(57)【要約】【課題】ワークコイルと被加熱物との空間において、グロー放電の発生を抑制する。被加熱物からの熱輻射を抑制し、この熱輻射によってワークコイルや周囲機構が加熱されて温度が上昇することを抑制する。【解決手段】高周波誘導加熱装置は、減圧環境で使用する高周波誘導加熱作用を利用した加熱機構において、基板を保持する被加熱部と、高周波電流の供給を受け高周波誘導によって被加熱部に誘導電流を流して加熱するワークコイルとを備える。ワークコイルと被加熱部とは所定間隔を開けて配置し、ワークコイルと被加熱部との間に電界シールドを設置し、被加熱部と電界シールドとを同電位とする。高周波誘導加熱装置は、電界シールドを設置し、この電界シールドと被加熱部とを接地電位等の同電位とすることで、被加熱部と電界シールドとの電位差を無くし、これによって被加熱部と電界シールドとの間におけるグロー放電の発生を抑制する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧環境で使用する高周波誘導加熱作用を利用した加熱機構において、
基板を保持する被加熱部と、
高周波電力の供給を受け、高周波誘導によって前記被加熱部に誘導電流を流して加熱するワークコイルとを備え、
前記ワークコイルと前記被加熱部は所定間隔を開けて配置し、
前記ワークコイルと前記被加熱部との間に電界シールドを設置し、
前記被加熱部と前記電界シールドとは同電位とすることを特徴とする、高周波誘導加熱装置。
【請求項２】
前記電界シールドは、複数本の互いに交わらない第１の配線と、前記複数本の第１の配線を接地電位に短絡する１本の第２の配線とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項３】
前記電界シールドと前記ワークコイルは積層され、電界シールドの第１の配線は積層方向から見たとき空間上で互いに交差して配置することを特徴とする、請求項１又は２に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項４】
前記ワークコイルは、中心と周囲との間で渦巻き状に配線し、
前記電界シールドの第１の配線は、互いに交わらない複数本の配線を互いにに所定間隔を開けて配置し、
前記第１の配線の配線方向と前記ワークコイルの渦巻き状配線の配線方向とを異ならせることを特徴とする、請求項１から３の何れか一つに記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項５】
前記ワークコイルと前記電界シールドとの間の空間を誘電体で満たすことを特徴とする、請求項１から４の何れか一つに記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項６】
前記電界シールドを形成する配線は、高分子材料又は誘電体上に形成することを特徴とする、請求項２から５の何れか一つに記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項７】
前記高分子材料は、ＰＴＦＥ、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコンゴム、エポキシ樹脂から選択した素材であり、前記誘電体はガラス、セラミックスから選択した素材であることを特徴とする、請求項６に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項８】
前記電界シールドの配線は、薄板または箔の導電性材を粘着剤により高分子材料又は誘電体上に貼り付けて形成されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項９】
前記導電性材は、アルミニウム、銀、金、銅又はそれらの複合材料であることを特徴とする、請求項８に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記電界シールドの配線は、導電性ペーストを塗布または印刷し、焼成して形成することを特徴とする、請求項２から５の何れか一つに記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１１】
前記導電性ペーストは、アルミニウム、銀、銀、銅、カーボンまたはそれらの複合材料から選択することを特徴とする、請求項１０に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１２】
前記電界シールドと前記保持部との間に、熱輻射低減材を配置することを特徴とする、請求項１から１１の何れか一つに記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１３】
