(57)【要約】【課題】安定した形状の成膜部６が被成膜体２の表面に形成され、設備が小さく安価なものですみ、成膜速度が速い成膜処理方法を得る。【解決手段】被成膜体２の表面に成膜源３の一部が結合して成膜される成膜処理方法は、真空炉４内において、被成膜体２が成膜源３に対向して配置される。次に、成膜源３と、被成膜体２とが成膜源３の融点以下の温度で高周波加熱装置１のコイル１ａによって誘導加熱される。これにより、被成膜体２の表面に成膜源３の一部を移動させて、被成膜体２の表面に成膜部６を形成させる。成膜部６は、加熱後に被成膜体２と成膜源３とを分離した後に、被成膜体２の表面に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被成膜体の表面に成膜源の原子が成膜される成膜処理方法であって、
前記被成膜体が前記成膜源に少なくとも一部が接触し、対向して配置され、
前記成膜源と、前記被成膜体とを加熱し、
前記被成膜体の表面に前記成膜源の原子を移動させて、前記被成膜体の表面に成膜部が形成されることを特徴とする成膜処理方法。
【請求項２】
前記被成膜体と前記成膜源が前記成膜源の融点以下の温度で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の成膜処理方法。
【請求項３】
前記被成膜体と前記成膜源とが真空中で設置され、加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の成膜処理方法。
【請求項４】
前記被成膜体と前記成膜源との加熱は、誘導加熱装置によって加熱されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項５】
前記誘導加熱装置は、高周波電流が流れるコイルを有し、
前記コイル内に前記被成膜体と前記成膜源の接触部が収納されて、前記コイルに高周波電流が流されて加熱されることを特徴とする請求項４に記載の成膜処理方法。
【請求項６】
前記成膜源は、薄膜状であって任意の形状に加工され、その形状を保ったまま前記被成膜体の表面に接触して配置され、前記成膜源と前記被成膜体とを加熱して前記成膜源を成膜部の一部として前記被成膜体の表面に残して形成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項７】
前記成膜源が金属から成ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項８】
前記被成膜体が、炭素材料、セラミック、前記炭素材料または前記セラミックが少なくとも1つ含まれる材料のうちいずれかから成ることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項９】
前記被成膜体に前記成膜部を形成した後、前記成膜部を介して前記被成膜体に接合部を接合させることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項１０】
前記接合部が、はんだから成ることを特徴とする請求項９に記載の成膜処理方法。
【請求項１１】
前記成膜源の材料は、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）から成る金属、および、前記金属が少なくとも１つ含まれる材料のうちいずれかであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項１２】
前記被成膜体の材料は、グラファイト、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンド、炭素・金属コンポジット材のいずれかからなることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【請求項１３】
前記被成膜体の材料は、セラミックとしてのアルミナ、サファイア、ムライト、コージライト、ステアタイト、フォルステライト、イットリア、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ジルコニア、サーメットのいずれかからなることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の成膜処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成膜体の表面に成膜源の一部から成る薄膜を形成する成膜処理方法に関する。特には、炭素材料またはセラミックから成る被成膜体の表面にはんだ付けを容易にするための金属薄膜を形成する成膜処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インバータ等の電気機器の半導体素子の放熱を良好にするために、グラファイトが用いられる。このグラファイトは、平面方向への熱伝導率が厚み方向への熱伝導率よりも優れているため、機器で発生するホットスポットの軽減や、熱源から放熱器へ効率良く熱を伝える事が可能である。また、比重が軽く、機器の軽量化、基板への荷重負荷が軽減でき、取り扱いも容易である。
