誘導加熱装置および磁極
【課題】被誘導加熱部材における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備えた誘導加熱装置において、誘導加熱コイルの発熱を抑制しつつ、電力損失を少なくすることのできる誘導加熱装置を提供する。
【解決手段】ウエハ６０を載置するサセプタ１６と、サセプタ１６の外周に配置され、サセプタ１６における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３６，３８とを備えた誘導加熱装置１０であって、誘導加熱コイル３６，３８は、サセプタ１６の近傍を冷媒を挿通可能な管状部材により構成し、その他の巻回部分を否管状部材により構成したことを特徴とする。
【解決手段】ウエハ６０を載置するサセプタ１６と、サセプタ１６の外周に配置され、サセプタ１６における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３６，３８とを備えた誘導加熱装置１０であって、誘導加熱コイル３６，３８は、サセプタ１６の近傍を冷媒を挿通可能な管状部材により構成し、その他の巻回部分を否管状部材により構成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に係り、特に大径の半導体基板を熱処理する場合に、被加熱物の温度制御を行う際に好適な誘導加熱装置および誘導加熱装置に用いる磁極に関する。
【背景技術】
【０００２】
大径な半導体基板をバッチ処理する際、基板表面に金属膜等が形成されていた場合であっても、当該金属膜が直接加熱されることにより、基板面内の温度分布にバラツキが生ずることを抑制することのできる誘導加熱装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている技術は、プロセス室を構成するチャンバと、磁極を構成するコアに巻回された誘導加熱コイルを備えている。このような構成の誘導加熱装置によれば、磁極を介して生ずる磁束が、チャンバ内に配置された被加熱物である半導体基板の載置方向と平行に生ずることとなる。このため、半導体基板の表面に金属膜等が形成されていた場合であっても、この金属膜と交差する方向に磁束が投入されることが無く、誘導加熱によって基板が直接加熱される虞が無い。このため、基板面内の温度分布にバラツキを生じさせることが無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５９４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような構成の誘導加熱装置によれば、確かに、基板表面に金属膜が被覆された半導体基板等であっても、誘導加熱により金属膜が直接加熱されてしまう虞が無くなる。
【０００６】
しかし、上記のような構成の誘導加熱装置では、誘導加熱コイルからの交流磁束を半導体基板の載置方向と平行に生じさせるという特徴的な作用を奏するために、磁極端面を被誘導加熱部材であるサセプタの端面に対向させ、かつ近接させて配置する必要がある。このため、当該装置特有の問題として、磁極や誘導加熱コイルの対向端面に対する熱的問題、および誘導加熱コイルの対向端面に対する鎖交磁束の影響といった問題がある。
【０００７】
例えば熱的問題として、磁極には、一般的にフェライトが用いられている。一般的なフェライトコアのキューリー点温度は、約１００℃から４６０℃程度であるため、サセプタの加熱温度が１０００℃程度にまで上昇すると、輻射熱の影響により、磁極がキューリー点を超えてしまう虞がある。そして、キューリー点を超えた場合には、磁石としての残留磁束密度が０となるため、磁極として使用することができなくなってしまうのである。また、誘導加熱コイルに関しても、温度が著しく上昇した場合には、その使用が不可能となってしまう虞がある。
【０００８】
また、鎖交磁束の影響としては、磁極から漏れ出す磁束や、隣接された誘導加熱コイルからの到達磁束の影響により、誘導加熱コイル自体が誘導加熱されてしまうといった事象である。このような事象が生じた場合には、電力損失が大きくなるといった問題もある。
【０００９】
そこで本発明では、被誘導加熱部材における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備えた誘導加熱装置において、磁極や誘導加熱コイルの発熱を抑制しつつ、電力損失を少なくすることのできる誘導加熱装置、および磁極を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、被誘導加熱部材に端面を対向させて配置した磁極に巻回される誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、前記誘導加熱コイルは、前記磁極を冷却するための冷媒を挿通可能な導体により構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを密着させるようにすると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却効果を高めることができる。
【００１２】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極との間に、熱伝導の改善を図る部材を介在させるようにすると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えるようにしても良い。このような構成とした場合でも、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１４】
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、被誘導加熱部材に巻回端面を対向させて配置したソレノイド状の誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材近傍のコイル導体を冷媒を挿通可能な導体とし、その他の巻回部分を冷媒を通さない導体により構成したことを特徴とするものであっても良い。
【００１５】
また、このような特徴を有する誘導加熱装置では、前記冷媒を挿通可能な導体と前記冷媒を通さない導体とを構成部材として一体化する充填部材を備えるようにすると良い。このような構成とすることで、冷媒を通さない導体（中実部材や縒り線）も冷却することが可能となる。
【００１６】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルには磁極を設け、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、複数の前記磁極と、複数の前記磁極を連結するヨークとを備え、各磁極の端面を前記被誘導加熱部材に対向して配置し、前記磁極の端面近傍に前記誘導加熱コイルを設けるようにすることが望ましい。この様な構成とすることで、磁束の鎖交を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような特徴を有する誘導加熱装置によれば、被誘導加熱部材における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備えた誘導加熱装置において、誘導加熱コイルの発熱を抑制しつつ、電力損失を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る誘導加熱装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面の構成を示す図である。
