DE19708676A1 - Vacuum vapour deposition of boron-containing layer on substrate - Google Patents
Vacuum vapour deposition of boron-containing layer on substrateInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen einer borhaltigen Schicht auf ein Substrat durch Vakuumbe schichten, bei dem ein borhaltiges Targetmaterial in die Dampfphase überführt wird und als Prozeßgas ein Edelgas ent haltendes Gas verwendet wird.The invention relates to a method for application a boron-containing layer on a substrate by vacuum layers, in which a boron-containing target material in the Vapor phase is transferred and a noble gas ent as process gas holding gas is used.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (US-Patentschrift 5,372,686) wird eine borhaltige Schicht in einer Gleich strom-Sputteranlage abgeschieden, wobei als Prozeßgas Helium oder Argon verwendet wird. Bei dem bekannten Verfahren wird ein Bortarget mittels einer Heizung in der Gleichstrom-Sput teranlage erwärmt. Bor hat nämlich die Eigenschaft, daß sich sein bei Raumtemperatur hoher spezifischer Widerstand von ca. 106 Ωcm bei Temperaturerhöhung drastisch reduziert: Bei beispielsweise 400°C beträgt der spezifische Widerstand nur noch ca. 10 Ωcm. Bei dem bekannten Verfahren wird das Bor target in der Gleichstrom-Sputteranlage also durch Erwärmen leitfähig gemacht und so das Zünden der zum Sputtern nötigen Gasentladung ermöglicht.In a known method of this type (US Pat. No. 5,372,686), a boron-containing layer is deposited in a direct current sputtering system, helium or argon being used as the process gas. In the known method, a boron target is heated by means of a heater in the direct current sputtering system. Boron has the property that its specific resistance, which is high at room temperature, of about 10 6 Ωcm is drastically reduced when the temperature rises: at 400 ° C, for example, the specific resistance is only about 10 Ωcm. In the known method, the boron target in the direct-current sputtering system is made conductive by heating and thus enables the gas discharge necessary for sputtering to be ignited.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzu geben, mit dem kristalline borhaltige Schichten durch Vakuum beschichten mit relativ geringem Aufwand aufgebracht werden können.The invention has for its object to provide a method give with the crystalline boron-containing layers by vacuum coating can be applied with relatively little effort can.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Prozeßgas ein Xenon als Edelgas enthaltendes Gas verwendet wird. This object is achieved in that as Process gas uses a gas containing xenon as the rare gas becomes.
Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens be steht darin, daß unter Verwendung von Xenon als Edelgas kristalline borhaltige Schichten auch in Standard-Vakuumbe schichtungsanlagen abgeschieden werden können. Dies ist im wesentlichen auf das größere Atomgewicht des Xenons im Ver gleich zu den als Prozeßgase üblicherweise verwendeten Edel gasen wie Argon oder Helium zurückzuführen; das schwere Xenon beeinflußt nämlich das Bombardement der Plasmateilchen auf das Substrat und ermöglicht so das Wachstum von kristallinen borhaltigen Schichten mit den erforderlichen stöchiome trischen Verhältnissen.The main advantage of the inventive method be is that using xenon as the rare gas crystalline boron-containing layers also in standard vacuum containers stratification systems can be deposited. This is in essentially on the larger atomic weight of xenon in Ver equal to the noble commonly used as process gases gases such as argon or helium; the heavy xenon affects the bombardment of the plasma particles the substrate and thus enables the growth of crystalline boron-containing layers with the required stoichiomas trical conditions.
Technisch von besonderem Interesse sind kubische Bornitrid schichten; es wird daher als vorteilhaft angesehen wird, wenn als Prozeßgas ein Xenon und Stickstoff enthaltendes Gas ver wendet wird.Cubic boron nitride is of particular technical interest layers; it is therefore considered advantageous if as a process gas containing a xenon and nitrogen gas ver is applied.
