JPH0246559B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0246559B2 JPH0246559B2 JP60117344A JP11734485A JPH0246559B2 JP H0246559 B2 JPH0246559 B2 JP H0246559B2 JP 60117344 A JP60117344 A JP 60117344A JP 11734485 A JP11734485 A JP 11734485A JP H0246559 B2 JPH0246559 B2 JP H0246559B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- reaction
- discharge
- plasma discharge
- concentration plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 15
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N borane Chemical compound B UORVGPXVDQYIDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910010277 boron hydride Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- -1 nitrogen ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012733 comparative method Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002345 surface coating layer Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/10—Heating of the reaction chamber or the substrate
- C30B25/105—Heating of the reaction chamber or the substrate by irradiation or electric discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、硬質にして透光性および密着性に
すぐれた窒化ほう素被膜（以下BN被膜という）
の形成方法にかかり、特に立方晶あるいはウルツ
鉱型結晶構造を有するBN被膜の工業的規模での
形成を可能とするBN被膜の析出形成方法に関す
るものである。 〔従来の技術〕 一般に、切削工具や耐摩耗工具、さらにレンズ
や装飾品、太陽電池などの各種部材の表面に、耐
摩耗性、透光性、あるいは耐食性を付与する目的
で、さらに保護膜として、透明で硬質のBN被膜
を形成することが試みられている。 このBN被膜は、立方晶あるいはウルツ鉱型結
晶構造を有するBNを主体とするものであつて、
その形成方法としては第１図に概略説明図で示さ
れる方法がわずか提案されているにすぎない。す
なわち、この方法は、図示されるように、真空容
器１内の上方位置に配された基体２に対して、窒
素イオン源９から窒素イオンの照射と、電子ビー
ム８によつて蒸発させたほう素(B)３の蒸着を２方
向から同時に行なうことによつて前記基体２の表
面にBN被膜を形成するものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来BN被膜形成方法において
は、被膜の形成速度がきわめて遅く、かつ被膜が
方向性をもつようになるものであるため、実用的
規模での形成は難しく、実験室的レベルを出ない
のが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有する
BNを主体とするBN被膜を速い速度で、方向性
なく形成すべく研究を行なつた結果、 反応容器内を雰囲気圧力：0.01〜1torrに保持
しながら、前記反応容器内に、水素化ほう素
（BxHy）と、窒素（N2）またはアンモニア
（NH3）と、水素（H2）とを主成分とする反応混
合ガスを流入させ、 一方、前記反応容器内には、該反応容器の外周
にそつて設けた高周波コイルに１〜15MHzの高周
波を印加して1400〜1600℃の雰囲気温度を有する
高濃度プラズマ放電領域を形成し、この領域で前
記反応混合ガスに反応を起さしめると、 前記領域の最強部分に近接して配置され、かつ
500〜1300℃の表面温度に加熱された基体の表面
にBN被膜が均一に形成されるようになり、この
結果のBN被膜は、主体が立方晶あるいはウルツ
鉱型結晶構造をもつものであつて、硬質にして透
光性および密着性にすぐれ、かつ方向性のないも
のであるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、基体表面に立方晶あるいはウルツ鉱
型結晶構造を主体とするBN被膜が速い速度で形
成されるのは、グロー放電とアーク放電の中間的
放電である濃度の高いプラズマ放電によつて、 BxHy→活性なBxHy、 N2＋aH→NHa、 BxHy＋NHa→BN＋bH2、 の反応が活発に起ることに原因するものであると
