JPH0590253A - 絶縁性被膜の形成方法および形成装置 - Google Patents
絶縁性被膜の形成方法および形成装置Info
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- JPH0590253A JPH0590253A JP27475591A JP27475591A JPH0590253A JP H0590253 A JPH0590253 A JP H0590253A JP 27475591 A JP27475591 A JP 27475591A JP 27475591 A JP27475591 A JP 27475591A JP H0590253 A JPH0590253 A JP H0590253A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 任意形状物に対しても純度が高く密着性に優
れた絶縁性被膜を安定且つ均一に形成することができる
方法、およびその為の装置を提供する。 【構成】 金属蒸発源から蒸発してきた金属を基板上に
蒸着すると共に、窒素ガス単独または窒素ガスと希ガス
の混合ガスを用いたイオンビームを該基板上に照射して
該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成する
方法において、直進型電子銃を用い、該電子銃と前記金
属蒸発源間の電子ビームパスを十分に保つと共に、基板
にアース電位または負電位を印加しつつ操業を行なう。
また本発明の装置は、上記の操業を行なう為の各手段を
備える。
れた絶縁性被膜を安定且つ均一に形成することができる
方法、およびその為の装置を提供する。 【構成】 金属蒸発源から蒸発してきた金属を基板上に
蒸着すると共に、窒素ガス単独または窒素ガスと希ガス
の混合ガスを用いたイオンビームを該基板上に照射して
該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成する
方法において、直進型電子銃を用い、該電子銃と前記金
属蒸発源間の電子ビームパスを十分に保つと共に、基板
にアース電位または負電位を印加しつつ操業を行なう。
また本発明の装置は、上記の操業を行なう為の各手段を
備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板上に絶縁性被膜を形
成する方法および形成装置に関し、詳細には純度が高い
絶縁性被膜を密着性の良い状態で任意形状物上に均一に
形成することのできる方法およびその為の形成装置に関
するものである。
成する方法および形成装置に関し、詳細には純度が高い
絶縁性被膜を密着性の良い状態で任意形状物上に均一に
形成することのできる方法およびその為の形成装置に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化硼素(Cubic Boron Nitride、
以下ＣＢＮという）に代表される絶縁性物質は、電気絶
縁性および熱伝導性が優れることからＩＣのヒートシン
クやパッシベーション膜として有用であり、また極めて
硬質で耐摩耗性および耐熱性が優れていることから、金
属やセラミックス製工作機械の素材表面に対するコーテ
ィング材としての利用価値も高く、殊に難削材用切削工
具鋼基材や高速切削工具鋼基材の各表面コーティング材
として注目を集めている。
以下ＣＢＮという）に代表される絶縁性物質は、電気絶
縁性および熱伝導性が優れることからＩＣのヒートシン
クやパッシベーション膜として有用であり、また極めて
硬質で耐摩耗性および耐熱性が優れていることから、金
属やセラミックス製工作機械の素材表面に対するコーテ
ィング材としての利用価値も高く、殊に難削材用切削工
具鋼基材や高速切削工具鋼基材の各表面コーティング材
として注目を集めている。
【０００３】上記絶縁性物質のコーティング方法即ち絶
縁性被膜の形成方法としては、例えば熱ＣＶＤ法，プラ
ズマＣＶＤ法，ＲＦスパッタリング法，イオンプレーテ
ィング法，イオンビーム法等が知られている。このうち
イオンプレーティング法およびイオンビーム法はイオン
の運動エネルギーを利用したボンバードメント方式であ
るから、他の手法に比べると低温操業でありながら基板
との密着性に優れた被膜を能率良く得ることができる方
法であり、実用的にも高く評価されている。
縁性被膜の形成方法としては、例えば熱ＣＶＤ法，プラ
ズマＣＶＤ法，ＲＦスパッタリング法，イオンプレーテ
