JP2004263206A

JP2004263206A - 熱処理装置

Info

Publication number: JP2004263206A
Application number: JP2003032933A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Ueno; 裕人上野
Original assignee: Fuyuutec Furness Kk
Current assignee: Fuyuutec Furness Kk
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-09-24
Also published as: CN1748268A; CN100375208C; KR101092025B1; KR20050095784A; EP1594145A1; WO2004070747A1; EP1594145B1; US7179416B2; US20060022387A1; EP1594145A4

Abstract

【課題】コンパクトなソレノイド型磁石（空芯コイル）を使用することにより、磁界発生手段の構成を簡単なものとし、それによって、装置重量、装置高さを節約でき、設置面積は従来と同程度とすることができ、通常のクリーンルームに設置可能な、しかも、従来に比較し大形の処理対象を多量に処理することのできる熱処理装置を提供する。
【解決手段】処理対象が熱処理される領域における磁界発生手段２０により発生する磁界の方向と、処理対象を熱処理容器２内へと搬送する搬送手段１０の搬送方向とは、互いに平行で、且つ、熱処理装置全体の水平方向に対して平行であり、記処理対象は、その主面が熱処理領域にて磁界発生手段２０による発生する磁界の方向と平行になるように配置して熱処理する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁場中で熱処理を行う熱処理装置及び熱処理方法に関し、微細にパターニングされた材料、磁性体などに対して、特にＭＲ膜、ＧＭＲ膜、ＴＭＲ膜などの磁性体材料に対して強磁場内で熱処理を行う熱処装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁性体膜、例えば、磁気ヘッドや不揮発性メモリの一つであるＭＲＡＭ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）などに用いられる磁性体材料である、スパッタリング法などで基板上に形成されたＦｅ−Ｎｉ、Ｐｔ−Ｍｎ、或いは、Ｃｏ−Ｆｅ合金などの薄膜は、強磁場中で熱処理を行うことでその磁気特性を発現することができる。
【０００３】
そこで、従来、電磁石又は永久磁石で形成された磁場中に電気炉、誘導加熱炉などを設置し、その中で熱処理を行う熱処理装置が提案されている。従来の熱処理装置の一例の概略構成を図１０に示す。
【０００４】
図１０に示すように、熱処理装置１Ａは、熱処理容器である円筒形状とされる真空容器２と、真空容器２内に磁性体材料などの熱処理される対象物（以下「処理対象」という。）を保持する保持手段３と、真空容器２の外側に配置された磁界発生手段２０とを有する。保持手段３は、処理対象を保持するホルダー３Ａと、このホルダー３Ａを支持し且つ真空容器２の上部開口を開閉するため蓋部材４を備えたホルダー支持装置３Ｂとを有する。即ち、真空容器２の上部にホルダー支持装置３Ｂが配置されており、処理対象を保持したホルダー３Ａがこの支持装置３Ｂにより内部へと装入される。
【０００５】
磁界発生手段２０は、真空容器２の外側で対向配置された一対の電磁石２１を備え、電磁石２１は磁心２２とコイル２３とを有する。
【０００６】
真空容器２の外面と、電磁石２１の磁心２２の端面との間に、加熱手段１００が設けられている。通常、加熱手段１００は、真空容器２の外面から所定の距離離間して、且つ、真空容器２の外周面を囲包して電気ヒータ１０１を配置することにより構成されている。電気ヒータ１０１は、例えば、図示するように、真空容器２を囲包して配置された煉瓦或はセラミック製とされるヒータ支持体１０２の、真空容器外周面に対面した内周面に、例えば螺旋状の溝１０３を設け、この溝１０３にニクロム線１０４などの発熱線を設置することにより構成されている。又、ヒータ支持体１０２の外周面には、アルミナフェルト、煉瓦などとされる断熱材１０５が配置され、加熱手段１００の温度が電磁石２１へと伝達しないようにされる。