【図３】２つの磁極の角度と開口部の関係を示す平面図である。
【図４】ハウジングに設けた開口部の正面形態を示す図である。
【図５】開口部に設けられた磁気透過性遮蔽部材と冷却板の組付け形態の詳細を示す図である。
【図６】誘導加熱コイルを構成する管状部材とリッツ線の配置形態を示す側面断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る誘導加熱装置におけるハウジングに設けられた開口部の形態を説明するための平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る誘導加熱装置におけるハウジングに設けられた開口部の正面形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の誘導加熱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、図２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は誘導加熱装置の平面構成を示す部分断面ブロック図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面を示すブロック図である。
【００２１】
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６０と被誘導加熱部材（発熱体）としてのサセプタ１６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、チャンバ１２と、チャンバ１２の外部に配置された励磁部２８、および電源部４０を基本として構成される。
【００２２】
チャンバ１２は、ボート１４と回転テーブル１８、およびハウジング２６を基本として構成されるプロセス室である。ボート１４は、被加熱物であるウエハ６０を載置するサセプタ１６を複数、垂直方向に積層配置することで構成される。各サセプタ１６間には、図示しない支持部材が配置され、ウエハ６０を配置するための所定の間隔を保つように構成される。図示しない支持部材は、磁束の影響を受けることが無く、耐熱性が高く、かつ熱膨張率の小さい部材により構成すると良く、具体的には石英などを用いて構成すると良い。
【００２３】
サセプタ１６は、導電性部材で構成されれば良く、例えばグラファイト、ＳｉＣ、ＳｉＣコートグラファイト、および耐熱金属等により構成すれば良い。
回転テーブル１８は、テーブル２０と回転軸２２、およびベース２４を基本として構成される。テーブル２０は、積層配置された複数のサセプタ１６から成るボート１４を支持するための台であり、図示しない支持部が設けられる。回転軸２２は、テーブル２０の回転中心に固定された軸であり、図示しない駆動源からの駆動力を受けて回転することで、テーブル２０を回転させ、テーブル２０に載置された複数のサセプタ１６を回転させる。ベース２４は、回転軸２２を回転させるためのモータ等の駆動源を有する土台であり、テーブル２０の安定状態を確保する。回転テーブル１８によりボート１４を回転させることにより、加熱源である励磁部２８を誘導加熱装置１０に対して偏らせて配置した場合であっても、サセプタ１６の均一加熱が可能となる。また、励磁部２８を偏らせて配置することによれば、誘導加熱装置１０をボート１４（チャンバ１２）の外周に均等配置する場合に比べ、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
ハウジング２６は、チャンバ１２内部を真空に保つための隔壁である。実施形態におけるハウジング２６は、平面形態を多角形（図１に示す例では六角形）とすることで、形状形成の容易化を図ることができる。ハウジング２６の構成部材は、プロセス的な側面から、アルミニウムまたはステンレスが用いられる。ここで、アルミニウムは形状形成や、形状形成のための溶接面に不利があり、ステンレスに比べて耐熱性も低い。このため、ハウジング２６の構成部材としては、ステンレスが用いられることが多い。ハウジング２６の少なくとも一部には、図３から図５に示すように、開口部４２が設けられ、開口部４２には、磁気透過性遮蔽板４６と、磁気透過性の冷却板４８が密接または近接するように積層配置されている。磁気透過性遮蔽板４６は、チャンバ１２の内部領域と外部領域とを隔離するための部材であり、真空耐力、磁束透過性、耐熱性、低熱膨張性、低熱伝導性、および耐熱衝撃性を有する部材とすると良く、例えば石英などを挙げることができる。一方、冷却板４８は、詳細を後述する冷却管５０から伝達される冷媒の温度を伝導させることで磁気透過性遮蔽板４６を冷却し、磁気透過性遮蔽板４６の加熱に伴う磁極３２（３２ａ〜３２ｃ），３４（３４ａ〜３４ｃ）の過加熱を防止する役割を担う被冷却板である。冷却板４８の構成部材としては、例えば窒化アルミやＳｉＣ、アルミナなどのセラミック部材を挙げることができる。
【００２５】
実施形態に係るハウジング２６では、平面形状六角形の体を成す２辺に開口部４２が設けられている。また、実施形態に係る例の場合、六角形の頂点部分に、開口部４２の開口面積を一部絞り込む絞り部４４を構成する角片２６ａが設けられている。これにより、開口部４２は、隣接する２辺に亙って絞り部４４を介して連通された２つの分割開口部４２ａにより構成されることとなる。
【００２６】
実施形態に係る磁気透過性遮蔽板４６は、アルミニウム等により構成されたハウジング２６の開口部４２の外縁に設けられた段差部２６ｂに押圧保持される。磁気透過性遮蔽板４６の外側（磁気透過性遮蔽板４６と磁極３２，３４との間）には、冷却板４８が密接配置され、冷却板４８の外縁部には、冷媒を挿通可能な冷却管５０が密接配置される。このような配置構成とすることで、冷却管５０に挿通された冷媒と冷却板４８との間で熱交換が行われて冷却板４８が冷却される。冷却板４８は磁気透過性遮蔽板４６に比べて熱伝導率が高いため、磁気透過性遮蔽板４６と冷却板４８との間での熱交換（熱伝達）が成される前あるいは熱交換が成されている最中に冷却板４８全体が冷却されることとなる。その後、冷却された冷却板４８と磁気透過性遮蔽板４６との間での熱交換が成され、磁気透過性遮蔽板４６が冷却される。これにより輻射熱の影響により磁極が過加熱されることを避けることができる。
【００２７】
このような開口部４２に対して磁気透過性遮蔽板４６は、図５に示すように、Ｏリング５２を介して段差部２６ｂに押し付けられる。そして、冷却板４８と冷却管５０が配置される。このような構成とすることで、チャンバ１２の内部領域と外部領域とを隔離することができ、チャンバ１２内を真空引きすることが可能となる。
【００２８】