ィング法，イオンビーム法等が知られている。このうち
イオンプレーティング法およびイオンビーム法はイオン
の運動エネルギーを利用したボンバードメント方式であ
るから、他の手法に比べると低温操業でありながら基板
との密着性に優れた被膜を能率良く得ることができる方
法であり、実用的にも高く評価されている。
【０００４】しかしながら特にイオンビーム法によって
基板上に絶縁性被膜を形成する場合の問題としては、導
電性被膜を形成する場合とは異なり、基板上に蓄積し始
めた絶縁性被膜が正イオンの衝突を受けて正に帯電して
しまい、基板に負電圧を印加してもそれ以上は正イオン
の衝突が起こらない現象（チャージアップ現象）が発生
することが挙げられる。
基板上に絶縁性被膜を形成する場合の問題としては、導
電性被膜を形成する場合とは異なり、基板上に蓄積し始
めた絶縁性被膜が正イオンの衝突を受けて正に帯電して
しまい、基板に負電圧を印加してもそれ以上は正イオン
の衝突が起こらない現象（チャージアップ現象）が発生
することが挙げられる。
【０００５】ところで絶縁性被膜を形成する為には、組
成の制御を厳密に行うことが必要不可欠であり、この様
な点を考慮すれば、絶縁性被膜の形成方法としてはイオ
ンビーム蒸着法が最も優れた方法であると言える。こう
した観点から、イオン照射と真空蒸着を併用した方法等
も提案されている（第36回応用物理学関係連合講演会予
稿集，第485 頁，2P-N-12,1989年春季，千葉大）。
成の制御を厳密に行うことが必要不可欠であり、この様
な点を考慮すれば、絶縁性被膜の形成方法としてはイオ
ンビーム蒸着法が最も優れた方法であると言える。こう
した観点から、イオン照射と真空蒸着を併用した方法等
も提案されている（第36回応用物理学関係連合講演会予
稿集，第485 頁，2P-N-12,1989年春季，千葉大）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
様な技術においても、膜厚の増加と共にチャージアップ
現象が発生し易くなる点は解消されず、イオン照射によ
る効果が低下し、軟質化した絶縁性被膜が徐々に表面層
に形成される。その結果、数100 Å以上の絶縁体厚膜の
形成を安定且つ均一に形成することが不可能である。ま
たチャージアップ現象を回避する手段として、基板に高
周波（ＲＦ）電圧を印加することも提案されている。し
かしながら、ＲＦ電圧を印加しながら平板以外の複雑形
状物上に均一に成膜することは困難であった。
様な技術においても、膜厚の増加と共にチャージアップ
現象が発生し易くなる点は解消されず、イオン照射によ
る効果が低下し、軟質化した絶縁性被膜が徐々に表面層
に形成される。その結果、数100 Å以上の絶縁体厚膜の
形成を安定且つ均一に形成することが不可能である。ま
たチャージアップ現象を回避する手段として、基板に高
周波（ＲＦ）電圧を印加することも提案されている。し
かしながら、ＲＦ電圧を印加しながら平板以外の複雑形
状物上に均一に成膜することは困難であった。
【０００７】本発明はこうした技術的課題を解決する為
になされたものであって、その目的は、チャージアップ
現象を適切に回避しつつ任意形状物に対しても純度が高
く密着性に優れた絶縁被膜を安定且つ均一に形成するこ
とのできる方法、およびその為の装置を提供することに
ある。
になされたものであって、その目的は、チャージアップ
現象を適切に回避しつつ任意形状物に対しても純度が高
く密着性に優れた絶縁被膜を安定且つ均一に形成するこ
とのできる方法、およびその為の装置を提供することに
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成し得た本
発明方法とは、金属蒸発源から蒸発してきた金属を基板
上に蒸着すると共に、窒素ガス単独または窒素ガスと希
ガスの混合ガスを用いたイオンビームを該基板上に照射
して該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成
する方法において、直進型電子銃を用い、該電子銃と前
記金属蒸発源間の電子ビームパスを十分に保つと共に、
基板にアース電位または負電位を印加しつつ操業を行な
う点に要旨を有する絶縁性被膜の形成方法である。
発明方法とは、金属蒸発源から蒸発してきた金属を基板
上に蒸着すると共に、窒素ガス単独または窒素ガスと希
ガスの混合ガスを用いたイオンビームを該基板上に照射
して該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成
