JPS63294685A - マイクロ波加熱装置 - Google Patents
マイクロ波加熱装置Info
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- JPS63294685A JPS63294685A JP12815787A JP12815787A JPS63294685A JP S63294685 A JPS63294685 A JP S63294685A JP 12815787 A JP12815787 A JP 12815787A JP 12815787 A JP12815787 A JP 12815787A JP S63294685 A JPS63294685 A JP S63294685A
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Landscapes
- Constitution Of High-Frequency Heating (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体素子等製造の基板加熱工程において用い
られるマイクロ波加熱装置にかかわり、籍に、基板上の
均一加熱を行うのに好適な加熱炉構造を有するマイクロ
波加熱装置に関する。
られるマイクロ波加熱装置にかかわり、籍に、基板上の
均一加熱を行うのに好適な加熱炉構造を有するマイクロ
波加熱装置に関する。
マイクロ波加熱は、高周波誘導加熱の原理により被加熱
物自身が発熱体となる内部発熱方式の加熱であり、被加
熱物に吸収されて熱に変わる電力Ｐは、次式で定められ
る。
物自身が発熱体となる内部発熱方式の加熱であり、被加
熱物に吸収されて熱に変わる電力Ｐは、次式で定められ
る。
Ｐ＝７・ｆ−Ｅ２・す・ｔａｎδＸ１Ｏ−１０ここで、
ｆは周波数、Ｅは加えられた電界の強さ。
ｆは周波数、Ｅは加えられた電界の強さ。
りは誘電体の比誘電率ｅ ｔａｎδは誘電体の誘電体損
失角である。この式から、発熱電力Ｐは電界の強さの２
乗に比例することがわかる。
失角である。この式から、発熱電力Ｐは電界の強さの２
乗に比例することがわかる。
マイクロ波加熱は、従来からの電熱、蒸気、熱風などを
用いて被加熱物の外から熱を加え、熱伝導により内部ま
で熱を導き温度上昇させる外部加熱方式に比べ、（リ
加熱に要する時間が短い、（２）選択加熱が行える、（
３） マイクロ波の吸収功率が高い、（４）加熱電力
の制御が容易で応答が速い、等の利点があり、広い用途
に用いられている。
用いて被加熱物の外から熱を加え、熱伝導により内部ま
で熱を導き温度上昇させる外部加熱方式に比べ、（リ
加熱に要する時間が短い、（２）選択加熱が行える、（
３） マイクロ波の吸収功率が高い、（４）加熱電力
の制御が容易で応答が速い、等の利点があり、広い用途
に用いられている。
マイクロ波加熱を半導体基板のアニール等の高温加熱に
使用する場合、基板は体積に比べて表面積が太き（、熱
放散が大きくなるので、強電界を印加する必要がある０
マイクロ波によって強電界を発生させるものとして、空
胴共振屋加熱炉がある。これは、加熱炉において、マイ
クロ波の半波長の整数倍に奥行寸法をとると、入射した
マイクロ波は炉内を往復して定在波となり、強電界が発
生するものである０しかし、この加熱炉では、電界が正
弦分布となるため、被加熱物の均一加熱は難しく、糸、
ロープ等の細いものの加熱にしか使えない。マイクロ波
加熱を均一に行う方法としては、特開昭５７−１５４８
３１号公報記載のように、被加熱物を任意の速度で回転
させ、平均的に印加電力の均一化を行うものがあるｏし
かし、この方法は、回転機構部が必要なことから装置が
大型化すること、また高温加熱に適用した場合、熱放散
が非常に大きいことから、回転に伴って温度の上下動が
発生し、素子にストレスを与える必配があ。
使用する場合、基板は体積に比べて表面積が太き（、熱
放散が大きくなるので、強電界を印加する必要がある０
マイクロ波によって強電界を発生させるものとして、空
胴共振屋加熱炉がある。これは、加熱炉において、マイ
クロ波の半波長の整数倍に奥行寸法をとると、入射した
マイクロ波は炉内を往復して定在波となり、強電界が発
生するものである０しかし、この加熱炉では、電界が正
弦分布となるため、被加熱物の均一加熱は難しく、糸、
ロープ等の細いものの加熱にしか使えない。マイクロ波
加熱を均一に行う方法としては、特開昭５７−１５４８
３１号公報記載のように、被加熱物を任意の速度で回転
させ、平均的に印加電力の均一化を行うものがあるｏし