励磁部２８は、コア３０（３０ａ〜３０ｃ）と、誘導加熱コイル３６（３６ａ〜３６ｃ），３８（３８ａ〜３８ｃ）とより成る。コア３０は、鍬型に形成された鉄芯である。コア３０は、その両端に、詳細を後述する誘導加熱コイル３６，３８を巻回させることで構成される磁極３２（３２ａ〜３２ｃ），３４（３４ａ〜３４ｃ）を有すると共に、両磁極間を接続するヨーク３５（３５ａ〜３５ｃ）を有する。磁極３２，３４の端面は、円形サセプタ１６の接線と平行、すなわちサセプタ１６の半径方向延長線に対して直交する面を備えるように構成する。このような構成とすることで、サセプタ１６の側面に磁極３２，３４の端面を対向させ、かつ磁極３２，３４の端面近くに誘導加熱コイル３６，３８を巻回させることができ、磁極先端以外からの磁束の漏洩を抑制することができる。よって、サセプタ１６へ投入される磁束に無駄が無く、加熱効率を向上させることができる。コア３０は、フェライトなどにより構成すると良い。このような構成によれば、粘土状の原料を形状形成した上で焼成することで所望形状の磁極３２，３４、およびヨーク３５を得ることができる。このため、形状形成を自由に行うことが可能となる。
【００２９】
誘導加熱コイル３６，３８は、磁極３２，３４を構成するコア３０の両端部に巻回される導電線である。誘導加熱コイル３６，３８に電流を投入することで、コイルの巻回方向と交差する方向に位置する磁極先端から磁束が生ずることとなる。本実施形態では、磁極端面（磁極先端）がサセプタ１６におけるウエハ載置面と直交する方向を向いているため、磁極端面からは、サセプタ１６のウエハ載置面に平行な方向に交流磁束が発生することとなる。実施形態に係る誘導加熱コイル３６，３８は図６に示すように、冷媒を挿通可能な導体（管状部材：例えば、冷媒として水を使用する場合には銅管など）３６ａ１（３６ｂ１，３６ｃ１）と、冷媒を通さない導体であるリッツ線３６ａ２（３６ｂ２，３６ｃ２）とを組み合わせることにより構成している。具体的には、磁極３２ａ（３２ｂ，３２ｃ）の先端部や、磁極３２ａの先端に近い部分（例えば、磁極先端側からのコイル１ターン、あるいはコイル２ターン程度）には管状部材を用い、それよりも後端側にはリッツ線を用いるという構成である。ここで、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２の巻回形態は、図６に示すように、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２のそれぞれに端子を設けるようにすれば良い。この際、電源部４０に対しては、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とが直列または並列に接続されるようにすれば良い。
【００３０】
なお、図６においては、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とは別部材として示しているが、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２をエポキシ系樹脂などの絶縁性充填部材により一体化し、単一の構成要素としても良い。また、冷媒を通さない導体としてリッツ線を例に挙げたが、中実部材であっても良い。
【００３１】
サセプタ１６のウエハ載置面に対して水平な方向に磁束を生じさせる加熱方法では、誘導加熱コイル３６，３８へ投入される電流の周波数は数十ｋＨｚである。管状部材に銅を使用した場合、肉厚を１ｍｍ程度とする銅管（管状部材３６ａ１）は誘導加熱されることとなり、サセプタ１６の加熱効率が低下すると共に、電力損失が大きくなってしまう。一方、０．１８φ程度の複数の素線（線条材）を縒り合わせて構成されるリッツ線３６ａ２であれば、磁束は透過することが考えられるが、磁極３２，３４の先端部分には鎖交磁束が多いため、誘導加熱されてしまう。冷却作用を持たないリッツ線３６ａ２は、誘導加熱によって発熱した場合には温度上昇し、使用温度限界を超えてしまうことがある。このため、磁極先端側に冷却作用を有する管状部材３６ａ１を配置し、後端側にリッツ線３６ａ２を配置することで、電力損失を抑制し、かつコイルの過加熱も防止することが可能となる。
【００３２】
また、実施形態に係る誘導加熱コイル３６，３８は、磁極３２，３４に対して密着するように巻回されている。このような構成とすることにより、管状部材の冷却効果による磁極先端の加熱防止効果を高めることができるからである。
【００３３】
なお、磁極３２，３４と誘導加熱コイル３６，３８との間に、エポキシ系樹脂等の比較的熱伝導率が高い絶縁性均熱部材を介在させるようにしても良い。このような構成とすることによれば、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。また、誘導加熱コイル３６，３８と、磁極３２，３４との間にエポキシ系樹脂等のように比較的熱伝導率が高い充填部材を充填し、両者を構成要素的に一体化させても良い。
【００３４】
励磁部２８は、上記のような構成のコア３０と誘導加熱コイル３６，３８を、サセプタ１６の積層方向に沿って複数（図２に示す例では３つ）配置することで構成されている。
また、上記のような励磁部２８において、実施形態のコア３０は、図３に示すように、サセプタ１６の中心点Ｏから各磁極端面の中心に向けて伸ばした線の成す角θが所定の角度（ハウジング２６の成す角に依存）となるように構成されている。磁極３２，３４間に角度付けをした上で、一方の磁極３２と他方の磁極３４の極性を逆にすることで、発生磁束が磁極３２，３４間を行き来することとなる。これにより、単一の磁極３２（３４）によって生ずる磁束よりもサセプタ１６の中心側を通る磁束を生じさせることが可能となる。
【００３５】
電源部４０には、コア３０単位で、各コア３０の磁極３２，３４に巻回された誘導加熱コイル３６，３８に対応したインバータ（不図示）と、図示しない交流電源、および図示しない電力制御部等が設けられており、各コア３０に設けられた誘導加熱コイル３６，３８単位で、供給する電流や電圧、および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。実施形態に係る誘導加熱装置１０では、単一のコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８（例えば磁極３２ａに巻回される誘導加熱コイル３６ａと磁極３４ａに巻回される誘導加熱コイル３８ａ）は回路上並列あるいは直列な関係とし、巻回方向を同一とした上で、電流の投入方向を逆にする。これにより、各コア３０における２つの磁極（例えば磁極３２ａと磁極３４ａ）の極性を逆向きとすることができる。ここでインバータ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コンデンサを並列接続し、これを電力制御部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。
【００３６】
実施形態に係る電力制御部は、図示しないゾーンコントロール手段を有する。ゾーンコントロール手段は、隣接配置されたコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８間に生ずる相互誘導の影響を回避しつつ、各誘導加熱コイル３６，３８に対する投入電力の制御を行う役割を担う。
【００３７】
上記のように近接して積層配置されるコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８は、各々が個別の誘導加熱コイルとして稼動されるため、上下に隣接する誘導加熱コイル間（例えば誘導加熱コイル３８ａと誘導加熱コイル３８ｂ）において相互誘導が生じ、個別の電力制御に悪影響を与える事がある。このためゾーンコントロール手段は、検出された電流の周波数や波形（電流波形）に基づいて、隣接配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を一致させ、かつ電流波形の位相を同期（位相差を０または位相差を０に近似させる事）、あるいは所定の位相差を保つように制御することで、隣接配置した誘導加熱コイル間における相互誘導の影響を回避した電力制御（ゾーンコントロール制御）を可能としている。
