(57)【要約】      （修正有）【課題】大径化されたウエハの加熱にバッチ型の加熱方式を採用し、かつ高精度な均等加熱を行うことのできる誘導加熱装置を提供する。【解決手段】ソレノイド型の誘導加熱コイル１８から生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の発熱によりウエハ４０を加熱する誘導加熱装置１０であって、誘導加熱コイル１８の軸芯方向に主面が垂直となるように配置された複数の被誘導加熱部材を点在させたことを特徴とする。このような特徴を有する誘導加熱装置１０では、被誘導加熱部材を透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成された１つのホルダに収容してサセプタ１２を構成すると良い。【選択図】図１
2012138204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の発熱により被加熱部材を加熱する誘導加熱装置であって、
前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように配置された複数の被誘導加熱部材を点在させたことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記被誘導加熱部材を透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成された１つのホルダに収容して発熱体を構成し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】
前記被誘導加熱部材を円形とし、前記ホルダの中心を基点として放射状に点在させたことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも直径を大きくしたことを特徴とする請求項３に記載の誘導加熱装置。
【請求項５】
前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも厚みを厚くしたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の誘導加熱装置。
【請求項６】
前記円形の被誘導加熱部材それぞれの中心部に貫通孔を形成し、各被誘導加熱部材の形状をリング状としたことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記ホルダの中心に円形の被誘導加熱部材を配置し、当該円形の被誘導加熱部材の周囲に扇形の被誘導加熱部材を複数配置したことを特徴とする請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項８】
前記発熱体の中心側に配置される被誘導加熱部材を第１被誘導加熱部材、前記発熱体の外周側に配置される被誘導加熱部材を第２被誘導加熱部材とし、
前記第１被誘導加熱部材は、前記第２被誘導加熱部材よりも前記ソレノイドコイルに投入される電流周波数を低くした場合に、前記第２被誘導加熱部材よりも高い発熱密度を得ることができることを特徴とする請求項３乃至請求項７のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
【請求項９】
ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の輻射熱によりウエハを加熱する誘導加熱装置であって、
前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように配置された被誘導加熱部材を配置し、
当該被誘導加熱部材に、薄肉部と厚肉部を形成し、
前記被誘導加熱部材を透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成されたホルダに収容して発熱体を構成したことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項１０】
前記発熱体を前記囲繞空間の中に平行に、複数配置したことを特徴とする請求項２乃至請求項９のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
【請求項１１】
ソレノイドコイルに電流を投入し、前記ソレノイドコイルの囲繞領域に配置された発熱体を加熱して被加熱部材の加熱を行う誘導加熱方法であって、
前記発熱体を均等加熱可能な電流周波数を基準周波数として、
前記基準周波数よりも低い周波数の電流を前記ソレノイドコイルに投入した場合には前記発熱体の中央を加熱し、前記基準周波数よりも高い周波数の電流を前記ソレノイドコイルに投入した場合には前記発熱体の外周を加熱し、
前記ウエハの温度制御を行うことを特徴とする誘導加熱方法。
【請求項１２】
前記ソレノイドコイルの囲繞領域に前記発熱体を複数、平行に配置し、
前記ソレノイドコイルを前記発熱体の配置方向に沿って分割し、
分割した各ソレノイドコイルに投入する電流の周波数および位相を一致させ、
前記各ソレノイドコイルに投入する電流を制御することを特徴とする請求項１１に記載の誘導加熱方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置および方法に係り、特に被加熱物の均等加熱を行なう場合に好適な誘導加熱装置および方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
半導体加熱の分野に誘導加熱技術が投入された事から、ウエハ加熱の急速化が加速してきた。近年では、加熱対象とするウエハの大径化が目立ち、大きいものでは３００φに至るのが現状である。このような大径ウエハは通常、特許文献１に示すように、ウエハを加熱するための発熱体であるサセプタの面に沿って配置された誘導加熱コイルによって１枚ずつ加熱される、いわゆる枚葉型の加熱方式が採られていた。