かし、この方法は、回転機構部が必要なことから装置が
大型化すること、また高温加熱に適用した場合、熱放散
が非常に大きいことから、回転に伴って温度の上下動が
発生し、素子にストレスを与える必配があ。
る０
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、半導体基板のような体積に比べて表面
積が大きく、熱放散の非常に大きい被加熱物を、高温（
例えば４００〜６００°Ｃ）で均一に加熱する点につい
て配慮がされておらず、高温加熱と加熱の均一性とが両
立できないという問題があった。
積が大きく、熱放散の非常に大きい被加熱物を、高温（
例えば４００〜６００°Ｃ）で均一に加熱する点につい
て配慮がされておらず、高温加熱と加熱の均一性とが両
立できないという問題があった。
本発明の目的は、マイクロ波の共振によって発生させた
正弦分布する高電界を均一にすることでマイクロ波電界
による誘導内部加熱を一様にし、駆動装置等を必要とし
ないで熱放散の大きい被加熱物も高温で均一に加熱でき
るマイクロ波加熱装置を提供することにある。
正弦分布する高電界を均一にすることでマイクロ波電界
による誘導内部加熱を一様にし、駆動装置等を必要とし
ないで熱放散の大きい被加熱物も高温で均一に加熱でき
るマイクロ波加熱装置を提供することにある。
上記目的は、被加熱物を加熱するマイクロ波空胴共振器
である加熱室の内面の電界と直交する面の中央部に、電
界と平行方向に突起物を設け、該突起物の先端形状を該
突起瞼側に一定の曲率を有して湾曲させた形状（以下、
凹形状と記す）とすることにより、達成される０ 〔作用〕 空胴共振器である加熱室に入射したマイクロ波は、共振
して高電界の定在波が発生する。被加熱物は、正弦分布
の定在波内に入れても内部発熱が不均一となるが、凹形
状突起物の中央に定在波の最大の強さの電界がくるよう
に設置すると、電界方向の加熱室の面間距離が変わり、
上記凹形状突起物の中央に対応する電界は低くなり、凹
形状端部に対応する電界は高くなる。その結果、均一な
電界が得られ、被加熱物は一様に内部発熱し、基板の高
温加熱のような熱放散が大きい場合でも、被加熱物は均
一な温度で加熱できる。
である加熱室の内面の電界と直交する面の中央部に、電
界と平行方向に突起物を設け、該突起物の先端形状を該
突起瞼側に一定の曲率を有して湾曲させた形状（以下、
凹形状と記す）とすることにより、達成される０ 〔作用〕 空胴共振器である加熱室に入射したマイクロ波は、共振
して高電界の定在波が発生する。被加熱物は、正弦分布
の定在波内に入れても内部発熱が不均一となるが、凹形
状突起物の中央に定在波の最大の強さの電界がくるよう
に設置すると、電界方向の加熱室の面間距離が変わり、
上記凹形状突起物の中央に対応する電界は低くなり、凹
形状端部に対応する電界は高くなる。その結果、均一な
電界が得られ、被加熱物は一様に内部発熱し、基板の高
温加熱のような熱放散が大きい場合でも、被加熱物は均
一な温度で加熱できる。
以下、本発明の実施例を第１図ないし第４図によって説
明する。
明する。
第１図、第２図は第１の実施例の加熱装置の加熱炉の構
造を示す断面図で、第１図はＹＺ面の断面図、第２図は
加熱炉を水平に９０°回転させたＸ２面の断面図である
。図において、基板１は、マイクロ波を透過しかつ熱伝
導率の小さい材質（例ば、アルミナ、石英）からなる基
板ホルダ２に支えられ、マイクロ波の空胴共振器である
加熱室３内に設置されている。加熱室５には、基板１の
加熱処理面に対向して電界がかかるように凹形の金属製
の突起物（導電性の材質）４が十分な接触をもって固定
されており、また接地された加熱室３の一面には、固定
位置が任意に変えられる調整板５が置かれている。また
、加熱室の他の一面には、導波管６があり、その先端に
マイクロ波発振源７が設置されている。マイクロ波発振
源７は、マイクロ波出力判御器Ｂを介して赤外温度計９
と接続されており、赤外温度計９の測定点は、加熱室３
に開けた小孔（図示せず）を通って基板１の表面に合わ
せである。基板１の周囲には冷却用ガスを流しておく。
造を示す断面図で、第１図はＹＺ面の断面図、第２図は
加熱炉を水平に９０°回転させたＸ２面の断面図である
。図において、基板１は、マイクロ波を透過しかつ熱伝
導率の小さい材質（例ば、アルミナ、石英）からなる基
板ホルダ２に支えられ、マイクロ波の空胴共振器である
加熱室３内に設置されている。加熱室５には、基板１の
加熱処理面に対向して電界がかかるように凹形の金属製
の突起物（導電性の材質）４が十分な接触をもって固定