【００３８】
このような制御は、各誘導加熱コイル３６，３８に投入されている電流値や電流の周波数、および電圧値等を検出し、これをゾーンコントロール手段に入力する。ゾーンコントロール手段では、例えばコア３０ａに巻回された誘導加熱コイル３６ａ，３８ａとコア３０ｂに巻回された誘導加熱コイル３６ｂ，３８ｂ間の電流波形の位相をそれぞれ検出し、これを同期、あるいは所定の位相差を保つように制御する。このような制御は、電力制御部に対して各誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を瞬時的に変化させる信号を出力することで成される。
【００３９】
本実施形態に係る誘導加熱装置１０のような構成の場合、電力制御に関しては、電力制御部に設けられた図示しない記憶手段（メモリ）に記憶された制御マップ（垂直温度分布制御マップ）に基づいて、熱処理開始からの経過時間単位に変化させる投入電力を出力するための信号を出力すれば良い。なお、制御マップは、熱処理開始から熱処理終了に至るまでの積層配置されたサセプタ間の温度変化を補正し、任意の温度分布（例えば均一な温度分布）を得るために各誘導加熱コイルに与える電力値を、熱処理開始からの経過時間と共に記録したものであれば良い。また、サセプタ１６の温度を計測する計測手段（不図示）を備えている場合には、各ゾーンにおけるサセプタ温度をフィードバックして温度制御（電力制御）を行うようにすると良い。
【００４０】
このような構成の電源部４０では、電力制御部からの信号に基づいて、各誘導加熱コイル３６，３８に投入する電流の周波数を瞬時的に調整し、電流波形の位相制御を実施すると共に、各誘導加熱コイル３６，３８単位の電力制御を実施することで、ボート１４内における垂直方向の温度分布を制御することができる。
【００４１】
また、このような構成の誘導加熱装置１０によれば、磁束がウエハ６０に対して水平に働くため、ウエハ６０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、ウエハ６０の温度分布が乱れる虞が無い。
【００４２】
このような構成の誘導加熱装置によれば、チャンバ１２の外部に配置した磁極３２，３４の加熱防止を実現しつつ、被誘導加熱部材であるサセプタ１６を効率良く加熱することが可能となる。
【００４３】
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、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置の殆どの構成は、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、本実施形態においては、上記第１の実施形態に係る誘導加熱装置１０と構成を異ならせる要部のみを図示して説明するものとし、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。なお、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、ハウジング２６に設けた開口部１４２の形態である。具体的には、第１の実施形態における開口部４２は、平面形態を多角形（図１に示す例では六角形）とするハウジング２６の２辺それぞれに開口部４２を設け、開口部４２のそれぞれに磁気透過性遮蔽板４６と、冷却板４８を個別に配置する構成としていた。これに対し本実施形態に係る誘導加熱装置では図７、図８に示すように、開口部１４２にハウジング２６を介在させず、単一の磁気透過性遮蔽板４６と、単一の冷却板４８で開口部４２を遮蔽する構成としている。
【００４４】
このような構成とした場合であっても、誘導加熱コイルを管状部材とリッツ線とにより構成することで、誘導加熱コイルが過加熱されてしまう事を抑制し、加熱効率の良い昇温制御を行うことができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、誘導加熱コイル３６を構成する管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とのそれぞれに、電源部４０に接続される端子を設ける旨示したが、管状部材３６ａ１に対する冷媒の挿通が可能であれば、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２を直接接続し、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２のそれぞれに１つづつ端子を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０………誘導加熱装置、１２………チャンバ、１４………ボート、１６………サセプタ、１８………回転テーブル、２０………テーブル、２２………回転軸、２４………ベース、２６………ハウジング、２８………励磁部、３０（３０ａ〜３０ｃ）………コア、３２（３２ａ〜３２ｃ）………磁極、３４（３４ａ〜３４ｃ）………磁極、３５（３５ａ〜３５ｃ）………ヨーク、３６（３６ａ〜３６ｃ）………誘導加熱コイル、３８（３８ａ〜３８ｃ）………誘導加熱コイル、４０………電源部、４２………開口部、４６………磁気透過性遮蔽板、４８………冷却板、５０………冷却管、６０………ウエハ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に係り、特に大径の半導体基板を熱処理する場合に、被加熱物の温度制御を行う際に好適な誘導加熱装置および誘導加熱装置に用いる磁極に関する。
【背景技術】
【０００２】
大径な半導体基板をバッチ処理する際、基板表面に金属膜等が形成されていた場合であっても、当該金属膜が直接加熱されることにより、基板面内の温度分布にバラツキが生ずることを抑制することのできる誘導加熱装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示されている技術は、プロセス室を構成するチャンバと、磁極を構成するコアに巻回された誘導加熱コイルを備えている。このような構成の誘導加熱装置によれば、磁極を介して生ずる磁束が、チャンバ内に配置された被加熱物である半導体基板の載置方向と平行に生ずることとなる。このため、半導体基板の表面に金属膜等が形成されていた場合であっても、この金属膜と交差する方向に磁束が投入されることが無く、誘導加熱によって基板が直接加熱される虞が無い。このため、基板面内の温度分布にバラツキを生じさせることが無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−５９４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されているような構成の誘導加熱装置によれば、確かに、基板表面に金属膜が被覆された半導体基板等であっても、誘導加熱により金属膜が直接加熱されてしまう虞が無くなる。
