JP2005276527A - Induction heating device - Google Patents

Induction heating device Download PDF

Info

Publication number
JP2005276527A
JP2005276527A JP2004085619A JP2004085619A JP2005276527A JP 2005276527 A JP2005276527 A JP 2005276527A JP 2004085619 A JP2004085619 A JP 2004085619A JP 2004085619 A JP2004085619 A JP 2004085619A JP 2005276527 A JP2005276527 A JP 2005276527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
induction heating
graphite
plate
chamber
quartz
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004085619A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Uchida
直喜 内田
Shiro Hayasaka
士郎 早坂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd filed Critical Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority to JP2004085619A priority Critical patent/JP2005276527A/en
Publication of JP2005276527A publication Critical patent/JP2005276527A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction heating device in which heat treatment of a heated material can be carried out without affecting a quartz constituting member arranged in the vicinity even in the case the heated material is heated up to high temperatures. <P>SOLUTION: The induction heating device is provided with a chamber 14 having graphite 20 to heat a wafer 24 (heated material), a heating means 16 having an induction heating coil 32 to induction heat the graphite 20, and a quartz plate 18 to separate the chamber 14 and the heating means 16, and a pyrolyzed boron nitride plate 22 (PBN plate) is installed between the graphite 20 and the quartz plate 18. Furthermore, a hole sealed by sapphire is installed at the PBN plate 22, and it is enabled to measure the temperature of the graphite 20 by a radiation thermometer 34. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、誘導加熱装置に係り、特に誘導加熱を利用して半導体の熱処理を行うのに好適な誘導加熱装置に関する。   The present invention relates to an induction heating apparatus, and more particularly to an induction heating apparatus suitable for performing heat treatment of a semiconductor using induction heating.

半導体製造分野では、半導体ウェハの大口径化とともに製品の品質向上、コストダウン、スループットの向上等が厳しく要求されてきている。このような現状において、半導体ウェハ(ウェハ)を急速加熱する方法として、ランプ加熱方式や誘導加熱方式を挙げることができる。   In the field of semiconductor manufacturing, there has been a strict demand for increasing the diameter of semiconductor wafers, improving product quality, reducing costs, and improving throughput. Under such circumstances, a lamp heating method and an induction heating method can be cited as a method for rapidly heating a semiconductor wafer (wafer).

ランプ加熱方式は、ウェハを急速加熱することには優れているが、被加熱物を均一に加熱することは困難とされているため、高品質な製品を得ることは難しい。これに対し、誘導加熱方式は、ウェハの急速加熱を可能とし、均一加熱を可能とする技術が開発されたことにより、高品質な製品が得られるようになってきていることは知られている。   The lamp heating method is excellent for rapidly heating a wafer, but it is difficult to uniformly heat an object to be heated, and it is difficult to obtain a high-quality product. On the other hand, it is known that the induction heating method is capable of rapidly heating a wafer, and a technology capable of uniform heating has been developed so that a high-quality product can be obtained. .

例えば特許文献1に示すものもそれである。特許文献1に記載の半導体熱処理装置では、石英によって構成されたチャンバ(反応炉)内にSiC(SiCコートグラファイト)に載置されたシリコン基板を備え、前記SiCを誘導加熱するための誘導加熱コイルを前記チャンバの外部に備えるということを基本構成としている。前述の半導体熱処理装置では、前記SiCは回転機構を有する基板ホルダに保持されており、加熱時に回転を施されるように構成されている。また、前記石英で構成されたチャンバと前記SiCとの間には、アルミナによって構成された反射板が備えられている。
特開2003−300793号公報
For example, what is shown in patent document 1 is also it. In the semiconductor heat treatment apparatus described in Patent Document 1, a silicon substrate placed on SiC (SiC coated graphite) is provided in a chamber (reactor) made of quartz, and an induction heating coil for induction heating the SiC Is provided outside the chamber. In the semiconductor heat treatment apparatus described above, the SiC is held by a substrate holder having a rotation mechanism, and is configured to be rotated during heating. Further, a reflector made of alumina is provided between the chamber made of quartz and the SiC.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-300793

