JP2003142241A - 誘導加熱装置 - Google Patents

誘導加熱装置

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JP2003142241A
JP2003142241A JP2001340731A JP2001340731A JP2003142241A JP 2003142241 A JP2003142241 A JP 2003142241A JP 2001340731 A JP2001340731 A JP 2001340731A JP 2001340731 A JP2001340731 A JP 2001340731A JP 2003142241 A JP2003142241 A JP 2003142241A
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JP
Japan
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heating
plate
processed
heat
heating plate
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JP2001340731A
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English (en)
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Chikahide Fujiyama
周秀 藤山
Satoyuki Ishibashi
智行 石橋
Showa Tachisato
暁華 立里
Zaigaku Ko
在學 高
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JTEKT Thermo Systems Corp
Original Assignee
Koyo Thermo Systems Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱コイルの加熱ムラの影響を抑えることが
でき、よって被処理物を均一に加熱することができる誘
導加熱装置を提供する。 【解決手段】 突起部材(支持手段)4により、加熱プ
レート3に対して浮上させた状態で被処理物Wを支持す
る。さらに、ダミープレート(均熱化手段)5を、被処
理物Wの加熱プレート3側とは反対側の表面Waに対し
て所定の隙間Dをおいて設け、その隙間Dで少なくとも
被処理物Wからの輻射熱を対流させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェハやガ
ラス基板などの板状体等を加熱する誘導加熱装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】半導体
や液晶分野では、高速昇降温装置等の加熱装置を用いて
半導体ウェハや液晶パネル用ガラス基板等の被処理物を
熱処理している。ところが、このような加熱装置では、
ハロゲンランプや電気抵抗体等を熱源として用いてお
り、これら熱源での消費電力が大きく、被処理物を効率
よく加熱することができないという問題があった。そこ
で、上記加熱装置に比べて高速昇温及び高効率加熱を行
える誘導加熱装置により、上記被処理物を効率よく熱処
理することが提案されている。
【0003】ところが、上記のような誘導加熱装置で
は、加熱コイルによって加熱プレートを誘導加熱してお
り、加熱コイルによる加熱ムラに起因して加熱プレート
の表面に温度ムラが生じ易かった。それゆえ、従来の誘
導加熱装置を用いて上記被処理物を熱処理した場合、被
処理物が不均一な温度で熱処理されるという問題を生じ
た。
【0004】上記のような従来の問題点に鑑み、本発明
は、加熱コイルの加熱ムラの影響を抑えることができ、
よって被処理物を均一に加熱することができる誘導加熱
装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の誘導加熱装置
は、加熱コイルと、この加熱コイルにより誘導加熱され
る加熱プレートとを有する誘導加熱装置であって、前記
加熱プレートに対して、被処理物を浮上させた状態で支
持するための支持手段と、前記被処理物の前記加熱プレ
ート側とは反対側の表面に対して所定の隙間をおいて設
けられ、少なくとも前記被処理物からの輻射熱を前記隙