前記熱輻射低減材は、少なくとも、前記ワークコイルと対向する部分と当該対向部分の外周の外周部分とで分割することを特徴とする、請求項１２に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１４】
前記熱輻射低減材は耐熱ガラスまたは石英ガラスであり、前記電界シールドと前記被加熱体の間に配置することを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の高周波誘導加熱装置。
【請求項１５】
前記耐熱ガラスまたは石英ガラスの少なくとも片面に酸化チタンの白色セラミックスを焼成することを特徴とする、請求項１４に記載の高周波誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波誘導加熱装置に関し、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、エッチング装置、ＭＢＥ装置、蒸着装置などの装置における基板加熱に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、エッチング装置、ＭＢＥ装置、蒸着装置では、基板を所定温度に加熱する場合がある。この基板を加熱する加熱機構として、ランプヒータ、シーズヒータ等の発熱体を使用するものが知られている。このような発熱体を使用した加熱機構では、被加熱部以外の温度上昇が避けられないという課題がある。
【０００３】
また、高周波誘導を利用した加熱機構も知られている。高周波誘導加熱による加熱機構は、高周波電流をワークコイル（加熱コイル）に印加して高周波磁束を発生させ、この高周波磁束によって被加熱部に誘導電流（渦電流）を誘導し、この誘導電流が被加熱部を流れることによるジュール損によって発熱させるものである。加熱機構は、この発熱によって被加熱部を加熱し、さらにこの被加熱部を介して基板等の物体を加熱する。このような高周波誘導を使用した加熱装置としては、例えば特許文献１が知られている。
【０００４】
高周波誘導加熱を半導体成膜装置に利用した例として、例えば特許文献２が知られている。この特許文献２に記載される半導体成膜装置では、高周波誘導加熱を利用して固体原料を昇華温度以上まで加熱し、昇華拡散現象を用いて被成膜物上に成膜している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４２４５０号
【特許文献２】特開２００４−４７６５８号
【特許文献３】特表２００４−５００７０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波誘導加熱を利用した加熱は、ランプヒータ、シーズヒータ等の発熱体による加熱と比較して高いエネルギー変換効率を得ることができ、急速加熱が可能であるが、ワークコイルと被加熱物との空間でグロー放電が発生するという場合がある。グロー放電が発生すると、被加熱部に十分な誘導電流を供給することができず、良好な加熱が困難となるという問題が生じる。
【０００７】
例えば、高周波誘導加熱で利用する電源周波数を１００ｋＨｚから５００ｋＨｚをする場合、高周波誘導加熱とすることによって無効電力を抑制し、かつ加熱効率を良とすることができる他、電源構成を安価とすることができ、また、給電も比較的容易に行うことができるという利点がある。しかしながら、高周波誘導加熱を真空中で行う場合は、コイル電圧が高いため、高周波誘導による電界成分によって被加熱部や周辺部材との間で容量結合が発生し、グロー放電が発生し易くなる。
【０００８】
また、上記したグロー放電の問題の他に、加熱された被加熱物からの熱輻射によってワークコイル側が加熱されるという問題もある。例えば、加熱温度が３００℃程度以上の高温になると、ワークコイルやワークコイル支持部等の付帯機器が加熱されることによる問題が生じる。そのため、これらを冷却する必要性が生じる。
【０００９】
この熱輻射による加熱は、例えば、例えば３００℃以上に加熱するような場合、加熱部本体であるワークコイルと被加熱物の間に空間を設けることによって、加熱部本体の熱的な損傷を低減することができる。しかしながら、このワークコイルと被加熱物との間に空間を設けることで、前記したグロー放電が発生し易くなるという問題がある。また、被加熱物の温度均一性の調整が困難となるという問題もある。
【００１０】
さらに、この熱輻射による加熱は以下のような問題を引き起こす要因となる。熱輻射によって被加熱物以外のチャンバーなどの温度上昇が避けられず、そのためにチャンバーを冷却する水冷機構や熱反射板が必要となる。また、高周波誘導加熱装置が設けられた周囲の温度が上昇するため、高周波誘導加熱装置を含むシステム全般について耐熱対策が必要となり、装置価格の上昇、信頼性の低下につながる。この高周波誘導加熱装置の温度上昇は、メンテナンス時において周囲温度まで十分に下がるまで長い時間を必要とするという問題があり、また、装置の立ち上げ時においては、装置の駆動状態が安定する一定温度になるまで、長時間にわたって予備加熱を行う必要であり、装置利用効率が悪いという問題がある。
