JP2011054331A - Induction heating method and induction heating device - Google Patents
Induction heating method and induction heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011054331A JP2011054331A JP2009200401A JP2009200401A JP2011054331A JP 2011054331 A JP2011054331 A JP 2011054331A JP 2009200401 A JP2009200401 A JP 2009200401A JP 2009200401 A JP2009200401 A JP 2009200401A JP 2011054331 A JP2011054331 A JP 2011054331A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- induction heating
- susceptor
- frequency
- heating coil
- current
- 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.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 199
- 230000006698 induction Effects 0.000 title claims abstract description 148
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 32
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- General Induction Heating (AREA)
Abstract
Description
本発明は、誘導加熱方法および誘導加熱装置に係り、特に大径のウエハ等の基板を処理する場合に、被加熱物の温度制御を行う際に好適な誘導加熱方法、および装置に関する。 The present invention relates to an induction heating method and an induction heating apparatus, and more particularly to an induction heating method and apparatus suitable for controlling the temperature of an object to be heated when a substrate such as a large-diameter wafer is processed.
誘導加熱を利用して半導体ウエハ等の基板を熱処理する装置としては、特許文献1や特許文献2に開示されているようなものが知られている。特許文献1に開示されている誘導加熱装置は図7に示すように、バッチ型の熱処理装置であり、多段積みされたウエハ2を石英のプロセスチューブ3に入れ、このプロセスチューブ3の外周にグラファイト等の導電性部材で形成した加熱塔4を配置し、その外周にソレノイド状の誘導加熱コイル5を配置するというものである。このような構成の誘導加熱装置1によれば、誘導加熱コイル5によって生じた磁束の影響により加熱塔4が加熱され、加熱塔4からの輻射熱によりプロセスチューブ3内に配置されたウエハ2が加熱される。
As an apparatus for heat-treating a substrate such as a semiconductor wafer using induction heating, those disclosed in
また、特許文献2に開示されている誘導加熱装置は図8に示すように、枚葉型の熱処理装置であり、同心円状に多分割されたサセプタ7をグラファイト等で形成し、このサセプタ7の上面側にウエハ8を載置、下面側に複数の円環状の誘導加熱コイル9を同心円上に配置しこれら複数の誘導加熱コイル9に対する個別電力制御を可能としたものである。このような構成の誘導加熱装置6によれば、各誘導加熱コイル9による加熱範囲に位置するサセプタ7と、他のサセプタ7との間の伝熱が抑制されるため、誘導加熱コイル9に対する電力制御によるウエハ8の温度分布制御性が向上する。
Further, as shown in FIG. 8, the induction heating device disclosed in Patent Document 2 is a single-wafer type heat treatment device, in which a
また、特許文献2においては、ウエハ8を載置するサセプタ7を分割する事で発熱分布を良好に制御する旨記載されているが、特許文献3には、サセプタの断面形状を工夫することで、発熱分布を改善することが開示されている。特許文献3に開示されている誘導加熱装置は、円環状に形成される誘導加熱コイルの径が小さい内側において発熱量が小さくなる事に注目し、サセプタにおける内側部分の厚みを厚くすることで、外側部分よりも内側部分の方が誘導加熱コイルからの距離が近くなるようにし、発熱量の増大と熱容量の増大を図ったものである。
In Patent Document 2, it is described that the distribution of heat generation is favorably controlled by dividing the
しかし、上記のような構成の誘導加熱装置ではいずれも、グラファイトに対して磁束が垂直に作用することとなる。このため、被加熱物としてのウエハ表面に金属膜等を形成していた場合にはウエハが直接加熱されてしまう場合があり、温度分布制御が乱れることが生じ得る。 However, in any of the induction heating apparatuses configured as described above, the magnetic flux acts perpendicularly to the graphite. For this reason, when a metal film or the like is formed on the surface of the wafer as an object to be heated, the wafer may be directly heated, and temperature distribution control may be disturbed.