【０００３】
これに対し熱処理の効率化を図るためには、図１１に示すように、ソレノイドコイルなどの側面配置型の誘導加熱コイル２を用いた、いわゆるバッチ型の加熱方式を採用した誘導加熱装置１とすることが望ましい。しかし、大型ウエハを側面配置型の誘導加熱コイル２を介して加熱しようとすると、表皮効果の影響により、サセプタ３は外縁側の発熱量が多くなり、中心部側の発熱量は少なくなってしまう。このため、ウエハ４の均等加熱ができず、実用化することが困難とされている。なお、図１２は、従来の誘導加熱装置１に採用されているサセプタの構成を示す図であり、例えばグラファイトなどの単一部材により構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２７８１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、枚葉型の加熱方式とバッチ型の加熱方式とには両者ともに長所と短所を有する。このため、熱処理を行うにあたっては、その品質を重視するか、効率を重視するかによって加熱手段の選択が行われていたが、実質的に大型ウエハをバッチ型の加熱方式で熱処理することは困難とされてきた。
【０００６】
本実施形態では、上記問題を解決し、大径化されたウエハの加熱にバッチ型の加熱方式を採用し、かつ高精度な均等加熱を行うことのできる誘導加熱装置および誘導加熱方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の発熱により被加熱部材を加熱する誘導加熱装置であって、前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように配置された複数の被誘導加熱部材を点在させたことを特徴とする。
【０００８】
また、上記特徴を有する誘導加熱装置では、前記被誘導加熱部材を透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成された１つのホルダに収容して発熱体を構成することが望ましい。
【０００９】
このような特徴を有することにより、発熱体の板面には誘導加熱コイルから発せられた磁束を透過させる道が構成されることとなる。よって、発熱体を積層配置した場合であっても、発熱体の中央部付近に磁束を到達させることが可能となる。
【００１０】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記被誘導加熱部材を円形とし、前記ホルダの中心を基点として放射状に点在させることが望ましい。
このような特徴を有することにより、発熱体の発熱分布を安定化させることができる。
【００１１】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも直径を大きくすると良い。
このような特徴を有することにより、誘導加熱コイルに供給する電流の周波数の高低により、発熱体面内における発熱割合を変化させることが可能となる。
【００１２】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも厚みを厚くすると良い。
【００１３】
このような特徴を有することにより、発熱体面内における熱容量を変えることができる。よって、発熱し辛い中心部の熱容量を上げることで、均等加熱に有利となる。
【００１４】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記円形の被誘導加熱部材それぞれの中心部に貫通孔を形成し、各被誘導加熱部材の形状をリング状としても良い。
このような特徴を有することにより、磁束の透過路を増やすことができる。
【００１５】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記ホルダの中心に円形の被誘導加熱部材を配置し、当該円形の被誘導加熱部材の周囲に扇形の被誘導加熱部材を複数配置するようにしても良い。
【００１６】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記発熱体の中心側に配置される被誘導加熱部材を第１被誘導加熱部材、前記発熱体の外周側に配置される被誘導加熱部材を第２被誘導加熱部材とし、前記第１被誘導加熱部材は、前記第２被誘導加熱部材よりも前記ソレノイドコイルに投入される電流周波数を低くした場合に、前記第２被誘導加熱部材よりも高い発熱密度を得ることができるようにすると良い。
【００１７】
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、ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の輻射熱によりウエハを加熱する誘導加熱装置であって、前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように配置された被誘導加熱部材を配置し、当該被誘導加熱部材に、薄肉部と厚肉部を形成し、前記被誘導加熱部材を透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成されたホルダに収容して発熱体を構成したことを特徴とするものであっても良い。
【００１８】
さらに、上記のような特徴を有する誘導加熱装置では、前記発熱体を前記囲繞空間の中に平行に、複数配置することが望ましい。
