一种基于电磁感应的加热装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于电磁感应的加热装置。利用在托盘周围放置导磁体，使托盘附近集中了绝大部分的磁力线，从而加热温度更高、加热速度更快；利用托盘中磁力线分布均匀，使温度均匀性更好；利用导磁体能够聚集磁力线、引导磁力线方向、减小磁阻且陶瓷盘将托盘向反应腔室下部辐射的热量反射回托盘，使能量利用效率提高；利用大部分磁力线集中在托盘的周围，使磁力线分布的空间范围减小，因此对装置内其他设备及装置外部环境电磁影响减小。

【技术实现步骤摘要】
一种基于电磁感应的加热装置
本专利技术涉及加热装置，具体涉及一种基于电磁感应的加热装置。
技术介绍
在薄膜材料生长制备领域，金属有机物化学气相沉积(MOCVD)设备是化合物半导体薄膜材料外延生长的关键设备之一，特别适合于半导体工业的大规模生产，是近年来外延生长氮化镓、磷化铟、砷化镓、氧化锌等化合物半导体最主要的设备。在薄膜材料生长过程中，一般是高温条件下在衬底片上发生各种化学反应生成薄膜材料。衬底片是放置在承载衬底片的托盘上，通过对托盘进行加热升温，热量再以热传导形式传递给衬底片实现对衬底片的加热。而对托盘的加热主要有两种形式：热辐射加热和感应加热。热辐射加热通过对加热丝或加热片施加直流电流而发热升温，其再以热辐射的形式将热量传递给托盘实现对托盘的间接加热；感应加热通过对线圈施加中频或高频交流电而在空间产生交变磁场，托盘位于此交变磁场中而在内部感生出涡流实现对托盘的直接加热。热辐射加热具有设计简单，温度均匀性好等优点，但是也具有能量利用效率低，升温慢，温度不高等不足之处。感应加热克服了以上缺点，升温快，能量利用效率高，但是温度均匀性较难控制，同时由于在空间中产生了交变磁场，同样会在不需要被加热的部件内感生出涡流，磁场也会对其他电气设备产生电磁干扰。但是薄膜材料生长对加热装置的加热温度和温度均匀性要求较高，现有的加热设备难以同时满足加热温度高和加热温度均匀的要求。综上所述，如何提供一种基于电磁感应的加热装置，同时具备加热温度高、加热速度快、温度均匀性好、能量利用效率高、对装置内其他设备影响小且对装置外环境电磁影响小是本领域研究人员需要解决的技术问题。专利技术内容(一)要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种基于电磁感应的加热装置，其加热温度高、加热速度快、温度均匀性好、能量利用效率高、对装置内其他设备影响小且对装置外环境电磁影响小。(二)技术方案本专利技术提供了一种基于电磁感应的加热装置，包括：交流线圈04、托盘05、陶瓷盘07、导磁体组件；托盘05设置于陶瓷盘07上方，陶瓷盘07设置于交流线圈04上方，导磁体组件形成一容置腔，托盘05、陶瓷盘07和交流线圈04位于所述容置腔中。在本专利技术的一些实施例中，导磁体组件包括：第一导磁体08a、第二导磁体08b、第三导磁体08c；所述第一导磁体08a，置于第二导磁体08b外侧，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向；所述第二导磁体08b，形成于陶瓷盘07与第三导磁体08c之间，用于固定支撑陶瓷盘07以及引导磁力线的方向；所述第三导磁体08c，置于交流线圈04之下，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向；所述容置腔为半封闭的桶状结构，且第三导磁体08c中心位置有通孔。在本专利技术的一些实施例中，第一导磁体08a的上表面与托盘05的上表面平齐。在本专利技术的一些实施例中，第一导磁体08a放置于第三导磁体08c的上表面，第三导磁体08c的外侧面与第一导磁体08a的外侧面平齐。在本专利技术的一些实施例中，水平方向上，第三导磁体08c的外侧面固定于第一导磁体08a的内侧面，第三导磁体08c的下表面与第一导磁体08a的下表面平齐。在本专利技术的一些实施例中，第一导磁体08a、第二导磁体08b、第三导磁体08c与交流线圈04、托盘05间存在间隔。在本专利技术的一些实施例中，陶瓷盘07与交流线圈04间存在间隙。本专利技术提供了一种金属有机物化学气相沉积设备，包括：如权利要求1至7任一项所述的加热装置。在本专利技术的一些实施例中，还包括：进气管路01、反应室腔体02、旋转电机03、反应室腔盖06；进气管路01设置于反应室腔盖06上，旋转电机03垂直设置于反应室腔体02底部，反应室腔盖06置于反应室腔体02上。在本专利技术的一些实施例中，旋转电机03与交流线圈04、陶瓷盘07、第三导磁体08c间存在间隙。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术一种基于电磁感应的加热装置具有以下有益效果：(1)托盘周围放置的导磁体使托盘附近集中了绝大部分的磁力线，因此本专利技术加热温度高、加热速度快；(2)托盘中磁力线分布均匀，因此本专利技术温度均匀性好；(3)导磁体能够聚集磁力线、引导磁力线方向、减小磁阻且陶瓷盘将托盘向反应腔下部辐射的热量反射回托盘，因此本专利技术能量利用效率高；(4)大部分磁力线集中在托盘的周围，磁力线分布的空间范围减小，因此本专利技术对装置内其他设备及装置外部环境电磁影响小。