されており、また接地された加熱室３の一面には、固定
位置が任意に変えられる調整板５が置かれている。また
、加熱室の他の一面には、導波管６があり、その先端に
マイクロ波発振源７が設置されている。マイクロ波発振
源７は、マイクロ波出力判御器Ｂを介して赤外温度計９
と接続されており、赤外温度計９の測定点は、加熱室３
に開けた小孔（図示せず）を通って基板１の表面に合わ
せである。基板１の周囲には冷却用ガスを流しておく。
ここで、電界がかかるように導電材で形成された突起物
４は、電界と直交する面に在り、基板１と対向する面ま
たは両面に設置してもよいことを付記しておく。
４は、電界と直交する面に在り、基板１と対向する面ま
たは両面に設置してもよいことを付記しておく。
マイクロ波発振源７で発振されたマイクロ波は、導波管
６を経て加熱室５へ導入される０加熱富３内のマイクロ
波は、調整板５の位置を調整することにより定在波が発
生し、高電界となる０シリコンのような誘電体で全部ま
たはその一部ができている基板１は、前記高電界により
、電界の強さの２乗に比例して加熱、昇温される。この
とき、基板１表面の温度は、加熱室３内の電界を乱さな
いように非接触に設けられた赤外温度計９によって測定
され、その信号はケーブルを通してマイクロ波出力制御
器８に送られる。マイクロ波出力制御器８は、上記信号
を基にマイクロ波発振源７から発振するマイクロ波の出
力を制御し、昇温時間および加熱温度を任意に高精度で
制御する。
６を経て加熱室５へ導入される０加熱富３内のマイクロ
波は、調整板５の位置を調整することにより定在波が発
生し、高電界となる０シリコンのような誘電体で全部ま
たはその一部ができている基板１は、前記高電界により
、電界の強さの２乗に比例して加熱、昇温される。この
とき、基板１表面の温度は、加熱室３内の電界を乱さな
いように非接触に設けられた赤外温度計９によって測定
され、その信号はケーブルを通してマイクロ波出力制御
器８に送られる。マイクロ波出力制御器８は、上記信号
を基にマイクロ波発振源７から発振するマイクロ波の出
力を制御し、昇温時間および加熱温度を任意に高精度で
制御する。
第３図に加熱室内の電界分布を示す。従来の、マイクロ
波の空胴共振器である加熱室３内の電界分布は、第３図
に破線で示すように、正弦的に変化するため、加熱対象
である基板１の発熱分布は不均一なものとなり、基板１
の均一な昇温は得られない。これに対し、本実施例のよ
うに、加熱室３の内面の電界と直交する面の最大電界強
度点を中心として突起物４を設けると、加熱室３内の電
界分布は第３図に実線で示すように均一な電界を発生で
きる。このため、均一な電界中に置かれた基板１は均一
に発熱し、均一な温度分布が得られる。特に、高温加熱
の場合には、電界に対応して基板１が発熱してもすぐに
輻射や対流によって熱が奪われてしまうため、熱伝導の
効果により基板１面上で均一な温度分布を得ることは非
常に難しいが、突起物４を設けて対向する面間の距離を
変えることで元の電界分布に対して基板１上では均一な
電界が得られ、内部発熱量が一定となるため、基板１の
温度にかかわりなく常に均一な温度分布が得られる。
波の空胴共振器である加熱室３内の電界分布は、第３図
に破線で示すように、正弦的に変化するため、加熱対象
である基板１の発熱分布は不均一なものとなり、基板１
の均一な昇温は得られない。これに対し、本実施例のよ
うに、加熱室３の内面の電界と直交する面の最大電界強
度点を中心として突起物４を設けると、加熱室３内の電
界分布は第３図に実線で示すように均一な電界を発生で
きる。このため、均一な電界中に置かれた基板１は均一
に発熱し、均一な温度分布が得られる。特に、高温加熱
の場合には、電界に対応して基板１が発熱してもすぐに
輻射や対流によって熱が奪われてしまうため、熱伝導の
効果により基板１面上で均一な温度分布を得ることは非
常に難しいが、突起物４を設けて対向する面間の距離を
変えることで元の電界分布に対して基板１上では均一な
電界が得られ、内部発熱量が一定となるため、基板１の
温度にかかわりなく常に均一な温度分布が得られる。
第４図は本発明の第２の実施例の加熱装置の加熱炉の構
造を示す図である。本実施例では、第１図に示した第１
の実施例と同じく、加熱室３はその一面に導波管６を具
備しているが、導波管６と加熱室５を結ぶ部分に金属製
の中心軸１０が入っており、加熱室３は半同軸屋の共振
器となっている。
造を示す図である。本実施例では、第１図に示した第１
の実施例と同じく、加熱室３はその一面に導波管６を具
備しているが、導波管６と加熱室５を結ぶ部分に金属製
