JP2011074424A - Heat treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱処理方法に関し、より特定的には、複数の被処理物間における熱処理温度のばらつきを抑制することが可能な熱処理方法に関するものである。 The present invention relates to a heat treatment method, and more particularly to a heat treatment method capable of suppressing variation in heat treatment temperature among a plurality of objects to be processed.
複数の被処理物に対して同時に熱処理を実施する場合、被処理物間における熱処理温度のばらつきが生じ、被処理物間において熱処理後の品質にばらつきが生じるという問題が発生する場合がある。特に、ヒータなどによって雰囲気を加熱し、当該雰囲気を介して被処理物を加熱する雰囲気加熱による熱処理とは異なり、たとえば減圧雰囲気下における放電を利用して被処理物が直接加熱されるプラズマ処理のような熱処理では、上述のような熱処理温度のばらつきが特に顕著となる。 When heat treatment is simultaneously performed on a plurality of objects to be treated, there may be a problem that the heat treatment temperature varies among the objects to be treated, and the quality after the heat treatment varies among the objects to be treated. In particular, unlike the heat treatment by atmosphere heating in which the atmosphere is heated by a heater or the like and the object to be processed is heated through the atmosphere, for example, plasma processing in which the object to be processed is directly heated using discharge in a reduced pressure atmosphere. In such a heat treatment, the variation in the heat treatment temperature as described above becomes particularly significant.
これに対し、たとえばプラズマ処理装置において、処理室の内壁にヒータを配置することにより、被処理物間における熱処理温度のばらつきを抑制する技術(ホットウォールタイプのプラズマ処理装置)が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。 On the other hand, for example, in a plasma processing apparatus, a technique (hot wall type plasma processing apparatus) has been proposed in which a heater is disposed on the inner wall of a processing chamber to suppress variation in heat treatment temperature between objects to be processed (hot wall type plasma processing apparatus). For example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記ホットウォールタイプのプラズマ処理装置を採用した場合、処理室の壁面の内部にヒータなどを埋設する必要があるため、装置が大型化するという問題が発生する。 However, when the hot wall type plasma processing apparatus is employed, a heater or the like needs to be embedded inside the wall surface of the processing chamber, which causes a problem that the apparatus becomes large.
そこで、本発明の目的は、減圧された処理室内において複数の被処理物を加熱する熱処理方法において、装置を大型化させることを抑制しつつ、熱処理温度のばらつきを低減することが可能な熱処理方法を提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a depressurized processing chamber, and capable of reducing variations in heat treatment temperature while suppressing an increase in the size of the apparatus. Is to provide.
本発明に従った熱処理方法は、減圧された処理室内において複数の被処理物を加熱する熱処理方法である。この熱処理方法は、処理室内に遮熱部材を挟んで複数の被処理物を配置する工程と、配置された複数の被処理物を加熱処理する工程とを備えている。そして、被処理物を加熱処理する工程では、遮熱部材が当該複数の被処理物よりも低温に維持される。 The heat treatment method according to the present invention is a heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a reduced pressure processing chamber. This heat treatment method includes a step of arranging a plurality of objects to be processed in a processing chamber with a heat shield member interposed therebetween, and a step of heat-treating the plurality of objects to be processed. And in the process of heat-treating the object to be processed, the heat shield member is maintained at a lower temperature than the plurality of objects to be processed.
本発明者は、減圧された処理室内において複数の被処理物を加熱する熱処理方法において、熱処理温度のばらつきを低減する方策について詳細な検討を行なった。その結果、以下のような知見が得られ、本発明に想到した。 The present inventor has conducted detailed studies on measures for reducing variations in heat treatment temperature in a heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a decompressed treatment chamber. As a result, the following knowledge was obtained and the present invention was conceived.
