JPH04228572A - 硬質窒化ホウ素合成法 - Google Patents
硬質窒化ホウ素合成法Info
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
- C23C14/0647—Boron nitride
-
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- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/34—Nitrides
- C23C16/342—Boron nitride
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は極めて硬く、また耐熱性
に富む硬質窒化ホウ素の合成法に関するものである。本
発明による硬質窒化ホウ素はその硬度、耐熱性、耐酸化
性、化学安定性といった優れた特性を要求されるような
分野、例えば切削工具、耐摩工具などに有効に利用でき
る。
に富む硬質窒化ホウ素の合成法に関するものである。本
発明による硬質窒化ホウ素はその硬度、耐熱性、耐酸化
性、化学安定性といった優れた特性を要求されるような
分野、例えば切削工具、耐摩工具などに有効に利用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】立方晶窒化ホウ素およびウルツ型窒化ホ
ウ素といった、いわゆる硬質窒化ホウ素は、ダイヤモン
ドに次ぐ硬度を有し、かつダイヤモンドに比較すると耐
熱性、耐酸化性、さらには化学的な安定性に富むことか
ら、切削工具、耐摩工具などの工具材料としては理想の
材料であると言っても過言ではない。しかしながら、硬
質窒化ホウ素の合成にはダイヤモンド以上の超高圧・高
温を必要とするため、その製品形状が著しく制限される
ほか、非常に高価な超高圧発生装置を使用することから
合成コストも高価となるため、その使用範囲はおのずと
限られたものであった。
ウ素といった、いわゆる硬質窒化ホウ素は、ダイヤモン
ドに次ぐ硬度を有し、かつダイヤモンドに比較すると耐
熱性、耐酸化性、さらには化学的な安定性に富むことか
ら、切削工具、耐摩工具などの工具材料としては理想の
材料であると言っても過言ではない。しかしながら、硬
質窒化ホウ素の合成にはダイヤモンド以上の超高圧・高
温を必要とするため、その製品形状が著しく制限される
ほか、非常に高価な超高圧発生装置を使用することから
合成コストも高価となるため、その使用範囲はおのずと
限られたものであった。
【０００３】最近、ダイヤモンドの場合と同様に、硬質
窒化ホウ素を超高圧高温を用いず、気相より基材表面に
析出させて合成する方法が開発されている。この気相合
成技術によれば、製品形状の制限は極めて少なく、また
超高圧発生装置を使用しないため、合成コストも非常に
安価なものにできると考えられている。
窒化ホウ素を超高圧高温を用いず、気相より基材表面に
析出させて合成する方法が開発されている。この気相合
成技術によれば、製品形状の制限は極めて少なく、また
超高圧発生装置を使用しないため、合成コストも非常に
安価なものにできると考えられている。
【０００４】硬質窒化ホウ素の気相合成技術としては、
例えば■金属ホウ素をＨＣＤ電子銃にて溶解蒸発させ、
雰囲気中の窒素プラズマと反応させて基板表面上に窒化
ホウ素を析出合成させるイオンビーム法、■金属ホウ素
を水素もしくは窒素でスパッタし、雰囲気中の窒素プラ
ズマと反応させ基板表面上に窒化ホウ素を析出合成させ
る反応性スパッタリング法、さらには■マイクロ波など
の高周波プラズマ中にてジボランと窒素もしくはアンモ
ニアとを反応させ、基板表面上に窒化ホウ素を析出合成
させるプラズマＣＶＤ法、など数多くの方法が提案され
ている。
例えば■金属ホウ素をＨＣＤ電子銃にて溶解蒸発させ、
雰囲気中の窒素プラズマと反応させて基板表面上に窒化
ホウ素を析出合成させるイオンビーム法、■金属ホウ素
を水素もしくは窒素でスパッタし、雰囲気中の窒素プラ
ズマと反応させ基板表面上に窒化ホウ素を析出合成させ
る反応性スパッタリング法、さらには■マイクロ波など
の高周波プラズマ中にてジボランと窒素もしくはアンモ
ニアとを反応させ、基板表面上に窒化ホウ素を析出合成
させるプラズマＣＶＤ法、など数多くの方法が提案され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たような従来法のいずれも、気相から基板上に単一相の
立方晶窒化ホウ素もしくはウルツ型窒化ホウ素を析出合
成することには成功しておらず、全て、立方晶やウルツ
型の硬質窒化ホウ素と熱力学的に低圧相である六方晶窒
化ホウ素との混合物を得るのみであった。六方晶窒化ホ
ウ素は硬度が低いため工具材料には適せず、従来技術に
よる気相合成窒化ホウ素は工具材料としては未だ実用に
耐え得なかった。本発明はこのような現状に鑑み、工具
材料として実用に耐え得るような、硬質窒化ホウ素が実
質的に単一相として基板表面に得られる新規な気相合成
法を目的としてなされたものである。
たような従来法のいずれも、気相から基板上に単一相の
立方晶窒化ホウ素もしくはウルツ型窒化ホウ素を析出合
成することには成功しておらず、全て、立方晶やウルツ
型の硬質窒化ホウ素と熱力学的に低圧相である六方晶窒
化ホウ素との混合物を得るのみであった。六方晶窒化ホ
ウ素は硬度が低いため工具材料には適せず、従来技術に
よる気相合成窒化ホウ素は工具材料としては未だ実用に
耐え得なかった。本発明はこのような現状に鑑み、工具
材料として実用に耐え得るような、硬質窒化ホウ素が実
質的に単一相として基板表面に得られる新規な気相合成
法を目的としてなされたものである。
【０００６】〔課題を解決するための手段〕前記のよう
に気相合成技術によって、単一相の硬質窒化ホウ素を合
成することを目的とする数多くの研究がなされ、種々の
提案がなされている。これらの提案はいずれも、いかに
して化学熱力学的にみて非平衡相である高圧相の硬質窒
化ホウ素を収率良く低圧下に合成させるか、に終始して
いた。しかしながら、未だ満足できる成果を挙げた例は
知られていない。
に気相合成技術によって、単一相の硬質窒化ホウ素を合
成することを目的とする数多くの研究がなされ、種々の
提案がなされている。これらの提案はいずれも、いかに
して化学熱力学的にみて非平衡相である高圧相の硬質窒
化ホウ素を収率良く低圧下に合成させるか、に終始して
いた。しかしながら、未だ満足できる成果を挙げた例は
知られていない。
【０００７】本発明者らは、このような従来法とは全く
視点を変えて、気相合成時に硬質窒化ホウ素の収率を向
上させるのではなく、共析出する六方晶窒化ホウ素を選
択的に除去することで実質的に硬質窒化ホウ素のみを基
板表面に得られると考えた。そして、種々検討を加えた
結果、Ｆ（フッ素）原子を含むガスを用いることにより
、またはＦ原子とＨ原子とを含むガスを用いるることに
より、六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチングできるこ
とを見いだし、本発明の全く新規な方法に到達したもの