【００１１】
なお、誘導コイルの電界成分を抑制する技術については、例えば高周波誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）において、容量性結合を抑制するために静電的ファラデーシールドを設けることが例えば、特許文献３で知られている。この特許文献３では、チャンバー内のプラズマと誘電ソースコイルとの間にドーム状の電圧分散電極を設け、プラズマのＲＦパワーの容量性結合によるチャンバドームのエッチングやチャンバー内のスパッタリング粒子汚染を抑制することが開示されている。しかしながら、この特許文献３には、グロー放電に関する課題やグロー放電の発生を抑制する構成については開示されていない。
【００１２】
そこで、本発明は前記した従来の問題点を解決し、ワークコイルと被加熱物との空間において、グロー放電の発生を抑制することを目的とする。
【００１３】
また、被加熱物からの熱輻射を抑制し、この熱輻射によってワークコイルや周囲機構が加熱されて温度が上昇することを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の高周波誘導加熱装置は、電界シールドを設置し、さらにこの電界シールドと被加熱物とを接地電位等の同電位とすることで、被加熱物と電界シールドとの電位差を無くし、これによって被加熱物と電界シールドとの間におけるグロー放電の発生を抑制する。なお、ここで、被加熱物は、基板の被加熱本体の他、この被加熱部本体を保持するサセプタやホルダ等の保持部を含むものとする。
【００１５】
本発明の電界シールドは、電界シールドを構成するパターンを最適化することで、ワークコイルから被加熱物への磁界成分を低減することなく電界成分のシールド効果を向上させ、これによって、高周波誘導の磁界成分による加熱の作用を低下させることなく、電界成分によるグロー放電の発生を抑制する。また、電界シールドの線幅やピッチの最適化は、ワークコイルに供給する高周波の周波数やパワーに基づいて行うことができる。
【００１６】
また、被加熱物からの熱輻射の低減は、被加熱物とワークコイルとの間に、耐熱ガラスや石英ガラスの熱輻射低減材を設けることで行うことができる。さらに熱輻射低減材に酸化チタンなどの白色熱反射膜を形成することで、被加熱物からワークコイルへの熱輻射の伝達を防ぐと共に、ワークコイル側から周辺部への熱輻射の伝達についても防ぐことができる。
【００１７】
本発明の高周波誘導加熱装置は、減圧環境で使用する高周波誘導加熱作用を利用した加熱機構において、基板を保持する被加熱部と、高周波電流の供給を受け、高周波誘導によって被加熱部に誘導電流を流して加熱するワークコイルとを備える。ワークコイルと被加熱部とは所定間隔を開けて配置し、ワークコイルと被加熱部との間に電界シールドを設置し、被加熱部と電界シールドとを同電位とする。被加熱部と電界シールドとは、接地することで同電位とすることができる。
【００１８】
ワークコイルと被加熱部とを所定間隔を開けて配置する構成によって、非加熱部からの熱輻射によるワークコイルやワークコイル支持部等の付帯機器の熱的損傷を抑制することができる。
【００１９】
また、電界シールドは、高周波電力が印加されたワークコイルが形成する磁束を抑制することなく、電界成分のみをシールドすることで、被加熱物周辺のグロー放電の発生を低減する。このとき、被加熱物と電界シールドとを接地することで電位差を無くすことができるが、シールド効果が不十分な場合には、ワークコイルと被加熱物の間には電位差が生じ、容量性結合によるグロー放電が発生することになる。
【００２０】
本発明は、ワークコイルと被加熱部の間に電界シールドを設置するとともに、被加熱部と電界シールドとを同電位とすることによって、ワークコイルと被加熱部の間のグロー放電発生を抑制する。
【００２１】
電界シールドは、複数本の互いに交わらない第１の配線と、複数本の第１の配線を接地電位に短絡する１本の第２の配線とによって構成することができる。複数本の第１の配線を互いに交わらないように、例えば、くし型に配置することで、高周波誘導による誘導電流（渦電流）が発生する渦電流ループ回路を無くし、これによって電界シールドを構成する配線自体からの発熱を防いで、配線が加熱され損傷することを避けることができ、同時に、磁束による渦電流の発生による損失エネルギーを抑制することができる。
【００２２】
また、複数本の第１の配線を第２の配線で短絡することで、第１の配線間に電位差が生じないようにし、また、非加熱部と同電位とすることで、電界シールドと非加熱部との間に電位差が生じないようにし、これらの間でのグロー放電の発生を抑制する。