すなわち、プラズマ処理のように減圧雰囲気下で被処理物が直接加熱される場合、処理室内に複数の被処理物を装入して熱処理を実施すると、処理室の中心付近に配置された被処理物の温度が、内壁付近に配置された被処理物の温度に比べて高くなることがある。これは、処理室の中心付近に配置された被処理物は、隣接する被処理物同士の間における熱放射により相互に加熱されるのに対し、内壁付近に配置された被処理物は、当該内壁に対向する側において他の被処理物からの熱放射を受けない。そして、処理室の内壁にヒータを配置しないコールドウォールタイプのプラズマ処理装置のように、処理室の内壁の温度が被処理物と比較して低い場合、内壁からの十分な熱放射は見込めず、内壁付近に配置された被処理物の温度は低くなる。その結果、処理室の中心付近に配置された被処理物と内壁付近に配置された被処理物との間で、熱処理温度のばらつきが発生する。 That is, when a workpiece is directly heated in a reduced-pressure atmosphere as in plasma processing, when a plurality of workpieces are charged into the processing chamber and heat treatment is performed, the workpiece disposed near the center of the processing chamber The temperature of an object may become high compared with the temperature of the to-be-processed object arrange | positioned near the inner wall. This is because the workpieces disposed near the center of the processing chamber are mutually heated by heat radiation between adjacent workpieces, whereas the workpieces disposed near the inner wall It does not receive heat radiation from other objects to be processed on the side facing the inner wall. And, if the temperature of the inner wall of the processing chamber is low compared to the object to be processed, like a cold wall type plasma processing apparatus that does not place a heater on the inner wall of the processing chamber, sufficient heat radiation from the inner wall cannot be expected, The temperature of the object to be processed arranged near the inner wall is lowered. As a result, a variation in the heat treatment temperature occurs between the workpiece disposed near the center of the processing chamber and the workpiece disposed near the inner wall.
そこで、たとえばプラズマ処理装置において、被処理物が配置される領域と処理室の内壁との間に導電体からなる治具を配置する対策が有効であるとも考えられる。これにより、当該治具が放電によって発熱し、治具からの熱放射により内壁付近に配置された被処理物が加熱されるため、熱処理温度のばらつきを抑制することができる。 Therefore, for example, in a plasma processing apparatus, it is considered that a measure for arranging a jig made of a conductor between a region where an object to be processed is arranged and an inner wall of the processing chamber is effective. As a result, the jig generates heat due to the discharge, and the object to be processed disposed near the inner wall is heated by the heat radiation from the jig, so that variations in the heat treatment temperature can be suppressed.
しかし、上記対策では、被処理物が配置される領域と処理室の内壁との間に治具を配置する必要があるため、同一の処理室を使用する場合、装入される被処理物の数量を減少させる必要があり、生産効率が低下する。一方、上記治具の配置を見越した処理室を採用すると、当該処理室が大型化する。また、被処理物同士の間隔を減少させて上記治具を配置するための領域を確保した場合、隣接する被処理物同士の間における熱放射による温度上昇が一層顕著となり、治具の配置の効果が相殺される可能性がある。また、上述のように、ホットウォールタイプのプラズマ処理装置を採用した場合、装置が大型化するという問題が発生する。 However, in the above countermeasure, since it is necessary to place a jig between the region where the workpiece is placed and the inner wall of the processing chamber, when using the same processing chamber, It is necessary to reduce the quantity, which reduces the production efficiency. On the other hand, when a processing chamber that allows for the placement of the jig is employed, the processing chamber becomes larger. Moreover, when the area | region for arrange | positioning the said jig | tool by reducing the space | interval of to-be-processed objects is ensured, the temperature rise by thermal radiation between adjacent to-be-processed objects becomes still more remarkable, and the arrangement | positioning of a jig | tool is The effect may be offset. Further, as described above, when a hot wall type plasma processing apparatus is employed, there arises a problem that the apparatus becomes large.
