法について図６を参照して
説明する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホ
ルダー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源
１４１から混合イオン２０１を照射すると同時に、イオ
ン源１４２からイオン２０２を照射するものである。
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法について図６を参照して
説明する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホ
ルダー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源
１４１から混合イオン２０１を照射すると同時に、イオ
ン源１４２からイオン２０２を照射するものである。
【００５４】混合イオン２０１は、窒素を含有するイオ
ン、ホウ素を含有するイオン及び炭素を含有するイオン
の内の２種類のイオンを混合したものである。また、イ
オン２０２は、イオン源１４１に含まれない残り１種類
のイオンよりなる。イオン源１４１及びイオン源１４２
のどちらから２種類の混合イオンを供給しても構わな
い。
ン、ホウ素を含有するイオン及び炭素を含有するイオン
の内の２種類のイオンを混合したものである。また、イ
オン２０２は、イオン源１４１に含まれない残り１種類
のイオンよりなる。イオン源１４１及びイオン源１４２
のどちらから２種類の混合イオンを供給しても構わな
い。
【００５５】このような炭窒化ホウ素膜の製造装置によ
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
【００５６】次に、イオン源１４１に供給した窒素含有
ガス（例えば窒素、アンモニア等）及びホウ素含有ガス
（例えば塩化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン
源１４１内でイオン化し、窒素含有イオン及びホウ素含
有イオンの混合イオン２０１を照射すると同時に、イオ
ン源１４２に供給した炭素含有ガス（例えばメタン、ア
セチレン等）をイオン源１４２内でイオン化し、炭素含
有イオン２０２を照射する。
ガス（例えば窒素、アンモニア等）及びホウ素含有ガス
（例えば塩化ホウ素、ジボラン等）の混合ガスをイオン
源１４１内でイオン化し、窒素含有イオン及びホウ素含
有イオンの混合イオン２０１を照射すると同時に、イオ
ン源１４２に供給した炭素含有ガス（例えばメタン、ア
セチレン等）をイオン源１４２内でイオン化し、炭素含
有イオン２０２を照射する。
【００５７】ここで、例えば窒素イオン及び塩化ホウ素
イオンの混合イオン２０１及びメタンイオン２０２のエ
ネルギーを０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の
供給量の比を１：４：１とすると、ホウ素／炭素／窒素
組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素イオン及び塩化ホウ素イオンの混合イオン２０
１及びメタンイオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：
１とすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。
イオンの混合イオン２０１及びメタンイオン２０２のエ
ネルギーを０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の
供給量の比を１：４：１とすると、ホウ素／炭素／窒素
組成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。ま
た、窒素イオン及び塩化ホウ素イオンの混合イオン２０
１及びメタンイオン２０２のエネルギーを０．５ｋｅ
Ｖ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：
１とすると、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭
窒化ホウ素膜を合成できた。
【００５８】また、窒素イオン及び塩化ホウ素イオンの
混合イオン２０１及びメタンイオン２０２のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の
比を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比２：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように、窒
素含有イオン及びホウ素含有イオンの混合イオン２０１
及び炭素含有イオン２０２のエネルギーを一定とし、ホ
ウ素含有ガス／炭素含有ガス／窒素含有ガスの供給量の
比を変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素
／炭素／窒素組成比を変化させることができる。
混合イオン２０１及びメタンイオン２０２のエネルギー
を０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の
比を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比２：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように、窒
素含有イオン及びホウ素含有イオンの混合イオン２０１
及び炭素含有イオン２０２のエネルギーを一定とし、ホ
ウ素含有ガス／炭素含有ガス／窒素含有ガスの供給量の
比を変化させることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素
／炭素／窒素組成比を変化させることができる。