【０００３】
ところが、この種の放熱部材は、半導体素子とはんだ付けが困難である。また、同様の問題は、セラミック（グリーンセラミックまたはセラミック類似物を含む、以下同じ）を使用した基板でも発生する。そこで、炭素材料（炭素系複合材料を含む、以下同じ）またはセラミックから成る被成膜体の表面にはんだ付けを容易にするための金属薄膜を形成する方法が必要とされる。
【０００４】
従来のこの種の方法としては、特許文献１に示される薄膜の製造方法がある。この特許文献１の製造方法は、溶融速度や成膜速度の向上を実現する上で問題となっていた蒸着材料の飛散やスプラッシュ発生を防止し、生産性の向上を実現するものである。
【０００５】
そのために、真空槽の排気工程と同時に、飛散防止壁の使用、あるいは、緩やかな電子ビームの加熱により粒状蒸着材料を飛散させずに溶融させた後凝固させる溶融凝固工程を行い、その後再溶融し蒸着を行うものである。これにより、溶融速度や成膜速度を実現する上で問題となっていた蒸着材料の飛散やスプラッシュ発生を防止できるため、薄膜を短時間で製造でき、生産性向上を実現できるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１３６５２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の技術によると、溶融工程での電子ビーム出力は、最初は低く保持し、表面を溶融させた後、出力を上げることで、材料粒子の飛散を抑制する。次に、溶融した材料を一度凝固させた後、再度電子ビームにて溶融させる成膜工程を行うことで、一度溶融しているためガスの発生が無く、高い速度で成膜が可能としている。
【０００８】
そして、飛散防止壁をるつぼに設け、万一飛散した粒子があっても、比較的周囲への汚染などは生じず、かつ飛散後、るつぼに再度回収される。しかし、成膜速度を向上させるために、材料を溶融する温度まで加熱する必要があるため、大きなエネルギーを必要とすると同時に、設備も大きくなる。
【０００９】
上記特許文献１の技術以外にも、図２１の（ａ）に示すように、真空炉内の真空雰囲気中で加熱装置２１を用いて溶融した成膜源２２から蒸発原子を移動させ、被成膜体２に成膜させる方法が周知である。また、図２１の（ｂ）のように、イオンビーム８ａを用いたスパッタ装置でターゲット２４（成膜源）の表面を局所的に加熱してスパッタ原子２５を移動させ被成膜体２を成膜させる方法が周知である。
【００１０】
しかし、これら周知の方法では、成膜速度が遅く、溶融した成膜源とするため製造装置のコストがかかる。また、イオンビームをターゲットに照射する場合、被成膜体とターゲットに一定の間隔が必要で、被成膜体に衝突しないスパッタされた粒子が一定量存在し、その分、成膜速度が遅くなると共に、飛び散った粒子が付着し成膜物の形状が安定しないという問題があった。
【００１１】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、安定した形状の成膜部が被成膜体の表面に形成され、設備が小さく安価なものですみ、成膜速度が速い成膜処理方法を得ることを目的とする。
【００１２】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、本発明では、被成膜体の表面に成膜源の原子が成膜される成膜処理方法であって、被成膜体が成膜源に少なくとも一部が接触し、対向して配置され、成膜源と被成膜体とを加熱し、被成膜体の表面に成膜源の原子を移動させて、被成膜体の表面に成膜部が形成されることを特徴としている。
【００１４】
この発明によれば、被成膜体が成膜源に少なくとも一部が接触し、対向して配置され、成膜源と被成膜体とが加熱されることにより，成膜源の原子が活性化され，被成膜体の表面に成膜源の原子を移動させて、被成膜体の表面に成膜源の物質を成膜させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態における成膜処理方法（薄膜付物品の製造方法）を説明する説明図である。
【図２】上記実施形態の変形例において、コイル内に被成膜体と成膜源との両方が収納される直前の状態を示す斜視図である。
【図３】上記実施形態の変形例で成膜処理が成されて形成された成膜部の外観を表す拡大写真である。
【図４】本発明の第２実施形態における成膜された被成膜体の表面の外観を表す拡大写真である。
【図５】上記第２実施形態におけるオージェ電子分光分析による成膜部の断面分析写真である。
【図６】本発明の第３実施形態における成膜された被成膜体の表面の外観を表す拡大写真である。
【図７】上記第３実施形態におけるオージェ電子分光分析による成膜部の断面分析写真である。
【図８】本発明の第４実施形態における成膜された被成膜体の表面の外観を表す拡大写真である。
【図９】本発明の第５実施形態における成膜された被成膜体の表面の外観を表す拡大写真である。