Um borhaltiges Targetmaterial auch in mit Gleichstrom betrie benen Vakuumbeschichtungsanlagen einsetzen zu können, muß das Targetmaterial eine gewisse elektrische Leitfähigkeit aufwei sen. Dies läßt sich besonders einfach und somit vorteilhaft erreichen, wenn als das Targetmaterial ein inhomogenes Mate rialgemisch verwendet wird, dessen Boranteil mindestens 99% beträgt und dessen spezifischer elektrischer Widerstand durch einen maximal 1%igen Anteil eines Metalles oder Me tallgemisches lokal auf einen Wert unter zehn Ωcm reduziert ist. Unter einem inhomogenen Materialgemisch wird dabei ein Werkstoff verstanden, in dem das Metall oder Metallgemisch nicht gleichmäßig verteilt ist. Der angegebene Boranteil bzw. Metallanteil stellt demzufolge einen Mittelwert dar. Der Vorteil dieser Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß auf eine relativ aufwendige Heizung wie beim eingangs beschriebenen Verfahren in der Vakuumbeschich tungsanlage verzichtet werden kann, da das Targetmaterial bereits bei Raumtemperatur lokal elektrisch leitfähig ist. To operate boron containing target material also with direct current To be able to use the vacuum coating systems, it must Target material has a certain electrical conductivity sen. This is particularly simple and therefore advantageous achieve when the target material is an inhomogeneous mate rial mixture is used, the boron content of at least 99% and its specific electrical resistance through a maximum 1% share of a metal or metal metal mixture locally reduced to a value below ten Ωcm is. Under an inhomogeneous mixture of materials, Understood material in which the metal or metal mixture is not evenly distributed. The specified boron content or The metal content therefore represents an average Advantage of this development of the method according to the invention is that on a relatively expensive heating like in the process described above in vacuum coating can be dispensed with because the target material is locally electrically conductive at room temperature.
Es sind zwar aus den US-Patentschriften 4,415,420 und 4,412,899 metallhaltige Bortargets bekannt, jedoch handelt es sich hinsichtlich des Targetmaterials dort um Bor-Metall-Le gierungen, d. h. um homogene Materialgemische mit einem gleichmäßig im Targetmaterial verteilten Metallanteil, der zwischen 0,1% und 36% beträgt. Der Metallanteil im Target material führt beim Verdampfen des Targetmaterials zu einem Metallanteil im Plasma, der gewünscht ist; der Metallanteil im Plasma wirkt nämlich als Katalysator und begünstigt das Abscheiden von kubischen Bornitridschichten. Im Unterschied hierzu ist beim erfindungsgemäßen Verfahren der Metallanteil im Plasma unerwünscht, da nämlich möglichst reine Bor schichten ohne Metallverunreinigungen abgeschieden werden sollen; es wird beim erfindungsgemäßen Verfahren nur deshalb ein Targetmaterial mit Metallanteil verwendet, um eine aus reichende Leitfähigkeit des Targets zu erreichen und das Zünden des Plasmas auch in mit Gleichstrom betriebenen Va kuumbeschichtungsanlagen zu ermöglichen. Im Hinblick auf diese Anforderungen werden beim erfindungsgemäßen Verfahren inhomogene Bor-Metallgemische verwendet. Diese weisen bei gleichem mittlerem Metallanteil wie homogene Gemische lokal eine deutlich höhere Leitfähigkeit auf, so daß es lokal - d. h. nur an den Stellen mit hoher elektrischer Leitfähig keit - zu einem Zünden der Gasentladung kommt; durch den dadurch fließenden Strom wird das Target erwärmt und damit die Leitfähigkeit des Targets erhöht, was zu einem vollstän digen Zünden der Gasentladung führt. Bei einer inhomogenen Verteilung der Metallatome im Target ist also ein wesentlich geringerer Metallanteil zum Zünden des Plasmas erforderlich als bei einer homogenen Verteilung der Metallatome, wodurch Metallverunreinigungen in der abzuscheidenden borhaltigen Schicht weitgehend vermieden werden. It is from U.S. Patents 4,415,420 and 4,412,899 metal-containing boron targets are known, but it does with regard to the target material there around boron metal Le alloys, d. H. to homogeneous material mixtures with a Metal part evenly distributed in the target material is between 0.1% and 36%. The metal part in the target material leads to evaporation of the target material Proportion of metal in the plasma which is desired; the metal content in plasma acts as a catalyst and favors this Deposition of cubic boron nitride layers. The difference this is the metal content in the method according to the invention undesirable in plasma, because boron is as pure as possible layers can be deposited without metal contamination should; it is only in the method according to the invention a target material with metal content used to make one to achieve sufficient conductivity of the target and that Ignition of the plasma also in Va operated with direct current to enable vacuum coating systems. With regard these requirements are met in the method according to the invention inhomogeneous boron-metal mixtures are used. These demonstrate same average metal content as homogeneous mixtures locally a significantly higher conductivity so that it is locally - d. H. only in places with high electrical conductivity speed - the gas discharge ignites; through the thereby flowing current, the target is heated and thus the conductivity of the target increases, resulting in a complete ignition of the gas discharge. With an inhomogeneous Distribution of the metal atoms in the target is therefore essential lower metal content required to ignite the plasma than with a homogeneous distribution of the metal atoms, whereby Metal impurities in the boron containing to be separated Layer to be largely avoided.