そこで本発明では、上記問題点を解消し、被加熱物の表面に金属膜等の導電性部材が形成されていた場合であっても、安定した温度分布制御を行うことができる誘導加熱方法、および誘導加熱装置を提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, the above-described problems are solved, and even when a conductive member such as a metal film is formed on the surface of an object to be heated, an induction heating method capable of performing stable temperature distribution control, And it aims at providing an induction heating apparatus.
上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱方法は、サセプタ上に配置された被加熱物を前記サセプタを誘導加熱することで間接加熱する誘導加熱方法であって、前記サセプタに対して外周側ほど厚みが薄くなるように厚み変化を与え、前記サセプタの外周側に設けた誘導加熱コイルから、前記サセプタの被加熱物載置面に平行な方向に交流磁束を生じさせ、前記誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を制御することで前記サセプタの加熱部位を変化させることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an induction heating method according to the present invention is an induction heating method in which an object to be heated arranged on a susceptor is indirectly heated by induction heating the susceptor. A thickness change is applied so that the thickness of the susceptor becomes thinner, and an AC magnetic flux is generated in a direction parallel to the surface of the susceptor on which the object is to be heated. The heating portion of the susceptor is changed by controlling the frequency of the current input to the susceptor.
また、上記特徴を有する誘導加熱方法において前記周波数の制御は、使用周波数帯域毎に前記サセプタの加熱領域を定め、前記サセプタの外周側領域を加熱する場合ほど高い周波数帯域を採用し、前記サセプタの内周側帯域を加熱する場合ほど低い周波数帯域を採用するようにすると良い。 Further, in the induction heating method having the above characteristics, the control of the frequency determines a heating area of the susceptor for each use frequency band, adopts a higher frequency band when heating the outer peripheral side area of the susceptor, It is preferable to adopt a lower frequency band when heating the inner circumferential side band.
このような特徴を持たせることによれば、高周波帯域の周波数を誘導加熱コイルに投入することでサセプタの外周側の加熱効率を内周側よりも高くすることができる。一方、低周波帯域の周波数を誘導加熱コイルに投入することでサセプタの内周側の加熱効率を外周側よりも高くすることができる。 By providing such a feature, the heating efficiency on the outer peripheral side of the susceptor can be made higher than that on the inner peripheral side by putting the frequency in the high frequency band into the induction heating coil. On the other hand, the heating efficiency on the inner peripheral side of the susceptor can be made higher than that on the outer peripheral side by putting a frequency in the low frequency band into the induction heating coil.
また、上記目的を達成するための本発明に係る誘導加熱装置は、サセプタ上に配置された被加熱物を前記サセプタを誘導加熱することで間接加熱する誘導加熱装置であって、前記被加熱物載置面と反対側の主面に、外周側ほど厚みが薄くなるように厚み変化を持たせたサセプタと、前記サセプタの外周側に配置され、前記サセプタにおける前記被加熱物載置面と平行な方向に交流磁束を形成する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を制御する周波数制御手段を備えたことを特徴とする。 An induction heating apparatus according to the present invention for achieving the above object is an induction heating apparatus for indirectly heating an object to be heated disposed on a susceptor by induction heating the susceptor, wherein the object to be heated is A main surface opposite to the placement surface is provided with a susceptor having a thickness change so that the thickness is thinner toward the outer periphery side, and is disposed on the outer periphery side of the susceptor, and is parallel to the surface to be heated in the susceptor. And an induction heating coil for forming an alternating magnetic flux in any direction, and a frequency control means for controlling the frequency of the current applied to the induction heating coil.
また、上記特徴を有する誘導加熱装置における前記周波数制御手段には、前記サセプタの加熱領域を円周上で分割する制御マップを備え、外周の前記加熱領域を加熱する場合ほど前記電流の周波数を高め、内側の前記加熱領域を加熱する場合ほど前記電流の周波数を低くする制御を行う構成とすると良い。 In addition, the frequency control means in the induction heating apparatus having the above characteristics includes a control map that divides the heating area of the susceptor on the circumference, and the frequency of the current is increased as the heating area on the outer periphery is heated. It is preferable that the control is performed to lower the frequency of the current as the heating area inside is heated.
