JPH01136963A - 窒化ホウ素薄膜の形成方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、窒化ホウ素ｒＪ膜の形成方法に係り、特にイ
オンビームスパッタ法による窒化ホウ素薄膜の形成方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般に、窒化ホウ素は、高温における化学的安定性が極
めで高いので、耐酸化性、焼き付き防止の見地から窒化
ホウ素１膜を高温下で使用する部材の表面に形成するこ
とが広く行われている０例えば、光学ガラス素子の精密
成形における金型の成形面は、成形時に５００°Ｃ以上
の酸素雰囲気（酸化性雰囲気）中にさらされるため、優
れた耐久性が要求されるものである。ここに、この金型
の成形面に良質な窒化ホウ素薄膜を形成することにより
、当該薄膜の有する耐酸化性によって金型の寿命が延命
し、その結果として低コスト化を図ることができる。

ところで、窒化ホウ素薄膜の形成方法としては、例えば
金属表面技術Ｖｏ１．３１．　Ｎａ３　（１９８０）に
開示されるようなイオンビームスパッタ法が広く適用さ
れている。このイオンビームスパッタ法は、チャンバ内
にイオンガン、ターゲットおよび基板等を配設し、電場
で加速されたイオンビームをターゲットに照射してスパ
ツクされた粒子を基板上に堆積させるものであり、また
チャンバ内に反応ガスを導入することによって化合物膜
を形成することもできるものである。

従来、かかるイオンビームスパッタ法によって窒化ホウ
素薄膜を形成するには、窒化ホウ素それ自体でターゲッ
トを構成したり、またホウ素単体でターゲットを構成す
るとともにチャンバ内に反応ガスとして窒素ガスを導入
する方法が用いられている。しかし、イオンビームスパ
ック法においては′、ターゲットが金属のように導電性
の良好なものであることが必要であり、導電性が不良な
場合には、ターゲットがイオンビームの運ぶ電化によっ
てチャージアンプを起こしてしまい、成膜を継続するこ
とができなくなってしまうという問題がある。

そこで、従来は、ニュートラライザ（熱電子発生装ｒ！
１．）により、電気的に中和する方法が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記従来のニュートラライザによる電気的中和
方法によっては、イオンまで中和されてしまい、折角活
性化された状態を有効に生かすことができなくなってし
まうという問題があった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、良好
な窒化ホウ素薄膜を安定して形成することができる窒化
ホウ素ＦＡ膜の形成方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用］上記従来の
問題点を解決するために、本発明は、イオンビームスパ
ッタ法により窒化ホウ素薄膜を形成するにあたり、ホウ
素を主成分としたターゲットに金属原子を含有させて導
電性を付与することにより窒化ホウ素ｇＪ膜が基板上に
堆積される。

本発明において、金属原子をクーデ７１−に含有させる
には、例えばその金属原子の粉末と、ホウ素とを主成分
とする粉末を高温で焼結する。この際、不純物混入を少
なくするために、焼結助剤を使わない方が好ましい。ま
た、含有させる金属は膜形成時にホウ素原子等と同様に
スパッタされるので窒化され膜中に混入する。従って、
その金属は窒化物になったとき有用なものでなければな
らず、また、焼結時にクランクが入らないように金属の
種類を選ぶ必要もあり、例えばチタン、クロム、ハフニ
ウム等が最も適している。

〔実施例〕

以下、本発明に係る窒化ホウ素薄膜の形成方法の実施例
を詳細に説明する。

（第１実施例） 本実施例の窒化ホウ素薄膜の形成方法は、チタンとホウ
素とを原子数比でｌ：２で焼結して導電性のターゲット
を作成し、窒素ガスをチャンバ内に導入してこのターゲ
ットにアルゴンのイオンビームを照射してホウ素原子お
よびチタン原子をスパッタし、これらの原子と窒素とを
反応させつつステンレス製の基板上に窒化ホウ素と窒化
チタンの混合相からなる薄膜を堆積した。

上記薄膜のＸ線回折結果および赤外分光分析結果を各々
第１図、第２図に示した。この第１図及び第２図から上
記薄膜は窒化チタンの微結晶が成長していることが確認
され（第１図のＸ線回折結果参照）及び六方晶窒化ホウ
素と同じ結合形態が存在することが確認された（第２図
の赤外分析結果参照）。

すなわち、本実施例によれば、窒化ホウ素と窒化チタン
との双方の性質を有し、非常に硬く、高温における化学
的安定性に優れた薄膜を形成することができた。

（第２実施例） 本実施例の形勢方法は、上記第１実施例と同一構成のタ
ーゲットと基板とを使用し、窒素のイオンビームをター
ゲットに照射してホウ素原子およびチタン原子をスパッ
クし、窒化ホウ素と窒化チタンとの混合相からなる薄膜
を基板上に堆積した。

かかる方法においてはイオンビームとして窒素イオンを
使用するためスパック率は低下するが、−方、反応性は
向上するため導入する窒素ガスのガス圧を低くすること
ができ、スパックされた粒子が散乱されず基板に到達す
る確率が高くなり、基板上に堆積される薄膜の付着力は
増大する。