【０００７】
熱処理された処理対象は、真空容器２から上方へと取り出され、次いで、ホルダー３Ａには、新たに処理対象を保持して、支持装置３Ｂにより真空容器２内へと上方から装入して、上記熱処理が行われる。以後同様の手順にて、処理対象の熱処理がバッチ処理により継続して行われる。
【０００８】
従来の熱処理装置１Ａでは、処理対象とされる磁性体材料などは、重量が大であり、そのために、真空容器２の上端部を開口部とし、この開口部を介して処理対象の真空容器２内に対する出し入れを行う構成とされている。
【０００９】
本発明者らの研究実験の結果によると、上記構成の熱処理装置１Ａは無塵環境下に熱処理を行う構成とされているにも拘わらず、処理対象に塵が付着することが観察された。
【００１０】
この問題を解決するべく、更に検討を行ったところ、従来の熱処理装置１Ａは、支持装置３Ｂ、更には、図１０には示していないが、この支持装置３Ｂを上下動するための駆動モータを備えた昇降機構等の移動手段が、ホルダー３Ａに保持された処理対象及び真空容器２の上方に配置されているために、運転に際して、支持装置３Ｂ及び移動手段などから発生した塵が直接処理対象に付着したり、更には、真空容器２内へと侵入し、熱処理時に処理対象に付着することが分かった。
【００１１】
このように、ホルダー支持装置３Ｂ及び移動手段からの塵の発生を防止するには、装置全体の無塵化を大幅に増大することが必要となり、そのために装置構造が複雑、大型化する。その結果、装置の設置面積が大となり、装置配置の自由度が少なくなる。
【００１２】
そこで、本発明者らは、特許文献１にて、処理対象に塵が付き難い熱処理装置及び熱処理方法を提案した。
【００１３】
つまり、図１１に示すように、処理対象の真空容器２内への出し入れを行う処理室５０を真空容器２の下方に配置し、処理対象は、移動手段１０によりホルダー支持装置３Ｂ及びホルダー３Ａを介して上下方向に移動することにより、熱処理容器２と処理室５０との間を移動する構成とした。
【００１４】
斯かる構成により、処理対象を移動させる移動手段１０などが、真空容器２の下方に配置されるために、処理対象に塵が付き難いといった利点が得られる。
【００１５】
【特許文献１】
特願２００２−４８６３４
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、近年、処理対象、例えば、磁性材料ウェハーについて言えば、熱処理装置に装入されるウェハーは、現在８インチサイズ（直径約２００ｍｍ）のものが一般的であるが、作業効率の点からウェハーの大形化、即ち、１２インチサイズ（直径約３００ｍｍ）のウェハーが望まれている。
【００１７】
しかしながら、図１１に示すような、所謂、縦型管状炉を用いた熱処理装置を用いた場合には、１２インチサイズのウェハーを収容するに十分な程度にまで、熱処理容器２の直径を大きくしなければならないことは当然としても、磁界方向が炉心管長手方向に対し垂直とされる磁界を発生するための磁界発生手段２０、即ち、一対の電磁石が大型化し、ウェハー処理枚数を従来と同様に維持する場合には、更なる磁石の大型化を図らなければならない。
【００１８】
従って、磁石の大型化に伴って熱処理装置の全体の装置高さが著しく増大し、且つ、電磁石の重量も増大し、磁石を支持する基台も必然的に大きな且つ頑丈な構造体とならざるを得ない。
【００１９】