間で対流させる均熱化手段とを備えることを特徴とする
ものである(請求項1)。
【0006】上記のように構成された誘導加熱装置で
は、均熱化手段が上記隙間で少なくとも被処理物からの
輻射熱を対流させることにより、被処理物の上記表面に
おける熱伝達率を向上させることができる。しかも、支
持手段が加熱プレートに対して被処理物を浮上させた状
態で支持するので、加熱コイルの加熱ムラに起因して加
熱プレートの表面に温度ムラが発生したときでも温度ム
ラが加熱プレート表面から被処理物に直接伝えられるの
を防ぐことができる。
【0007】また、上記誘導加熱装置(請求項1)にお
いて、密閉可能な加熱チャンバー内に、少なくとも前記
加熱プレート、支持手段、及び均熱化手段を配置しても
よい(請求項2)。この場合、所望の雰囲気とした加熱
チャンバー内で被処理物を均一な温度で効率よく熱処理
することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の誘導加熱装置を示
す好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明
する。図1は、本発明の一実施形態による誘導加熱装置
の要部構成例を示す概略図である。図において、本実施
形態の誘導加熱装置1は、加熱コイル2と、この加熱コ
イル2に対向する位置に設けられた加熱プレート3と、
この加熱プレート3に対して、半導体ウェハやガラス基
板等の被処理物Wを浮上させた状態で支持するための支
持手段としての突起部材4と、上記加熱プレート3とと
もに被処理物Wを上下方向で覆うように設けられた均熱
化手段としてのダミープレート5とを備えている。ま
た、本実施形態の誘導加熱装置1では、密閉可能な加熱
チャンバー6内に、上記加熱プレート3、突起部材4、
及びダミープレート5が配置されており、この加熱チャ
ンバー6内で被処理物Wを熱処理するようになってい
る。
【0009】上記加熱コイル2は、直径0.1〜0.4
mm程度の細線を撚り線にし、さらに複数の撚り線を束
ねたものを多層巻きにしたドーナツ状のものであり、所
定の高周波の交流電流が交流電源Vから供給される。
尚、この加熱コイル2には、熱伝導率の高い材質からな
る放熱部材(図示せず)が接続されており、通電中の自
己発熱及び加熱プレート3からの輻射熱で加熱コイル2
が加熱されたときに上記放熱部材から適切に放熱して当
該加熱コイル2の温度上昇を抑えるようになっている。
具体的には、ヒートパイプを用いて熱を放熱フィンに伝
導し、当該フィンで放熱するなどの構成でもよい。
【0010】上記加熱プレート3は、金属あるいはカー
ボン基体などの熱伝導率及び輻射率が大きい導電性材料
により構成されたものであり、上記加熱コイル2よりも
大きい直径を有する円盤状の板材からなる。この加熱プ
レート3は、その中心が加熱コイル2の中心と一致した
状態で加熱コイル2の上方に配置されており、加熱コイ
ル2からの高周波磁束によって誘導加熱され、その輻射
熱で被処理物Wを加熱する。また、加熱プレート3は、
その板厚等を調整することにより、熱容量が小さくなる
ように設定されており、被処理物Wの熱処理時にアンダ
ーシュートやオーバーシュートを小さくし、高精度な温
度制御を実現できるようになっている。
【0011】上記突起部材4は、例えば加熱プレート3
上で、その中心周りに等間隔で複数箇所(例えば、4箇
所)設けられたものであり、被処理物Wの中心を加熱プ
レート3の中心と一致させた状態で、被処理物Wにその
自重によるたわみ等の変形が生じないよう当該被処理物
Wを支持している。また、突起部材4は非導電性材料に
より構成されており、加熱コイル2により誘導加熱され
ないようになっている。上記ダミープレート5は、例え
ば金属あるいはカーボン基体などの熱伝導率及び輻射率
が大きい材料により構成されたものであり、上記加熱プ
レート3と同一あるいはそれ以上の直径を有する円盤状
の板材からなる。このダミープレート5は、その中心が
加熱プレート3の中心と一致した状態で、かつ上記突起
部材4に支持される被処理物Wとの間で所定の隙間D
(例えば、1cm)が形成されるように加熱プレート3
の上方に設けられている。また、ダミープレート5は、
その板厚等を調整することにより、熱容量が小さくなる
ように設定されており、被処理物Wの加熱時に加熱プレ
ート3及び被処理物Wからの輻射熱で加熱され、かつ被
処理物Wに向かって熱を直ちに輻射するようになってい