このような特徴を持たせることによれば、誘導加熱コイルに投入する電流の周波数の選定により、サセプタの任意の加熱領域の加熱効率を向上させることができる。これにより、被加熱物の温度分布制御を安定させることができる。 By providing such a feature, the heating efficiency of an arbitrary heating region of the susceptor can be improved by selecting the frequency of the current input to the induction heating coil. Thereby, temperature distribution control of a to-be-heated material can be stabilized.
また、上記特徴を有する誘導加熱装置において前記サセプタの厚み変化は、前記反対側の主面に傾斜面を持たせることにより成るようにすると良い。
サセプタの厚み変化を傾斜面により成すことで、角部が少なくなり、角部への磁束や熱の集中を防止することができる。
In the induction heating apparatus having the above characteristics, the thickness change of the susceptor may be made by providing an inclined surface on the opposite main surface.
By making the thickness change of the susceptor with the inclined surface, the corners are reduced, and the concentration of magnetic flux and heat on the corners can be prevented.
さらに、上記特徴を有する誘導加熱装置において前記サセプタの厚み変化は、前記反対側の主面に階段状の段部を持たせることにより成るものとしても良い。
このような構成とすることで、サセプタの加工が容易で、周波数帯域の変化により加熱効率が変化する領域の分割を容易に把握することができる。
Further, in the induction heating apparatus having the above characteristics, the thickness change of the susceptor may be formed by providing a stepped step portion on the opposite main surface.
With such a configuration, it is easy to process the susceptor, and it is possible to easily grasp the division of the region in which the heating efficiency changes due to the change in the frequency band.
上記特徴を有する誘導加熱方法によれば、被加熱物の表面に金属膜等の導電性部材が形成されていた場合であっても、安定した温度分布制御を行うことができる。
また、上記特徴を有する誘導加熱装置によれば、上記効果を奏する方法を実現することができる。
According to the induction heating method having the above characteristics, stable temperature distribution control can be performed even when a conductive member such as a metal film is formed on the surface of the object to be heated.
Moreover, according to the induction heating apparatus having the above characteristics, a method that exhibits the above effects can be realized.
以下、本発明の誘導加熱方法、および装置に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。まず、図1を参照して、第1の実施形態に係る誘導加熱装置の概要構成について説明する。なお、図1において図1(A)は誘導加熱装置の側面構成を示す部分断面ブロック図であり、図1(B)は誘導加熱装置の上面構成を示す部分断面ブロック図である。 Hereinafter, embodiments of the induction heating method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, a schematic configuration of the induction heating apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1A is a partial cross-sectional block diagram illustrating a side configuration of the induction heating apparatus, and FIG. 1B is a partial cross-sectional block diagram illustrating a top configuration of the induction heating apparatus.
