JPH05271904A - 立方晶窒化硼素膜の製造方法 - Google Patents

立方晶窒化硼素膜の製造方法

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JPH05271904A
JPH05271904A JP6852992A JP6852992A JPH05271904A JP H05271904 A JPH05271904 A JP H05271904A JP 6852992 A JP6852992 A JP 6852992A JP 6852992 A JP6852992 A JP 6852992A JP H05271904 A JPH05271904 A JP H05271904A
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JP
Japan
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film
nitride film
cbn
silicon nitride
iron
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JP6852992A
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English (en)
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Torao Tazo
寅夫 田雑
Makoto Suzuki
鈴木  誠
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LIMES KK
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LIMES KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】鉄系基材上に立方晶窒化硼素膜を成膜中で剥離
することなく形成することが可能な立方晶窒化硼素膜の
製造方法を提供することを目的とする。 【構成】鉄系基材上にイオンプレーティング法により窒
化チタン膜および窒化珪素膜を順次成膜した後、同イオ
ンプレーティング法により立方晶窒化硼素膜を成膜する
ことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、立方晶窒化硼素膜の製
造方法に関する
【0002】
【従来の技術】立方晶窒化硼素(以下cBNと略す)
は、天然に産出されない化合物で、1985年に高温高
圧法により合成された。前記cBN膜の製造方法として
は、従来より次のような方法が知られている。
【0003】(1)特開昭62−47472号公報、特
開昭60−43617号公報には、比較的高密度のプラ
ズマが得られるホロカソード銃を利用した反応性イオン
プレーティング法により前記cBNを製造することが開
示されている。 (2)特開平2−25562号には、超硬合金基材に中
間層として窒化チタン膜を形成し、この上にcBN膜を
成膜する方法が開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
(1)のホロカソード銃を利用した反応性イオンプレー
ティング法では基材(特にSUS304、SKH51な
どの鉄系基材)に前記cBN膜を直接成膜した場合、成
膜中にcBN膜が剥離するという問題があり、所定の付
着力を有するcBN膜を形成することが実質的に困難で
あるという問題があった。また、前記(2)の方法にあ
っても前記cBN膜が成膜中に容易に剥離するという問
題があった。
【0005】本発明は、前記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、鉄系基材上に立方晶窒化硼素膜を
成膜中で剥離することなく形成することが可能な立方晶
窒化硼素膜の製造方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、鉄系基材上に
イオンプレーティング法により窒化チタン膜および窒化
珪素膜を順次成膜した後、同イオンプレーティング法に
より立方晶窒化硼素膜を成膜することを特徴とする立方
晶窒化硼素膜の製造方法である。前記鉄系基材として
は、例えばSUS304、SKH51等からなる基材を
挙げることができる。
【0007】前記窒化チタンは、化学量論的にはTi/
Nの原子比が1/1であるが、必ずしも前記原子比であ
るものを用いなくてもよい。前記窒化チタン膜の厚さ
は、0.1〜20μm、より好ましくは0.5〜10μ
mにすることが望ましい。
【0008】前記窒化珪素は、Si3 4 であることが
最も好ましいが、Si/Nの原子比が3/4からずれた
ものでもよい。前記窒化珪素膜の厚さは、0.1〜10
μm、より好ましくは0.5〜10μmにすることが望
ましい。
【0009】
【作用】本発明は、鉄系基材上にイオンプレーティング
法によりcBN膜を成膜するに際し、中間層として窒化
チタン膜および窒化珪素膜をイオンプレーティング法に
より順次成膜する。前記窒化チタン膜は、前記鉄系基材
に対して優れた親和性を有し、かつ前記窒化珪素は前記