である。
視点を変えて、気相合成時に硬質窒化ホウ素の収率を向
上させるのではなく、共析出する六方晶窒化ホウ素を選
択的に除去することで実質的に硬質窒化ホウ素のみを基
板表面に得られると考えた。そして、種々検討を加えた
結果、Ｆ（フッ素）原子を含むガスを用いることにより
、またはＦ原子とＨ原子とを含むガスを用いるることに
より、六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチングできるこ
とを見いだし、本発明の全く新規な方法に到達したもの
である。
【０００８】すなわち、本発明の第１の発明は気相より
基材表面に硬質窒化ホウ素を析出させる硬質窒化ホウ素
の合成法において、Ｆ原子を含むガスを用いることを特
徴とする硬質窒化ホウ素合成法である。また、本発明の
第２の発明は気相より基材表面に硬質窒化ホウ素を析出
させる硬質窒化ホウ素の合成法において、Ｆ原子を含む
ガスとＨ原子を含むガスとを用いることを特徴とする硬
質窒化ホウ素合成法である。なお、本発明における硬質
窒化ホウ素の気相合成は、公知の何れの手段にも適用で
きる。
基材表面に硬質窒化ホウ素を析出させる硬質窒化ホウ素
の合成法において、Ｆ原子を含むガスを用いることを特
徴とする硬質窒化ホウ素合成法である。また、本発明の
第２の発明は気相より基材表面に硬質窒化ホウ素を析出
させる硬質窒化ホウ素の合成法において、Ｆ原子を含む
ガスとＨ原子を含むガスとを用いることを特徴とする硬
質窒化ホウ素合成法である。なお、本発明における硬質
窒化ホウ素の気相合成は、公知の何れの手段にも適用で
きる。
【０００９】
【作用】本発明は上記したように、硬質窒化ホウ素の収
率を向上させるのではなく、気相合成時に硬質窒化ホウ
素と必然的に共析出してくる、化学熱力学的にみて平衡
相である低圧相の六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチン
グして除去することにより、結果として基材表面上には
硬質窒化ホウ素の単一相もしくはごく少量の六方晶窒化
ホウ素が混在する程度で、実用上は差し支えない硬質窒
化ホウ素を気相合成するものである。
率を向上させるのではなく、気相合成時に硬質窒化ホウ
素と必然的に共析出してくる、化学熱力学的にみて平衡
相である低圧相の六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチン
グして除去することにより、結果として基材表面上には
硬質窒化ホウ素の単一相もしくはごく少量の六方晶窒化
ホウ素が混在する程度で、実用上は差し支えない硬質窒
化ホウ素を気相合成するものである。
【００１０】本発明者らの研究によれば、従来の気相合
成の雰囲気においては、六方晶窒化ホウ素と硬質窒化ホ
ウ素とでは化学的性質に有意差がなく、選択的エッチン
グは困難であるが、本発明に従いＦ原子を含むガスを用
い、原子状Ｆの雰囲気とすることにより、六方晶窒化ホ
ウ素の選択的エッチングが可能であることがわかった。 Ｆ原子を含むガスとしては例えばＦ２ ，ＮＦ３ ，Ｂ
Ｆ３ 等を用いることができる。本発明において、原子
状Ｆによるエッチングとは、硬質窒化ホウ素気相合成時
に気相中に導入したＦ原子を含むガスを、放電現象もし
くは電子線照射などの方法により励起、分解して原子状
のＦを形成し、この原子状Ｆにより窒化ホウ素中のＢお
よびＮを化学的にエッチングする方法である。具体的に
は、Ｆ−Ｂ結合エネルギーおよびＦ−Ｎ結合エネルギー
と、窒化ホウ素中のＢ−Ｎ結合エネルギーのエネルギー
差を利用した方法である。
成の雰囲気においては、六方晶窒化ホウ素と硬質窒化ホ
ウ素とでは化学的性質に有意差がなく、選択的エッチン
グは困難であるが、本発明に従いＦ原子を含むガスを用
い、原子状Ｆの雰囲気とすることにより、六方晶窒化ホ
ウ素の選択的エッチングが可能であることがわかった。 Ｆ原子を含むガスとしては例えばＦ２ ，ＮＦ３ ，Ｂ
Ｆ３ 等を用いることができる。本発明において、原子
状Ｆによるエッチングとは、硬質窒化ホウ素気相合成時
に気相中に導入したＦ原子を含むガスを、放電現象もし
くは電子線照射などの方法により励起、分解して原子状
のＦを形成し、この原子状Ｆにより窒化ホウ素中のＢお
よびＮを化学的にエッチングする方法である。具体的に
は、Ｆ−Ｂ結合エネルギーおよびＦ−Ｎ結合エネルギー
と、窒化ホウ素中のＢ−Ｎ結合エネルギーのエネルギー
差を利用した方法である。
【００１１】本発明においては、さらにＨ原子を含むガ
スを原料ガスもしくは添加ガスとして、Ｆ原子含有ガス
と同時に用いればさらに効果的である。すなわち、Ｆ原
子を含むガスとＨ原子を含むガスを用いることによって
も、六方晶窒化ホウ素の選択的なエッチングが可能であ
ることがわかった。Ｆ原子を含むガスの例としては上記
と同じものが挙げられる。Ｈ原子を含むガスとしては例
えばＢ２ Ｈ６ ，ＮＨ３ ，Ｈ２ 等を用いることが
できる。 両者の組合せは適宜選択することができる。さらにＨ原
子及びＦ原子を含むガス例えばＨＦガスを用いることも
できる。本発明において、Ｆ原子を含むガスとＨ原子を
含むガスとを用いることによるエッチングとは、硬質窒
化ホウ素気相合成時に、導入したＨ原子を含むガスとＦ
原子を含むガスを気相中で反応させることにより、原子
状のＨおよび原子状のＦ、さらにはＨＦ等を形成し、こ
れらの原子状Ｈ、原子状ＦおよびＨＦ等により窒化ホウ
素中のＢおよびＮを化学的にエッチングする方法である
。具体的には、Ｆ−Ｂ、Ｆ−Ｎ結合エネルギーおよびＨ
−Ｂ、Ｈ−Ｎ結合エネルギーと、窒化ホウ素膜中のＢ−
Ｎ結合エネルギーのエネルギー差を利用した方法である
。さらに、導入したＨ原子を含むガスとＦ原子を含むガ
スは、単に反応させるだけでも効果はあるが、放電現象
もしくは電子線照射などの方法より励起、分解すれば、
さらに高いエッチング効果が得られる。
スを原料ガスもしくは添加ガスとして、Ｆ原子含有ガス
と同時に用いればさらに効果的である。すなわち、Ｆ原
子を含むガスとＨ原子を含むガスを用いることによって
も、六方晶窒化ホウ素の選択的なエッチングが可能であ
ることがわかった。Ｆ原子を含むガスの例としては上記
と同じものが挙げられる。Ｈ原子を含むガスとしては例
えばＢ２ Ｈ６ ，ＮＨ３ ，Ｈ２ 等を用いることが
できる。 両者の組合せは適宜選択することができる。さらにＨ原
子及びＦ原子を含むガス例えばＨＦガスを用いることも
できる。本発明において、Ｆ原子を含むガスとＨ原子を
含むガスとを用いることによるエッチングとは、硬質窒
化ホウ素気相合成時に、導入したＨ原子を含むガスとＦ
原子を含むガスを気相中で反応させることにより、原子
状のＨおよび原子状のＦ、さらにはＨＦ等を形成し、こ
れらの原子状Ｈ、原子状ＦおよびＨＦ等により窒化ホウ
素中のＢおよびＮを化学的にエッチングする方法である
。具体的には、Ｆ−Ｂ、Ｆ−Ｎ結合エネルギーおよびＨ
−Ｂ、Ｈ−Ｎ結合エネルギーと、窒化ホウ素膜中のＢ−
Ｎ結合エネルギーのエネルギー差を利用した方法である
。さらに、導入したＨ原子を含むガスとＦ原子を含むガ
スは、単に反応させるだけでも効果はあるが、放電現象