これに対し、本発明の熱処理方法においては、処理室内に遮熱部材を挟んで複数の被処理物が配置され、当該被処理物が加熱処理されるとともに、当該加熱処理に際しては、遮熱部材が被処理物よりも低温に維持される。そのため、隣接する被処理物同士の間における熱放射が遮断されるとともに、遮熱部材から被処理物への熱放射も抑制され、熱処理温度のばらつきを低減することができる。また、ホットウォールタイプのプラズマ処理装置を採用した場合のように、装置自体が大型化することも抑制することができる。その結果、本発明の熱処理方法によれば、減圧された処理室内において複数の被処理物を加熱する熱処理方法において、装置を大型化させることを抑制しつつ、熱処理温度のばらつきを低減することが可能な熱処理方法を提供することができる。 On the other hand, in the heat treatment method of the present invention, a plurality of objects to be processed are disposed in the processing chamber with the heat shield member interposed therebetween, and the object to be processed is subjected to heat treatment. Is maintained at a lower temperature than the workpiece. Therefore, heat radiation between adjacent workpieces is blocked, and heat radiation from the heat shielding member to the workpiece is also suppressed, so that variations in heat treatment temperature can be reduced. Further, it is possible to prevent the apparatus itself from becoming large as in the case where a hot wall type plasma processing apparatus is employed. As a result, according to the heat treatment method of the present invention, in the heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a reduced pressure processing chamber, it is possible to reduce variation in heat treatment temperature while suppressing an increase in the size of the apparatus. Possible heat treatment methods can be provided.
上記熱処理方法においては、複数の被処理物を配置する工程では、導電体からなる複数の被処理物が処理室内に配置された電極と電気的に接続された状態で、処理室内に配置されてもよい。この場合、複数の被処理物を加熱処理する工程では、放電現象により複数の被処理物が加熱されるとともに、遮熱部材が電極に対して絶縁されていることにより、遮熱部材が当該複数の被処理物よりも低温に維持されてもよい。 In the heat treatment method, in the step of arranging a plurality of objects to be processed, a plurality of objects to be processed made of a conductor are arranged in the processing chamber in a state of being electrically connected to electrodes arranged in the processing chamber. Also good. In this case, in the step of heat-treating the plurality of objects to be processed, the plurality of objects to be processed are heated by the discharge phenomenon, and the heat shield member is insulated from the electrodes, so that the heat shield member is It may be maintained at a lower temperature than the object to be processed.
放電現象により直接被処理物が加熱される熱処理には、隣接する被処理物同士の間における熱放射を遮断可能な上記本発明の熱処理方法の採用が好適である。そして、遮熱部材が電極に対して絶縁されていることにより遮熱部材が放電現象により加熱されないため、遮熱部材を被処理物よりも低温に維持することが容易となる。 For the heat treatment in which the object to be processed is directly heated by the discharge phenomenon, it is preferable to employ the heat treatment method of the present invention that can block heat radiation between adjacent objects to be processed. In addition, since the heat shield member is not heated by the discharge phenomenon because the heat shield member is insulated from the electrodes, it is easy to maintain the heat shield member at a lower temperature than the object to be processed.
上記熱処理方法においては、処理室内において被処理物が配置される領域と処理室の内壁との間に、被処理物を加熱処理する工程において発熱する発熱治具、たとえば導電体からなり、放電現象により加熱される発熱治具を配置してもよい。 In the above heat treatment method, a discharge phenomenon occurs between a region where the object to be processed is disposed in the processing chamber and an inner wall of the processing chamber, and a heating jig that generates heat in the process of heat-processing the object to be processed, such as a conductor. An exothermic jig heated by the above may be arranged.
このような構成を採用することにより、上記本発明の熱処理方法による効果により処理室の中心付近に配置された被処理物の加熱温度を抑制する一方、内壁付近に配置された被処理物の温度を発熱治具からの赤外線照射により上昇させ、処理室内における被処理物間の熱処理温度のばらつきを一層抑制することができる。 By adopting such a configuration, the temperature of the workpiece disposed near the inner wall is suppressed while suppressing the heating temperature of the workpiece disposed near the center of the processing chamber due to the effect of the heat treatment method of the present invention. Can be increased by infrared irradiation from the heating jig, and the variation in the heat treatment temperature between the objects to be processed in the processing chamber can be further suppressed.