【００５９】なお、窒素含有イオン及びホウ素含有イオ
ンの混合イオン２０１及び炭素含有イオン２０２のエネ
ルギーが３ｋｅＶ以下であれば、エネルギーが０．５ｋ
ｅＶ以外のときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭
素／窒素組成比を調整することができる。また、窒素を
含有するイオン、ホウ素を含有するイオン、及び炭素を
含有するイオンの内の何れのイオンを組み合わせて２種
類の混合イオン２０１としても、同様な効果が得られ
る。
ンの混合イオン２０１及び炭素含有イオン２０２のエネ
ルギーが３ｋｅＶ以下であれば、エネルギーが０．５ｋ
ｅＶ以外のときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭
素／窒素組成比を調整することができる。また、窒素を
含有するイオン、ホウ素を含有するイオン、及び炭素を
含有するイオンの内の何れのイオンを組み合わせて２種
類の混合イオン２０１としても、同様な効果が得られ
る。
【００６０】さらに、２種類の混合イオン２０１及び２
種類の混合イオン２０１に含まれないイオン２０２のエ
ネルギーは、３ｋｅＶ以下であれば必ずしも同じでなく
とも同様な効果が得られる。以上の方法で作製した炭窒
化ホウ素膜を光電子分光法により調べた結果、ホウ素、
炭素、窒素のお互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が
合成されていることが確認できた。
種類の混合イオン２０１に含まれないイオン２０２のエ
ネルギーは、３ｋｅＶ以下であれば必ずしも同じでなく
とも同様な効果が得られる。以上の方法で作製した炭窒
化ホウ素膜を光電子分光法により調べた結果、ホウ素、
炭素、窒素のお互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が
合成されていることが確認できた。
【００６１】〔実施例１１〕本発明の第１１の実施例に
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法について図７を参照して
説明する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホ
ルダー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源
１４１から窒素を含有するイオン２０１と、イオン源１
４２からホウ素含有イオン２０２と、イオン源１４３か
ら炭素含有イオン２０３とを同時に照射するものであ
る。イオン源１４１、イオン源１４２、イオン源１４３
の何れから窒素含有イオン、ホウ素含有イオン、炭素含
有イオンを供給しても構わない。
係る炭窒化ホウ素膜の製造方法について図７を参照して
説明する。同図に示す装置は、真空容器１１内の基材ホ
ルダー１２に取り付けられた基材１３に対し、イオン源
１４１から窒素を含有するイオン２０１と、イオン源１
４２からホウ素含有イオン２０２と、イオン源１４３か
ら炭素含有イオン２０３とを同時に照射するものであ
る。イオン源１４１、イオン源１４２、イオン源１４３
の何れから窒素含有イオン、ホウ素含有イオン、炭素含
有イオンを供給しても構わない。
【００６２】このような炭窒化ホウ素膜の製造装置によ
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
り、炭窒化ホウ素膜は、以下のように合成される。先
ず、基材１３（例えば高速度工具鋼）を有機溶剤（例え
ばアセトン）で超音波洗浄を施した後、真空容器１１内
の基材ホルダー１２に設置し、２×１０-6ｔｏｒｒ以下
に予備排気する。
【００６３】次に、基材１３に対し、イオン源１４１に
供給した窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）を
イオン源１４１内でイオン化し、窒素含有イオン２０１
を照射し、イオン源１４２に供給したホウ素含有ガス
（例えば塩化ホウ素、ジボラン等）をイオン源１４２内
でイオン化し、ホウ素含有イオン２０２を照射すると共
に、イオン源１４３に供給した炭素含有ガス（例えばメ
タン、アセチレン等）をイオン源１４３内でイオン化
し、炭素含有イオン２０３を照射する。ここで、窒素含
有イオン２０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有イ
オン２０３は同時に基材１３に照射する。
供給した窒素含有ガス（例えば窒素、アンモニア等）を
イオン源１４１内でイオン化し、窒素含有イオン２０１
を照射し、イオン源１４２に供給したホウ素含有ガス
（例えば塩化ホウ素、ジボラン等）をイオン源１４２内
でイオン化し、ホウ素含有イオン２０２を照射すると共
に、イオン源１４３に供給した炭素含有ガス（例えばメ
タン、アセチレン等）をイオン源１４３内でイオン化
し、炭素含有イオン２０３を照射する。ここで、窒素含
有イオン２０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有イ
オン２０３は同時に基材１３に照射する。
【００６４】ここで、例えば窒素イオン２０１、塩化ホ
ウ素イオン２０２、メタンイオン２０３のエネルギーを
それぞれ０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供
給量の比を１：４：１とすると、ホウ素／炭素／窒素組
成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、
窒素イオン２０１、塩化ホウ素イオン２０２、メタンイ
オン２０３のエネルギーをそれぞれ０．５ｋｅＶ、塩化
ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：１とする
と、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ
素膜を合成できた。
ウ素イオン２０２、メタンイオン２０３のエネルギーを
それぞれ０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供
給量の比を１：４：１とすると、ホウ素／炭素／窒素組
成比１：１：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。また、
窒素イオン２０１、塩化ホウ素イオン２０２、メタンイ
オン２０３のエネルギーをそれぞれ０．５ｋｅＶ、塩化
ホウ素／メタン／窒素の供給量の比を１：８：１とする
と、ホウ素／炭素／窒素組成比１：２：１の炭窒化ホウ
素膜を合成できた。
【００６５】また、窒素イオン２０１、塩化ホウ素イオ
ン２０２、メタンイオン２０３のエネルギーをそれぞれ
０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比
を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比２：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように窒素
含有イオン２０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有
イオン２０３のエネルギーを一定とし、ホウ素含有ガス
／炭素含有ガス／窒素含有ガスの供給量の比を変化させ
ることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素
組成比を変化させることができる。
ン２０２、メタンイオン２０３のエネルギーをそれぞれ
０．５ｋｅＶ、塩化ホウ素／メタン／窒素の供給量の比
を２：８：１とするとホウ素／炭素／窒素組成比２：
２：１の炭窒化ホウ素膜を合成できた。このように窒素
含有イオン２０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有
イオン２０３のエネルギーを一定とし、ホウ素含有ガス
／炭素含有ガス／窒素含有ガスの供給量の比を変化させ
ることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素
組成比を変化させることができる。
【００６６】なお、窒素含有イオン２０１、ホウ素含有
イオン２０２、炭素含有イオン２０３のエネルギーが３
ｋｅＶ以下であれば、エネルギーが０．５ｋｅＶ以外の
ときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭素／窒素組
成比を調整することができる。また、窒素含有イオン２
０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有イオン２０３
のエネルギーは、３ｋｅＶ以下であれば必ずしも同じで
なくとも同様な効果が得られる。
イオン２０２、炭素含有イオン２０３のエネルギーが３
ｋｅＶ以下であれば、エネルギーが０．５ｋｅＶ以外の
ときでも同様に炭窒化ホウ素膜のホウ素／炭素／窒素組
成比を調整することができる。また、窒素含有イオン２
０１、ホウ素含有イオン２０２、炭素含有イオン２０３
のエネルギーは、３ｋｅＶ以下であれば必ずしも同じで
なくとも同様な効果が得られる。
【００６７】以上の方法で作製した炭窒化ホウ素膜を光
電子分光法により調べた結果、ホウ素、炭素、窒素のお
互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されている
ことが確認できた。ここで、図８に第９〜第１１の実施
例で作製した炭窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホ
ウ素膜摺動試験の結果を示すように、本発明で製造した
炭窒化ホウ素膜の摩擦係数は、その組成により多少のば
らつきがあるものの、基材である高速度工具鋼やＴiＮ
より低く、さらに摩耗幅も小さいという結果が得られ、
耐摩耗性に優れていることも確認された。
電子分光法により調べた結果、ホウ素、炭素、窒素のお
互いの結合が認められ、炭窒化ホウ素が合成されている
ことが確認できた。ここで、図８に第９〜第１１の実施
例で作製した炭窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホ
ウ素膜摺動試験の結果を示すように、本発明で製造した
炭窒化ホウ素膜の摩擦係数は、その組成により多少のば
らつきがあるものの、基材である高速度工具鋼やＴiＮ
より低く、さらに摩耗幅も小さいという結果が得られ、
耐摩耗性に優れていることも確認された。
【００６８】なお、摩擦係数は炭窒化ホウ素膜中の組成
比により決定されるものであり、実施例に挙げた製造方
法による差異は無かった。また、第９〜第１１の実施例
で作製した炭窒化ホウ素膜の平均表面粗さは約１０ｎｍ
以下と非常に滑らかであり、この低い表面粗さも本発明
で得られた炭窒化ホウ素膜が優れた耐摩耗性を示す要因
となっている。上述したように、本発明は、窒素を含有
するイオン照射、炭素を含有するイオン照射、ホウ素を
含有するイオン照射を同時に行うことにより、基材上に
膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温（１５０〜
５００℃）で形成させることができる。
比により決定されるものであり、実施例に挙げた製造方
法による差異は無かった。また、第９〜第１１の実施例
で作製した炭窒化ホウ素膜の平均表面粗さは約１０ｎｍ
以下と非常に滑らかであり、この低い表面粗さも本発明
で得られた炭窒化ホウ素膜が優れた耐摩耗性を示す要因
となっている。上述したように、本発明は、窒素を含有
するイオン照射、炭素を含有するイオン照射、ホウ素を
含有するイオン照射を同時に行うことにより、基材上に
膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温（１５０〜