本実施形態に係る誘導加熱装置10は、被加熱物としてのウエハ23と発熱物としてのサセプタ18を多段に重ねて熱処理を行うバッチ式のものとする。
誘導加熱装置10は、ウエハ23とサセプタ18を多段に重ねたボート12と、このボート12を収容するチャンバ24、サセプタ18を加熱する誘導加熱コイル26(26a〜26c)、および誘導加熱コイル26に電力を供給する電源部とを基本として構成される。
The
The
サセプタ18は、導電性部材で構成されれば良く、例えばグラファイトにより構成すれば良い。本実施形態におけるサセプタ18は、図2に示すように、平面形状を円形とし(図2(B)参照)、断面形状は下に凸な山形としている(図2(A)参照)。具体的には、サセプタ18の中央部分と外縁部分とにおいてその厚さを異ならせ、中央部分よりも外縁部分の方が板厚が薄くなるように、ウエハ載置面と反対側の主面に傾斜面22を形成している。本実施形態では、反対側主面に設けた傾斜面22に段階的な傾斜角度を持たせるようにしている。これにより、詳細を後述する加熱効率と厚みの関係を微調整することが可能となるからである。
The
外縁側に設けられた穴20と、反対側主面の中央部に設けられた穴20aは、ボート12を構成する支持部材14を嵌め込むためのものである。なお、支持部材14は電磁誘導による加熱の影響を受けない石英などで構成すると良い。
The
また、本実施形態におけるボート12は、図示しないモータを備えた回転テーブル16に載置されており、熱処理工程中のサセプタ18及びウエハ23を回転させることができる。このような構成とすることにより、サセプタ18を加熱する際の発熱分布の偏りを抑制することができる。また、詳細を後述するように、加熱源である誘導加熱コイル26の配置形態をサセプタ18の中心から偏らせた場合であっても、サセプタ18を均一加熱することが可能となる。
Further, the
チャンバ24は、例えばアルミニウム板により構成し、円形や多角形(本実施形態では六角形)の側壁を構成することで、ボート12を内部に収容する。このような構成とすることにより、熱の拡散を防止すると共に詳細を後述するコア28が加熱されることを防止することができるようになる。
The
誘導加熱コイル26は、ボート12の外周側に配置されたコア28に銅線を巻回されて構成される。実施形態に係る誘導加熱装置10では、1つのコア28に対して3つの磁極面34(34a〜34c)を形成するように、弓状に形成したコア本体30から、ボート12側に向けて突設された3つの凸部32(32a〜32c)のそれぞれに、誘導加熱コイル26が巻回されている。コア28は、フェライト系セラミックなどにより構成すると良く、粘土状の原料を形状形成した上で焼成して成るようにすれば良い。このような部材により構成すれば、形状形成を自由に行うことが可能となるからである。また、コア28を用いることにより、誘導加熱コイル26単体の場合に比べて磁束の拡散を防止することができ、磁束を集中させた高効率な誘導加熱を実現することができる。
The induction heating coil 26 is configured by winding a copper wire around a
誘導加熱コイル26は、コア28に形成された凸部32の外周に巻回される。このため、誘導加熱コイル26の巻回方向の中心軸とウエハ23又はサセプタ18の載置状態における中心軸とは直行する方向を向くこととなり、サセプタ18に対向する凸部32の先端面が磁極面34となる。このような構成から、誘導加熱コイル26が巻回された磁極面34からは、サセプタ18のウエハ載置面に平行な方向に交流磁束が生ずることとなる。本実施形態では、各磁極面34a,34b,34cはサセプタ18の中心を向くように形成され、当該サセプタ18の中心を基点としてそれぞれ60度の間隔をあけて配置されるように構成されている。このような角度関係とすることにより、サセプタ18の中心を通る磁束を発生させつつ、コア28の配置形態の小型化を図ることが可能となる。
The induction heating coil 26 is wound around the outer periphery of the convex portion 32 formed on the
また、誘導加熱コイル26は、内部を中空とした管状部材(例えば銅管)とすることが望ましい。熱処理中に銅管内部に冷却部材(例えば冷却水)を挿通させることにより、誘導加熱コイル26自体の加熱を抑制することが可能となるからである。 In addition, the induction heating coil 26 is preferably a tubular member (for example, a copper tube) having a hollow inside. This is because the heating of the induction heating coil 26 itself can be suppressed by inserting a cooling member (for example, cooling water) into the copper tube during the heat treatment.