【００２３】
また、被加熱部と電界シールドとを接地することで同電位とすることによって、同じく接地した周辺部との間の電位差を無くし、グロー放電の発生を抑制する。
【００２４】
また、電界シールドとワークコイルは積層され、電界シールドの第１の配線は積層方向から見たとき空間上で互いに交差して配置する。この配置によって第１の配線における誘導電流の発生を抑制する。
【００２５】
第１の配線の配置例において、ワークコイルを中心と周囲との間で渦巻き状に配線した場合には、電界シールドの第１の配線は、互いに交わらない複数本の配線を互いに所定間隔を開けて配置し、第１の配線の配線方向とワークコイルの渦巻き状配線の配線方向とを異ならせる。例えば、直線状の複数本の配線を互いに平行に所定間隔を開けて配置する。ワークコイルと第１の配線とを上記のように配置することによって、ワークコイルと第１の配線とを互いに交差させることができる。
【００２６】
また、ワークコイルと電界シールドとの間の空間は誘電体で満たす構成とし、電界シールドを形成する配線は、高分子材料又は誘電体上に形成する。ここで、高分子材料は、ＰＴＦＥ、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコンゴム、エポキシ樹脂から選択した素材とすることができ、また、誘電体は、アルミナセラミックス、石英ガラス、耐熱ガラス（パイレックス（登録商標）、テンパックス（登録商標）など）が使用可能であるが、価格、流通性、加工性の面から耐熱ガラスが適当である。なお、ガラス厚さは０．７ｍｍ〜１．１ｍｍ程度の薄い材料を使用することで熱衝撃性を向上させることができる。
【００２７】
電界シールドの配線を高分子材料又は誘電体上に形成する際、この配線は薄板または箔の導電性材で形成し、粘着剤により高分子材料又は誘電体上に貼り付けることで形成することができる。配線を形成する導電性材は、アルミニウム、銀、金、銅又はそれらの複合材料を用いることができる。  
【００２８】
また、電界シールドの配線は、導電性ペーストを塗布またはシルク印刷し、焼成して形成してもよい。導電性ペーストのシルク印刷の焼成による電界シールドのパターン形成は、工業的に信頼性が高くかつ安価とすることができる。このとき、導電性ペーストは、アルミニウム、銀、銅、カーボンまたはそれらの複合材料から選択することができる。導電性ペーストは、銀または銀カーボンをエポキシなどの溶剤と混ぜた材料を用いることができ、７０℃から２００℃程度の低温で焼成が可能であり、ＰＥＴなどの安価な材料が基板として使用することができる。
【００２９】
また、電界シールドと非加熱部との間に、熱輻射低減材を配置する構成としてもよい。この熱輻射低減材は、耐熱ガラスまたは石英ガラスを用いることがでる。この熱輻射低減材は、加熱された被加熱部からの輻射熱によってワークコイルが加熱されることを防ぎ、また、低温部であるワークコイルからの輻射熱によって被加熱体の加熱効率が低減されることを防ぐ。
【００３０】
誘導加熱は、導体の被加熱物のみを加熱するものであり、ワークコイル、ワークコイル支持部、周辺の誘電体の誘導加熱作用はないため常温であるが、加熱された被加熱物からの熱輻射による温度上昇は避けられない。特に、加熱部本体の被加熱部側は、熱輻射による高温、急速加熱が生じる。そのため、被加熱部と対向位置に設置する誘電体は被加熱部の対向位置の高温部と周辺部の低温部との間で熱膨張差による誘電体のひずみや損壊が発生する可能性がある。
【００３１】
さらに、本発明の熱輻射低減材は、モザイク状に分割した複数のブロックで構成することにより、熱膨張の違いによる変形や歪みを防ぐ。被加熱部と対向する部分とこの対向部分の外周の外周部分とで分割する。これによって、被加熱部と対向する部分の熱膨張と、外周部分の熱膨張とが異なることによる変形や歪みを防ぐことができる。
【００３２】
さらに、耐熱ガラスや石英ガラス等の熱輻射低減材の少なくとも片面に白色セラミックスを焼成する。これによって、加熱された被加熱部からの輻射熱によるワークコイルやワークコイル支持部等の付帯機器の加熱を防いで、温度上昇を抑制することができ、また、低温部であるワークコイルからの輻射熱を抑制し、被加熱部の加熱効率の低下を防ぐことができる。ここで、輻射率の調整材としての白色セラミックスとしては、例えば酸化チタンを用いることで、安価で、容易にガラス表面に焼成することができる。
【００３３】
本発明の高周波誘導加熱装置によれば、誘導加熱効率の高く、無効電力が少ない１００ｋＨｚから５００ｋＨｚ程度の電源周波数の誘導加熱機構を真空中で使用可能となり、しかも高パワーによる急速加熱が実現できる。これにより、加熱効率の悪いシーズヒータやランプ加熱に代えて、高い加熱効率の誘導加熱を利用することで、投入電力を低減することができ、エネルギー利用効率を向上させることができる。