このような誘導加熱を利用した半導体熱処理装置では、技術の進歩と共に、エピタキシャル成長時間の短縮(スループットの向上)を目的としてグラファイト(SiCコートグラファイト)の加熱温度の向上が図られ、従来1000℃程度であった加熱温度は、1200℃若しくはそれ以上の温度への加熱が要求されるようになっている。しかし、上述のように加熱源となるグラファイトの加熱温度が向上すると、輻射熱を受ける石英やその他の部材への影響も出てくる。特に、石英は歪み点が1075℃程度とされており、それ以上の温度への加熱や、それ以上の温度からの急激な冷却は、石英で構成される部材の破損や劣化の原因となってしまう。純粋に溶融された石英は、SiO2を主成分とし、耐熱性、透光性、電気絶縁性に優れ、化学的にも極めて安定しており、反応炉等への適用に適している。このため、反応炉等への使用が不可欠となっている石英がスループットの向上を図ることにより使用できなくなってしまうということが問題となっている。 In such a semiconductor heat treatment apparatus using induction heating, with the advance of technology, the heating temperature of graphite (SiC coated graphite) has been improved for the purpose of shortening the epitaxial growth time (improving throughput). The existing heating temperature is required to be heated to 1200 ° C. or higher. However, when the heating temperature of graphite as a heating source is improved as described above, the influence on quartz and other members that receive radiant heat also appears. In particular, quartz has a strain point of about 1075 ° C., and heating to a higher temperature and rapid cooling from the higher temperature cause damage and deterioration of the quartz member. End up. Purely fused quartz has SiO 2 as a main component, is excellent in heat resistance, translucency, and electrical insulation, is extremely chemically stable, and is suitable for application to a reaction furnace or the like. For this reason, there is a problem that quartz, which is indispensable for use in a reaction furnace or the like, can no longer be used by improving throughput.

本発明では、グラファイト(被加熱物)を高温に加熱した場合であっても、その近傍に配設された石英で構成される部材に影響を与えることなくウェハ(被加熱物)の熱処理を行うことを可能とする誘導加熱装置を提供することを目的とする。   In the present invention, even when the graphite (object to be heated) is heated to a high temperature, the wafer (object to be heated) is heat-treated without affecting the member made of quartz disposed in the vicinity thereof. It is an object of the present invention to provide an induction heating apparatus that enables this.

上記目的を達成するために、本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物を加熱するためのグラファイトと、前記グラファイトを誘導加熱するための誘導加熱コイルとを備えるチャンバ内に、前記グラファイトと前記誘導加熱コイルとを隔てる石英板を有する誘導加熱装置であって、前記グラファイトと前記石英板との間に、厚さ方向に比べ面方向に強い結合を持った異方性を有する物質から成る板を設けることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an induction heating apparatus according to the present invention includes a graphite for heating an object to be heated and an induction heating coil for induction heating of the graphite. An induction heating apparatus having a quartz plate separating an induction heating coil, wherein the graphite plate and the quartz plate are made of a material having anisotropy having a stronger bond in a plane direction than in a thickness direction. It is characterized by providing.

また、上記誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルは、冷却用流体を導通可能な管状構造であると良い。例えば、前記管状構造である前記誘導加熱コイルは、冷却用流体を水とし、コイル自体を銅管とした水冷銅管とすると良い。   In the induction heating apparatus, the induction heating coil may have a tubular structure capable of conducting a cooling fluid. For example, the induction heating coil having the tubular structure may be a water-cooled copper pipe in which the cooling fluid is water and the coil itself is a copper pipe.

さらに、上記のような構成の誘導加熱装置において、前記異方性を有する物質から成る板は、厚さ方向の結合をファンデルワース結合とし、面方向の結合を共有結合とする物質であると良い。   Furthermore, in the induction heating apparatus configured as described above, the plate made of the anisotropy material is a material in which the bond in the thickness direction is a van der Waals bond and the bond in the plane direction is a covalent bond. good.

また、前記異方性を有する物質から成る板は、熱分解窒化硼素(Pyrolytic Boron Nitride:以下PBN)の板であると良い。
また、前記石英板を介して前記グラファイトの温度を計測する放射温度計を備え、前記熱分解窒化硼素の板に透光材料で封止した孔を設けることで、前記放射温度計が前記グラファイトの温度を計測可能に構成すると良い。
Further, the plate made of the anisotropic material may be a pyrolytic boron nitride (hereinafter referred to as PBN) plate.
In addition, a radiation thermometer for measuring the temperature of the graphite through the quartz plate is provided, and a hole sealed with a translucent material is provided in the pyrolytic boron nitride plate, so that the radiation thermometer is made of the graphite. It is good to be able to measure temperature.