もしくは電子線照射などの方法より励起、分解すれば、
さらに高いエッチング効果が得られる。
【００１２】本発明（以下、第１，第２の両発明を含む
）は、気相合成を行なうと同時に選択的エッチングも行
なう。また、気相合成と選択的エッチングを交互に行っ
ても同様な効果がある。本発明においては、Ｆ原子を含
むガスを用いる、またはＦ原子を含むガスとＨ原子を含
むガス（ＨＦガスのようにＦ原子とＨ原子とを含むガス
も含めて、以下Ｆ原子及びＨ原子含有ガスと称する）を
用いることにより、六方晶窒化ホウ素は硬質窒化ホウ素
（立方晶窒化ホウ素，ウルツ型窒化ホウ素）に比べ、約
１０〜１００倍のスピードでエッチングされるので、基
材表面上に硬質窒化ホウ素の単一相もしくはごく少量の
六方晶窒化ホウ素が混在する程度で実用上は差し支えな
い硬質窒化ホウ素を、工業的にも充分な速度で合成する
ことができる。
）は、気相合成を行なうと同時に選択的エッチングも行
なう。また、気相合成と選択的エッチングを交互に行っ
ても同様な効果がある。本発明においては、Ｆ原子を含
むガスを用いる、またはＦ原子を含むガスとＨ原子を含
むガス（ＨＦガスのようにＦ原子とＨ原子とを含むガス
も含めて、以下Ｆ原子及びＨ原子含有ガスと称する）を
用いることにより、六方晶窒化ホウ素は硬質窒化ホウ素
（立方晶窒化ホウ素，ウルツ型窒化ホウ素）に比べ、約
１０〜１００倍のスピードでエッチングされるので、基
材表面上に硬質窒化ホウ素の単一相もしくはごく少量の
六方晶窒化ホウ素が混在する程度で実用上は差し支えな
い硬質窒化ホウ素を、工業的にも充分な速度で合成する
ことができる。
【００１３】本発明の気相合成法としては、前述のよう
に公知のいずれの手段によってもよく、例えば熱ＣＶＤ
法、高周波プラズマＣＶＤ法その他の各種ＣＶＤ法、イ
オンプレーティング法、イオンビーム法、反応性スパッ
タ法、マグネトロンスパッタ法、ＩＶＤ法等の各種ＰＶ
Ｄ法等種々の方法が挙げられる。
に公知のいずれの手段によってもよく、例えば熱ＣＶＤ
法、高周波プラズマＣＶＤ法その他の各種ＣＶＤ法、イ
オンプレーティング法、イオンビーム法、反応性スパッ
タ法、マグネトロンスパッタ法、ＩＶＤ法等の各種ＰＶ
Ｄ法等種々の方法が挙げられる。
【００１４】プラズマＣＶＤ法やイオンビーム法により
硬質窒化ホウ素を気相合成する際に同時に、Ｆ原子含有
ガス又は、Ｆ原子及びＨ原子含有ガスを原料ガスに添加
する方法は、装置が簡単である。プラズマＣＶＤ法は、
原料としてＢ含有ガスとＮ含有ガスを用いる場合が一般
的であるが、金属Ｂ，アモルファスＢ，ｈ−ＢＮなどの
固体原料、もしくはＢやＮを含んだ液体原料を、高周波
加熱などの方法で気化させて成膜室に供給して用いるこ
ともある。また、基板温度は室温〜１０００℃程度、成
膜圧力は１０−１〜１０２ Ｔｏｒｒオーダーで行うの
が一般的である。
硬質窒化ホウ素を気相合成する際に同時に、Ｆ原子含有
ガス又は、Ｆ原子及びＨ原子含有ガスを原料ガスに添加
する方法は、装置が簡単である。プラズマＣＶＤ法は、
原料としてＢ含有ガスとＮ含有ガスを用いる場合が一般
的であるが、金属Ｂ，アモルファスＢ，ｈ−ＢＮなどの
固体原料、もしくはＢやＮを含んだ液体原料を、高周波
加熱などの方法で気化させて成膜室に供給して用いるこ
ともある。また、基板温度は室温〜１０００℃程度、成
膜圧力は１０−１〜１０２ Ｔｏｒｒオーダーで行うの
が一般的である。
【００１５】特に、熱ＣＶＤ法で硬質窒化ホウ素を気相
合成する際に、Ｆ原子含有ガス又は、Ｆ原子及びＨ原子
含有ガスを用いる方法は、装置が簡単で、大面積化も容
易である。熱ＣＶＤ法による硬質窒化ホウ素の合成は、
反応炉内にホウ素源としてＢを含むガス、窒素源として
Ｎを含むガス、さらに本発明に係るＨ原子を含むガス又
は、Ｆ原子及びＨ原子含有ガスを供給して反応させ、基
材上に硬質窒化ホウ素を形成する。ホウ素源や窒素源が
Ｈ原子やＦ原子を含んでいてもよい。基材温度は室温〜
１０００℃、成膜圧力は１０−２〜１０＋３Ｔｏｒｒオ
ーダーで行うのが一般的であるが、成膜圧力が１０─４
Ｔｏｒｒ以下の場合も可能である。
合成する際に、Ｆ原子含有ガス又は、Ｆ原子及びＨ原子
含有ガスを用いる方法は、装置が簡単で、大面積化も容
易である。熱ＣＶＤ法による硬質窒化ホウ素の合成は、
反応炉内にホウ素源としてＢを含むガス、窒素源として
Ｎを含むガス、さらに本発明に係るＨ原子を含むガス又
は、Ｆ原子及びＨ原子含有ガスを供給して反応させ、基
材上に硬質窒化ホウ素を形成する。ホウ素源や窒素源が
Ｈ原子やＦ原子を含んでいてもよい。基材温度は室温〜
１０００℃、成膜圧力は１０−２〜１０＋３Ｔｏｒｒオ
ーダーで行うのが一般的であるが、成膜圧力が１０─４
Ｔｏｒｒ以下の場合も可能である。
【００１６】一方、イオンビーム法，イオンプレーティ
ング法，さらにはスパッタリング法などによる硬質窒化
ホウ素の合成は、原料として金属Ｂ，アモルファスＢ，
ｈ−ＢＮなどの固体原料と、窒素ガスなどのＮ原子含有
ガスを用い、基板温度は室温〜１０００℃程度、成膜圧
力は１０−５〜１０−２Ｔｏｒｒオーダーで行なうのが
一般的である。
ング法，さらにはスパッタリング法などによる硬質窒化
ホウ素の合成は、原料として金属Ｂ，アモルファスＢ，
ｈ−ＢＮなどの固体原料と、窒素ガスなどのＮ原子含有
ガスを用い、基板温度は室温〜１０００℃程度、成膜圧
力は１０−５〜１０−２Ｔｏｒｒオーダーで行なうのが
一般的である。
【００１７】また、ＲＦ、マイクロ波およびＥＣＲなど
の高周波プラズマＣＶＤ法では、原料としてＢ含有ガス
とＮ原子含有ガスを用いる場合が一般的であるが、金属
Ｂ、アモルファスＢ、ｈ−ＢＮ等の固体原料を高周波加
熱などの方法で気化させる方法、或いはＢ原子やＮ原子
を含んだ液体原料をキャリヤダスを用いてバブリングす
るなどの方法により成膜室に供給して用いることもある
。基板温度は室温〜１０００℃程度、成膜圧力は１０−
１〜１０２ Ｔｏｒｒオーダーで行うのが一般的である
。
の高周波プラズマＣＶＤ法では、原料としてＢ含有ガス
とＮ原子含有ガスを用いる場合が一般的であるが、金属
Ｂ、アモルファスＢ、ｈ−ＢＮ等の固体原料を高周波加
熱などの方法で気化させる方法、或いはＢ原子やＮ原子
を含んだ液体原料をキャリヤダスを用いてバブリングす
るなどの方法により成膜室に供給して用いることもある
。基板温度は室温〜１０００℃程度、成膜圧力は１０−
１〜１０２ Ｔｏｒｒオーダーで行うのが一般的である
。
【００１８】なお、本発明におけるＦ原子含有ガスの使
用量もしくは添加量は、或いはＦ原子及びＨ原子含有ガ
スの使用量もしくは添加量は、用いる気相合成法より適
宜定めることができる。具体的な硬質窒化ホウ素合成条
件は各々の方法により異なるが、各々の成膜条件によれ
ば、基材上に供給されるＢ量と同程度〜１００倍程度の
Ｆ原子を、あるいは基材上に供給されるＢ量と同程度〜
１００倍程度のＨ原子およびＦ原子を、成膜室内に供給
すればよい。供給するＦ原子数、あるいはＨ原子数が多
すぎると硬質窒化ホウ素の成膜速度が低下し、工業的に
好ましくなく、また、供給Ｆ原子数またはＨ原子数が少
なすぎると六方晶窒化ホウ素のエッチングが不充分で、
