TW564442B - Heat-treating furnace with magnetic field and heat treatment method using same - Google Patents

Description

564442 五、發明說明（1) 本發明是關於磁阻讀寫頭（MR)，巨磁阻讀寫頭（GMR)， 磁阻式隨機存取記憶體（MRAM ) 等之製程中，將形成這些所用之晶圓基板等在磁場中之 熱處理爐及使用磁場中熱處理爐之熱處理方法。 先前之技術說明 磁頭一般在基板上具有多數個強磁性層所積層之構造。 例如，GMR讀寫頭在強磁性層之間具有形成非磁性絕緣層 之構造。而且MRAM讀寫頭具有從基板側依順序爲反強磁 性層、固定磁性層、非磁性導電層及自由磁性層之構造。 固定磁性層全體在一個方向上被磁化。 爲了使固定磁性層在一個方向上被磁化，在基板上形成 磁性薄膜之後，必須在磁場中進行熱處理。通常必須施加 0 . 5T(德斯拉）以上之配向磁場，視固定磁性層之材質必須 有超過1 . 0T之配向磁場。爲了在晶圓基板上施加配向磁 場，先前技術上是使用第1 5圖所示之真空熱處理爐。此 真空熱處理爐是由具有冷卻管112之磁場產生用線圈113, 及設置在線圈1 1 3內側之高頻線圏1 1 4，及將設置在高頻 線圈1 1 4內側之多數個晶圓基板1 1 0保持用之真空容器 106所形成。 但是，此磁場中熱處理爐之磁場產生裝置是由電磁鐵所 製成，爲了產生1 . 0T以上之磁場而必須在線圈中通入 5 00 - 800A之大電流，從安全性方面而言很不佳。而且不 僅須要使用大電流所須之設備，而且必須花費很高之產生 564442 五、發明說明（2) 磁場用之電費，甚至必須使用大量冷卻水將大電流所產生 之熱除去。因此這些有關之處理成本無可避免地很高。再 者，上述構成中洩漏磁束非常大之故，考量到對人體之危 險性時，不僅必須在設備空間之外再預留確保安全所須之 大空間，而且必須將抑制對周圍電子機器影響之裝置以鐵 或高導磁合金等之磁性體包住。 使用超傳導線圈時，可以不使用大量之電力而產生磁場 。使用超傳導線圈時，相較於電磁鐵，其係激磁電流消費 可被抑制者，保持超傳導狀態之液態氮或氨亦必須經常消 耗，故運轉成本很高。而且使用超傳導線圈之方式中，磁 場變動時會使局部從超傳導狀態變成常傳導狀態而造成線 圈發熱，如此放置時會使裝置全體之超傳導狀態崩潰。再 者，超傳導線圈雖然可產生數T〜數10T之強磁場，與電 磁鐵同樣地會使強的洩漏磁場之範圍與磁場強度成正比地 擴大。因此，有與電磁鐵同樣的洩漏磁場之問題。 不使用激磁電流之下磁場強度可做適當變更方面，具有 使幾乎有相同磁力之磁化方向不同的多數個永久磁鐵塊被 組合而形成之赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路。例如可參照， “應用物理期刊 Journal of Applied Physics Vol.86, No.ll， December 1999” 及” Journal of Applied Physics Vol.64，No.10，15 November 1998”，及日本專 利特開平6 - 224027。 赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路之一例顯示在第1 6圖中。 564442 五、發明說明（3) 第16圖中所顯示之圓形赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路是由 互相可轉動之內側環狀永久磁鐵組合體1及該外側環狀永 久磁鐵組合體2所構成。內側環狀永久磁鐵組合體1及該 外側環狀永久磁鐵組合體2位於第16(a)圖所顯示之位置 時，內側環狀永久磁鐵組合體1之磁場方向與該外側環狀 永久磁鐵組合體2之磁場方向相同。因此，如箭頭方向所 示，內側環狀永久磁鐵組合體1之中央空洞部20中，具 有從內側環狀永久磁鐵組合體1產生之磁場與外側環狀永 久磁鐵組合體2產生之磁場所合成之磁場強度。 另一方面，如第16(b)圖所示，從第16(a)圖所顯示之 位置使外側環狀永久磁鐵組合體2旋轉180度之狀態下， 使內側環狀永久磁鐵組合體1之磁性回路所產生之磁場與 該外側環狀永久磁鐵組合體2之磁性回路所產生之磁場， 因爲成相反方向之故而互相抵消。從而，中央空洞部20 內之磁場幾乎爲零。如此，兩圓筒之旋轉角度可使磁場之 大小從實質上爲零被調整到最大。 被熱處理品爲具有磁性阻抗膜之晶圓基板的情況時，爲 了使磁性抵抗效果穩定地提高，通常不僅必須有1.0T以 上之大磁場，而且必須使磁場對磁性膜的磁化方向爲平行 而且均勻。但是先前技術之具有電磁鐵的熱處理爐中，無 法產生與磁性膜成平行且均勻的磁場。 本發明之目的 因而，本發明之目的在提供一種磁場中之熱處理爐，其 564442 五、發明說明（4) 可產生平行且均勻的磁場，而且可降低磁場之洩漏，安全 性高且小型且精度高。 本發明之另一個目的在提供一種使用磁場中之熱處理爐， 使被熱處理品在磁場中之熱處理方法。 發明之扼要說明 本發明所構想者，爲在多數個被熱處理品進行一次之磁 場中熱處理之情況時，使被熱處理品被加熱之裝置的外周 設置有冷卻裝置，可使用做爲磁場產生裝置用之永久磁鐵， 而且使用做爲磁場產生裝置之雙重圓筒型赫爾巴哈型（音 譯）磁氣回路之時，可發現到熱處理中被熱處理品之徑向 上可施加高精度且均勻之平行磁場。 本發明之第一磁場中熱處理爐，其特徵爲具備有：（a) 磁場產生裝置，由一環狀永久磁鐵組合體所形成，其在直 徑方向上具有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個永 久磁鐵塊被組合成環狀，以及（b )熱處理裝置，其位於內 側環狀永久磁鐵組合體之中央空洞部內，從外側依順序具 有冷卻裝置、加熱裝置、及含有保持多數個被熱處理品用 之熱處理用保持具之熱處理容器。 