cBN膜に対して優れた親和性を有し、さらに前記窒化
チタン膜および窒化珪素膜は互いに良好な新和性を有す
る。また、前記各膜の熱膨張係数については、窒化珪素
(Si3 4 )<cBN<窒化チタン<鉄系基材の関係
になっているため、前記cBN膜直下の中間層として窒
化珪素膜を用いることによって前記cBN膜の圧縮応力
が緩和される。したがって、成膜中にcBN膜が剥離さ
れることなく前記中間層としての窒化珪素膜上にcBN
膜を良好に成膜することができる。
【0010】また、前記イオンプレーティング法におい
て鉄系基材上に絶縁材料からなる中間層を成膜すると、
プラズマが次第に消滅して成膜ができなくなる。本発明
のように中間層として導電性が良好な窒化チタン膜を成
膜することによってイオンプレーティング時におけるプ
ラズマの消滅を抑制することができ、良好な成膜を遂行
することができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1および図2を参
照して詳細に説明する。
【0012】図1は、実施例で使用したイオンプレーテ
ィング装置を示す概略横断面図、図2は図1のII−II線
に沿う断面図である。図中の1は、正方形筒状の真空チ
ャンバであり、このチャンバ1の上部側壁には該チャン
バ1内を所定の真空度に維持するための真空ポンプと連
通する排気管2が設けられている。また、図中の3は蒸
着源である。この蒸着源3は、前記チャンバ1の底部に
設置されたルツボ4と、前記チャンバ1の側壁下部に設
けられ、前記ルツボ4に電子ビームを照射するための電
子銃5と、前記ルツボ4の上方付近に配置され、前記電
子銃5からの電子ビームを偏向させて前記ルツボ4内の
蒸着材料に照射するための一対の偏向磁石6とから構成
されている。
【0013】前記チャンバ1の一側壁外面には、プラズ
マ発生源としてのプラズマ銃7が設けられており、前記
プラズマ銃7の後部にはアルゴン(Ar)等の所定のガ
スを導入するための導入管(図示せず)が設けられてい
る。前記プラズマ銃7が設けられた前記チャンバ1の側
壁外面には、絞りコイル8が設けられ、かつ同側壁には
プラズマの絞り部9が設けられている。前記プラズマ銃
7が設けられた前記チャンバ1の一側壁を除く他の3つ
の側壁には、3つの支持軸101 、102 、103 が前
記プラズマ銃7と同一平面内に位置するように貫通して
挿入されている。前記各支持軸101 、102 、103
の前記チャンバ1内に位置する先端には、矩形状をなす
対向電極111 、112 、113 がそれぞれ固定されて
いる。前記各対向電極111 、112 、113 のうち対
向電極111 は、前記プラズマ銃7が設けられた側壁に
対向されている。残りの2つの対向電極112 、113
は互いに平行となるように対向して配置され、かつ前記
対向電極112 は前記電子銃5が設けられた前記チャン
バ1の側壁の内面近傍に配置されている。前記各対向電
極111 、112 、113 は、互いに対向する面がS極
となるように矩形状の永久磁石121 、122 、123
が内蔵されている。前記各支持軸101 、102 、10
3 は、前記プラズマ銃7と電気的に接続され、かつ前記
各部材を接続する配線には前記プラズマ銃7に負電位を
印加するための直流電源13が介装され、プラズマの精
製に際して前記プラズマ銃7と前記各対向電極111
112、113 との間で電位勾配を付与できるようにな
っている。前記プラズマ銃7が設けられた前記チャンバ
1の一側壁を除く他の3つの側壁の外面近傍には、3つ
の空心コイル141 、142 、143 が前記各対向電極
111 、112 、113と対応して配置されている。
【0014】前記チャンバ1内のシート状プラズマ生成
領域の上方近傍には、基材を保持するためのホルダ15
が配設されており、かつ該ホルダ15は回転軸16によ
り支持、吊下されている。前記回転軸16は、可変直流
電源17および高周波電源21に接続され、前記回転軸
16を通して前記ホルダ15に電圧が印加されるように
なっている。前記チャンバ1の側壁下部には、反応ガス
の導入管18が連結されている。次に、前述したイオン
プレーティング装置を用いてcBN膜を成膜する方法を
説明する。
【0015】まず、ホルダ15にSKH51からなる鉄
系基材19を保持し、蒸着源3のルツボ4内にTiを収
容した後、図示しない真空ポンプを作動して真空チャン
バ1内のガスを排気管2を通して排気してチャンバ1内
の圧力を8×10-6Torrに排気した後、ガス導入管
18からN2 とArの混合ガス(N2 :Arのガス流量
比は9:1)を真空チャンバ1内に供給した。つづい
て、可変直流電源17および高周波電源21から回転軸
16及びホルダ15を通して鉄系基材19に−100V
の直流電圧および400Wの高周波電力を印加しなが
ら、電子銃5から電子ビームを放出し、一対の偏向磁石
6により前記電子ビームを前記ルツボ4内に収容したT
iに照射して溶融、蒸発させた。同時に、プラズマ銃7
にアルゴンガスを供給し、前記プラズマ銃7よりプラズ
マを生成することにより、前記プラズマ銃7に対向して
配置され、電源13により前記プラズマ銃7との間で電
位勾配を持たせた3つの対向電極111 、112 、11
3 によりプラズマ20がチャンバ1内に絞り部9を通し
て引き出した。この時、前記各対向電極111 、1
2、113 は、互いに対向する面がS極となるように
矩形状の永久磁石121 、122 、123 が内蔵され、
かつ前記対向電極111 、112 、113 の背面(チャ
ンバ1の側壁外面近傍)に空心コイル141 、142
143 が配置されているため、ホルダ15の下方近傍に
前記各磁石121 、122 、123 の背面のN極から対
向面のS極に向かう強力な磁場(磁束密度)が発生す
る。このような磁場が発生すると、前記プラズマ銃7か
ら引き出されたプラズマ20は前記各磁束密度に絡まっ
て前記各磁石121 、122 、123 に引き込まれるた
め、前記ホルダ15の下方近傍においてシート状とな
り、高密度化される。また、前記空心コイル141 、1
2 、143 への供給電流量を調節することにより、さ
らに強力な磁束が発生され、一層高密度化されたシート
状プラズマが形成される。しかも、前記空心コイル14
1 、142 、143 への供給電流量を調節により前記シ
ート状プラズマ20の平面形状が制御される。
【0016】このようなプラズマ密度の高いシート状プ
ラズマ20を前記ホルダ15(基材19)の下方近傍に
生成することにより、前記蒸着源3により蒸気化された
Tiが前記プラズマ20内に上昇する過程で効率よくイ
オン化されると共に、前記供給されたN2 ガスも前記プ
ラズマ20内で活性化される。イオン化されたTi(正
イオンのTi)は、前記電圧が印加された前記鉄系基材
19側に加速、衝突されると共に前記活性化されたN2
と反応することにより前記基材19表面に厚さが1.2
μmのTiN膜が高速成膜された。
【0017】次いで、前記イオンプレーティング装置を
用いて、前記鉄系基材19のTiN膜上に下記に示す条
件により厚さ1.0μmのSi3 4 膜を成膜し、さら
に前記Si3 4 膜上に下記に示す条件により厚さ1.
0μmのBN膜を成膜した。 (Si3 4 の成膜条件) 全圧;1.9×10-3Torr N2 /Arガス流量比;1/5 基板電圧;−100VのDC 400WのRF (BNの成膜条件) 全圧;1.9×10-3Torr N2 /Arガス流量比;1/5 基板電圧;−200VのDC 500WのRF 基材温度;500〜600℃
【0018】本実施例により成膜されたBN膜は、赤外
線吸収スペクトルにより立方晶窒化硼素膜(cBN膜)
であることが確認された。また、前記BN膜の成膜にお
いて、成膜中に前記BN膜の剥離が全く発生せず、良好
に成膜することができた。
【0019】これに対し、前記SKH51からなる鉄系
基材上に前記窒化チタンおよび窒化珪素からなる中間層
を介在させずに前記実施例と同様な条件でBN膜を直接
成膜した。その結果、成膜中に剥離を生じ、チャンバか
ら取り出した鉄系基材表面にはBN膜が全く成膜されて
いないかった。なお、前記実施例では鉄系基材としてS
KH51を用いたが、SUS304からなる鉄系基材を
用いても実施例と同様にcBN膜を成膜することができ
た。
【0020】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば鉄系
基材上に立方晶窒化硼素膜を成膜中で剥離することなく
形成することが可能な立方晶窒化硼素膜の製造方法を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例で使用したイオンプレーティング装置を
示す概略横断面図。
【図2】図1のII−II線に沿う断面図。
【符号の説明】
1…真空チャンバ、3…蒸着源、4…ルツボ、5…電子
銃、7…プラズマ銃、111 、112 、113 …対向電
極、121 、122 、123 …永久磁石、141 、14
2 、143 …空心コイル、15…ホルダ、17…可変直
流電源、18…ガス導入管、19…鉄系基材、20…プ
ラズマ、21…高周波電源。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鉄系基材上にイオンプレーティング法に
    より窒化チタン膜および窒化珪素膜を順次成膜した後、
    同イオンプレーティング法により立方晶窒化硼素膜を成
    膜することを特徴とする立方晶窒化硼素膜の製造方法。
JP6852992A 1992-03-26 1992-03-26 立方晶窒化硼素膜の製造方法 Pending JPH05271904A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7204013B2 (en) * 2003-07-29 2007-04-17 Seagate Technology Llc Method of manufacturing a magnetoresistive sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7204013B2 (en) * 2003-07-29 2007-04-17 Seagate Technology Llc Method of manufacturing a magnetoresistive sensor
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