六方晶窒化ホウ素が多く残存するため好ましくないため
である。
用量もしくは添加量は、或いはＦ原子及びＨ原子含有ガ
スの使用量もしくは添加量は、用いる気相合成法より適
宜定めることができる。具体的な硬質窒化ホウ素合成条
件は各々の方法により異なるが、各々の成膜条件によれ
ば、基材上に供給されるＢ量と同程度〜１００倍程度の
Ｆ原子を、あるいは基材上に供給されるＢ量と同程度〜
１００倍程度のＨ原子およびＦ原子を、成膜室内に供給
すればよい。供給するＦ原子数、あるいはＨ原子数が多
すぎると硬質窒化ホウ素の成膜速度が低下し、工業的に
好ましくなく、また、供給Ｆ原子数またはＨ原子数が少
なすぎると六方晶窒化ホウ素のエッチングが不充分で、
六方晶窒化ホウ素が多く残存するため好ましくないため
である。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１及び比較例１ 図１に示す平行平板高周波プラズマＣＶＤ装置１を用い
て、本発明と従来法を比較した。基板ホルダー４にＳｉ
基板３を設置した後、排気口１０に接続された真空排気
装置（図示せず）の動作により反応室２内を３×１０−
４Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ基板３をヒーター７によ
り６５０℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９よりジ
ボランガスを０．１ｓｃｃｍ， アンモニアガスを４ｓ
ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃｍ， さらにＦ２
ガスを２ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンダクタンスバルブ（図示せず）を調整して反応
室２内の圧力を３０Ｔｏｒｒに保持した。その後、下部
電極５に接続した１３．５６ＭＨｚ の高周波電源発振
器８を動作させて３００Ｗの高周波電力を供給し、基板
ホルダー４と下部電極５の間にプラズマを形成した。さ
らに基板ホルダー４に接続した直流電源６を動作させ、
基板ホルダー４に−４００Ｖの直流バイアス電圧を印加
した。この状態で１時間窒化ホウ素を基板に析出させた
。得られた被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測
定したところ、六方晶窒化ホウ素による吸収は全く認め
られず、立方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた
。次に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化
ホウ素の回折線のみが認められた（実施例１）。比較と
して、上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条
件で、１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したものについ
て、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルで
は、立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの、六方
晶窒化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折でも六
方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例１）。図
５は、実施例１と比較例１で得られた被膜の赤外吸収ス
ペクトルを、比較のために併記した図である。同図の横
軸は波数（ｃｍ−１）、縦軸は吸収量である。
るが、本発明はこれに限定されるものではない。 実施例１及び比較例１ 図１に示す平行平板高周波プラズマＣＶＤ装置１を用い
て、本発明と従来法を比較した。基板ホルダー４にＳｉ
基板３を設置した後、排気口１０に接続された真空排気
装置（図示せず）の動作により反応室２内を３×１０−
４Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ基板３をヒーター７によ
り６５０℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９よりジ
ボランガスを０．１ｓｃｃｍ， アンモニアガスを４ｓ
ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃｍ， さらにＦ２
ガスを２ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンダクタンスバルブ（図示せず）を調整して反応
室２内の圧力を３０Ｔｏｒｒに保持した。その後、下部
電極５に接続した１３．５６ＭＨｚ の高周波電源発振
器８を動作させて３００Ｗの高周波電力を供給し、基板
ホルダー４と下部電極５の間にプラズマを形成した。さ
らに基板ホルダー４に接続した直流電源６を動作させ、
基板ホルダー４に−４００Ｖの直流バイアス電圧を印加
した。この状態で１時間窒化ホウ素を基板に析出させた
。得られた被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測
定したところ、六方晶窒化ホウ素による吸収は全く認め
られず、立方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた
。次に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化
ホウ素の回折線のみが認められた（実施例１）。比較と
して、上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条
件で、１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したものについ
て、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルで
は、立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの、六方
晶窒化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折でも六
方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例１）。図
５は、実施例１と比較例１で得られた被膜の赤外吸収ス
ペクトルを、比較のために併記した図である。同図の横
軸は波数（ｃｍ−１）、縦軸は吸収量である。
【００２０】実施例２および比較例２
図１に示す平行平板高周波プラズマＣＶＤ装置１を用い
て、本発明と従来法を比較した。基板ホルダー４にＳｉ
基板３を設置した後、排気口１０に接続された真空排気
装置（図示せず）の動作により反応室２内を３×１０−
４Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ基板３をヒーター７によ
