專利名稱：熱處理裝置及熱處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在磁場中進(jìn)行熱處理的裝置及熱處理方法，更詳細(xì)地說，涉及對于形成微細(xì)圖形的材料、磁性材料等，特別是對MR膜、GRM膜、TMR膜等磁性材料，在強(qiáng)磁場內(nèi)進(jìn)行熱處理的熱處理裝置及熱處理方法。
背景技術(shù)：
磁性材料膜，例如，作為用于磁頭及非易失性存儲器之一的MRAM(Magenetic Random Access Memory磁隨機(jī)存取存儲器)等的磁性材料，利用濺射法等在基板上形成的Fe-Ni、Pt-Mn，或者Co-Fe等的薄膜，通過在強(qiáng)磁場中進(jìn)行熱處理，可以顯示出其磁性。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，提出了在用電磁鐵或永磁鐵形成的磁場中，設(shè)置電爐、感應(yīng)加熱爐等，在其中進(jìn)行熱處理的熱處理裝置。在

圖16中示出了傳統(tǒng)的熱處理裝置的一個例子的簡略結(jié)構(gòu)。
如圖16所示，熱處理裝置1A包括作為熱處理容器的形成圓筒狀的真空容器2，在真空容器2內(nèi)保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)3，以及配置在真空容器2的外側(cè)的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20。保持機(jī)構(gòu)3包括保持處理對象的保持器3A，以及支承該保持器3A、且配備有開閉真空容器2的上部開口用的蓋構(gòu)件4的保持器支承裝置3B。
保持器支承裝置3B配置在真空容器2的上部，利用該支承裝置3B，將保持磁性材料等被熱處理的對象物(下面稱之為“處理對象”)的保持器3A裝入到內(nèi)部。
磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20，備有在真空容器2的外側(cè)對向配置的一對電磁鐵21，電磁鐵21具有磁心22和線圈23。
在真空容器2的外表面和電磁鐵21的磁心22的端面之間，設(shè)置加熱機(jī)構(gòu)100。通常，加熱機(jī)構(gòu)100，與真空容器2的外表面分離開規(guī)定的距離，并且，通過包圍真空容器2的外周面配置電加熱器101而構(gòu)成。例如如圖16所示，通過在包圍真空容器2配置的磚或陶瓷制的加熱器支承體102的與真空容器的外周面對向的內(nèi)周面上，例如設(shè)置螺旋狀的槽103，在該槽103內(nèi)設(shè)置鎳鉻線104等熱絲，構(gòu)成電加熱器100。此外，在加熱器支承體102的外周面上配置氧化鋁氈墊、磚等隔熱材料105，使得加熱機(jī)構(gòu)100的熱量不會向電磁鐵21上傳遞。
將進(jìn)行過熱處理的處理對象從真空容器2中取出，然后將新的處理對象保持在保持器3A上，利用支承裝置3B裝入到真空容器2內(nèi)，并加以保持，進(jìn)行上述熱處理。以后，以相同的步驟，通過分批處理，繼續(xù)進(jìn)行處理對象的熱處理。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在熱處理裝置1A中，通常在150℃～500℃的溫度下進(jìn)行處理對象的熱處理，但根據(jù)不同的情況，有時也進(jìn)行500℃～800℃的高溫處理，在將這種熱處理后的處理對象在高溫狀態(tài)從真空容器2取出到大氣當(dāng)中時，會由于氧化等導(dǎo)致其變質(zhì)。
從而，在現(xiàn)有技術(shù)中，熱處理后的處理對象，必須放置在真空容器2中，直到其溫度下降到室溫為止。因此，一個批次的處理時間必然加長。也可以設(shè)置水冷套進(jìn)行冷卻，但為了將熱處理后的處理對象的溫度下降到室溫，一般也需要3～4小時的長時間。
進(jìn)而，在現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置1A中，如圖16所示，從真空容器2中向上方取出進(jìn)行過熱處理的處理對象，然后，將新的處理對象保持在保持器3A上，利用支承裝置3B從上方裝入到真空容器2內(nèi)，進(jìn)行上述熱處理。以后，以相同的步驟，通過分批處理繼續(xù)進(jìn)行處理對象的熱處理。
這樣，在現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置1A中，作為處理對象的磁性材料等重量較大，因此，將真空容器2的上端部作為開口部，經(jīng)由該開口部將處理對象裝入真空容器2，或從其中取出。
根據(jù)本發(fā)明人等的研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果，盡管使上述結(jié)構(gòu)的熱處理裝置1A在無塵的環(huán)境下進(jìn)行熱處理，也會觀察到灰塵附著在處理對象上。
為了解決這一問題所進(jìn)行的進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置1A，將支承裝置3B，以及配備有圖16中未示出的、使該支承裝置3B上下移動的驅(qū)動馬達(dá)的升降機(jī)構(gòu)等移動機(jī)構(gòu)，配置在保持于保持器3A上的處理對象及真空容器2的上方，所以，在運(yùn)轉(zhuǎn)時，從支承裝置3B及移動機(jī)構(gòu)等產(chǎn)生的灰塵會直接附著在處理對象上，進(jìn)而，也會侵入到真空容器2內(nèi)，在熱處理時，附著在處理對象上。
這樣，為了防止從保持器支承裝置3B及移動機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生灰塵，必須大幅度地增大整個裝置的無塵化，因此，造成裝置結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和大型化。從而，裝置的設(shè)置面積增大，裝置的配置自由度減少。
因此，本發(fā)明的主要目的是，提供一種可以縮短一個批次的處理時間、增大處理對象的處理量的熱處理裝置及熱處理方法。
本發(fā)明的另外一個目的是，提供一種灰塵不容易附著在處理對象上的熱處理裝置及熱處理方法。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是，提供一種可以減少裝置的設(shè)置面積、提高裝置的配置自由度的熱處理裝置及熱處理方法。
發(fā)明的內(nèi)容利用根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置及熱處理方法達(dá)到上述目的。概括地說，根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種熱處理裝置，該裝置具有保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)，容納保持在保持機(jī)構(gòu)上的處理對象的熱處理容器，加熱處理對象的加熱機(jī)構(gòu)，將磁場施加到處理對象上的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其特征在于，該熱處理裝置包括與前述熱處理容器鄰接配置，可以將內(nèi)部空間設(shè)定成規(guī)定的氣氛的處理室，作用到前述保持機(jī)構(gòu)上，使前述處理對象在前述熱處理容器和前述熱處理室之間移動的移動機(jī)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施形式，前述加熱機(jī)構(gòu)及前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，以包圍前述熱處理容器的方式配置。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供一種熱處理方法，該方法使用上述熱處理裝置，在磁場中對處理對象進(jìn)行熱處理，其特征在于，包括以下工序(a)將處理對象收存到前述熱處理容器中的工序，