そのために、熱処理装置の設置面積、容積が増え、従来のクリーンルームでの設置使用は極めて困難か、不可能となり、特別仕様のクリーンルームの新設が必要となる。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、コンパクトなソレノイド型磁石（空芯コイル）を使用することにより、磁界発生手段の構成を簡単なものとし、それによって、装置重量、装置高さを節約でき、設置面積は従来と同程度とすることができ、通常のクリーンルームに設置可能な、しかも、従来に比較し大形の処理対象を多量に処理することのできる熱処理装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は本発明に係る熱処理装置にて達成される。要約すれば、本発明は、処理対象を保持する保持手段と、保持手段に保持された処理対象を収納する熱処理容器と、前記保持手段を前記処理対象と共に前記熱処理容器内へと搬送する搬送手段と、処理対象を加熱する加熱手段と、前記処理対象に磁界を印加する磁界発生手段と、を有する熱処理装置において、
前記処理対象が熱処理される領域における前記磁界発生手段により発生する磁界の方向と、前記処理対象を熱処理容器内へと搬送する前記搬送手段の搬送方向とは、互いに平行で、且つ、前記熱処理装置全体の水平方向に対して平行であり、
前記処理対象は、その主面が熱処理領域にて前記磁界発生手段による発生する磁界の方向と平行になるように配置して熱処理する、
ことを特徴とする熱処理装置である。
【００２２】
本発明の一実施態様によると、前記処理対象は、熱処理温度の大気雰囲気で変質するものであり、前記熱処理容器は、非酸化雰囲気に設定できる。
【００２３】
本発明の他の実施態様によると、前記熱処理容器の非酸化雰囲気は、真空、窒素雰囲気、又は、アルゴン雰囲気である。
【００２４】
本発明の他の実施態様によると、前記加熱手段及び前記磁界発生手段は、前記熱処理容器を囲包して配置される。
【００２５】
本発明の他の実施態様によると、前記加熱手段は、二重線構造を持った電気ヒータであり、電気ヒータから発生する磁界により、前記磁界発生手段により発生する磁界を抑制しないようにする。
【００２６】
本発明の他の実施態様によると、前記磁界発生手段は、直流の常伝導型電磁石、直流の超伝導型電磁石、又は、永久磁石である。
【００２７】
本発明の他の実施態様によると、前記磁界発生手段は、ソレノイド型磁石である。
【００２８】
本発明の他の実施態様によると、前記磁界発生手段と前記加熱手段との間に冷却手段を設け、前記磁界発生手段と前記加熱手段が近接する前記磁界発生手段の表面温度が５０℃を越えないようにする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る熱処理装置を図面に則して更に詳しく説明する。
【００３０】
先ず、図１を参照して、本発明の熱処理装置の基本構成を説明する。
【００３１】
本発明によれば、磁界発生手段２０としてソレノイド型磁石、即ち、１個の空芯コイル２０Ａが使用され、中心部に磁性材料とされる処理対象Ｓが配置される。空芯コイル２０Ａは、その長手中心軸線方向が実質的に水平となるように配置され、電源装置２０Ｂに接続され、コイル内部に配置された処理対象Ｓに対し、処理対象Ｓの主面Ｓａと平行な均一磁界Ｈを印加することができる。処理対象Ｓは、空芯コイル２０Ａの長手軸線方向に搬送してコイル内部に装入される。
【００３２】
また、空芯コイル２０Ａ内には、その内周に沿って加熱手段３０が配置されており、処理対象Ｓを所定温度に加熱可能とされる。
【００３３】
つまり、上記構成にて、処理対象Ｓは、均一な磁界Ｈの下に加熱処理される。
【００３４】
次に、上記構成を具現化した、本発明に係る熱処理装置の一実施例を説明する。図２〜図４に本発明に係る熱処理装置１の一実施例の概略全体構成を示す。
【００３５】
本実施例によると、熱処理装置１は、長手軸線方向が水平となるように配置された熱処理容器としての真空容器２と、処理対象Ｓを保持する保持手段３と、保持手段３及び処理対象Ｓを真空容器２内へと出し入れを行う搬送手段１０と、を有する。
【００３６】
真空容器２は、本実施例では、実質的に円筒形状とされた容器本体２Ａを有する。容器本体２Ａの一端である図２にて左側端には、容器本体２Ａと同軸線にて配置された円筒体である閉鎖端部材２Ｂが配置される。閉鎖端部材２Ｂは、容器本体２Ａと一体とすることもできるが、本実施例では別体とされ、一端が密封接続具２ａにて容器本体２Ａに一体的に接続され、他端には、閉鎖蓋２ｂが取り付けられている。
【００３７】
