KR102611238B1 - 가열 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가열된 워크를 신속하고, 또한 균일하게 냉각할 수 있는 가열 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태에 따른 가열 처리 장치는, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 워크를 지지 가능한 지지부와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크를 가열 가능한 가열부와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크에 냉각 가스를 공급 가능한, 적어도 하나의 제1 노즐을 구비하고 있다. 상기 워크의 면에 수직인 방향에서 보아, 상기 제1 노즐은, 상기 워크와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 상기 제1 노즐은, 상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대해 경사져 있다.

Description

가열 처리 장치{HEAT TREATING DEVICE}
본 발명의 실시형태는 가열 처리 장치에 관한 것이다.
워크를 가열하여, 워크의 표면에 막 등을 형성하거나, 워크의 표면을 처리하거나 하는 가열 처리 장치가 있다. 이러한 가열 처리 장치에서는, 예컨대, 처리가 완료된 워크를 가열 처리 장치로부터 반출할 때에, 가열된 워크를 급속히 또한 균일하게 냉각하는 경우가 있다. 또한, 예컨대, 가열된 워크를 냉각함으로써 워크의 표면에 있는 재료를 경화시켜, 막 등을 형성하는 경우가 있다.
그 때문에, 워크의 이면측에 복수의 노즐을 마련하고, 워크의 이면에 수직인 방향으로부터, 워크에 냉각 가스를 분무하는 기술이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1을 참조).
그러나, 워크의 면에 수직인 방향으로부터, 워크에 냉각 가스를 분무하면, 냉각 가스가 직접 분무된 영역(예컨대, 노즐 바로 아래나 바로 위의 영역)에서는, 온도가 신속히 저하되지만, 주변 영역에서는, 온도의 저하가 느려지거나, 온도가 충분히 저하되지 않거나 하는 경우가 있다. 또한, 복수의 노즐로부터 냉각 가스를 분출시키면, 워크의 면 상에 있어서, 냉각 가스의 흐름끼리가 간섭하여, 유속이 저하되거나, 정체가 발생하거나 하는 경우가 있다. 유속이 저하된 영역이나, 정체가 발생한 영역에서는, 온도의 저하가 느려지거나, 온도가 충분히 저하되지 않거나 할 우려가 있다.
즉, 워크의 면에 수직인 방향으로부터, 워크에 냉각 가스를 분무하면, 워크의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하기 쉬워진다. 워크의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하면, 형성된 막 등의 품질이 나빠질 우려가 있다. 또한, 워크를 대기 중에 반출했을 때에, 워크의 온도가 높은 영역이 산화되거나 할 우려가 있다.
냉각 가스의 공급량을 감소시켜, 냉각 가스의 분무 시간(냉각 시간)을 길게 하면, 워크의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그러나, 이와 같이 하면, 생산 효율이 저하된다.
그래서, 가열된 워크를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있는 가열 처리 장치의 개발이 요망되고 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-118789호 공보
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 가열된 워크를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있는 가열 처리 장치를 제공하는 것이다.
실시형태에 따른 가열 처리 장치는, 챔버와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 워크를 지지 가능한 지지부와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크를 가열 가능한 가열부와, 상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크에 냉각 가스를 공급 가능한, 적어도 하나의 제1 노즐을 구비하고 있다. 상기 워크의 면에 수직인 방향에서 보아, 상기 제1 노즐은, 상기 워크와 겹치지 않는 위치에 마련되어 있다. 상기 제1 노즐은, 상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대해 경사져 있다.
본 발명의 실시형태에 의하면, 가열된 워크를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있는 가열 처리 장치가 제공된다.
도 1은 본 실시형태에 따른 가열 처리 장치를 예시하기 위한 모식 사시도이다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 비교예에 따른 노즐의 배치를 예시하기 위한 모식도이다.
도 3의 (a)는 본 실시형태에 따른 노즐의 배치 및 냉각 가스의 흐름을 예시하기 위한 모식 측면도이다. 도 3의 (b)는 노즐의 배치 및 냉각 가스의 흐름을 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 4는 비교예에 따른 노즐의 배치를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 노즐의 배치를 예시하기 위한 모식 측면도이다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 노즐의 배치를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 7은 워크의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 워크의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의, 냉각의 실시형태를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 8은 워크의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 워크의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의, 냉각의 다른 실시형태를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 9는 도 5에서 예시한 노즐(51) 및 노즐(51a)이 각각 복수 마련되는 경우를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 10은 도 5에서 예시한 노즐(51) 및 노즐(51a)이 각각 복수 마련되는 경우를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 11은 도 5에서 예시한 노즐(51) 및 노즐(51a)이 각각 복수 마련되는 경우를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 12는 도 5에서 예시한 노즐(51) 및 노즐(51a)이 각각 복수 마련되는 경우를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 비교예에 따른, 워크의 단부와 노즐의 위치 관계를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 14는 노즐의 위치의 조정을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 15는 노즐의 경사 각도의 조정을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 실시형태에 대해 예시한다. 또한, 각 도면 중, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고 상세한 설명은 적절히 생략한다.
이하에서는, 일례로서, 대기압보다 감압된 분위기에서 워크를 가열하여, 워크의 표면에 유기막을 형성하는 가열 처리 장치를 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 본 발명은 대기압보다 감압된 분위기에서 워크를 가열하여, 워크의 표면에 무기막 등을 형성하거나, 워크의 표면을 처리하거나 하는 가열 처리 장치에 적용할 수 있다. 또한, 가열 전의 워크는, 예컨대, 기판과, 기판의 표면에 도포된 용액을 갖는 것이어도 좋고, 기판만이어도 좋다.
이하에서는, 일례로서, 가열 전의 워크가, 기판과, 기판의 표면에 도포된 용액을 갖는 경우를 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 가열 처리 장치(1)를 예시하기 위한 모식 사시도이다.
또한, 도 1 중의 X 방향, Y 방향, 및 Z 방향은, 서로 직교하는 3방향을 나타내고 있다. 본 명세서에서의 상하 방향은, Z 방향으로 할 수 있다.
가열 전의 워크(100)는, 기판과, 기판의 표면에 도포된 용액을 갖는다.
기판은, 예컨대, 유리 기판이나 반도체 웨이퍼 등으로 할 수 있다. 단, 기판은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다.
용액은, 예컨대, 유기 재료와 용제를 포함하고 있다. 유기 재료는, 용제에 의해 용해가 가능한 것이면 특별히 한정은 없다. 용액은, 예컨대, 폴리아미드산을 포함하는 바니시 등으로 할 수 있다. 단, 용액은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가열 처리 장치(1)에는, 예컨대, 챔버(10), 배기부(20), 처리부(30), 간접 냉각부(40), 직접 냉각부(50), 및 컨트롤러(60)가 마련되어 있다.
컨트롤러(60)는, 예컨대, CPU(Central Processing Unit) 등의 연산부와, 메모리 등의 기억부를 구비하고 있다. 컨트롤러(60)는, 예컨대, 컴퓨터 등으로 할 수 있다. 컨트롤러(60)는, 기억부에 저장되어 있는 제어 프로그램에 기초하여, 가열 처리 장치(1)에 마련된 각 요소의 동작을 제어한다.
챔버(10)는, 상자형을 나타내고 있다. 챔버(10)는, 대기압보다 감압된 분위기를 유지 가능한 기밀 구조를 갖고 있다. 챔버(10)의 외관 형상에는 특별히 한정은 없다. 챔버(10)의 외관 형상은, 예컨대, 직육면체나 원통으로 할 수 있다. 챔버(10)는, 예컨대, 스테인리스 등의 금속으로 형성할 수 있다.
예컨대, 챔버(10)의 한쪽의 단부에는 플랜지(11)가 형성되어 있다. 플랜지(11)에는, O링 등의 시일재(12)를 마련할 수 있다. 챔버(10)의, 플랜지(11)가 형성된 측의 개구는, 개폐 도어(13)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 도시하지 않은 구동 장치에 의해, 개폐 도어(13)가 플랜지(11)[시일재(12)]에 압박됨으로써, 챔버(10)의 개구가 기밀하게 되도록 폐쇄된다. 도시하지 않은 구동 장치에 의해, 개폐 도어(13)가 플랜지(11)로부터 이격됨으로써, 챔버(10)의 개구를 통한 워크(100)의 반입 또는 반출이 가능해진다.