放電現象により直接被処理物が加熱される熱処理としては、たとえばプラズマ処理が挙げられ、より具体的にはプラズマ浸炭処理、プラズマ窒化処理、プラズマ浸炭窒化処理などを本発明の熱処理方法により実施することができる。さらに、処理室の壁面に埋設されたヒータを有さないコールドウォールタイプのプラズマ処理装置が採用される場合、本発明の熱処理方法の効果がより顕著である。 Examples of the heat treatment in which the workpiece is directly heated by the discharge phenomenon include plasma treatment. More specifically, plasma carburizing treatment, plasma nitriding treatment, plasma carbonitriding treatment, and the like are performed by the heat treatment method of the present invention. Can do. Furthermore, when a cold wall type plasma processing apparatus having no heater embedded in the wall surface of the processing chamber is employed, the effect of the heat treatment method of the present invention is more remarkable.
上記熱処理方法においては、遮熱部材の少なくとも一部が絶縁体からなっていてもよい。これにより、遮熱部材と電極との絶縁を容易に実現することができる。 In the heat treatment method, at least a part of the heat shield member may be made of an insulator. Thereby, insulation with a heat-shielding member and an electrode can be implement | achieved easily.
上記熱処理方法においては、複数の被処理物を配置する工程では、被処理物を加熱処理する工程において、遮熱部材の絶縁体からなる領域に導電体が付着することを抑制する付着防止部材が、遮熱部材の絶縁体からなる領域の少なくとも一部を覆うように配置されてもよい。 In the heat treatment method, in the step of arranging the plurality of objects to be processed, an adhesion preventing member that suppresses the adhesion of the conductor to the region made of the insulator of the heat shield member in the step of heat-treating the objects to be processed is provided. The heat shield member may be disposed so as to cover at least a part of the region made of the insulator.
放電現象により導電体からなる被処理物が加熱される場合、スパッタ現象により被処理物を構成する導電体が遮熱部材の絶縁体からなる領域に付着するおそれがある。そして、遮熱部材に付着した導電体により遮熱部材と電極とが電気的に接続されると、放電現象により遮熱部材が加熱され、遮熱部材が本来の機能を果たさなくなる可能性がある。これに対し、上述のように付着防止部材が配置されることにより、遮熱部材と電極との絶縁をより確実に確保することができる。 When an object to be processed made of a conductor is heated by a discharge phenomenon, the conductor constituting the object to be processed may adhere to a region made of an insulator of a heat shield member due to a sputtering phenomenon. If the heat shield member and the electrode are electrically connected by the conductor attached to the heat shield member, the heat shield member may be heated by a discharge phenomenon, and the heat shield member may not perform its original function. . On the other hand, by arranging the adhesion preventing member as described above, it is possible to more reliably ensure insulation between the heat shield member and the electrode.
上記熱処理方法においては、遮熱部材の絶縁体からなる領域の表面上には、被処理物を加熱処理する工程において付着する導電体とともに遮熱部材から剥離させることが可能な犠牲膜が形成されていてもよい。 In the heat treatment method, a sacrificial film that can be peeled off from the heat shielding member is formed on the surface of the region made of the insulator of the heat shielding member together with the conductor adhered in the step of heat-treating the object to be processed. It may be.
これにより、長時間の使用の結果、あるいは複数回の使用の結果、スパッタ現象に起因して遮熱部材に導電体が付着した場合でも、犠牲膜とともに当該導電体を剥離させることにより、遮熱部材と電極との絶縁をより確実に確保することができる。 As a result, even if the conductor adheres to the heat shield member due to the spatter phenomenon as a result of long-time use or as a result of multiple use, the heat shield is removed by peeling the conductor together with the sacrificial film. Insulation between the member and the electrode can be ensured more reliably.