其中該環狀永久磁鐵組合體具看120公厘以上之內徑及 300公厘以上之外徑，以及100公厘以上之軸線方向長度 時較佳。而且，其中該環狀永久磁鐵組合體其軸線方向大 致爲半徑方向外側一樣短時較佳。 該構成該環狀永久磁鐵組合體之各個永久磁鐵塊具有 564442 五、發明說明（5) 1.1T以上之殘留磁束 密度及1114kA/m(14kOe)以上之保磁力時較佳。 該環狀永久磁鐵組合體之軸線方向長度h及外徑02必 須滿足2S 10之必要條件時較佳。 本發明之第二磁場中熱處理爐，其特徵爲具備有：（a) 磁場產生裝置，由外側環狀永久磁鐵組合體所形成，其在 直徑方向上具有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個 永久磁鐵塊被組合成環狀，以及在外側環狀永久磁鐵組合 體之內側具有內側環狀永久磁鐵組合體，其在直徑方向上 具有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個永久磁鐵塊 被組合成環狀，以及（b )熱處理裝置，其位於內側環狀.永久 磁鐵組合體之中央空洞部內，從外側依順序具有冷卻裝置 、加熱裝置、及含有保持多數個被熱處理品用之熱處理用 保持具之熱處理容器。 第一及第二磁場中熱處理爐中，該熱處理爐內爲真空較 佳，真空度不予限定。而且熱處理爐內含有少量非活性氣 體較佳。 第一及第二磁場中熱處理爐中，該冷卻裝置具有供冷卻 液流動之冷卻管，設置在該冷卻管之外周，於該內側環狀 永久磁鐵組合體之內側上之散熱板較佳。 第一及第二磁場中熱處理爐中，該磁場產生裝置之軸 線方向磁場中心，與插入該熱處理容器內之多數個被熱處 理品之集合體之軸線方向中心大致成爲一致較佳。 564442 五、發明說明（6) 該外側環狀永久磁鐵組合體與該內側環狀永久磁鐵組合 體可相對地旋轉，而且在該中央空洞部內進行熱處理之該 被熱處理品與內側環狀永久磁鐵組合體之相對的方向未改 變較佳。爲了使該內側環狀永久磁鐵組合體及該外側環狀 永久磁鐵組合體可相對地旋轉，該中央空洞部內之磁場可 在0-2T之範圔內增減。 該內側環狀永久磁鐵組合體之內徑在1 20公厘以上，該 外側環狀永久磁鐵組合體之外徑在300公厘以上，並且該 內側環狀永久磁鐵組合體或者該外側環狀永久磁鐵組合體 之軸線方向長度在100公厘以上時較佳。 本發明之較佳實施例中，該內側環狀永久磁鐵組合體及 該外側環狀永久磁鐵組合體具有不同之軸線方向長度。 本發明之又一較佳實施例中，前述內側環狀永久磁鐵組 合體及/或前述外側環狀永久磁鐵組合體係越朝經向外側 軸線方向越短。 構成該外側環狀永久磁鐵組合體及該內側環狀永久磁鐵 組合體之各個永久磁鐵塊具有1 . 1 T以上之殘留磁束密度 及1114kA/m(14kOe)以上之保磁力較佳。 該環狀永久磁鐵組合體之軸線方向長度Hi及外徑D2須 滿足10之必要條件較佳。 使用上述一種磁場中熱處理爐而對多數個被熱處理品同 實施熱處理之本發明的方法，其特徵爲：（1)在該中央空 洞部內之徑向磁場實質上爲零之該內側環狀永久磁鐵組合 564442 五、發明說明（7) 體、以及該外側環狀永久磁鐵組合體之相對旋轉位置上， 將多數個被熱處理品被層層堆積之熱處理用保持具插入到 該熱處理容器內，（2 )使該外側環狀永久磁鐵組合體可對 該內側環狀永久磁鐵組合體成相對地旋轉，而使該中央空 洞部內存在有預定之磁場下，由該加熱裝置對該熱處理容 器內之被熱處理品進行熱處理，同時由該冷卻裝置冷卻該 磁場產生裝置，（3 )該被熱處理品之熱處理完成之後，在 該中央空洞部內之徑向磁場實質上爲零之該內側環狀永久 磁鐵組合體、以及該外側環狀永久磁鐵組合體之相對旋轉 位置上，將多數個被熱處理品從該熱處理容器中取出。 該被熱處理品爲表面上形成有磁性膜之晶圓基板較佳。 該多數個被熱處理品之集合體之軸線方向中心在與該磁 場產生裝置之軸線方向磁場中心大致爲一致之位置時，使 該被熱處理品集合體被保持在該熱處理容器內較佳。 該熱處理容器內實質上爲真空之狀態下進行熱處理較佳 〇 圖面之簡單說明 第1 ( a )圖爲顯示本發明之第一磁場中熱處理爐的一例之 縱剖面圖。 第1(b)圖爲顯示本發明之第二磁場中熱處理爐的一例之 縱剖面圖。 第2 ( a )圖爲顯示本發明之磁場中熱處理爐之磁場產生裝 置中，外側環狀永久磁鐵組合體及該內側環狀永久磁鐵組 564442 五、發明說明（8) 合體之各永久磁鐵塊的磁化方向爲一致之情況的槪略剖面 圖。 第2(b)圖爲顯示本發明之磁場中熱處理爐之磁場產生裝 置中，外側環狀永久磁鐵組合體及該內側環狀永久磁鐵組 合體之各永久磁鐵塊的磁化方向爲幾乎完全相反之情況的 槪略剖面圖。 第2 ( c )圖爲顯示本發明之磁場中熱處理爐之磁場產生裝 置中，對於內側環狀永久磁鐵組合體，係將外側環狀永久 磁鐵組合體以角度α旋轉之情況。 第3圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永久 磁鐵組合體之組合的其他例子之剖面圖。 第4圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永久 磁鐵組合體之組合的又一例子之剖面圖。 第5圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永久 磁鐵組合體之組合的再一例子之剖面圖。 第6(a)圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永 久磁鐵組合體之軸線方向關係之一例之剖面圖。 第6 ( b )圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永 久磁鐵組合體之軸線方向關係之其他例之剖面圖。 