上記目的を達成するための誘導加熱装置として、より具体的には、ウェハを加熱するためのグラファイトを有するチャンバと、前記グラファイトを誘導加熱するための誘導加熱コイルを有する加熱手段と、前記チャンバと前記加熱手段とを隔てる石英板とを備えた誘導加熱装置であって、前記グラファイトと前記石英板との間に熱分解窒化硼素の板を設け、当該熱分解窒化硼素の板には、サファイアによって封止された孔が設けられていることを特徴とすると良い。   More specifically, as an induction heating apparatus for achieving the above object, a chamber having graphite for heating a wafer, heating means having an induction heating coil for induction heating the graphite, and the chamber An induction heating apparatus including a quartz plate separating the heating means, wherein a pyrolytic boron nitride plate is provided between the graphite and the quartz plate, and the pyrolytic boron nitride plate is made of sapphire. It is preferable that a sealed hole is provided.

上記構成を有する誘導加熱装置において、チャンバ内に備えられるグラファイトと誘導加熱コイルとを隔てる石英板を有する誘導加熱装置の、前記グラファイトと前記石英板との間に、厚さ方向に比べ面方向に強い結合を持った異方性を有する物質から成る板を設けることを特徴とすることにより、誘導加熱によってグラファイトが加熱され、前記異方性を有する物質から成る板が前記グラファイトからの輻射熱を受けたとしても、熱の伝搬は、厚さ方向には少なく、面方向へ広く伝搬されることとなる。このため、グラファイト及び被加熱物を高温に加熱した場合であっても、石英板が歪点以上に加熱されてしまうことを抑えることができる。   In the induction heating apparatus having the above-described configuration, the induction heating apparatus having a quartz plate separating the graphite and the induction heating coil provided in the chamber has a surface direction between the graphite and the quartz plate that is larger than the thickness direction. By providing a plate made of an anisotropic material having a strong bond, the graphite is heated by induction heating, and the plate made of the anisotropic material receives radiant heat from the graphite. Even so, the propagation of heat is small in the thickness direction and widely propagated in the surface direction. For this reason, even if it is a case where a graphite and a to-be-heated material are heated to high temperature, it can suppress that a quartz plate will be heated more than a strain point.

上記のように、誘導加熱コイルを冷却用流体が導通可能な管状構造とすることにより、誘導加熱コイルの近傍に配備される前記石英板を冷却することができ、石英板が歪点以上に加熱されてしまうことを抑えることができる。また、輻射熱によるコイル自体の過熱も防止することができる。   As described above, when the induction heating coil has a tubular structure through which a cooling fluid can be conducted, the quartz plate disposed in the vicinity of the induction heating coil can be cooled, and the quartz plate is heated above the strain point. Can be suppressed. Further, overheating of the coil itself due to radiant heat can be prevented.

上記異方性物質から成る板の、厚さ方向の結合をファンデルワース結合とし、面方向の結合を共有結合とすることにより、上記効果を得ることができる。
また、前記異方性を有する物質から成る板を、熱分解窒化硼素(Pyrolytic Boron Nitride:以下PBN)の板であるとすることでも上記特徴を効率良く得ることができ、比較的薄板であっても高い効果を得ることができる。
The above effect can be obtained by using Van der Worth bonding as the bond in the thickness direction and covalent bonding as the bonding in the plane direction of the plate made of the anisotropic material.
Further, the above characteristics can be obtained efficiently by using a plate made of the anisotropic material as a pyrolytic boron nitride (hereinafter referred to as PBN) plate, which is a relatively thin plate. High effect can be obtained.

また、前記石英板を介して前記グラファイトの温度を計測する放射温度計を備え、前記熱分解窒化硼素の板に透光材料で封止した孔を設けることで、前記放射温度計が前記グラファイトの温度を計測可能に構成することにより、石英板の過熱防止効果の他、前記グラファイトの温度検出も可能となる。   In addition, a radiation thermometer for measuring the temperature of the graphite through the quartz plate is provided, and a hole sealed with a translucent material is provided in the pyrolytic boron nitride plate, so that the radiation thermometer is made of the graphite. By configuring the temperature to be measurable, the temperature of the graphite can be detected in addition to the effect of preventing the quartz plate from overheating.