する方法において、直進型電子銃を用い、該電子銃と前
記金属蒸発源間の電子ビームパスを十分に保つと共に、
基板にアース電位または負電位を印加しつつ操業を行な
う点に要旨を有する絶縁性被膜の形成方法である。
【０００９】また上記目的を達成し得た本発明装置と
は、金属蒸発源の金属を蒸発させて基板上に蒸着する手
段と、窒素ガス単独または窒素ガスと希ガスの混合ガス
のイオンビームを該基板上に照射する手段を備え、該基
板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成する為の
装置であって、前記基板にアース電位または負電位を印
加する手段を備えると共に、前記金属を蒸発させて前記
基板上に蒸着する為の直進型電子銃を備え、該電子銃が
前記金属蒸発源との電子ビームパスを十分に保つ様に配
置されたものである点に要旨を有する絶縁性被膜の形成
装置である。
は、金属蒸発源の金属を蒸発させて基板上に蒸着する手
段と、窒素ガス単独または窒素ガスと希ガスの混合ガス
のイオンビームを該基板上に照射する手段を備え、該基
板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成する為の
装置であって、前記基板にアース電位または負電位を印
加する手段を備えると共に、前記金属を蒸発させて前記
基板上に蒸着する為の直進型電子銃を備え、該電子銃が
前記金属蒸発源との電子ビームパスを十分に保つ様に配
置されたものである点に要旨を有する絶縁性被膜の形成
装置である。
【００１０】
【作用】本発明においては、基板表面に金属窒化物から
なる絶縁性被膜を形成するに当たり、金属蒸発源の金属
を蒸発させて基板上に蒸着すると共に、イオン源によっ
て窒素ガス単独または窒素ガスと希ガスの混合ガスによ
るイオンビームを生ぜしめ、該イオンビームを基板上に
照射するのを基本構成とする。しかるに単に金属の蒸着
と、イオンビームの照射を行っただけでは、前述したチ
ャージアップ現象によって、絶縁性被膜を継続して形成
することは困難である。そこで本発明においては、金属
を蒸発させて基板上に蒸着する手段として直進型電子銃
を用い、該電子銃と金属間の電子ビームパスを十分に保
つと共に、基板にアース電位（アースバイアス）または
負電位（ＤＣバイアス）を印加する構成を採用した。即
ち前記電子ビームパスを十分に保つ様に電子銃を配置す
ることによって、真空槽内部への電子のリークが電荷イ
オンの中和および成膜中の基板への十分な電子供給を達
成することになり、チャージアップ現象が有効に回避さ
れ、またこれによってアースバイアスまたはＤＣバイア
スを印加することができる様になる。これによってイオ
ンボンバードメント効果を更に高めることができ、密着
性の高い絶縁性被膜を形成することができる。またＲＦ
バイアス方式では任意形状物への均一コーディングが困
難であったが、アースバイアスまたはＤＣバイアス方式
を採用できることによって回り込み良く均一に成膜が可
能になる。しかも本発明ではイオンビーム法を利用して
いるので、比較的高い雰囲気圧力から低圧力まで成膜時
の真空度を制御することができ、高純度の絶縁性被膜の
みが安定して大面積に形成可能である。また成膜初期に
は基板のスパッタエッチングが行われると共に基板と膜
の間にミキシング層が形成されるので、この点からも密
着性に優れた高密度膜が形成できるのである。
なる絶縁性被膜を形成するに当たり、金属蒸発源の金属
を蒸発させて基板上に蒸着すると共に、イオン源によっ
て窒素ガス単独または窒素ガスと希ガスの混合ガスによ
るイオンビームを生ぜしめ、該イオンビームを基板上に
照射するのを基本構成とする。しかるに単に金属の蒸着
と、イオンビームの照射を行っただけでは、前述したチ
ャージアップ現象によって、絶縁性被膜を継続して形成
することは困難である。そこで本発明においては、金属
を蒸発させて基板上に蒸着する手段として直進型電子銃
を用い、該電子銃と金属間の電子ビームパスを十分に保
つと共に、基板にアース電位（アースバイアス）または
負電位（ＤＣバイアス）を印加する構成を採用した。即
ち前記電子ビームパスを十分に保つ様に電子銃を配置す
ることによって、真空槽内部への電子のリークが電荷イ
オンの中和および成膜中の基板への十分な電子供給を達
成することになり、チャージアップ現象が有効に回避さ
れ、またこれによってアースバイアスまたはＤＣバイア
スを印加することができる様になる。これによってイオ