上記薄膜のＸ線回折結果および赤外分光分析結果は上記
第１実施例と同様な結果となり、形成された薄膜は六方
晶窒化ホウ素と窒化チタンの混合相であることが確認さ
れた。

すなわら、本実施例によれば、上記第１実施例と同様に
窒化ホウ素と窒化チタンとの双方の性質を存し、非常に
硬く、高温における化学的安定性に優れた薄膜を形成す
ることができた。

（第３実施例） 本実施例の形成方法は、クロムとホウ素とを原子数比１
：９で焼結して導電性のターゲットを作成し、このター
ゲットに窒素イオンビームを照射してホウ素原子および
クロム原子をスパッタし、炭化タングステン製の基板上
に薄膜を良好に形成された。

上記薄膜はＸ線回折および赤外分光分析を行ったところ
、窒化ホウ素と窒化クロムの混合”相であることが確認
された。第３図に窒化クロムの生成を示すＸ線回折結果
を示す。

本実施例によれば、窒化ホウ素と窒化クロムとの双方の
性質を有し、上記実施例と同様に非常に硬（、高温にお
ける化学的安定性に優れた薄膜を形成することができた
。

（第４実施例） 本実施例の形成方法は、ハフニウムとホウ素とを原子数
比１：２で焼結して導電性のターゲットを作成し、この
ターゲットに窒素のイオンビームを照射してホウ素原子
およびハフニウム原子をスパックし、炭化タングステン
製の基板上にｒＶ膜を形成した。

上記薄膜は上記実施例と同様に基板上で良好に形成され
るとともに、上記実施例と同様にＸ線回折および赤外分
光分析したところ窒化ホウ素と窒化ハフニウムとの混合
相であることが確認された。

すなわち、本実施例によれば、窒化ホウ素と窒化ハフニ
ウムとの双方の性質を有し、上記実施例と同様に非常に
硬く、化学的安定性に優れた薄膜を形成することができ
た。

（第５実施例） 本実施例の形成方法は、チタン、クロム、ハフニウムお
よびホウ素とを原子数比１：ｌ：ｌニアで焼結した導電
性のターゲットを作成、このターゲットに窒素のイオン
ビームを照射して各原子をスパッタし、ガラス製の基板
上に薄膜を形成した。

上記薄膜は上記第１実施例と同様に基板上で良好に形成
されるとともに、上記実施例と同様にχ！！Ａ回折およ
び赤外分光分析としたところ窒化ホウ素、窒化チタン、
窒化クロムおよび窒化ハフニウムの混合相であり、非常
に硬く、化学的に安定性に優れた薄膜を形成することが
できた。

なお、上記ターゲットは、上記金属元素のいずれか０１
類の金属元素とホウ素とを焼結して作成し、実施するこ
とができ、このターゲットを用いて上記と同様な効果を
持つａ欣を形成することができる。

上記各実施例において、薄膜を形成する基板にあっては
、各実施例に示した金属およびガラスに限られず、適宜
選択しつつ実施することかで♂る。

（発明の効果〕 以上のように、本発明によれば、ターゲットに金属原子
を含有させて導電性を付与したので、良好な窒化ホウ素
薄膜を安定して基板上に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の薄膜のＸ線回折結果の
チャート図、第２図は同’ｉＮ欣の赤外分光分析のチャ
ート図、第３図は本発明の第２実施例の薄膜のＸ線回折
結果のチャート図である。 特許出願人　　オリンパス光学工業株式会社特許庁長官
　　小　川　邦　夫　殿 １．事件の表示 昭和６２年　特　許　願　第２９３２５７号車件との関
係　　特許出願人 住　所　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号名　称　
（０３７）オリンパス光学工業株式会社代表者　　下　
　山　　敏　　部 ４、代理人〒１０５ 住　所　東京都港区浜松町２丁目２番１５号７、補正の
内容 （１）　　明細書第２頁第２行目に記載する「が広（行
われている。」を「は非常に有用である。」と補正する
。 （２）明細書第２頁第１１行目に記載する「窒化ホウ素
」を削除する。 （３）明細書第６頁第６行目に記載する「形勢方法」を
「形成方法」と補正する。 （４）明細書第７頁第１０行目〜同頁第１１行目に記載
する「良好に形成された。」を「形成した。 」と補正する。 （５）明細書第９頁第３行目に記載する「赤外分光分析
とした」を「赤外分光分析をした」と補正する。 （６）明細書第９頁第５行目に記載する「化学的に安定
性」を「化学的安定性」と補正する。 以上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオンビームスパッタ法により窒化ホウ素薄膜を
   形成するにあたり、ホウ素を主成分としたターゲットに
   金属原子を含有させて導電性を付与したことを特徴とす
   る窒化ホウ素薄膜の形成方法。
2. （２）前記金属原子が、チタン、クロム、ハフニウムの
   うちの少なくとも一つの元素からなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の窒化ホウ素薄膜の形成方法
   。