第6 ( c )圖爲顯示內側環狀永久磁鐵組合體及外側環狀永 久磁鐵組合體之軸線方向關係之又一例之剖面圖； 第7圖爲顯示環狀永久磁鐵組合體之沿著軸線方向的中 央空洞內之磁場強度分佈曲線圖。 -10- 巧64442 五、發明說明（9) 第8圖爲顯示中央空洞內之磁束密度對磁性回路之外徑 及軸線方向長度之依存性曲線圖。 第9圖爲顯示對於內側環狀永久磁鐵組合體，外內側環 狀永久磁鐵組合體之旋轉角度及合成磁場之偏差角度的關 係曲線。_ 第10圖爲顯示多數個永久磁鐵片所形成之永久磁鐵塊 的一例之平面圖及剖面圖。 第11圖爲顯示多數個永久磁鐵片所形成之永久磁鐵塊 的另一例之平面圖及剖面圖。 第1 2 ( a )圖爲顯示永久磁鐵塊的剖面形狀之一例之平面 圖及剖面圖。 第1 2 ( b )圖爲顯示永久磁鐵塊的剖面形狀之另一例之平 面圖及剖面圖。 第1 3圖爲顯示磁化方向不同之2種永久磁鐵所形成之 環狀永久磁鐵組合體之一例的平面圖。 第14圖爲顯不由8個永久磁鐵塊形成之環狀永久磁鐵 組合體及由1 2個永久磁鐵塊形成之環狀永久磁鐵組合體 中，環狀永久磁鐵組合體之中央空洞內的軸線上之磁束密 度與從環狀永久磁鐵組合體之中心的軸線方向距離的關係 曲線。 第1 5圖爲顯示具有電磁鐵之先前技術之磁場中熱處理 爐的槪略剖面圖。 第1 6 ( a )圖爲赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路，顯示外側環 -11- ,64442 五、發明說明（1〇) 狀永久磁鐵組合體及內側環狀永久磁鐵組合體之永久磁鐵 塊的磁化方向爲一致之情況的槪略剖面圖； 第1 6 ( b )圖爲赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路，顯示外側環 狀永久磁鐵組合體及內側環狀永久磁鐵組合體之永久磁鐵 塊的磁化方向爲正反相對之情況的槪略剖面圖。 發明之較佳實施例之詳細說明 如第1 ( a )圖所顯示，本發明之第一磁場中熱處理爐， 在由熱處理容器6及加熱裝置5所形成之熱處理裝置的外 周上，經由冷卻裝置3而設置有環狀永久磁鐵組合體1之 故，可在水平面內以低成本且穩定地產生同一方向上之均 勻磁場。 而且如第1 ( b )圖所顯示，本發明之第二磁場中熱處理 爐，在由熱處理容器6及加熱裝置5所形成之熱處理裝置 的外周上，具有經由冷卻裝置3而由內側環狀永久磁鐵組 合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2所形成之雙重圓筒式 赫爾巴哈型（音譯）磁氣回路之磁場產生裝置，而在軸線方 向上可以低成本且穩定地產生範圍比較拘限、且集中之水 平面內同一方向均勻磁場。而且中央空洞部20之磁場強 度可任意調節。從而，可使比較薄且大直徑的（例如6 - 8 吋或以上）之多枚磁性膜晶圓基板A適當地以一次而進行 熱處理。 第二磁場中熱處理爐中，雖然構成磁場產生裝置之內側 環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2可成 -12- 564442 五、發明說明（11 ) 相對地自由旋轉，被熱處理品A與內側環狀永久磁鐵組合 體1最好相對地在方向上不改變較佳。例如，被熱處理品 A與內側環狀永久磁鐵組合體1 一起不旋轉亦可。抑或， 使被處理品A與內側環狀永久磁鐵組合體1相同旋轉，亦 可使外側環狀永久磁鐵組合體2相對於此的旋轉。藉由同 心圓狀之雙重環狀永久磁鐵組合體1，2成相對地旋轉， 使內外之環狀永久磁鐵組合體1，2所產生之磁場被合成， 而可在中央空洞部20內獲得任意之合成磁場強度。此種 中央空洞部20內之水平面內之平行磁場，在各環狀永久 磁鐵組合體1，2之磁場強度爲1 T之時，伴隨著外側環狀 永久磁鐵組合體2之旋轉而在大致爲〇〜2T之範圍內變動 〇 爲了磁場中熱處理元件之品質穩定化，被熱處理品A被 插入熱處理容器6以及取出時，使中央空洞部20內之磁 場強度實質上爲零較佳。與磁場強度有關的用語「實質上 爲零」，意即磁場強度小到可不受到被熱處理品之磁化所 影響之意。對於內側環狀永久磁鐵組合體1而使外側環狀 永久磁鐵組合體2旋轉時，內側環狀永久磁鐵組合體1之 中央空洞部20內之合成磁場係如第9圖所顯示一面旋轉 而在約0〜2T之範圍內變動。 從而，本發明之熱處理方法具有：（1 )在該外側環狀永 久磁鐵組合體2所產生之磁場與內側環狀永久磁鐵組合體 1所產生之磁場成爲完全相反方向之下，使外側環狀永久 -13- 564442 五、發明說明（12) 磁鐵組合體2旋轉，而使磁場強度實質上爲零之狀態下， 將被熱處理品A被插入熱處理容器6中，從兩個環狀永久 磁鐵組合體1，2之磁性回路所產生之合成磁場的軸線方 向中心上設置被熱處理品A，（ 2 )使外側環狀永久磁鐵組 合體2旋轉，而使磁場強度調整到所要之磁場強度之下熱 處理被熱處理品A，（ 3 )熱處理完成之後，施加之磁場強 度與上述同樣地再度爲零之狀態下，將被熱處理品A從該 熱處理容器中取出之工程。此時，若被熱處理品A被固定， 而使內側環狀永久磁鐵組合體1旋轉時，施加在被熱處理 品A爲變動之故，被熱處理品A之磁氣特性恐怕會產生不 均或劣化。因而，最好在中央空洞部2 0內進行熱處理之 被熱處理品A與內側環狀永久磁鐵組合體1相對的方向不 要有改變較佳。 兩個環狀永久磁鐵組合體1，2所產生之磁場係被向量 合成。因此，內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久 磁鐵組合體2所產生之磁場例如均爲0 . 5T之情況時，對 於內側環狀永久磁鐵組合體1而將外側環狀永久磁鐵組合 體2之旋轉角度α及合成磁場之偏差角度0的關係係如第 9圖所示。此種旋轉內側環狀永久磁鐵組合體1而使磁場 強度變動之情況下，磁場方向最後變成完全相反方向（1 80 ° )。