【図１０】本発明の第６実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１１】本発明の第７実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１２】本発明の第８実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１３】本発明の第９実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１４】本発明の第１０実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１５】本発明の第１１実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１６】本発明の第１２実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１７】上記第１２実施形態において高周波誘導加熱装置のコイルが引き上げられ成膜源が取り出される状態を示す説明図である。
【図１８】本発明の第１３実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図１９】本発明の第１４実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図２０】本発明の第１５実施形態を示す成膜処理方法を説明する説明図である。
【図２１】従来周知の成膜処理を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００１７】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【００１８】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１を用いて詳細に説明する。図１において、高周波電流が流れる誘導加熱装置１の銅チューブから成るコイル１ａの内部に、被成膜体２と成膜源３とが配置されている。
【００１９】
コイル１には高周波電流が流れ、これによって金属からなる成膜源３の表面に渦電流が流れて加熱される。この加熱は真空炉４内で行われる。つまり、被成膜体２と成膜源３とが真空中で加熱される。
【００２０】
加熱前は、被成膜体２が成膜源３に少なくとも一部が接触して配置されているだけであるため、被成膜体２の表面と成膜源３の表面との間にはミクロな隙間が存在する。加熱されることにより成膜源３の表面から活性化された金属原子が被成膜体２の表面に移動し、被成膜体２の表面に成膜部６が形成される。このとき、被成膜体２と成膜源３は成膜源３の融点以下の温度で加熱される。誘導加熱装置１を使用することによって被成膜体２と成膜源３とを任意の温度で急速に加熱することができる。
【００２１】
誘導加熱装置１は、スパイラル上に巻かれたコイル１ａを有している。被成膜体２の直下に成膜源３が置かれた状態でコイル１ａ内に成膜源３が収納されて、コイル１ａに高周波電源１ｂにより高周波電流が流される。また、台５の上に成膜源３が固定されている。これによれば、コイル１ａ内に被成膜体２と成膜源３とが収納されて、コイル１ａに高周波電流が流されるから、被成膜体２と成膜源３の表面を選択的に加熱することができる。
【００２２】
図１の場合は、被成膜体２は成膜源３の上に載置されて接触して配置されている。このため、加熱されると、活性化された成膜源３の原子が被成膜体２の表面へ効率的に当たるようになり、成膜速度が速くなる。なお、成膜速度は、（膜厚／保持時間）で表される。
【００２３】
（第１実施形態の変形例）
なお、被成膜体２と成膜源３の位置を反転させてもよい。以下、この反転させた場合を第１実施形態の変形例として説明する。図２は、第１実施形態の変形例において、誘導加熱装置１のコイル１ａ内に被成膜体２と成膜源３との両方が収納される直前の真空槽内の状態を曲線で描かれた枠のように切り取って図示している。高周波電流が流れるコイル１ａ内には冷却のため水が流れている。
【００２４】
この図２に示すように、下側（地側）の台５に載せられた被成膜体２はグラファイトであり、発熱する半導体素子の放熱部を形成する。また、上側（天側）に配置された成膜源３はニッケル（Ｎｉ）である。被成膜体２と成膜源３とを保持するベースとなる台５は炭化ケイ素（ＳｉＣ）の丸棒からなる。
【００２５】
図２においては、真空炉内で加熱する誘導加熱装置１を使用している。先ず、ベースとなる台５を成す炭化ケイ素ＳｉＣの丸棒の頂上部の平面に被成膜体２を置き、その上に成膜源３を配置している。次に、台５を上昇させるか、誘導加熱装置１のコイル１ａを下降させて、コイル１ａ内に被成膜体２と成膜源３が配置されるようにしている。
【００２６】
なお、図２では正四角柱の被成膜体（グラファイト）２が円筒形の成膜源（ニッケル）３に接触し、かつ成膜源３の底部全体が被成膜体２に接触して配置されているが、成膜源３の一部があらかじめ決定された形状で被成膜体２に接触して配置されてもよい。また、被成膜体２および成膜源３の形状は任意でよい。
【００２７】
成膜源３と、被成膜体２とを任意の形状で接触させ、成膜源３を融点以下の温度で加熱し、被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面にあらかじめ決定された形状の成膜部６（図２では図示されない）を形成させることができる。