(b)令前述熱處理容器內(nèi)成為規(guī)定的氣氛、在磁場中進(jìn)行熱處理的工序，(c)將熱處理完畢的處理對象，移動到設(shè)定成規(guī)定氣氛的前述處理室內(nèi)的工序。
根據(jù)上述本發(fā)明的第一及第二個方面的一種實(shí)施形式，前述處理對象在熱處理溫度的大氣氣氛中會發(fā)生變質(zhì)，前述處理室設(shè)定成非氧化氣氛。
根據(jù)上述本發(fā)明的第一及第二個方面的另一種實(shí)施形式，前述處理室的非氧化氣氛是氮?dú)饣驓鍤鈿夥?。此外，也可以令前述處理室的氣氛為真空?br> 根據(jù)上述本發(fā)明的第一及第二個方面的另一種實(shí)施形式，前述處理室設(shè)定成規(guī)定的溫度。這時，前述處理室的規(guī)定溫度可以是室溫。
根據(jù)上述本發(fā)明的第一及第二個方面的另一種實(shí)施形式，前述處理室可以配置在前述熱處理容器的上方、下方或者側(cè)方。
根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供一種熱處理裝置，該裝置具有保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)，容納保持在保持機(jī)構(gòu)上的處理對象的熱處理容器，加熱處理對象的加熱機(jī)構(gòu)，將磁場施加到處理對象上的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其特征在于，進(jìn)一步包括無塵室，該無塵室配置在前述熱處理容器的下方，形成在前述熱處理容器的下端的開口部敞開，移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)配置在前述無塵室內(nèi)，作用于前述保持機(jī)構(gòu)上，使處理對象在前述熱處理容器和前述無塵室之間移動。
根據(jù)上述本發(fā)明的第三個方面的一種實(shí)施形式，前述熱處理容器是通過將開口部閉鎖而被抽真空的真空容器，前述移動機(jī)構(gòu)被配置在前述真空容器的開口部的下方位置處。
根據(jù)上述本發(fā)明的第三個方面的另一種實(shí)施形式，前述移動機(jī)構(gòu)，其可動部分位于配置在前述無塵室內(nèi)的處理對象的下方。
根據(jù)上述本發(fā)明的第三個方面的另一種實(shí)施形式，前述加熱機(jī)構(gòu)及前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，以包圍前述熱處理容器的方式配置。
根據(jù)上述本發(fā)明的第三個方面的另一種實(shí)施形式，至少前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)相對于前述熱處理容器是可以分離、連接的。
根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，提供一種熱處理方法，使用上述結(jié)構(gòu)的熱處理裝置在磁場中對處理對象進(jìn)行熱處理，其特征在于，該方法包括以下工序(a)將處理對象收存到前述保持機(jī)構(gòu)中的工序，(b)將處理對象從下方裝入到前述熱處理容器內(nèi)、在磁場中進(jìn)行熱處理的工序，(c)將熱處理完畢的處理對象移動到前述無塵室的下方、從前述熱處理容器中取出的工序。
附圖的簡單說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面正視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面平面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面?zhèn)纫晥D。
圖4是沿圖1的4-4線截取的簡略結(jié)構(gòu)的剖面?zhèn)纫晥D。
圖5是表示真空容器、加熱機(jī)構(gòu)及電磁鐵的配置關(guān)系的部分剖視圖。
圖6是加熱機(jī)構(gòu)的部分放大剖視圖。
圖7是表示水冷套的一個實(shí)施例的整體透視圖。
圖8是電加熱器的剖視圖。
圖9是說明電加熱器的設(shè)置方法的透視圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的另一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的另一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的另一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面正視圖。
圖13根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的另一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面平面圖。
圖14根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置的另一個實(shí)施例的簡略結(jié)構(gòu)的剖面?zhèn)纫晥D。
圖15是表示真空容器、加熱機(jī)構(gòu)及電磁鐵的配置關(guān)系的部分剖視圖。
圖16是現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置的簡略結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖更詳細(xì)地說明根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置及熱處理方法。
實(shí)施例1圖1～圖4表示根據(jù)本發(fā)明的熱處理裝置1的一個實(shí)施例的簡略總體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本實(shí)施例，熱處理裝置1，和現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置1A一樣，包括作為熱處理容器的真空容器2，將處理對象保持在真空容器內(nèi)的保持機(jī)構(gòu)3，配置在真空容器2的外側(cè)的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20。保持機(jī)構(gòu)3包括保持處理對象的保持器3A，支承該保持器3A的保持器支承裝置3B。
如同時參照圖5可以更好地理解的那樣，在本實(shí)施例中，真空容器2被制成一個帶階梯的圓筒狀容器，包括被制成小直徑的容器主體部2A，在容器主體部2A的上部成一整體地形成的大直徑的容器安裝部2B。容器主體部2A的下端部，在本實(shí)施例中，經(jīng)由閥2a與導(dǎo)入非氧化性氣體用的導(dǎo)管連接，但實(shí)質(zhì)上，它是一個閉鎖端，容器安裝部2B的上端部是開放的。
在本實(shí)施例中，通過將保持器支承裝置3B的蓋構(gòu)件4安裝在容器的上端開口部上，將容器的上端部密封。形成在真空容器2的容器主體部2A與容器安裝部2部之間的環(huán)形肩部2C，載置于下部結(jié)構(gòu)體5的容器設(shè)置部5a上，將真空容器2保持在該處。
為了在急冷時是穩(wěn)定的，優(yōu)選地用石英玻璃等陶瓷制作真空容器2。此外，在本實(shí)施例中，如將在后面詳細(xì)描述的那樣，由于利用加熱機(jī)構(gòu)30在真空中的加熱主要是利用輻射熱進(jìn)行的，所以，石英玻璃優(yōu)選是光學(xué)透明的。真空容器2的厚度，可以為2～6mm，在本實(shí)施例中，為3mm。
保持器3A利用支承軸7保持三十個左右的托盤6，該托盤6用于載置具有例如通過濺射等形成的Fe-Ni合金膜的、直徑為100～200mm左右的基板，該支承軸7的上端，被懸掛支承在保持器支承裝置3B上。