上記熱処理方法においては、遮熱部材は冷却用の熱媒体(たとえば水)を流すための管を備えていてもよい。これにより、被処理物を加熱処理する工程において当該管に熱媒体を流し、遮熱部材を能動的に冷却できるため、遮熱部材の温度をより確実に低く保つことができる。 In the heat treatment method, the heat shield member may include a pipe for flowing a cooling heat medium (for example, water). Thereby, in the process of heat-treating the object to be processed, the heat medium can be passed through the pipe and the heat shield member can be actively cooled, so that the temperature of the heat shield member can be more reliably kept low.
以上の説明から明らかなように、本発明の熱処理方法によれば、減圧された処理室内において複数の被処理物を加熱する熱処理方法において、装置を大型化させることを抑制しつつ、熱処理温度のばらつきを低減することが可能な熱処理方法を提供することができる。 As is apparent from the above description, according to the heat treatment method of the present invention, in the heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a reduced pressure processing chamber, the heat treatment temperature can be reduced while suppressing an increase in the size of the apparatus. A heat treatment method capable of reducing variation can be provided.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
まず、本発明の一実施の形態について、鋼からなる被処理物に対してプラズマ処理(プラズマ浸炭処理、プラズマ窒化処理、プラズマ浸炭窒化処理など)が実施される場合を例として説明する。図1および図2を参照して、本実施の形態における熱処理であるプラズマ処理は、プラズマ処理装置1の減圧された処理室10内において、複数の鋼製の被処理物51,52,53,54を加熱する熱処理方法である。そして、本実施の形態におけるプラズマ処理方法は、処理室10内に遮熱部材としての遮熱板30を挟んで複数の被処理物51,52,53,54を配置する工程と、当該被処理物51,52,53,54を加熱処理する工程とを備えている。
First, an embodiment of the present invention will be described by taking as an example a case where plasma processing (plasma carburizing, plasma nitriding, plasma carbonitriding, etc.) is performed on an object to be processed made of steel. Referring to FIGS. 1 and 2, the plasma processing, which is the heat treatment in the present embodiment, is performed in a plurality of processed
より具体的には、本実施の形態におけるプラズマ処理方法では、まず被処理物51,52,53,54が、処理室10内に配置された電極20上に載置される。これにより、被処理物51,52,53,54は、当該電極20と電気的に接続された状態で処理室10内に配置される。このとき、被処理物51,52,53,54同士の間には、それぞれ遮熱板30が配置される。これにより、被処理物51,52,53,54同士が直接対向しない状態となる。
More specifically, in the plasma processing method in the present embodiment, first, the
次に、被処理物51,52,53,54が所定の雰囲気中で加熱されることにより熱処理される。具体的には、たとえばプラズマ窒化処理が実施される場合、処理室10内の圧力が減圧状態(たとえば100Pa程度)となるように、処理室10内に窒素(N2)と、水素(H2)、メタン(CH4)およびアルゴン(Ar)からなる群から選択される少なくともいずれか1つ以上とが導入される。そして、一方の電極である電極20と他方の電極である処理室10の内壁10Aとの間に所定の電圧が印加されることにより、電極20に電気的に接続された被処理物51,52,53,54と内壁10Aとの間で放電が起こる。その結果、被処理物51,52,53,54が所定の温度に加熱されつつ、当該被処理物51,52,53,54の表層部に窒素が侵入する。これにより、被処理物51,52,53,54のプラズマ窒化処理が達成される。
Next, the