考えられ、したがつて、この場合、通常のグロー
放電では、放電中の電子の温度をかなり高くして
も、分子の温度は低すぎて、上記のBN被膜の形
成は困難であり、一方アーク放電では、プラズマ
の温度が高くなりすぎて、逆反応も活発に起るよ
うになつて活性子の数が減少するようになると共
に、Ｂがプラズマ中で溶解して蒸発するようにな
るので、同様に上記のBN被膜の形成は著しく困
難となるのである。 また、この発明の方法において、反応容器内の
雰囲気圧力、放電領域の温度、および基体の加熱
温度は、各種の条件での多数の実験結果にもとづ
いて定めたものであつて、これらの要因のうちい
ずれの要因が上記の条件範囲から外れても所望の
BN被膜を速い速度で形成することができないも
のである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 この発明の方法を実施するに際しては、第２図
に概略説明図で示される装置を使用した。 すなわち、図示されるように、直径：50cm×長
さ：400mmを有する石英製の管状反応容器１の中
央部外周にそつて60mmの長さに亘つて高周波コイ
ル７を設け、この高周波コイル７は、反応容器１
内にグロー放電とアーク放電の中間的放電である
高濃度プラズマ放電領域４を形成するためのもの
であり、また、反応容器１の一方側には反応混合
ガスの導入管５を接続し、同他方側には反応ガス
排出管６を設け、かつ反応容器内における高周波
コイルの端部位置から反応ガス排出管側に30〜60
mmの範囲内の所定距離離れた位置に長さ：15mm×
幅：15mmの寸法を有し、第１表に示される材質の
基板２をそれぞれ配置し、この状態で、反応容器
１内の雰囲気を同じく第１表に示される圧力に保
持しながら、かつ第１表に示される条件にて、反
すぐれた窒化ほう素被膜（以下BN被膜という）
の形成方法にかかり、特に立方晶あるいはウルツ
鉱型結晶構造を有するBN被膜の工業的規模での
形成を可能とするBN被膜の析出形成方法に関す
るものである。 〔従来の技術〕 一般に、切削工具や耐摩耗工具、さらにレンズ
や装飾品、太陽電池などの各種部材の表面に、耐
摩耗性、透光性、あるいは耐食性を付与する目的
で、さらに保護膜として、透明で硬質のBN被膜
を形成することが試みられている。 このBN被膜は、立方晶あるいはウルツ鉱型結
晶構造を有するBNを主体とするものであつて、
その形成方法としては第１図に概略説明図で示さ
れる方法がわずか提案されているにすぎない。す
なわち、この方法は、図示されるように、真空容
器１内の上方位置に配された基体２に対して、窒
素イオン源９から窒素イオンの照射と、電子ビー
ム８によつて蒸発させたほう素(B)３の蒸着を２方
向から同時に行なうことによつて前記基体２の表
面にBN被膜を形成するものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記の従来BN被膜形成方法において
は、被膜の形成速度がきわめて遅く、かつ被膜が
方向性をもつようになるものであるため、実用的
規模での形成は難しく、実験室的レベルを出ない
のが現状である。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、本発明者等は、上述のような観点か
ら、立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有する
BNを主体とするBN被膜を速い速度で、方向性
なく形成すべく研究を行なつた結果、 反応容器内を雰囲気圧力：0.01〜1torrに保持
しながら、前記反応容器内に、水素化ほう素
（BxHy）と、窒素（N2）またはアンモニア
（NH3）と、水素（H2）とを主成分とする反応混
合ガスを流入させ、 一方、前記反応容器内には、該反応容器の外周
にそつて設けた高周波コイルに１〜15MHzの高周
波を印加して1400〜1600℃の雰囲気温度を有する
高濃度プラズマ放電領域を形成し、この領域で前
記反応混合ガスに反応を起さしめると、 前記領域の最強部分に近接して配置され、かつ
500〜1300℃の表面温度に加熱された基体の表面
にBN被膜が均一に形成されるようになり、この
結果のBN被膜は、主体が立方晶あるいはウルツ
鉱型結晶構造をもつものであつて、硬質にして透
光性および密着性にすぐれ、かつ方向性のないも
のであるという知見を得たのである。 この発明は、上記知見にもとづいてなされたも
のであつて、基体表面に立方晶あるいはウルツ鉱
型結晶構造を主体とするBN被膜が速い速度で形
成されるのは、グロー放電とアーク放電の中間的
放電である濃度の高いプラズマ放電によつて、 BxHy→活性なBxHy、 N2＋aH→NHa、 BxHy＋NHa→BN＋bH2、 の反応が活発に起ることに原因するものであると
考えられ、したがつて、この場合、通常のグロー
放電では、放電中の電子の温度をかなり高くして
も、分子の温度は低すぎて、上記のBN被膜の形
成は困難であり、一方アーク放電では、プラズマ
の温度が高くなりすぎて、逆反応も活発に起るよ
うになつて活性子の数が減少するようになると共
に、Ｂがプラズマ中で溶解して蒸発するようにな
るので、同様に上記のBN被膜の形成は著しく困
難となるのである。 また、この発明の方法において、反応容器内の
雰囲気圧力、放電領域の温度、および基体の加熱
温度は、各種の条件での多数の実験結果にもとづ
いて定めたものであつて、これらの要因のうちい