５００℃）で形成させることができる。
【００６９】尚、窒素、炭素、ホウ素を含有するイオン
の照射エネルギーが３ｋｅＶ以上のときは、イオンのエ
ッチング効果により形成される炭窒化ホウ素膜の成膜速
度が著しく減少するため、これらのイオンの照射エネル
ギーをそれぞれ３ｋｅＶ以下とすることにより、効率的
に炭窒化ホウ素膜を製造することができる。
の照射エネルギーが３ｋｅＶ以上のときは、イオンのエ
ッチング効果により形成される炭窒化ホウ素膜の成膜速
度が著しく減少するため、これらのイオンの照射エネル
ギーをそれぞれ３ｋｅＶ以下とすることにより、効率的
に炭窒化ホウ素膜を製造することができる。
【００７０】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明の請求項１に係る炭窒化ホウ素膜の製
造方法は、イオン照射と蒸着を同時に行うことにより、
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で
形成させるので、原料の供給比を変化させるという簡略
な手順により、耐摩耗性に優れた所望の組成比を有する
炭窒化ホウ素膜を製造可能である。
たように、本発明の請求項１に係る炭窒化ホウ素膜の製
造方法は、イオン照射と蒸着を同時に行うことにより、
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で
形成させるので、原料の供給比を変化させるという簡略
な手順により、耐摩耗性に優れた所望の組成比を有する
炭窒化ホウ素膜を製造可能である。
【００７１】また、本発明の請求項２に係る炭窒化ホウ
素膜の製造方法は、請求項１において、イオン照射は、
窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくは
ホウ素含有イオンの混合イオンとし、蒸着物質は、炭素
及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含む固体を原料と
することができる。即ち、本発明は、低温で製造可能で
あることより基材の選択範囲が広がるため、広く各種回
転機器の軸受やスライド等の摺動部材や情報機器の記憶
装置等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材料、耐
熱材料、高靭性材料等に対し好適である。
素膜の製造方法は、請求項１において、イオン照射は、
窒素含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくは
ホウ素含有イオンの混合イオンとし、蒸着物質は、炭素
及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含む固体を原料と
することができる。即ち、本発明は、低温で製造可能で
あることより基材の選択範囲が広がるため、広く各種回
転機器の軸受やスライド等の摺動部材や情報機器の記憶
装置等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材料、耐
熱材料、高靭性材料等に対し好適である。
【００７２】また、本発明の請求項３に係る炭窒化ホウ
素膜の製造方法は、請求項１において、効率的に炭窒化
ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオンのみ又は窒素
含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオンの混合イオ
ンのエネルギーを３ｋｅＶ以下としたので、窒素含有イ
オンと炭素含有イオンの混合イオンのエネルギーを一定
とし、窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比及びホウ
素の蒸気の蒸発速度を変化させることにより、炭窒化ホ
ウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させること
ができる。
素膜の製造方法は、請求項１において、効率的に炭窒化
ホウ素膜を製造するため、窒素含有イオンのみ又は窒素
含有イオンと炭素若しくはホウ素含有イオンの混合イオ
ンのエネルギーを３ｋｅＶ以下としたので、窒素含有イ
オンと炭素含有イオンの混合イオンのエネルギーを一定
とし、窒素含有イオン／炭素含有イオン供給比及びホウ
素の蒸気の蒸発速度を変化させることにより、炭窒化ホ
ウ素膜中のホウ素／炭素／窒素組成比を変化させること
ができる。
【００７３】また、本発明の請求項４に係る炭窒化ホウ
素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対して、イオン
照射を行うイオン源と、前記基材に対して蒸着を行う蒸
発源とを具備し、前記基材上に膜状の炭素、窒素及びホ
ウ素の化合物を低温で形成させるので、原料の供給比を
変化させるという簡略な手順により、耐摩耗性に優れた
所望の組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製造可能であ
る。
素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対して、イオン
照射を行うイオン源と、前記基材に対して蒸着を行う蒸
発源とを具備し、前記基材上に膜状の炭素、窒素及びホ
ウ素の化合物を低温で形成させるので、原料の供給比を
変化させるという簡略な手順により、耐摩耗性に優れた
所望の組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製造可能であ
る。
【００７４】また、本発明の請求項５に係る炭窒化ホウ
素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対して、窒素含
有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素
