JPH01246357A

JPH01246357A - 立方晶窒化ホウ素膜の製造方法

Info

Publication number: JPH01246357A
Application number: JP7382488A
Authority: JP
Inventors: Nobuki Yamashita; 信樹山下; Tetsuyoshi Wada; 哲義和田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1988-03-28
Filing date: 1988-03-28
Publication date: 1989-10-02

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、硬質、高熱伝導性、高電気絶縁性に優れた立
方晶窒化ホウ素膜の製造方法に関する。

［従来の技術］蓋化ホウ素は、大別すると常圧で容易に合成される軟質
で潤滑性の優れた六方晶窒化ホウ素（以下ｈＢＮと記す
）と、高温高圧で合成される硬質の立方晶窒化ホウ素（
以下ＣＢＮと記す）がある。この内ＣＢＮは、ダイヤモ
ンドに次いで高い硬度を有し、また高熱伝導性、高電気
絶縁性を有するため、ＣＢＮを被覆膜として基材の表面
に形成することが試みられている。

従来、基材表面゛に窒化ホウ素被覆ｐＡを形成する方法
としては、大別すると化学的蒸着法（ＣＶＤ　；Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｌｏｎ　）に
よるものと、物理釣魚１ｉ法（ＰＶＤ　；　Ｐｈｙｓｉ
ｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるも
のがある。ここで、前者の方法としては、ハロダン化ホ
ウ素又は、シゲラン等のホウ化物と量系またはアンモニ
アとの反応ガス中で行うものがある。一方、後者の方法
としては、イオンビーム蒸着法がある。この方法は、例
えば、ジャーナル・オノ・バキューム・サイエンス伊ア
ンド・テクノロジー誌第Ａ−１巻第３２３頁〜第３２５
頁（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｖａａｃｕｍ　５ｃｉｅｎ
ｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＡ−１（１９８３
，１）Ｋ記載の如く、カウフマン車イオン源を用い次の
ように行う。１ず、Ｊｌ容器内を予備排気して所定の減
圧状態にした後、ボラジン（８５Ｎ、Ｈ６）の蒸気を導
入する。次いで、タングステンフィラメントよシ放出さ
れた電子をアノードに到達する前にがラジンの中性粒子
に衝突させイオン化させる。このようにして得たプラシ
ンイオンを加速器で加速しイオンビームを作シ、このイ
オンビームによって窒化ホウ素膜を作る。

［発明が解決しようとする課題」従来、基材表面に窒化ホウ素からなる被俊層を形成する
方法の内、ＣＶＤ法による方法は、単なる熱的な気相反
応であるため、軟質な六方晶窒化ホウ素からなる被覆層
しか形成されないという問題がめる。

また、イオンビーム蒸着法による方法は、　ＣＢＮの含
有量が少ないため、ＣＢＮ本来の硬さに比べ蓬かに比い
硬さのものになるという問題ヲ有する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、硬質、高熱
伝導性、高電気絶縁性に優れた立方晶窒化ホウ系膜を極
めて容易に得ることができる立方晶窒化ホウ素膜の製造
方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は、基材、及びホウ素又は窒化ホウ素成形体ター
ゲットを収容した反応室内に、窒素又は窒素を含む化合
物と希ガスの混合ガスを導入する行程と、前記反応室内
に電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させ、前記タ
ーゲットをスパッタリングをしながら前記基材にバイア
ス電圧を印加する行程とを具備することを要旨とする。

本発明において、上記窒素を含む化合物としてはアンモ
ニアが挙げられる。また、上記希ガスとしてはアルゴン
、ネオン、キセノン、ヘリウム等の一般的なものが挙げ
られる。

また、本発明において基材にバイアス電圧全印加するの
は、ＥＣＲプラズマスパッタリングは減圧下での処理で
あシ、バイアスを掛け、分子を高速で衝突させることに
よって、高圧条件と同等な条件を作るためである。

［作用コ不発８Ａにおいては、反応室内にス・ヤツタ粒子と原料
ガスから成る高純度で分解率の高い電子サイクロトロン
共鳴プラズマを作り、高速度で基材上に堆積させる。そ
の結果、硬質、高熱伝導性、高電気絶縁性に優れた立方
晶窒化ホウ素を極めて容易でかつ安全に得ることができ
る。

