JP2765180B2 - 誘導加熱装置および誘導加熱方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導加熱装置および誘導加熱方法に関す
る。

〔従来の技術〕

誘導加熱装置は、交流磁界によって被加熱物内に発生
させた渦電流損により、金属・カーボン・シリコン・ゲ
ルマニウム・溶融ガラスなどを加熱する装置である。従
来、被加熱物が板状の物の場合には、第４図のように、
面内で蛇行した二つの加熱コイル8A,8Bを直列接続し、
さらに、互いのコイル面を向かい合わせて配置し、その
間隙に板状の被加熱物4Aを設置し、コイルの両端に誘導
加熱電源3Bを接続して加熱を行っている。

また、シリコン等の半導体ロッドを加熱する場合に
は、第５図のように、ソレノイド状の加熱コイル1A中に
半導体のロッド10を通し、その一端にロッド10を貫通し
て固定されたカーボンのリング９などを設置し、誘導加
熱電源3Aをつなぐ。加熱方法としてはまず、ソレノイド
状加熱コイル1Aで、カーボンリング９中に渦電流を発生
させて加熱する。さらに、加熱されたカーボンリング９
からの熱輻射によって、カーボンリング９近傍の半導体
ロッド10の領域に熱キャリアを発生させる。熱キャリア
の発生により抵抗が下がり、半導体ロッド10中にも渦電
流が流れるようになって、さらに多くの熱キャリアが発
生するという正帰還がかかる。その結果、半導体ロッド
10のソレノイド状加熱コイル1A中に入っている領域を溶
解させることが出来るから、その溶解領域をソレノイド
状加熱コイル1Aを移動させることによって、半導体ロッ
ド10全体の加熱，精製や結晶化を行うものである。すな
わち、カーボンリング９からの輻射によって、正帰還の
種となるキャリアを発生させるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第４図に示した蛇行した形状のコイル
では、高い強度の磁界が得られないので、ソレノイド形
状のコイルに比較して大容量の誘導加熱電源が必要であ
るという問題がある。更に、板状の被加熱物の面積増大
に比例させて、加熱コイルの面積を増加させなければな
らないので、電源の所要容量増大の問題は、大面積の板
状の物を加熱する場合には一層深刻となる。

また第５図に示した誘導加熱装置及び方法では、正帰
還の種となるキャリアを発生させるために、カーボンリ
ングからの熱輻射を使用しているため、被加熱物の半導
体ロッドだけでなく、誘導加熱装置の他の部分も輻射熱
によって加熱されてしまうという問題がある。さらに、
大面積の板状の半導体を加熱しようとすると、コイルと
電源の大型化が避けられないという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の誘導加熱装置は、直列接続されかつ、中
心軸が同一直線上に配置された二つのソレノイド状の加
熱コイルと、この加熱コイルの両端に接続された誘導加
熱電源と、前記加熱コイル間に被加熱物を設置し、加熱
コイルの中心軸と垂直な面内でこの被加熱物を二次元的
に移動させる移動手段とを含んで構成される。

第２の発明の誘導加熱装置は、直列接続されかつ、中
心軸が同一直線上に配置された二つのソレノイド状の加
熱コイルと、この加熱コイルの両端に接続された誘導加
熱電源と、前記加熱コイル間に被加熱物を設置し、加熱
コイルの中心軸と垂直な面内でこの被加熱物を二次元的
に移動させる移動手段と、前記被加熱物に光を照射する
ための光照射手段とを含んで構成される。

第３の発明の誘導加熱方法は、ソレノイド状の加熱コ
イルを用いて被加熱物を加熱する誘導加熱方法におい
て、前記被加熱物の被加熱領域に光を照射するものであ
る。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例の誘導加熱装置の斜視
図である。

二つのソレノイド状加熱コイル1,2は、中心軸が同一
直線上に配置されて直列に接続されており、その両端は
誘導加熱電源３に接続されている。そして、板状被加熱
物４はこのソレノイド状加熱コイル1,2の間に設置さ
れ、その端部はＸ−Ｙテーブル５の支持棒5Aに固定され
ている。このＸ−Ｙテーブル５は、板状被加熱物４を加
熱コイルの中心軸と垂直な面内で二次元的に移動させる
ことができるように構成されている。