る。
【0012】尚、被処理物Wとして半導体ウェハを処理
する場合は、半導体ウェハの汚染を防止するために、上
記加熱プレート3及びダミープレート5をカーボン基体
に炭化珪素(SiC)をCVD(化学蒸着法)によりコ
ーティングしたものや炭化珪素からなるプレート材によ
り構成することが好ましい。また、突起部材4にも上記
炭化珪素などをコーティングすることが好ましい。
【0013】上記加熱チャンバー6は、非導電性材料、
例えば石英により構成されており、加熱コイル2からの
高周波磁束によって誘導加熱されるのを防いで、加熱コ
イル2による加熱プレート3の加熱効率の低下を防止し
ている。また、この加熱チャンバー6の一端側には、被
処理物W等が搬入出される開閉扉6aが気密に設けられ
ている。また、他端側の孔部6bには清浄化されたN2
ガス等の雰囲気ガスを供給するための配管または真空引
き用の配管が気密に連結されており(図示せず)、当該
加熱チャンバー6内を所望の雰囲気とすることができ
る。
【0014】上記のように構成された本実施形態の誘導
加熱装置1では、図示しない搬送手段によって被処理物
Wが突起部材4上に配置された後、加熱コイル2に高周
波電流が供給されると、加熱プレート3の内部には加熱
コイル2からの高周波磁束による渦電流が発生し、この
渦電流により発生したジュール熱によって加熱プレート
3は加熱され、被処理物Wは加熱プレート3からの輻射
熱で加熱される。
【0015】そして、上記のように加熱された被処理物
Wからの輻射熱及び加熱プレート3からの輻射熱によっ
てダミープレート(均熱化手段)5は加熱され、当該プ
レート5は高い熱伝導率を有することから短時間で均一
な温度となる。このように均一に加熱されたダミープレ
ート5から図の矢印Aにて示すように、被処理物Wに向
かって熱が効率よく再輻射され、被処理物Wはダミープ
レート5からの輻射熱で再度加熱される。また、ダミー
プレート5と被処理物Wとの上記隙間Dでは、図の矢印
Bにて示すように、自然対流が発生する。これにより、
被処理物Wのダミープレート5と対向する表面Waでの
熱伝達率を向上させることができ、当該被処理物Wの温
度分布を素早く均一にすることができる。尚、発明者等
の試験結果によれば、ダミープレート5を設けることな
く被処理物Wを加熱した場合、同図の●にて示すよう
に、被処理物Wの内部温度差が2〜10℃であるのに対
して、ダミープレート5を設けた場合、図2の△にて示
すように、被処理物Wの内部温度差は5℃以下となっ
た。このように、ダミープレート5を設けて被処理物W
を加熱することにより、当該被処理物Wの温度分布を均
一にできることが確認された。
【0016】また、本実施形態では、突起部材(支持手
段)4が加熱プレート3に対して被処理物Wを浮上させ
た状態で支持するので、加熱コイル2の加熱ムラに起因
して温度ムラが加熱プレート3の表面3aに発生したと
きでも温度ムラが加熱プレート表面3aから被処理物W
に直接伝えられるのを防ぐことができる。その結果、被
処理物Wを均一に加熱することができ、被処理物Wの品
質及び歩留まりが低下するのを防止できる。
【0017】また、本実施形態では、加熱チャンバー6
内に加熱プレート3、突起部材4、及びダミープレート
5を配置しているので、所望の雰囲気とした加熱チャン
バー6内で被処理物Wを均一な温度で効率よく熱処理す
ることができる。具体的には、本実施形態の誘導加熱装
置1により、300mm角のガラス基板を被処理物Wと
してアニール処理を行った場合、加熱コイル2での設備
電力は20kwであった。これに対し、ハロゲンランプ
を熱源として用いた上記従来の加熱装置(ランプアニー
ル装置)により、同一のガラス基板に対し同じ処理を実
施した場合150kw以上の設備電力が必要であった。
従って、本実施形態の誘導加熱装置1は、上記ランプア
ニール装置に比べて大幅に省エネルギー化を達成できる
ことが確認された。
【0018】尚、上記の説明では、被処理物W及び加熱
プレート3からの輻射熱でダミープレート5を加熱し、
ダミープレート5からの再輻射熱で被処理物Wを再度加
熱するとともに、上記隙間Dに自然対流を発生させ、被
処理物Wのダミープレート5側の表面Waへの熱伝達率
を向上させる構成について説明したが、本発明は少なく
とも被処理物Wからの熱の散逸を防止しつつ隙間Dで熱
対流させることができるものでもよい。具体的には、上
記ダミープレート5に代えて、例えば反射率の大きい表
