JPH02190467A - 複合材料膜の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明はサーマルヘッド、電子回路などに電気抵抗体と
して用いられる炭化チタン−炭化珪素、炭化ジルコニウ
ム−炭化珪素、炭化タンタル−炭化珪素などの金属炭化
物−炭化硅素複合材料膜、または窒化チタン−窒化珪素
、窒化ジルコニウム−窒化珪素、窒化タンタル−窒化珪
素などの金属窒化物−窒化珪素複合材料膜の製造方法に
関するものである。

〔発明の概要〕

マイクロ波電子サイクロトロン共鳴放電プラズマ（以下
、ＥＣＲプラズマと略記する）により、真空容器内に設
けた金属、金属炭化物、または金属窒化物のターゲット
をスパッタリングし、同時に、真空容器内に導入した各
ガスから成るプラズマを生成することにより、基板上に
金属炭化物−炭化珪素複合材料膜または金属窒化物−窒
化珪素複合材料膜を形成する （従来の技術〕 従来から用いられている技術は熱ＣＶＤ法（熱化学気相
成長法）と呼ばれる技術である０反応容器内に材料ガス
として金属塩化物ガス、四塩化硅素ガスおよび、炭化物
であればアセチレンガスまたはメタンガス、窒化物であ
ればアンモニアガスまたは窒素ガスを導入し、１０００
℃以上に加熱することにより熱エネルギーによって化学
反応を起こし、基板上に金属炭化物−炭化硅素複合材料
膜または金属窒化物−窒化珪素複合材料膜を形成してい
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来技術では、熱エネルギーによって化学
反応を起こすために材料ガスを１０００℃以上に加熱す
る必要があるため、耐熱性を存する基板上でなければ、
金属炭化物−炭化硅素、または金属窒化物−窒化珪素複
合材料膜を形成することができなかった。

また、材料ガスである金属塩化物、四塩化硅素などの塩
素化合物ガスは腐食性の塩素を生じるため、反応容器や
排気装置に障害を与えてしまう。

また、膜中に塩素が残留し、膜を腐食してしまうことが
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記のような課題を解決するために、四塩化チタン、四
塩化珪素などの塩化物ガスを用いず、ＥＣＲプラズマに
より、真空容器内に設けた金属、金属炭化物または金属
窒化物のターゲットをスパッタリングし、同時に、真空
容器内に導入した各ガスから成るプラズマを生成するこ
とにより、高温を必要とすることなく、基板上に金属炭
化物−炭化珪素または金属窒化物−窒化珪素複合材料膜
を形成することを可能とした。

〔作用〕

ソレノイドコイルによってつくられた磁場中にマイクロ
波を入射すると、電子サイクロトロン共鳴によりプラズ
マが形成され、このＥＣＲプラズマにより、真空容器内
に設けた金属または金属炭化物または金属窒化物のター
ゲットをスパッタリングし、同時に、真空容器内に導入
した各ガスから成るプラズマを生成し、プラズマのエネ
ルギーによって反応を起こすことにより、高温を必要と
することな（基板上に金属炭化物−炭化珪素複合材料膜
または金属窒化物−窒化珪素複合材料膜を形成すること
ができる。

また、プラズマ中の物体に高周波電圧を印加すると、プ
ラズマの性賀により、その物体はプラズマに対して負の
電位となる。したがって、正の電荷をもつイオンは電界
から運動エネルギーを得て基板に入射する。そのため、
結晶性、密着性にすぐれた膜の形成が可能となる。

〔実施例１〕 本発明の炭化チタン−炭化珪素複合材料膜の製造に関す
る実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施に用いたＥＣＲプラズマ装置の
概略図である。

真空容器１内の基板保持具２に基板３を設置し、５ＸＩ
Ｑ−’Ｔｏｒｒ以下の圧力まで排気する。実施例では基
板としてソーダガラスを用いた。

真空容器１にガス導入口４からアルゴンガスを、ガス導
入口５からテトラメチルシラン（Ｓｔ（ＣＨｓ　）　４
）ガスおよびアセチレン（ＣｇＨよ）ガスを導入し、１
０−’〜１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒの圧力となるようにガス
の流量を調整する。ガス圧力および流量が安定したとこ
ろで導波管６より周波数２゜４５ＧＨｚ、電力３００〜
１０００Ｗのマイクロ波を真空容器１内に入射し、導入
された各ガスから成るＥＣＲプラズマを生成する。この
とき金属チタン製の円環状ターゲット７に−１００〜−
４００ｖの電圧を印加するとイオンが円環状ターゲット
７をスパッタリングし、基板上に炭化チタン−炭化珪素
複合材料膜が形成される。マイクロ波電力、導入する各
ガスの分圧などの成膜条件を変化させることにより、形
成される膜の金属窒化物と窒化硅素の組成比を変化させ
ることができる。