【００２８】
また、融点以下の温度で加熱するため，成膜源３の形状が崩れたり、成膜源３が溶けて流れたりすることがなく、被成膜体２の表面に予め決定された成膜部６を形成させることができる。また、被成膜体２が取り出された後の成膜源３は、再利用することができる。
【００２９】
図３は、上記第１実施形態の変形例で成膜処理が成されて形成された成膜部２の外観を示している。図２および図３において、各部の材料等は以下の通りである。
成膜源：ニッケルNi
被成膜体：グラファイト
炉内圧力：５×１０−３Ｐａ
成膜源の保持温度：１２００℃
保持時間：６０ｍｉｎ
【００３０】
図３において，四隅の黒色部は、被成膜体２（グラファイト）が成膜源３（ニッケル）の外にはみ出した部分であり、成膜されていない。中央上部の黒色部は、成膜源３を分離した際にグラファイトが剥がれた部分である。灰色部はニッケルが成膜されており、成膜状態の外観は良好であった。
【００３１】
（上記各実施形態の作用効果）
上記各実施形態においては、被成膜体２の表面に成膜源３の原子が成膜される成膜処理方法であって、被成膜体２が成膜源３に少なくとも一部が接触して対向して配置されている。そして、成膜源３と被成膜体２とを加熱し、被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面に成膜部６を形成させている。
【００３２】
これによれば、被成膜体２が成膜源３に少なくとも一部が接触して対向して配置され、かつ加熱されることにより容易に被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面に成膜させることができる。また、被成膜体２と成膜源３とが成膜源３の融点以下の温度で加熱される。これにより、成膜源３の原子が被成膜体２側に移動して成膜部６が形成できる。
【００３３】
更に、被成膜体２と成膜源３とが真空炉４内で加熱される。これによれば、真空中であるため、被成膜体２と成膜源３の表面に加熱による酸化膜等の不純物が発生しにくく、活性化された成膜源３の原子が気体分子と衝突せず、直接被成膜体２の表面に当たり、成膜部６の品質ならびに成膜速度を向上させることができる。
【００３４】
加えて、被成膜体２と成膜源３との加熱は、誘導加熱装置１によって加熱される。これによれば、誘導加熱装置１によって被成膜体２と成膜源３とを任意の温度で急速に加熱することができる。
【００３５】
次に、誘導加熱装置１は、スパイラル上に巻かれたコイル１ａを有し、コイル１ａ内に被成膜体２と成膜源３とが収納されて、コイル１ａに高周波電流が流されて加熱される。これによれば、コイル１ａ内に被成膜体２と成膜源３とが収納されて、コイル１ａが発生する磁界により、被成膜体２と成膜源３の表面を選択的に加熱することができる。なお、成膜源３が金属であるから誘導加熱で加熱し易く、金属性の成膜部６を形成することができる。
【００３６】
更に、被成膜体２が成膜源３に少なくとも一部があらかじめ決定された形状で接触して配置され、成膜源３と、被成膜体２とを成膜源３の融点以下の温度で加熱している。そして、被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面に、あらかじめ決定された形状の成膜部６を形成させている。
【００３７】
これによれば、被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面にあらかじめ決定された形状の成膜部６を形成させることができる。また、融点以下の温度であるから、成膜源３の形状が崩れることなく被成膜体２の表面に予め決定された形状の成膜部６が形成され易い。
【００３８】
加えて、成膜源３と被成膜体２とを加熱した後、成膜源３を取り出せば、表面に成膜部６を形成した被成膜体２ができる。つまり、被成膜体２と成膜源３を加熱した後、成膜源３を取り出すことにより、簡単に、被成膜体２の表面に成膜部６を形成できる。なお、上記被成膜体２は炭素材料である。従って、炭素材料の表面に成膜源３の一部から成る成膜部６を形成することができる。
【００３９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。なお、第２実施例以下については、第１実施例と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明が援用される。
【００４０】
第２実施形態の製造装置は、第１実施形態と同一である。図４は、第２実施形態で成膜処理が成されて形成された被成膜体２の表面の外観を示す。被成膜体２であるグラファイトの黒色は見られず、板一面に良好に成膜されている。図５はオージェ電子分光分析による成膜部６の断面分析画像を示す。図５左上の画像は成膜した被成膜体２の断面全体を見た画像である。図５左上の画像上部は樹脂部で、中央に成膜部６、下部は被成膜体２（グラファイト）である。図５中央上の画像は成膜部６を拡大した画像である。成膜部６が被成膜体２の表面にならい、良好に成膜されていることがわかる。