但是外側環狀永久磁鐵組合體2已旋轉之情況時， 合成磁場之偏差角度0最大爲90° 。熱處理完成之後，使 磁場實質上回到爲零之時，爲了在被熱處理品Α上施加一 -14- 564442 五、發明說明（13) 定方向之磁場，兩個環狀永久磁鐵組合體1，2之合成磁 場的方向被合在一起，而使內側環狀永久磁鐵組合體1或 熱處理用保持具1 0被旋轉。 當內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合 體2之間在沒有間隙之下配置成同心圓狀之時，可視爲是 一個環狀磁氣回路。當內側環狀永久磁鐵組合體1及外側 環狀永久磁鐵組合體2之間有間隙之時，兩者之間的磁阻 會增大，而使內側環狀永久磁鐵組合體1之中央空洞部 20內的磁場強度降低。因此，當內側環狀永久磁鐵組合 體1及外側環狀永久磁鐵組合體2之間在沒有間隙之情況 下，可使磁場產生裝置爲最小。因而，磁場產生裝置之性 能是由當內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵 組合體2之外徑所決定。 需要進行熱處理之晶圓直徑爲30公厘之時，晶圓外周 與真空容器6的內壁之間的間隙被確保爲1 0公厘之情況 時，真空容器6內徑變成50公厘。因爲真空容器6的壁 厚例如爲5公厘，加熱裝置5之厚度例如爲5公厘，冷卻 裝置3之厚度例如爲20公厘，各元件間之間隙合計爲1 0 公厘，內側環狀永久磁鐵組合體1之內徑爲1 20公厘。 永久磁鐵之殘留磁束密度Br爲1.4 5T之時，中央空洞 部20內的磁場強度會超過1T，如第8圖所示內側環狀永 久磁鐵組合體1之內徑Ο。爲1 20公厘之情況時，環狀永 久磁鐵組合體之外徑D在300公厘以上較佳，其軸線方向 -15- 564442 五、發明說明（14) 長度最好在100公厘以上較佳。 由”應用物理期刊 Journal of Applied Physics Vol.86, No.ll，1 cember 1 999”中，內側環狀永久磁鐵組合體之 中央空洞部內的磁場強度B可由Β = Βγ/(Ι^/Μ所計算（但 是Ri爲中央空洞部之半徑，R。爲外側環狀永久磁鐵組合體 之外半徑）。但是，磁場強度由模擬計算之結果，如第8 圖所示，磁場強度是因應於環狀永久磁鐵組合體1之軸線 方向長度而變化，環狀永久磁鐵組合體1變短之時，則中 央空洞部20內的磁場強度會變小。由此結果可知，爲了 使中央空洞部20內的磁束密度爲1T以上，外側環狀永久 磁鐵組合體2之軸線方向長度及內側環狀永久磁鐵組合體 1之軸線方向長度必須均爲1 00公厘以上。 爲了降低洩漏磁束，使外側環狀永久磁鐵組合體2在軸 線方向上比內側環狀永久磁鐵組合體1短之時最佳。再者， 內側環狀永久磁鐵組合體1及/或外側環狀永久磁鐵組合 體2係越朝徑向外側側軸線方向越短，藉此可使軸線方向 之洩漏磁場更被降低。如此之構造可使環狀磁氣回路之洩 漏磁束變小，而可達成磁氣回路之小型化及輕量化。 如第3圖所示，爲了使磁氣回路小型化，亦可使內側環 狀永久磁鐵組合體1之軸線方向長度H i小於外側環狀永久 、磁鐵組合體2之軸線方向長度H2 °爲了確保產生相同長度 之均勻磁場領域，使環狀永久磁鐵組合體變長而比加大 其半徑有效，設置面積亦可更小。 -16- 564442 五、發明說明（15) 內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體 2所使用之永久磁鐵具有1 . 1T以上之殘留磁束密度及 1 1 14kA/m( 14k0e)以上之保磁力，而且內側環狀永久磁鐵 組合體1之軸線方向長度h及外側環狀永久磁鐵組合體2 之外徑D2須滿足2S D2/10之必要條件較佳。此比値 D2/1越大時，可在軸線方向上產生更廣範圍之均勻磁場 。在此範圍內之時，可使環狀永久磁鐵組合體1，2全體 之重量減少之下，而產生大的磁場。 本發明之磁場中熱處理爐中，熱處理裝置如第1圖所示 具有：在有鏡面之盒子內設置有冷卻管4之冷卻裝置3; 在石英玻璃管內埋設有碳加熱器等所形成之加熱裝置5 ; 由透明玻璃所形成之真空容器6，真空容器6內插入有載 置數枚被熱處理品A之熱處理用保持具10。藉由此熱處理 裝置，可使內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁 鐵組合體2所形成之磁場產生裝置的磁場中心很容易地與 被熱處理品A集合體之中心保持一致。而且，加熱裝置5 與磁場產生裝置之間有冷卻裝置3之故，可遮斷對永久磁 鐵之熱影響。因此，250 °C〜300 °C程度之熱處理溫度亦無 關係，不會對永久磁鐵產生熱劣化。此外，亦可使熱處理 裝置被置於氮氣等之非氧化性氣體環境下。 作爲內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組 合體2所使用之永久磁鐵，可使用鋇鐵氧系磁鐵、緦鐵氧 系磁鐵、添加鑭及鈷之鐵氧系磁鐵之外，亦可使用鈸-鐵 -17- 564442 五、發明說明（16) 硼系磁鐵、釤-鈷系磁鐵、釤-鐵-氮系磁鐵等之稀土金屬 類磁鐵等，尤其具有高殘留磁束密度之鈸-鐵-硼系磁鐵較 佳。永久磁鐵不限於燒結磁鐵，黏著磁鐵亦可使用。銨_ 鐵-硼系磁鐵之耐熱溫度低之故，使用先前技術之熱處理 爐較困難，但是可適用於本發明之在熱處理裝置與磁場產 生裝置之間設置有冷卻裝置3之磁場中熱處理爐。 熱處理中連續施加磁場之情況時，因爲不須要調整磁場 之故，在內側環狀永久磁鐵組合體1之外側上不必配置外 側環狀永久磁鐵組合體2亦可。 (第1實施例） 第1圖所顯示之本發明之磁場中熱處理爐的磁場產生裝 置，具有內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵 組合體2。構成各磁氣回路1，2之永久磁鐵塊均由具有 1.4T之殘留磁束密度及1192kA/m(14kOe)之保磁力的鈸-鐵-硼系磁鐵所形成。