ンボンバードメント効果を更に高めることができ、密着
性の高い絶縁性被膜を形成することができる。またＲＦ
バイアス方式では任意形状物への均一コーディングが困
難であったが、アースバイアスまたはＤＣバイアス方式
を採用できることによって回り込み良く均一に成膜が可
能になる。しかも本発明ではイオンビーム法を利用して
いるので、比較的高い雰囲気圧力から低圧力まで成膜時
の真空度を制御することができ、高純度の絶縁性被膜の
みが安定して大面積に形成可能である。また成膜初期に
は基板のスパッタエッチングが行われると共に基板と膜
の間にミキシング層が形成されるので、この点からも密
着性に優れた高密度膜が形成できるのである。
【００１１】尚本発明を実施するに当たり、電子ビーム
出力は２〜１０ＫＷ，ＤＣバイアス電位はアース電位〜
−２００Ｖ，イオンビーム照射電圧は２００〜１０００
Ｖ程度が適当である。また混合ガスの希ガス／Ｎ2 比は
５未満が適当である。
出力は２〜１０ＫＷ，ＤＣバイアス電位はアース電位〜
−２００Ｖ，イオンビーム照射電圧は２００〜１０００
Ｖ程度が適当である。また混合ガスの希ガス／Ｎ2 比は
５未満が適当である。
【００１２】本発明は上述の如く構成されるが、ＲＦバ
イアスや中性化電子放出機構を付加することも可能であ
り、これらの手段はいずれも膜表面のチャージアップ現
象を回避するのに有効に作用する。また本発明は、ＣＢ
Ｎを代表とする金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成す
るための技術であるが、金属酸化物からなる絶縁性被膜
を形成する為の技術としての技術的応用も可能である。
イアスや中性化電子放出機構を付加することも可能であ
り、これらの手段はいずれも膜表面のチャージアップ現
象を回避するのに有効に作用する。また本発明は、ＣＢ
Ｎを代表とする金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成す
るための技術であるが、金属酸化物からなる絶縁性被膜
を形成する為の技術としての技術的応用も可能である。
【００１３】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例え
ば、実施例ではＣＢＮ被膜を形成する場合について示し
たけれども、本発明はＣＢＮ被膜以外の金属窒化物から
なる絶縁性被膜を形成することができるのは言うまでも
ない。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。例え
ば、実施例ではＣＢＮ被膜を形成する場合について示し
たけれども、本発明はＣＢＮ被膜以外の金属窒化物から
なる絶縁性被膜を形成することができるのは言うまでも
ない。
【００１４】
【実施例】図１は本発明方法を実施する為のイオンビー
ム蒸着装置の一構成例を示す概略説明図であって、１は
真空容器, ２はＢ蒸発源，３はイオン銃，４は直進型電
子銃，５は基板，６は基板加熱用ヒーター，７はＤＣ電
源，８は偏向コイル，９は電子ビームを夫々示す。
ム蒸着装置の一構成例を示す概略説明図であって、１は
真空容器, ２はＢ蒸発源，３はイオン銃，４は直進型電
子銃，５は基板，６は基板加熱用ヒーター，７はＤＣ電
源，８は偏向コイル，９は電子ビームを夫々示す。
【００１５】真空容器１には、イオン銃３へのガス導入
用パイプ１０、および真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れた排気口１１を設けると共に、その内部には基板５に
対してＢ蒸発源２からのＢ蒸気およびイオン銃３からの
イオンビームが、できる限り垂直に入射できる様に配置
してある。特にイオンビームは基板５に対して垂直に入
射できる様に配置するのが好ましく、加速された粒子に
よる膜のスパッタエッチングを防止できる。また直進型
電子銃４は、電子ビーム９が基板５側に対向して十分長
いパスを有する様に、真空容器１の壁面に設置され、該
電子銃４からの電子ビーム９は偏向コイル８によってＢ
蒸発源２に対してほぼ垂直になる様に導入される。
用パイプ１０、および真空ポンプ（図示せず）に接続さ
れた排気口１１を設けると共に、その内部には基板５に
対してＢ蒸発源２からのＢ蒸気およびイオン銃３からの
イオンビームが、できる限り垂直に入射できる様に配置
してある。特にイオンビームは基板５に対して垂直に入
射できる様に配置するのが好ましく、加速された粒子に