【０００６】
しかし、上記のような構成の誘導加熱装置では、誘導加熱コイルからの交流磁束を半導体基板の載置方向と平行に生じさせるという特徴的な作用を奏するために、磁極端面を被誘導加熱部材であるサセプタの端面に対向させ、かつ近接させて配置する必要がある。このため、当該装置特有の問題として、磁極や誘導加熱コイルの対向端面に対する熱的問題、および誘導加熱コイルの対向端面に対する鎖交磁束の影響といった問題がある。
【０００７】
例えば熱的問題として、磁極には、一般的にフェライトが用いられている。一般的なフェライトコアのキューリー点温度は、約１００℃から４６０℃程度であるため、サセプタの加熱温度が１０００℃程度にまで上昇すると、輻射熱の影響により、磁極がキューリー点を超えてしまう虞がある。そして、キューリー点を超えた場合には、磁石としての残留磁束密度が０となるため、磁極として使用することができなくなってしまうのである。また、誘導加熱コイルに関しても、温度が著しく上昇した場合には、その使用が不可能となってしまう虞がある。
【０００８】
また、鎖交磁束の影響としては、磁極から漏れ出す磁束や、隣接された誘導加熱コイルからの到達磁束の影響により、誘導加熱コイル自体が誘導加熱されてしまうといった事象である。このような事象が生じた場合には、電力損失が大きくなるといった問題もある。
【０００９】
そこで本発明では、被誘導加熱部材における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備えた誘導加熱装置において、磁極や誘導加熱コイルの発熱を抑制しつつ、電力損失を少なくすることのできる誘導加熱装置、および磁極を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、被誘導加熱部材に端面を対向させて配置した磁極に巻回される誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、前記誘導加熱コイルは、前記磁極を冷却するための冷媒を挿通可能な導体により構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを密着させるようにすると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却効果を高めることができる。
【００１２】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極との間に、熱伝導の改善を図る部材を介在させるようにすると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１３】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えるようにしても良い。このような構成とした場合でも、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１４】
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、被誘導加熱部材に巻回端面を対向させて配置したソレノイド状の誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材近傍のコイル導体を冷媒を挿通可能な導体とし、その他の巻回部分を冷媒を通さない導体により構成したことを特徴とするものであっても良い。
【００１５】
また、このような特徴を有する誘導加熱装置では、前記冷媒を挿通可能な導体と前記冷媒を通さない導体とを構成部材として一体化する充填部材を備えるようにすると良い。このような構成とすることで、冷媒を通さない導体（中実部材や縒り線）も冷却することが可能となる。
【００１６】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記誘導加熱コイルには磁極を設け、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えると良い。このような構成とすることで、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。
【００１７】
さらに、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、複数の前記磁極と、複数の前記磁極を連結するヨークとを備え、各磁極の端面を前記被誘導加熱部材に対向して配置し、前記磁極の端面近傍に前記誘導加熱コイルを設けるようにすることが望ましい。この様な構成とすることで、磁束の鎖交を減らすことができる。
【発明の効果】
【００１８】
上記のような特徴を有する誘導加熱装置によれば、被誘導加熱部材における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備えた誘導加熱装置において、誘導加熱コイルの発熱を抑制しつつ、電力損失を少なくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係る誘導加熱装置の構成を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面の構成を示す図である。
【図３】２つの磁極の角度と開口部の関係を示す平面図である。
【図４】ハウジングに設けた開口部の正面形態を示す図である。
【図５】開口部に設けられた磁気透過性遮蔽部材と冷却板の組付け形態の詳細を示す図である。
【図６】誘導加熱コイルを構成する管状部材とリッツ線の配置形態を示す側面断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る誘導加熱装置におけるハウジングに設けられた開口部の形態を説明するための平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る誘導加熱装置におけるハウジングに設けられた開口部の正面形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の誘導加熱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、図２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は誘導加熱装置の平面構成を示す部分断面ブロック図であり、図２は図１におけるＡ−Ａ断面を示すブロック図である。
【００２１】
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６０と被誘導加熱部材（発熱体）としてのサセプタ１６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、チャンバ１２と、チャンバ１２の外部に配置された励磁部２８、および電源部４０を基本として構成される。
【００２２】
チャンバ１２は、ボート１４と回転テーブル１８、およびハウジング２６を基本として構成されるプロセス室である。ボート１４は、被加熱物であるウエハ６０を載置するサセプタ１６を複数、垂直方向に積層配置することで構成される。各サセプタ１６間には、図示しない支持部材が配置され、ウエハ６０を配置するための所定の間隔を保つように構成される。図示しない支持部材は、磁束の影響を受けることが無く、耐熱性が高く、かつ熱膨張率の小さい部材により構成すると良く、具体的には石英などを用いて構成すると良い。