第2圖顯示內側環狀永久磁鐵組合 體1及外側環狀永久磁鐵組合體2之橫剖面構造。 此實施例中，內側環狀永久磁鐵組合體1是由磁化方向 不同之3種扇狀永久磁鐵塊11，1 2，1 3在周圍方向共配 列1 2個所形成。扇狀永久磁鐵塊1 1，1 2，1 3具有相同形 狀之故，扇形之中心角爲3 0 ° 。而且外側環狀永久磁鐵組 合體2亦由磁化方向不同之3種扇狀永久磁鐵塊21，22, 23在周圍方向共配列12個所形成。扇狀永久磁鐵塊21， 2 2，2 3亦具有相同形狀之故，扇形之中心角爲3 0 ° 。而 -18- 564442 五、發明說明（17) 各扇狀永久磁鐵塊11，12，13，21，22，23之水平剖面 形狀，亦可以梯形來取代扇形。 各環狀永久磁鐵組合體1，2之永久磁鐵塊，其磁化方 向上之磁束流動大致爲一致，而且在中央空洞部內使磁束 在直徑方向上流動地被組合成環狀。因此，內側環狀永 久fe;鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2之合成磁場 (箭頭表示）在中央空洞部20中施加於半徑方向。 此實施例中，內側環狀永久磁鐵組合體1之內徑D。爲 360公厘，外徑Di爲560公厘。而且外側環狀永久磁鐵 組合體2之外徑D2爲1 200公厘。兩個環狀永久磁鐵組合 體1，2之軸線方向長度（高度）H爲420公厘。內側環狀永 久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2互相成自由 轉動之故，兩者之間有若干間隙。內側環狀永久磁鐵組合 體1被固定。作爲外側環狀永久磁鐵組合體2之驅動裝置 (圖中未顯示），在外側環狀永久磁鐵組合體2之保持元件 1 5的下部設置齒輪（圖中未顯示），齒輪係卡合至伺服馬 達等。因而，外側環狀永久磁鐵組合體2可對內側環狀永 久磁鐵組合體1旋轉。 本實施例之熱處理裝置具備有：有內面被電鍍處理而變 成鏡面之不銹鋼板的冷卻裝置3;使真空容器6內之被熱 處理品A被加熱用之電熱器裝置5 ;電熱器裝置5之內側 設置有內徑約220公厘之石英玻璃所製成之真空容器6。 冷卻裝置3內設置有冷卻管4。冷卻裝置3除冷卻管4之 -19- 564442 五、發明說明（18) 外亦可使用其他散熱板，散熱板被設置在冷卻管4與內側 環狀永久磁鐵組合體1之間。真空中之加熱主要爲輻射熱 之故，構成真空容器6之石英玻璃最好爲透明。被熱處理 品A可認爲是6〜8吋之晶圓基板之故，最好真空容器6之 內徑約爲170〜220公厘。 真空谷梯1 6之一 5而以密封兀件7進行密封，另~端以密 封用陽螺栓部8及密封用陰螺栓部9進行密封。密封用陰 螺栓部9之軸1 9上具有，使被熱處理品a被保持在真空 容器6之大致中央部用的熱處理用保持具1〇。 熱處理用保持具1 0具有，例如載置形成有磁性膜之晶 圓基板用的盤子約以6公厘之間隔，25枚程度配置在軸線 方向之構造。熱處理用保持具10在真空容器6內爲在水 平面內可自由旋轉。爲了調整磁場而旋轉外側環狀永久磁 鐵組合體2之時，內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀 永久磁鐵組合體2之合成磁場亦必定會旋轉。因而，爲了 防止合成磁場對被熱處理品A旋轉，使被熱處理品A經常 與合成磁場同方向地，而使熱處理用保持具1 0旋轉時較 佳。 熱處理用保持具10之上端，中央及下端上具有熱電偶 可測定溫度，電熱器裝置5之溫度以PID控制。密封部7 上具有吸氣口。排氣口與在真空容器6之上部設置之真空 泵（圖中未顯示）連接，以保持真空容器6內之真空。例如， 被熱處理品A爲形成有磁性膜之基板之情況時，在約 -20- 564442 五、發明說明（19) 1 XI 0_5〜lxio _6Pa之真空狀態下進行熱處理較佳。吸氣口被 連接到氮氣瓶，因應於需要可使真空容器6內灌入惰性環 境氣體。 如第2(b)圖所顯示，在中央空洞部20內之磁場幾乎爲 零之位置下，使外側環狀永久磁鐵組合體2旋轉。具有多 數個強磁性層經由非磁性絕緣層所積層之磁性膜之多個基 板被配列在熱處理用保持具10之盤子上，而插入真空容 器6內。此時，堆積之基板全體之中心與內側環狀永久磁 鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2之中心大致保持 一致。 使密封用陰螺栓部9螺合到密封用陽螺栓部8上，而使 真空容器6變成氣密狀態後，由真空泵對真空容器6進行 排氣，而達到lxlO·5〜lxl(T6Pa之真空度。固定晶圓基板 與內側環狀永久磁鐵組合體1之相對位置，僅使外側環狀 永久磁鐵組合體2旋轉。爲了在中央空洞部20內形成所 需要大小之合成磁場，如第2 ( c )圖所顯示，對於內側環 狀永久磁鐵組合體1而可使外側環狀永久磁鐵組合體2僅 僅以所需要之角度α旋轉。 冷卻水在冷卻管4中流動，而且由電熱器裝置5以5°C /分之速度使晶圓基板升溫，在300°C±3%之溫度下保持 30-60分，其後真空容器6內之溫度以2°C/分之速度降低， 晶圓溫度變成15(TC之後，再度如第2(b)圖所顯示，調節 內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2 -21 - 564442 五、發明說明（2〇) 之角度α，使磁場幾乎成爲零。 第1表中，中央空洞部20內之磁場在軸線方向磁場中 心土 5%之內時，可視爲均勻之磁場。如第7圖所示，晶 圓基板所具有之兩環狀磁氣回路的軸線方向長度（ 420mm) 之中央到±80mm之範圍內，可獲得10%以下之均勻磁場強 度。各測定位置之磁場扭曲角度全部在2 °以內。使用此 種完成磁場中熱處理之晶圓基板做爲磁頭，其磁氣特性很 良好，不良率爲〇。 從磁氣回路端面在軸線方向離開350公厘之位置上的洩 漏磁場爲1 〇M t以下時是很小的，而且從磁氣回路側面離 開1公尺之位置上之洩漏磁場爲1 OmT以下時亦很小。 第1表 從中心之軸線方 中央空洞部內之磁束密度 向距離ΔΗ(公厘） 最大値Tmax 最小値Tmin 均勻度（1) 最大扭曲角 (T) (T) (%) (度） 0 1.096 1.034 5.7 1.0 75 1.056 0.988 6.4 1.3 0-75之範圍 1.096 0.988 9.9 1.3 註：（1)磁束密度之均勻度是以（Tmax-Tmin)所算出。 (第2實施例） 如第3圖所示，除了使外側環狀永久磁鐵組合體2A及 內側環狀永久磁鐵組合體1 A之軸線方向長度改變，而且 使內側環狀永久磁鐵組合體1 A連同晶圓基板不旋轉之外，