【００４１】
図５右上の画像は成膜部６近傍の炭素Ｃの元素分布を示しており（白色部に元素が存在する）、成膜部６に炭素が拡散しており、成膜部６と被成膜体２が強固に接合されていることがわかる。図５左下の画像は成膜部６近傍の鉄Ｆｅの元素分布、図５中央下の画像は成膜部６近傍のクロムＣｒの元素分布、図５右下の画像は成膜部６近傍のニッケルＮｉの元素分布を示しており、ＳＵＳ３０４の成分が成膜されていることがわかる。
【００４２】
この第２実施形態において、誘導加熱装置１は高周波電流を流して、特に金属の表面を真空中で加熱する。被成膜体２は２０ｍｍ角の平面形状を持つ高さ（厚さ）３ｍｍの直方体のグラファイトである。成膜源３はステンレス（ＳＵＳ３０４）から成る。
【００４３】
つまり、各部の材料等は以下の通りである。なお、成膜状態の外観は良好であった。この場合、高周波誘導加熱で加熱するため、表面を効率的に、かつ選択的に加熱でき、成膜源３のステンレスが当該ステンレスの融点以下の温度で加熱される。従って、成膜源３のステンレスを溶融させずに成膜できる。
成膜源：ＳＵＳ３０４
被成膜体：グラファイト
炉内圧力：８．０×１０−３Ｐａ
成膜源の保持温度：１２００℃
保持時間：５ｍｉｎ
膜厚：２μｍ
成膜速度：０．４μｍ／ｍｉｎ
【００４４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。第３実施形態の製造装置は第１実施形態と同一である。図６は、第３実施形態で成膜処理が成されて形成された成膜部の外観を示す。被成膜体２であるグラファイトの黒色は見られず、板一面に良好に成膜されている。
【００４５】
図７は第３実施形態におけるオージェ電子分光分析による断面分析画像である。図７左上の画像は成膜した被成膜体２の断面全体を見た画像である。図７左上の画像左側は被成膜体２（グラファイト）で、中央白色部は成膜部６、右側は樹脂部である。成膜部６が被成膜体２の表面にならい、良好に成膜されていることがわかる。
【００４６】
図７左下の画像は成膜部６近傍の炭素Ｃの元素分布を示しており（白色部に元素が存在する）、成膜部６に拡散していないことがわかる。図７右上の画像は成膜部６近傍の銅Ｃｕの元素分布、図７右下の画像は成膜部６近傍の酸素Ｏの元素分布を示しており、銅Ｃｕの成分のみが成膜されていることがわかる。
【００４７】
各部の材料等は以下の通りである。
成膜源：銅Ｃｕ
被成膜体：グラファイト
炉内圧力：５×１０−３Ｐａ
成膜源の保持温度：９３０℃
保持時間：６０ｍｉｎ
膜厚：２μｍ
成膜速度：０．０３３μｍ／ｍｉｎ
【００４８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。第４実施形態の製造装置は、第１実施形態と同一である。図８は、第４実施形態で成膜処理が成されて形成された成膜部６の外観を示す。被成膜体２である窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４上にニッケルＮｉが板一面に良好に成膜されている。この第４実施形態において、各部の材料等は以下の通りである。
成膜源：純Ｎｉ
被成膜体：窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４
炉内圧力：８．０×１０−３Ｐａ
成膜源の保持温度：１２００℃
保持時間：３０ｍｉｎ
【００４９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。第５実施形態の製造装置は、第１実施形態と同一である。図９は、第５実施形態で成膜処理が成されて形成された成膜部６の外観を示す。中央の白色部は薄く成膜されており、窒化アルミニウムの乳白色が見えている。ＸＰＭＡ表面分析によると、被成膜体２である窒化アルミニウム上全体にニッケルが成膜されている。この第５実施形態において、各部の材料等は以下の通りである。
成膜源：純Ｎｉ
被成膜体：窒化アルミニウムＡｌＮ
炉内圧力：８．０×１０−３Ｐａ
成膜源の保持温度：１２００℃
保持時間：３０ｍｉｎ
【００５０】
この第５実施形態は、被成膜体２がセラミックである。従って、セラミックの表面に成膜源３の一部から成る成膜部６を形成することができる。
【００５１】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。この実施形態は、第１実施形態の製造装置を変形させたものである。図１０において、本発明の第６実施形態を示す成膜処理方法を説明する。
【００５２】
高周波電流が流れ真空炉４内に配置された誘導加熱装置１のコイル１ａの内部に、成膜源３が配置されている。成膜源３が加熱されることにより成膜源３の表面から活性化された金属原子が被成膜体２の表面に移動し、被成膜体２の表面に成膜部６が形成される。そして、被成膜体２は、コイル１ａの外部に位置した状態で加熱される。
【００５３】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１１において、本発明の第７実施形態を示す成膜処理方法を説明する。高周波電流が流れ真空炉４内に配置された高周波誘導加熱装置１のコイル１ａの内部に、成膜源３が配置されている。そして、被成膜体２は、コイル１ａの外部に位置している。