【００３４】
また、通常、真空室はステンレスやアルミニウムなどの金属材料で製作されるため、従来のシーズヒータやランプ等による加熱では、真空室全体が暖められて、チャンバーに設置されるＯリングや軸受け、ギヤ、真空計、光センサーなどさまざまな部品、機構が熱的な影響を受けることが避けられず、耐熱性のある高額な部品の使用や堅牢な駆動機構と水冷機構を必要としている。
【００３５】
これに対して、誘導加熱によれば、加熱対象物のみを選択的に加熱するため、従来周辺部まで加熱してしまうことで必要とされた冷却機構が不要となり、さらに耐熱性を求めない安価な付帯部品の使用も可能となり、信頼性の向上、保守性の向上、生産性の向上、装置の価格の低減を実現することができる。また、全体の熱容量が少なく加熱温度の精細、高速制御が可能となり、製膜プロセスの信頼性の向上に寄与することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、ワークコイルと被加熱物との空間において、グロー放電の発生を抑制することができる。
【００３７】
また、被加熱物からの熱輻射を抑制し、この熱輻射によってワークコイルや周囲機構が加熱されて温度が上昇することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は、本発明の高周波誘導加熱装置の構成を説明するための図であり、図１は高周波誘導加熱装置の概略構成を示すブロック図であり、図２，図３は本発明の高周波誘導加熱装置の構成を説明するための断面図である。
【００３９】
図１において、本発明の高周波誘導加熱装置１は、ワークコイル２０と、基板１００を支持する導電性の平板状のサセプタ７０（被加熱部）とを備え、ワークコイル２０の高周波電流を供給することによってサセプタ（被加熱部）７０に誘導電流を発生させ、この誘導電流によってサセプタ７０を加熱することによって、基板１００を加熱する。高周波誘導加熱装置１は例えば１０００Ｐａ以下の減圧環境で使用される。
【００４０】
ここで、ワークコイル２０は、高周波電源２２からマッチング回路２１を介して高周波電流の供給を受ける。マッチング回路２１は、高周波電源２２とワークコイル２０との間の入力インピーダンス及び出力インピーダンスを整合して、高周波電源２２からワークコイル２０への高周波電流の供給効率を向上させる。なお、高周波電源２２は、例えば、商用電源等の交流電源から取り込む電力を制限する電力制限回路２２ｂ、取り込んだ電力の周波数を例えば、１００ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波に高める高周波発生回路２２ａにより構成することができる。なお、サセプタ７０は支持部６０によって支持される。支持部６０は、例えば、誘電体材料からなる３本以上のアーム部材で構成することができる。
【００４１】
本発明の高周波誘導加熱装置１は、ワークコイル２０と被加熱部を構成するサセプタ７０との間に電界シールド４０を配置し、ワークコイル２０に高周波電流を流すことで発生する電界と磁界について、電界をシールドして磁界のみをサセプタ７０に導き、高周波誘導によってサセプタ７０に誘導電流を流して加熱を行う。
【００４２】
電界シールド４０はサセプタ７０と共にグラウンドに接地して接地電位として、電界シールド４０はサセプタ７０との間に電位差を無くし、電界シールド４０とサセプタ７０との間の空間部８０におけるグロー放電の発生を抑制する。
【００４３】
また、電界シールド４０に接して熱輻射低減材５０を配置する。この熱輻射低減材５０は、耐熱ガラスまたは石英ガラスとすることができる。加熱されたサセプタ７０からは、輻射によって熱が放出される。熱輻射低減材５０は、このサセプタ７０から電界シールド４０やワークコイル２０に向かう熱輻射を低減し、電界シールド４０やワークコイル２０が加熱されることを防ぐ。
【００４４】
また、この熱輻射低減材５０の少なくとも片面には、酸化チタンの白色セラミックスを焼成する。この白色セラミックスは熱輻射を反射し、サセプタ７０からワークコイル２０に向かう熱輻射を抑制する。図２，図３は、高周波誘導加熱装置１の概略断面図である。ここでは、高周波誘導加熱１を真空室９０内に配置した構成を示している。真空室９０は、図示していない排気装置によってチャンバー内を低圧環境とし、低圧環境下において基板１００を加熱処理することができる。
【００４５】