챔버(10)의 다른쪽의 단부에는 플랜지(14)를 형성할 수 있다. 플랜지(14)에는, O링 등의 시일재(12)를 마련할 수 있다. 챔버(10)의, 플랜지(14)가 형성된 측의 개구는, 덮개(15)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 예컨대, 덮개(15)는, 나사 등의 체결 부재를 이용하여 플랜지(14)에 착탈 가능하게 마련할 수 있다. 메인터넌스 등을 행할 때에는, 덮개(15)를 분리함으로써, 챔버(10)의, 플랜지(14)가 형성된 측의 개구를 노출시킨다.
챔버(10)의 외벽에는 냉각부(16)를 마련할 수 있다. 냉각부(16)에는, 도시하지 않은 냉각수 공급부가 접속되어 있다. 냉각부(16)는, 예컨대, 워터 재킷(Water Jacket)으로 할 수 있다. 냉각부(16)가 마련되어 있으면, 챔버(10)의 외벽 온도가 소정의 온도보다 높아지는 것을 억제할 수 있다.
배기부(20)는, 챔버(10)의 내부를 배기한다. 배기부(20)는, 제1 배기부(21)와, 제2 배기부(22)를 갖는다.
제1 배기부(21)는, 챔버(10)의 바닥면에 형성된 배기구(17)에 접속되어 있다.
제1 배기부(21)는, 배기 펌프(21a)와, 압력 제어부(21b)를 갖는다.
배기 펌프(21a)는, 대기압으로부터 소정의 압력까지 러핑 배기를 행하는 배기 펌프로 할 수 있다. 그 때문에, 배기 펌프(21a)는, 후술하는 배기 펌프(22a)보다 배기량이 많다. 배기 펌프(21a)는, 예컨대, 드라이 진공 펌프 등으로 할 수 있다.
압력 제어부(21b)는, 배기구(17)와 배기 펌프(21a) 사이에 마련되어 있다. 압력 제어부(21b)는, 챔버(10)의 내압을 검출하는 도시하지 않은 진공계 등의 출력에 기초하여, 챔버(10)의 내압이 소정의 압력이 되도록 제어한다. 압력 제어부(21b)는, 예컨대, APC(Auto Pressure Controller) 등으로 할 수 있다.
제2 배기부(22)는, 챔버(10)의 바닥면에 형성된 배기구(18)에 접속되어 있다.
제2 배기부(22)는, 배기 펌프(22a)와, 압력 제어부(22b)를 갖는다.
배기 펌프(22a)는, 배기 펌프(21a)에 의한 러핑 배기 후, 더욱 낮은 소정의 압력까지 배기를 행한다. 배기 펌프(22a)는, 예컨대, 고진공의 분자류(分子流) 영역까지 배기 가능한 배기 능력을 갖는다. 예컨대, 배기 펌프(22a)는, 터보 분자 펌프(TMP: Turbo Molecular Pump) 등으로 할 수 있다.
압력 제어부(22b)는, 배기구(18)와 배기 펌프(22a) 사이에 마련되어 있다. 압력 제어부(22b)는, 챔버(10)의 내압을 검출하는 도시하지 않은 진공계 등의 출력에 기초하여, 챔버(10)의 내압이 소정의 압력이 되도록 제어한다. 압력 제어부(22b)는, 예컨대, APC 등으로 할 수 있다.
배기구(17), 및 배기구(18)는, 챔버(10)의 바닥면에 배치되어 있다. 그 때문에, 챔버(10)의 내부, 및 후술하는 처리부(30)의 내부에, 챔버(10)의 바닥면으로 향하는 다운플로우의 기류를 형성할 수 있다. 다운플로우의 기류가 형성되면, 유기 재료와 용매를 포함하는 용액이 도포된 워크(100)를 가열함으로써 발생하는, 유기 재료가 포함된 승화물을, 다운플로우의 기류에 실어 챔버(10)의 외부로 배출하기 쉬워진다. 그 때문에, 워크(100)에 승화물 등의 이물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
또한, 이상에서는, 배기구(17) 및 배기구(18)가 챔버(10)의 바닥면에 형성되는 경우를 예시하였으나, 배기구(17) 및 배기구(18)는, 예컨대, 챔버(10)의 천장면이나 측면에 형성할 수도 있다. 배기구(17) 및 배기구(18)가 챔버(10)의 바닥면, 또는 천장면에 형성되어 있으면, 챔버(10)의 내부에, 챔버(10)의 바닥면, 또는 천장면으로 향하는 기류를 형성할 수 있다.
또한, 배기량이 많은 제1 배기부(21)가 접속된 배기구(17)가 챔버(10)의 바닥면의 중심 부분에 배치되어 있으면, 챔버(10)를 평면에서 보았을 때에, 챔버(10)의 중심 부분으로 향하는 기류를 형성할 수 있다. 그 때문에, 기류의 흐름에 치우침이 발생하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 기류의 체류가 억제되고, 나아가서는, 승화물의 배출이 용이해진다. 그 때문에, 워크(100)에 승화물 등의 이물이 부착되는 것을 억제할 수 있다.
처리부(30)는, 예컨대, 프레임(31), 가열부(32), 지지부(33), 균열부(均熱部; 34), 균열판 지지부(35), 및 커버(36)를 갖는다.
처리부(30)의 내부에는, 처리 영역(30a) 및 처리 영역(30b)이 형성되어 있다. 처리 영역(30a, 30b)은, 워크(100)에 처리를 실시하는 공간이 된다. 워크(100)는, 처리 영역(30a, 30b)의 내부에 지지된다. 처리 영역(30b)은, 처리 영역(30a)의 상방에 형성되어 있다. 또한, 2개의 처리 영역이 형성되는 경우를 예시하였으나 이것에 한정되는 것은 아니다. 하나의 처리 영역만이 형성되도록 할 수도 있고, 3개 이상의 처리 영역이 형성되도록 할 수도 있다. 본 실시형태에서는, 일례로서, 2개의 처리 영역이 형성되는 경우를 예시하지만, 하나의 처리 영역, 및 3개 이상의 처리 영역이 형성되는 경우도 동일하게 생각할 수 있다.
처리 영역(30a, 30b)은, 가열부(32)와 가열부(32) 사이에 형성되어 있다. 처리 영역(30a, 30b)은, 균열부(34)[상부 균열판(34a), 하부 균열판(34b), 측부 균열판(34c), 측부 균열판(34d)]에 의해 둘러싸여져 있다.
후술하는 바와 같이, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)은, 복수의 판형의 부재가 복수의 균열판 지지부(35)에 의해 지지됨으로써 구성된다. 이 때문에, 처리 영역(30a)과 챔버(10)의 내부의 공간은, 상부 균열판(34a)끼리의 사이, 및 하부 균열판(34b)끼리의 사이 등에 형성된 간극을 통해 연결되어 있다. 그 때문에, 챔버(10)의 내벽과 처리부(30) 사이의 공간의 압력이 감압되면, 처리 영역(30a)의 내부의 공간도 감압된다. 또한, 처리 영역(30b)은, 처리 영역(30a)과 동일한 구조이기 때문에, 설명은 생략한다.
챔버(10)의 내벽과 처리부(30) 사이의 공간의 압력이 감압되어 있으면, 처리 영역(30a, 30b)으로부터 외부로 방출되는 열을 억제할 수 있다. 즉, 가열 효율이나 축열(蓄熱) 효율을 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 후술하는 히터(32a)에 인가하는 전력을 저감시킬 수 있다. 또한, 히터(32a)에 인가하는 전력을 저감시킬 수 있으면, 히터(32a)의 온도가 소정의 온도 이상이 되는 것을 억제할 수 있기 때문에, 히터(32a)의 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 축열 효율이 향상되기 때문에, 처리 영역(30a, 30b)의 온도를 신속히 상승시킬 수 있다. 그 때문에, 급격한 온도 상승을 필요로 하는 처리에도 대응이 가능해진다. 또한, 챔버(10)의 외벽의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있기 때문에, 냉각부(16)를 간이한 것으로 할 수 있다.
프레임(31)은, 가늘고 긴 판재(板材)나 형강(形鋼) 등을 포함하는 골조 구조를 갖고 있다. 프레임(31)의 외관 형상은, 챔버(10)의 외관 형상과 동일하게 할 수 있다. 프레임(31)의 외관 형상은, 예컨대, 직육면체로 할 수 있다.
가열부(32)는, 복수 마련되어 있다. 가열부(32)는, 처리 영역(30a, 30b)의 하부, 및 처리 영역(30a, 30b)의 상부에 마련할 수 있다. 처리 영역(30a, 30b)의 하부에 마련된 가열부(32)는, 하부 가열부가 된다. 처리 영역(30a, 30b)의 상부에 마련된 가열부(32)는, 상부 가열부가 된다. 하부 가열부는, 상부 가열부와 대향하고 있다. 또한, 복수의 처리 영역이 상하 방향으로 겹쳐 형성되는 경우에는, 하측의 처리 영역에 마련된 상부 가열부는, 상측의 처리 영역에 마련된 하부 가열부와 겸용할 수 있다.