の中心軸１０が入っており、加熱室３は半同軸屋の共振
器となっている。
そして、基板１は中心軸１０の下方に同心状に置かれ、
基板ホルダ２で固定されている。また、基板１の中心軸
１０に対向する面と反対の面側には、凹型の突起物４が
加熱室３の内面に固定されている。
基板ホルダ２で固定されている。また、基板１の中心軸
１０に対向する面と反対の面側には、凹型の突起物４が
加熱室３の内面に固定されている。
以上の構成において、第１の実施例と同様に、マイクロ
波は、加熱室３内で定在波を形成し、内部の電界の強さ
を上げる。このとき、内部電界による、中心軸１０に垂
直に置かれた基板１の平面での電界分布は、従来技術で
は第３図に破線で示したものと同様に中央部が高い正弦
分布となるが、基板１の中心軸１０と対向する面と反対
の面側に設けた突起物４の働きにより、基板１上の電界
は均一となり、基板１は加熱温度が高い場合でも均一加
熱ができる。
波は、加熱室３内で定在波を形成し、内部の電界の強さ
を上げる。このとき、内部電界による、中心軸１０に垂
直に置かれた基板１の平面での電界分布は、従来技術で
は第３図に破線で示したものと同様に中央部が高い正弦
分布となるが、基板１の中心軸１０と対向する面と反対
の面側に設けた突起物４の働きにより、基板１上の電界
は均一となり、基板１は加熱温度が高い場合でも均一加
熱ができる。
本発明によれば、半導体基板等番マイクロ波加熱する際
、被加熱物に作用するマイクロ波の共振電界を均一にす
ることができ、被加熱物の内部加熱を一様にすることが
できる。その結果、熱伝導による被加熱物の温度の均等
化を期待する必要がないため、熱放散の非常に大きい高
温加熱の場合でも被加熱物の温度分布を一様にでき、高
温加熱においてのマイクロ波加熱の利点である制御性詔
よび電力効率の向上に顕著な効果がある。
、被加熱物に作用するマイクロ波の共振電界を均一にす
ることができ、被加熱物の内部加熱を一様にすることが
できる。その結果、熱伝導による被加熱物の温度の均等
化を期待する必要がないため、熱放散の非常に大きい高
温加熱の場合でも被加熱物の温度分布を一様にでき、高
温加熱においてのマイクロ波加熱の利点である制御性詔
よび電力効率の向上に顕著な効果がある。
第１図および第２図は本発明の第１の実施例の加熱装置
の加熱炉の構造を示す断面図、第３図は該第１の実施例
にあける基板上の電界分布を示す図、第４図は本発明の
第２の実施例の加熱装置の加熱炉の構造を示す断面図で
ある。 符号の説明 １・・・基板 ２・・・基板ホルダ３・・・
加熱室 ４・・・突起物５・・・調整板
６・・・導波管７・・・マイクロ波発振源 ８・・・マイクロ波出力制御器 ９・・・赤外温度計 １０・・・中心軸ｈＩＡＩ図 第３図
の加熱炉の構造を示す断面図、第３図は該第１の実施例
にあける基板上の電界分布を示す図、第４図は本発明の
第２の実施例の加熱装置の加熱炉の構造を示す断面図で
ある。 符号の説明 １・・・基板 ２・・・基板ホルダ３・・・
加熱室 ４・・・突起物５・・・調整板
６・・・導波管７・・・マイクロ波発振源 ８・・・マイクロ波出力制御器 ９・・・赤外温度計 １０・・・中心軸ｈＩＡＩ図 第３図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、被加熱物を内部に載置したマイクロ波の空胴共振器
である加熱室と、マイクロ波を該加熱室内に導入するた
めの導波管と、マイクロ波発振源とを有するマイクロ波
加熱装置において、前記加熱室の、マイクロ波による電
界に直交する内面に、該電界と平行に突起物を設け、該
突起物の先端形状を該突起物側に一定の曲率を有して湾
曲している形状にしたことを特徴とするマイクロ波加熱
装置。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のマイクロ波加熱装置
において、突起物の中心を、加熱室内のマイクロ波によ
る電界の強さの最大箇所と一致させたことを特徴とする
マイクロ波加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12815787A JPS63294685A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | マイクロ波加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12815787A JPS63294685A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | マイクロ波加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294685A true JPS63294685A (ja) | 1988-12-01 |