-22- 564442 五、發明說明（21) 均與第1實施例進行相同的磁場中熱處理。各環狀永久磁 鐵組合體爲由磁化方向不同之3種扇狀永久磁鐵塊所形成， 在周圍方向配列1 2個。各永久磁鐵塊之磁化方向與第2 圖所顯示者相同。 作爲8吋之晶圓基板的磁場中熱處理爐，將內側環狀永 久磁鐵組合體1A之內徑DQ設爲360公厘，外徑Di爲5 60 公厘。而且外側環狀永久磁鐵組合體2A之外徑D2設爲 1100公厘。再者，內側環狀永久磁鐵組合體1A之軸線方向 長度h設爲420公厘，外側環狀永久磁鐵組合體2A之軸 線方向長度H2設爲500公厘。 如第2表所示，可獲得中央空洞部20內± 5%均勻磁場 。而且磁場強度之變動被測定之後，被確認在從長度爲 420公厘之內側環狀永久磁鐵組合體1A的軸線中心土 80mm 之範圍內，可獲得± 5%以下之均勻磁場強度。在此範圍內 設置晶圓基板較佳。在此範圍外保持晶圓基板時，磁場之 均勻度會降低之故，會使晶圓基板所製成之磁頭的磁氣特 性劣化。各測定位置之磁場扭曲角度全部在2°以內。使 用本實施例進行磁場中熱處理後之晶圓基板做爲磁頭，其 磁氣特性很良好，不良率爲0。熱處理完成後之晶圓溫度 爲50t以下之狀態下，使內側環狀永久磁鐵組合體1A及 晶圓基板不旋轉，而使磁場實質上成爲零之時，亦可獲得 良好性能之磁頭。 雖然第2實施例之外側環狀永久磁鐵組合體比第1實施 -23- 564442 五、發明說明（22) 例者在軸線方向上長約19%，半徑方向上短約10%,但是 第2實施例之外側環狀永久磁鐵組合體僅比第1實施例者 稍輕。從而，第2實施例者比第1實施例者之磁.場產生裝 置的設置面積小，均勻磁場領域較長。 第2表 從中心之軸線方 向距離ΔΗ(公厘） 中央空洞部內之磁束密度 最大値Tmax (丁） 最小値Tmin (T) 均勻度（1) (%) 最大扭曲角 (度） 0 1.086 1.031 5.0% 1.0 80 1.046 0.979 6.4% 1.3 0-80 1.086 0.979 9.8% 1.3 註：（1)磁束密度之均勻度是以（Tmax-Tmin)所算出。 (第1比較例） 除了加熱裝置5設置在兩環狀永久磁鐵組合體1，2的 軸線方向外側以外，其他均與第1實施例者相同之下，而 進行磁場中熱處理試驗。熱處理用保持具1 0之各位置上 之溫度分布產生不均，各磁頭之磁氣特性亦產生不均。 (第2比較例） 除了取下冷卻裝置3以外，其他均與第1實施例者相同 之下，而進行磁場中熱處理試驗。雖然熱處理用保持具 1 0之各位置上之溫度分布沒有產生誤差，熱處理用保持 具10之各位置上之溫度分布產生不均；熱處理中之熱會 對內側環狀永久磁鐵組合體1之永久磁鐵造成減磁，而無

-24- 564442 五、發明說明（23) 法獲得充分之磁場強度。 (第3實施例） 與第1實施例者相同地，使用具有分別如第2圖所示之 磁化方向的1 2個永久磁鐵塊所形成之內側環狀永久磁鐵 組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2之磁場中熱處理爐 。其內側環狀永久磁鐵組合體1之內徑DQ爲3 60公厘， 外徑Di爲560公厘。而且外側環狀永久磁鐵組合體2之 外徑〇2爲1100公厘。兩個環狀永久磁鐵組合體1，2之軸 線方向長度（高度）H爲420公厘。 內側環狀永久磁鐵組合體1之外殻11下部設置有齒輪 之故，內側環狀永久磁鐵組合體1由馬達而可對外側環狀 永久磁鐵組合體2及晶圓基板旋轉。從而，使晶圓基板與 內側環狀永久磁鐵組合體1之相對位置變化。此外均與第 1實施例者相同。 中央空洞部20之磁場與第2表相同，而在軸線方向中 心具有土 5%以下之均勻強度之磁場。雖然已測定沿著軸 線方向長度Η之磁場強度變動，但是在軸線長度Η之中央 到土 80mm之範圍內，可獲得±5%以下之均勻磁場強度。各 測定位置之磁場扭曲角度在2°以內。雖然使用本實施例 進行磁場中熱處理後之晶圓基板做爲磁頭，其磁氣特性亦 很良好，但是比與第1及第2實施例者較低。 (第4實施例） 第4圖顯示內側環狀永久磁鐵組合體1B及外側環狀永 -25- 564442 五、發明說明（24) 久磁鐵組合體2B之組合的另一例。外側環狀永久磁鐵組 合體2B之軸線方向長度（高度）比內側環狀永久磁鐵組合 體1 B者爲短。而且，第5圖之例中，外側環狀永久磁鐵 組合體2C之軸線方向長度（高度）比內側環狀永久磁鐵組 合體1B者爲短。再者，內外之環狀永久磁鐵組合體1C， 2C之軸線方向長度係朝向半徑方向漸漸地變短。由於此構 造，可使軸線方向之洩漏磁場更降低。因此，使環狀永久 磁鐵組合體之小型化及輕量化成爲可能，而可降低磁場中 熱處理爐全體。 第6 ( a )圖是顯示外側環狀永久磁鐵組合體2比內側環狀 永久磁鐵組合體1從做爲被熱處理品之晶圓A的待機位置 在軸線方向上僅以△ L之遠的距離之配置例。內側環狀永 久磁鐵組合體1及外側環狀永久磁鐵組合體2具有相同的 軸線方向長度。第6 ( b )圖與第6 ( a )圖同樣地，係顯示外 側環狀永久磁鐵組合體2僅以△ L之遠的距離從晶圓A的 待機位置離開，再者外側環狀永久磁鐵組合體2之軸線方 向長度L2比內側環狀永久磁鐵組合體1之軸線方向長度 L i短之例子。