り７００℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９よりジ
ボランガスを０．２ｓｃｃｍ， アンモニアガスを１ｓ
ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃｍ， さらにＦ２
ガスを４ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンダクタンスバルブ（図示せず）を調整して反応
室２内の圧力を４０Ｔｏｒｒに保持した。以降は実施例
１と同様に操作して窒化ホウ素を基板に析出させた。得
られた被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定し
たところ、六方晶窒化ホウ素による吸収は全く認められ
ず、立方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次
に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ
素の回折線のみが認められた（実施例２）。比較として
、上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条件で
、１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したものについて、
同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルでは、
立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの、六方晶窒
化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折でも六方晶
窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例２）。
て、本発明と従来法を比較した。基板ホルダー４にＳｉ
基板３を設置した後、排気口１０に接続された真空排気
装置（図示せず）の動作により反応室２内を３×１０−
４Ｔｏｒｒ以下に排気し、Ｓｉ基板３をヒーター７によ
り７００℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９よりジ
ボランガスを０．２ｓｃｃｍ， アンモニアガスを１ｓ
ｃｃｍ， Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃｍ， さらにＦ２
ガスを４ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンダクタンスバルブ（図示せず）を調整して反応
室２内の圧力を４０Ｔｏｒｒに保持した。以降は実施例
１と同様に操作して窒化ホウ素を基板に析出させた。得
られた被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定し
たところ、六方晶窒化ホウ素による吸収は全く認められ
ず、立方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次
に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ
素の回折線のみが認められた（実施例２）。比較として
、上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条件で
、１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したものについて、
同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルでは、
立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの、六方晶窒
化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折でも六方晶
窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例２）。
【００２１】実施例３及び比較例３
図２に示す高周波イオンプレーティング装置を用い、水
冷るつぼ１２に保持した金属ホウ素１３を電子銃１１に
て溶解、蒸発させた。なお真空容器１９内は排気口１０
に接続された図示されていない真空排気装置によって３
×１０−４Ｔｏｒｒに排気してある。しかる後、シャッ
ター２０を開け、ガス導入口９より窒素ガスを３×１０
−３Ｔｏｒｒ，ＮＦ３ ガスを１×１０−３Ｔｏｒｒそ
れぞれ導入し、イオン化電極１４は１３．５６ＭＨｚ
の第一の高周波発振器１５と接続して、該窒素ガス，Ｎ
Ｆ３ガスをプラズマ化させた。Ｓｉの基板１６はヒータ
ー１７によって６５０℃に加熱しておいた。なお基板１
６にも１３．５６ＭＨｚ ， １００Ｗの高周波を印加
した。１８は第二の高周波電源発振器である。この状態
で２時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた被膜
について、まず赤外吸収スペクトルを測定したところ、
六方晶の窒化ホウ素による吸収は全く認められず、立方
晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次に、透過
電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ素の回折
線のみが観察された（実施例３）。
冷るつぼ１２に保持した金属ホウ素１３を電子銃１１に
て溶解、蒸発させた。なお真空容器１９内は排気口１０
に接続された図示されていない真空排気装置によって３
×１０−４Ｔｏｒｒに排気してある。しかる後、シャッ
ター２０を開け、ガス導入口９より窒素ガスを３×１０
−３Ｔｏｒｒ，ＮＦ３ ガスを１×１０−３Ｔｏｒｒそ
れぞれ導入し、イオン化電極１４は１３．５６ＭＨｚ
の第一の高周波発振器１５と接続して、該窒素ガス，Ｎ
Ｆ３ガスをプラズマ化させた。Ｓｉの基板１６はヒータ
ー１７によって６５０℃に加熱しておいた。なお基板１
６にも１３．５６ＭＨｚ ， １００Ｗの高周波を印加
した。１８は第二の高周波電源発振器である。この状態
で２時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた被膜
について、まず赤外吸収スペクトルを測定したところ、
六方晶の窒化ホウ素による吸収は全く認められず、立方
晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次に、透過
電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ素の回折
線のみが観察された（実施例３）。
【００２２】比較として、上記の方法でＮＦ３ ガスを
導入しないで１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したもの