【００５４】
また、被成膜体２と成膜源３の間には被成膜体接触部７ａ、７ｂが配置されている。この被成膜体接触部７ａ、７ｂは、スペーサの役割も兼ね，成膜源３と異なる材料であるならば被成膜体２と同材料である必要はない。被成膜体２の一部は、被成膜体接触部７ａ、７ｂの厚み分だけ離れて成膜源３に対向して配置される。この厚み分は、加熱されたときに成膜源３の金属原子が移動できる範囲内に設定される。
【００５５】
この第７実施形態においては、被成膜体２が成膜源３に対向して配置され、被成膜体接触部７ａ、７ｂが成膜源３に接触して配置され、成膜源３と被成膜体２と被成膜体接触部７ａ、７ｂとが加熱されることにより、被成膜体接触部７ａ、７ｂおよび被成膜体２の表面に成膜源３の原子を移動させて、所定の形状および厚さの成膜部６、６ａ、６ｂを形成させることができる。このとき、被成膜体接触部７ａ、７ｂは、成膜部６に対してマスキング部材の作用も成す。
【００５６】
また、図１１において、被成膜体２が成膜源３に少なくとも一部があらかじめ決定された形状において非接触状態で配置されている。そして、成膜源３と被成膜体２とが成膜源３の融点以下の温度で加熱される。これにより、被成膜体２の成膜源３に対向する表面に成膜源３の原子を移動させて、被成膜体２の表面にあらかじめ決定された形状の成膜部６を形成させることができる。また、被成膜体接触部７ａ、７ｂにより、被成膜体２の表面と成膜源３の表面との離間寸法が管理でき、成膜部６の成膜速度および成膜厚さを管理することができる。
【００５７】
また、被成膜体２および被成膜体接触部７ａ、７ｂの表面にあらかじめ決定された形状の成膜部６、６ａ、６ｂを形成させる場合に、加熱温度が融点以下であるから、成膜源３の形状が崩れることなく被成膜体２および被成膜体接触部７ａ、７ｂの表面に予め決定された形状の成膜部６、６ａ、６ｂが形成される。
【００５８】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１２において、本発明の第８実施形態を示す成膜処理方法を説明する。不活性雰囲気中において、誘導加熱装置１のコイル１ａの内部に、成膜源３が配置されて高周波誘導加熱がなされている。そして被成膜体２は、コイル１ａの外部に位置している。
【００５９】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１３において、加熱装置は、イオンビーム発生装置８から成る。イオンビーム８ａが成膜源３の上に載置された被成膜体２の周辺に対して照射される。そして、特に、成膜源３と被成膜体２との境界部が加熱される。この際、台５が回転して、イオンビーム８ａが境界部を一周するようにして照射してもよい。
【００６０】
（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１４において、本発明の第９実施形態を示す成膜処理方法を説明する。加熱装置９は成膜源３に通電しジュール熱で加熱する通電抵抗加熱装置９からなる。図１４では、直流電源で電流を流しているが、交流電源でも良い。また、高周波電流を流して表皮効果により成膜源３の表面を主として加熱しても良い。
【００６１】
（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１５において、本発明の第１１実施形態を示す成膜処理方法を説明する。加熱装置１０を成す輻射熱発生装置１０は、成膜源３から離れた位置で、成膜源３に輻射熱１０ａを照射して加熱する。輻射熱発生装置１０が、成膜源３の周囲を周回するようにしても良い。または、台５を回転させてもよい。更には、ドーナツ形の輻射熱発生装置が、成膜源３の周りを取囲んでいてもよい。
【００６２】
（第１２実施形態）
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１６において、本発明の第１２実施形態を示す成膜処理方法を説明する。第１実施形態と異なる点は、成膜源３と被成膜体２の位置を反転させた点である。
【００６３】
台５の上に乗せられてコンベアで移動する被成膜体２に成膜源３と誘導加熱装置１のコイル１ａが被せられて加熱される。加熱された後に、図１７のように誘導加熱装置１のコイル１ａが引き上げられ、成膜源３が取り出される。
【００６４】
（第１３実施形態）
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１８において、本発明の第１３実施形態を示す成膜処理方法を説明する。第７実施形態における図１１と比較すると、被成膜体２と成膜源３の位置を反転させている。
【００６５】
これによれば、被成膜体２の表面に成膜源３の一部を移動させて、被成膜体２の表面にあらかじめ決定された形状の成膜部６ａ、６ｂをスタンプしたように形成させることができる。また、融点以下の温度であるから成膜源３の形状が崩れることなく被成膜体２の表面に予め決定された形状の成膜部６ａ、６ｂを形成させることができる。