また、ウェハを加熱するためのグラファイトを有するチャンバと、前記グラファイトを誘導加熱するための誘導加熱コイルを有する加熱手段と、前記チャンバと前記加熱手段とを隔てる石英板とを備えた誘導加熱装置であって、前記グラファイトと前記石英板との間に熱分解窒化硼素の板を設け、当該熱分解窒化硼素の板には、サファイアによって封止された孔が設けられているようにすることによっても、上記効果を得ることが可能な誘導加熱装置とすることができる。   An induction heating apparatus comprising: a chamber having graphite for heating the wafer; a heating unit having an induction heating coil for induction heating the graphite; and a quartz plate separating the chamber and the heating unit. A pyrolytic boron nitride plate is provided between the graphite and the quartz plate, and the pyrolytic boron nitride plate is provided with a hole sealed with sapphire. The induction heating device can obtain the above effect.

以下、本発明の誘導加熱装置に係る実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、以下に示す実施の形態は、本発明に係る一部の実施形態であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は、本発明の誘導加熱装置に係る実施形態の断面図を示したものである。
本実施形態の誘導加熱装置10は、非導電性材料若しくは非磁性材料から成るケーシング12によって構成されるチャンバ14と、加熱手段16と、前記チャンバ14と加熱手段16とを隔てる石英板18と、前記チャンバ14内に備えられ、前記加熱手段16によって加熱されるグラファイト20と、当該グラファイト20からの輻射熱を遮蔽する熱分解窒化硼素板(PBN板)22とを基本構成とする。前記誘導加熱装置10では、前記チャンバ14内に種基板としてのサファイア等のウェハ(被加熱物)24を載置し、当該ウェハ24上にチャンバ14内に充填される窒化ガリウム(ガリウムナイトライド:GaN)や窒化アルミニウム(AlN)等の反応ガスの成分を堆積させることで、エピタキシャル成長を促す。
Hereinafter, embodiments of the induction heating apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are some embodiments according to the present invention, and the present invention is not limited to these embodiments.
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an embodiment according to the induction heating apparatus of the present invention.
The induction heating apparatus 10 of the present embodiment includes a chamber 14 constituted by a casing 12 made of a non-conductive material or a non-magnetic material, a heating means 16, a quartz plate 18 separating the chamber 14 and the heating means 16, A graphite 20 provided in the chamber 14 and heated by the heating means 16 and a pyrolytic boron nitride plate (PBN plate) 22 that shields radiant heat from the graphite 20 are basically constructed. In the induction heating apparatus 10, a sapphire wafer (heated object) 24 as a seed substrate is placed in the chamber 14, and gallium nitride (gallium nitride: filled in the chamber 14 on the wafer 24). Epitaxial growth is promoted by depositing reactive gas components such as GaN and aluminum nitride (AlN).

前記チャンバ14は円筒形状の容器であり、この容器の上部開口部が石英板18によって封止され、後述する加熱手段16と隔てられた空間を形成する。当該チャンバ14の開口部近傍には、支持部21が形成されており、加熱手段16によって加熱され、チャンバ14内で発熱源となるグラファイト20が保持されている。前記支持部21は、例えば2段形状に構成されており、下段に前記グラファイト20を備え、上段にPBN板22を備えるようにすると良い。PBN板22は、面方向の結合を共有結合とし、厚さ方向の結合をファンデルワース結合とする異方性物質であり、結合力の強い面方向への熱伝導率は高く、結合力の弱い厚さ方向への熱伝導率は低い。このため、PBN板22の下部に備えられたグラファイト20が高温に加熱された場合であっても、PBN板22の上部側に備えられる部材に対する熱の影響を抑えることができる。   The chamber 14 is a cylindrical container, and the upper opening of the container is sealed with a quartz plate 18 to form a space separated from the heating means 16 described later. A support portion 21 is formed in the vicinity of the opening of the chamber 14, and the graphite 20 that is heated by the heating means 16 and serves as a heat source is held in the chamber 14. The support portion 21 is configured, for example, in a two-stage shape, and is preferably provided with the graphite 20 at the lower stage and the PBN plate 22 at the upper stage. The PBN plate 22 is an anisotropic material in which the bond in the plane direction is a covalent bond and the bond in the thickness direction is a van der Waals bond. The PBN plate 22 has a high thermal conductivity in the plane direction where the bond strength is strong, The thermal conductivity in the weak thickness direction is low. For this reason, even if the graphite 20 provided in the lower part of the PBN plate 22 is heated to a high temperature, the influence of heat on the member provided on the upper side of the PBN plate 22 can be suppressed.