【００２３】
サセプタ１６は、導電性部材で構成されれば良く、例えばグラファイト、ＳｉＣ、ＳｉＣコートグラファイト、および耐熱金属等により構成すれば良い。
回転テーブル１８は、テーブル２０と回転軸２２、およびベース２４を基本として構成される。テーブル２０は、積層配置された複数のサセプタ１６から成るボート１４を支持するための台であり、図示しない支持部が設けられる。回転軸２２は、テーブル２０の回転中心に固定された軸であり、図示しない駆動源からの駆動力を受けて回転することで、テーブル２０を回転させ、テーブル２０に載置された複数のサセプタ１６を回転させる。ベース２４は、回転軸２２を回転させるためのモータ等の駆動源を有する土台であり、テーブル２０の安定状態を確保する。回転テーブル１８によりボート１４を回転させることにより、加熱源である励磁部２８を誘導加熱装置１０に対して偏らせて配置した場合であっても、サセプタ１６の均一加熱が可能となる。また、励磁部２８を偏らせて配置することによれば、誘導加熱装置１０をボート１４（チャンバ１２）の外周に均等配置する場合に比べ、装置の小型化を図ることが可能となる。
【００２４】
ハウジング２６は、チャンバ１２内部を真空に保つための隔壁である。実施形態におけるハウジング２６は、平面形態を多角形（図１に示す例では六角形）とすることで、形状形成の容易化を図ることができる。ハウジング２６の構成部材は、プロセス的な側面から、アルミニウムまたはステンレスが用いられる。ここで、アルミニウムは形状形成や、形状形成のための溶接面に不利があり、ステンレスに比べて耐熱性も低い。このため、ハウジング２６の構成部材としては、ステンレスが用いられることが多い。ハウジング２６の少なくとも一部には、図３から図５に示すように、開口部４２が設けられ、開口部４２には、磁気透過性遮蔽板４６と、磁気透過性の冷却板４８が密接または近接するように積層配置されている。磁気透過性遮蔽板４６は、チャンバ１２の内部領域と外部領域とを隔離するための部材であり、真空耐力、磁束透過性、耐熱性、低熱膨張性、低熱伝導性、および耐熱衝撃性を有する部材とすると良く、例えば石英などを挙げることができる。一方、冷却板４８は、詳細を後述する冷却管５０から伝達される冷媒の温度を伝導させることで磁気透過性遮蔽板４６を冷却し、磁気透過性遮蔽板４６の加熱に伴う磁極３２（３２ａ〜３２ｃ），３４（３４ａ〜３４ｃ）の過加熱を防止する役割を担う被冷却板である。冷却板４８の構成部材としては、例えば窒化アルミやＳｉＣ、アルミナなどのセラミック部材を挙げることができる。
【００２５】
実施形態に係るハウジング２６では、平面形状六角形の体を成す２辺に開口部４２が設けられている。また、実施形態に係る例の場合、六角形の頂点部分に、開口部４２の開口面積を一部絞り込む絞り部４４を構成する角片２６ａが設けられている。これにより、開口部４２は、隣接する２辺に亙って絞り部４４を介して連通された２つの分割開口部４２ａにより構成されることとなる。
【００２６】
実施形態に係る磁気透過性遮蔽板４６は、アルミニウム等により構成されたハウジング２６の開口部４２の外縁に設けられた段差部２６ｂに押圧保持される。磁気透過性遮蔽板４６の外側（磁気透過性遮蔽板４６と磁極３２，３４との間）には、冷却板４８が密接配置され、冷却板４８の外縁部には、冷媒を挿通可能な冷却管５０が密接配置される。このような配置構成とすることで、冷却管５０に挿通された冷媒と冷却板４８との間で熱交換が行われて冷却板４８が冷却される。冷却板４８は磁気透過性遮蔽板４６に比べて熱伝導率が高いため、磁気透過性遮蔽板４６と冷却板４８との間での熱交換（熱伝達）が成される前あるいは熱交換が成されている最中に冷却板４８全体が冷却されることとなる。その後、冷却された冷却板４８と磁気透過性遮蔽板４６との間での熱交換が成され、磁気透過性遮蔽板４６が冷却される。これにより輻射熱の影響により磁極が過加熱されることを避けることができる。
【００２７】
このような開口部４２に対して磁気透過性遮蔽板４６は、図５に示すように、Ｏリング５２を介して段差部２６ｂに押し付けられる。そして、冷却板４８と冷却管５０が配置される。このような構成とすることで、チャンバ１２の内部領域と外部領域とを隔離することができ、チャンバ１２内を真空引きすることが可能となる。
【００２８】
励磁部２８は、コア３０（３０ａ〜３０ｃ）と、誘導加熱コイル３６（３６ａ〜３６ｃ），３８（３８ａ〜３８ｃ）とより成る。コア３０は、鍬型に形成された鉄芯である。コア３０は、その両端に、詳細を後述する誘導加熱コイル３６，３８を巻回させることで構成される磁極３２（３２ａ〜３２ｃ），３４（３４ａ〜３４ｃ）を有すると共に、両磁極間を接続するヨーク３５（３５ａ〜３５ｃ）を有する。磁極３２，３４の端面は、円形サセプタ１６の接線と平行、すなわちサセプタ１６の半径方向延長線に対して直交する面を備えるように構成する。このような構成とすることで、サセプタ１６の側面に磁極３２，３４の端面を対向させ、かつ磁極３２，３４の端面近くに誘導加熱コイル３６，３８を巻回させることができ、磁極先端以外からの磁束の漏洩を抑制することができる。よって、サセプタ１６へ投入される磁束に無駄が無く、加熱効率を向上させることができる。コア３０は、フェライトなどにより構成すると良い。このような構成によれば、粘土状の原料を形状形成した上で焼成することで所望形状の磁極３２，３４、およびヨーク３５を得ることができる。このため、形状形成を自由に行うことが可能となる。
【００２９】
誘導加熱コイル３６，３８は、磁極３２，３４を構成するコア３０の両端部に巻回される導電線である。誘導加熱コイル３６，３８に電流を投入することで、コイルの巻回方向と交差する方向に位置する磁極先端から磁束が生ずることとなる。本実施形態では、磁極端面（磁極先端）がサセプタ１６におけるウエハ載置面と直交する方向を向いているため、磁極端面からは、サセプタ１６のウエハ載置面に平行な方向に交流磁束が発生することとなる。実施形態に係る誘導加熱コイル３６，３８は図６に示すように、冷媒を挿通可能な導体（管状部材：例えば、冷媒として水を使用する場合には銅管など）３６ａ１（３６ｂ１，３６ｃ１）と、冷媒を通さない導体であるリッツ線３６ａ２（３６ｂ２，３６ｃ２）とを組み合わせることにより構成している。具体的には、磁極３２ａ（３２ｂ，３２ｃ）の先端部や、磁極３２ａの先端に近い部分（例えば、磁極先端側からのコイル１ターン、あるいはコイル２ターン程度）には管状部材を用い、それよりも後端側にはリッツ線を用いるという構成である。ここで、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２の巻回形態は、図６に示すように、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２のそれぞれに端子を設けるようにすれば良い。この際、電源部４０に対しては、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とが直列または並列に接続されるようにすれば良い。
【００３０】