ここで、上記被処理物51,52,53,54が加熱される工程では、遮熱板30が電極20に対して絶縁されていることにより、遮熱板30が被処理物51,52,53,54よりも低温に維持される。より具体的には、遮熱板30は以下のような構造を有していることにより、電極20に対して絶縁され、被処理物51,52,53,54よりも低温に維持される。
Here, in the process of heating the
図3および図4を参照して、本実施の形態における遮熱板30は、板状の形状を有する本体部31と、本体部31の端部が嵌め込まれることにより本体部31を支持する凹部32Cを有する支持治具32とを備えている。そして、支持治具32は、セラミックス(たとえば酸化アルミニウム、窒化珪素など)などの絶縁体からなっている。一方、本体部31を構成する材料は特に限定されないが、たとえば加工の容易性を考慮して、鋼などの金属を採用することができる。そして、絶縁体からなる支持治具32が電極20と接触し、本体部31と電極20とが接触しないように遮熱板30が処理室10内に配置されることにより(図1および図2参照)、遮熱板30は電極20に対して絶縁されている。
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, the
このように、本実施の形態におけるプラズマ処理においては、処理室10内に遮熱板30を挟んで複数の被処理物51,52,53,54が配置される。そして、当該被処理物51,52,53,54が加熱処理(プラズマ処理)されるとともに、当該プラズマ処理に際しては、遮熱板30が被処理物51,52,53,54よりも低温に維持される。そのため、隣接する被処理物51,52,53,54同士の間における熱放射が遮断されるとともに、遮熱板30から被処理物51,52,53,54への熱放射も抑制され、熱処理温度のばらつきを低減することができる。また、ホットウォールタイプのプラズマ処理装置を採用した場合のように、装置自体が大型化することも抑制することができる。その結果、本実施の形態におけるプラズマ処理方法によれば、減圧された処理室10内において複数の被処理物51,52,53,54を加熱するプラズマ処理において、装置を大型化させることを抑制しつつ、熱処理温度のばらつきを低減することができる。
Thus, in the plasma processing in the present embodiment, a plurality of objects to be processed 51, 52, 53, 54 are arranged in the
また、遮熱部材としての遮熱板30の具体的構造は上記構造に限られず、種々の構造を採用することができる。以下、遮熱板30の変形例について例示する。
Further, the specific structure of the
(変形例1)
図5および図6を参照して、変形例1における遮熱板30は、柱状の形状を有する一対の支持治具32と、一対の支持治具32上に配置された板状の形状を有する本体部31とを備えている。そして、支持治具32は、上記実施の形態の場合と同様にセラミックスなどの絶縁体からなっている。一方、本体部31は、たとえば鋼などの金属からなっている。そして、絶縁体からなる支持治具32が電極20と接触し、本体部31と電極20とが接触しないように遮熱板30が処理室10内に配置されることにより、遮熱板30を電極20に対して絶縁することができる。
(Modification 1)
With reference to FIG. 5 and FIG. 6, the
(変形例2)
図7および図8を参照して、変形例2における遮熱板30は、上記実施の形態および変形例1の場合とは異なり、支持治具32を備えていない。そして、遮熱板30の本体部31がセラミックスなどの絶縁体からなっている。そのため、本体部31を電極20上に直接載置することにより、遮熱板30を電極20に対して絶縁することができる。
(Modification 2)
Referring to FIGS. 7 and 8, the
(変形例3)
図9および図10を参照して、変形例3における遮熱板30は、図5および図6に基づいて説明した上記変形例1の遮熱板30と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、変形例3における遮熱板30は、絶縁体からなる支持治具32に導電体が付着することを抑制する付着防止治具33をさらに備えている点において、変形例1の遮熱板30とは異なっている。より具体的には、付着防止治具33は、1つの面が欠落した箱状(六面体状)の形状を有し、当該欠落した面に対向すべき面が本体部31と支持治具32とによって挟まれるように配置されることにより、支持治具32の少なくとも一部を覆っている。これにより、放電現象に起因したスパッタ現象により、導電体(鋼)が支持治具32に付着することが抑制される。その結果、遮熱板30と電極20との絶縁をより確実に確保することができる。また、上記構造を採用することにより、遮熱板30に付着した導電体を除去する、あるいは遮熱板30を交換する等のメンテナンス周期を長くすることができる。なお、付着防止治具33を構成する材料は特に限定されないが、絶縁体である必要はなく、たとえば加工の容易性を考慮して、鋼などの金属を採用することができる。
(Modification 3)
Referring to FIGS. 9 and 10, the
(変形例4)