よる膜のスパッタエッチングを防止できる。また直進型
電子銃４は、電子ビーム９が基板５側に対向して十分長
いパスを有する様に、真空容器１の壁面に設置され、該
電子銃４からの電子ビーム９は偏向コイル８によってＢ
蒸発源２に対してほぼ垂直になる様に導入される。
【００１６】かかる構成の本発明イオンビーム蒸着装置
を用いて基板５上に、ＣＢＮ被膜を形成するに当たって
は、真空容器１内を10-6Torrオーダに排気した後、ガス
導入パイプ１０からＮ2 ガス単独若しくはＮ2 ／Ａｒ混
合ガスを導入してイオンビームを基板に照射すると共
に、電子ビーム９をＢ蒸発源２に照射してＢを蒸発させ
る。そして基板５には、ＤＣ電源７によってＤＣ電圧を
印加する。以上の準備段階までは、蒸発粒子やイオンビ
ーム遮蔽用のシャッター（図示せず）を閉じて行い、す
べての設定条件が満足された状態でシャッターを開いて
成膜を開始した。
を用いて基板５上に、ＣＢＮ被膜を形成するに当たって
は、真空容器１内を10-6Torrオーダに排気した後、ガス
導入パイプ１０からＮ2 ガス単独若しくはＮ2 ／Ａｒ混
合ガスを導入してイオンビームを基板に照射すると共
に、電子ビーム９をＢ蒸発源２に照射してＢを蒸発させ
る。そして基板５には、ＤＣ電源７によってＤＣ電圧を
印加する。以上の準備段階までは、蒸発粒子やイオンビ
ーム遮蔽用のシャッター（図示せず）を閉じて行い、す
べての設定条件が満足された状態でシャッターを開いて
成膜を開始した。
【００１７】そして窒素ガス単独のイオンビームを用
い、加速電圧：５００Ｖ，基板ＤＣ電圧：−８０Ｖ，基
板温度：400 ℃でＢＮ膜を形成し、成膜したＢＮ膜を赤
外吸収スペクトルにかけると、図２に示すチャートが得
られた。図２には約1070cm-1の波数域にＣＢＮであるこ
とを示す吸収スペクトル（Reststrahlen: 残留線）が認
められた。また生成膜を電子線回折に付し、その結果を
解析したところ、JCPDSNo.25-1033と一致する回折線が
認められ、ＣＢＮであることが確認された。尚図２中の
約1380cm-1および780cm-1 の吸収はアモルファスＢＮを
示している。
い、加速電圧：５００Ｖ，基板ＤＣ電圧：−８０Ｖ，基
板温度：400 ℃でＢＮ膜を形成し、成膜したＢＮ膜を赤
外吸収スペクトルにかけると、図２に示すチャートが得
られた。図２には約1070cm-1の波数域にＣＢＮであるこ
とを示す吸収スペクトル（Reststrahlen: 残留線）が認
められた。また生成膜を電子線回折に付し、その結果を
解析したところ、JCPDSNo.25-1033と一致する回折線が
認められ、ＣＢＮであることが確認された。尚図２中の
約1380cm-1および780cm-1 の吸収はアモルファスＢＮを
示している。
【００１８】次に、図１に示した装置を用い、ガス導入
パイプ１０からＡｒ／Ｎ2 流量比２の混合ガスを導入
し、窒素とＡｒ混合のイオンビームを発生させ、その他
は上記と同様の条件で成膜した。形成された膜を赤外吸
収スペクトルにかけると図３に示すチャートが得られ
た。図３には約1080cm-1に鋭いＣＢＮ単独の吸収スペク
トルが認められた。尚この膜についてＸ線回折を行った
ところ、明瞭なＸ線回折パターンが得られた。
パイプ１０からＡｒ／Ｎ2 流量比２の混合ガスを導入
し、窒素とＡｒ混合のイオンビームを発生させ、その他
は上記と同様の条件で成膜した。形成された膜を赤外吸
収スペクトルにかけると図３に示すチャートが得られ
た。図３には約1080cm-1に鋭いＣＢＮ単独の吸収スペク
トルが認められた。尚この膜についてＸ線回折を行った
ところ、明瞭なＸ線回折パターンが得られた。
【００１９】本発明者らは図１の装置を用い、基板５に
アース電位をかけ、他の条件は前述した条件と同じにし
て成膜を行った。その結果、ＣＢＮに特有のの赤外吸収
スペクトルが認められ、イオン銃３の加速エネルギーの
みで十分ＣＢＮを形成することのできるボンバードメン
ト効果を有効に発揮することができた。
アース電位をかけ、他の条件は前述した条件と同じにし
て成膜を行った。その結果、ＣＢＮに特有のの赤外吸収
スペクトルが認められ、イオン銃３の加速エネルギーの
みで十分ＣＢＮを形成することのできるボンバードメン
ト効果を有効に発揮することができた。
【００２０】本発明の特徴のひとつである回り込み性を
調査する為に、超硬合金製チップ（Ｋ１０）を基板とし
て用い、該基板にＤＣ電圧−８０Ｖを印加し、以下同様
にしてＣＢＮ成膜を行なった。その結果、チップの逃げ