閉鎖端部材２Ｂには、上記閉鎖蓋２ｂに隣接した位置に、本実施例では非酸化性ガスを導入するための導管２ｃがバルブ（図示せず）を介して真空ポンプＰ（図４参照）に接続されている。
【００３８】
また、容器本体２Ａの他端である図２にて右側端には、容器本体２Ａと同軸線にて配置された円筒体である開口端部材２Ｃが配置される。開口端部材２Ｃは、容器本体２Ａと一体とすることもできるが、本実施例では別体とされ、一端が密封接続具２ｄにて容器本体２Ａに一体的に接続され、他端の開口部には、搬送手段１０に設けた蓋部材１４と係合し、真空容器２を密封するための取付装置２ｅが付設されている。
【００３９】
上記閉鎖端部材２Ｂ及び開口端部材２Ｃはそれぞれ、取付具５１、５２にて装置架台、即ち、下部構造体５に固定される。これにより、真空容器２は、装置全体に対し水平に設置される。
【００４０】
保持手段３は、処理対象Ｓを水平に保持し、上下方向に所定枚数積層し得るように所定間隔にて配置された複数のボート３Ａと、このボート３Ａを支持するアーム状のボート支持装置３Ｂとを有する。ボート３Ａを支持した側とは反対側のボート支持装置３Ｂの他端側は、水平方向に延在し、搬送手段１０に接続されている。
【００４１】
搬送手段１０は、前記ボート支持装置３Ｂが一体に固定された基台１１を有する。基台１１は、本実施例では、下方に摺動部材１２を備え、この摺動部材１２が下部構造体５に設けられたガイドレール１３に摺動係合することにより、真空容器２の長手方向軸線に沿って、即ち、装置全体から見て水平方向に移動自在とされる。
【００４２】
搬送手段１０の基台１１は、蓋部材１４を備えており、ボート３Ａを真空容器２に装入したとき、この蓋部材１４が真空容器２の取付装置２ｅに固定され、真空容器開口部を密封する。
【００４３】
更に説明すると、真空容器２は、急冷却時において安定であることから、少なくとも真空容器２の本体部分２Ａは、石英ガラスなどのセラミックスにて作製するのが好ましい。本実施例では、閉鎖端部材２Ｂ及び開口端部材２Ｃをも本体部分２Ａと同様の石英ガラスで作製した。
【００４４】
又、本実施例では、詳しくは後述するが、加熱手段３０による真空中の加熱が主として輻射熱により行われるために、石英ガラスは、光学的に透明なものが良い。真空容器２の厚さは、２〜８ｍｍとすることができ、本実施例では、６ｍｍである。
【００４５】
保持手段３は、例えばスパッタリングなどで形成されたＦｅ−Ｎｉ合金膜を有する直径１００〜３００ｍｍ程度の基板（ウェハー）を載置するためのボート３Ａが３０枚程度、支持軸体（図示せず）にて保持されたものであり、その支持軸体の下端がボート支持装置３Ｂに連結支持されている。
【００４６】
各ボート３Ａは、上述したように、処理対象Ｓを水平に、且つ、上下方向に積載し得るように構成されている。
【００４７】
このように、処理対象Ｓを水平に配置することにより、垂直に配置した場合に比較して、処理対象Ｓを極めて安定にボート３Ａ上に載置して保持することができ、熱処理中に処理対象Ｓがボート３Ａ上にて傾いたり、移動したりすることがない。従って、処理対象Ｓが熱処理中に変形するのを効率よく回避することができる。
【００４８】
搬送手段１０は、保持手段３を真空容器２内へと搬送し、真空容器開口取付装置２ｅに搬送手段１０の蓋部材１４が取付けられ、真空容器２が密封された後、真空容器閉鎖端部材２Ｂに連通した真空ポンプＰにより真空引きすることにより真空容器２内は所定の真空状態に維持することができる。例えば、処理対象が磁性金属薄膜などとされる場合には、金属薄膜の酸化を防ぐために、処理対象は、真空中、具体的には１Ｐａ以下の真空状態において熱処理するのが好ましい。又、所定の雰囲気とすることもでき、上記導管２ｃを介して、例えば、窒素ガス、アルゴンガスなどの非酸化性ガスを真空容器２内に充填し、真空容器２内を非酸化性ガス雰囲気とすることができる。
【００４９】
本発明によれば、円筒状の真空容器２の外周を、特に真空容器本体２Ａの外周を囲包して磁界発生手段２０が配置される。磁界発生手段２０は、図１を参照して説明したように、真空容器２を巻回して構成された空芯コイル、即ち、ソレノイド型磁石２０Ａとされ、図２に示すように取付具５３、５４にて下部構造体５に固定される。又、磁石２０Ａは、電源装置２０Ｂに接続され、電源装置２０Ｂをオンとすることにより、真空容器２内に、長手軸線方向に平行な均一磁界Ｈを発生する。