について、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペク
トルでは、立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの
、六方晶の吸収も多く、透過電子線回折でも六方晶窒化
ホウ素の回折線が観察された（比較例３）。
導入しないで１時間基板上に窒化ホウ素を被覆したもの
について、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペク
トルでは、立方晶窒化ホウ素の吸収が主であったものの
、六方晶の吸収も多く、透過電子線回折でも六方晶窒化
ホウ素の回折線が観察された（比較例３）。
【００２３】実施例４および比較例４
図２に示す高周波イオンプレーティング装置を用い、水
冷るつぼ１２に保持した金属ホウ素１３を電子銃１１に
て溶解、蒸発させた。なお真空容器１９内は排気口１０
に接続された図示されていない真空排気装置によって３
×１０−４Ｔｏｒｒに排気してある。しかる後、シャッ
ター２０を開け、ガス導入口９よりＮＦ３ ガスを２×
１０−３Ｔｏｒｒ、Ｈ２ ガスを４×１０−３Ｔｏｒｒ
それぞれ導入し、イオン化電極１４は１３．５６ＭＨｚ
の第一の高周波発振器１５と接続して、該ＮＦ３ガス
、Ｈ２ ガスをプラズマ化させた。Ｓｉの基板１６はヒ
ーター１７によって６００℃に加熱しておいた。なお基
板１６にも１３．５６ＭＨｚ， １００Ｗの高周波を印
加した。１８は第二の高周波電源発振器である。この状
態で２時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた被
膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定したところ
、六方晶の窒化ホウ素による吸収は全く認められず、立
方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次に、透
過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ素の回
折線のみが観察された（実施例４）。
冷るつぼ１２に保持した金属ホウ素１３を電子銃１１に
て溶解、蒸発させた。なお真空容器１９内は排気口１０
に接続された図示されていない真空排気装置によって３
×１０−４Ｔｏｒｒに排気してある。しかる後、シャッ
ター２０を開け、ガス導入口９よりＮＦ３ ガスを２×
１０−３Ｔｏｒｒ、Ｈ２ ガスを４×１０−３Ｔｏｒｒ
それぞれ導入し、イオン化電極１４は１３．５６ＭＨｚ
の第一の高周波発振器１５と接続して、該ＮＦ３ガス
、Ｈ２ ガスをプラズマ化させた。Ｓｉの基板１６はヒ
ーター１７によって６００℃に加熱しておいた。なお基
板１６にも１３．５６ＭＨｚ， １００Ｗの高周波を印
加した。１８は第二の高周波電源発振器である。この状
態で２時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた被
膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定したところ
、六方晶の窒化ホウ素による吸収は全く認められず、立
方晶窒化ホウ素による吸収のみが認められた。次に、透
過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホウ素の回
折線のみが観察された（実施例４）。
【００２４】比較として、上記の方法でＮＦ３ ガスの
代わりにＮ２ ガスを導入して２時間基板上に窒化ホウ
素を被覆したものについて、同様な分析を行ったところ
、赤外吸収スペクトルでは、立方晶窒化ホウ素の吸収が
主であったものの、六方晶の吸収も多く、透過電子線回
折でも六方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例
４）。
代わりにＮ２ ガスを導入して２時間基板上に窒化ホウ
素を被覆したものについて、同様な分析を行ったところ
、赤外吸収スペクトルでは、立方晶窒化ホウ素の吸収が
主であったものの、六方晶の吸収も多く、透過電子線回
折でも六方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例
４）。
【００２５】実施例５および比較例５
図３に示すスパッタ装置を用い、本発明と従来法を比較
した。基板ホルダー２１にＳＵＳ基板２２を、下部電極
２３にターゲットとして金属ホウ素２４をそれぞれ設置
した後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せ
ず）の動作により反応室２６内を３×１０−４Ｔｏｒｒ
以下に排気し、ＳＵＳ基板２２をヒーター２７により７
００℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９より窒素ガ
スを５ｓｃｃｍ， さらにＦ２ ガスを２ｓｃｃｍ、そ
れぞれ導入し、排気口１０に設けたコンタクタンスバル
ブ２８を調整して反応室２６内の圧力を５×１０−２Ｔ
ｏｒｒに保持した。その後、下部電極２３に接続した１
３．５６ＭＨｚ の高周波電源発振器２９を動作させて
５００Ｗの高周波電力を供給し、基板ホルダー２１と下
部電極２３の間にプラズマを形成した。さらに、基板ホ
ルダー２１に接続したＤＣ電源３０を動作させて、基板
ホルダー２１に−２００Ｖの直流バイアス電圧を印加し
た。この状態で１時間、窒化ホウ素をＳＵＳ基板上に析
出させた。なお、金属ホウ素ターゲット２４の下部には
スパッタ効率向上のためマグネット２５を設置した。得
られた薄膜の赤外吸収スペクトルを測定したが、六方晶
窒化ホウ素による吸収は全く見られず、立方晶窒化ホウ
素による吸収のみであった。 次に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホ
ウ素の回折線のみであった（実施例５）。比較として、
上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条件で１
時間基板上に立方晶窒化ホウ素を被覆したものについて
、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルでは
立方晶窒化ホウ素の吸収が主であるが六方晶窒化ホウ素
の吸収も認められ、透過電子線回折でも六方晶窒化ホウ
素の回折線が観察された（比較例５）。
した。基板ホルダー２１にＳＵＳ基板２２を、下部電極
２３にターゲットとして金属ホウ素２４をそれぞれ設置
した後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せ
ず）の動作により反応室２６内を３×１０−４Ｔｏｒｒ
以下に排気し、ＳＵＳ基板２２をヒーター２７により７
００℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９より窒素ガ
スを５ｓｃｃｍ， さらにＦ２ ガスを２ｓｃｃｍ、そ
れぞれ導入し、排気口１０に設けたコンタクタンスバル
ブ２８を調整して反応室２６内の圧力を５×１０−２Ｔ
ｏｒｒに保持した。その後、下部電極２３に接続した１