內側環狀永久磁鐵組合體1之軸線方向長度 h被定爲1 000公厘，外側環狀永久磁鐵組合體2之軸線 方向長度L2分別被定爲600公厘、800公厘、1 000公厘， 從中央空洞部20內之磁束密度及環狀永久磁鐵組合體之 端面在軸線方向上離開1 50公厘之位置上的洩漏磁束密度 被模擬。結果如第3表所示。中央空洞部20內之內徑D〇 -26- 564442 五、發明說明（25) 爲3 00公厘，內側環狀永久磁鐵組合體1之外徑比爲450 公厘，外側環狀永久磁鐵組合體2之外徑D2爲6 70公厘 第3表 磁場強度 外側環狀永久磁鐵組合體之: 良度1^(公厘） 600 800 1000 中央空洞部之中心磁場(T) 0.913 0.943 0.956 150公厘外側之洩漏磁場(T) 0.067 0.089 0.138 排列在兩環狀永久磁鐵組合體 之下面的情況時之洩漏磁場(T) 0.021 0.028 0.035 從第3表可知，兩環狀永久磁鐵組合體1，2之軸線方 向長度均爲相同情況時，雖然其洩漏磁場約爲0.1 4T，外 側環狀永久磁鐵組合體2之長度爲800公厘以下之時，其 洩漏磁場約爲0 . 1T以下，即降低到35%以下。而且，外 側環狀永久磁鐵組合體2之長度爲600公厘之中，其洩漏 磁場更被降低。外側環狀永久磁鐵組合體2之長度爲800 公厘之時的中央空洞部20中心之磁束密度，比1 000公厘 之時只有小3%。因此可知，對洩漏磁場之降低而言，外 側環狀永久磁鐵組合體之長度影響很大。欲使軸線方向上 之洩漏磁場小之時，如第6 ( c )圖所示內外環狀永久磁鐵 組合體1，2之下端被合在一起，外側環狀^久磁鐵組合 體2之上端比內側環狀永久磁鐵組合體1之上端低△ l距 離較佳。 -27- 564442 五、發明說明（26) 隨著內側環狀永久磁鐵組合體1之內徑變大時，磁氣回 路之各永久磁鐵塊以一個永久磁鐵構成很困難。因此，多 數個永久磁鐵被組合而構成各永久磁鐵塊較佳。環狀磁氣 回路之永久磁鐵塊之一例顯示在第1 0圖中。此例中，雖 然永久磁鐵塊是由在半徑方向上配列之3個永久磁鐵片所 形成，一般使用2個以上之永久磁鐵片即可。內側之永久 磁鐵片具有外半徑Ra及軸線方向長度La，中央之永久磁 鐵片具有內半徑Ra、外半徑Rb及軸線方向長度Lb。外側 之中央之永久磁鐵片具有內半徑Rb、外半徑Rc及軸線方 向長度Lc。各永久磁鐵片之軸線方向長度爲La>Lb>Lc， 逐漸向外側縮短。 第11圖爲顯示第1永久磁鐵片41及第2永久磁鐵片42 組合而成之永久磁鐵塊之例。圖示之例中，雖然第1及第 2永久磁鐵片41，42分別各爲2個組合而成，但是以奇 數個組合成亦可。圖中之箭頭顯示各永久磁鐵片之磁化方 向。 / 小永久磁鐵塊之情況時，可由一個永久磁鐵片構成。爲 了使洩漏磁場降低，例如第1 2 ( a )及1 2 ( b )圖所示，永久 磁鐵之軸線方向剖面以略呈梯形較佳。 上述之各實施例中，雖然使用由磁化方向不同之3種永 久磁鐵分別組合成內側環狀永久磁鐵組合體1及外側環狀 永久磁鐵組合體2 ,如第1 3圖所示亦可以使用由磁化方 向不同之2種永久磁鐵43，44構成之磁氣回路。 -28- 564442 五、發明說明（27) 各環狀永久磁鐵組合體1，2中，一周之永久磁鐵塊的 數目爲8個以上較佳。測定具有120公厘內徑及200公厘 外徑之環狀永久磁鐵組合體的中央空洞部的磁場（T)。第 1 4圖是顯示環狀永久磁鐵組合體之軸線方向長度（公厘）、 及磁場（T)(中央空洞部中心的磁束密度）之間的關係。從 第1 4圖可知，中央空洞部20之磁場，其一周之永久磁鐵 塊的數目爲1 2個之情況，比永久磁鐵塊的數目爲8個之 情況大5%之程度。 而，本說明書中雖然使用「磁場中熱處理」之用語，但 是此熱處理可稱爲「退火」。 本發明之磁場中熱處理爐之中，可將均勻平行磁場施加 於多數枚之磁性膜基板之被熱處理品之故，使熱處理後之 磁性膜基板之品質同樣地穩定。而且對於中央空洞部之被 熱處理品可調節磁場強度。而且本發明之磁場中熱處理爐 其洩漏磁場小之故，無進行磁性密封之必要性，可達成裝 置全體之小型化。而且，不須要磁場產生用電力之故，不 僅設備成本及運轉成本可降低，也沒有伴隨於磁場產生用 線圈之發熱問題。 內側環狀永久磁鐵組合體之中央空洞部內設置之冷卻裝 置中，不使熱處理溫度而造成永久磁鐵之特性劣化之冷卻 水量流動的話即可。從而，本發明之磁場中熱處理爐之運 轉成本很低。 -29- 564442 五、發明說明（28 ) 元件符號對照表 1 環狀永久磁鐵組合體 2 外側環狀永久磁鐵組合體 3 冷卻裝置 4 冷卻管 5 加熱裝置 6 熱處理容器 7 密封部 8 密封用陽螺栓部 9 密封用陰螺栓部 10 熱處理用保持具 11 外殼 11， 12,13 扇狀永久磁鐵塊 15 保持元件 20 中央空洞部 21， 22，23 扇狀永久磁鐵塊 A 被熱處理品 41 第1永久磁鐵片 42 第2永久磁鐵片 43, 44 永久磁鐵 -30-

Claims (1)

1. 564442 月 Η! 陔正補東 六、申請專利範圍 第9 1 1 0783 5號「磁場中熱處理爐及使用磁場中熱處理爐 之熱處理方法」專利案 (92年9月23日修正本） 六申請專利範圍： 1 . 一種磁場中熱處理爐，其特徵爲具備有：（a )磁場產生 裝置，由一個環狀永久磁鐵組合體所形成，其在直徑方 向上具有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個永久 磁鐵塊被組合成環狀，以及（b )熱處理裝置，其位於內 側環狀永久磁鐵組合體之中央空洞部內，從外側依順序 具有冷卻裝置 '加熱裝置、及含有保持多數個被熱處理 品用之熱處理用保持具之熱處理容器。 2 ·如申請專利範圍第1項之磁場中熱處理爐，其中該熱處 理容器爲真空容器。 3 ·如申請專利範圍第1項之磁場中熱處理爐，其中該冷 卻裝置具有供冷卻液流動之冷卻管，設置在該冷卻管之 外周，於該內側環狀永久磁鐵組合體之內側上之散熱板 4 ·如申請專利範圍第1項之磁場中熱處理爐，其中該磁場 產生裝置之軸線方向磁場中心，與插入該熱處理容器內 之多數個被熱處理品之集合體之軸線方向中心大致成爲 一致。 5 ·如申請專利範圍第1項之磁場中熱處理爐，其中該環狀 永久磁鐵組合體具有120公厘以上之內徑及300公厘以