【００５０】
本実施例によると、詳しくは後述するが、真空容器２の外周面と、磁石２０Ａの内周面との間に加熱手段３０が配置される。又、本実施例によれば、加熱手段３０の厚さを薄くすることができ、そのために、本実施例では、磁界発生手段２０にて発生する磁界密度は、０．０５テスラ以上、特には、０．１テスラ〜５テスラ程度とし得る。
【００５１】
次に、加熱手段について説明する。
【００５２】
図５及び図６をも参照すると理解されるように、本実施例によれば、真空容器本体２Ａの外周面と、コイル２０Ａの内周面との間に、薄形の円筒状の加熱手段３０が設けられる。加熱手段３０としては、これに限定されるものではないが、電気抵抗加熱による電気ヒータ３１を有する。このような加熱手段３０は、電源が高価とされる誘導加熱手段に比較すると、コスト的にも低廉であり好ましい。
【００５３】
更に説明すると、加熱手段３０は、真空容器本体２Ａの外周面を囲包して配置された電気的に絶縁性の内筒管３２と、内筒管３２とは所定の距離を置いて配置された冷却手段を構成する水冷ジャケット３３とを有する。内筒管３２は、厚さ２〜６ｍｍの石英ガラスチューブにて作製することができる。内筒管３２と真空容器本体２Ａの外周面との間には、２〜４ｍｍの空隙（Ｇ１）を設ける。本実施例では、真空容器本体２Ａの外径（Ｄ１）が２４０ｍｍとされたので、内筒管３２の内径（Ｄ２）は２４５ｍｍとした。又、内筒管３２の軸線方向長さ（Ｌ１）は４５０ｍｍとした。
【００５４】
水冷ジャケット３３は、内壁３４と外壁３５とを備えた二重管構造の円筒体とされ、両端部は、壁３６、３７にてそれぞれ閉鎖されている。本実施例では、図示するように、外壁３５が内壁３４より軸線方向に長くされているが、一方側の、本実施例では、真空容器２の開口端側の図面上右側の延長部には、円環状の支持板３８が一体に固定され、内筒管３２を支持している。
【００５５】
水冷ジャケット３３には、図示されてはいないが、水供給口及び水排出口が形成されており、通常、水とされる冷却用流体Ｒが流動される。冷却用流体Ｒは、循環させても良い。
【００５６】
尚、水冷ジャケット３３は、円周方向に連続した円筒形状とするのではなく、図７に示すように、軸線方向に沿って延在した切れ目３９を有するように形成することもできる。この場合には、この切れ目３９を利用して、水冷ジャケット３３の内部に設置されるヒータ３１の端子を取り出すことが可能となる。
【００５７】
水冷ジャケット３３は、金属などの熱伝導性の良い材料で作製され、本実施例では、内壁３４、外壁３５、及び両壁３６、３７などを厚さ３ｍｍのステンレススチール板にて作製した。
【００５８】
図６にて、内筒管３２を囲包して配置された水冷ジャケット３３の内壁３４の内面と、内筒管３２との間には、ヒータ３１を配置するために８〜１３ｍｍの空隙（Ｇ２）を設ける。本実施例では、内筒管３２の外径（Ｄ３）が２５３ｍｍとされたので、水冷ジャケット３３の内径（Ｄ４）は２７２ｍｍとした。又、水冷ジャケット３３の内壁３４の軸線方向長さは、加熱手段３０を完全に覆う大きさとした。
【００５９】
更に、加熱手段３０について説明すると、上述のように、加熱手段３０は、電気ヒータ３１を有し、内筒管３２の外周回りに螺旋状に巻回して配置される。
【００６０】
本実施例によれば、電気ヒータ３１は、図８に示すように、抵抗加熱発熱線３１Ａを電気絶縁チューブ３１Ｂで被覆した形状とされる。抵抗加熱発熱線３１Ａは、ニクロム線、或は、白金などの貴金属非磁性金属発熱体なども好適に使用し得る。電気絶縁チューブ３１Ｂは、繊維状とされるアルミナファイバーを編んだチューブとされるか、又は、石英或はアルミナなどで形成された管状体を複数個つないで用いることもできる。本実施例では、抵抗加熱発熱線３１Ａは、直径２．０〜２．６ｍｍのニクロム線を、アルミナファイバーを編んだチューブ３１Ｂで被覆した、外径３．５ｍｍのものを使用した。
【００６１】
抵抗加熱発熱線３１Ａは、上述のように磁界発生手段２０による磁界内に置かれるために、加熱のための電流による磁界との相互作用により、力を受けることになり、抵抗線間が接触したりすることとなる。従って、抵抗加熱発熱線３１Ａは、絶縁チューブ３１Ｂで電気的絶縁を取るのが好ましい。
