[發(fā)明專利]感應(yīng)加熱裝置、感應(yīng)加熱裝置的控制方法及程序

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380057454.6
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN104770059A
• 公開（公告）日: 2015-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 內(nèi)田直喜
• 申請（專利權(quán)）人: 三井造船株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H05B6/06
• 分類號(hào): H05B6/06;H05B6/44
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 胡秋瑾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及使用了多個(gè)感應(yīng)加熱線圈的感應(yīng)加熱裝置、感應(yīng)加熱裝置的控制方法及程序。

背景技術(shù)

對晶片進(jìn)行熱處理的半導(dǎo)體制造裝置需要將因熱應(yīng)變等問題而導(dǎo)致的晶片表面溫度差控制得盡可能小(例如在±1℃以內(nèi))。還需要使溫度快速地(例如100℃/秒)上升至所希望的高溫(例如1350℃)。為此，眾所周知以下的感應(yīng)加熱裝置，將感應(yīng)加熱線圈分隔成多個(gè)并將分割后的每一個(gè)感應(yīng)加熱線圈分別與高頻電源(例如逆變器)連接，從而進(jìn)行電力控制。然而，由于分割后的感應(yīng)加熱線圈相互靠近，所以變成為存在互感M而產(chǎn)生互感電壓的狀態(tài)。因此，各逆變器經(jīng)由互感而變成并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，當(dāng)各逆變器的電流相位發(fā)生偏差時(shí)，逆變器彼此之間會(huì)發(fā)生電力的授受。即，由于各逆變器的電流相位偏差導(dǎo)致分割后的感應(yīng)加熱線圈之間的磁場產(chǎn)生相位差，因此相鄰的感應(yīng)加熱線圈的邊界附近的磁場會(huì)變?nèi)?，從而使感?yīng)加熱電力所產(chǎn)生的發(fā)熱密度下降。其結(jié)果是，被加熱物(晶片等)的表面有可能產(chǎn)生溫度不均。

為此，發(fā)明人等提出了“區(qū)域控制感應(yīng)加熱(ZONE?Controlled?Induction?Heating：ZCIH)”的技術(shù)，該技術(shù)即使在相鄰的感應(yīng)加熱線圈之間產(chǎn)生了互感電壓而存在互感的狀況下，逆變器相互之間也不會(huì)有循環(huán)電流流過，并且在分割后的感應(yīng)加熱線圈的邊界附近的發(fā)熱密度也不會(huì)下降，能對感應(yīng)加熱電力進(jìn)行適當(dāng)?shù)目刂?例如參照專利文獻(xiàn)1)。根據(jù)該ZCIH技術(shù)，各電源單元分別包括降壓斬波器和電壓型逆變器(以下簡稱為逆變器)。而且，被分割為多個(gè)供電區(qū)的各電源單元與分割后的各個(gè)感應(yīng)加熱線圈分別進(jìn)行連接，從而進(jìn)行供電。

此時(shí)，通過各電源單元中的各逆變器的電流同步控制(即電流相位同步控制)、即各逆變器中流過的電流相位同步，使得多個(gè)逆變器之間不會(huì)流過循環(huán)電流。換言之，在多個(gè)逆變器之間不發(fā)生電流的授受，并且不會(huì)因流入逆變器的再生電力而產(chǎn)生過電壓。另外，通過逆變器的電流同步控制，使分割后的各個(gè)感應(yīng)加熱線圈中流過的電流相位同步，由此，在各感應(yīng)加熱線圈的邊界附近由感應(yīng)加熱電力所得到的發(fā)熱密度不會(huì)急劇下降。此外，利用各降壓斬波器來控制各個(gè)逆變器的輸入電壓，從而對各逆變器的電流振幅進(jìn)行控制，并對提供給各感應(yīng)加熱線圈的感應(yīng)加熱電力進(jìn)行控制。

專利文獻(xiàn)1中記載了如下技術(shù)：從高于諧振頻率的頻率開始進(jìn)行頻率掃描，選擇首個(gè)到達(dá)諧振點(diǎn)的單元，并在與該諧振頻率相同的開關(guān)頻率下驅(qū)動(dòng)所有逆變器電路。由此，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)維持了所有逆變器電路的L性驅(qū)動(dòng)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2011-14331號(hào)公報(bào)(權(quán)利要求1、[0061]段)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)中，將諧振頻率最高的逆變器設(shè)定為使輸出矩形波電壓的上升沿時(shí)刻與諧振電流的過零時(shí)刻的相位差達(dá)到最小的最小相位角，因此該特定的逆變器的功率因數(shù)較高。然而，并未考慮其他逆變器(區(qū)域)的功率因數(shù)，從而無法輸出額定電力，也無法通過減小相位角來降低開關(guān)損耗。換言之，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)并不能對所有區(qū)域進(jìn)行最佳的控制。

另外，專利文獻(xiàn)1所記載的技術(shù)執(zhí)行了頻率掃描以實(shí)現(xiàn)單元共用以及避免不規(guī)則的負(fù)載變動(dòng)(參照0007段)。

因此，本發(fā)明是為了解決上述問題而完成的，其目的于提供一種能對所有諧振型逆變器進(jìn)行最佳控制的感應(yīng)加熱裝置、感應(yīng)加熱裝置的控制方法及程序。

解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的感應(yīng)加熱裝置具備多個(gè)諧振型逆變器，以分別向互感環(huán)境下的多個(gè)感應(yīng)加熱線圈進(jìn)行供電，其特征在于，具備控制電路，該控制電路使所述諧振型逆變器的驅(qū)動(dòng)頻率相同，并對所述驅(qū)動(dòng)頻率一并進(jìn)行控制，以使多個(gè)所述諧振型逆變器的輸出相位角在規(guī)定范圍內(nèi)。