面，すくい面および各コーナ部のいずれにも同一色の均
一膜が形成され、これらの膜は反射法赤外吸収スペクト
ル測定からＣＢＮであることが認められた。一方比較の
為に、２７０°偏向方式のＥＢ蒸発源を使用し、基板に
ＲＦ電力１００Ｗ（自己バイアスのＤＣ成分−８０Ｖ）
を印加して他は上記と同一条件にてＣＢＮ成膜を行なっ
たところ、チップの逃げ面（側面）およびコーナ部はス
パッタリングが進行してほとんど成膜されなかった。
調査する為に、超硬合金製チップ（Ｋ１０）を基板とし
て用い、該基板にＤＣ電圧−８０Ｖを印加し、以下同様
にしてＣＢＮ成膜を行なった。その結果、チップの逃げ
面，すくい面および各コーナ部のいずれにも同一色の均
一膜が形成され、これらの膜は反射法赤外吸収スペクト
ル測定からＣＢＮであることが認められた。一方比較の
為に、２７０°偏向方式のＥＢ蒸発源を使用し、基板に
ＲＦ電力１００Ｗ（自己バイアスのＤＣ成分−８０Ｖ）
を印加して他は上記と同一条件にてＣＢＮ成膜を行なっ
たところ、チップの逃げ面（側面）およびコーナ部はス
パッタリングが進行してほとんど成膜されなかった。
【００２１】尚本発明者らが、窒素とＡｒの流量比を変
えて成膜を行ったところ、Ａｒ／Ｎ2 流量比が５を超え
るとＡｒイオンによるスパッタエッチング効果が優先
し、膜の形成は行われなかった。またイオンビームの加
速電圧が２００Ｖ未満では、硬質のアモルファスＢＮと
なりＣＢＮは形成されず、一方加速電圧が１KVを超える
と、またはＤＣバイアス負電圧が２００Ｖよりも高くな
ると、Ａｒ／Ｎ2 流量比を大きくした場合と同様にスパ
ッタエッチング効果が増大し、膜が形成されなくなっ
た。更に、Ｂの蒸着速度の制御においては、イオンビー
ムの電流値にも依存するが、通常のイオン銃を使用した
場合を考えると電子ビーム投入パワーは５ＫＷ程度が適
当であり、更に１０ＫＷを超えるとＢに富んだ硬質のＢ
ＮとなってＣＢＮは形成されなくなった。
えて成膜を行ったところ、Ａｒ／Ｎ2 流量比が５を超え
るとＡｒイオンによるスパッタエッチング効果が優先
し、膜の形成は行われなかった。またイオンビームの加
速電圧が２００Ｖ未満では、硬質のアモルファスＢＮと
なりＣＢＮは形成されず、一方加速電圧が１KVを超える
と、またはＤＣバイアス負電圧が２００Ｖよりも高くな
ると、Ａｒ／Ｎ2 流量比を大きくした場合と同様にスパ
ッタエッチング効果が増大し、膜が形成されなくなっ
た。更に、Ｂの蒸着速度の制御においては、イオンビー
ムの電流値にも依存するが、通常のイオン銃を使用した
場合を考えると電子ビーム投入パワーは５ＫＷ程度が適
当であり、更に１０ＫＷを超えるとＢに富んだ硬質のＢ
ＮとなってＣＢＮは形成されなくなった。
【００２２】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、チ
ャージアップ現象を適切に回避しつつ成膜することがで
き、任意形状の基板に対しても純度が高く密着性に優れ
た高絶縁性被膜を安定且つ均一に形成することができる
様になった。
ャージアップ現象を適切に回避しつつ成膜することがで
き、任意形状の基板に対しても純度が高く密着性に優れ
た高絶縁性被膜を安定且つ均一に形成することができる
様になった。
【図１】本発明方法を実施する為の本発明イオンビーム
蒸着装置の一構成例を示す概略説明図である。
蒸着装置の一構成例を示す概略説明図である。
【図２】窒素ガス単独のイオンビームを用いて形成した
ＣＢＮ膜の赤外吸収スペクトルを示すチャートである。
ＣＢＮ膜の赤外吸収スペクトルを示すチャートである。
【図３】窒素とＡｒの混合ガスのイオンビームを用いて
形成したＣＢＮ膜の赤外吸収スペクトルを示すチャート
である。
形成したＣＢＮ膜の赤外吸収スペクトルを示すチャート
である。
１ 真空容器 ２ Ｂ蒸発源 ３ イオン銃 ４ 直進型電子銃 ５ 基板 ６ 基板加熱用ヒーター ７ ＤＣ電源 ８ 偏向コイル ９ 電子ビーム １０ ガス導入用パイプ １１ 排気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/06 Ｚ 9069−5Ｅ 37/30 Ｚ 9172−5Ｅ Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｍ 8422−4Ｍ 21/205 7454−4Ｍ
Claims (2)
- 【請求項１】 金属蒸発源から蒸発してきた金属を基板
上に蒸着すると共に、窒素ガス単独または窒素ガスと希
ガスの混合ガスを用いたイオンビームを該基板上に照射