【００６２】
又、相互作用による力を少なくするために、抵抗加熱発熱線３１Ａの電流の流れる方向を、それにより生じる磁界がキャンセルされるように配置する、所謂、無誘導巻きとすることが好ましい。
【００６３】
つまり、ヒータ３１は、図９に示すように、一端で接続された、即ち、Ｕ字状とされた二重線構造で内筒管３２に単層巻きにて巻き付けられる。従って、軸線方向に隣接した上下の抵抗加熱発熱線３１Ａに流れる電流の方向が逆方向とされ、それによって、抵抗加熱発熱線３１Ａを流れることによって生じる磁場が互いに打ち消しあってキャンセルされる。もし、単に１本のヒータ３１を巻き付けただけでは、上述のように、抵抗加熱発熱線３１Ａに電流を流したとき、磁界発生手段２０からの磁界により、抵抗加熱発熱線３１Ａが力を受け、ヒータ３１が移動したり、振動したりする。
【００６４】
更に、加熱用電流は、このような力のキャンセルを安定なものとできるので、直流電流とすることが好ましい。又、加熱手段３０には、通常、温度制御のための制御手段が設けられ、ヒータ３１への通電を制御する。
【００６５】
通常の熱処理の温度範囲は、１５０℃〜５００℃程度であるが、磁性膜の構造の秩序化温度が高い膜の熱処理を行う場合には、特に５００℃〜８００℃程度とされる。又、冷却速度は、ＭＲ素子用磁性膜の熱処理の場合には、冷却速度を５℃／分以上、特には、１５℃／分〜２００℃／分とすることが好ましい。
【００６６】
斯かる構成により、空芯コイル２０Ａの内周表面温度は、空芯コイル２０Ａと加熱手段３０が近接する領域においても５０℃を越えることはない。
【００６７】
ヒータ３１の回りに断熱材は設けないのが好ましいが、水冷ジャケット３３とヒータ３１との間には、本実施例では、水冷ジャケット３３をステンレススチールにて作製したために、シート状電気絶縁材としてのアルミナシート４０（図６）を配置するのが良い。アルミナシート４０としては、厚さ１〜３ｍｍ程度のもので良い。ヒータ３１と水冷ジャケット３３との間の電気絶縁材の厚さは、４ｍｍ以下とすることが好ましい。内筒管２を設けることなく、ヒータ３１をアルミナシート４０の内周面に巻回して配置することもできる。
【００６８】
本実施例の熱処理装置１では、図２に示すように、真空容器２内には、ボート３Ａに保持された処理対象が配置される加熱位置に近接して、加熱手段３０からの熱を処理対象へと集めるために熱反射板ＨＲが配置されるのが好ましい。従って、本実施例では、真空容器２の閉鎖端部材２Ｂ側には、固定的に複数枚の熱反射板ＨＲａが配置され、又、保持手段３を構成するボート３Ａに隣接して熱反射板ＨＲｂが配置される。この熱反射板ＨＲｂは、ボート支持装置３Ｂに固定される。
【００６９】
熱反射板ＨＲａ、ＨＲｂは、真空容器２の内径と略同径の円板とされ、真空容器の長手軸線に対して垂直に、且つ、長手軸線方向に１０〜５０ｍｍ間隔にて０〜１０枚程度設けることができる。又、材料としては１．０〜２０ｍｍ厚のステンレススチールなどを使用し得る。
【００７０】
上記熱処理装置１は、磁界発生手段２０のための電源２０Ｂの他に、更に、磁界の測定制御装置、真空容器２を真空にするための真空ポンプ制御部、装置全体の作動シーケンスを制御する機構などを備えているが、これら各要素は、当業者には周知のものを使用し得るので、詳しい説明は省略する。
【００７１】
尚、磁界発生手段２０としてのソレノイド型磁石は、直流の常伝導型電磁石とすることができるが、直流の超電導磁石が好適である。又、場合によっては、永久磁石を使用することも可能である。
【００７２】
上記実施例では、磁界発生手段２０を構成するソレノイド型磁石、即ち、空芯コイル２０Ａは、１個であるとして説明したが、複数個に分割し、直列に接続することも可能ではある。
【００７３】
しかしながら、磁界発生手段２０を直流の超電導磁石で形成した場合には、分割した２つのコイルをそれぞれ別個の冷却手段で冷却することが必要であり、この二つの冷却手段の冷却制御は全く同じであることが必須とされる。このような、二つの冷却手段の冷却制御には極めて高精度な制御が要求され、実際的ではない。従って、磁界発生手段２０は、特に直流の超電導磁石の場合には、１個の空芯コイル２０Ａにて作製するのが好ましい。