Um trotz eines geringen Metallanteils dennoch eine ausrei chende Leitfähigkeit des Targetmaterials zu erzielen, muß das Metall oder Metallgemisch besonders leitfähig sein; es wird daher im Rahmen einer anderen Weiterbildung des erfindungsge mäßen Verfahrens als vorteilhaft angesehen, wenn als das Targetmaterial ein Materialgemisch verwendet wird, dessen maximal 1%iger Metallanteil durch Silber gebildet wird.In spite of a low metal content, this is still sufficient To achieve the required conductivity of the target material, the Metal or metal mixture to be particularly conductive; it will therefore in the context of another development of the fiction considered as advantageous if, as that Target material a material mixture is used, the maximum 1% metal content is formed by silver.
Kostengünstig herzustellende Bor-Metall-Targets mit inhomoge ner Materialzusammensetzung sind beispielsweise gesinterte Borscheiben mit eindiffundierten Silberatomen, so daß es als vorteilhaft angesehen wird, wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als das borhaltige Targetmaterial eine gesinterte Borscheibe mit eindiffundierten Silberatomen verwendet wird.Boron-metal targets with inhomoge can be manufactured cost-effectively ner material composition are, for example, sintered Boron disks with diffused silver atoms, so that it as is considered advantageous if the inventive Process as the boron-containing target material is a sintered one Boron disk with diffused silver atoms is used.
Zum Abscheiden von kristallinen borhaltigen Schichten sind beispielsweise Lichtbogenbeschichtungsanlagen geeignet, so daß es als vorteilhaft angesehen wird, wenn zum Vakuumbe schichten eine Lichtbogenbeschichtungsanlage verwendet wird.For the deposition of crystalline layers containing boron for example, arc coating systems suitable, so that it is considered advantageous if to the vacuum layers an arc coating system is used.
Zur Erläuterung der Erfindung ist inTo explain the invention is in
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Herstel len eines borhaltigen Targets mit inhomogener Materialvertei lung für Vakuumbeschichtungsanlagen anhand verschiedener dar gestellter Stadien des Targets und in Fig. 1 shows an embodiment of a method for the manufacture of a boron-containing target with inhomogeneous material distribution for vacuum coating systems based on various stages of the target and shown in
Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum Aufbrin gen einer dünnen Schicht eines borhaltigen Materials darge stellt. Fig. 2 shows an embodiment of an arrangement for applying a thin layer of a boron-containing material Darge.
Die Darstellung A der Fig. 1 zeigt eine hochreine Borscheibe 1, die beispielsweise als poröser Sinterkörper ausgeführt sein kann.The illustration A in FIG. 1 shows a high-purity boron disk 1 , which can be designed, for example, as a porous sintered body.
Die hochreine Borscheibe 1 wird mit einem hochleitenden Mate rial 2, beispielsweise Silber, beschichtet (vgl. Darstellung B der Fig. 1). Dieses Beschichten kann einseitig oder auch beidseitig beispielsweise in einer Aufdampfanlage erfolgen. Es entsteht eine Borplatte 3 mit der hochreinen Borscheibe 1.The high-purity boron disk 1 is coated with a highly conductive material 2 , for example silver (cf. illustration B of FIG. 1). This coating can be carried out on one side or on both sides, for example in a vapor deposition system. A boron plate 3 with the high-purity boron disk 1 is formed .