優(yōu)選地，將保持器3A可自由旋轉(zhuǎn)地保持在保持器支承裝置3B上，以便相對于磁場方向改變保持在保持器3A上的處理對象的方向。從而，在本實(shí)施例中，將驅(qū)動馬達(dá)8安裝在保持器支承裝置3B上，可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動保持器3A的支承軸7。
在將保持器支承裝置3B安裝到真空容器的上端部上之后，通過利用與真空容器的上端部連通的真空泵(圖中未示出)將真空容器2的內(nèi)部抽成真空，真空容器2可以保持在規(guī)定的真空狀態(tài)。例如，在處理對象是磁性金屬薄膜等的情況下，為了防止金屬薄膜的氧化，優(yōu)選在真空中，具體地說是在1Pa以下的真空狀態(tài)下進(jìn)行熱處理。此外，優(yōu)選地，在真空容器2內(nèi)填充氮?dú)?、氬氣等非氧化性氣體，將真空容器2內(nèi)形成非氧化性氣氛。
此外，保持器支承裝置3B配置在容器的上端部，借助作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10(參照圖4)，保持器3A可以和保持器支承裝置3B一起，向上方吊到容器2之外。從而，在這種狀態(tài)下，可以將磁性材料等被熱處理的對象物安裝到保持器3A上，或者，可以將其從保持器3A上取出。對于作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10，將在后面詳細(xì)描述。
磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20，包括對向配置的一對電磁鐵21，如圖5所示，各個電磁鐵21具有磁心22和線圈23。根據(jù)本實(shí)施例，如后面將要詳細(xì)描述的那樣，可以將配置在真空容器2和磁心22之間的加熱機(jī)構(gòu)30的厚度減薄，因此，可以縮短成對的電磁鐵21的磁心22、22之間的距離，從而，可以將電磁鐵21本身小型化。此外，根據(jù)本實(shí)施例。由于磁心22不被加熱，所以可以使用耐熱性低的材料。因此，在本實(shí)施例中，利用磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20產(chǎn)生的磁場密度可以在0.05特斯拉(tesla)以上，特別是，可以獲得0.1特斯拉～5特斯拉左右的磁場密度。本實(shí)施例中的磁心22之間的距離(L0)(參照圖5)為300mm。
參照圖6可以理解，在真空容器2的容器主體2A的外表面與電磁鐵21的磁心22的端面之間，設(shè)置薄型的加熱機(jī)構(gòu)30。作為加熱機(jī)構(gòu)30，可以具有利用電阻加熱的電加熱器31，但并不局限于此。這種加熱機(jī)構(gòu)30與電源價格昂貴的感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)相比，成本低廉，因此是優(yōu)選的。
更詳細(xì)地說，加熱機(jī)構(gòu)30，包括包圍真空容器2A的外周面配置的電絕緣的襯套管32，以及構(gòu)成與襯套管32隔開規(guī)定的距離配置的流體冷卻部33的水冷套。襯套管32可以用厚度2～6mm的石英玻璃管制作。在襯套管32與真空容器主體2A的外周面之間，設(shè)置2～4mm的空隙(G1)。在本實(shí)施例中，由于真空容器主體2A的外徑(D1)為240mm，所以使襯套管32的內(nèi)徑(D2)為245mm。此外，使襯套管32的軸線方向的長度(L1)為450mm。
水冷套33被制成配備有內(nèi)壁34和外壁35的雙重管結(jié)構(gòu)的圓筒體，上端和下端分別被上壁36及下壁37閉鎖。在本實(shí)施例中，如圖5所示，在軸線方向上外壁35比下壁37長，圓環(huán)狀的支承板38成一整體地固定在下方的延長部上，支承上述襯套管32。在水冷套33上，圖中沒有示出，在下方部形成水供應(yīng)口，在上方部形成水排出口，通常使用由水構(gòu)成的冷卻用流體R在其中流動。也可以使冷卻用流體R進(jìn)行循環(huán)。
此外，如圖7所示，水冷套33也可以不制成沿圓周方向連續(xù)的圓筒狀，而是具有沿軸線方向延伸的縫隙39。在這種情況下，利用縫隙39，可以取出設(shè)置在水冷套33的內(nèi)部的加熱器31的端子。
水冷套33用金屬等熱傳導(dǎo)性良好的材料制作，在本實(shí)施例中，利用厚度為3mm的不銹鋼板制作內(nèi)壁34、外壁325、上壁36、下壁37。在包圍襯套管32配置的水冷套33的內(nèi)壁34的內(nèi)表面與襯套管32之間，為了配置加熱器31而設(shè)置8～13mm的空隙(G2)。在本實(shí)施例中，由于襯套管32的外徑(D3)為253mm，所以使水冷套33的內(nèi)徑(D4)為272mm。此外，水冷套33的內(nèi)壁34的軸線方向的長度，被制成完全覆蓋加熱機(jī)構(gòu)30的大小。
其次，對加熱機(jī)構(gòu)30進(jìn)行說明。根據(jù)本發(fā)明，如上所述，加熱機(jī)構(gòu)30具有電加熱器31，圍繞襯套管32的外周卷繞成螺旋狀配置。
根據(jù)本發(fā)明，如圖8所示，將電加熱器31制成用電絕緣管31B被覆電阻加熱發(fā)熱絲31A的形狀。電阻加熱發(fā)熱絲31A，可以適當(dāng)?shù)厥褂面囥t絲或者白金等非磁性貴金屬發(fā)熱體等。電絕緣管31B，可以使用將纖維狀的氧化鋁纖維編織成的管，或者，也可以將多個用石英或氧化鋁等形成的管狀體連接起來使用。在本實(shí)施例中，作為電阻加熱發(fā)熱絲31A，使用由編織氧化鋁纖維制成的管31B覆蓋直徑2.0～2.6mm的鎳鉻絲而制成的外徑為3.5mm的發(fā)熱絲。
如上所述，由于將電阻加熱發(fā)熱絲31A置于由磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20產(chǎn)生的磁場內(nèi)，所以與加熱用的電流產(chǎn)生的磁場發(fā)生相互作用而受力，電阻線之間會相互接觸。從而，優(yōu)選地，用絕緣管31B對電阻加熱發(fā)熱絲31A進(jìn)行電絕緣。
此外，為了減少由相互作用產(chǎn)生的力，優(yōu)選地，以消除其產(chǎn)生的磁場的方式，配置電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流的流動方向，采用所謂的無感應(yīng)線圈。
即，如圖9所示，加熱器31，在一端連接的狀態(tài)、即構(gòu)成U字形的雙重線的狀態(tài)下，在襯套管32上卷繞成單層線圈。從而，流過沿軸線方向相鄰的上下電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流方向，成為相互相反的方向，借此，由流過電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流產(chǎn)生的磁場相互抵消而被消除。假如只卷繞一個加熱器31，如上所述，當(dāng)電流流過電阻加熱發(fā)熱絲31A時，電阻加熱發(fā)熱絲31A受到由磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20的磁場產(chǎn)生的力，加熱器31會發(fā)生移動或者發(fā)生振動。
進(jìn)而，為了能夠穩(wěn)定地消除這種力，加熱用電流優(yōu)選為直流電流。此外，在加熱機(jī)構(gòu)30上，通常設(shè)置溫度控制機(jī)構(gòu)，控制向加熱器31上的通電。
通常的熱處理的溫度范圍，為150℃～500℃左右，但在進(jìn)行磁性膜的結(jié)構(gòu)的有序化溫度高的膜的熱處理時，溫度在500℃～800℃左右。此外，在MR元件用磁性膜的熱處理時，冷卻速度在5℃/分鐘以上，特別是優(yōu)選在15℃/分鐘～200℃/分鐘。
在加熱器31的周圍最好是不設(shè)置隔熱材料，但在本實(shí)施例中，由于是用不銹鋼制作的水冷套33，所以在水冷套33和加熱器31之間可以配置作為片狀電絕緣材料的氧化鋁片40(圖6)。作為氧化鋁片40，其厚度可以在1～3mm左右。加熱器31和水冷套33之間的電絕緣材料的厚度，優(yōu)選在4mm以下。也可以不設(shè)置襯套管32，而將加熱器31卷繞配置在氧化鋁片40的內(nèi)周面上。