して該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形成
する方法において、直進型電子銃を用い、該電子銃と前
記金属蒸発源間の電子ビームパスを十分に保つと共に、
前記基板にアース電位または負電位を印加しつつ操業を
行なうことを特徴とする絶縁性被膜の形成方法。 - 【請求項２】 金属蒸発源の金属を蒸発させて基板上に
蒸着する手段と、窒素ガス単独または窒素ガスと希ガス
の混合ガスのイオンビームを該基板上に照射する手段を
備え、該基板表面に金属窒化物からなる絶縁性被膜を形
成する為の装置であって、前記基板にアース電位または
負電位を印加する手段を備えると共に、前記金属を蒸発
させて前記基板上に蒸着する為の直進型電子銃を備え、
該電子銃が前記金属蒸発源との電子ビームパスを十分に
保つ様に配置されたものであることを特徴とする絶縁性
被膜の形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27475591A JPH0590253A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 絶縁性被膜の形成方法および形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27475591A JPH0590253A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 絶縁性被膜の形成方法および形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0590253A true JPH0590253A (ja) | 1993-04-09 |
Family
ID=17546133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27475591A Withdrawn JPH0590253A (ja) | 1991-09-25 | 1991-09-25 | 絶縁性被膜の形成方法および形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0590253A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006043432A1 (ja) * | 2004-10-19 | 2006-04-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 膜の製造方法および当該方法で製造された膜を用いた半導体装置 |
| GB2452182B (en) * | 2006-05-27 | 2011-11-09 | Korea Atomic Energy Res | Coating and ion beam mixing apparatus and method to enhance the corrosion resistance of the materials at the elevated temperature using the same |
| JP2015046437A (ja) * | 2013-08-27 | 2015-03-12 | 日本電信電話株式会社 | 立方晶窒化ホウ素薄膜の製造方法、および立方晶窒化ホウ素薄膜 |
-
1991
- 1991-09-25 JP JP27475591A patent/JPH0590253A/ja not_active Withdrawn
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| US9028923B2 (en) | 2006-05-27 | 2015-05-12 | Korea Atomic Energy Research Institute | Coating and ion beam mixing apparatus and method to enhance the corrosion resistance of the materials at the elevated temperature using the same |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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