가열부(32)는, 챔버(10)의 내부에 마련되고, 워크(100)를 가열한다.
예컨대, 처리 영역(30a)에 지지된 워크(100)의 이면(하면)은, 처리 영역(30a)의 하부에 마련된 가열부(32)에 의해 가열된다. 처리 영역(30a)에 지지된 워크(100)의 표면(상면)은, 처리 영역(30a)과 처리 영역(30b)에 의해 겸용되는 가열부(32)에 의해 가열된다.
처리 영역(30b)에 지지된 워크(100)의 이면(하면)은, 처리 영역(30a)과 처리 영역(30b)에 의해 겸용되는 가열부(32)에 의해 가열된다. 처리 영역(30b)에 지지된 워크(100)의 표면(상면)은, 처리 영역(30b)의 상부에 마련된 가열부(32)에 의해 가열된다.
이와 같이 하면, 가열부(32)의 수를 줄일 수 있기 때문에 소비 전력의 저감, 제조 비용의 저감, 스페이스 절약화 등을 도모할 수 있다.
복수의 가열부(32)의 각각은, 적어도 하나의 히터(32a)와, 한 쌍의 홀더(32b)를 갖는다. 또한, 이하에서는, 복수의 히터(32a)가 마련되는 경우를 설명한다.
히터(32a)는, 막대형을 나타내고, 한 쌍의 홀더(32b) 사이를 Y 방향으로 연장되어 있다. 복수의 히터(32a)는, X 방향으로 나란히 마련할 수 있다. 복수의 히터(32a)는, 등간격으로 마련하는 것이 바람직하다. 히터(32a)는, 예컨대, 시즈 히터, 원적외선 히터, 원적외선 램프, 세라믹 히터, 카트리지 히터 등으로 할 수 있다. 또한, 각종 히터를 석영 커버로 덮을 수도 있다.
또한, 본 명세서에서는, 석영 커버로 덮여진 각종 히터도 포함하여 「막대형의 히터」라고 칭한다. 또한, 「막대형」의 단면 형상에는 한정이 없고, 예컨대, 원기둥형이나 각기둥형 등도 포함된다.
또한, 히터(32a)는, 예시한 것에 한정되는 것은 아니다. 히터(32a)는, 대기압보다 감압된 분위기에서 워크(100)를 가열할 수 있는 것이면 된다. 즉, 히터(32a)는, 방사에 의한 열에너지를 이용하는 것이면 된다.
상부 가열부 및 하부 가열부에서의 복수의 히터(32a)의 사양, 수, 간격 등은, 가열하는 용액의 조성(용액의 가열 온도), 워크(100)의 크기 등에 따라 적절히 결정할 수 있다. 복수의 히터(32a)의 사양, 수, 간격 등은, 시뮬레이션이나 실험 등을 행함으로써 적절히 결정할 수 있다.
또한, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간은, 홀더(32b), 상부 균열판(34a), 하부 균열판(34b), 측부 균열판(34c)에 의해 둘러싸여져 있다. 상부 균열판(34a)끼리의 사이, 하부 균열판(34b)끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있으나, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간은, 거의 폐쇄된 공간이 된다. 그 때문에, 후술하는 간접 냉각부(40)로부터, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간에 냉각 가스를 공급하여, 복수의 히터(32a), 상부 균열판(34a), 하부 균열판(34b), 및 측부 균열판(34c)을 냉각할 수 있다.
워크(100)는, 상부 가열부와 하부 가열부에 의해 가열된다. 워크(100)의 양면측으로부터 워크(100)를 가열할 수 있기 때문에, 워크(100)의 가열이 용이해진다. 워크(100)는, 처리 영역(30a, 30b)에서, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)을 통해 가열된다. 여기서, 용액을 가열할 때에 발생한 승화물을 포함하는 증기는, 가열 대상인 워크(100)의 온도보다 낮은 온도의 것에 부착되기 쉽다. 그러나, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)은 가열되어 있기 때문에, 승화물이 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)에 부착되는 것이 억제된다. 이 경우, 승화물은, 전술한 다운플로우의 기류를 타고 챔버(10) 밖으로 배출된다. 그 때문에, 승화물이 워크(100)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
한 쌍의 홀더(32b)는, X 방향[예컨대, 처리 영역(30a, 30b)의 길이 방향]으로 연장되어 있다. 한 쌍의 홀더(32b)는, Y 방향에 있어서, 서로 대향하고 있다. 한쪽의 홀더(32b)는, 프레임(31)의, 개폐 도어(13)측의 단부면에 고정되어 있다. 다른쪽의 홀더(32b)는, 프레임(31)의, 개폐 도어(13)측과는 반대측의 단부면에 고정되어 있다. 한 쌍의 홀더(32b)는, 예컨대, 나사 등의 체결 부재를 이용하여 프레임(31)에 고정할 수 있다. 한 쌍의 홀더(32b)는, 히터(32a)의 단부 근방의 비발열부를 유지한다. 한 쌍의 홀더(32b)는, 예컨대, 가늘고 긴 금속의 판재나 형강 등으로 형성할 수 있다. 한 쌍의 홀더(32b)의 재료에는 특별히 한정은 없으나, 내열성과 내식성을 갖는 재료로 하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 홀더(32b)의 재료는, 예컨대, 스테인리스 등으로 할 수 있다.
지지부(33)는, 챔버(10)의 내부에 마련되고, 워크(100)를 지지한다. 예컨대, 지지부(33)는, 상부 가열부와 하부 가열부 사이에 워크(100)를 지지한다. 지지부(33)는, 복수 마련할 수 있다. 복수의 지지부(33)는, 처리 영역(30a)의 하부, 및 처리 영역(30b)의 하부에 마련되어 있다. 복수의 지지부(33)는, 막대 형상체로 할 수 있다.
복수의 지지부(33)의 한쪽의 단부(상방의 단부)는, 워크(100)의 이면(하면)에 접촉한다. 그 때문에, 복수의 지지부(33)의 한쪽의 단부의 형상은, 반구형 등으로 하는 것이 바람직하다. 복수의 지지부(33)의 한쪽의 단부의 형상이 반구형이면, 워크(100)의 하면에 손상이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 워크(100)의 하면과 복수의 지지부(33)의 접촉 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 워크(100)로부터 복수의 지지부(33)에 전해지는 열을 적게 할 수 있다.
워크(100)는, 대기압보다 감압된 분위기에서, 방사에 의한 열에너지에 의해 가열되기 때문에, 상부 가열부로부터 워크(100)의 상면까지의 거리, 및 하부 가열부로부터 워크(100)의 하면까지의 거리는, 방사에 의한 열에너지가 워크(100)에 도달할 수 있는 거리로 되어 있다.
복수의 지지부(33)의 다른쪽의 단부(하방의 단부)는, 예컨대, 한 쌍의 프레임(31) 사이에 가설된 복수의 막대형 부재 또는 판형 부재 등에 고정할 수 있다. 이 경우, 복수의 지지부(33)는, 막대형 부재 등에 착탈 가능하게 마련하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 메인터넌스 등의 작업이 용이해진다.
복수의 지지부(33)의 수, 배치, 간격 등은, 워크(100)의 크기나 강성(휘어짐) 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.
복수의 지지부(33)의 재료에는 특별히 한정은 없으나, 내열성과 내식성을 갖는 재료로 하는 것이 바람직하다. 복수의 지지부(33)의 재료는, 예컨대, 스테인리스 등으로 할 수 있다.
균열부(34)는, 복수의 상부 균열판(34a), 복수의 하부 균열판(34b), 복수의 측부 균열판(34c), 및 복수의 측부 균열판(34d)을 갖는다. 복수의 상부 균열판(34a), 복수의 하부 균열판(34b), 복수의 측부 균열판(34c), 및 복수의 측부 균열판(34d)은, 판형을 나타내고 있다.