ワークコイル２０は、外部に設けた高周波電源２２から、マッチングボックス２１ａ内に設けたマッチング回路２１（図２，３には示していない）によってインピーダンス整合された後、高周波電力の供給を受ける。このワークコイル２０は、誘電体３０内に充填され、その外装部分のコールド側は接地され、前記したサセプタ７０および電界シールド４０と同電位とする。また、ワークコイル２０の外装部分は冷却管２０ａによって覆い、内部に冷却水を流すことによってワークコイル２０の発熱を冷却することができる。このとき、冷却管２０ａはフィールドスルー２５を介して誘電体３０内に導入する。
【００４６】
ワークコイル２０を囲む誘電体３０は、接地されたアルミニウム等のシールドボックスによって外周を覆い、誘電体の周囲でのグロー放電の発生を抑制する。このシールドボックスはワークコイルが誘起する磁界による誘導加熱作用が起こらない位置に配置される。また、誘電体３０の表面には電界シールド４０が設けられる。この電界シールド４０は、誘電体３０の表面上に形成する構成とする他、シート上に形成した電界シールド４０を誘電体３０に貼り付ける構成としてもよい。また、電界シールド４０に接して熱輻射低減材５０を配置する。
【００４７】
以下、電界シールド４０および熱輻射低減材５０の配置および構成について、図４〜図８を用いて説明する。なお、図４〜図６は電界シールド４０および熱輻射低減材５０の配置例を示し、図７は電解シールド４０の構成例を示し、図８は熱輻射低減材５０の構成例を示している。
【００４８】
はじめに、図４〜図６を用いて、電界シールド４０および熱輻射低減材５０の配置例について説明する。なお、図４は電界シールド４０をシート上に形成した例を示し、図５は電界シールドをワークコイル２０が設けられた誘電体３０の表面に形成した例を示している。また、図６は、ワークコイル２０、電界シールド４０、および熱輻射低減材５０を積層した状態を示している。
【００４９】
図４において、ワークコイル２０は誘電体３０内に充填される構成、あるいは、少なくとも電界シールド４０と接触する面部分が誘電体３０によって覆われる構成とする。ここで、ワークコイル２０は、端部２０Ａと２０Ｂの間で例えば渦巻き状に配線され、コールド側は電界シールド４０およびサセプタ７０と共に接地されて同電位としている。なお、ここでは、サセプタ７０は誘電体材料からなる支持部６０によって支持されている。
【００５０】
この誘電体３０は、アルミナセラミックス、石英ガラス、耐熱ガラス（パイレックス（登録商標）、テンパックス（登録商標）など）を用いることができる。電界シールド４０との接触面を覆う場合には、例えば、０．７ｍｍ〜１．１ｍｍ程度の薄い材料を使用することで熱衝撃性を向上させることができる。
【００５１】
図４に示す例は、電界シールド４０を高分子材料のシート４５上に形成する例である。ここで、高分子材料は、ＰＴＦＥ、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコンゴム、エポキシ樹脂等から選択した素材とすることができる。
【００５２】
電界シールド４０の配線は、アルミニウム、銀、金、銅又はそれらの複合材料の薄板または箔の導電性材を、高分子材料のシート４５上に粘着剤によって貼り付けて形成する他に、導電性ペーストを塗布またはシルク印刷し、焼成して形成することができる。導電性ペーストをシルク印刷して焼成することによって電界シールドのパターンを形成する場合には、導電性ペーストは、アルミニウム、銀、銅、カーボンまたはそれらの複合材料から選択することができ、例えば、銀または銀カーボンをエポキシなどの溶剤と混ぜた材料を用いることができ、７０℃から２００℃程度の低温で焼成が可能である。このとき、シート４５としては、ＰＥＴなどの安価な材料を用いることができる。
【００５３】
図５に示す例は、電界シールド４０を誘電体３０の表面に形成する例である。電界シールド４０の配線は、高分子材料のシート４５上に形成する場合と同様に、導電性材を誘電体３０上に粘着剤によって貼り付けて形成する他、導電性ペーストを塗布またはシルク印刷し焼成して形成することができる。
【００５４】
図６において、ワークコイル２０が設けられた誘電体３０上に電界シールド４０を設け、さらにこの電界シールド４０上に熱輻射低減材５０を接触させて積層する。この熱輻射低減材５０上には、所定の間隔を開けてサセプタ７０を配置する。基板１００はサセプタ７０上に載置され、ワークコイル２０の高周波誘導によって加熱されたサセプタ７０によって加熱される。
【００５５】
なお、サセプタ７とグラウンドとの接続は、上記した図４〜図６の構成例に示す構成に限らず、支持部６０に導電面を設けると共に導電面をグラウンドに接続する構成とし、サセプタ７は支持部６０上に載置することによって、導電面を介して接地させるようにしてもよい。
【００５６】
以下、電界シールド４０に構成例について、図７を用いて説明する。
【００５７】