上記のように構成される3つの誘導加熱コイル26a,26b,26cは、単一の電源部に接続される。電源部にはインバータ38と図示しない交流電源、および制御部(周波数制御手段)40が設けられ、誘導加熱コイルに供給する電流や電圧、周波数等を調整することができるように構成されている。ここでインバータ38として共振型のものを採用する場合には、周波数の切り替えを簡易に行うことができるように、各制御周波数に合わせた共振回路を並列接続し、これを制御部40からの信号に応じて切り替えることができるように構成することが望ましい。また、インバータ38として非共振型のものを採用する場合には、例えばPWM型のインバータを採用することで、制御部40からの信号に応じた周波数での運転ができるようになる。このような構成とすることにより、運転中の周波数切り替えを実現することができる。
The three
制御部40はインバータ38に接続されており、図示しない検出部により検出される電流値、電圧値、および温度、あるいは予め入力された制御プログラムに基づいて、誘導加熱コイル26に供給する電流や電圧、周波数、および電流を供給する誘導加熱コイル26の選択等の制御を行う。これにより、誘導加熱コイル26を介して発生する水平磁束の範囲、すなわちサセプタ18の加熱領域の制御を行うことが可能となる。制御部40には、サセプタ18の加熱領域を円周上(同心円上)で分割する制御マップが記憶され、検出された温度などの情報に基づき、外周の加熱領域を加熱する場合ほど高い周波数の電流を誘導加熱コイル26に供給するよう制御信号を出力し、内側の加熱領域を加熱する場合ほど低い周波数の電流を誘導加熱コイル26に供給するよう制御信号を出力する構成とされている。
The
実施形態に係る誘導加熱装置10では、誘導加熱コイル26bと誘導加熱コイル26cはそれぞれ、インバータ38に対して電気的に離接可能に接続されている。また、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26b、および誘導加熱コイル26cの巻回方向を同一とした場合には、誘導加熱コイル26bと誘導加熱コイル26cは、インバータ38に対して誘導加熱コイル26aと逆位相の電流が流れるように接続される。このような構成とすることにより、誘導加熱コイル26aに電流を流すことにより生ずる磁束と誘導加熱コイル26b,26cに電流を流すことにより生ずる磁束との向きが逆となり、凸部32a,32b,32cの先端である磁極面34aと、磁極面34b,34cの極性が逆向きとなる。このため、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26bの組み合わせ、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26cの組み合わせといった具合で磁束を生じさせた場合に、組み合わせとなる磁極面34a,34b(34a,34c)間を通る磁束を生じさせることが可能となる。なお、接続形態を同一として誘導加熱コイル26の巻回方向を逆にすることにより、磁極面34の極性を逆転させ、発生する磁束の向きを定めるようにしても良い。
In the
また、磁極面34を構成する凸部32の先端側には、断熱材36を配置し、コア28や誘導加熱コイル26の加熱を抑制するようにすることが望ましい。なお、断熱材36としては、セラミック板などであれば良く、例えば多孔質アルミナにより構成された板部材などが好ましい。
Moreover, it is desirable to arrange a
ここで、誘導加熱コイル26とチャンバ24との関係においては、次のようにすると良い。すなわち、誘導加熱コイル26を備えるコア本体30は、チャンバ24の外側に配置し、誘導加熱コイル26を巻回させ、磁極面34を構成する凸部32はそれぞれ、チャンバ24を構成する側壁に設けられた孔24aからチャンバ24の内部に突出させるようにするのである。このため、上記断熱材36は、図1に示すように、凸部32の先端(磁極面34)に直接固定しても良いが、チャンバ24を構成する側壁を利用して固定しても良い。また、チャンバ24を構成する側壁の加熱を抑制するために、チャンバ24の外部には冷却機構を備えるようにすると良い。このような構成とすることにより、コア本体30はチャンバ24を構成する側壁の外側に配置し、磁極面34はサセプタ18の近傍に配置することが可能となり、加熱効率の向上とコア28の加熱抑制といった2つの効果を奏することができる。
Here, regarding the relationship between the induction heating coil 26 and the
このような構成の誘導加熱装置10によれば、電流を供給する誘導加熱コイル26a,26b,26cの切り換え制御を可能とすることより、誘導加熱コイル26a単体での稼動、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26bとの組み合わせによる稼動、及び誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26cとの組み合わせによる稼動をそれぞれ実施することができる。各稼動形態において生ずる磁束の通過経路は、大まかに示すと図3に示すようなものとなる。
According to the
すなわち、誘導加熱コイル26a単体での稼動の場合には、凸部32aを中心とした磁束(矢印A)が発生し、磁束の通過経路は磁極面34aの近傍、すなわちサセプタ18の外縁部のみとなる。次に、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26bとの組み合わせでの稼動の場合には、磁極面34aと磁極面34bとを行き来する矢印Bに示すような磁束が生ずることとなる。このため、磁束の通過経路は誘導加熱コイル26a単体での稼動の場合よりもサセプタ18の内周側を通るものとなる。さらに、誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26cとの組み合わせでの稼動の場合には、磁極面34aと磁極面34cとを行き来する矢印Cに示すような磁束が生ずることとなる。このため、磁束の通過経路はサセプタ18の略中心を通るものとなる。