복수의 상부 균열판(34a)은, 상부 가열부에 있어서 하부 가열부측[워크(100)측]에 마련되어 있다. 복수의 상부 균열판(34a)은, 복수의 히터(32a)와 이격되어 마련되어 있다. 즉, 복수의 상부 균열판(34a)의 상측 표면과 복수의 히터(32a)의 하측 표면 사이에는 간극이 형성되어 있다. 복수의 상부 균열판(34a)은, X 방향으로 나란히 마련되어 있다. 복수의 상부 균열판(34a)끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 간극이 형성되어 있으면, 열팽창에 의해 상부 균열판(34a)의 치수가 증가한 분을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 상부 균열판(34a)끼리가 간섭하여 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 이 간극을 통해, 처리 영역(30a, 30b)의 분위기의 압력을 감압할 수 있다. 또한, 복수의 상부 균열판(34a)은, Y 방향으로 나란히 마련되어도 좋다.
복수의 하부 균열판(34b)은, 하부 가열부에 있어서 상부 가열부측[워크(100)측]에 마련되어 있다. 복수의 하부 균열판(34b)은, 복수의 히터(32a)와 이격되어 마련되어 있다. 즉, 복수의 하부 균열판(34b)의 하측 표면과 복수의 히터(32a)의 상측 표면 사이에는 간극이 형성되어 있다. 복수의 하부 균열판(34b)은, X 방향으로 나란히 마련되어 있다. 복수의 하부 균열판(34b)끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 간극이 형성되어 있으면, 열팽창에 의해 하부 균열판(34b)의 치수가 증가한 분을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 하부 균열판(34b)끼리가 간섭하여 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 이 간극을 통해, 처리 영역(30a, 30b)의 분위기의 압력을 감압할 수 있다.
측부 균열판(34c)은, X 방향에 있어서, 처리 영역(30a, 30b)의 양측의 측부의 각각에 마련되어 있다. 측부 균열판(34c)은, 커버(36)의 내측에 마련할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 히터(32a)를, 측부 균열판(34c)과 커버(36) 사이에, 측부 균열판(34c) 및 커버(36)와 이격하여 마련할 수도 있다.
측부 균열판(34d)은, Y 방향에 있어서, 처리 영역(30a, 30b)의 양측의 측부의 각각에 마련되어 있다.
전술한 바와 같이, 복수의 히터(32a)는, 막대형을 나타내고, 소정의 간격을 두고 나란히 마련되어 있다. 히터(32a)가 막대형인 경우, 히터(32a)의 중심축으로부터 방사형으로 열이 방사된다. 이 경우, 히터(32a)의 중심축과 가열되는 부분 사이의 거리가 짧아질수록 가열되는 부분의 온도가 높아진다. 그 때문에, 복수의 히터(32a)에 대해 대향하도록 워크(100)가 유지된 경우에는, 히터(32a) 바로 위 또는 바로 아래에 위치하는 워크(100)의 영역은, 복수의 히터(32a)끼리의 사이의 공간 바로 위 또는 바로 아래에 위치하는 워크(100)의 영역보다 온도가 높아진다. 즉, 막대형을 나타내는 복수의 히터(32a)를 이용하여 워크(100)를 직접 가열하면, 가열된 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생한다.
워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하면, 형성된 유기막의 품질이 저하될 우려가 있다. 예컨대, 온도가 높아진 부분에서, 거품이 발생하거나, 유기막의 조성이 변화하거나 할 우려가 있다.
본 실시형태에 따른 가열 처리 장치(1)에는, 전술한 복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)이 마련되어 있다. 그 때문에, 복수의 히터(32a)로부터 방사된 열은, 복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)에 입사하고, 이들의 내부를 면 방향으로 전파하면서 워크(100)를 향해 방사된다. 그 결과, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 나아가서는 형성된 유기막의 품질을 향상시킬 수 있다.
복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)은, 입사한 열을 면 방향으로 전파시키기 때문에, 이들의 재료는, 열전도율이 높은 재료로 하는 것이 바람직하다. 복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)은, 예컨대, 알루미늄, 구리, 스테인리스 등으로 할 수 있다. 또한, 알루미늄이나 구리 등의 산화되기 쉬운 재료를 이용하는 경우에는, 산화되기 어려운 재료를 포함하는 층을 표면에 형성하는 것이 바람직하다.
복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)으로부터 방사된 열의 일부는, 처리 영역의 측방으로 향한다. 그 때문에, 처리 영역의 측부에는, 전술한 측부 균열판(34c, 34d)이 마련되어 있다. 측부 균열판(34c, 34d)에 입사한 열은, 측부 균열판(34c, 34d)을 면 방향으로 전파하면서, 그 일부가 워크(100)를 향해 방사된다. 그 때문에, 워크(100)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 전술한 바와 같이, 측부 균열판(34c)의 외측에, 적어도 하나의 히터(32a)를 마련하면, 워크(100)의 가열 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 또한, 유기막을 가열할 때에 발생한 승화물은, 주위의 온도보다 낮은 개소에 부착되기 쉽다. 측부 균열판(34c)의 외측에 히터(32a)를 마련하면, 측부 균열판(34c)이 가열되기 때문에, 승화물이 측부 균열판(34c)에 부착되는 것을 억제할 수 있다.
측부 균열판(34c, 34d)의 재료는, 전술한 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)의 재료와 동일하게 할 수 있다.
또한, 이상에서는, 복수의 상부 균열판(34a) 및 복수의 하부 균열판(34b)이, X 방향으로 나란히 마련되는 경우를 예시하였으나, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b) 중 적어도 한쪽은, 단일의 판형 부재로 할 수도 있다.
복수의 균열판 지지부(35)는, X 방향으로 나란히 마련되어 있다. 균열판 지지부(35)는, X 방향에 있어서, 상부 균열판(34a)끼리의 사이의 바로 아래에 마련할 수 있다. 복수의 균열판 지지부(35)는, 나사 등의 체결 부재를 이용하여 한 쌍의 홀더(32b)에 고정할 수 있다. 한 쌍의 균열판 지지부(35)는, 상부 균열판(34a)의 양단을 착탈 가능하게 지지한다. 또한, 복수의 하부 균열판(34b)을 지지하는 복수의 균열판 지지부(35)도 동일한 구성을 가질 수 있다.
한 쌍의 균열판 지지부(35)에 의해, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)이 지지되어 있으면, 열팽창에 의한 치수차를 흡수할 수 있다. 그 때문에, 상부 균열판(34a) 및 하부 균열판(34b)이 변형하는 것을 억제할 수 있다.
커버(36)는, 판형을 나타내고, 프레임(31)의 상면, 바닥면, 및 측면을 덮고 있다. 즉, 커버(36)에 의해 프레임(31)의 내부가 덮여져 있다. 단, 개폐 도어(13)측의 커버(36)는, 예컨대, 개폐 도어(13)에 마련할 수 있다.
커버(36)는 처리 영역(30a, 30b)을 둘러싸고 있으나, 프레임(31)의 상면과 측면의 경계선, 프레임(31)의 측면과 바닥면의 경계선, 개폐 도어(13)의 부근에는, 간극이 형성되어 있다.
또한, 프레임(31)의 상면 및 바닥면에 마련되는 커버(36)는 복수로 분할되어 있다. 또한, 분할된 커버(36)끼리의 사이에는 간극이 형성되어 있다. 즉, 처리부(30)[처리 영역(30a), 처리 영역(30b)]의 내부 공간은, 이들 간극을 통해, 챔버(10)의 내부 공간에 연통(連通)되어 있다. 그 때문에, 처리 영역(30a, 30b)의 압력이, 챔버(10)의 내벽과 커버(36) 사이의 공간의 압력과 동일해지도록 할 수 있다. 커버(36)는, 예컨대, 스테인리스 등으로 형성할 수 있다.
본 실시형태에 따른 가열 처리 장치(1)는, 가열 후의 워크(100)를 급속히 또한 균일하게 냉각하기 위한 냉각 기구를 갖는다. 이하, 가열 후의 워크(100)를 급속히 또한 균일하게 냉각하기 위한 기구에 대해 설명한다.
본 실시형태에 따른 가열 처리 장치(1)는, 간접 냉각부(40) 및 직접 냉각부(50)를 갖는다.
간접 냉각부(40)는, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간에 냉각 가스를 공급한다. 간접 냉각부(40)는, 처리 영역(30a, 30b)에 냉각 가스를 직접 공급하지 않는다. 간접 냉각부(40)는, 냉각 가스에 의해, 처리 영역(30a, 30b)을 둘러싸는 균열부(34)를 냉각하고, 냉각된 균열부(34)에 의해 고온 상태에 있는 워크(100)를 간접적으로 냉각한다.
