[发明专利]感应加热装置、感应加热装置的控制方法及程序

说明书

技术领域

本发明涉及使用了多个感应加热线圈的感应加热装置、感应加热装置的控制方法及程序。

背景技术

对晶片进行热处理的半导体制造装置需要将因热应变等问题而导致的晶片表面温度差控制得尽可能小(例如在±1℃以内)。还需要使温度快速地(例如100℃/秒)上升至所希望的高温(例如1350℃)。为此，众所周知以下的感应加热装置，将感应加热线圈分隔成多个并将分割后的每一个感应加热线圈分别与高频电源(例如逆变器)连接，从而进行电力控制。然而，由于分割后的感应加热线圈相互靠近，所以变成为存在互感M而产生互感电压的状态。因此，各逆变器经由互感而变成并联运转的状态，当各逆变器的电流相位发生偏差时，逆变器彼此之间会发生电力的授受。即，由于各逆变器的电流相位偏差导致分割后的感应加热线圈之间的磁场产生相位差，因此相邻的感应加热线圈的边界附近的磁场会变弱，从而使感应加热电力所产生的发热密度下降。其结果是，被加热物(晶片等)的表面有可能产生温度不均。

为此，发明人等提出了“区域控制感应加热(ZONE Controlled Induction Heating：ZCIH)”的技术，该技术即使在相邻的感应加热线圈之间产生了互感电压而存在互感的状况下，逆变器相互之间也不会有循环电流流过，并且在分割后的感应加热线圈的边界附近的发热密度也不会下降，能对感应加热电力进行适当的控制(例如参照专利文献1)。根据该ZCIH技术，各电源单元分别包括降压斩波器和电压型逆变器(以下简称为逆变器)。而且，被分割为多个供电区的各电源单元与分割后的各个感应加热线圈分别进行连接，从而进行供电。

此时，通过各电源单元中的各逆变器的电流同步控制(即电流相位同步控制)、即各逆变器中流过的电流相位同步，使得多个逆变器之间不会流过循环电流。换言之，在多个逆变器之间不发生电流的授受，并且不会因流入逆变器的再生电力而产生过电压。另外，通过逆变器的电流同步控制，使分割后的各个感应加热线圈中流过的电流相位同步，由此，在各感应加热线圈的边界附近由感应加热电力所得到的发热密度不会急剧下降。此外，利用各降压斩波器来控制各个逆变器的输入电压，从而对各逆变器的电流振幅进行控制，并对提供给各感应加热线圈的感应加热电力进行控制。

专利文献1中记载了如下技术：从高于谐振频率的频率开始进行频率扫描，选择首个到达谐振点的单元，并在与该谐振频率相同的开关频率下驱动所有逆变器电路。由此，专利文献1所记载的技术维持了所有逆变器电路的L性驱动。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-14331号公报(权利要求1、[0061]段)

发明内容

发明所要解决的技术问题

专利文献1所记载的技术中，将谐振频率最高的逆变器设定为使输出矩形波电压的上升沿时刻与谐振电流的过零时刻的相位差达到最小的最小相位角，因此该特定的逆变器的功率因数较高。然而，并未考虑其他逆变器(区域)的功率因数，从而无法输出额定电力，也无法通过减小相位角来降低开关损耗。换言之，专利文献1所记载的技术并不能对所有区域进行最佳的控制。

另外，专利文献1所记载的技术执行了频率扫描以实现单元共用以及避免不规则的负载变动(参照0007段)。

因此，本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的于提供一种能对所有谐振型逆变器进行最佳控制的感应加热装置、感应加热装置的控制方法及程序。

解决技术问题所采用的技术方案

为了达到上述目的，本发明的感应加热装置具备多个谐振型逆变器，以分别向互感环境下的多个感应加热线圈进行供电，其特征在于，具备控制电路，该控制电路使所述谐振型逆变器的驱动频率相同，并对所述驱动频率一并进行控制，以使多个所述谐振型逆变器的输出相位角在规定范围内。