また、前記グラファイト20の下面側には、エピタキシャル成長用の種基板であって、前記グラファイト20の輻射熱によって加熱されるウェハ24を保持するための、ウェハ保持手段26が備えられている。また、当該ウェハ保持手段26は、前記ウェハ24を均一加熱するために、例えば軸部26aを基点として回転を可能に構成されると良い。なお、前記ウェハ24を急速に加熱させることを望む場合には、加熱補助材として補助グラファイト28を設けて加熱効率を高めるようにすると良い。
また、上記チャンバ14内には、反応ガスを充填したり、チャンバ14の内部空気を抜いたりするためのノズル30が備えられているようにすると良い。
On the lower surface side of the graphite 20, a wafer holding means 26 is provided for holding a wafer 24 that is a seed substrate for epitaxial growth and is heated by the radiant heat of the graphite 20. The wafer holding means 26 may be configured to be rotatable, for example, with the shaft portion 26a as a base point in order to uniformly heat the wafer 24. If it is desired to heat the wafer 24 rapidly, an auxiliary graphite 28 may be provided as a heating auxiliary material to increase the heating efficiency.
Further, the chamber 14 may be provided with a nozzle 30 for filling the reaction gas or extracting the internal air of the chamber 14.

前記加熱手段16は、前記チャンバ14と同径の円筒容器であり、前記チャンバ14と同様に開口部を石英板18によって閉塞されるように構成されている。つまり、石英板18は、チャンバ14と、加熱手段16とによって共有されている。このように構成される加熱手段16では、開口部近傍に、加熱源としての誘導加熱コイル32が備えられており、当該誘導加熱コイル32に電流を流すことにより、前記チャンバ14内のグラファイト20及び補助グラファイト28が加熱される。前記誘導加熱コイル32は、冷却構造を持つもの、例えば内部に冷却用流体を導通可能な管状構造とすると良い。誘導加熱コイル32を前述のような構造とすることにより、近傍に配置される石英板18(図1参照)がグラファイト20等からの輻射熱で加熱された場合に、これを冷却することができ、石英板18が過熱されてしまうことを抑制することができる。誘導加熱コイル32の具体的構造としては、冷却用流体を水とし、コイル自体を管状の銅管とする水冷銅管を挙げることができる。   The heating means 16 is a cylindrical container having the same diameter as the chamber 14, and is configured such that the opening is closed by a quartz plate 18, as in the chamber 14. That is, the quartz plate 18 is shared by the chamber 14 and the heating means 16. In the heating means 16 configured as described above, an induction heating coil 32 as a heating source is provided in the vicinity of the opening, and by passing an electric current through the induction heating coil 32, the graphite 20 in the chamber 14 and The auxiliary graphite 28 is heated. The induction heating coil 32 may have a cooling structure, for example, a tubular structure in which a cooling fluid can be conducted. By making the induction heating coil 32 as described above, when the quartz plate 18 (see FIG. 1) disposed in the vicinity is heated by radiant heat from the graphite 20 or the like, it can be cooled, It is possible to suppress the quartz plate 18 from being overheated. Specific examples of the structure of the induction heating coil 32 include a water-cooled copper pipe in which the cooling fluid is water and the coil itself is a tubular copper pipe.

なお、一般的に誘導加熱コイルを近接配置して使用する場合には、相互誘導の影響により投入する電力の制御が困難となることが考えられるが、これは既知の技術(例えば特開2003−17426号公報)によってグラファイト20および補助グラファイト28の加熱制御を可能にすれば良い。   In general, when the induction heating coils are used in close proximity, it may be difficult to control the power to be input due to the influence of mutual induction. No. 17426), the heating control of the graphite 20 and the auxiliary graphite 28 may be made possible.

また、前記加熱手段16には前記グラファイト20の温度を計測するための放射温度計34を設けるようにすると良い。放射温度計は、被測定物の表面から放出される赤外線放射エネルギを赤外線センサによって計測して被測定物の表面温度を測定する。よって、このような場合には少なくとも放射温度計34のセンサ部からグラファイト20の表面が確認できるようにしておく必要がある。PBN板22は不透明材料のため、PBN板22には、図2に示すように、放射温度計34によるグラファイト20の温度検出用の孔36が設けられ、当該孔は、サファイア等の耐熱温度の高い透光材料によって封止するようにしている。また、上記構成の加熱手段16におけるケーシング内の余剰空間は、チャンバ14内の真空引きによる影響を軽減させるために、セラミック等の絶縁素材を充填することによって内部気圧の変化が無いようにすると良い。   The heating means 16 may be provided with a radiation thermometer 34 for measuring the temperature of the graphite 20. The radiation thermometer measures the surface temperature of an object to be measured by measuring infrared radiation energy emitted from the surface of the object to be measured by an infrared sensor. Therefore, in such a case, it is necessary to be able to confirm the surface of the graphite 20 at least from the sensor portion of the radiation thermometer 34. Since the PBN plate 22 is an opaque material, as shown in FIG. 2, the PBN plate 22 is provided with a hole 36 for detecting the temperature of the graphite 20 by the radiation thermometer 34, and the hole has a heat resistant temperature such as sapphire. Sealing is performed with a high light-transmitting material. Further, the excess space in the casing in the heating means 16 having the above-described configuration should be made free from changes in internal atmospheric pressure by filling with an insulating material such as ceramic in order to reduce the influence of evacuation in the chamber 14. .