That is, when the
図4は、サセプタ18のある断面において、誘導加熱コイルに電流を投入した際(稼動させた際)にサセプタ18を通る磁束とサセプタ18に生ずる電流の様子を示す図である。また、図4(A)は誘導加熱コイルに高周波帯域(本実施形態では60kHz)の電流を投入した際の磁束と電流の様子を示し、図4(B)は誘導加熱コイルに低周波帯域(本実施形態では20kHz)の電流を投入した際の磁束と電流の様子を示す。また、図4において破線で区切った範囲のうち、外周側(図4中右側)の範囲が誘導加熱コイル26aを単体で稼動させた場合の範囲であり、中間部(破線で囲まれた範囲)が誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26bの組み合わせで稼動させた場合の範囲であり、内周側(図4中左側)が誘導加熱コイル26aと誘導加熱コイル26cの組み合わせで稼動させた場合の範囲である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state of a magnetic flux passing through the
図4から読み取れるように、高周波の電流を投じた場合でも、低周波の電流を投じた場合でも、磁束の進行方向に対して右回り(図4では磁束の進行方向を紙面手前側としているため、紙面上では左回りとなる)の渦電流を生じさせている。また、電流の浸透深さの影響により、高周波電流を投じた場合には、サセプタ18の外周側(先端部)に比べ内周側(中心部)は、サセプタ18の厚みに対して渦電流発生部分の面積の割合、すなわち発熱部の面積の割合が少ない。このことより、高周波電流による加熱の場合、サセプタ18の内周側における加熱効率が悪いということができる。換言すると、誘導加熱コイル26に対して高周波電流を投入することによれば、サセプタ18の外周側を効率的に加熱することができ、内周側に比べ外周側の発熱を促すことができるということができる。
As can be seen from FIG. 4, whether a high-frequency current or a low-frequency current is applied, it is clockwise with respect to the direction of magnetic flux (in FIG. 4, the direction of magnetic flux is the front side of the page). , Which is counterclockwise on the paper surface). In addition, when a high frequency current is applied due to the influence of the penetration depth of the current, eddy current is generated on the inner peripheral side (center portion) compared to the outer peripheral side (tip portion) of the
一方、低周波の電流を投じた場合には、サセプタ18の厚み方向に対する電流の浸透深さが深くなる。このためサセプタ18の外周側では、サセプタ18の表裏に生ずる渦電流が互いに干渉し合い、電流の打ち消しが生ずることとなり、発熱が抑制される。これに対し電流の浸透深さに対して十分な厚みを有するサセプタ18の内周側では、高周波電流投入時に比べて発熱部の面積の割合が大きくなり、加熱効率が向上する。よって、誘導加熱コイル26に対して低周波電流を投入することにより、サセプタ18の内周側を効率的に加熱することができ、外周側に比べ内周側の発熱を促すことができる。
On the other hand, when a low-frequency current is applied, the penetration depth of the current in the thickness direction of the
このように本実施形態に係る誘導加熱装置10では、誘導加熱コイルに対する投入電流の周波数の高低、電流を投入する誘導加熱コイル26の組み合わせを時分割に制御することにより、サセプタ18の加熱範囲を調整し、サセプタ18(ウエハ23)の温度分布を任意に制御することが可能となる。
As described above, in the
また、本実施形態に係る誘導加熱装置10は、誘導加熱コイル26a,26b,26cを任意に組み合わせて電流を投入することで、サセプタ18における加熱範囲を制御可能としたことにより、誘導加熱コイル26の配置範囲角度を小さくすることが可能となった。このため、誘導加熱装置全体としての小型化を図ることもできた。
In addition, the
また、上記のような構成の誘導加熱装置10によれば、ウエハの表面に金属膜等の導電性部材が形成されていた場合であっても、金属膜内では電流の打ち消しが生ずるため、発熱はサセプタ18のみに生じ、ウエハ23の温度分布が乱れる虞が無い。
In addition, according to the
なお、本実施形態において高周波帯域の電流とは、サセプタ18の外縁部の表裏面に生ずる渦電流が、互いに干渉しない範囲の浸透深さとなる周波数であり、サセプタの厚みと電流の浸透深さの関係から導き出すようにすれば良い。
In the present embodiment, the current in the high frequency band is a frequency at which the eddy current generated on the front and back surfaces of the outer edge of the