また、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、ソレノイドコイルに電流を投入し、前記ソレノイドコイルの囲繞領域に配置された発熱体を加熱して被加熱部材の加熱を行う誘導加熱方法であって、前記発熱体を均等加熱可能な電流周波数を基準周波数として、前記基準周波数よりも低い周波数の電流を前記ソレノイドコイルに投入した場合には前記発熱体の中央を加熱し、前記基準周波数よりも高い周波数の電流を前記ソレノイドコイルに投入した場合には前記発熱体の外周を加熱し、前記ウエハの温度制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
また、上記のような特徴を有する誘導加熱方法では、前記ソレノイドコイルの囲繞領域に前記発熱体を複数、平行に配置し、前記ソレノイドコイルを前記発熱体の配置方向に沿って分割し、分割した各ソレノイドコイルに投入する電流の周波数および位相を一致させ、前記各ソレノイドコイルに投入する電流を制御するようにすると良い。
【００２０】
このような特徴を有することによれば、隣接配置された誘導加熱コイル間に生ずる相互誘導の影響を回避して、誘導加熱コイルに対する供給電流の制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
上記のような特徴を有する誘導加熱装置、および方法によれば、大径化されたウエハの加熱にバッチ型の加熱方式を採用した場合であっても、高精度な均等加熱を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１の実施形態に係る誘導加熱装置の正面構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施形態に係る誘導加熱装置に採用するサセプタの構成を示す平面図である。
【図３】サセプタにおける第１の応用形態を示す平面図である。
【図４】サセプタにおける第２の応用形態を示す平面図である。
【図５】サセプタにおける第３の応用形態を示す平面図である。
【図６】サセプタにおける第４の応用形態を示す平面図である。
【図７】第４の応用形態に係るサセプタの平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る誘導加熱装置の正面構成を示すブロック図である。
【図９】第２の実施形態に係る誘導加熱装置における電源部の構成を説明するための図である。
【図１０】第２の実施形態に係る誘導加熱装置において、インバータとして直列共振インバータを採用した場合の例を説明するための図である。
【図１１】従来のバッチ型の加熱方式を採用した誘導加熱装置の構成を示す正面図である。
【図１２】従来の誘導加熱装置に採用されているサセプタ平面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の誘導加熱装置、および誘導加熱方法に係る実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
まず、図１、図２を参照して、本発明の誘導加熱装置に係る第１の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。ここで、図１は本実施形態に係る誘導加熱装置の正面構成を示すブロック図であり、図２は誘導加熱装置を構成するサセプタの平面構成を示す図である。
【００２４】
本実施形態に係る誘導加熱装置１０は、少なくとも発熱体としてのサセプタ１２と、誘導加熱コイル１８、および電源部２０を有する。本実施形態に係るサセプタ１２は、被誘導加熱部材１４（１４ａ〜１４ｃ）とホルダ１６とより成る円形平板であり、被加熱物である半導体ウエハ（以下、単にウエハ４０と称す）を載置し、熱伝達、および熱伝導の作用により、載置したウエハ４０を加熱する役割を担う。被誘導加熱部材１４は、耐熱性、及び導電性を備えた抵抗部材であれば良く、例えばグラファイトなどにより構成された円形平板である。本実施形態の場合、被誘導加熱部材１４は、サセプタ１２に比べて小径に形成された円板により構成され、これをホルダ１６内に点在させることにより、サセプタ１２が構成される。ホルダ１６は、耐熱性、および透磁性を備えた熱伝導率の高い部材であれば良く、例えばＳｉＣなどにより構成されており、点在配置された被誘導加熱部材１４をコーティングすることでホルダ１６の体を成す。ＳｉＣは熱伝導率が高いため、被誘導加熱部材１４を点在させた場合であっても、これに起因して発熱分布に偏りが生ずることは無い。なお、各被誘導加熱部材１４は、詳細を後述する誘導加熱コイル１８における巻回中心（軸芯方向）に対して、主面が直交するように配置される。これにより、被誘導加熱部材１４の主面に対して磁束が垂直に投入されることとなり、被誘導加熱部材１４の板面に対して平行に渦電流が励起されることとなる。よって、発熱効率が良好となる。
【００２５】
本実施形態の場合、図２に示すように、直径の異なる複数の被誘導加熱部材１４を用いてサセプタ１２を構成している。具体的には、大、中、小の３種類の直径を持つ被誘導加熱部材１４のうち、中心に直径「大」の被誘導加熱部材１４ａを配置し、その周囲に放射状に直径「中」の被誘導加熱部材１４ｂを配置する。さらに直径「中」の被誘導加熱部材１４ｂを配置した外周に直径「小」の被誘導加熱部材１４ｃを放射状に配置している。ここで、サセプタ１２の直径を３００φとした場合、例えば直径「大」の被誘導加熱部材１４ａの直径は５０φ、直径「中」の被誘導加熱部材１４ｂは３０φ、直径「小」の被誘導加熱部材１４ｃは２０φ等とすることができる。
【００２６】