【００６６】
（第１４実施形態）
次に、本発明の第１４実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図１９において、本発明の第１４実施形態を示す成膜処理方法を説明する。上記各実施形態においては、成膜源３は繰り返し使用されるようにしたが、図１９においては、薄膜の成膜源３をプレス加工等で任意の形状に形成し、この成膜源３と被成膜体２とを接触させて、誘導加熱装置１で加熱した後、成膜源３を取り出さず、そのまま被成膜体２の表面に成膜部６の一部として残すものである。
【００６７】
このように、この第１４実施形態においては、成膜源３は、例えば銅から成る金属材料が任意の形状にプレス加工され、その形状を保ったまま被成膜体２の表面に接触して配置され、成膜源３と被成膜体２とを加熱して成膜源３を成膜部６と共に被成膜体２の表面に残して形成する。これによれば、薄膜状の成膜源３は、任意の形状（例えばはんだ付けし易いランド形状）にプレス加工され、その形状を保ったまま被成膜体２の表面に成膜部６と共に一体化して結合される。
【００６８】
（第１５実施形態）
次に、本発明の第１５実施形態について説明する。上述した実施形態と異なる特徴部分を説明する。図２０において、本発明の第１５実施形態を示す成膜処理方法を説明する。被成膜体２の表面に成膜部６を成膜した後に、成膜部６にはんだ付け等の接合部１１を接合している。半導体素子１２等の発熱源を成膜部６を介して熱放散性能の優れたグラファイト等の被成膜体２にはんだ付けしてもよい。また、成膜部６で接合部１１と被成膜体２とを分離することができることを利用して、接合部１１と被成膜体２とが直接接触することによる腐食等を防止することができる。
【００６９】
以上のべたように、この第１５実施形態においては、被成膜体２に成膜部６を形成した後、成膜部６を介して被成膜体２に接合部１１を接合させている。これによれば、接合部１１と被成膜体２との直接的な接合が困難であっても、成膜部６を介して容易に両者を接合させることができる。
【００７０】
よって、接合部１１と被成膜体２との直接的な接合が不可能、または、接合が可能であっても直接的接合により腐食する等の問題が容易に回避される。また、接合部１１が、はんだから成る場合は、被成膜体２が、はんだ付けが困難な材料であっても成膜部６を介して容易にはんだ付けすることができる。
【００７１】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものである。
【００７２】
上記第１実施形態においては真空炉（真空チャンバ）内で誘導加熱装置を用いて加熱したが、真空内で加熱しなくても良い。また、不活性ガス等の雰囲気内で加熱しても良い。また、被成膜体の下部に成膜源を配置し、被成膜体の重量が成膜源に加わるように配置しているが、この配置は逆でも良い。すなわち、上述したように、成膜源の下部に被成膜体を配置し成膜源の重量が被成膜体に加わるように配置してもよい。
【００７３】
なお、成膜源の材料は、白金（Ｐｔ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ヒ素（Ａｓ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル（Ｔａ）から成る金属、および、当該金属を少なくとも１つ含む材料のうちのいずれかであればよい。これによれば、成膜源が加熱されたときに金属原子が被成膜体に移動し易く、良好な成膜部が形成できる。
【００７４】
また、被成膜体は、炭素材料としてのグラファイト、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンド、炭素・金属コンポジット材のうちのいずれかが使用できる。これによれば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、ダイヤモンド、炭素・金属コンポジット材のいずれかからなる被成膜体の表面に成膜源の一部から成る成膜部を形成することができる。
【００７５】
更に、被成膜体は、セラミックとしてのアルミナ、サファイア、ムライト、コージライト、ステアタイト、フォルステライト、イットリア、チタニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、ジルコニア、サーメット、および、これらの少なくとも一つからなる材料のうちのいずれかを用いても良い。これによれば、この種のセラミックのいずれかからなる被成膜体の表面に成膜源の一部から成る成膜部を形成することができる。要は、被成膜体は、成膜源から活性化された成膜源の原子が被成膜体に移動できる温度に耐える材料を使用できる。
【００７６】
次に、被成膜体が炭素材料の場合において、被成膜体と成膜源との境界部に拡散層が形成されるメタライズが可能な成膜源を用いても良い。このような成膜源としては、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、および、これらを少なくとも１つを含む材料が挙げられる。
【００７７】