また、本実施形態においては、サセプタ18の断面形状を図2に示すようなものとし、ウエハ載置面の反対側に位置する主面に傾斜面22を持たせる旨記載した。しかしながら、本実施形態の誘導加熱装置10に用いるサセプタは、図5に示すようなものであっても良い。すなわち、ウエハ載置面の反対側に位置する主面に階段状の段部22aを持たせることにより、ウエハ18aの厚みに変化を与える構成としたものである。ここで、段部22aの角(垂直面と交わる部分)にはフィレット面(R)22bを形成し、角部に磁束や熱が集中することを抑制することが望ましい。
Further, in the present embodiment, the
次に、本発明の誘導加熱装置に係る第2の実施形態について、図6を参照しつつ説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置10aの殆どの構成は、上述した第1の実施形態に係る誘導加熱装置10と同様である。よって、その構成を同一とする箇所には図面に同一符号を付して、詳細な説明は省略することとする。
Next, 2nd Embodiment which concerns on the induction heating apparatus of this invention is described, referring FIG. Most of the configuration of the
第1の実施形態に係る誘導加熱装置10との相違点としては、誘導加熱コイルに対して設定周波数の異なる複数(本実施形態では2つ)のインバータ38,38aを並列に接続した点を挙げることができる。
The difference from the
設定周波数を大きく解離させた(本実施形態では20kHzと60kHzといった3倍程度)電流を各インバータ38,38aから誘導加熱コイル26に供給することにより、低周波帯域の電流に高周波帯域の電流を割り込ませて運転することができる。これにより、サセプタ18の温度分布制御をさらに安定させることができる。
なお、その他の構成、作用、効果については、上述した第1の実施形態に係る誘導加熱装置と同様である。
By supplying the current with the set frequency greatly dissociated (in this embodiment, about three
In addition, about another structure, an effect | action, and an effect, it is the same as that of the induction heating apparatus which concerns on 1st Embodiment mentioned above.
実施形態においては被加熱物としてウエハ(半導体ウエハ)を例に挙げて説明したが、被加熱物の相違は本発明の実施に影響を与えるものでは無く、他の被加熱物を加熱する場合にも利用することができる。 In the embodiment, a wafer (semiconductor wafer) has been described as an example of an object to be heated. However, the difference in the object to be heated does not affect the implementation of the present invention, and other objects to be heated are heated. Can also be used.
10………誘導加熱装置、12………ボート、14………支持部材、16………回転テーブル、18………サセプタ、20,20a………穴、22………傾斜面、23………ウエハ、24………チャンバ、24a………孔、26(26a,26b,26c)………誘導加熱コイル、28………コア、30………コア本体、32(32a,32b,32c)………凸部、34(34a,34b,34c)………磁極面、36………断熱材、38………インバータ、40………制御部。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記サセプタに対して外周側ほど厚みが薄くなるように厚み変化を与え、
前記サセプタの外周側に設けた誘導加熱コイルから、前記サセプタの被加熱物載置面に平行な方向に交流磁束を生じさせ、
前記誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を制御することで前記サセプタの加熱部位を変化させることを特徴とする誘導加熱方法。 An induction heating method for indirectly heating an object to be heated arranged on a susceptor by induction heating the susceptor,
Giving a thickness change so that the outer peripheral side is thinner with respect to the susceptor,
From the induction heating coil provided on the outer peripheral side of the susceptor, an alternating magnetic flux is generated in a direction parallel to the heated object mounting surface of the susceptor,
An induction heating method, wherein a heating part of the susceptor is changed by controlling a frequency of a current supplied to the induction heating coil.