上述熱處理裝置1，進(jìn)一步包括磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20用的電源，磁場測定控制裝置，將真空容器2抽成真空用的真空泵控制部，控制裝置的整體操作順序的機(jī)構(gòu)等，由于這些結(jié)構(gòu)部件，可以使用本領(lǐng)域的工作人員公知的部件，所以省略其詳細(xì)說明。
此外，在上述說明中，作為磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20采用電磁鐵21，但也可以使用超導(dǎo)電磁鐵。此外，加熱機(jī)構(gòu)30配置在真空容器的外側(cè)，但根據(jù)需要也可以設(shè)置在真空容器2的內(nèi)部。
其次，對具有本發(fā)明的重要特征的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
根據(jù)本發(fā)明，如從圖1～圖4中可以看出，在熱處理裝置1上，設(shè)置限定出與真空容器2連通的空間的可密閉的處理室50。
在本實(shí)施例中，處理室50呈立方體的箱形，設(shè)置在容納真空容器2、加熱機(jī)構(gòu)30、磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20等的下部結(jié)構(gòu)體5的上方。從而，真空容器2的容器安裝部2B，從下方向處理室50內(nèi)突出，容器安裝部2B在處理室50內(nèi)開口。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，在處理室50內(nèi)配置有真空容器2的容器安裝部2B、保持器支承裝置3B、作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10。
此外，本實(shí)施例中，與處理室50相鄰地配置中間室70。中間室70是一個位于處理室50和外部之間、可以將處理對象裝入和取出用的可密閉的空間，屏蔽外部和處理室50，優(yōu)選地，通過將其形成真空氣氛，可以不受外部影響地將處理室50內(nèi)的氣氛保持恒定。
在處理室50與中間室70的間隔壁上，進(jìn)而，在中間室70與外部的間隔壁上，配置可以自由開閉的閘門閥71、72。在中間室70內(nèi)，配置被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的分度工作臺73，在本實(shí)施例中，收容處理對象的盒74，可以定位設(shè)置在圓周上的四個部位處。分度工作臺73，可以借助由油壓缸構(gòu)成的升降機(jī)75在中間室70內(nèi)上下運(yùn)動。
此外，在處理室50內(nèi)，設(shè)置搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、即搬運(yùn)機(jī)器人51，通過打開閘門閥71，所述機(jī)器人51與升降機(jī)75合作，將置于分度工作臺73上的盒74內(nèi)的處理對象一個個取出，移送到支承在保持器支承裝置3B上的保持器3A的托盤6上。由于完成這種操作的搬運(yùn)機(jī)器人51是本領(lǐng)域的工作人員公知的，所以省略其詳細(xì)說明。
根據(jù)本實(shí)施例，如圖1所示，在處理室50內(nèi)，為了使保持器支承裝置3B及保持器3A從將處理對象插入到真空容器2內(nèi)的裝入位置(A)移動到利用搬運(yùn)機(jī)器人51一個個地接受處理對象的接受位置(B)，或者，為了使之從接受位置(B)移動到裝入位置(A)，設(shè)置作為移動機(jī)構(gòu)的移動裝置52。
移動裝置52可以采用各種各樣的結(jié)構(gòu)，在本實(shí)施例中，如圖2及圖4最清楚地表示的那樣，移動裝置52包括設(shè)置在處理室50的底壁臺座部分上的導(dǎo)軌53，以及沿著該導(dǎo)軌53直線移動的備有滑動器54的臺車55。從而，通過驅(qū)動油壓缸等驅(qū)動機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，臺車55沿著導(dǎo)軌53做往復(fù)直線運(yùn)動。在臺車55上安裝作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10。
在本實(shí)施例中，升降機(jī)構(gòu)10固定在臺車55上，具有向上方延伸的框架結(jié)構(gòu)體61，以及將保持器支承裝置3B支承在框架結(jié)構(gòu)體61上用的支承機(jī)構(gòu)62。
支承機(jī)構(gòu)62，其一端固定在保持器支承裝置3B上，其另一端經(jīng)由支承構(gòu)件64，可沿上下方向移動地安裝在設(shè)于框架結(jié)構(gòu)體61上的導(dǎo)桿63上。此外，在框架結(jié)構(gòu)體61上，設(shè)置利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的絲桿軸65，與固定在支承機(jī)構(gòu)62上的螺母66螺紋配合。從而，通過借助驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動絲桿軸65，支承機(jī)構(gòu)62可以相對于框架結(jié)構(gòu)61上下自由運(yùn)動。
借助上述結(jié)構(gòu)，通過利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)軌53驅(qū)動臺車55，保持器支承裝置3B及保持器3A，可以作為一個整體在處理對象的裝入位置(A)和處理對象接受位置(B)之間移動。此外，在處理對象的裝入位置(A)，通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，可以將保持器支承裝置3B及保持器3A插入到真空容器內(nèi)，或者，從真空容器2中取出到外部。
此外，在中間室70上，如上所述，設(shè)置盒裝入閘門閥72，用于將盒設(shè)置在中間室70內(nèi)。從而，操作者通過打開該盒裝入閘門閥72，就可以將容納規(guī)定個數(shù)處理對象的盒，設(shè)置在中間室70的分度工作臺73上。
其次，對根據(jù)本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)的熱處理裝置的操作形式進(jìn)行說明。
首先，驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，將配置在裝入位置(A)上的保持器支承裝置3B及保持器3A從真空容器2中向上方取出。然后，通過對驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動，使臺車55移動，使保持器支承裝置3B及保持器3A作為一個整體停止在處理對象接受位置(B)處。
打開設(shè)于處理室50和中間室70的間隔壁上的閘門閥71，利用搬運(yùn)機(jī)器人51將置于分度工作臺73上的盒74內(nèi)的處理對象一個個取出，移送到保持器3A上。
當(dāng)處理對象向保持器3A上的移送結(jié)束時，在關(guān)閉閘門閥71的同時，驅(qū)動臺車55，使保持器支承裝置3B及保持器3A向處理對象裝入位置(A)移動，并使之停止。
然后，驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，將保持器支承裝置3B及保持器3A插入到真空容器2內(nèi)。利用設(shè)置在保持器支承裝置3B上的密閉蓋4，將真空容器2的開口部閉鎖。