３．５６ＭＨｚ の高周波電源発振器２９を動作させて
５００Ｗの高周波電力を供給し、基板ホルダー２１と下
部電極２３の間にプラズマを形成した。さらに、基板ホ
ルダー２１に接続したＤＣ電源３０を動作させて、基板
ホルダー２１に−２００Ｖの直流バイアス電圧を印加し
た。この状態で１時間、窒化ホウ素をＳＵＳ基板上に析
出させた。なお、金属ホウ素ターゲット２４の下部には
スパッタ効率向上のためマグネット２５を設置した。得
られた薄膜の赤外吸収スペクトルを測定したが、六方晶
窒化ホウ素による吸収は全く見られず、立方晶窒化ホウ
素による吸収のみであった。 次に、透過電子線回折を行ったが、やはり立方晶窒化ホ
ウ素の回折線のみであった（実施例５）。比較として、
上記の方法でＦ２ ガスを導入しない以外は同条件で１
時間基板上に立方晶窒化ホウ素を被覆したものについて
、同様な分析を行ったところ、赤外吸収スペクトルでは
立方晶窒化ホウ素の吸収が主であるが六方晶窒化ホウ素
の吸収も認められ、透過電子線回折でも六方晶窒化ホウ
素の回折線が観察された（比較例５）。
【００２６】実施例６および比較例６
図３に示すスパッタ装置を用い、本発明と従来法を比較
した。基板ホルダー２１にＳＵＳ基板２２を、下部電極
２３にターゲットとして金属ホウ素２４をそれぞれ設置
した後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せ
ず）の動作により反応室２６内を３×１０−４Ｔｏｒｒ
以下に排気し、ＳＵＳ基板２２をヒーター２７により６
５０℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９より窒素ガ
スを２ｓｃｃｍ， さらにＨ２ ガスを４ｓｃｃｍ、Ｆ
２ガスを４ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンタクタンスバルブ２８を調整して反応室２６内
の圧力を４×１０−２Ｔｏｒｒに保持した。その後、下
部電極２３に接続した１３．５６ＭＨｚ の高周波電源
発振器２９を動作させて５００Ｗの高周波電力を供給し
、基板ホルダー２１と下部電極２３の間にプラズマを形
成した。さらに、基板ホルダー２１に接続したＤＣ電源
３０を動作させて、基板ホルダー２１に−２００Ｖの直
流バイアス電圧を印加した。この状態で１時間、窒化ホ
ウ素をＳＵＳ基板上に析出させた。 なお、金属ホウ素ターゲット２４の下部にはスパッタ効
率向上のためマグネット２５を設置した。得られた薄膜
の赤外吸収スペクトルを測定したが、六方晶窒化ホウ素
による吸収は全く見られず、立方晶窒化ホウ素による吸
収のみであった。次に、透過電子線回折を行ったが、や
はり立方晶窒化ホウ素の回折線のみであった（実施例６
）。比較として、上記の方法でＨ２ ガスとＦ２ ガス
を導入しないで１時間基板上に立方晶窒化ホウ素を被覆
したものについて、同様な分析を行ったところ、赤外吸
収スペクトルでは立方晶窒化ホウ素の吸収が主であるが
六方晶窒化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折で
も六方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例６）
。
した。基板ホルダー２１にＳＵＳ基板２２を、下部電極
２３にターゲットとして金属ホウ素２４をそれぞれ設置
した後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せ
ず）の動作により反応室２６内を３×１０−４Ｔｏｒｒ
以下に排気し、ＳＵＳ基板２２をヒーター２７により６
５０℃に加熱した。しかる後、ガス導入口９より窒素ガ
スを２ｓｃｃｍ， さらにＨ２ ガスを４ｓｃｃｍ、Ｆ
２ガスを４ｓｃｃｍ、それぞれ導入し、排気口１０に設
けたコンタクタンスバルブ２８を調整して反応室２６内
の圧力を４×１０−２Ｔｏｒｒに保持した。その後、下
部電極２３に接続した１３．５６ＭＨｚ の高周波電源
発振器２９を動作させて５００Ｗの高周波電力を供給し
、基板ホルダー２１と下部電極２３の間にプラズマを形
成した。さらに、基板ホルダー２１に接続したＤＣ電源
３０を動作させて、基板ホルダー２１に−２００Ｖの直
流バイアス電圧を印加した。この状態で１時間、窒化ホ
ウ素をＳＵＳ基板上に析出させた。 なお、金属ホウ素ターゲット２４の下部にはスパッタ効
率向上のためマグネット２５を設置した。得られた薄膜
の赤外吸収スペクトルを測定したが、六方晶窒化ホウ素
による吸収は全く見られず、立方晶窒化ホウ素による吸
収のみであった。次に、透過電子線回折を行ったが、や
はり立方晶窒化ホウ素の回折線のみであった（実施例６
）。比較として、上記の方法でＨ２ ガスとＦ２ ガス
を導入しないで１時間基板上に立方晶窒化ホウ素を被覆
したものについて、同様な分析を行ったところ、赤外吸
収スペクトルでは立方晶窒化ホウ素の吸収が主であるが
六方晶窒化ホウ素の吸収も認められ、透過電子線回折で
も六方晶窒化ホウ素の回折線が観察された（比較例６）
。
【００２７】実施例７および比較例７
図４に示す熱ＣＶＤ装置３１を用いて本発明と従来法を
比較した。基板ホルダー３４にＳｉ基板３３を設置した
後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せず）
の動作により反応室３２内を３×１０−４Ｔｏｒｒ以下
に排気した。誘導加熱コイル３５に高周波電源３６から
高周波を供給することにより、基板ホルダー３４を加熱
し、Ｓｉ基板３３を８００℃に保持した。しかるのち、
ガス導入口９よりＢ２ Ｈ６ ガスを０．１ｓｃｃｍ，
ＮＨ３ ガスを２ｓｃｃｍ，Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃ
ｍ，さらにＦ２ ガスを２０ｓｃｃｍ、それぞれ導入し
、排気口１０に設けたコンダクタンスバルブ（図示せず
）を調整して反応室３２内の圧力を０．１Ｔｏｒｒに保
持し、４時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた
被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、六方晶の窒化ホウ素による吸収は殆ど認められず、
立方晶窒化ホウ素による吸収が主であった。次に透過電
子線回折を行ったが、ほぼ立方晶窒化ホウ素のみの回折
線が観察された（実施例７）。比較として、上記の方法
でＦ２ ガスを導入しないで４時間基板上に窒化ホウ素
を被覆したものについて、同様な分析を行ったところ、
赤外吸収スペクトルでは、六方晶窒化ホウ素の吸収のみ
が観察され、立方晶窒化ホウ素の形成は認められなかっ
た。また、透過電子線回折でも六方晶窒化ホウ素の回折
線のみが観察され、立方晶窒化ホウ素の形成は認められ
なかった（比較例７）以上の実施例及び比較例の結果か
ら、本発明の方法により、実質的に単一相の硬質窒化ホ
ウ素を簡単な装置で基板上に気相合成しうることが明ら
かである。
比較した。基板ホルダー３４にＳｉ基板３３を設置した
後、排気口１０に接続された真空排気装置（図示せず）