なお、図６においては、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とは別部材として示しているが、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２をエポキシ系樹脂などの絶縁性充填部材により一体化し、単一の構成要素としても良い。また、冷媒を通さない導体としてリッツ線を例に挙げたが、中実部材であっても良い。
【００３１】
サセプタ１６のウエハ載置面に対して水平な方向に磁束を生じさせる加熱方法では、誘導加熱コイル３６，３８へ投入される電流の周波数は数十ｋＨｚである。管状部材に銅を使用した場合、肉厚を１ｍｍ程度とする銅管（管状部材３６ａ１）は誘導加熱されることとなり、サセプタ１６の加熱効率が低下すると共に、電力損失が大きくなってしまう。一方、０．１８φ程度の複数の素線（線条材）を縒り合わせて構成されるリッツ線３６ａ２であれば、磁束は透過することが考えられるが、磁極３２，３４の先端部分には鎖交磁束が多いため、誘導加熱されてしまう。冷却作用を持たないリッツ線３６ａ２は、誘導加熱によって発熱した場合には温度上昇し、使用温度限界を超えてしまうことがある。このため、磁極先端側に冷却作用を有する管状部材３６ａ１を配置し、後端側にリッツ線３６ａ２を配置することで、電力損失を抑制し、かつコイルの過加熱も防止することが可能となる。
【００３２】
また、実施形態に係る誘導加熱コイル３６，３８は、磁極３２，３４に対して密着するように巻回されている。このような構成とすることにより、管状部材の冷却効果による磁極先端の加熱防止効果を高めることができるからである。
【００３３】
なお、磁極３２，３４と誘導加熱コイル３６，３８との間に、エポキシ系樹脂等の比較的熱伝導率が高い絶縁性均熱部材を介在させるようにしても良い。このような構成とすることによれば、磁極の冷却を効率良く、かつ均等に行うことが可能となる。また、誘導加熱コイル３６，３８と、磁極３２，３４との間にエポキシ系樹脂等のように比較的熱伝導率が高い充填部材を充填し、両者を構成要素的に一体化させても良い。
【００３４】
励磁部２８は、上記のような構成のコア３０と誘導加熱コイル３６，３８を、サセプタ１６の積層方向に沿って複数（図２に示す例では３つ）配置することで構成されている。
また、上記のような励磁部２８において、実施形態のコア３０は、図３に示すように、サセプタ１６の中心点Ｏから各磁極端面の中心に向けて伸ばした線の成す角θが所定の角度（ハウジング２６の成す角に依存）となるように構成されている。磁極３２，３４間に角度付けをした上で、一方の磁極３２と他方の磁極３４の極性を逆にすることで、発生磁束が磁極３２，３４間を行き来することとなる。これにより、単一の磁極３２（３４）によって生ずる磁束よりもサセプタ１６の中心側を通る磁束を生じさせることが可能となる。
【００３５】
電源部４０には、コア３０単位で、各コア３０の磁極３２，３４に巻回された誘導加熱コイル３６，３８に対応したインバータ（不図示）と、図示しない交流電源、および図示しない電力制御部等が設けられており、各コア３０に設けられた誘導加熱コイル３６，３８単位で、供給する電流や電圧、および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。実施形態に係る誘導加熱装置１０では、単一のコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８（例えば磁極３２ａに巻回される誘導加熱コイル３６ａと磁極３４ａに巻回される誘導加熱コイル３８ａ）は回路上並列あるいは直列な関係とし、巻回方向を同一とした上で、電流の投入方向を逆にする。これにより、各コア３０における２つの磁極（例えば磁極３２ａと磁極３４ａ）の極性を逆向きとすることができる。ここでインバータ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コンデンサを並列接続し、これを電力制御部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。
【００３６】
実施形態に係る電力制御部は、図示しないゾーンコントロール手段を有する。ゾーンコントロール手段は、隣接配置されたコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８間に生ずる相互誘導の影響を回避しつつ、各誘導加熱コイル３６，３８に対する投入電力の制御を行う役割を担う。
【００３７】
上記のように近接して積層配置されるコア３０に巻回された誘導加熱コイル３６，３８は、各々が個別の誘導加熱コイルとして稼動されるため、上下に隣接する誘導加熱コイル間（例えば誘導加熱コイル３８ａと誘導加熱コイル３８ｂ）において相互誘導が生じ、個別の電力制御に悪影響を与える事がある。このためゾーンコントロール手段は、検出された電流の周波数や波形（電流波形）に基づいて、隣接配置された誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を一致させ、かつ電流波形の位相を同期（位相差を０または位相差を０に近似させる事）、あるいは所定の位相差を保つように制御することで、隣接配置した誘導加熱コイル間における相互誘導の影響を回避した電力制御（ゾーンコントロール制御）を可能としている。
【００３８】
このような制御は、各誘導加熱コイル３６，３８に投入されている電流値や電流の周波数、および電圧値等を検出し、これをゾーンコントロール手段に入力する。ゾーンコントロール手段では、例えばコア３０ａに巻回された誘導加熱コイル３６ａ，３８ａとコア３０ｂに巻回された誘導加熱コイル３６ｂ，３８ｂ間の電流波形の位相をそれぞれ検出し、これを同期、あるいは所定の位相差を保つように制御する。このような制御は、電力制御部に対して各誘導加熱コイルに投入する電流の周波数を瞬時的に変化させる信号を出力することで成される。
【００３９】
本実施形態に係る誘導加熱装置１０のような構成の場合、電力制御に関しては、電力制御部に設けられた図示しない記憶手段（メモリ）に記憶された制御マップ（垂直温度分布制御マップ）に基づいて、熱処理開始からの経過時間単位に変化させる投入電力を出力するための信号を出力すれば良い。なお、制御マップは、熱処理開始から熱処理終了に至るまでの積層配置されたサセプタ間の温度変化を補正し、任意の温度分布（例えば均一な温度分布）を得るために各誘導加熱コイルに与える電力値を、熱処理開始からの経過時間と共に記録したものであれば良い。また、サセプタ１６の温度を計測する計測手段（不図示）を備えている場合には、各ゾーンにおけるサセプタ温度をフィードバックして温度制御（電力制御）を行うようにすると良い。
【００４０】
このような構成の電源部４０では、電力制御部からの信号に基づいて、各誘導加熱コイル３６，３８に投入する電流の周波数を瞬時的に調整し、電流波形の位相制御を実施すると共に、各誘導加熱コイル３６，３８単位の電力制御を実施することで、ボート１４内における垂直方向の温度分布を制御することができる。
【００４１】
また、このような構成の誘導加熱装置１０によれば、磁束がウエハ６０に対して水平に働くため、ウエハ６０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、ウエハ６０の温度分布が乱れる虞が無い。
【００４２】
このような構成の誘導加熱装置によれば、チャンバ１２の外部に配置した磁極３２，３４の加熱防止を実現しつつ、被誘導加熱部材であるサセプタ１６を効率良く加熱することが可能となる。