同様に、被成膜体がセラミックの場合において、被成膜体と成膜源との境界部に拡散層が形成されるメタライズが可能な成膜源を用いても良い。このような成膜源としては、被成膜体となるセラミックに対する活性度が高い（反応し易い）材料であるクロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、および、これらの少なくとも１つを含む複合材料が挙げられる。
【００７８】
また、上記実施形態においては、はんだ付けを容易にする目的で成膜する例について述べたが、腐食対策や光沢の付与や見栄えの向上等の目的で表面処理を必要とする場合に適した成膜処理方法として本発明を利用することができる。
【００７９】
更に、誘導加熱装置は、交流電流を流すと、その周りに向きと強度とが変化する磁力線が発生する。その近くに電気を通す物質（通常は金属）を置くと、この変化する磁力線の影響を受けて、金属の中に渦電流が流れる。金属には通常電気抵抗があるため、金属に電流が流れると、電力=電流の２乗×抵抗分のジュール熱が発生して、金属が自己発熱する。効率を上げるため、導線をコイル状にするのが一般的であるが、平面形状の渦巻き形（パンケーキ形）であってもよい。更に、被加熱物が小さいほど高い周波数が、被加熱物が大きい場合には比較的低い周波数が用いられる。
【００８０】
加えて、高周波電源では、３相２００Ｖなどの電源をいったん直流に変換し、半導体素子により数１００Ｈｚ〜数ＭＨｚの高周波エネルギーを発生させる。出力電力、周波数、スペース、負荷変動、設置環境、冷却方式などに応じて最適な高周波電源を選定すればよい。
【００８１】
なお、上記実施形態では省略したが、高周波電源とコイルの間には整合部が配置される。整合部では高周波電源で発生した高周波エネルギーを、負荷であるコイルに必要な電圧および電流に合わせるマッチングを行う。
【００８２】
また、加熱時間となる保持時間は、炭素材料、鉄、タングステン、スズは比較的電気抵抗が高いので、電流に対して強い抵抗となり、結果としてこれらの金属では、アルミニウム、銅などの低抵抗である金属に比べより速く加熱され、保持時間が短くて済む傾向がある。
【００８３】
更に、本発明は、被成膜体の少なくとも一部を成膜源に接触させることが要件であるが、被成膜体の成膜源に接触していない部分は、製造装置の一部を成すスペーサと成る部材等を介して近接して配置されていてもよい。すなわち、被成膜体の接触していない部分と成膜源との間にスペーサ等の高さ分だけ隙間が設定されてもよい。
【００８４】
なおこの場合、隙間の大きさは、成膜源から金属原子が被成膜体の表面に充分に移動できる程度の大きさとすれば、被成膜体の接触していない部分にも膜が形成される。また、隙間の大きさが、成膜源から金属原子が被成膜体の表面に充分に移動できない程度の大きさとすれば、被成膜体の接触していない部分には膜が形成されない。スペーサの材質は加熱時の温度に耐えるものであればよい。また、成膜源や被成膜体の一部でスペーサを形成しても良い。
【００８５】
加えて、加熱方法は、一種類に限らず、複数の方法を組み合わせてもよい。例えば輻射熱による加熱と誘導加熱とを組み合わせてもよい。この場合、輻射加熱で予熱し誘導加熱で一気に温度上昇させてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１  誘導加熱装置
１ｂ  高周波電源
２  被成膜体
３  成膜源
４  真空炉
６、６ａ、６ｂ  成膜部
７ａ、７ｂ  被成膜体接触部
８  イオンビーム発生装置
９  通電抵抗加熱装置
１０  輻射熱発生装置
【図１】
2014105377.tif 000003
【図２】
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【図１０】
2014105377.tif 000005
【図１１】
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【図１２】
2014105377.tif 000007
【図１３】
2014105377.tif 000008
【図１４】
2014105377.tif 000009
【図１５】
2014105377.tif 000010
【図１６】
2014105377.tif 000011
【図１７】
2014105377.tif 000012
【図１８】
2014105377.tif 000013
【図１９】
2014105377.tif 000014
【図２０】
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【図２１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014105377.tif 000020
【図７】
2014105377.tif 000021
【図８】
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【図９】
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