図11および図12を参照して、変形例4における遮熱板30は、図9および図10に基づいて説明した上記変形例3の遮熱板30と基本的には同様の構成を有している。しかし、変形例4における遮熱板30の支持治具32が、板状の形状を有するベース板32Bと、ベース板32B上に配置された柱状の形状を有する柱部32Aとを含んでいる点において、変形例3の遮熱板30とは異なっている。より具体的には、ベース板32Bは、セラミックスなどの絶縁体からなり、板状の形状を有している。一方、柱部32Aを構成する材料は特に限定されないが、絶縁体である必要はなく、たとえば加工の容易性を考慮して、鋼などの金属を採用することができる。そして、絶縁体からなるベース板32Bが電極20と接触し、柱部32A、付着防止治具33および本体部31と電極20とが接触しないように遮熱板30が処理室10内に配置されることにより、遮熱板30を電極20に対して絶縁することができる。
(Modification 4)
With reference to FIGS. 11 and 12, the
(変形例5)
図13および図14を参照して、変形例5における遮熱板30は、図7および図8に基づいて説明した上記変形例2の遮熱板30と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、変形例5における遮熱板30は、絶縁体からなる本体部31に導電体が付着することを抑制する付着防止治具33をさらに備えている点において、変形例2の遮熱板30とは異なっている。
(Modification 5)
Referring to FIGS. 13 and 14, the
より具体的には、付着防止治具33は、1つの面が欠落した箱状(六面体状)の形状を有し、当該欠落した面に対向すべき面が本体部31に接触するとともに本体部31の少なくとも一部を覆うように本体部31に被せられる。これにより、放電現象に起因したスパッタ現象により、導電体(鋼)が本体部31に付着することが抑制される。その結果、遮熱板30と電極20との絶縁をより確実に確保することができる。また、上記構造を採用することにより、遮熱板30に付着した導電体を除去する、あるいは遮熱板30を交換する等のメンテナンス周期を長くすることができる。なお、付着防止治具33を構成する材料は特に限定されないが、絶縁体である必要はなく、たとえば加工の容易性を考慮して、鋼などの金属を採用することができる。
More specifically, the
(変形例6)
図15を参照して、変形例6における遮熱板30は、図7および図8に基づいて説明した上記変形例2の遮熱板30と基本的には同様の構成を有し、同様の効果を奏する。しかし、変形例6における遮熱板30は、被処理物51,52,53,54をプラズマ処理する工程において付着する導電体とともに遮熱板30から剥離させることが可能な犠牲膜としての窒化ホウ素膜31Aが、本体部31の表面を覆うように形成されている点において、変形例2の遮熱板30とは異なっている。
(Modification 6)
Referring to FIG. 15, the
これにより、長時間の使用の結果、あるいは複数回の使用の結果、スパッタ現象に起因して遮熱板30に導電体(たとえば鋼)が付着した場合でも、窒化ホウ素膜31Aとともに当該導電体を剥離させることにより、遮熱板30と電極20との絶縁をより確実に確保することができる。また、犠牲膜を構成する材料として窒化ホウ素を採用することにより、酸などの腐食性の液体、あるいは酸化性の液体を使用することなく、たとえば水を用いて犠牲膜(窒化ホウ素膜31A)を洗い流すことにより、遮熱板30から導電体を容易に除去することができる。さらに、遮熱板30に導電体が付着した場合、その上から窒化ホウ素膜31Aをさらに形成することにより、遮熱板30と電極20との絶縁を確保してもよい。
As a result, even when a conductor (for example, steel) adheres to the
なお、上記実施の形態および変形例における遮熱板30の構造は、本発明の遮熱部材の構造を例示するものであって、上記したもの以外にも種々の構造を採用することができる。たとえば、遮熱部材としての遮熱板30は、冷却用の熱媒体(たとえば水)を流すための管を備えていてもよい。これにより、被処理物51,52,53,54を加熱処理(たとえばプラズマ処理)する工程において当該管に熱媒体を流し、遮熱板30を能動的に冷却できるため、熱処理温度のばらつきを一層確実に抑制することができる。
In addition, the structure of the
さらに、上記プラズマ処理においては、処理室10内において被処理物51,52,53,54が配置される領域と処理室10の内壁10Aとの間に、被処理物51,52,53,54をプラズマ処理する工程において発熱する発熱治具を配置してもよい。より具体的には、図1および図2を参照して、たとえば鋼からなる発熱治具を被処理物51,52,53,54が配置される領域と処理室10の内壁10Aとの間の電極20上に配置することができる。これにより、上記遮熱板30による効果により処理室10の中心付近に配置された被処理物51,52,53,54の加熱温度を抑制する一方、内壁10A付近に配置された被処理物51,52,53,54の温度を発熱治具からの赤外線照射により上昇させ、処理室10内における被処理物51,52,53,54間の熱処理温度のばらつきを一層抑制することができる。
Further, in the plasma processing, the objects to be processed 51, 52, 53, 54 are disposed between the region in the