被誘導加熱部材１４は、電流浸透深さδや誘導加熱コイル１８に供給される電流の値、および周波数に起因して発熱量Ｑが異なり、一般的に、電流周波数が低いほど、直径が大きな被誘導加熱部材の発熱効率（発熱密度）が高くなり、電流周波数が高いほど、直径が小さな被誘導加熱部材の発熱効率が高くなる。よって、上記のように直径が異なる被誘導加熱部材を中心から外縁にかけて複数配置することで、電流周波数の設定に応じて、サセプタ面内における有効加熱部位を選択することが可能となる。なお、大、中、小とした被誘導加熱部材の数は、各被誘導加熱部材を配置したエリアの発熱分布が均等になるように、それぞれの数量、配置バランスを決定すれば良い。
【００２７】
また、本実施形態では、このように構成されるサセプタ１２を複数、積層方向に配置することで、バッチ型の加熱方式を採用することとしている。
誘導加熱コイル１８は本実施形態の場合、上記のように積層配置した複数のサセプタ１２を囲繞するように巻回した、いわゆるソレノイド型のコイルを採用している。このように配置された誘導加熱コイル１８を採用した場合、誘導加熱コイル１８に電力が供給されることによって生ずる磁束は、図１に示すように、サセプタ１２の積層方向に沿うこととなる。
【００２８】
誘導加熱コイル１８から生ずる磁束は、サセプタを構成する導電性抵抗部材（例えばグラファイト）を透過する際の抵抗により減衰することとなる。このため、従来のサセプタを用いた場合には、積層配置されたサセプタの中心付近は、電磁誘導による加熱が不十分となってしまっていた。
【００２９】
これに対し、本実施形態では、導電性抵抗部材により構成された被誘導加熱部材１４を透磁性部材により構成されたホルダ１６内に点在させることとしているため、サセプタ１２の内部領域に磁束の透過路を形成することができる。このため、ホルダ１６内に点在された被誘導加熱部材１４は、各々の外縁部分の加熱割合が高められることとなり、結果として、積層配置されたサセプタ１２全体の面内発熱分布が改善されることとなる。
【００３０】
実施形態に係る誘導加熱コイル１８の好ましい形態としては、耐熱性を有する導電性部材により構成された外郭と、冷却部材を挿通可能な内部空間を備えた部材（例えば中空銅管）とすると良い。このような構成とすることで、電磁誘導によりサセプタ１２に生じた熱の輻射により、誘導加熱コイル１８自体が過加熱されてしまうことを防止することができる。また、望ましくは、誘導加熱コイル１８の外周に、耐熱性絶縁部材を被覆すると良い。このような構成とすることで、不慮の接触による短絡を防止することができるからである。
【００３１】
電源部２０は、少なくとも供給電流の制御を可能とするインバータと、このインバータに電力を供給する電源とを有する（インバータと電源との関係については、第２の実施形態にて説明することとする：図９、図１０を参照）。インバータとしては、共振型のインバータの他、非共振型のインバータも採用することができる。具体的な例を挙げると、共振型のインバータとしては、直列共振型インバータを挙げることができる。また、非共振型のインバータとしては、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）インバータを挙げることができる。
【００３２】
電源としては、交流電源が採用される。具体的には、三相交流電源などを挙げることができる。また、インバータとして直列共振型インバータを採用した場合には、電源とインバータとの間に、コンバータやチョッパを設けるようにすると良い。なお、コンバータは、三相交流電源から供給される交流電流を直流電流に整流する役割を担う。チョッパは、コンバータにより整流された直流電流の電圧を調整する役割を担う。このような構成とすることで、直列共振型インバータでは、予め定められた共振周波数で出力する電流の調整を行う役割を担うだけで良くなる。一方、ＰＷＭインバータを採用した場合には、電源とインバータとの間に、少なくともコンバータを設けるようにすると良い。ここで、コンバータは、直列共振型インバータを採用した場合と同様に、交流電流から直流電流への変換を行う役割を担う。ＰＷＭインバータは、コンバータから出力された直流電流を交流電流に変換し、誘導加熱コイルへ供給する役割を担う。ここで、ＰＷＭインバータは、入力された直流電流をＯＮ・ＯＦＦ制御により交流電流を構成すると共に、各パルス幅のデューティー比によって定まる等価電圧を、指令周波数として与えられる信号に応じた正弦波状に出力することで周波数と電圧を調整することができる。さらに、本実施形態で用いるとＰＷＭインバータは、電流調整も行うことができる。
【００３３】
このような構成を有する誘導加熱装置１０によれば、大径化されたウエハ４０をバッチ型の加熱方式で加熱する場合であっても、均等加熱を行うことが可能となる。
【００３４】
また、このような構成の誘導加熱装置１０を用いてウエハ４０の加熱を行う場合には、直径「大」、直径「中」、直径「小」の被誘導加熱部材１４を均等加熱することが可能な電流周波数を予め調べ、この調査によって得られた電流の周波数を基準周波数として運転すると良い。このような基準周波数を持つことによれば、誘導加熱コイル１８に投入する電流の周波数を基準周波数よりも低くすることで、サセプタ１２の中央部側の加熱割合を高めることができる。一方、誘導加熱コイル１８に投入する電流の周波数を基準周波数よりも高くすることによれば、サセプタ１２の外周部側の加熱割合を高めることができ、投入する電流周波数の制御により、加熱対象とするウエハ４０の面内温度分布を制御することが可能となる。
【００３５】
また、上記実施形態では、サセプタを構成する被誘導加熱部材１４の形態は、円板型としていた。しかしながら図３に示すように、被誘導加熱部材１４ｄの構成をリング状としても良い。被誘導加熱部材１４ｄの構成をこのようなものとしてサセプタ１２ａを構成することにより、誘導加熱コイル１８からの磁束の透過路が増えることとなり、被誘導加熱部材１４ｄ内における温度分布の偏りを一層抑制することが可能となる。
【００３６】