ずれの要因が上記の条件範囲から外れても所望の
BN被膜を速い速度で形成することができないも
のである。 〔実施例〕 つぎに、この発明の方法を実施例により具体的
に説明する。 この発明の方法を実施するに際しては、第２図
に概略説明図で示される装置を使用した。 すなわち、図示されるように、直径：50cm×長
さ：400mmを有する石英製の管状反応容器１の中
央部外周にそつて60mmの長さに亘つて高周波コイ
ル７を設け、この高周波コイル７は、反応容器１
内にグロー放電とアーク放電の中間的放電である
高濃度プラズマ放電領域４を形成するためのもの
であり、また、反応容器１の一方側には反応混合
ガスの導入管５を接続し、同他方側には反応ガス
排出管６を設け、かつ反応容器内における高周波
コイルの端部位置から反応ガス排出管側に30〜60
mmの範囲内の所定距離離れた位置に長さ：15mm×
幅：15mmの寸法を有し、第１表に示される材質の
基板２をそれぞれ配置し、この状態で、反応容器
１内の雰囲気を同じく第１表に示される圧力に保
持しながら、かつ第１表に示される条件にて、反
第１表に示される結果から明らかなように、本
発明法１〜７においては、結晶構造の主体が立方
晶あるいはウルツ鉱型で、残りが前記の両結晶の
いずれか（非晶質BNをわずか含む場合がある）
からなり、かつ硬質にして透明なBN被膜が速い
速度で形成されるのに対して、比較法１〜６にお
いては、いずれの場合も満足するBN被膜を速い
速度で形成することができないものであつた。 上述のように、この発明の方法によれば、主体
が立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有し、か
つ硬質にして透明なBN被膜を速い速度で形成す
ることができ、さらにこのBN被膜には方向性が
なく、基体に対する密着性のすぐれたものである
ことから、これを各種の技術分野において、部材
の表面被覆層として適用した場合には、部材の飛
躍的性能向上をはかることができるようになるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。
発明法１〜７においては、結晶構造の主体が立方
晶あるいはウルツ鉱型で、残りが前記の両結晶の
いずれか（非晶質BNをわずか含む場合がある）
からなり、かつ硬質にして透明なBN被膜が速い
速度で形成されるのに対して、比較法１〜６にお
いては、いずれの場合も満足するBN被膜を速い
速度で形成することができないものであつた。 上述のように、この発明の方法によれば、主体
が立方晶あるいはウルツ鉱型結晶構造を有し、か
つ硬質にして透明なBN被膜を速い速度で形成す
ることができ、さらにこのBN被膜には方向性が
なく、基体に対する密着性のすぐれたものである
ことから、これを各種の技術分野において、部材
の表面被覆層として適用した場合には、部材の飛
躍的性能向上をはかることができるようになるな
ど工業上有用な効果がもたらされるのである。
第１図は従来方法を示す概略説明図、第２図は
この発明の方法の実施装置を示す概略説明図であ
る。 １……反応容器、２……基体、３……ほう素、
４……高濃度プラズマ放電領域、５……反応混合
ガス導入管、６……反応ガス排出管、７……高周
波コイル、８……電子ビーム、９……窒素イオン
源。
この発明の方法の実施装置を示す概略説明図であ
る。 １……反応容器、２……基体、３……ほう素、
４……高濃度プラズマ放電領域、５……反応混合
ガス導入管、６……反応ガス排出管、７……高周
波コイル、８……電子ビーム、９……窒素イオン
源。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応容器内を雰囲気圧力：0.01〜1torrに保
持しながら、前記反応容器内に、水素化ほう素
と、窒素またはアンモニアと、水素とを主成分と
する反応混合ガスを流入させ、 一方、前記反応容器内には、該反応容器の外周
にそつて設けた高周波コイルに１〜15MHzの高周
波を印加して1400〜1600℃の雰囲気温度を有する
グロー放電とアーク放電の中間的放電である高濃
度プラズマ放電領域を形成し、 この高濃度プラズマ放電領域で前記反応混合ガ
スに反応を起させ、 前記高濃度プラズマ放電領域の最強部分に近接
して配置され、かつ表面温度が500〜1300℃に加
熱された基体の表面に窒化ほう素を析出させるこ
とを特徴とする窒化ほう素被膜の析出形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11734485A JPS61275198A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11734485A JPS61275198A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61275198A JPS61275198A (ja) | 1986-12-05 |
| JPH0246559B2 true JPH0246559B2 (ja) | 1990-10-16 |
Family