In einem nachfolgenden Temperschritt wird die Borplatte 3 er wärmt. Die Atome des hochleitenden Materials 2 diffundieren in die hochreine Borscheibe 1 ein. Dies ist in der Darstel lung C der Fig. 1 gezeigt.In a subsequent annealing step, the boron plate 3 is heated. The atoms of the highly conductive material 2 diffuse into the highly pure boron disk 1 . This is shown in the presen- tation C of FIG. 1.
Nach dem Temperschritt werden die Atome der auf der Borplatte 3 verbliebenen Restschicht hochleitenden Materials 2 durch einen Reinigungsschritt unter Bildung eines borhaltigen Targets 5 entfernt. Der Reinigungsschritt ist beispielsweise mittels eines mechanischen Materialabtrages durch Sput terätzen oder durch Polieren möglich. Die Darstellung D der Fig. 1 zeigt das borhaltige Target 5.After the tempering step, the atoms of the residual layer of highly conductive material 2 remaining on the boron plate 3 are removed by a cleaning step to form a target 5 containing boron. The cleaning step is possible, for example, by means of mechanical material removal by sputtering or by polishing. The representation D in FIG. 1 shows the boron-containing target 5 .
Wird die Schichtdicke des hochleitenden Materials 2 sehr dünn gewählt, so können bei entsprechend langer Diffusionszeit und entsprechend hoher Diffusionstemperatur des Temperschrittes alle Atome des hochleitenden Materials 2 in die hochreine Borscheibe 1 eindiffundieren. In diesem Fall ist die Herstel lung des borhaltigen Targets 5 bereits nach dem Temperschritt abgeschlossen, so daß auf den Reinigungsschritt verzichtet werden kann.If the layer thickness of the highly conductive material 2 is chosen to be very thin, all atoms of the highly conductive material 2 can diffuse into the high-purity boron disk 1 with a correspondingly long diffusion time and a correspondingly high diffusion temperature of the tempering step. In this case, the manufacture of the boron-containing target 5 is already completed after the tempering step, so that the cleaning step can be dispensed with.
Da die hochreine Borscheibe 1 in diesem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ein poröser Sinterkörper ist, kommt es bei der Diffusion der Atome des hochleitenden Materials 2 in die hochreine Borscheibe 1 zu einer inhomoge nen Verteilung dieser Atome in der Borscheibe. Der im Mittel maximal 1%ige Anteil der Atome des hochleitenden Materials 2 ist also im borhaltigen Target 5 nicht gleichmäßig verteilt, so daß sich Bereiche im borhaltigen Target 5 bilden, in denen der Anteil dieser Atome deutlich größer als 1% ist. In diesen Bereichen, d. h. nur lokal im borhaltigen Target 5, wird der spezifische Widerstand des borhaltigen Targets 5 auf einen Wert unter 10 Ωcm gesenkt.Since the high-purity boron disk 1 is a porous sintered body in this exemplary embodiment of the method according to the invention, when the atoms of the highly conductive material 2 are diffused into the high-purity boron disk 1, there is an inhomogeneous distribution of these atoms in the boron disk. The average of a maximum of 1% proportion of the atoms of the highly conductive material 2 is therefore not evenly distributed in the boron-containing target 5 , so that regions are formed in the boron-containing target 5 in which the proportion of these atoms is significantly greater than 1%. In these areas, ie only locally in the boron-containing target 5 , the specific resistance of the boron-containing target 5 is reduced to a value below 10 Ωcm.
Derartige borhaltige Targets können beispielsweise in Sput teranlagen oder in Arc-Verdampfern (US-Patent 3,625,848 oder Erasmus Bode, "Funktionelle Schichten", Technik Tabellen Ver lag, Darmstadt, 1989, Seite 227) eingesetzt werden.Such boron-containing targets can be found, for example, in Sput systems or in arc evaporators (US Pat. No. 3,625,848 or Erasmus Bode, "Functional Layers", technique tables Ver lag, Darmstadt, 1989, page 227) can be used.