含有イオンの混合イオンを照射するイオン源と、前記基
材に対して炭素及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含
む固体を原料として蒸着を行う蒸発源とを具備し、前記
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で
形成させることができる。即ち、本発明は、低温で製造
可能であることより基材の選択範囲が広がるため、広く
各種回転機器の軸受やスライド等の摺動部材や情報機器
の記憶装置等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材
料、耐熱材料、高靭性材料等に対し好適である。
素膜の製造装置は、真空容器内の基材に対して、窒素含
有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素
含有イオンの混合イオンを照射するイオン源と、前記基
材に対して炭素及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含
む固体を原料として蒸着を行う蒸発源とを具備し、前記
基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で
形成させることができる。即ち、本発明は、低温で製造
可能であることより基材の選択範囲が広がるため、広く
各種回転機器の軸受やスライド等の摺動部材や情報機器
の記憶装置等、耐摩耗性を要求される部材や電子工業材
料、耐熱材料、高靭性材料等に対し好適である。
【００７５】また、本発明の請求項６に係る炭窒化ホウ
素膜の製造装置は、請求項４又は５において、前記イオ
ン源は、効率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素
含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ
素含有イオンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下
としたので、窒素含有イオンと炭素含有イオンの混合イ
オンのエネルギーを一定とし、窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及びホウ素の蒸気の蒸発速度を変化させ
ることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素
組成比を変化させることができる。
素膜の製造装置は、請求項４又は５において、前記イオ
ン源は、効率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素
含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ
素含有イオンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下
としたので、窒素含有イオンと炭素含有イオンの混合イ
オンのエネルギーを一定とし、窒素含有イオン／炭素含
有イオン供給比及びホウ素の蒸気の蒸発速度を変化させ
ることにより、炭窒化ホウ素膜中のホウ素／炭素／窒素
組成比を変化させることができる。
【００７６】また、本発明の請求項７に係る炭窒化ホウ
素膜の製造方法は、窒素、炭素、ホウ素をそれぞれ含有
するイオン照射を同時に行うことにより、基材上に膜状
の炭素、窒素及びホウ素の化合物を形成させるので、原
料の供給比を変化させるという簡略な手順により、耐摩
耗性に優れた所望の組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製
造可能であり、また低温で製造可能であることより基材
の選択範囲が広がるため、広く各種回転機器の軸受やス
ライド等の摺動部材や情報機器の記憶装置等、耐摩耗性
を要求される部材や電子工業材料、耐熱材料、高靭性材
料等に対し好適である。
素膜の製造方法は、窒素、炭素、ホウ素をそれぞれ含有
するイオン照射を同時に行うことにより、基材上に膜状
の炭素、窒素及びホウ素の化合物を形成させるので、原
料の供給比を変化させるという簡略な手順により、耐摩
耗性に優れた所望の組成比を有する炭窒化ホウ素膜を製
造可能であり、また低温で製造可能であることより基材
の選択範囲が広がるため、広く各種回転機器の軸受やス
ライド等の摺動部材や情報機器の記憶装置等、耐摩耗性
を要求される部材や電子工業材料、耐熱材料、高靭性材
料等に対し好適である。
【００７７】また、本発明の請求項８に係る炭窒化ホウ
素膜の製造方法は、請求項７において、前記イオン照射
はエネルギーを３ｋｅＶ以下とするので、炭窒化ホウ素
膜の成膜速度の向上が期待できる。
素膜の製造方法は、請求項７において、前記イオン照射
はエネルギーを３ｋｅＶ以下とするので、炭窒化ホウ素
膜の成膜速度の向上が期待できる。
【図１】本発明の第１〜第４の実施例に係る炭窒化ホウ
素膜の製造装置の概略図である。
素膜の製造装置の概略図である。
【図２】本発明の第５〜第７の実施例に係る炭窒化ホウ
素膜の製造装置の概略図である。
素膜の製造装置の概略図である。
【図３】本発明の実施例８に係る炭窒化ホウ素膜の製造
装置の概略図である。
装置の概略図である。
【図４】本発明の第１〜第８の実施例により作成した炭
窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試験
結果を示すグラフである。
窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試験
結果を示すグラフである。
【図５】本発明の第９の実施例において使用した炭窒化
ホウ素膜製造装置の概略図である。
ホウ素膜製造装置の概略図である。
【図６】本発明の第１０の実施例において使用した炭窒
化ホウ素膜製造装置の概略図である。
化ホウ素膜製造装置の概略図である。