また、遮熱板30は被処理物51,52,53,54間に配置できるため、単に処理室10内において被処理物51,52,53,54が配置される領域と処理室10の内壁10Aとの間に発熱治具を配置する場合に比べて、被処理物51,52,53,54の装入量や処理室10の内寸の制約を受けにくい。さらに、遮熱板30を配置することで被処理物51,52,53,54を処理室10の中心付近に密に配置し、同時に処理する51,52,53,54の量を増やすことができる。また、上述のように発熱治具を配置する場合でも、処理室10の中心付近に密に被処理物51,52,53,54を配置して内壁10A付近に余剰の空間を形成し、当該空間に発熱治具を配置することにより、装入量を損なわずに上記プラズマ処理を実施することができる。
In addition, since the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiment disclosed this time is to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明の熱処理方法は、複数の被処理物間における熱処理温度のばらつきを抑制することが求められる熱処理に、特に有利に適用され得る。 The heat treatment method of the present invention can be applied particularly advantageously to heat treatment that is required to suppress variation in heat treatment temperature among a plurality of workpieces.
1 プラズマ処理装置、10 処理室、10A 内壁、20 電極、30 遮熱板、31 本体部、31A 窒化ホウ素膜、32 支持治具、32A 柱部、32B ベース板、32C 凹部、33 付着防止治具、51,52,53,54 被処理物。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記処理室内に遮熱部材を挟んで前記複数の被処理物を配置する工程と、
配置された前記複数の被処理物を加熱処理する工程とを備え、
前記被処理物を加熱処理する工程では、前記遮熱部材が前記複数の被処理物よりも低温に維持される、熱処理方法。 A heat treatment method for heating a plurality of objects to be processed in a decompressed processing chamber,
Arranging the plurality of objects to be processed with a heat shielding member interposed in the processing chamber;
And a step of heat-treating the plurality of objects to be processed arranged,
The heat treatment method, wherein in the step of heat-treating the object to be processed, the heat shield member is maintained at a lower temperature than the plurality of objects to be processed.
前記複数の被処理物を加熱処理する工程では、放電現象により前記複数の被処理物が加熱されるとともに、前記遮熱部材が前記電極に対して絶縁されていることにより、前記遮熱部材が前記複数の被処理物よりも低温に維持される、請求項1に記載の熱処理方法。 In the step of arranging the plurality of objects to be processed, the plurality of objects to be processed made of a conductor are arranged in the processing chamber in a state of being electrically connected to electrodes arranged in the processing chamber,
In the step of heat-treating the plurality of objects to be processed, the plurality of objects to be processed are heated by a discharge phenomenon, and the heat shield member is insulated from the electrode, whereby the heat shield member is The heat treatment method according to claim 1, wherein the heat treatment method is maintained at a lower temperature than the plurality of objects to be processed.
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