然后，利用和上述現(xiàn)有技術(shù)相同的步驟，將真空容器2的內(nèi)部抽真空使之減壓，使真空容器2內(nèi)成為非氧化性氣體的氣氛。接著，對支承在保持器上的處理對象進(jìn)行熱處理。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，處理室50在閉塞真空容器2的開口的狀態(tài)下，成為密閉的狀態(tài)，將其設(shè)定成規(guī)定的氣氛。
就是說，在本實(shí)施例中，由于處理對象是MR膜、GMR膜等磁性材料，在高于室溫的高溫處理溫度的大氣氣氛中會發(fā)生變質(zhì)，所以，使處理室50內(nèi)處于氮?dú)狻鍤獾确茄趸瘹夥盏臓顟B(tài)。從而，在本實(shí)施例中，在處理室50內(nèi)抽真空到1Pa以下之后，填充氮?dú)猓怪幱谑覝?、一個大氣壓(0.1MPa)的氮?dú)鈿夥罩小；蛘?，也可以將其保持在真空狀態(tài)。處理室50內(nèi)的氣氛條件，根據(jù)需要，可以選擇所需的氣體、以及所需的室溫、壓力等。
在使處理室50處于非氧化氣氛狀態(tài)之后，通過經(jīng)由閥10a使氮?dú)膺M(jìn)入真空容器2，解除真空容器2的真空狀態(tài)，通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，將保持器支承裝置3B及保持器3A從真空容器的開口部提升到上方。
處理室50的內(nèi)部變成室溫、非氧化性氣氛狀態(tài)，從而，可以在不變質(zhì)的情況下，將熱處理過的處理對象急劇冷卻。
根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明人等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，為了將加熱到500℃～800℃左右的處理對象冷卻到50℃，大約需要25分鐘。與現(xiàn)有技術(shù)中的3～4小時相比，可以顯著減少冷卻時間。此外，處理對象的物理性質(zhì)未發(fā)生變化。
接著，如上所述，通過利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行驅(qū)動使臺車55移動，將保持器支承裝置3B及保持器3A成一整體地向處理對象接受位置(B)移動，在利用搬運(yùn)機(jī)器人51把支承在保持器3A上的處理完畢的處理對象向中間室70移送的同時，將置于中間室70內(nèi)、容納在盒74中、下一次將要處理的處理對象，移送到保持器3A內(nèi)。
之后，利用上述步驟，開始下一個批次的處理作業(yè)。
這樣，根據(jù)本發(fā)明，可以大幅度縮短一個批次的處理時間。
進(jìn)而，為了縮短冷卻時間并大幅度縮短一個批次的處理時間，也可以使處理室50內(nèi)的氣氛氣體在處理室50內(nèi)循環(huán)。進(jìn)而，也可以將氣氛氣體經(jīng)由導(dǎo)管(圖中未示出)導(dǎo)出到處理室50之外，冷卻后，為了避免灰塵混入，經(jīng)由過濾器F(圖2)再次回流到處理室50內(nèi)。在其中的任何一種情況下，當(dāng)將氣氛氣體直接吹到處理對象上時，可以進(jìn)一步加快冷卻速度。
實(shí)施例2在實(shí)施例1中，對于處理室50位于真空容器2的上方，處理對象借助移動機(jī)構(gòu)10，經(jīng)由保持器支承裝置3B及保持器3A沿上下方向移動，借此在熱處理容器2和處理室50之間移動的情況進(jìn)行了說明，但在本實(shí)施例中，如圖10所示，處理室50位于真空容器2的下方，與實(shí)施例1的情況一樣，處理對象通過借助移動機(jī)構(gòu)10，經(jīng)由保持器支承裝置3B及保持器3A沿上下方向移動，可以在熱處理容器2和處理室50之間的移動。
在本實(shí)施例中，也可以獲得和實(shí)施例同樣的效果，進(jìn)而，在本實(shí)施例中，由于將使處理對象移動的移動機(jī)構(gòu)10等配置在真空容器2的下方，所以具有灰塵難以附著在處理對象上的優(yōu)點(diǎn)。特別地，對于將處理室58制成無塵室的結(jié)構(gòu)，將在實(shí)施例4中更詳細(xì)地進(jìn)行說明。
實(shí)施例3和實(shí)施例1及實(shí)施例2不同，在本實(shí)施例中，如圖11所示，將真空容器2沿水平方向配置，使處理室50位于真容器2的側(cè)方。
在本實(shí)施例中，處理對象，通過借助移動機(jī)構(gòu)10經(jīng)由保持器支承裝置3B及保持器3A沿水平方向移動，在熱處理容器2與處理室50之間移動。
在本實(shí)施例中，也可以獲得與實(shí)施例1相同的效果。
實(shí)施例4在本實(shí)施例中，參照附圖，更詳細(xì)地說明使灰塵難以附著在處理對象上的熱處理裝置及熱處理方法，其結(jié)構(gòu)為，和在實(shí)施例2中說明的一樣，起著無塵室作用的處理室50位于真空容器2的下方。
在圖12～圖14中，表示本實(shí)施例的熱處理裝置1的簡略的整體結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本實(shí)施例，熱處理裝置1，與現(xiàn)有技術(shù)的熱處理裝置1A一樣，包括作為熱處理容器的真空容器2，在真空容器2內(nèi)保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)3，配置在真空容器2的外側(cè)的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20。保持機(jī)構(gòu)3，具有保持處理對象的保持器3A，支承該保持器3A的保持器支承裝置3B。本實(shí)施例的熱處理裝置1，真空容器2的開口部形成在其下方端部，從而，將保持器支承裝置3B配置在真空容器2的下方。
更詳細(xì)地說，在本實(shí)施例中，真空容器2被制成階梯狀的圓筒狀容器，它包括小直徑的容器主體部2A，成一整體地形成在容器主體部2A的下部的大直徑的容器安裝部2B。在本實(shí)施例中，容器主體部2A的上端部經(jīng)由閥2a，與導(dǎo)入非氧化性氣體用的導(dǎo)管連接起來，但實(shí)質(zhì)上成為閉鎖端，容器安裝部2B的下端部是敞開的。
在本實(shí)施例中，通過將保持器支承裝置3B的蓋構(gòu)件4安裝到容器下端開口部，將容器下端部密封。此外，形成在真空容器2的容器主體部2A與容器安裝部2B之間的環(huán)狀肩部2C，被載置在形成下部結(jié)構(gòu)體5的無塵室50的容器設(shè)置部5a上，將真空容器2保持在該處。
為了急冷時保持穩(wěn)定，優(yōu)選地，真空容器2用石英玻璃等陶瓷制作。此外，在本實(shí)施例中，如后面將要詳細(xì)描述的那樣，和前面的實(shí)施例同樣，由于利用加熱機(jī)構(gòu)30進(jìn)行的真空中的加熱主要是由輻射熱來進(jìn)行的，所以，石英玻璃最好是光學(xué)透明的。真空容器2的厚度，可以在2～6mm，在本實(shí)施例中為3mm。
保持器3A，利用支承軸體7保持大致三十個托盤6，該托盤6用于載置具有例如用濺射等形成的Fe-Ni合金膜的直徑100～200mm左右的基板，該支承軸體7的下端，被連接支承在保持器支承裝置3B上。
優(yōu)選地，將保持器3A可自由旋轉(zhuǎn)地保持在保持器支承裝置3B上，以便相對于磁場方向而言，改變保持在保持器3A上的處理對象的方向。從而，在本實(shí)施例中，將驅(qū)動馬達(dá)8安裝在保持器支承裝置3B上，可以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動保持器3A的支承軸體7。
在將保持器支承裝置3B安裝到真空容器的下端部上之后，通過利用與真空容器的下端部連通的真空泵P(參照圖14)將真空容器2的內(nèi)部抽成真空，真空容器2可以保持在規(guī)定的真空狀態(tài)。例如，在處理對象是磁性金屬薄膜等的情況下，為了防止金屬薄膜的氧化，優(yōu)選地，在真空中，具體地說，在1Pa以下的真空狀態(tài)進(jìn)行熱處理。此外，優(yōu)選地，將其變成規(guī)定的氣氛。在本實(shí)施例中，打開上述閥2a，例如，在真空容器2內(nèi)填充氮?dú)狻鍤獾确茄趸詺怏w，將真空容器2內(nèi)制成非氧化氣氛。