面を有する金属プレートを設け、被処理物Wからの輻射
熱を金属プレートで被処理物Wの表面Waに向かって反
射するとともに、隙間Dで熱対流を許容する構成でもよ
い。また、ダミープレート5に代えて、赤外線ヒーター
を設け、赤外線により輻射熱を放射し、かつ隙間Dで自
然対流させる構成でもよい。
【0019】また、上記の説明では、加熱チャンバー6
内に加熱プレート3、突起部材(支持手段)4、及びダ
ミープレート(均熱化手段)5を配置した構成について
説明したが、加熱チャンバー6内に加熱コイル2を配置
してもよい。
【0020】
【発明の効果】以上のように構成された本発明は以下の
効果を奏する。請求項1の誘導加熱装置によれば、被処
理物の加熱プレートにより加熱される表面と反対側の表
面における熱伝達率を向上させることができるので、当
該被処理物の温度分布を素早く均一にすることができ
る。しかも、支持手段が加熱プレートに対して被処理物
を浮上させた状態で支持するので、加熱コイルの加熱ム
ラに起因して温度ムラが加熱プレートの表面に発生した
ときでも温度ムラが加熱プレート表面から被処理物に直
接伝えられるのを防ぐことができる。その結果、加熱コ
イルの加熱ムラの影響を抑えることができ、よって被処
理物を均一に加熱することができる。従って、被処理物
の品質及び歩留まりが低下するのを防止することができ
る。
【0021】また、請求項2の誘導加熱装置によれば、
所望の雰囲気とした加熱チャンバー内で被処理物を均一
な温度で効率よく熱処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による誘導加熱装置の要部
構成例を示す概略図である。
【図2】図1に示したダミープレートの効果を示すグラ
フである。
【符号の説明】
1 誘導加熱装置 2 加熱コイル 3 加熱プレート 4 突起部材(支持手段) 5 ダミープレート(均熱化手段) 6 加熱チャンバー W 被処理物 Wa 被処理物(の加熱プレート側とは反対側)の表面 D 隙間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 立里 暁華 奈良県天理市嘉幡町229番地 光洋サーモ システム株式会社内 (72)発明者 高 在學 奈良県天理市嘉幡町229番地 光洋サーモ システム株式会社内 Fターム(参考) 3K059 AA08 AB26 AB27 AD05 CD65 CD72 4K063 AA05 BA06 BA12 CA03 FA31

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱コイルと、この加熱コイルにより誘導
    加熱される加熱プレートとを有する誘導加熱装置であっ
    て、 前記加熱プレートに対して、被処理物を浮上させた状態
    で支持するための支持手段と、 前記被処理物の前記加熱プレート側とは反対側の表面に
    対して所定の隙間をおいて設けられ、少なくとも前記被
    処理物からの輻射熱を前記隙間で対流させる均熱化手段
    とを備えることを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 【請求項2】密閉可能な加熱チャンバー内に、少なくと
    も前記加熱プレート、支持手段、及び均熱化手段を配置
    したことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置。
JP2001340731A 2001-11-06 2001-11-06 誘導加熱装置 Pending JP2003142241A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2287900A1 (de) * 2009-08-20 2011-02-23 Johann Aichholzer Träger für Wafer
JP2016200384A (ja) * 2015-04-13 2016-12-01 富士電機機器制御株式会社 熱処理装置

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EP2287900A1 (de) * 2009-08-20 2011-02-23 Johann Aichholzer Träger für Wafer
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