또한, 간접 냉각부(40)는, 균열부(34)를 냉각함으로써, 균열부(34)의 열이 워크(100)에 전해지지 않도록 한다. 즉, 후술하는 직접 냉각부(50)에 의한 워크(100)의 냉각이 저해되지 않도록 한다. 또한, 직접 냉각부(50)에 의해 워크(100)를 직접 냉각할 때에, 균열부(34)로부터의 열로, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제한다.
또한, 간접 냉각부(40)는 반드시 필요하지 않고, 생략할 수도 있다. 단, 간접 냉각부(40)가 마련되어 있으면, 워크(100)의 냉각 시간을 단축할 수 있다. 또한, 워크(100)의 냉각 시에, 균열부(34)로부터의 열로, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다.
간접 냉각부(40)는, 노즐(41), 가스원(42), 및 가스 제어부(43)를 갖는다. 노즐(41)은, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간에 냉각 가스를 공급한다.
노즐(41)은, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간에 접속되어 있다. 노즐(41)은, 예컨대, 측부 균열판(34c), 프레임(31), 커버(36)에 형성된 구멍 등에 부착할 수 있다. 노즐(41)은, 예컨대, 도 1에 예시한 바와 같이, X 방향에 있어서, 처리부(30)의 한쪽 측에 노즐(41)을 마련할 수도 있고, 처리부(30)의 양측에 노즐(41)을 마련할 수도 있다. 또한, 노즐(41)의 수나 배치는 적절히 변경할 수 있다. 예컨대, 복수의 노즐(41)을 나란히 마련할 수도 있다.
또한, 노즐(41)은, Y 방향에 있어서, 처리부(30)의 한쪽 측에 마련할 수도 있다. 이 경우, 노즐(41)은, 선단이 폐색된 파이프로 하고, 그 측면에 복수의 구멍이 형성된 형상으로 하면 된다. 그리고, 복수의 노즐(41)은, 복수의 히터(32a)가 마련된 공간에 삽입되어, 히터(32a)와 히터(32a) 사이에 마련되도록 하면 된다.
가스원(42)은, 노즐(41)에 냉각 가스를 공급한다. 가스원(42)은, 예컨대, 고압 가스 봄베, 공장 배관 등으로 할 수 있다. 또한, 가스원(42)은, 복수 마련할 수도 있다.
냉각 가스는, 가열된 워크(100)와 반응하기 어려운 가스로 하는 것이 바람직하다. 냉각 가스는, 예컨대, 질소 가스, 탄산 가스(CO2), 희가스 등으로 할 수 있다. 희가스는, 예컨대, 아르곤 가스나 헬륨 가스 등이다. 냉각 가스가 질소 가스나 탄산 가스이면, 운전 비용(running cost)의 저감을 도모할 수 있다. 헬륨 가스의 열전도율은 높기 때문에, 냉각 가스로서 헬륨 가스를 이용하면, 냉각 시간의 단축을 도모할 수 있다.
냉각 가스의 온도는, 예컨대, 실온(예컨대, 25℃) 이하로 할 수 있다.
가스 제어부(43)는, 노즐(41)과 가스원(42) 사이에 마련되어 있다. 가스 제어부(43)는, 예컨대, 냉각 가스의 공급과 정지나, 냉각 가스의 유속 및 유량 중 적어도 어느 하나의 제어를 행할 수 있다.
직접 냉각부(50)는, 노즐(51)(제1 노즐의 일례에 상당함), 가스원(52), 및 가스 제어부(53)를 갖는다.
노즐(51)은, 챔버(10)의 내부에 마련되고, 워크(100)의 이면에 냉각 가스를 직접 공급한다. 노즐(51)은, 처리 영역(30a) 및 처리 영역(30b)의 각각에, 적어도 하나 마련할 수 있다. 노즐(51)은, 예컨대, 측부 균열판(34c), 프레임(31), 커버(36)에 형성된 구멍 등에 부착할 수 있다. 노즐(51)은, 예컨대, 도 1에 예시한 바와 같이, X 방향에 있어서, 처리 영역(30a, 30b)의 한쪽 측에 노즐(51)을 마련할 수 있다.
또한, 노즐(51)의 배치에 관한 상세한 내용은 후술한다.
가스원(52)은, 노즐(51)에 냉각 가스를 공급한다. 가스원(52)은, 예컨대, 전술한 가스원(42)과 동일하게 할 수 있다. 이 경우, 노즐(41) 및 노즐(51)에 대해, 가스원(42) 및 가스원(52) 중 어느 한쪽을 마련하도록 해도 좋다.
냉각 가스는, 간접 냉각부(40)에서 설명한 냉각 가스와 동일하게 할 수 있다. 이 경우, 노즐(51)에 공급하는 냉각 가스는, 노즐(41)에 공급하는 냉각 가스와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다. 냉각 가스의 온도는, 예컨대, 실온(예컨대, 25℃) 이하로 할 수 있다.
가스 제어부(53)는, 노즐(51)과 가스원(52) 사이에 마련되어 있다. 가스 제어부(53)는, 예컨대, 전술한 가스 제어부(43)와 동일하게 할 수 있다. 예컨대, 가스 제어부(53)는, 냉각 가스의 공급과 정지나, 냉각 가스의 유속 및 유량 중 적어도 어느 하나의 제어를 행할 수 있다. 가스 제어부(53)는, 처리 영역(30a, 30b)마다 마련되어 있는 모든 노즐(51)에 대해 하나 마련할 수도 있고, 노즐(51)마다 마련할 수도 있다.
다음으로, 노즐(51)의 배치에 대해 더 설명한다.
또한, 이하에서는, 일례로서, 냉각 가스에 의한 냉각 효과를 「냉각 가스의 유속」에 기초하여 설명한다. 그러나, 일반적으로, 하나의 배관계에 있어서 압력이 동일하면, 「유속」과 「유량」은 정(正)의 상관 관계에 있다. 예컨대, 「유속」이 빨라지면, 「유량」이 증가한다. 그 때문에, 예컨대, 이하의 기재의 「유속이 저하」는 「유량이 감소」로 치환할 수 있다. 예컨대, 「유속이 빠르다」는, 「유량이 많다」로 치환할 수 있다. 예컨대, 「유속이 느리다」는, 「유량이 적다」로 치환할 수 있다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 비교예에 따른 노즐(151)의 배치를 예시하기 위한 모식도이다.
도 2의 (a)는 하나의 노즐(151)이 마련된 경우의 모식 측면도이다.
도 2의 (b)는 하나의 노즐(151)이 마련된 경우의 모식 평면도이다.
도 2의 (c)는 복수의 노즐(151)이 마련된 경우의 모식 측면도이다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 워크(100) 바로 아래에 노즐(151)을 마련하고, 워크(100)의 이면에 수직인 방향으로부터, 워크(100)에 냉각 가스(G)를 분무하면, 냉각 가스(G)가 직접 분무되는 영역(100a)[예컨대, 노즐(151) 바로 위의 영역]에서는, 워크(100)의 온도가 신속히 저하된다. 한편, 냉각 가스(G)가 직접 분무되는 영역(100a)의 주변 영역(100b)에서는, 온도의 저하가 느려지거나, 온도가 충분히 저하되지 않거나 하는 경우가 있다. 그 때문에, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생한다. 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하면, 유기 재료의 경화의 정도 등에도 면 내에서의 분포의 편차가 발생하거나 하여, 형성된 유기막의 품질이 나빠질 우려가 있다. 또한, 워크(100)를 대기 중에 반출했을 때에, 온도가 높은 주변 영역(100b)에서, 형성된 유기막이 산화되거나 할 우려가 있다.
이 경우, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(151)을 마련하면, 냉각 가스(G)가 직접 분무되는 영역(100a)의 면적을 크게 할 수 있다. 그러나, 이와 같이 해도, 영역(100a)의 주변에, 온도가 높은 주변 영역(100b)이 발생하는 것에 변함은 없다. 또한, 복수의 노즐(151)로부터 냉각 가스(G)를 분출시키면, 워크(100)의 이면에서, 냉각 가스(G)의 흐름끼리가 간섭하여, 유속이 저하되거나, 정체가 발생하거나 하는 영역(100c)이 발생하는 경우가 있다. 이러한 영역(100c)에서는, 워크(100)의 온도의 저하가 느려지거나, 워크(100)의 온도가 충분히 저하되지 않거나 할 우려가 있다. 즉, 복수의 노즐(151)을 마련했다고 해도, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제하는 것은 곤란하다.
또한, 워크(100) 바로 아래에 노즐(151)을 마련하는 경우를 설명하였으나, 워크(100) 바로 위에 노즐(151)을 마련하고, 워크(100)의 표면에 수직인 방향으로부터, 워크(100)에 냉각 가스(G)를 분무하는 경우도 마찬가지이다.