Family
ID=14977795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12815787A Pending JPS63294685A (ja) | 1987-05-27 | 1987-05-27 | マイクロ波加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63294685A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09167681A (ja) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Toshiba Hokuto Denshi Kk | 電子レンジ |
| US5994686A (en) * | 1993-04-27 | 1999-11-30 | Riedhammer Gmbh | Microwave heat-treating device with concave reflectors |
| US6114677A (en) * | 1996-06-03 | 2000-09-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Microwave heating apparatus having a metal plate rotatably disposed in a wave guide |
| WO2001030118A1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | The Penn State Research Foundation | Microwave processing in pure h fields and pure e fields |
| EP1148152A2 (en) * | 2000-04-21 | 2001-10-24 | Sony Corporation | Chemical vapor deposition apparatus |
-
1987
- 1987-05-27 JP JP12815787A patent/JPS63294685A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5994686A (en) * | 1993-04-27 | 1999-11-30 | Riedhammer Gmbh | Microwave heat-treating device with concave reflectors |
| JPH09167681A (ja) * | 1995-12-15 | 1997-06-24 | Toshiba Hokuto Denshi Kk | 電子レンジ |
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| WO2001030118A1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-04-26 | The Penn State Research Foundation | Microwave processing in pure h fields and pure e fields |
| US6365885B1 (en) * | 1999-10-18 | 2002-04-02 | The Penn State Research Foundation | Microwave processing in pure H fields and pure E fields |
| EP1148152A2 (en) * | 2000-04-21 | 2001-10-24 | Sony Corporation | Chemical vapor deposition apparatus |
| EP1148152A3 (en) * | 2000-04-21 | 2004-01-07 | Sony Corporation | Chemical vapor deposition apparatus |
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