「実施例」以下、本発明の一実施例について説明する。まず、本発
明に用いる反応装置について第１図を参照して説明する
。

図中１は、ガス導入管２を有する反応室でｌ）、真空容
器となっている。この反応室１の一端部にはターゲット
３を取りつけた水冷されたターゲット電極４が取シつけ
てあシ、またその中心部には導波管５が接続されている
。また、前記反応室１の他端部には基材ホルダー６が取
シクけである。この基材ホルダー６の先端部には、被処
理体としての基材７が取９つけられるようになっている
。前記基材ホルダー６には、ヒータ電源８に接続したヒ
ータ９が内蔵されている。また、前記導波管５、基材ホ
ルダー６を囲む用にして磁界印加用コイル１０が設けら
れている。更に、前記ターゲット電極４及び基板ホルダ
ー６はそれぞれマツチングボックス１１を介して高周波
電源１２に接続されている。なお、図中１３は反応室１
内に取シ付けられた真空ゲージ１４はシールドである。

本実施例では、上記構成の反応装＊ｔ−用いて基材７上
にＣＢＮ　Ｍを形成する。まず、Ｓｉウェハからなる基
材７を基材ホルダー６に取シ付ける。またターゲット電
極にはｈＢＮ成形成形体タードツト３シ付ける。次に、
反応室１内を１０”Ｔｏｒｒ以下の減圧状態になるよう
に予備排気した後、ガス導入管２から内部に輩累とアル
ゴンの混合ガス（蟹索５０％〕を１０　ＳＣＣＭの流量
で導入し、内部圧力を７　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒに維持
する。次いで、基材７の温度が４００℃になるようにヒ
ータ９で加熱する。

次に、磁界印加用コイル１０によシ反応室１内に磁界を
印加し、マイクロＫ　（２，４５０）ｌｚ　）を専波官
５を介して反応狛に導入し、基板ホルダー６、ターグツ
ト３間に電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させる
。また、ターゲットホルダー４には高周波電力（１３，
５６６）’を印加レセルフパイアス（−３ｋｖ　）を発
生させ、電子サイクロトロン共鳴プラズマによってもた
らされるスパッタリング効果によりターゲット３よシ構
成物質のスパッタ粒子を放出させる。更に、基板ホルダ
ー６には同様に高周波電力（１３，５６ＭＨｚ　）を印
加し、セルフバイアス（−０，５ｋＶ　）を発生させる
。このようにして基材７上に厚さ１μｍの被膜を形成す
る。

このように、本発明によれば、８１ウエハからなる基材
７及びｈＢＮ成形成形体タードツト３容した反応室１内
に窒素とアルゴンの混合ガスを導入した後、前記反応室
１内に電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生させ、前
記ターゲット３をスフ９ツタリングしながら前記基材７
にバイアス電圧を印加することによう、硬質、高熱伝導
性、高電気絶縁性に優れた立方晶窒化ホウ素膜を極めて
容易でかつ安全に得ることができる。事実、上述の如く
得られた被覆を赤外線吸収スペクトル分析によシ真べた
結果、立方晶固有の１０５ｈ〜１付近の波数の吸収が認
められるが、六方晶による１　３５０ｃｍ−’及び７８
０　ａｎ−’付近の吸収は認められない。また、高速電
子線回折装置による電子線回折環図形からも、形感され
た膜は立方晶窒化ホウ素の多結晶体膜であることが確認
された。

ナオ、上記実施例ではｈＢＮ成形成形体ターフドを用い
た場合について述べたが、これに限らずホウ素成形体タ
ーケ９ットを用いてもよい。

また、上記実施例では窒素とアルコゝンの混合ガスを用
いた場合について述べたが、窒素を含む化合物（例えば
アンモニア）と布ガスの混合ガス等を用いてもよい。

［発明の効果］以上詳述した如く本発明にかかる里方晶鼠化ホウ素膜の
製造方法によれば、硬質、高熱伝導性、高電気絶縁性に
優れた立方晶窒化ホウ素族を極めて容易に安全に得るこ
とのできるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る反応装置の説明図であ
る。１・・・反応嵐、２・・・ガ′ス導入管、３・・・ター
ゲット、４・・・ターグツ）ｉｔ（極、５・・・導波管
、６・・・基材ホルダー、？・・・基材、８・・・ヒー
タ電源、９・・・ヒータ、１０・・・磁界印加用コイル
、１１・・・マツチングボックス、１２・・・高周波電
源、１３−゛・真空ダーツ。

Claims

【特許請求の範囲】

基材、及びホウ素又は窒化ホウ素成形体ターゲットを収
容した反応室内に、窒素又は窒素を含む化合物と希ガス
の混合ガスを導入する行程と、前記反応室内に電子サイ
クロトロン共鳴プラズマを発生させ、前記ターゲットを
スパッタリングをしながら前記基材にバイアス電圧を印
加する行程とを具備することを特徴とする立方晶窒化ホ
ウ素膜の製造方法。