도 3의 (a)는 본 실시형태에 따른 노즐(51)의 배치 및 냉각 가스(G)의 흐름을 예시하기 위한 모식 측면도이다.
도 3의 (b)는 노즐(51)의 배치 및 냉각 가스(G)의 흐름을 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 노즐(51)은, 워크(100)의 외측에 마련할 수 있다. 예컨대, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 표면에 수직인 방향에서 보아, 노즐(51)은, 워크(100)와 겹치지 않는 위치에 마련할 수 있다.
또한, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 노즐(51)은, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면[본 실시형태의 경우에는, 워크(100)의 이면]에 대해 경사시킬 수 있다. 이 경우, 노즐(51)의 위치와 경사 각도(θ)는, 노즐(51)로부터 분출된 냉각 가스(G)가, 워크(100)의 냉각 가스(G)가 공급되는 면의, 단부 근방에 공급되도록 적절히 설정된다(예컨대, 후술하는 도 14, 도 15를 참조).
노즐(51)의 배치를 이와 같이 하면, 노즐(51)로부터 분출된 냉각 가스(G)를, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면을 따라, X 방향에서의 한쪽의 단부로부터 다른쪽의 단부에 걸쳐 흘릴 수 있다. 노즐(51)은, 냉각 가스(G)가, 워크(100)의 길이 방향으로 흐르도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 냉각 가스(G)는, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면을 일방향으로 흐르기 때문에, 유속이 저하되거나, 정체가 발생하거나 하는 영역(100c)이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 그 때문에, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d)을 크게 할 수 있다. 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d)에서는, 온도 경계층이 얇아지기 때문에, 열전달률을 증가시킬 수 있다.
본 실시형태에 따른 노즐(51)의 배치로 하면, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d), 즉, 열전달률이 높은 영역을 크게 할 수 있기 때문에, 가열된 워크(100)를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있다.
여기서, 노즐(51)의 경사 각도(θ)를 지나치게 크게 하면, 워크(100)의 면을 흐르는 냉각 가스(G)의 유속이 지나치게 느려지는 경우가 있다. 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 경사 각도(θ)는, 0°를 초과하고, 45° 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 경사 각도(θ)가 작아질수록, 냉각 가스(G)의 유속을 빠르게 할 수 있고, 나아가서는 보다 신속한 냉각을 행할 수 있다. 그러나, 경사 각도(θ)를 지나치게 작게 하면, 노즐(51)로부터 분출한 냉각 가스(G)가, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면의 단부 근방에 공급되도록, 노즐(51)의 위치를 조정하는 것이 어려워진다. 본 발명자가 얻은 지견에 의하면, 경사 각도(θ)는, 10° 이상, 30° 이하로 하는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같이 하면, 냉각 가스(G)의 유속을 빠르게 할 수 있고, 또한, 노즐(51)의 위치의 조정이 용이해진다.
또한, 경사 각도(θ)를 0°를 초과하고, 10°보다 작은 범위로 설정한 경우, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면의 단부 근방에 공급되지 않은 냉각 가스(G)는, 하부 균열판(34b)에 공급된다. 그 때문에, 하부 균열판(34b)이 냉각된다. 그 결과, 간접적으로 워크(100)를 냉각할 수 있다.
또한, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에서의 냉각 가스(G)의 유속은, 노즐(51)로부터 멀어짐에 따라 느려진다. 그 때문에, 워크(100)의 크기가 커지면, 워크(100)의, 노즐(51)측과는 반대측의 영역의 온도 저하가 불충분해질 우려가 있다. 즉, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생할 우려가 있다.
도 4는 비교예에 따른 노즐(251)의 배치를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 양측에 노즐(251)을 배치하면, 한쪽의 노즐(251)로부터 먼 영역에, 다른쪽의 노즐(251)로부터 냉각 가스(G)를 공급할 수 있다. 그 때문에, 온도 저하가 불충분해지는 영역이 발생하는 것을 억제할 수 있고, 나아가서는, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제할 수 있다고도 생각된다.
그러나, 이러한 노즐(251)의 배치로 하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에서, 냉각 가스(G)의 흐름끼리가 간섭하여, 유속이 저하되거나, 정체가 발생하거나 하는 영역(100c)이 발생하는 경우가 있다. 그 때문에, 워크(100)의 면 내에 온도 분포의 편차가 발생하는 것을 억제하는 것이 곤란해진다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 노즐의 배치를 예시하기 위한 모식 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 노즐(51)과 노즐(51a)(제2 노즐의 일례에 상당함)을, 냉각 가스(G)가 흐르는 방향으로 나란히 마련할 수 있다. 이 경우, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에, 냉각 가스(G)를 공급하는, 적어도 하나의 노즐(51a)을 더 마련할 수 있다. 워크(100)의 표면에 수직인 방향에서 보아, 노즐(51a)은, 워크(100)와 겹치는 위치에 마련할 수 있다. 노즐(51a)은, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에 대해, 노즐(51)과 동일한 방향으로 경사시킬 수 있다. 예컨대, 워크(100)의 길이 방향에 있어서, 워크(100)의 외측에 노즐(51)을 마련하고, 워크(100)의 내측에 노즐(51a)을 마련할 수 있다. 노즐(51a)의 경사 각도(θa)는, 노즐(51)의 경사 각도(θ)와 동일하거나 작게 할 수 있다.
이와 같이 하면, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에서, 노즐(51, 51a)의 각각으로부터 공급된 냉각 가스(G)의 흐름 방향을 대략 동일하게 할 수 있다. 그 때문에, 냉각 가스(G)의 흐름끼리가 간섭했다고 해도, 유속이 극단적으로 저하되거나, 정체가 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 노즐(51)로부터 분출된 냉각 가스(G)만으로는 온도 저하가 불충분해질 영역의 온도를, 노즐(51a)로부터 분출되는 냉각 가스(G)에 의해, 노즐(51)로부터 분출된 냉각 가스(G)의 유속을 저하시키거나 정체를 발생시키거나 하는 것을 억제하면서, 저하시킬 수 있다. 즉, 가열된 워크(100)를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있다.
또한, 노즐(51a)은, 노즐(51)로부터 분출된 냉각 가스(G)만으로는 온도 저하가 불충분해질 영역을 향해, 불충분한 냉각을 보충할 수 있을 만큼의 유량(유속)으로 냉각 가스(G)를 분출할 수 있으면 된다. 즉, 노즐(51a)로부터의 가스(G)의 유량(유속)은, 노즐(51)보다 적게 할 수 있다.
또한, 노즐(51)과 노즐(51a) 사이의 거리(L), 노즐(51)의 경사 각도, 노즐(51a)의 경사 각도, 노즐(51, 51a)의 수 등은, 워크(100)의 크기 등에 따라 적절히 변경할 수 있다.
노즐(51a)을 냉각 가스(G)가 흐르는 방향으로 더 마련하면, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d), 즉, 열전달률이 높은 영역을 크게 할 수 있기 때문에, 큰 워크(100)를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있다.
도 6은 다른 실시형태에 따른 노즐(51)의 배치를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)을, 냉각 가스(G)가 흐르는 방향과 교차하는 방향으로 나란히 마련할 수 있다. 예컨대, 워크(100)의 한쪽의 변[예컨대, 복수의 노즐(51)이 마련되는 측의 변]을 따라, 복수의 노즐(51)을 나란히 마련할 수 있다. 예컨대, 워크(100)의, 폭 방향으로, 복수의 노즐(51)을 나란히 마련할 수 있다. 복수의 노즐(51)은, 예컨대, 등간격으로 마련할 수 있다. 복수의 노즐(51)로부터 분출시키는 냉각 가스(G)의 유속이나 유량은, 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.
이러한 노즐(51)의 배치로 하면, 워크(100)의 크기가 커졌다고 해도, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에서, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d), 즉, 열전달률이 높은 영역이 차지하는 비율을 크게 할 수 있다. 그 때문에, 가열된 워크(100)를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있다.
여기서, 워크(100) 주위에 있는 부재로부터의 열이, 냉각 시에 워크(100)에 전해지는 경우가 있다. 예컨대, 도 1에서 예시한 균열부(34) 등으로부터의 열이, 냉각하는 동안, 워크(100)에 전해지는 경우가 있다. 이 경우, 워크(100)의 둘레 가장자리 영역은, 워크(100)의 중앙 영역보다, 균열부(34) 등의 부재에 가깝기 때문에, 균열부(34) 등의 부재로부터의 열이 전해지기 쉬워진다. 그 때문에, 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 워크(100)의 중앙 영역의 온도에 비해 내려가기 어려운 경우가 있다.