此外，如通過參照圖14可以更好地理解的那樣，保持器支承裝置3B，配置在容器的下端部，保持器3A，可以借助作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10，與保持器支承裝置3B一起朝容器2的外部向下方下降移動。從而，在這種狀態(tài)下，可以將磁性材料等被熱處理的對象物安裝到保持器3A上，或者從保持器3A上取下。對于作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10，將在后面進(jìn)行詳細(xì)描述。
磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20，包括對向配置的一對電磁鐵21，如圖15所示，各個電磁鐵21具有磁心22和線圈23。根據(jù)本實(shí)施形式，后面將會詳細(xì)描述，可以將配置在真空容器2和磁心22之間的加熱機(jī)構(gòu)30的厚度減薄，因此，能夠縮短成對的電磁鐵21的磁心22、22之間的距離，從而，可以使電磁鐵21本身小型化。此外，根據(jù)本實(shí)施例，由于磁心22不被加熱，所以，可以使用耐熱性低的材料。因此，在本實(shí)施例中，由磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20產(chǎn)生的磁場密度，在0.05特斯拉(tesla)以上，特別是，可以達(dá)到0.1特斯拉～5特斯拉左右。在本實(shí)施例中的磁心22之間的距離(L0)(參照圖15)為300mm左右。
在本實(shí)施例中，具有與實(shí)施例1中說明的結(jié)構(gòu)同樣的結(jié)構(gòu)，如參照圖6可以看出的那樣，在真空容器2的容器主體2A的外表面和電磁鐵21的磁心22的端面之間，設(shè)置薄型的加熱機(jī)構(gòu)30。作為加熱機(jī)構(gòu)30，可以具有利用電阻加熱的電加熱器31，但并不局限于此。這種加熱機(jī)構(gòu)30與電源價格昂貴的感應(yīng)加熱機(jī)構(gòu)相比，成本低廉，是優(yōu)選的。
更詳細(xì)地說，加熱機(jī)構(gòu)30，包括包圍真空容器2A的外周面配置的電絕緣的襯套管32，以及構(gòu)成與襯套管32隔開規(guī)定的距離配置的流體冷卻部33水冷套。襯套管32可以用厚度2～6mm的石英玻璃管制作。在襯套管32與真空容器主體2A的外周面之間，設(shè)置2～4mm的空隙(G1)。在本實(shí)施例中，由于真空容器主體2A的外徑(D1)為240mm，所以使襯套管32的內(nèi)徑(D2)為245mm。此外，襯套管32的軸線方向的長度(L1)為450mm。
水冷套33被制成配備有內(nèi)壁34和外壁35的雙重管結(jié)構(gòu)的圓筒體，上端和下端分別被上壁36及下壁37閉鎖。在本實(shí)施例中，如圖15所示，在軸線方向上外壁35比下壁37長，圓環(huán)狀的支承板38成一整體地固定在下方的延長部上，支承上述襯套管32。在水冷套33上，雖然圖中沒有示出，但在下方部形成水供應(yīng)口，在上方部形成水排出口，通常由水構(gòu)成的冷卻用流體R在其中流動。也可以使冷卻用流體R進(jìn)行循環(huán)。
此外，水冷套33，可以使用和實(shí)施例1具有同樣結(jié)構(gòu)的水冷套，如圖7所示，也可以不制成沿圓周方向連續(xù)的圓筒狀，而是具有沿軸線方向延伸的縫隙39。在這種情況下，利用縫隙39，可以取出設(shè)置在水冷套33內(nèi)部的加熱器31的端子。
水冷套33由金屬等熱傳導(dǎo)性良好的材料制作而成，在本實(shí)施例中，利用厚度為3mm的不銹鋼板制作內(nèi)壁34、外壁35、上壁36、下壁37。在包圍襯套管32配置的水冷套33的內(nèi)壁34的內(nèi)表面與襯套管32之間，為了配置加熱器31而設(shè)置8～13mm的空隙(G2)。在本實(shí)施例中，由于襯套管32的外徑(D3)為253mm，所以使水冷套33的內(nèi)徑(D4)為272mm。此外，水冷套33的內(nèi)壁34的軸線方向長度可以完全覆蓋加熱機(jī)構(gòu)30。
其次，對加熱機(jī)構(gòu)30進(jìn)行說明。根據(jù)本發(fā)明，如上所述，加熱機(jī)構(gòu)30具有電加熱器31，圍繞襯套管32的外周卷繞成螺旋狀配置。
根據(jù)本發(fā)明，如圖8所示，將電加熱器31制成用電絕緣管31B被覆電阻加熱發(fā)熱絲31A的形狀。電阻加熱發(fā)熱絲31A，可以適當(dāng)?shù)厥褂面囥t絲、或者白金等非磁性貴金屬發(fā)熱體等。電絕緣管31B，可以使用將纖維狀的氧化鋁纖維編織成的管，或者，也可以將多個用石英或氧化鋁等形成的管狀體連接起來使用。在本實(shí)施例中，作為電阻加熱發(fā)熱絲31A，使用由編織氧化鋁纖維制成的管31B覆蓋直徑2.0～2.6mm的鎳鉻絲而制成的外徑為3.5mm的發(fā)熱絲。
如上所述，由于將電阻加熱發(fā)熱絲31A置于由磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20產(chǎn)生的磁場內(nèi)，所以與加熱用的電流產(chǎn)生的磁場發(fā)生相互作用而受力，電阻線之間會相互接觸。從而，優(yōu)選地，用絕緣管31B將電阻加熱發(fā)熱絲31A電絕緣。
此外，為了減少由相互作用產(chǎn)生的力，優(yōu)選以消除其產(chǎn)生的磁場的方式，配置電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流的流動方向，采用所謂的無感應(yīng)線圈。
即，如圖9所示，加熱器31在一端連接的狀態(tài)、即構(gòu)成U字形的雙重線的狀態(tài)下，在襯套管32上卷繞成單層線圈。從而，流過沿軸線方向相鄰的上下電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流方向，變成相反的方向，借此，由流過電阻加熱發(fā)熱絲31A的電流產(chǎn)生的磁場相互抵消而被消除。假如只卷繞一個加熱器31，如上所述，當(dāng)電流流過電阻加熱發(fā)熱絲31A時，電阻加熱發(fā)熱絲31A受到由磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20的磁場產(chǎn)生的力，加熱器31會發(fā)生移動或者發(fā)生振動。
進(jìn)而，為了能夠穩(wěn)定地消除這種力，加熱用電流優(yōu)選采用直流電流。此外，在加熱機(jī)構(gòu)30上，通常設(shè)置溫度控制機(jī)構(gòu)，控制向加熱器31上的通電。
通常的熱處理的溫度范圍在150℃～500℃左右，但在進(jìn)行磁性膜的結(jié)構(gòu)的有序化溫度高的膜的熱處理時，溫度在500℃～800℃左右。此外，冷卻速度，在MR元件用磁性膜的熱處理時，冷卻速度在5℃/分鐘以上，特別優(yōu)選在15℃/分鐘～200℃/分鐘。
在加熱器31的周圍最好不設(shè)置隔熱材料，但在本實(shí)施例中，由于是用不銹鋼制作的水冷套33，所以，優(yōu)選在水冷套33和加熱器31之間配置作為片狀電絕緣材料的氧化鋁片40(圖6)。作為氧化鋁片40，其厚度可以在1～3mm左右。加熱器31和水冷套33之間的電絕緣材料的厚度優(yōu)選在4mm以下。也可以不設(shè)置襯套管32，而將加熱器31卷繞配置在氧化鋁片40的內(nèi)周面上。
上述熱處理裝置1，進(jìn)一步包括磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20用的電源，磁場測定控制裝置，將真空容器2抽成真空用的真空泵控制部，控制裝置整體的操作順序的機(jī)構(gòu)等，由于這些結(jié)構(gòu)部件可以使用本領(lǐng)域的工作人員公知的部件，所以省略其詳細(xì)說明。
此外，在上述說明中，作為磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20，使用電磁鐵21，但也可以使用超導(dǎo)電磁鐵。此外，加熱機(jī)構(gòu)30配置在真空容器的外側(cè)，但根據(jù)需要也可以設(shè)置在真空容器2的內(nèi)部。