【図７】本発明の第１１の実施例において使用した炭窒
化ホウ素膜製造装置の概略図である。
化ホウ素膜製造装置の概略図である。
【図８】本発明の第９〜第１１の実施例により作製した
炭窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試
験結果を示すグラフである。
炭窒化ホウ素膜のＳＵＳボール／炭窒化ホウ素膜摺動試
験結果を示すグラフである。
１１ 真空容器
１２ 基材ホルダー
１３ 基材
１４，１４１，１４２，１４３ イオン源
１５，１５１，１５２ 蒸発源
１６ 原料
１７，１７１，１７２ 電子ビーム
１８，１８１，１８２ 蒸気
１９，１９１，１９２ モニター
２０，２０１，２０２，２０３ イオン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 保科 良祐
神奈川県横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１
三菱重工業株式会社基盤技術研究所内
Ｆターム(参考） 4K029 BA54 BC02 BD04 BD05 CA09
DB05 DE02 EA09
Claims (8)
- 【請求項１】 イオン照射と蒸着を同時に行うことによ
り、基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低
温で形成させることを特徴とする炭窒化ホウ素膜の製造
方法。 - 【請求項２】 請求項１において、イオン照射は、窒素
含有イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ
素含有イオンの混合イオンとし、蒸着物質は、炭素及び
ホウ素又は炭素若しくはホウ素を含む固体を原料とする
ことを特徴とする炭窒化ホウ素膜の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１において、効率的に炭窒化ホウ
素膜を製造するため、窒素含有イオンのみ又は窒素含有
イオンと炭素若しくはホウ素含有イオンの混合イオンの
エネルギーを３ｋｅＶ以下とすることを特徴とする炭窒
化ホウ素膜の製造方法。 - 【請求項４】 真空容器内の基材に対して、イオン照射
を行うイオン源と、前記基材に対して蒸着を行う蒸発源
とを具備し、前記基材上に膜状の炭素、窒素及びホウ素
の化合物を低温で形成させることを特徴とする炭窒化ホ
ウ素膜の製造装置。 - 【請求項５】 真空容器内の基材に対して、窒素含有イ
オンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含有
イオンの混合イオンを照射するイオン源と、前記基材に
対して炭素及びホウ素又は炭素若しくはホウ素を含む固
体を原料として蒸着を行う蒸発源とを具備し、前記基材
上に膜状の炭素、窒素及びホウ素の化合物を低温で形成
させることを特徴とする炭窒化ホウ素膜の製造装置。 - 【請求項６】 請求項４又は５において、前記イオン源
は、効率的に炭窒化ホウ素膜を製造するため、窒素含有
イオンのみ又は窒素含有イオンと炭素若しくはホウ素含
有イオンの混合イオンのエネルギーを３ｋｅＶ以下とす
ることを特徴とする炭窒化ホウ素膜の製造装置。 - 【請求項７】 窒素、炭素、ホウ素をそれぞれ含有する
イオン照射を同時に行うことにより、基材上に膜状の炭
素、窒素及びホウ素の化合物を形成させることを特徴と
する炭窒化ホウ素膜の製造方法。 - 【請求項８】 前記イオン照射はエネルギーを３ｋｅＶ
以下とすることを特徴とする請求項７記載の炭窒化ホウ
素膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10238594A JP2000064026A (ja) | 1998-05-25 | 1998-08-25 | 炭窒化ホウ素膜の製造方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14246698 | 1998-05-25 | ||
| JP10-142466 | 1998-05-25 | ||
| JP16325598 | 1998-06-11 | ||
| JP10-163255 | 1998-06-11 | ||
| JP10238594A JP2000064026A (ja) | 1998-05-25 | 1998-08-25 | 炭窒化ホウ素膜の製造方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000064026A true JP2000064026A (ja) | 2000-02-29 |
Family
ID=27318455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10238594A Pending JP2000064026A (ja) | 1998-05-25 | 1998-08-25 | 炭窒化ホウ素膜の製造方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000064026A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010207922A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
-
1998
- 1998-08-25 JP JP10238594A patent/JP2000064026A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010207922A (ja) * | 2009-03-06 | 2010-09-24 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
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