図７は電界シールド４０の一構成例である。この構成例において、ワークコイル２０は、図７中の破線で示すように、中心と周囲との間で渦巻き状に配置して形成される。電界シールド４０は、複数本の配線４０ａと短絡線４０ｂとを備える。複数本の配線４０ａは、互いに交わらないように配置すると共に、何れの位置においてもワークコイル２０の配線と平行とならないように、ワークコイル２０の配線と角度を有するように交差させて配置する。なお、ここで、交差とは、電界シールド４０とワークコイル２０とが積層した状態において重なる方向に見たときに、空間上で交差する状態を表すものであって、電界シールド４０の配線とワークコイル２０の配線が電気的に接触するものではない。
【００５８】
配線４０ａを複数本に分割し、かつ、これらの配線４０ａがワークコイル２０と平行とならないように配線することで、ワークコイル２０に流れる高周波電流によって配線４０ａに渦電流ループが形成されないようにする。配線４０ａに渦電流ループが形成されると、この渦電流によって発熱する他、目的とするサセプタ７０の加熱効率が低下することになる。
【００５９】
また、各配線４０ａを短絡線４０ｂで接続することによって、全ての配線４０ａを同電位とし、この短絡線４０ｂをグランドに接地することによって全ての配線４０ａを接地電位とすることができる。
【００６０】
配線の線幅として例えば０．３ｍｍ〜３ｍｍ、線間として例えば２ｍｍ〜５ｍｍ、厚さとして例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍを用い、短絡線の線幅として例えば１ｍｍ〜４ｍｍ、厚さとして例えば０．２ｍｍ〜０．５ｍｍを用いることができる。
【００６１】
次に、熱輻射低減材５０の構成例について、図８を用いて説明する。熱輻射低減材５０は、モザイク状に分割した複数のブロックで構成する。図８では、熱輻射低減材５０を複数のブロック５０ａ〜５０ｅによって構成する例を示している。ここで、ブロック５０ａはサセプタ７０と対向する部分であり、ブロック５０ｂ〜５０ｅはブロック５０ａの外周部分であって、サセプタ７０の対向部分から外れる部分である。ブロック５０ｂ〜５０ｅは、ブロック５０ａの外周部分の各辺に対応して４つに分割する例を示している。
【００６２】
熱輻射低減材５０を複数のブロックに分割してモザイク状に組み合わせることによって、各ブロックの熱膨張の相違による変形や歪みを防ぐことができる。
【００６３】
例えば、ブロック５０ａは加熱されるサセプタ７０と対向するため高温となるのに対して、ブロック５０ｂ〜５０ｅはサセプタ７０の外周部分と対向するため低温となる。そのため、ブロック５０ａの熱膨張とブロック５０ｂ〜５０ｅの熱膨張との間に違いが生じることになるが、各ブロックは分割してモザイク状に組み合わせる構成であるため、この熱膨張の差異はブロック間の隙間で吸収され、各ブロックの熱膨張の相違による変形や歪みを防ぐことができる。なお、熱輻射低減材５０の分割は、図８の構成例に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の高周波誘導加熱装置は、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置、アッシング装置、エッチング装置、ＭＢＥ装置、蒸着装置などの基板加熱に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の高周波誘導加熱装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の高周波誘導加熱装置の構成を説明するための断面図である。
【図３】本発明の高周波誘導加熱装置の構成を説明するための断面図である。
【図４】本発明の電界シールドおよび熱輻射低減材の配置および構成を説明するための図である。
【図５】本発明の電界シールドおよび熱輻射低減材の配置および構成を説明するための図である。
【図６】本発明の電界シールドおよび熱輻射低減材の配置および構成を説明するための図である。
【図７】本発明の電界シールドの第１の構成例を説明するための図である。
【図８】本発明の熱輻射低減材の構成例を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６６】
１…高周波誘導加熱装置、２０…マッチングボックス、２１…マッチング回路、２２…高周波電源、２２ａ…高周波発生回路、２２ｂ…電力制限回路、２５…フィールドスルー、３０…誘電体、３５…シールドボックス、４０…電界シールド、４０ａ…配線、４０ｂ…短絡線、５０…熱輻射低減材、５０ａ〜５０e…ブロック、６０…支持部、７０…サセプタ（被加熱部）、８０…空間部、９０…真空室、１００…基板
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図８】
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