其次，對具有本發(fā)明的重要特征的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
根據(jù)本發(fā)明，在熱處理裝置1中，設(shè)置起著處理室作用的，限定出與真空容器2的下方開口部連通的無塵空間的可密閉的無塵室50。在本實(shí)施例中，包圍真空容器2配置的電磁鐵21等重量大，不設(shè)置在無塵室50上，而是安裝在包圍無塵室50設(shè)置的臺座結(jié)構(gòu)體5上。
在本實(shí)施例中，無塵室50呈立方體的箱形，設(shè)置在容納真空容器2、加熱機(jī)構(gòu)30、磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)20等的下方。從而，真空容器2的容器安裝部2B向無塵室50內(nèi)向下側(cè)突出，容器安裝部2B的開口部在無塵室50上開口。
此外，根據(jù)本實(shí)施例，在無塵室50內(nèi)配置真空容器2的容器安裝部2B、保持器支承裝置3B、以及作為移動機(jī)構(gòu)的升降機(jī)構(gòu)10。
此外，在本實(shí)施例中，與無塵室50相鄰地設(shè)置中間室70。中間室70，是在無塵室50與外部之間取出、裝入處理對象用的可密閉的空間，通過將外部與無塵室隔斷，優(yōu)選地，通過將其形成真空氣氛，可以不受外部影響地使無塵室50內(nèi)的氣氛保持恒定。
在無塵室50與中間室70的間隔壁上，進(jìn)而，在中間室70與外部的間隔壁上，配置可以自由開閉的閘門閥71、72。在中間室70內(nèi)，配置被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的分度工作臺73，在本實(shí)施例中，收容處理對象的盒74可以定位設(shè)置在圓周上的四個部位處。分度工作臺73，可以借助由油壓缸構(gòu)成的升降機(jī)75在中間室70內(nèi)上下運(yùn)動。
此外，在無塵室50內(nèi)，設(shè)置搬運(yùn)機(jī)構(gòu)、即搬運(yùn)機(jī)器人51，通過打開閘門閥71，所述機(jī)器人51與升降機(jī)75合作，將置于分度工作臺73上的盒74內(nèi)的處理對象一個個取出，移送到支承在保持器支承裝置3B上的保持器3A的托盤6上。由于完成這種操作的搬運(yùn)機(jī)器人51是本領(lǐng)域的工作人員公知的，所以省略其詳細(xì)說明。
在本實(shí)施例中，如通過參照圖12～圖14可以更好地理解的那樣，升降機(jī)構(gòu)10固定設(shè)置在無塵室50的底壁上，包括向上方延伸的框架結(jié)構(gòu)體61，以及將保持器支承裝置3B支承在框架結(jié)構(gòu)體61上用的支承機(jī)構(gòu)62。
支承機(jī)構(gòu)62，其一端固定在保持器支承裝置3B上，其另一端經(jīng)由支承構(gòu)件64可沿上下方向移動地安裝在設(shè)于框架結(jié)構(gòu)體61上的導(dǎo)桿63上。此外，在框架結(jié)構(gòu)體61上，設(shè)置利用驅(qū)動機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的絲桿軸65，與固定在支承機(jī)構(gòu)62上的螺母66螺紋配合。從而，通過借助驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動絲桿軸65，支承機(jī)構(gòu)62可以相對于框架結(jié)構(gòu)61上下自由運(yùn)動。
利用上述結(jié)構(gòu)，通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，可以將保持器支承裝置3B及保持器3A插入到真空容器2內(nèi)，或者，將其從真空容器2內(nèi)取出到外部。
此外，如上所述，在中間室70上設(shè)置盒裝入閘門閥72，用于將盒設(shè)置在中間室70內(nèi)。從而，操作者通過打開該盒裝入閘門閥72，就可以將容納規(guī)定個數(shù)處理對象的盒設(shè)置在中間室70的分度工作臺73上。
其次，對根據(jù)本實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)的熱處理裝置的操作形式進(jìn)行說明。
首先，驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，使保持器支承裝置3B及保持器3A從真空容器2內(nèi)下降到下方，使之露出于真空容器2之外。
打開設(shè)置在無塵室50和中間室70的間隔壁上的閘門閥71，利用搬運(yùn)機(jī)器人51，將置于分度工作臺73上的盒74內(nèi)的處理對象一個個取出，移送到保持器3A上。
當(dāng)處理對象向保持器3A的移送完畢時，關(guān)閉閘門閥71。
接著，驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，將保持器支承裝置3B保持器3A從下方插入到真空容器2內(nèi)。利用設(shè)置在保持器支承裝置3B上的密閉蓋4將真空容器2的開口部閉鎖。
然后，利用和上述現(xiàn)有技術(shù)相同的步驟，將真空容器2抽真空、減壓，將真空容器2內(nèi)變成非氧化性氣體的氣氛。然后，對支承在保持器3A上的處理對象進(jìn)行熱處理。
另一方面，根據(jù)本實(shí)施例，無塵室50也具有作為前面的實(shí)施例中說明的處理室的功能，在將真空容器2的開口閉塞的狀態(tài)下，將其變成密閉狀態(tài)，使之成為真空。根據(jù)需要，將其設(shè)定成規(guī)定的氣氛。
即，在本實(shí)施例中，由于處理對象是MR膜，GMR膜等磁性材料，在比室溫高的處理溫度下、在大氣氣氛中會發(fā)生變質(zhì)，所以，使無塵室50內(nèi)成為氮、氬等非氧化氣氛狀態(tài)。從而，在無塵室50內(nèi)，在抽真空到1Pa以下之后，在本實(shí)施例中，填充氮?dú)?，變成室溫、一個大氣壓(0.1MPa)的氮?dú)鈿夥??；蛘撸部梢栽獠粍拥乇３制湔婵諣顟B(tài)。根據(jù)需要，處理室50內(nèi)的氣氛條件可以選擇所需的氣體，以及所需的室溫、壓力等。
在使處理室50處于非氧化氣氛狀態(tài)之后，通過經(jīng)由閥10a使氮?dú)膺M(jìn)入真空容器2，解除真空容器2的真空狀態(tài)，通過驅(qū)動升降機(jī)構(gòu)10，將保持器支承裝置3B即保持器3A從真空容器的下端開口部下降到下方。
將無塵室50的內(nèi)部，變成室溫、非氧化狀態(tài)，從而，可以在不變質(zhì)的情況下，將熱處理過的處理對象急劇冷卻。
接著，利用搬運(yùn)機(jī)器人51將支承在保持器3A上的處理完畢的處理對象移送到中間室70，同時，將置于中間室70中、容納在盒內(nèi)、下一次將要處理的處理對象，移送到保持器3A內(nèi)。
然后，按照上述步驟，開始對下一個批次的處理作業(yè)。
這樣，根據(jù)本實(shí)施例，由于在真空容器2這樣的熱處理容器的下側(cè)，設(shè)置無塵室50，進(jìn)而，使處理對象移動的移動機(jī)構(gòu)10的至少是可動部分配置在真空容器2的下方、更優(yōu)選地配置在處理對象的下方，所以，可以將作為灰塵發(fā)生源的移動機(jī)構(gòu)10的可動部分配置在處理對象的下側(cè)，與現(xiàn)有技術(shù)的裝置相比，可以大幅度減少灰塵向處理對象上的附著。
此外，由于將作為灰塵發(fā)生源的移動機(jī)構(gòu)10的可動部分配置在真空容器2的下側(cè)，進(jìn)而配置在處理對象的下側(cè)，所以移動機(jī)構(gòu)10等可以提高其配置自由度，將其設(shè)定在熱處理裝置1的任意位置上，可以使之小型化。從而，可以縮小熱處理裝置整體的設(shè)置面積，提高裝置的配置自由度。