上記構成の誘導加熱装置10では、チャンバ14内にウェハ24、グラファイト20、PBN板22、及び補助グラファイト28等を備え、開口部を石英板18によって封止する。その後、前記チャンバ14内に備えたノズル30によってチャンバ14内の空気を抜いて真空状態にする。   In the induction heating apparatus 10 having the above configuration, the chamber 14 includes the wafer 24, the graphite 20, the PBN plate 22, the auxiliary graphite 28, and the like, and the opening is sealed with the quartz plate 18. Thereafter, the air in the chamber 14 is extracted by the nozzle 30 provided in the chamber 14 to make a vacuum state.

加熱手段16の誘導加熱コイル32に電流を流し、チャンバ14内のグラファイト20及び補助グラファイト28を誘導加熱によって加熱する。誘導加熱によって加熱されたグラファイト20及び補助グラファイト28は、チャンバ14内の発熱源となり、輻射熱によってウェハ24を加熱する。このとき、前記ウェハ24が均一に加熱されるように、発熱源であるグラファイト20表面の温度分布を放射温度計34によって逐次計測する。グラファイト20の表面温度に設定温度と異なる部分が存在する場合には、誘導加熱コイル32を制御することによって、グラファイト20の温度分布を制御する。また、ウェハ保持手段26を回転させるようにしても良い。   An electric current is passed through the induction heating coil 32 of the heating means 16 to heat the graphite 20 and the auxiliary graphite 28 in the chamber 14 by induction heating. The graphite 20 and the auxiliary graphite 28 heated by induction heating become a heat source in the chamber 14 and heat the wafer 24 by radiant heat. At this time, the temperature distribution on the surface of the graphite 20 as the heat source is sequentially measured by the radiation thermometer 34 so that the wafer 24 is uniformly heated. When the surface temperature of the graphite 20 is different from the set temperature, the temperature distribution of the graphite 20 is controlled by controlling the induction heating coil 32. Further, the wafer holding means 26 may be rotated.

前記グラファイト20と、前記石英板18との間に備えられたPBN板22は、厚さ方向にファンデルワース結合を有し、面方向に共有結合を有する異方性を有する物質であるため、厚さ方向への熱伝導率が悪く、高温加熱されたグラファイト20からの輻射熱による影響を石英板18へ与えることを抑え、かつ面方向への熱伝導率が良好なため、グラファイト20の均一加熱の補助も成す。   Since the PBN plate 22 provided between the graphite 20 and the quartz plate 18 is a substance having anisotropy having van der Waals bonds in the thickness direction and covalent bonds in the plane direction. Since the thermal conductivity in the thickness direction is poor, the influence of radiant heat from the graphite 20 heated at a high temperature is suppressed from being exerted on the quartz plate 18, and the thermal conductivity in the plane direction is good, the graphite 20 is heated uniformly. Assistance is also made.

上記実施形態では、上部を加熱手段16、下部をチャンバ14とする構成とし、両者の境界面に石英板18を備え、前記チャンバ14内に備えた発熱源と前記石英板18との間にPBN板22を備える構成としたが、内部に発熱源を備え、石英によって反応炉を構成し、当該反応炉の外側に誘導加熱コイルを備え、前記発熱源と前記石英によって構成された反応炉との間にPBN板を備えるといったものでも良い。つまり、本発明の誘導加熱装置の構成は、反応炉、若しくは反応炉内に石英を用いており、反応炉内に誘導加熱によって発熱する発熱源を備える誘導加熱装置であれば、様々なものに適用することができるのである。
また、実施形態では、半導体熱処理に言及して記載しているが、本発明に係る誘導加熱装置は、高温加熱を必要とする他の用途への使用も可能である。
In the above-described embodiment, the upper part is the heating means 16 and the lower part is the chamber 14. The quartz plate 18 is provided at the interface between the two, and the PBN is provided between the heat source provided in the chamber 14 and the quartz plate 18. The plate 22 is provided, but a heating source is provided therein, a reaction furnace is constituted by quartz, an induction heating coil is provided outside the reaction furnace, and the heating source and the reaction furnace constituted by the quartz A PBN plate may be provided between them. That is, the structure of the induction heating apparatus of the present invention can be various as long as the induction heating apparatus includes quartz in the reaction furnace or the reaction furnace and includes a heat source that generates heat by induction heating in the reaction furnace. It can be applied.
Further, although the embodiment is described with reference to the semiconductor heat treatment, the induction heating apparatus according to the present invention can be used for other applications requiring high-temperature heating.