附图说明图1为本专利技术提供的一种基于电磁感应的加热装置的剖面结构示意图；图2为本专利技术提供的一种基于电磁感应的加热装置的局部示意图；图3为常规的薄膜材料生长设备反应室内空间磁场分布图；图4为本专利技术实施例反应室内空间磁场分布图；图5为本专利技术实施例被加热托盘时间-温度曲线图。【符号说明】01-进气管路；02-反应室腔体；03-旋转电机；04-交流线圈；05-托盘；06-反应室腔盖；07-陶瓷盘；08a、08b、08c-导磁体。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号。附图中未绘示或描述的实现方式，为所属
中普通技术人员所熟知的方式。另外，虽然本文可提供包含特定值的参数的示范，但应了解，参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应的值。本专利技术提供了一种基于电磁感应的加热装置。如图1所示，图1为本专利技术提供的一种基于电磁感应的加热装置的剖面结构示意图，该基于电磁感应的加热装置包括交流线圈04、托盘05、陶瓷盘07、第一导磁体08a、第二导磁体08b、第三导磁体08c。加热装置设置于反应室腔体02内。旋转电机03垂直设置于反应室腔底，垂直穿过交流线圈04、陶瓷盘07的通孔，第三导磁体08c的通孔，用于带动托盘05旋转以改善材料生长的均匀性；交流线圈04，水平设置于陶瓷盘07的下部，用于对托盘05的加热；托盘05，垂直设置于旋转电机之上，其圆心与旋转电机的轴心重合，用于承载被加热物体；陶瓷盘07，水平设置于托盘05的下部，用于反射托盘05向下部空间的热量辐射；导磁体组件包括：第一导磁体08a、第二导磁体08b、第三导磁体08c。第一导磁体08a，置于第二导磁体08b外侧，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向；第二导磁体08b，垂直置于陶瓷盘07与第三导磁体08c之间，用于固定支撑陶瓷盘07以及引导磁力线的方向，以及保持陶瓷盘07与交流线圈04、第三导磁体08c互不接触；第三导磁体08c，水平置于交流线圈下部，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向。本实施例的基于电磁感应的加热装置为用于金属有机物化学气体沉积设备中的加热装置。进气管路01设置于反应室腔盖06之上，用于向反应室内通入载气以及薄膜材料生长所需要的各种原材料；薄膜材料生长时，交流线圈04通高频或中频交流电，交流线圈04为空心线圈，线圈内通水冷却线圈的温度。交流线圈04在周围空间激发出与电流同周期的交变磁场，位于此交变磁场中的导体由于电磁感应效应会在自身内部感生出涡流而发热升温。在常规的薄膜材料生长设备反应室中磁场的分布如图3所示，图中曲线为磁力线。可知磁场分布于整个腔室内，旋转电机03以及反应室腔体02均处于交变磁场的范围内，因此这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电磁感应的加热装置，包括：交流线圈(04)、托盘(05)、陶瓷盘(07)、导磁体组件；托盘(05)设置于陶瓷盘(07)上方，陶瓷盘(07)设置于交流线圈(04)上方，导磁体组件形成一容置腔，托盘(05)、陶瓷盘(07)和交流线圈(04)位于所述容置腔中。

【技术特征摘要】
1.一种基于电磁感应的加热装置，包括：交流线圈(04)、托盘(05)、陶瓷盘(07)、导磁体组件；托盘(05)设置于陶瓷盘(07)上方，陶瓷盘(07)设置于交流线圈(04)上方，导磁体组件形成一容置腔，托盘(05)、陶瓷盘(07)和交流线圈(04)位于所述容置腔中。2.如权利要求1所述的基于电磁感应的加热装置，其特征在于，导磁体组件包括：第一导磁体(08a)、第二导磁体(08b)、第三导磁体(08c)；所述第一导磁体(08a)，置于第二导磁体(08b)外侧，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向；所述第二导磁体(08b)，置于陶瓷盘(07)与第三导磁体(08c)之间，用于固定支撑陶瓷盘(07)以及引导磁力线的方向；所述第三导磁体(08c)，置于交流线圈(04)之下，用于集中磁力线以及引导磁力线的方向；所述容置腔为半封闭的桶状结构，且第三导磁体(08c)中心位置有通孔。3.如权利要求2所述的基于电磁感应的加热装置，其特征在于，第一导磁体(08a)的上表面与托盘(05)的上表面平齐。4.如权利要求2所述的基于电磁感应的加热装置，其特征在于，第一导磁体(08a)放置于第三导磁体(08c)的上表面，第三导磁体(0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓亮，梅书哲，王权，殷海波，姜丽娟，肖红领，李巍，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11