ID=14709376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11734485A Granted JPS61275198A (ja) | 1985-05-30 | 1985-05-30 | 窒化ほう素被膜の析出形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61275198A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6395200A (ja) * | 1986-10-09 | 1988-04-26 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 硬質窒化ホウ素膜の製造方法 |
| JPH089519B2 (ja) * | 1987-05-11 | 1996-01-31 | 富士通株式会社 | 高圧相窒化ホウ素の気相合成法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153279A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 硬質窒化ホウ素被覆材料の製造方法 |
| JPS61247699A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-11-04 | Nec Corp | 基板の製造方法 |
| JPS61266576A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 高硬度窒化ホウ素被覆部材の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-30 JP JP11734485A patent/JPS61275198A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61153279A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-11 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 硬質窒化ホウ素被覆材料の製造方法 |
| JPS61247699A (ja) * | 1985-04-22 | 1986-11-04 | Nec Corp | 基板の製造方法 |
| JPS61266576A (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-26 | Toshiba Tungaloy Co Ltd | 高硬度窒化ホウ素被覆部材の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61275198A (ja) | 1986-12-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0216932A4 (en) | RHOMBOHEDRIC POLYCRYSTALLINE BORNITRIDE AND THEIR PRODUCTION. | |
| KR960034479A (ko) | 산화물박막의 제조방법 및 그것에 사용되는 화학증착장치 | |
| JPH0246559B2 (ja) | ||
| JPS62139876A (ja) | 堆積膜形成法 | |
| JPH0217520B2 (ja) | ||
| JPH05315269A (ja) | 薄膜の製膜方法 | |
| EP0203616B1 (en) | Chemical vapor deposition method for the thin film of semiconductor | |
| JPH079059B2 (ja) | 炭素薄膜の製造方法 | |
| JPS57123969A (en) | Formation of zinc oxide film by vapor phase method using plasma | |
| JPH042767A (ja) | 薄膜製造方法 | |
| JPH01104763A (ja) | 金属化合物薄膜の製造方法 | |
| JPH0578933B2 (ja) | ||
| JPH01259168A (ja) | 反応性イオンビームスパッタ装置 | |
| JPS6240377A (ja) | 窒化アンチモンの作製方法 | |
| JPH0244022A (ja) | 多結晶シリコンの製法 | |
| JPS5970763A (ja) | 薄膜形成装置 | |
| JPS63206390A (ja) | ダイヤモンド薄膜の作製方法 | |
| JPS5676240A (en) | Quartz reaction tube for treatment of semiconductor | |
| JPS55165626A (en) | Method for arranging substrate in chemical evaporating apparatus | |
| JPS6113616A (ja) | アモルフアスシリコン膜の成長装置 | |
| JPS54121726A (en) | Diaphragm for speakers | |
| JPS6353255A (ja) | 炭素薄膜の形成方法 | |
| JPH01194316A (ja) | 成膜装置 | |
| JPS6293366A (ja) | 窒化ホウ素膜の作製方法 | |
| JPS62116773A (ja) | 透明導電膜 |