の動作により反応室３２内を３×１０−４Ｔｏｒｒ以下
に排気した。誘導加熱コイル３５に高周波電源３６から
高周波を供給することにより、基板ホルダー３４を加熱
し、Ｓｉ基板３３を８００℃に保持した。しかるのち、
ガス導入口９よりＢ２ Ｈ６ ガスを０．１ｓｃｃｍ，
ＮＨ３ ガスを２ｓｃｃｍ，Ｈ２ ガスを１００ｓｃｃ
ｍ，さらにＦ２ ガスを２０ｓｃｃｍ、それぞれ導入し
、排気口１０に設けたコンダクタンスバルブ（図示せず
）を調整して反応室３２内の圧力を０．１Ｔｏｒｒに保
持し、４時間窒化ホウ素を基板に析出させた。得られた
被膜について、まず赤外吸収スペクトルを測定したとこ
ろ、六方晶の窒化ホウ素による吸収は殆ど認められず、
立方晶窒化ホウ素による吸収が主であった。次に透過電
子線回折を行ったが、ほぼ立方晶窒化ホウ素のみの回折
線が観察された（実施例７）。比較として、上記の方法
でＦ２ ガスを導入しないで４時間基板上に窒化ホウ素
を被覆したものについて、同様な分析を行ったところ、
赤外吸収スペクトルでは、六方晶窒化ホウ素の吸収のみ
が観察され、立方晶窒化ホウ素の形成は認められなかっ
た。また、透過電子線回折でも六方晶窒化ホウ素の回折
線のみが観察され、立方晶窒化ホウ素の形成は認められ
なかった（比較例７）以上の実施例及び比較例の結果か
ら、本発明の方法により、実質的に単一相の硬質窒化ホ
ウ素を簡単な装置で基板上に気相合成しうることが明ら
かである。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は気相合成
技術によって硬質窒化ホウ素を合成する際に、該気相中
にＦ原子を含むガスを添加することにより、あるいはＦ
原子を含むガスおよびＨ原子を含むガスを添加すること
により、共析出する六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチ
ングすることが可能となり、これにより最終的にはほぼ
単一相の硬質窒化ホウ素を合成できるという新規かつ有
利な硬質窒化ホウ素合成法である。
技術によって硬質窒化ホウ素を合成する際に、該気相中
にＦ原子を含むガスを添加することにより、あるいはＦ
原子を含むガスおよびＨ原子を含むガスを添加すること
により、共析出する六方晶窒化ホウ素を選択的にエッチ
ングすることが可能となり、これにより最終的にはほぼ
単一相の硬質窒化ホウ素を合成できるという新規かつ有
利な硬質窒化ホウ素合成法である。
【図１】本発明の実施例１及び２で用いた平行平板高周
波プラズマＣＶＤ装置の概略説明図である。
波プラズマＣＶＤ装置の概略説明図である。
【図２】本発明の実施例３及び４で用いた高周波イオン
プレーティング装置の概略説明図である。
プレーティング装置の概略説明図である。
【図３】本発明の実施例５及び６で用いたスパッタ装置
の概略説明図である。
の概略説明図である。
【図４】本発明の実施例７で用いた熱ＣＶＤ装置の概略
説明図である。
説明図である。
【図５】実施例１及び比較例１でそれぞれ得られた被膜
の赤外吸収スペクトルを比較して示した図である。
の赤外吸収スペクトルを比較して示した図である。
１ プラズマＣＶＤ装置
２ 反応室
３ 基板
４ 基板ホルダー
５ 下部電極
６ 直流電源
７ ヒーター
８ 高周波電源発振器
９ ガス導入口
１０ 排気口
１１ 電子銃
１２ 水冷るつぼ
１３ 金属ホウ素
１４ イオン化電極
１５ 高周波発振器
１６ 基板
１７ ヒータ
１８ 高周波発振器
１９ 真空容器
２０ シャッター
２１ 基板ホルダー
２２ 基板
２３ 下部電極
２４ 金属ホウ素ターゲット
２５ マグネット
２６ 反応室
２７ ヒータ
２８ コンダクタンスバルブ
２９ 高周波電源発振器
３０ ＤＣ電源
３１ 熱ＣＶＤ装置
３２ 反応室
３３ 基板
３４ 基板ホルダー
３５ 誘導加熱コイル
３６ 高周波電源
Claims (2)
- 【請求項１】 気相より基材表面に硬質窒化ホウ素を
析出させる硬質窒化ホウ素の合成法において、Ｆ原子を
含むガスを用いることを特徴とする硬質窒化ホウ素合成
法。 - 【請求項２】 気相より基材表面に硬質窒化ホウ素を
析出させる硬質窒化ホウ素の合成法において、Ｆ原子を
含むガスとＨ原子を含むガスとを用いることを特徴とす
る硬質窒化ホウ素合成法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3123611A JPH04228572A (ja) | 1990-08-10 | 1991-05-28 | 硬質窒化ホウ素合成法 |
| US07/741,615 US5316804A (en) | 1990-08-10 | 1991-08-07 | Process for the synthesis of hard boron nitride |
| DE69113733T DE69113733T2 (de) | 1990-08-10 | 1991-08-09 | Verfahren zur Herstellung von hartem Bornitrid. |
| EP91307345A EP0476825B1 (en) | 1990-08-10 | 1991-08-09 | A process for the synthesis of hard boron nitride |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21021490 | 1990-08-10 | ||
| JP2-210214 | 1990-08-10 | ||
| JP3123611A JPH04228572A (ja) | 1990-08-10 | 1991-05-28 | 硬質窒化ホウ素合成法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04228572A true JPH04228572A (ja) | 1992-08-18 |
Family
ID=26460491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3123611A Pending JPH04228572A (ja) | 1990-08-10 | 1991-05-28 | 硬質窒化ホウ素合成法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5316804A (ja) |
| EP (1) | EP0476825B1 (ja) |
| JP (1) | JPH04228572A (ja) |
| DE (1) | DE69113733T2 (ja) |
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| JP2008222488A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | National Institute For Materials Science | 立方晶窒化ホウ素の製造方法 |
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