【００７４】
また、上記実施例にて、加熱手段３０は、真空容器２の外側に配置するものとしたが、所望に応じて、真空容器２の内部に設置しても構わない。
【００７５】
次に、本発明の作動態様について説明する。
【００７６】
本実施例にて真空容器２は、上述のように取付具５１、５２にて下部構造体５に取り付けられるが、少なくとも、真空容器開口部及び搬送手段１０などが配置される処理室５０は、無塵室であるのが好ましい。
【００７７】
本実施例では、図２にて理解されるように、処理室、即ち、無塵室５０は、概略箱形とされ、真空容器２、加熱手段３０、磁界発生手段２０等の側方に設置される。従って、真空容器２の容器取付部２Ｂが無塵室５０内へと側方へと突出しており、真空容器開口部が無塵室５０に開口している。
【００７８】
このように、本実施例によれば、無塵室５０内には、真空容器２の開口端部材２Ｃと、ホルダー支持装置３Ｂと、移動手段としての搬送手段１０と、が配置される。
【００７９】
また、本実施例では、図４に示すように、ハンドリング手段、即ち、ハンドリングロボット６０が設置され、カセットエレベータ６１と協働して、処理対象を１枚づつ取り出し、ボート支持装置３Ｂに支持されたボート３Ａへと移送する。斯かる作動をなすハンドリングロボット６０及びカセットエレベータ６１などは、当業者には周知であるので、詳しい説明は省略する。
【００８０】
なお、ハンドリングロボット６０及びカセットエレベータ６１などは、無塵室５０内に設置することもできるが、無塵室５０とは密閉自在の開口部を介して隣接配置された中間室に設置しても良い。
【００８１】
ボート３Ａへの処理対象の移送が終わると、次いで、搬送手段１０を駆動して、ボート支持装置３Ｂ及びボート３Ａを側方より水平方向に移動して真空容器２内へと装入する。真空容器２の開口部は、搬送手段１０に設けられた密閉蓋１４により閉鎖される。
【００８２】
その後、真空容器２内を真空引きして減圧し、真空容器２内は非酸化雰囲気とされる。次いで、磁界発生手段２０の電源２０Ｂがオンとされ、且つ、加熱手段３０の電源もオンとされ、ボート３Ａに支持された処理対象Ｓに対して熱処理が施される。
【００８３】
一方、本実施例によれば、無塵室５０は、真空容器２の開口を塞いだ状態で、密閉状態とされ、真空とされる。必要に応じて、所定の雰囲気に設定される。
【００８４】
つまり、本実施例では、処理対象が、ＭＲ膜、ＧＭＲ膜などの磁性体材料であって、室温より高温の処理温度の大気雰囲気にて変質するものであるので、無塵室５０内は、窒素、アルゴンなどの非酸化雰囲気状態とされる。従って、無塵室５０内は、１Ｐａ以下に真空引きした後、本実施例では窒素ガスを充填し、室温、１気圧（０．１ＭＰａ）の窒素ガス雰囲気とした。または、真空のままとすることもできる。無塵室５０内の雰囲気条件は、必要に応じて、所望のガス、及び、所望の室温、圧力等を選択することができる。
【００８５】
無塵室５０を非酸化雰囲気状態とした後、真空容器２内にバルブ（図示せず）を介して窒素ガスを入れることで真空容器２内の真空状態を開放し、搬送手段１０を駆動することにより、ボート支持装置３Ｂ及びボート３Ａを真空容器の側方開口部より側方へと移動させる。
【００８６】
無塵室５０内は、室温で、非酸化雰囲気状態とされており、それによって、熱処理された処理対象は、変質することなく、急冷することができる。
【００８７】
続いて、ボート３Ａに支持した処理済みの処理対象Ｓをハンドリングロボット６０により所定位置へと移送すると共に次に処理すべきカセットに収納された処理対象をボート３Ａ内へと移送する。
【００８８】
この後は、上述した手順にて、次のバッチに対する処理作業が開始される。