In Fig. 2 ist eine Anordnung zum Aufbringen einer dünnen Schicht eines borhaltigen Materials dargestellt. Ein Rezi pient 12 weist eine Öffnung 13 und eine weitere Öffnung 14 auf. Die eine Öffnung 13 dient zum Einlassen eines Gases 15 in den Rezipienten 12. Der Gasfluß in den Rezipienten 12 wird durch einen Gasdurchflußregler 16 geregelt. Die weitere Öff nung 14 dient zum Evakuieren des Rezipienten 12; sie ist an eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen. Im Rezi pienten 12 ist eine Kathode 19 angebracht, an der das borhal tige Target 5 befestigt ist. Die Kathode 19 ist mit einer elektrischen Kontaktstange 21 verbunden, die durch eine elek trisch isolierte und abgedichtete, zusätzliche Öffnung 22 aus dem Rezipienten 12 herausgeführt ist. Im Bereich des aus dem Rezipienten 12 herausgeführten Endes 23 der Kontaktstange 21 ist eine Stromversorgung 26 mit ihrem Minuspol angeschlossen. Der Pluspol der Stromversorgung 26 ist mit dem Rezipienten 12 verbunden. Im Rezipienten 12 befinden sich Substrathalter 30, 31 und 32. Auf einem der Substrathalter 30 liegt ein mit ei ner borhaltigen Schicht zu beschichtendes Substrat 33.In FIG. 2 illustrates an arrangement of a boron-containing material for applying a thin layer. A recipient 12 has an opening 13 and a further opening 14 . One opening 13 serves to admit a gas 15 into the recipient 12 . The gas flow in the recipient 12 is regulated by a gas flow controller 16 . The further opening 14 serves to evacuate the recipient 12 ; it is connected to a vacuum pump, not shown. In the recipient 12 a cathode 19 is attached to which the borhal term target 5 is attached. The cathode 19 is connected to an electrical contact rod 21 which is guided out of the recipient 12 through an electrically insulated and sealed, additional opening 22 . In the area of the end 23 of the contact rod 21 led out of the recipient 12 , a power supply 26 is connected with its negative pole. The positive pole of the power supply 26 is connected to the recipient 12 . Substrate holders 30 , 31 and 32 are located in the recipient 12 . A substrate 33 to be coated with a boron-containing layer lies on one of the substrate holders 30 .
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auf bringen einer dünnen borhaltigen Schicht durch Vakuumbe schichten wird der Rezipient 12 über die weitere Öffnung 14 mittels der nicht dargestellten Vakuumpumpe evakuiert. Um eine definierte Gaszusammensetzung in der Restatmosphäre des Rezipienten 12 zu erzielen, wird ein Xenon enthaltendes Gas 15 über die eine Öffnung 13 in den Rezipienten 12 einge lassen; das Gas 15 kann zusätzlich beispielsweise Stickstoff enthalten. Xenon weist gegenüber den beim Vakuumbeschichten üblicherweise verwendeten Edelgasen wie Argon oder Helium ein besonders hohes Atomgewicht auf; dies führt zu einer modifi zierten Plasmabildung und zu besonders hochwertigen abge schiedenen Schichten. Aus diesem Grund ist Xenon zum Abschei den von beispielsweise kristallinen Schichten wie kubischen Bornitridschichten besonders geeignet.To carry out the method according to the invention for bringing up a thin boron-containing layer by vacuum coating, the recipient 12 is evacuated via the further opening 14 by means of the vacuum pump, not shown. In order to achieve a defined gas composition in the residual atmosphere of the recipient 12 , a gas 15 containing xenon is let in via an opening 13 in the recipient 12 ; the gas 15 may additionally contain nitrogen, for example. Xenon has a particularly high atomic weight compared to the noble gases commonly used in vacuum coating, such as argon or helium; this leads to modified plasma formation and to particularly high-quality separated layers. For this reason, xenon is particularly suitable for the deposition of, for example, crystalline layers such as cubic boron nitride layers.