도 7은 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의, 냉각의 실시형태를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
전술한 바와 같이, 냉각 가스(G)의 유속을 빠르게 하면, 열전달률이 높아진다. 그 때문에, 냉각 가스(G)의 유속에 의해, 냉각 시간이나 온도를 조정할 수 있다.
예컨대, 냉각 전의 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 냉각 전의 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우에는, 도 7에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 둘레 가장자리측에 마련된 노즐(51)로부터 공급되는 냉각 가스(G1)의 유속을, 워크(100)의 중앙측에 마련된 노즐(51)로부터 공급되는 냉각 가스(G2, G3)의 유속보다 빠르게 할 수 있다. 냉각 가스(G2)의 유속은, 냉각 가스(G3)의 유속보다 빠르게 할 수 있다.
예컨대, 복수의 노즐(51)마다 가스 제어부(53)를 접속하여, 냉각 가스(G)의, 유속 및 유량 중 적어도 어느 하나를 조정할 수 있다.
이와 같이 하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 유속이 가장 빠른 냉각 가스(G1)의 유속이 빠른 영역(100d1)을 가장 크게 할 수 있다. 유속이 가장 느린 냉각 가스(G3)의 유속이 빠른 영역(100d3)을 가장 작게 할 수 있다. 유속이 2번째로 빠른 냉각 가스(G2)의 영역(100d2)을, 유속이 빠른 영역(100d1)보다는 작고, 영역(100d3)보다는 크게 할 수 있다.
그 때문에, 냉각 전의 워크(100)의 면 내에, 전술한 바와 같은 온도 분포의 편차가 있었다고 해도, 신속하고, 또한, 균일한 냉각이 가능해진다.
또한, 일례로서, 냉각 전의 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 냉각 전의 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의 냉각을 설명하였으나, 냉각 전의 워크(100)의 면 내에서의 온도 분포의 편차에 따라, 복수의 노즐(51)마다 적절한 유속을 설정하면 된다.
도 8은 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의, 냉각의 다른 실시형태를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
노즐(51)과 노즐(51) 사이의 거리를 짧게 하면, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d)끼리를 근접시킬 수 있다. 즉, 노즐(51)과 노즐(51) 사이의 거리를 짧게 하면, 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d)끼리를 겹칠 수 있다. 냉각 가스(G)의 유속이 빠른 영역(100d)끼리를 겹침으로써, 냉각 가스(G)의 유속이 감속되는 것을 방지할 수 있기 때문에, 냉각 효율이 향상된다. 그 때문에, 노즐(51)끼리의 사이의 거리에 의해, 냉각 시간이나 온도를 조정할 수 있다.
예컨대, 냉각 전의 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 냉각 전의 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우에는, 도 8에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 둘레 가장자리측에 마련된 노즐(51)끼리의 사이의 거리(L1)를, 워크(100)의 중앙측에 마련된 노즐(51)끼리의 사이의 거리(L2)보다 작게 할 수 있다.
예컨대, 복수의 노즐(51) 중 적어도 어느 하나는, 워크(100)의, 한쪽의 변을 따라, 이동 가능하게 할 수 있다. 노즐(51)끼리의 사이의 거리는, 작업자가 노즐(51)의 부착 위치를 조정함으로써 변경할 수 있다. 또한, 서보 모터나 에어 실린더 등을 구비한 구동 장치에 의해, 노즐(51)끼리의 사이의 거리를 변경할 수도 있다.
이와 같이 하면, 도 8에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 둘레 가장자리측에 형성되는 영역(100d)을 실질적으로 크게 할 수 있다.
그 때문에, 냉각 전의 워크(100)의 면 내에, 전술한 바와 같은 온도 분포의 편차가 있었다고 해도, 신속하고, 또한, 균일한 냉각이 가능해진다.
또한, 일례로서, 냉각 전의 워크(100)의 둘레 가장자리 영역의 온도가, 냉각 전의 워크(100)의 중앙 영역의 온도보다 높은 경우의 냉각을 설명하였으나, 냉각 전의 워크(100)의 면 내에서의 온도 분포의 편차에 따라, 노즐(51)끼리의 사이의 거리를 적절히 설정하면 된다.
또한, 도 7에서 설명한 냉각 가스(G)의 유속의 조정과, 도 8에서 설명한 노즐(51)끼리의 사이의 거리의 조정을 조합하여, 워크(100)의 냉각을 행할 수도 있다.
도 9 내지 도 12는 도 5에서 예시한 노즐(51) 및 노즐(51a)이 각각 복수 마련되는 경우를 예시하기 위한 모식 평면도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 노즐(51a)의 수는, 노즐(51)의 수와 동일하게 할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 노즐(51a)의 수는, 노즐(51)의 수보다 적게 할 수도 있다.
또한, 노즐(51a)의 수는, 노즐(51)의 수보다 많게 해도 좋다. 즉, 노즐(51a)의 수는, 노즐(51)의 수와 동일해도 좋고, 노즐(51)의 수와 상이해도 좋다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향과 직교하는 방향에 있어서, 노즐(51a)의 위치는, 노즐(51)의 위치와 동일하게 할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향과 직교하는 방향에 있어서, 노즐(51a)의 위치는, 노즐(51)의 위치와 상이하도록 할 수도 있다.
즉, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향과 직교하는 방향에 있어서, 노즐(51a)의 위치는, 노즐(51)의 위치와 동일해도 좋고, 상이해도 좋다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)에 냉각 가스(G)를 공급하는 배관과, 복수의 노즐(51a)에 냉각 가스(G)를 공급하는 배관을 따로따로 마련할 수 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)과 복수의 노즐(51a)에 동일한 배관으로부터 냉각 가스(G)를 공급해도 좋다.
도 11에 도시된 바와 같이, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향에 있어서, 노즐(51)과, 이 노즐(51)에 인접하는 노즐(51a)에 냉각 가스(G)를 공급하는 배관을 복수 마련할 수도 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 노즐(51)과, 이 노즐(51)에 인접하는 노즐(51a)이 복수 세트 마련되는 경우에는, 노즐(51)과, 이 노즐(51)에 인접하는 노즐(51a)을 포함하는 세트마다 냉각 가스(G)를 공급하는 배관을 마련해도 좋다.
또한, 도 9에서는, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향과 직교하는 방향에 있어서, 노즐(51a)의 위치가 노즐(51)의 위치와 동일한 경우를 예시하였으나, 노즐(51a)의 위치가 노즐(51)의 위치와 상이한 경우에도, 동일한 배관을 이용할 수 있다.
도 10 내지 도 12에서는, 복수의 노즐(51)이 배열되는 방향과 직교하는 방향에 있어서, 노즐(51a)의 위치가 노즐(51)의 위치와 상이한 경우를 예시하였으나, 노즐(51a)의 위치가 노즐(51)의 위치와 동일한 경우에도, 동일한 배관을 이용할 수 있다.
여기서, 워크(100)의 종류나 사양 등이 변하면, 워크(100)의 크기가 변하는 경우가 있다. 워크(100)의 크기가 변하면, 워크(100)의 단부와, 노즐(51) 사이의 거리가 변하는 경우가 있다. 또한, 반송 장치나 작업자가, 워크(100)를 지지부(33) 위에 배치했을 때에, 워크(100)의 위치가 어긋나는 경우가 있다. 워크(100)의 위치가 어긋나면, 워크(100)의 단부와, 노즐(51) 사이의 거리가 변하는 경우가 있다.
도 13의 (a) 및 도 13의 (b)는 비교예에 따른, 워크(100)의 단부와 노즐(351)의 위치 관계를 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 단부가, 노즐(351)로부터 멀어지는 방향으로 어긋나면, 노즐(351)로부터 분출한 냉각 가스(G)의 일부가, 워크(100)에 공급되지 않는 경우가 발생한다. 또한, 노즐(351)의 배치 및 경사 각도(θb)에 따라서는, 워크(100)에 공급되지 않는 냉각 가스(G)의 일부의 양이 많아진다. 냉각 가스(G)의 일부가, 워크(100)에 공급되지 않으면 냉각 효과의 저하나, 냉각 가스(G)의 운전 비용의 증대 등을 초래하게 된다.
도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, 워크(100)의 단부가, 노즐(351)에 근접하는 방향으로 어긋나면, 노즐(351)로부터 분출한 냉각 가스(G)가, 워크(100)의 단부측의 영역(100e)에 공급되지 않는 경우가 발생한다. 냉각 가스(G)가 공급되지 않는 워크(100)의 단부측의 영역(100e)에서는, 냉각 효과가 작아진다.