また、実施形態においては、被誘導加熱部材１４の厚みは全て等しいものであるように示した。しかしながら、被誘導加熱部材１４の厚みは、その種別に応じて変更するようにしても良い。例えば、中央部に配置された大径の被誘導加熱部材１４ａから外縁側に配置された小径の被誘導加熱部材１４ｃにかけて、その厚みを段階的に薄くするように構成しても良い。このような構成とすることにより、磁束の到達し難い中央部における発熱量を稼ぐことができ、サセプタ１２全体としての均熱化に寄与することが可能となる。なお当然に、単一の被誘導加熱部材１４内において、厚肉部と薄肉部を有するように構成しても良い。この場合、各被誘導加熱部材１４における中心を厚肉とし、外周側を薄肉とすると良い。
【００３７】
さらに、上記実施形態では、ホルダ１６の形態は円板型としている。これに対しサセプタ１２ｂの外形形状は、図４に示すような矩形型としても良い。サセプタ１２ｂをこのような形態とした場合、例えば太陽電池に用いられるウエハのような矩形ウエハのエピタキシャル成長を行う際の均等加熱に有利となる。
【００３８】
さらにまた、サセプタ１２ｃの外観形状を矩形型とした場合、図５に示すように、矩形を構成する四隅に配置される被誘導加熱部材１４ｅの平面形態を扇型としても良い。誘導加熱において、磁束はエッジ部分に集中する特性がある。このため、矩形サセプタ１２ｃの四隅に、エッジを矩形の頂点部分に向けた扇形の被誘導加熱部材１４ｅを配置することで、放熱量の多い頂点部分（四隅）の発熱低下を抑制することができる。
【００３９】
さらに、サセプタに係るその他の参考形態として、図６、図７に示すような構成を挙げることができる。具体的には、サセプタ１２ｄと同等の大きさで構成した薄肉の被誘導加熱部材１４ｆ（例えばグラファイト）と、この薄肉に形成した被誘導加熱部材１４ｆにおけるウエハ４０載置面と反対側の面に、上述した直径「大」、直径「中」、直径「小」の厚肉の被誘導加熱部材１４ａ〜１４ｃを配置するというものである。ここで、被誘導加熱部材１４ｆの厚みは、サセプタ１２ｄの積層方向に沿って透過する磁束の流れを妨げ無い程度に薄くすると良い。このような構成とした場合であっても、上記実施形態に記載したサセプタ１２と同様な効果を得ることができるからである。
【００４０】
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８、図９を参照して詳細に説明する。ここで、図８は本実施形態に係る誘導加熱装置の正面構成を示すブロック図であり、図９は、電源部の具体的構成を説明するためのブロック図である。
【００４１】
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、その機能を同一とする箇所には、図面に同一符号を附して詳細な説明は省略する。第１の実施形態に係る誘導加熱装置１０との間における相違点としては、第１の実施形態に係る誘導加熱装置１０よりもさらにサセプタ１２の積層数を増やした点、およびサセプタ１２の積層数の増加に合わせ、このサセプタ１２を囲繞する誘導加熱コイル１８の数を増やした点である。図８、図９に示す例では、サセプタ１２の積層方向に合わせ、３つの誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃを近接配置している。換言すると、本実施形態に係る誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、１つの誘導加熱コイルをサセプタ１２の積層方向に沿って３つに分割した形態と言える。
【００４２】
ここで、複数の誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃを近接配置した場合には、隣り合う誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃ間における相互誘導の影響により、電源部２０から供給される電流の制御が困難となる場合がある。そこで本実施形態に係る誘導加熱装置１０ａでは、電源部２０に位相制御部２８を備えると共に、各誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃに対してそれぞれ個別にインバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを接続する構成としている。なお、図９に示す形態は、インバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃとしてＰＷＭインバータを採用した場合の例を示すものである。
【００４３】
位相制御部２８は、インバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃから誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃへ出力される電流を検出し、当該電流の周波数を一致させると共に、当該出力電流の位相を検出し、各インバータ２６ａ，２６ｂ，２６ｃから出力される電流の位相差が零または予め定められた位相差を保つように、制御する役割を担う。なお、電流位相の調整は、出力電流の周波数を瞬時的に変化させることで行うようにすれば良い。
【００４４】
このような構成とすることで、サセプタ１２の積層数を増やした場合であっても、積層方向に分割された各誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃの加熱領域単位での温度分布制御が可能となる。
【００４５】
上記実施形態においてはインバータ２６（２６ａ，２６ｂ，２６ｃ）についてＰＷＭインバータを主体として説明していた。これに対し、インバータを直列共振型のものとした場合には、図１０に示すような形態とすれば良い。すなわち、各誘導加熱コイル１８ａ，１８ｂ，１８ｃに対してインバータ２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１、およびチョッパ２７ａ，２７ｂ，２７ｃを接続する。各チョッパ２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、電源２２に接続されたコンバータ２４に対して並列となるように接続する。各インバータ２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１には、均等加熱用の基準周波数、外周部側加熱用の高周波数、および中央部加熱用の低周波数のそれぞれに対応した周波数に合わせた共振コンデンサ３２を直列接続となるように並列に配置し、スイッチ３０等により選択的に切換可能な構成とする。このような構成とすることで、インバータをＰＷＭインバータに替えて直列共振型インバータ２６ａ１，２６ｂ１，２６ｃ１とした場合であっても、同様な効果を奏することが可能となる。
【符号の説明】
【００４６】
１０………誘導加熱装置、１２………サセプタ、１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）………被誘導加熱部材、１６………ホルダ、１８………誘導加熱コイル、２０………電源部。
【図１】
2012138204.tif 000003
【図２】
2012138204.tif 000004
【図３】
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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８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月9日(2012.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の発熱により被加熱部材を加熱する誘導加熱装置であって、
前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように、複数点在させて配置した被誘導加熱部材と、
透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成され、複数の前記被誘導加熱部材を収容して発熱体を構成する１つのホルダと、を備え、
前記被誘導加熱部材を円形とし、前記ホルダの中心を基点として放射状に点在させると共に、前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも直径を大きくしたことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも厚みを厚くし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】
前記円形の被誘導加熱部材それぞれの中心部に貫通孔を形成し、各被誘導加熱部材の形状をリング状としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の誘導加熱装置。
【請求項４】
ソレノイドコイルから生ずる磁束によって被誘導加熱部材を加熱して、当該被誘導加熱部材の発熱により被加熱部材を加熱する誘導加熱装置であって、
前記ソレノイドコイルの軸芯方向に主面が垂直となるように、複数点在させて配置した被誘導加熱部材と、
透磁性並びに熱伝達性を備えた部材により構成され、複数の前記被誘導加熱部材を収容して発熱体を構成する１つのホルダと、を備え、
前記被誘導加熱部材を前記ホルダの中心を基点として放射状に点在させると共に、前記ホルダの中心に配置された被誘導加熱部材ほど前記ホルダの外周側に配置された被誘導加熱部材よりも厚みを厚くしたことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項５】
前記被誘導加熱部材それぞれに、薄肉部と厚肉部を形成した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。
【請求項６】
前記発熱体の中心側に配置される被誘導加熱部材を第１被誘導加熱部材、前記発熱体の外周側に配置される被誘導加熱部材を第２被誘導加熱部材とし、
前記第１被誘導加熱部材は、前記第２被誘導加熱部材よりも前記ソレノイドコイルに投入される電流周波数を低くした場合に、前記第２被誘導加熱部材よりも高い発熱密度を得ることができることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
【請求項７】
前記発熱体を前記ソレノイドコイルによる囲繞空間の中に平行に、複数配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１に記載の誘導加熱装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、誘導加熱装置に係り、特に被加熱物の均等加熱を行なう場合に好適な誘導加熱装置に関する。  
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本実施形態では、上記問題を解決し、大径化されたウエハの加熱にバッチ型の加熱方式を採用し、かつ高精度な均等加熱を行うことのできる誘導加熱装置を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
上記のような特徴を有する誘導加熱装置によれば、大径化されたウエハの加熱にバッチ型の加熱方式を採用した場合であっても、高精度な均等加熱を行うことが可能となる。