前記被加熱物載置面と反対側の主面に、外周側ほど厚みが薄くなるように厚み変化を持たせたサセプタと、
前記サセプタの外周側に配置され、前記サセプタにおける前記被加熱物載置面と平行な方向に交流磁束を形成する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を制御する周波数制御手段を備えたことを特徴とする誘導加熱装置。 An induction heating apparatus that indirectly heats an object to be heated disposed on a susceptor by induction heating the susceptor,
A susceptor having a thickness change on the main surface opposite to the heated object placement surface so that the thickness is thinner toward the outer periphery side;
An induction heating coil that is disposed on the outer peripheral side of the susceptor and forms an alternating magnetic flux in a direction parallel to the object mounting surface of the susceptor;
An induction heating apparatus comprising frequency control means for controlling a frequency of a current supplied to the induction heating coil.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200401A JP5297307B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Induction heating method and induction heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009200401A JP5297307B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Induction heating method and induction heating apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011054331A true JP2011054331A (en) | 2011-03-17 |
JP5297307B2 JP5297307B2 (en) | 2013-09-25 |
Family
ID=43943136
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009200401A Active JP5297307B2 (en) | 2009-08-31 | 2009-08-31 | Induction heating method and induction heating apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5297307B2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10321357A (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Fuji Electric Co Ltd | Induction heating device |
JP2003272809A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-26 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | Induction heating device with bar, and induction heating method |
JP2005100935A (en) * | 2003-08-25 | 2005-04-14 | Tokyo Denki Univ | Pipe induction heating device |
JP2005216595A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Masatake Tanimitsu | Electromagnetic induction heating device |
JP2006100067A (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Induction heating device |
-
2009
- 2009-08-31 JP JP2009200401A patent/JP5297307B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10321357A (en) * | 1997-05-23 | 1998-12-04 | Fuji Electric Co Ltd | Induction heating device |
JP2003272809A (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-26 | Mitsubishi Shindoh Co Ltd | Induction heating device with bar, and induction heating method |
JP2005100935A (en) * | 2003-08-25 | 2005-04-14 | Tokyo Denki Univ | Pipe induction heating device |
JP2005216595A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Masatake Tanimitsu | Electromagnetic induction heating device |
JP2006100067A (en) * | 2004-09-29 | 2006-04-13 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Induction heating device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5297307B2 (en) | 2013-09-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5297306B2 (en) | Induction heating method and induction heating apparatus | |
JP5063755B2 (en) | Induction heating apparatus and induction heating method | |
KR101192501B1 (en) | Apparatus for heat-treating semiconductor substrate | |
JP4980461B1 (en) | Induction heating device | |
JP2015084350A (en) | Temperature control mechanism, temperature control method and substrate processing apparatus | |
JP2008027728A (en) | Electromagnetic cooker | |
JP5361757B2 (en) | Induction heating device | |
JP2011054318A (en) | Induction heating method and induction heating device | |
JP5297307B2 (en) | Induction heating method and induction heating apparatus | |
JP5461256B2 (en) | Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature measurement method using semiconductor substrate heat treatment apparatus | |
JP4918168B1 (en) | Induction heating device | |
JP5596998B2 (en) | Semiconductor substrate heat treatment apparatus and temperature estimation method using semiconductor substrate heat treatment apparatus | |
JP5443228B2 (en) | Semiconductor heat treatment equipment | |
JP5453072B2 (en) | Semiconductor substrate heat treatment equipment | |
JP5616271B2 (en) | Induction heating device and magnetic pole | |
JP4980475B1 (en) | Induction heating device | |
JP5628731B2 (en) | Induction heating device | |
JP5084069B2 (en) | Induction heating apparatus and induction heating method | |
JP2007022901A (en) | Apparatus and method for manufacturing silicon single crystal | |
JP5005120B1 (en) | Induction heating method | |
JP2012089775A (en) | Susceptor and semiconductor substrate heating apparatus | |
JP2012084531A (en) | Induction heating cooker |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120307 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130513 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130614 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5297307 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |