JPH054808A - 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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- JPH054808A JPH054808A JP15178191A JP15178191A JPH054808A JP H054808 A JPH054808 A JP H054808A JP 15178191 A JP15178191 A JP 15178191A JP 15178191 A JP15178191 A JP 15178191A JP H054808 A JPH054808 A JP H054808A
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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、１５０ｎｍから２６０ｎｍの波長を
持つパルスレーザー光を成膜と同時に基体表面に照射す
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、１５０ｎｍから２６０ｎｍの波長を
持つパルスレーザー光を成膜と同時に基体表面に照射す
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、１５０ｎｍから２６０ｎｍ
の波長を持つパルスレーザー光を成膜と同時に基体表面
に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、１５０ｎｍから２６０ｎｍ
の波長を持つパルスレーザー光を成膜と同時に基体表面
に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ＢＮ（ｐ−ＢＮ
と呼ぶ）、ｃ−ＢＮの単結晶あるいは多結晶体、Ｈ3 Ｂ
Ｏ3 などが用いられる。基体５はヒーター６によって３
００℃〜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、Ｈ
ｅ、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〜１０Ｔｏｒｒ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
１２は集光レンズ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。このとき別
のレーザー装置９より発光されたレーザー光１３はレー
ザー光用反射鏡１２及び集光レンズ１０を用いて基体５
表面に照射する。この時のレーザーパワー密度は０．０
１〜２Ｊｃｍ-2の範囲とする。また基体５に照射するレ
ーザー光１３はターゲット３表面に照射するレーザー光
１２と異なる波長のレーザーを用いても良く、この場合
のレーザー光の波長は１５０ｎｍから２６０ｎｍであ
る。また基体５に照射するレーザー光１３はターゲット
に照射するレーザー光に比べ、１００ｎｓｅｃ．〜１５
ｍｓｅｃ．後に照射する必要がある。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ＢＮ（ｐ−ＢＮ
と呼ぶ）、ｃ−ＢＮの単結晶あるいは多結晶体、Ｈ3 Ｂ
Ｏ3 などが用いられる。基体５はヒーター６によって３
００℃〜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、Ｈ
ｅ、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〜１０Ｔｏｒｒ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
１２は集光レンズ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。このとき別
のレーザー装置９より発光されたレーザー光１３はレー
ザー光用反射鏡１２及び集光レンズ１０を用いて基体５
表面に照射する。この時のレーザーパワー密度は０．０
１〜２Ｊｃｍ-2の範囲とする。また基体５に照射するレ
ーザー光１３はターゲット３表面に照射するレーザー光
１２と異なる波長のレーザーを用いても良く、この場合
のレーザー光の波長は１５０ｎｍから２６０ｎｍであ
る。また基体５に照射するレーザー光１３はターゲット
に照射するレーザー光に比べ、１００ｎｓｅｃ．〜１５
ｍｓｅｃ．後に照射する必要がある。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、発光を伴う励起種（プルームと呼ばれる）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。
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、発光を伴う励起種（プルームと呼ばれる）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。
【０００７】本発明者らの知見によれば、成膜と同時に
レーザーを基体表面にも照射することによって基体表面
を活性化す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。特にエキシマレーザーの波長は紫
外域にあるため基体表面に付着した膜の光吸収断面積が
大きく、照射面からせいぜい数１０００Åまでしか加熱
されない。また同時にエキシマレーザーはパルスレーザ
ーであるため、極めて短時間（〜数十ｎｓｅｃ．）しか
加熱されず、すぐに冷却する。この表面のみを超急加熱
超急冷却することが良質のｃ−ＢＮ合成にきわめて有効
に作用していると考えられている。
レーザーを基体表面にも照射することによって基体表面
を活性化す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。特にエキシマレーザーの波長は紫
外域にあるため基体表面に付着した膜の光吸収断面積が
大きく、照射面からせいぜい数１０００Åまでしか加熱
されない。また同時にエキシマレーザーはパルスレーザ
ーであるため、極めて短時間（〜数十ｎｓｅｃ．）しか
加熱されず、すぐに冷却する。この表面のみを超急加熱
超急冷却することが良質のｃ−ＢＮ合成にきわめて有効
に作用していると考えられている。
【０００８】本発明において基体に照射するレーザーは
ターゲットに照射するレーザーとは異なる波長のもので
も良い。この場合、基体に照射するレーザーの波長は１
５０ｎｍ〜２６０ｎｍである。１５０ｎｍより小さい波
長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、実際に基体にはレーザー光
が照射されないため本発明の効果がない。２６０ｎｍよ
り長い波長のレーザー照射では基体表面に付着した膜の
光吸収断面積が小さくなるために膜の表面のみならず基
体そのものまで加熱してしまい、せっかく合成されたｃ
−ＢＮをこの状態での安定相であるｈ−ＢＮに相転移さ
せてしまう。
ターゲットに照射するレーザーとは異なる波長のもので
も良い。この場合、基体に照射するレーザーの波長は１
５０ｎｍ〜２６０ｎｍである。１５０ｎｍより小さい波
長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、実際に基体にはレーザー光
が照射されないため本発明の効果がない。２６０ｎｍよ
り長い波長のレーザー照射では基体表面に付着した膜の
光吸収断面積が小さくなるために膜の表面のみならず基
体そのものまで加熱してしまい、せっかく合成されたｃ
−ＢＮをこの状態での安定相であるｈ−ＢＮに相転移さ
せてしまう。
【０００９】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。
【００１０】一方基板表面に照射するレーザー光のパワ
ー密度は０．０１Ｊｃｍ-2〜２Ｊｃｍ-2が好ましい。
０．０１Ｊｃｍ-2よりも低いレーザーパワーでは基体に
レーザー光を照射する効果が極めて小さくなる。また２
Ｊｃｍ-2よりもパワーが大きくなると、レーザーの波長
にも依るが、基体表面に付着した膜が分解されていまう
ために膜が基体上にほとんど生成しなくなる。
ー密度は０．０１Ｊｃｍ-2〜２Ｊｃｍ-2が好ましい。
０．０１Ｊｃｍ-2よりも低いレーザーパワーでは基体に
レーザー光を照射する効果が極めて小さくなる。また２
Ｊｃｍ-2よりもパワーが大きくなると、レーザーの波長
にも依るが、基体表面に付着した膜が分解されていまう
ために膜が基体上にほとんど生成しなくなる。
【００１１】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。
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。
【００１２】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。これ以上の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以下の圧
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。これ以上の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以下の圧
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。
【００１３】基板表面に照射するレーザー光はターゲッ
トに照射するレーザー光に比べて１００ｎｓｅｃ．〜１
５０μｓｅｃ．遅らせて照射する必要がある。レーザー
光をターゲットに照射したときに生ずるプルームを構成
する粒子は、本発明者らの研究によると最も速いもので
１０8 ｃｍ・ｓｅｃ-1．程度である。これからプルーム
を構成する粒子が基体に到達するには、基体とターゲッ
トの距離ｄが１０ｍｍの時には１００ｎｓｅｃ．、１０
０ｍｍの時には１μｓｅｃ．程度かかることになる。従
って１００ｎｓｅｃ．よりも早くレーザーを基板に照射
しても、プルームを構成する粒子が基体に粒子が到達し
ていないため、レーザー光を基体に照射する意味がな
い。又本研究者らによるとプルーム中の最も遅い粒子の
速度は１０ 4 ｍｍ・ｓｅｃ-1程度である。この粒子が基
体に到達するにはｄ＝１０ｍｍの場合で１ｍｓｅｃ．、
ｄ＝１５０ｍｍの場合で１５ｍｓｅｃ．程度である。一
方基体に到達した粒子が基体上で完全に定着するまでに
要する時間は原子などの場合１ｆｓｅｃ．すなわち１０
-15 ｓｅｃ．程度である。従ってｄ＝１０ｍｍの場合で
１ｍｓｅｃ．、ｄ＝１５０ｍｍの場合で１５ｍｓｅｃ．
よりも遅く基体にレーザー光を照射しても基体に到達し
た粒子が基体上で完全に定着してしまうためにこれまた
意味が無い。
トに照射するレーザー光に比べて１００ｎｓｅｃ．〜１
５０μｓｅｃ．遅らせて照射する必要がある。レーザー
光をターゲットに照射したときに生ずるプルームを構成
する粒子は、本発明者らの研究によると最も速いもので
１０8 ｃｍ・ｓｅｃ-1．程度である。これからプルーム
を構成する粒子が基体に到達するには、基体とターゲッ
トの距離ｄが１０ｍｍの時には１００ｎｓｅｃ．、１０
０ｍｍの時には１μｓｅｃ．程度かかることになる。従
って１００ｎｓｅｃ．よりも早くレーザーを基板に照射
しても、プルームを構成する粒子が基体に粒子が到達し
ていないため、レーザー光を基体に照射する意味がな
い。又本研究者らによるとプルーム中の最も遅い粒子の
速度は１０ 4 ｍｍ・ｓｅｃ-1程度である。この粒子が基
体に到達するにはｄ＝１０ｍｍの場合で１ｍｓｅｃ．、
ｄ＝１５０ｍｍの場合で１５ｍｓｅｃ．程度である。一
方基体に到達した粒子が基体上で完全に定着するまでに
要する時間は原子などの場合１ｆｓｅｃ．すなわち１０
-15 ｓｅｃ．程度である。従ってｄ＝１０ｍｍの場合で
１ｍｓｅｃ．、ｄ＝１５０ｍｍの場合で１５ｍｓｅｃ．
よりも遅く基体にレーザー光を照射しても基体に到達し
た粒子が基体上で完全に定着してしまうためにこれまた
意味が無い。
【００１４】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。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。１
３００℃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
印加してもよい。
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。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。１
３００℃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
印加してもよい。
【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：Ｆ2 （１５７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ）、またはＫｒＦ（２４８ｎｍ） 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℃ 基体に照射するレーザーのタイミング：ターゲットに照
射するレーザーから１００μｓｅｃ．後
るが、これに限定されるものではない。図１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：Ｆ2 （１５７ｎｍ）、ＡｒＦ（１９
３ｎｍ）、またはＫｒＦ（２４８ｎｍ） 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℃ 基体に照射するレーザーのタイミング：ターゲットに照
射するレーザーから１００μｓｅｃ．後
【００１７】なお図１の装置で基体にレーザー光照射を
全く行わずに、そのほかの条件は実施例１、４、８、１
０、１８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６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℃
全く行わずに、そのほかの条件は実施例１、４、８、１
０、１８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６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結晶性のよ
い（半価幅平均１．８°→１．３°）、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結晶性のよ
い（半価幅平均１．８°→１．３°）、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中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、１５７ｎｍ〜２４８ｎｍの波長を持つパルスレーザ
ー光を成膜と同時に基体表面に照射することによって結
晶性の向上した良質の立方晶窒化硼素膜を安定して供給
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中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、１５７ｎｍ〜２４８ｎｍの波長を持つパルスレーザ
ー光を成膜と同時に基体表面に照射することによって結
晶性の向上した良質の立方晶窒化硼素膜を安定して供給
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。
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
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、１５０ｎｍから２６０ｎｍの波
長を持つパルスレーザー光を成膜と同時に基体表面に照
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 |
|---|---|---|---|
| JP15178191A JPH054808A (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 |
|---|---|---|---|
| JP15178191A JPH054808A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 窒化硼素膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH054808A true JPH054808A (ja) | 1993-01-14 |
Family
ID=15526163
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15178191A Pending JPH054808A (ja) | 1991-06-24 | 1991-06-24 | 窒化硼素膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH054808A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004005186A1 (ja) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | National Institute For Materials Science | 紫外域で発光するｓｐ３結合型窒化ホウ素とその製造方法、及びこれを利用した機能性材料 |
| EP1670015A1 (en) * | 2003-08-29 | 2006-06-14 | National Institute for Materials Science | sp sp 3 /sp BONDING BORON NITRIDE THIN FILM HAVING SELF-FORMING SURFACE SHAPE BEING ADVANTAGEOUS IN EXHIBITING PROPERTY OF EMITTING ELECTRIC FIELD ELECTRONS, METHOD FOR PREPARATION THEREOF AND USE THEREOF |
-
1991
- 1991-06-24 JP JP15178191A patent/JPH054808A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004005186A1 (ja) * | 2002-07-02 | 2004-01-15 | National Institute For Materials Science | 紫外域で発光するｓｐ３結合型窒化ホウ素とその製造方法、及びこれを利用した機能性材料 |
| US7419572B2 (en) | 2002-07-02 | 2008-09-02 | National Institute For Materials Science | Sp3 bond boron nitride emitting light in ultraviolet region, its producing method, and functional material using same |
| EP1670015A1 (en) * | 2003-08-29 | 2006-06-14 | National Institute for Materials Science | sp sp 3 /sp BONDING BORON NITRIDE THIN FILM HAVING SELF-FORMING SURFACE SHAPE BEING ADVANTAGEOUS IN EXHIBITING PROPERTY OF EMITTING ELECTRIC FIELD ELECTRONS, METHOD FOR PREPARATION THEREOF AND USE THEREOF |
| EP1670015A4 (en) * | 2003-08-29 | 2007-02-21 | Nat Inst For Materials Science | SP SP 3 / SP BOND BORN NITRIDE THIN FILM WITH SELF-FORMING SURFACE FORMAT WITH ADVANTAGES IN DISPLAYING THE PROPERTIES OF EMITTING ELECTRIC FIELD ELECTRONICS, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF AND USE THEREOF |
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