ソレノイド状加熱コイル1,2は、第４図に示した蛇行
した加熱コイル8A,8Bに比較すると、同じ電流を流して
も強い強度の磁界を発生させることが出来る。そのうえ
に、ソレノイド状加熱コイル1,2は、直列に接続され、
その直径程度以下の距離にコイルの軸が直線状に配置さ
れているから、ソレノイド状加熱コイル1,2で発生させ
た磁束は、直径程度以下の二つのコイルの間隙では磁束
が洩れず、ソレノイドの軸方向にほぼ沿って分布し、ソ
レノイド内とほぼ同じ強度の磁束密度を持った、ソレノ
イドの断面積程度の領域を、ソレノイド状加熱コイル1,
2の間隙に形成することが可能となる。そのために第４
図に示した従来型の誘導加熱装置に比較すると、小容量
の電源で加熱することが可能となる。さらに、被加熱物
を二次元的に走査するＸ−Ｙテーブル５を備えることに
よって、大面積の板状の物の加熱も可能にしている。

第２図は本発明の第２の実施例の誘導加熱装置の斜視
図であり、第１の実施例と異なる所は、板状被加熱物４
の被加熱領域に光励起キャリアを発生させるための光照
射装置６を設けたことである。

光照射装置６としては１μｍ以下の波長の光７を発生
させるハロゲンランプやキャノンランプ，或いはレーザ
装置を用いることができる。

このように本第２の実施例では光照射装置でキャリア
を発生できるため、第１の実施例と同様の効果を有する
と共に、大面積の板状の半導体を効率よく加熱できると
いう利点がある。

第３図は本発明の第３の実施例の誘導加熱方法を説明
するための装置の構成図であり、1Aはソレノイド状加熱
コイル、６はハロゲンランプ等の光照射装置、3Aは誘導
加熱電源、10は被加熱物の半導体ロッドである。本実施
例による誘導加熱方法では、半導体ロッド10を加熱する
ための種となるキャリアを熱的な励起ではなく、光励起
によって行う。本実施例では、光照射装置６によって、
ソレノイド状加熱コイル1A中の被加熱領域に光を照射
し、光励起キャリアを発生させる。その光励起キャリア
を正帰還の種として、被加熱物の半導体ロッド10を加熱
する。

本実施例では、光による直接光励起を用いるために、
第５図に示した従来の加熱方法で問題となっていた、輻
射熱による不必要な部分の加熱が発生しない。また、光
は加熱中連続して照射してもよいし、加熱の初期だけに
照射しても、加熱中断続的に照射しても本発明を実施す
ることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の誘電加熱装置および誘電
加熱方法によれば、大面積の板状の被加熱物を小容量の
電源で加熱することができる。また半導体ロッドを加熱
する場合、従来必要であったカーボンリングが不要とな
ることから装置の小型化及び低価格化ができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１及び第２の実施例の誘
導加熱装置の斜視図、第３図は本発明の第３の実施例を
説明するための誘導加熱装置の構成図、第４図及び第５
図は従来例を説明するための誘導加熱装置の構成図であ
る。 1,2……ソレノイド状加熱コイル、3,3A,3B……誘導加熱
電源、4,4A……板状被加熱物、５……Ｘ−Ｙテーブル、
5A……支持棒、６……光照射装置、７……光、8A,8B…
…蛇行した加熱コイル、９……カーボンリング、10……
半導体ロッド。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直列接続されかつ、中心軸が同一直線上に
   配置された二つのソレノイド状の加熱コイルと、この加
   熱コイルの両端に接続された誘導加熱電源と、前記加熱
   コイル間に被加熱物を設置し、加熱コイルの中心軸と垂
   直な面内でこの被加熱物を二次元的に移動させる移動手
   段とを含むことを特徴とする誘導加熱装置。
2. 【請求項２】直列接続され、中心軸が同一直線上に配置
   された二つのソレノイド状の加熱コイルと、この加熱コ
   イルの両端に接続された誘導加熱電源と、前記加熱コイ
   ル間に被加熱物を設置し、加熱コイルの中心軸と垂直な
   面内でこの被加熱物を二次元的に移動させる移動手段
   と、前記被加熱物に光を照射するための光照射手段とを
   含むことを特徴とする誘導加熱装置。
3. 【請求項３】ソレノイド状の加熱コイルを用いて被加熱
   物を加熱する誘導加熱方法において、１μｍ以下の波長
   の光を前記半導体の被加熱領域に照射することを特徴と
   する誘導加熱方法。