그 때문에, 노즐(51)은, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에 평행한 방향에서의 위치를 조정 가능하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 노즐(51)은, 전술한 경사 각도(θ)를 조정 가능하게 하는 것이 바람직하다.
도 14는 노즐(51)의 위치의 조정을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
도 15는 노즐(51)의 경사 각도(θ)의 조정을 예시하기 위한 모식 단면도이다.
워크(100)의 크기가 변하거나, 워크(100)의 배치 위치가 어긋나거나 한 경우에는, 도 14에 도시된 바와 같이, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에 평행한 방향에 있어서, 노즐(51)의 위치를 조정할 수 있다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, 노즐(51)의 경사 각도(θ)를 조정할 수 있다. 또한, 노즐(51)의 위치와 경사 각도(θ)의 조정을 할 수도 있다. 즉, 노즐(51)은, 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에 평행한 방향에서의 위치, 및 워크(100)의, 냉각 가스(G)가 공급되는 면에 대한 경사 각도(θ) 중 적어도 어느 하나를 조정 가능하게 할 수 있다.
또한, 도 5에서 예시한 노즐(51a)도, 위치 및 경사 각도(θa) 중 적어도 어느 하나를 조정 가능하게 할 수 있다.
노즐(51)의 위치 및 경사 각도(θ) 중 적어도 어느 하나가 조정 가능하면, 워크(100)의 크기가 변하거나, 워크(100)의 배치 위치가 어긋나거나 해도, 냉각 가스(G)를 워크(100)의 노즐(51)측의 단부(100f) 근방에 공급할 수 있다.
그 때문에, 냉각 가스(G)의 일부가, 워크(100)에 공급되지 않거나, 워크(100)에 냉각 가스(G)가 공급되지 않는 영역이 발생하거나 하는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 워크(100)를 신속하고, 또한, 균일하게 냉각할 수 있다. 또한, 워크(100)에 공급되지 않는 냉각 가스를 적게 할 수 있기 때문에, 냉각 가스(G)의 운전 비용의 저감을 도모할 수 있다.
또한, 이상에서는, 노즐(51)이 워크(100)의 하방에 마련되는 경우를 설명하였으나, 노즐(51)이 워크(100)의 상방에 마련되는 경우에도 동일하게 할 수 있다.
즉, 노즐(51)은, 워크(100)의 하방 및 상방 중 적어도 어느 하나에 마련되어 있으면 된다.
또한, 냉각 가스(G)의 공급 타이밍은, 워크(100)에 대한 가열 처리가 완료된 후로 할 수 있다. 또한, 가열 처리의 완료란, 유기막이 형성되는 온도를 소정 시간 유지한 후로 할 수 있다.
예컨대, 냉각 가스(G)의 공급 타이밍은, 유기막이 형성된 직후로 할 수도 있고, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시키는 도중으로 할 수도 있으며, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시킨 후로 할 수도 있다. 이 경우, 냉각 가스(G)는, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시키는 벤트 가스로서 이용해도 좋다.
유기막이 형성된 직후에서는, 챔버(10)의 내압이 대기압보다 낮은, 즉, 챔버(10)의 내부에 가스가 적은 상태로 되어 있다. 그 때문에, 냉각 가스(G)를 처리 영역(30a, 30b)의 내부에 조금씩 공급함으로써, 처리 영역(30a, 30b) 내의 압력이 챔버(10)의 내부의 압력보다 높은 상태가 된다. 챔버(10) 내의 압력이 대기압과 같은 정도가 될 때까지, 냉각 가스(G)를 처리 영역(30a, 30b)의 내부에 조금씩 공급함으로써, 챔버(10) 내에 존재하는 승화물 등이 처리 영역(30a, 30b)의 내부에 비산하는 것을 억제할 수 있다. 그리고, 챔버(10) 내의 압력이 대기압과 같은 정도가 되면, 냉각 가스(G)의 공급량을 증가시킨다. 이와 같이 함으로써, 챔버(10) 내에 존재하는 승화물 등이 처리 영역(30a, 30b)의 내부에 비산하는 것을 억제할 수 있으면서, 워크(100)를 급속히 또한 균일하게 냉각할 수 있다.
또한, 냉각 가스(G)의 공급 타이밍이, 유기막이 형성된 직후, 또는, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시키는 도중으로 하면, 냉각 시간과, 대기압으로 복귀시키는 시간을 중복시킬 수 있다. 즉, 실질적인 냉각 시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한, 냉각 가스(G)의 공급 타이밍이, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시키는 도중이나, 챔버(10)의 내압을 대기압으로 복귀시킨 후이면, 챔버(10)의 내부에 가스가 있기 때문에, 대류에 의한 방열을 이용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 대기압보다 감압된 분위기에서 워크를 가열하는 경우를 설명하였으나, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 대기압하에서 워크를 가열하는 경우에도 이용할 수 있다.
이상, 실시형태에 대해 예시하였다. 그러나, 본 발명은 이들의 기술(記述)에 한정되는 것이 아니다.
전술한 실시형태에 대해, 당업자가 적절히 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 구비하고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
예컨대, 가열 처리 장치(1)의 형상, 치수, 배치 등은, 예시한 것에 한정되는 것은 아니며 적절히 변경할 수 있다.
예컨대, 노즐(51)은, Y 방향에 있어서, 처리 영역(30a, 30b)의 한쪽 측에 마련할 수 있다.
또한, 전술한 각 실시형태가 구비하는 각 요소는, 가능한 한에서 조합할 수 있고, 이들을 조합한 것도 본 발명의 특징을 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
1: 가열 처리 장치 10: 챔버
20: 배기부 30: 처리부
30a: 처리 영역 30b: 처리 영역
32: 가열부 32a: 히터
33: 지지부 40: 간접 냉각부
50: 직접 냉각부 51: 노즐
51a: 노즐 53: 가스 제어부
60: 컨트롤러 100: 워크

Claims (10)

  1. 챔버와,
    상기 챔버의 내부에 마련되고, 워크를 지지 가능한 지지부와,
    상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크를 가열 가능한 가열부와,
    상기 챔버의 내부에 마련되고, 상기 워크에 냉각 가스를 공급 가능한, 적어도 하나의 제1 노즐
    을 포함하고,
    상기 워크의 면에 수직인 방향에서 보아, 상기 제1 노즐은, 상기 워크와 겹치지 않는 위치에 마련되며,
    상기 제1 노즐은, 상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대해, 상기 냉각 가스가 일방향으로 흐르게 공급되도록, 경사져 있는 것인 가열 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대한 상기 제1 노즐의 경사 각도는, 상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면의 단부 근방에, 상기 냉각 가스를 공급 가능한 각도인 것인 가열 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 챔버의 내부를 배기 가능한 배기부를 더 포함하는 가열 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 노즐은, 복수 마련되고,
    상기 복수의 제1 노즐은, 상기 워크의, 한쪽의 변을 따라, 나란히 마련되어 있는 것인 가열 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제1 노즐은, 복수 마련되고,
    상기 복수의 제1 노즐은, 상기 워크의, 한쪽의 변을 따라, 나란히 마련되어 있는 것인 가열 처리 장치.
  6. 제3항에 있어서, 상기 제1 노즐은, 복수 마련되고,
    상기 복수의 제1 노즐은, 상기 워크의, 한쪽의 변을 따라, 나란히 마련되어 있는 것인 가열 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복수의 제1 노즐 중 적어도 어느 하나는, 상기 워크의, 한쪽의 변을 따라, 이동 가능하게 되어 있는 것인 가열 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 노즐에 접속되고, 상기 냉각 가스의, 유속 및 유량 중 적어도 어느 하나를 조정 가능한 가스 제어부를 더 포함하는 가열 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 노즐은,
    상기 워크의, 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 평행한 방향에서의 위치, 및
    상기 워크의 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대한 상기 제1 노즐의 경사 각도
    중 적어도 어느 하나가 조정 가능한 것인 가열 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 워크의, 상기 냉각 가스가 공급되는 면에, 상기 냉각 가스를 공급 가능한, 적어도 하나의 제2 노즐을 더 포함하고,
    상기 워크의 면에 수직인 방향에서 보아, 상기 제2 노즐은, 상기 워크와 겹치는 위치에 마련되며,
    상기 제2 노즐은, 상기 워크의, 상기 냉각 가스가 공급되는 면에 대해, 상기 제1 노즐과 동일한 방향으로 경사져 있는 것인 가열 처리 장치.
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