【００４３】
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、図面を参照して詳細に説明する。本実施形態に係る誘導加熱装置の殆どの構成は、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、本実施形態においては、上記第１の実施形態に係る誘導加熱装置１０と構成を異ならせる要部のみを図示して説明するものとし、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。なお、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、ハウジング２６に設けた開口部１４２の形態である。具体的には、第１の実施形態における開口部４２は、平面形態を多角形（図１に示す例では六角形）とするハウジング２６の２辺それぞれに開口部４２を設け、開口部４２のそれぞれに磁気透過性遮蔽板４６と、冷却板４８を個別に配置する構成としていた。これに対し本実施形態に係る誘導加熱装置では図７、図８に示すように、開口部１４２にハウジング２６を介在させず、単一の磁気透過性遮蔽板４６と、単一の冷却板４８で開口部４２を遮蔽する構成としている。
【００４４】
このような構成とした場合であっても、誘導加熱コイルを管状部材とリッツ線とにより構成することで、誘導加熱コイルが過加熱されてしまう事を抑制し、加熱効率の良い昇温制御を行うことができる。
【００４５】
また、上記実施形態では、誘導加熱コイル３６を構成する管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２とのそれぞれに、電源部４０に接続される端子を設ける旨示したが、管状部材３６ａ１に対する冷媒の挿通が可能であれば、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２を直接接続し、管状部材３６ａ１とリッツ線３６ａ２のそれぞれに１つづつ端子を設けるようにしても良い。
【符号の説明】
【００４６】
１０………誘導加熱装置、１２………チャンバ、１４………ボート、１６………サセプタ、１８………回転テーブル、２０………テーブル、２２………回転軸、２４………ベース、２６………ハウジング、２８………励磁部、３０（３０ａ〜３０ｃ）………コア、３２（３２ａ〜３２ｃ）………磁極、３４（３４ａ〜３４ｃ）………磁極、３５（３５ａ〜３５ｃ）………ヨーク、３６（３６ａ〜３６ｃ）………誘導加熱コイル、３８（３８ａ〜３８ｃ）………誘導加熱コイル、４０………電源部、４２………開口部、４６………磁気透過性遮蔽板、４８………冷却板、５０………冷却管、６０………ウエハ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被誘導加熱部材に端面を対向させて配置した磁極に巻回される誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、
前記誘導加熱コイルは、前記磁極を冷却するための冷媒を挿通可能な導体により構成したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルと前記磁極とを密着させたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルと前記磁極との間に、熱伝導の改善を図る部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
被誘導加熱部材に巻回端面を対向させて配置したソレノイド状の誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、
前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材近傍のコイル導体を冷媒を挿通可能な導体とし、その他の巻回部分を冷媒を通さない導体により構成したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項６】
前記冷媒を挿通可能な導体と前記冷媒を通さない導体とを構成部材として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルには磁極を設け、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
複数の前記磁極と、複数の前記磁極を連結するヨークとを備え、
各磁極の端面を前記被誘導加熱部材に対向して配置し、前記磁極の端面近傍に前記誘導加熱コイルを設けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【請求項１】
被誘導加熱部材に端面を対向させて配置した磁極に巻回される誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、
前記誘導加熱コイルは、前記磁極を冷却するための冷媒を挿通可能な導体により構成したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記誘導加熱コイルと前記磁極とを密着させたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項３】
前記誘導加熱コイルと前記磁極との間に、熱伝導の改善を図る部材を介在させたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
被誘導加熱部材に巻回端面を対向させて配置したソレノイド状の誘導加熱コイルを有し、前記被誘導加熱部材の端面に向う交流磁束を発生させる誘導加熱装置であって、
前記誘導加熱コイルは、前記被誘導加熱部材近傍のコイル導体を冷媒を挿通可能な導体とし、その他の巻回部分を冷媒を通さない導体により構成したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項６】
前記冷媒を挿通可能な導体と前記冷媒を通さない導体とを構成部材として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記誘導加熱コイルには磁極を設け、前記誘導加熱コイルと前記磁極とを構成要素として一体化する充填部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
複数の前記磁極と、複数の前記磁極を連結するヨークとを備え、
各磁極の端面を前記被誘導加熱部材に対向して配置し、前記磁極の端面近傍に前記誘導加熱コイルを設けたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の誘導加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１６６６１（Ｐ２０１２−２１６６６１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８０５５５（Ｐ２０１１−８０５５５）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００００５９０２）三井造船株式会社 (1,723)
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