実施例では、膜質向上のため、成膜中に基板３に周波数
１３．５６ＭＨｚ、電力１００Ｗの高周波電力を印加し
た。

〔実施例２〕 本発明の窒化ジルコニウム−窒化珪素複合材料膜の製造
に関する実施例について図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の実施に用いたＥＣＲプラズマ装置の
概略図である。

真空容器１内の基板保持具２に基板３を設置し、５ｘ　
１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒ以下の圧力まで排気する。実施例
では基板としてソーダガラスを用いた。

真空容器ｌにガス導入口４から窒素（Ｎ、）ガスを、ガ
ス導入口５からテトラメチルシラン（Ｓｔ（ｃＨｉｎ）
ガスを導入し、１０−４〜１Ｏ−３Ｔｏｒｒの圧力とな
るようにガスの流量を調整する。ガス圧力および流量が
安定したところで導波管６より周波数２．４５ＧＨｚ、
電力３００〜１０００Ｗのマイクロ波を真空容器１内に
入射し、導入された各ガスから成るＥＣＲプラズマを生
成する。このとき金属ジルコニウムの円環状ターゲット
７に−１００〜−４００ｖの電圧を印加するとイオンが
円環状ターゲット７をスパッタリングし、基板上に窒化
ジルコニウム−窒化珪素複合材料膜が形成される。マイ
クロ波電力、導入する各ガスの分圧などの成膜条件を変
化させることにより、形成される膜の金属窒化物と窒化
硅素の組成比を変化させることができる。

実施例では、膜質向上のため、成膜中に基板３に周波数
１３．５６ＭＨｚ、電力１００Ｗの高周波電力を印加し
た。

〔発明の効果〕

従来の技術のような高温は必要なく、耐熱性の劣るガラ
スなどの基板上にも金属窒化物−窒化硅素複合材料膜を
形成することが出来る。

また、材料ガスとして塩化物を使用しないため、排気ポ
ンプに障害を与えたり、膜中に塩素が残留することもな
い。

９１０．排気口 １０、、、直流電源 １１、　、　、高周波電源 出願人　セイコー電子工業株式会社 代理人　弁理士　林　　敬　之　助

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に用いたＥＣＲプラズマ装置の概
略図である。 真空容器 基板保持具 基板 ガス導入口 ガス導入口 導波管 円環状ターゲット ソレノイドコイル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波電子サイクロトロン共鳴放電プラズマ
   により、金属チタン、金属ジルコニウム、金属タンタル
   または炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タンタルな
   どのターゲットをスパッタリングし、同時に、シラン、
   ジシラン、またはテトラメチルシランなどの珪素化合物
   ガスとメタンまたはアセチレンなどの炭化水素ガスから
   成るプラズマを生成することにより、基板上に炭化チタ
   ン−炭化珪素、炭化ジルコニウム−炭化珪素、炭化タン
   タル−炭化珪素などの金属炭化物−炭化珪素複合材料膜
   を形成することを特徴とする複合材料膜の製造方法。
2. （２）マイクロ波電子サイクロトロン共鳴放電プラズマ
   により、金属チタン、金属ジルコニウム、金属タンタル
   または窒化チタン、窒化ジルコニウム、窒化タンタルな
   どのターゲットをスパッタリングし、同時に、シラン、
   ジシラン、またはテトラメチルシランなどの珪素化合物
   ガスと窒素ガスまたはアンモニアガスから成るプラズマ
   を生成することにより、基板上に窒化チタン−窒化珪素
   、窒化ジルコニウム−窒化珪素、窒化タンタル−窒化珪
   素などの金属窒化物−窒化珪素複合材料膜を形成するこ
   とを特徴とする複合材料膜の製造方法。
3. （３）前記請求項１または２において、基板に高周波電
   圧を印加することにより基板上に金属炭化物−炭化珪素
   または金属窒化物−窒化珪素複合材料膜を形成すること
   を特徴とする複合材料膜の製造方法。