また、実施形態では、誘導加熱コイル32の構造を冷却用流体を水とし、コイル自体を銅管とする水冷銅管として例を挙げたが、本発明の誘導加熱コイル32はこれに限定されるものではない。例えば、冷却用流体は、他の物質から成るジェル状物質であっても良いし、冷却ガスであっても良い。また、冷却用流体を導通するコイル自体は、通電により磁界を発生させる導電性物質から成る管状構造体であれば銅管以外であっても良い。なお、本発明の誘導加熱コイル32は、冷却効果を有しない通常のコイル構造体を含むことは言うまでも無い。   In the embodiment, the structure of the induction heating coil 32 is exemplified as a water-cooled copper pipe in which the cooling fluid is water and the coil itself is a copper pipe, but the induction heating coil 32 of the present invention is limited to this. It is not a thing. For example, the cooling fluid may be a gel material made of another material or a cooling gas. Further, the coil itself that conducts the cooling fluid may be other than a copper tube as long as it is a tubular structure made of a conductive material that generates a magnetic field when energized. In addition, it cannot be overemphasized that the induction heating coil 32 of this invention contains the normal coil structure which does not have a cooling effect.

本発明の誘導加熱装置に係る実施形態を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows embodiment which concerns on the induction heating apparatus of this invention. 本発明の実施形態に使用する熱分解窒化硼素板(PBN板)の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the pyrolysis boron nitride board (PBN board) used for embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10………半導体熱処理装置、12………ケーシング、14………チャンバ、16………加熱手段、18………石英板、20………グラファイト、21………支持部、22………熱分解窒化硼素板(PBN板)、24………ウェハ、26………ウェハ保持手段、28………補助グラファイト、30………ノズル、32………誘導加熱コイル、34………放射温度計、36………孔。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ......... Semiconductor heat processing apparatus, 12 ......... Casing, 14 ......... Chamber, 16 ...... Heating means, 18 ......... Quartz plate, 20 ......... Graphite, 21 ...... Support part, 22 ... ... Pyrolytic boron nitride plate (PBN plate), 24 ......... Wafer, 26 ......... Wafer holding means, 28 ...... Auxiliary graphite, 30 ...... Nozzle, 32 ...... Induction heating coil, 34 ......... Radiation thermometer, 36 ......... hole.

Claims (6)

被加熱物を加熱するためのグラファイトと、前記グラファイトを誘導加熱するための誘導加熱コイルとを備えるチャンバ内に、前記グラファイトと前記誘導加熱コイルとを隔てる石英板を有する誘導加熱装置であって、前記グラファイトと前記石英板との間に、厚さ方向に比べ面方向に強い結合を持った異方性を有する物質から成る板を設けることを特徴とする誘導加熱装置。   An induction heating apparatus having a quartz plate that separates the graphite and the induction heating coil in a chamber comprising graphite for heating an object to be heated and an induction heating coil for induction heating the graphite, An induction heating apparatus characterized in that a plate made of a material having anisotropy having a stronger bond in the plane direction than in the thickness direction is provided between the graphite and the quartz plate. 前記誘導加熱コイルは、冷却用流体を導通可能な管状構造であることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。   The induction heating apparatus according to claim 1, wherein the induction heating coil has a tubular structure capable of conducting a cooling fluid. 前記異方性を有する物質から成る板は、厚さ方向の結合をファンデルワース結合とし、面方向の結合を共有結合とする物質であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の誘導加熱装置。   3. The plate made of a material having anisotropy is a material having a bond in the thickness direction as a van der Waals bond and a bond in a plane direction as a covalent bond. Induction heating device. 前記異方性を有する物質から成る板は、熱分解窒化硼素の板であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1に記載の誘導加熱装置。   The induction heating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plate made of the anisotropic material is a pyrolytic boron nitride plate. 前記石英板を介して前記グラファイトの温度を計測する放射温度計を備え、前記熱分解窒化硼素の板に透光材料で封止した孔を設けることで、前記放射温度計が前記グラファイトの温度を計測可能に構成したことを特徴とする請求項4に記載の誘導加熱装置。   A radiation thermometer for measuring the temperature of the graphite through the quartz plate is provided, and a hole sealed with a light-transmitting material is provided in the pyrolytic boron nitride plate so that the radiation thermometer can control the temperature of the graphite. The induction heating apparatus according to claim 4, wherein the induction heating apparatus is configured to be measurable. ウェハを加熱するためのグラファイトを有するチャンバと、前記グラファイトを誘導加熱するための誘導加熱コイルを有する加熱手段と、前記チャンバと前記加熱手段とを隔てる石英板とを備えた誘導加熱装置であって、前記グラファイトと前記石英板との間に熱分解窒化硼素の板を設け、当該熱分解窒化硼素の板には、サファイアによって封止された孔が設けられていることを特徴とする誘導加熱装置。