Ist ein hinreichend geringer Druck im Rezipienten 12 durch stetiges Evakuieren erreicht worden, so wird eine Gleich spannung oder eine niederfrequente Wechselspannung U zwischen der Kathode und dem als Anode wirkenden Rezipienten 12 ange legt. Aufgrund des niedrigen Druckes im Rezipienten 12 kommt es zu einer Gasentladung. Die Gasmoleküle werden ionisiert und prallen auf das borhaltige Target 5. Hierbei werden Atome aus dem borhaltigen Target 5 herausgelöst, die sich chemisch mit in der Restatmosphäre des Rezipienten 12 befindlichen Stickstoffatomen verbinden und sich beispielsweise als ku bische Bornitridschicht cBN auf dem Substrat 33 niederschla gen. Der Beschichtungsvorgang wird durch Abschalten der Stromversorgung 26 beendet.If a sufficiently low pressure in the recipient 12 has been achieved by continuous evacuation, a direct voltage or a low-frequency alternating voltage U is applied between the cathode and the recipient 12 acting as an anode. A gas discharge occurs due to the low pressure in the recipient 12 . The gas molecules are ionized and collide with the boron-containing target 5 . Here, atoms are released from the boron-containing target 5 , which chemically combine with nitrogen atoms in the residual atmosphere of the recipient 12 and are deposited, for example, as a cubic boron nitride layer cBN on the substrate 33. The coating process is ended by switching off the power supply 26 .
Claims (6)
- - ein borhaltiges Targetmaterial in die Dampfphase überführt wird und
- - als Prozeßgas ein Edelgas enthaltendes Gas (15) verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
- - als Prozeßgas ein Xenon als Edelgas enthaltendes Gas (15) verwendet wird.
- - a boron-containing target material is converted into the vapor phase and
- - A process gas containing a noble gas ( 15 ) is used, characterized in that
- - As process gas, a xenon containing noble gas ( 15 ) is used.
- - als Prozeßgas ein Xenon und Stickstoff enthaltendes Gas (15) verwendet wird.
- - As process gas, a xenon and nitrogen-containing gas ( 15 ) is used.
- - als das borhaltige Targetmaterial ein inhomogenes Material gemisch verwendet wird, dessen Boranteil mindestens 99% beträgt und dessen spezifischer elektrischer Widerstand durch einen maximal 1%igen Anteil eines Metalles oder Me tallgemisches lokal auf einen Wert unter zehn Ωcm redu ziert ist.
- - An inhomogeneous material mixture is used as the boron-containing target material, the boron content is at least 99% and the specific electrical resistance is locally reduced to a value below ten Ωcm by a maximum 1% content of a metal or metal mixture.
- - als das borhaltige Targetmaterial ein Materialgemisch ver wendet wird, dessen maximal 1%iger Metallanteil durch Sil ber gebildet wird.
- - When the boron-containing target material a material mixture is used, the maximum 1% metal content of which is formed by silver.
- - als das borhaltige Targetmaterial eine gesinterte Bor scheibe mit eindiffundierten Silberatomen verwendet wird.
- - A sintered boron disc with diffused silver atoms is used as the boron-containing target material.
- - zum Vakuumbeschichten eine Lichtbogenbeschichtungsanlage verwendet wird.
- - An arc coating system is used for vacuum coating.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412899A (en) * | 1983-02-07 | 1983-11-01 | Applied Coatings International, Inc. | Cubic boron nitride preparation utilizing nitrogen gas |
| US4415420A (en) * | 1983-02-07 | 1983-11-15 | Applied Coatings International, Inc. | Cubic boron nitride preparation |
| US4629547A (en) * | 1983-11-16 | 1986-12-16 | Hitachi, Ltd. | Process for forming protective film of organic polymer and boron |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4412899A (en) * | 1983-02-07 | 1983-11-01 | Applied Coatings International, Inc. | Cubic boron nitride preparation utilizing nitrogen gas |
| US4415420A (en) * | 1983-02-07 | 1983-11-15 | Applied Coatings International, Inc. | Cubic boron nitride preparation |
| US4629547A (en) * | 1983-11-16 | 1986-12-16 | Hitachi, Ltd. | Process for forming protective film of organic polymer and boron |
| US5372686A (en) * | 1993-05-27 | 1994-12-13 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Direct current sputtering of boron from boron/coron mixtures |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102019103188A1 (en) * | 2019-02-08 | 2020-08-13 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Method, sputter target and processing arrangement |
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