【００８９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、処理対象を保持する保持手段と、保持手段に保持された処理対象を収納する熱処理容器と、保持手段を処理対象と共に熱処理容器内へと搬送する搬送手段と、処理対象を加熱する加熱手段と、処理対象に磁界を印加する磁界発生手段と、を有する熱処理装置において、処理対象が熱処理される領域における磁界発生手段により発生する磁界の方向と、処理対象を熱処理容器内へと搬送する搬送手段の搬送方向とは、互いに平行で、且つ、前記熱処理装置全体の水平方向に対して平行であり、処理対象は、その主面が熱処理領域にて磁界発生手段による発生する磁界の方向と平行になるように配置して熱処理する、構成とされるので、磁界発生手段としてコンパクトなソレノイド型磁石（空芯コイル）を使用することにより、磁界発生手段の構成を簡単なものとし、それによって、装置重量、装置高さを節約でき、設置面積は従来と同程度とすることができ、通常のクリーンルームに設置可能な、従来に比較し大形の処理対象を多量に処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱処理装置の基本原理を説明するための概略構成図である。
【図２】本発明に係る熱処理装置の一実施例の概略構成断面正面図である。
【図３】本発明に係る熱処理装置の一実施例の概略構成断面側面図である。
【図４】本発明に係る熱処理装置の一実施例の概略構成断面平面図である。
【図５】真空容器、加熱手段及び電磁石の配置関係を示す一部断面図である。
【図６】加熱手段の一部拡大断面図である。
【図７】水冷ジャケットの一実施例の全体図を示す斜視図である。
【図８】電気ヒータの断面図である。
【図９】電気ヒータの設置方法を説明する斜視図である。
【図１０】従来の熱処理装置の概略構成断面図である。
【図１１】他の例の熱処理装置の概略構成断面図である。
【符号の説明】
１熱処理装置
２真空容器
３保持手段
３Ａボート
３Ｂボート支持装置
１０搬送手段
２０磁界発生手段
２０Ａソレノイド型磁石（空芯コイル）
２０Ｂ電源装置
３０加熱手段
３１電気ヒータ
３２内筒管
３３流体冷却部（水冷ジャケット）
４０絶縁シート
５０処理室（無塵室）
６０ハンドリングロボット

Claims

処理対象を保持する保持手段と、保持手段に保持された処理対象を収納する熱処理容器と、前記保持手段を前記処理対象と共に前記熱処理容器内へと搬送する搬送手段と、処理対象を加熱する加熱手段と、前記処理対象に磁界を印加する磁界発生手段と、を有する熱処理装置において、
前記処理対象が熱処理される領域における前記磁界発生手段により発生する磁界の方向と、前記処理対象を熱処理容器内へと搬送する前記搬送手段の搬送方向とは、互いに平行で、且つ、前記熱処理装置全体の水平方向に対して平行であり、
前記処理対象は、その主面が熱処理領域にて前記磁界発生手段による発生する磁界の方向と平行になるように配置して熱処理する、
ことを特徴とする熱処理装置。
前記処理対象は、熱処理温度の大気雰囲気で変質するものであり、前記熱処理容器は、非酸化雰囲気に設定できることを特徴とする請求項１の熱処理装置。
前記熱処理容器の非酸化雰囲気は、真空、窒素雰囲気、又は、アルゴン雰囲気であることを特徴とする請求項２の熱処理装置。
前記加熱手段及び前記磁界発生手段は、前記熱処理容器を囲包して配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載の熱処理装置。
前記加熱手段は、二重線構造を持った電気ヒータであり、電気ヒータから発生する磁界により、前記磁界発生手段により発生する磁界を抑制しないようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の熱処理装置。
前記磁界発生手段は、直流の常伝導型電磁石、直流の超伝導型電磁石、又は、永久磁石であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の熱処理装置。
前記磁界発生手段は、ソレノイド型磁石であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の熱処理装置。
前記磁界発生手段と前記加熱手段との間に冷却手段を設け、前記磁界発生手段と前記加熱手段が近接する前記磁界発生手段の表面温度が５０℃を越えないようにしたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の熱処理装置。