An induction heating apparatus comprising: a chamber having graphite for heating a wafer; heating means having an induction heating coil for inductively heating the graphite; and a quartz plate separating the chamber and the heating means. An induction heating apparatus characterized in that a pyrolytic boron nitride plate is provided between the graphite and the quartz plate, and the pyrolytic boron nitride plate is provided with holes sealed with sapphire. .

JP2004085619A 2004-03-23 2004-03-23 Induction heating device Pending JP2005276527A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004085619A JP2005276527A (en) 2004-03-23 2004-03-23 Induction heating device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004085619A JP2005276527A (en) 2004-03-23 2004-03-23 Induction heating device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005276527A true JP2005276527A (en) 2005-10-06

Family

ID=35175972

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004085619A Pending JP2005276527A (en) 2004-03-23 2004-03-23 Induction heating device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005276527A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008159759A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Heat treating method and apparatus using induction heating
JP2010238788A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Heat treatment apparatus
JP4980475B1 (en) * 2011-03-31 2012-07-18 三井造船株式会社 Induction heating device

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008159759A (en) * 2006-12-22 2008-07-10 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Heat treating method and apparatus using induction heating
JP2010238788A (en) * 2009-03-30 2010-10-21 Dainippon Screen Mfg Co Ltd Heat treatment apparatus
JP4980475B1 (en) * 2011-03-31 2012-07-18 三井造船株式会社 Induction heating device
WO2012132077A1 (en) * 2011-03-31 2012-10-04 三井造船株式会社 Induction heating device
CN103155120A (en) * 2011-03-31 2013-06-12 三井造船株式会社 Induction heating device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9721822B2 (en) Electrostatic chuck apparatus
JP6108051B1 (en) Electrostatic chuck device
CN105453248B (en) support cylinder for thermal processing chamber
JP4067858B2 (en) ALD film forming apparatus and ALD film forming method
JP6687829B2 (en) Induction heating device
JP2009094138A (en) Wafer holder, and semiconductor manufacturing device
JP2010511304A (en) Quartz sealed heater assembly
JP2010517294A (en) Microwave hybrid and plasma rapid thermal processing of semiconductor wafers.
CN106835029A (en) High-frequency induction evaporation source
KR101296412B1 (en) Heat treatment apparatus
TW541638B (en) Heater member for mounting heating object and substrate processing apparatus using the same
JP4336283B2 (en) Induction heating device
JP2005276527A (en) Induction heating device
JPH11354526A (en) Plate body heating device
JP5021347B2 (en) Heat treatment equipment
JP2006147782A (en) Microwave heating ceramic heater for semiconductor substrates
JP2912616B1 (en) Plate heating device
JP3914377B2 (en) Wafer heating device having electrostatic adsorption function
JP2009094137A (en) Wafer holder, and semiconductor manufacturing device
WO2006095709A1 (en) Thin-film heating element, and process for producing thin-film heating element
WO2011110369A1 (en) Apparatus for thermally treating semiconductor substrates
JP2005072468A (en) Heat treatment apparatus of semiconductor wafer
JP2002261038A (en) Heat treatment device
JP2005019725A (en) Annealing device and annealing method
JP5110790B2 (en) Heat treatment equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060406

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071012

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20071016

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A02 Decision of refusal

Effective date: 20080226

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02