   564442 六、申請專利範圍 上之外徑，且具有100公厘以上之軸線方向長度。 6 .如申請專利範圍第1或5項之磁場中熱處理爐，其中該 環狀永久磁鐵組合體係越朝徑向外側軸線方向越短。 7 .如申請專利範圍第1項之磁場中熱處理爐，其中構成該 環狀永久磁鐵組合體之各個永久磁鐵塊具有1.1T以上 之殘留磁束密度及1114kA/m(14kOe)以上之保磁力。 8 .如申請專利範圍第5項之磁場中熱處理爐，其中該環 狀永久磁鐵組合體之軸線方向長度h及外徑D2必須滿 足2S 10之必要條件。 9. 一種磁場中熱處理爐，其特徵爲具備有：（a)磁場產生 裝置，其具有外側環狀永久磁鐵組合體，其在直徑方向 上具有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個永久磁 鐵塊被組合成環狀，以及在外側環狀永久磁鐵組合體之 內側具有內側環狀永久磁鐵組合體，其在直徑方向上具 有使磁束成流動地配向之磁化方向的多數個永久磁鐵塊 被組合成環狀，以及（b )熱處理裝置，其位於內側環狀永 久磁鐵組合體之中央空洞部內，從外側依順序具有冷卻 _置 '加熱裝置、及含有保持多數個被熱處理品用之熱 處理用保持具的熱處理容器。 I 〇 ·如申請專利範圍第9項之磁場中熱處理爐，其中該熱處 理容器爲真空容器。 II ·如申請專利範圍第9項之磁場中熱處理爐，其中該冷 谷口 _置具有供冷卻液流動之冷卻管，設置在該冷卻管之 564442 六、申請專利範圍 外周，於該內側環狀永久磁鐵組合體之內側上之散熱板 〇 1 2 ·如申請專利範圍第9項之磁場中熱處理爐，其中該磁場 產生裝置之軸線方向磁場中心，與插入該熱處理容器內 之多數個被熱處理品之集合體之軸線方向中心大致成爲 一致。 1 3 .如申請專利範圍第9項之磁場中熱處理爐，其中對於該 被熱處理品，該內側環狀永久磁鐵組合體之方向係未改 變，該外側環狀永久磁鐵組合體與該內側環狀永久磁鐵 組合體可相對地旋轉。 1 4 ·如申請專利範圍第9或1 3項之磁場中熱處理爐，其中 該內側環狀永久磁鐵組合體及該外側環狀永久磁鐵組合 體可相對地旋轉，該中央空洞部內之磁場可在〇 - 2T之 範圍內增減。 1 5 ·如申請專利範圍第9或1 3項之磁場中熱處理爐，其中 該內側環狀永久磁鐵組合體之內徑在1 20公厘以上，該 外側環狀永久磁鐵組合體之外徑在300公厘以上，並且 該內側環狀永久磁鐵組合體或者該外側環狀永久磁鐵組 合體之軸線方向長度在1 00公厘以上。 1 6 ·如申請專利範圍第 1 5項之磁場中熱處理爐，其中該內 側環狀永久磁鐵組合體及該外側環狀永久磁鐵組合體具 有不同之軸線方向長度。 1 7 .如申請專利範圍第 1 6項之磁場中熱處理爐，其中該內 564442 六、 申請專利範圍 側 環 狀永久磁鐵組合體及/或該外側環狀永久磁 鐵 組 合 體 係 越朝徑向外側軸線方向越短。 18 如 串 請專利範圍第9項之磁場中熱處理爐，其中 構 成 該 外 側 環狀永久磁鐵組合體及該內側環狀永久磁鐵 組 合 體 之 各 個永久磁鐵塊具有1 . 1T以上之殘留磁束 密 度 及 11 1 4kA/m( 1 4kOe )以上之保磁力。 k 19 .如 串 請專利範圍第 1 5項之磁場中熱處理爐，其 中 該 環 狀永久磁鐵組合體之軸線方向長度h及外徑d2 須 備 足 2S 10之必要條件。 20 一 種 磁場中熱處理方法，係對多數個被熱處理品 同 時 實 施 熱 處理之方法，其使用一種磁場中熱處理爐， 其 具 備 有 : (a)磁場產生裝置，其具有外側環狀永久磁 鐵 組 合 體 其在直徑方向上具有使磁束成流動地配向之 磁 化 方 向 的 多數個永久磁鐵塊被組合成環狀，以及在外 側 環 狀 永 久 磁鐵組合體之內側具有內側環狀永久磁鐵組合體， 其在 直徑方向上具有使磁束成流動地配向之磁化 方 向 的 多 數 個永久磁鐵塊被組合成環狀，以及（b)熱處理裝置， 其位於內側環狀永久磁鐵組合體之中央空洞部內 5 從外 側 依 順序具有冷卻裝置，加熱裝置，及含有保持多 數 個 被 熱 處理品用之熱處理用保持具之熱處理容器， 其特 徵 爲 ： (1 )在該中央空洞部內之徑向磁場實質上爲 零 之 該 內 側 環狀永久磁鐵組合體、以及該外側環狀永久 磁 鐵 組 合 體 之相對旋轉位置上，將多數個被熱處理品被 -4- 層 層 堆 564442 六、申請專利範圍 積之熱處理用保持具插入到該熱處理容器內，（2 )使該 外側環狀永久磁鐵組合體可對該內側環狀永久磁鐵組合 體成相對地旋轉，而使該中央空洞部內存在有預定之磁 場下，由該加熱裝置對該熱處理容器內之被熱處理品進 行熱處理，同時由該冷卻裝置冷卻該磁場產生裝置，（3 ) 該被熱處理品之熱處理完成之後，在該中央空洞部內之 徑向磁場實質上爲零之該內側環狀永久磁鐵組合體、以 及該外側環狀永久磁鐵組合體之相對旋轉位置上，將多 數個被熱處理品從該熱處理容器取出。 2 1 .如申請專利範圍第20項之磁場中熱處理方法，其中該 被熱處理品爲表面上形成有磁性膜之晶圓基板。 22·如申請專利範圍第20項之磁場中熱處理方法，其中該 多數個被熱處理品之集合體之軸線方向中心在與該磁場 產生裝置之軸線方向磁場中心大致爲一致之位置時，使 該被熱處理品集合體被保持在該熱處理容器內。 23 .如申請專利範圍第2〇項之磁場中熱處理方法，其中該 熱處理容器內實質上爲真空之狀態下進行熱處理。