進(jìn)而，為了縮短冷卻時間，大幅度縮短一個批次的處理時間，也可以使無塵室50內(nèi)的氣氛氣體在處理室50內(nèi)循環(huán)。進(jìn)而，也可以將氣氛氣體經(jīng)由導(dǎo)管導(dǎo)出到無塵室50之外，冷卻后，為了避免灰塵混入，經(jīng)由過濾器，再次回流到無塵室50內(nèi)。在其中的任何一種情況下，當(dāng)將氣氛氣體直接吹到處理對象上時，可以進(jìn)一步加快冷卻速度。
根據(jù)上述實(shí)施例，由于包圍真空容器2配置的電磁鐵21、加熱機(jī)構(gòu)30、水冷套33等，安裝在包圍無塵室50設(shè)置的臺座結(jié)構(gòu)體5上，所以，通過至少將電磁鐵21，優(yōu)選包括加熱機(jī)構(gòu)30及流體冷卻部33等制成可分割的結(jié)構(gòu)，如圖15的點(diǎn)劃線所示，在熱處理工序后，可以非常容易達(dá)到將這些電磁鐵21、加熱機(jī)構(gòu)30、水冷套33等分割開移動，通過與熱處理容器2隔離，對熱處理容器2進(jìn)行空冷。熱處理容器冷卻后，將上述裝置21、30、33等相對于熱處理容器2復(fù)位移動到規(guī)定的位置。
工業(yè)上的可利用性如上面說明的，根據(jù)本發(fā)明的一種形式，熱處理裝置包括鄰接熱處理容器配置、可以將內(nèi)部空間設(shè)定成規(guī)定氣氛的處理室，使處理對象在熱處理容器和處理室之間移動的移動機(jī)構(gòu)；由于將熱處理完畢的處理對象移動到設(shè)定成規(guī)定的氣氛的處理室移動，可以急冷，所以，可以縮短一個批次的處理時間，增大處理對象的處理量。
根據(jù)本發(fā)明的另一種形式，熱處理裝置包括配置在熱處理容器的下方、形成在熱處理容器的下端的開口部敞開的無塵室，以及，配置在無塵室內(nèi)、作用到保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)上、使處理對象在熱處理容器和無塵室之間移動的移動機(jī)構(gòu)；由于可以將處理對象從下方向熱處理容器內(nèi)裝入，在磁場中進(jìn)行熱處理，并且，將熱處理完畢的處理對象向無塵室移動到下方，可以從熱處理容器中取出，所以可以獲得以下的效果(1)灰塵很難附著在處理對象上。
(2)可以縮小裝置設(shè)置面積，提高裝置的裝配自由度。
權(quán)利要求
1.一種熱處理裝置，該裝置具有保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)，容納被保持在保持機(jī)構(gòu)上的處理對象的熱處理容器，加熱處理對象的加熱機(jī)構(gòu)，將磁場施加到處理對象上的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其特征在于，該熱處理裝置包括處理室，該處理室與前述熱處理容器鄰接配置，可以將內(nèi)部空間設(shè)定成規(guī)定的氣氛，移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)作用于前述保持機(jī)構(gòu)上，使前述處理對象在前述熱處理容器和前述處理室之間移動。
2.如權(quán)利要求1所述的熱處理裝置，其特征在于，前述處理對象在熱處理溫度下的大氣氣氛中會變質(zhì)，將前述處理室設(shè)定成非氧化氣氛。
3.如權(quán)利要求2所述的熱處理裝置，其特征在于，前述處理室的非氧化氣氛，是氮?dú)饣驓鍤鈿夥?，或者是真空?br> 4.如權(quán)利要求2或3所述的熱處理裝置，其特征在于，將前述處理室設(shè)定成規(guī)定的溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的熱處理裝置，其特征在于，前述處理室的規(guī)定溫度是室溫。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一個所述的熱處理裝置，其特征在于，包圍前述熱處理容器地配置前述加熱機(jī)構(gòu)及前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1～6中任何一個所述的熱處理裝置，其特征在于，前述處理室配置在前述熱處理容器的上方、下方、或者側(cè)方。
8.一種熱處理方法，使用權(quán)利要求1所述的熱處理裝置在磁場中對處理對象進(jìn)行熱處理，其特征在于，包括以下工序(a)將處理對象收存到前述熱處理容器中的工序，(b)使前述熱處理容器內(nèi)形成規(guī)定的氣氛、在磁場中進(jìn)行熱處理的工序，(c)將熱處理完畢的處理對象移動到被設(shè)定成規(guī)定氣氛的前述處理室內(nèi)的工序。
9.如權(quán)利要求8所述的熱處理方法，其特征在于，前述處理對象在熱處理溫度下的大氣氣氛中會變質(zhì)，將前述處理室設(shè)定成非氧化氣氛。
10.如權(quán)利要求9所述的熱處理方法，其特征在于，前述處理室的非氧化氣氛，是氮?dú)饣驓鍤鈿夥?，或者是真空?br> 11.如權(quán)利要求9或10所述的熱處理方法，其特征在于，將前述處理室設(shè)定成規(guī)定的溫度。
12.如權(quán)利要求11所述的熱處理方法，其特征在于，前述處理室的規(guī)定溫度是室溫。
13.如權(quán)利要求8～12任何一項(xiàng)所述的熱處理方法，其特征在于，前述處理室配置在前述熱處理容器的上方、下方、或者側(cè)方。
14.一種熱處理裝置，該裝置具有保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)，容納被保持在保持機(jī)構(gòu)上的處理對象的熱處理容器，加熱處理對象的加熱機(jī)構(gòu)，將磁場施加到處理對象上的磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括無塵室；該無塵室配置在前述熱處理容器的下方，其中形成在前述熱處理容器的下端的開口部打開，移動機(jī)構(gòu)，該移動機(jī)構(gòu)配置在前述無塵室內(nèi)，作用于前述保持機(jī)構(gòu)上，使前述處理對象在前述熱處理容器和前述無塵室之間移動。
15.如權(quán)利要求14所述的熱處理裝置，其特征在于，前述熱處理容器是通過將開口部閉鎖而被抽真空的真空容器，前述移動機(jī)構(gòu)被配置在前述真空容器的開口部的下方位置處。
16.如權(quán)利要求14所述的熱處理裝置，其特征在于，前述移動機(jī)構(gòu)，其可動部分位于配置在前述無塵室內(nèi)的處理對象的下方。
17.如權(quán)利要求14、15或16所述的熱處理裝置，其特征在于，前述加熱機(jī)構(gòu)及前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)，以包圍前述熱處理容器的方式配置。
18.如權(quán)利要求14～17中任何一項(xiàng)所述的熱處理裝置，其特征在于，至少前述磁場發(fā)生機(jī)構(gòu)相對于前述熱處理容器是可以分離的。
19.一種熱處理方法，使用權(quán)利要求14所述的熱處理裝置在磁場中對處理對象進(jìn)行熱處理，其特征在于，包括以下工序(a)將處理對象收存到前述保持機(jī)構(gòu)中的工序，(b)將處理對象從下方裝入到前述熱處理容器內(nèi)、在磁場中進(jìn)行熱處理的工序，(c)將熱處理完畢的處理對象移動到前述無塵室的下方、并從前述熱處理容器中取出的工序。
全文摘要
熱處理裝置(1)，包括與熱處理容器(2)鄰接配置、可以將內(nèi)部空間設(shè)定成規(guī)定的氣氛的處理室(50)，以及，作用到保持處理對象的保持機(jī)構(gòu)(3)上、使處理對象在熱處理容器(2)和處理室(50)之間移動的移動機(jī)構(gòu)(10)。
文檔編號H01L21/00GK1639843SQ03804570
公開日2005年7月13日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者上野裕人, 三輪一雄, 小室健司, 神田實(shí), 金田互 申請人:福泰克爐業(yè)株式會社