【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体陶瓷加热器领域，特别是涉及一种半导体陶瓷加热器及其设计方法。
技术介绍
1、圆形陶瓷加热器作为加热半导体晶圆的主要设备，其温度均匀性至关重要，直接影响晶圆的良率。随着半导体行业的逐渐深入发展，晶圆加热器温度均匀性的要求进一步提高。但是提高加热器温度均匀性往往需要进行仿真和实验，耗时耗力。因此提出一种能够简化半导体陶瓷加热器设计流程的方法至关重要。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种半导体陶瓷加热器及其设计方法，可简化半导体陶瓷加热器设计流程，并提高半导体陶瓷加热器温度均匀性。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案。
3、第一方面，本申请提供了一种半导体陶瓷加热器设计方法，包括：建立半导体陶瓷加热器每圈加热丝的长度表达式；所述长度表达式与每圈加热丝半径有关；根据每圈加热丝的长度表达式，确定每圈加热丝产生的热量表达式；所述热量表达式与每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量有关；建立加热丝将陶瓷圆盘分割的每个区域的面积表达式；所述面积表达式与每圈加热丝半径有关；根据每个区域的面积表达式和每圈加热丝产生的热量表达式，确定每个区域分配到的热量模型；根据每个区域的面积表达式和每个区域的目标温度，确定每个区域的辐射散热量模型；结合每个区域分配到的热量模型和每个区域的辐射散热量模型，求解得到每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量。
4、可选地，所述长度表达式如下。
5、。
6、。
7、。
9、可选地，根据每圈加热丝的长度表达式，确定每圈加热丝产生的热量表达式，具体包括：根据每圈加热丝的长度表达式和加热丝总圈数，建立加热丝总长度表达式；根据加热丝总长度表达式，确定热量密度表达式为：；式中，为热量密度，为升高到目标温度所需热量，为加热丝总长度；结合加热丝总长度表达式和热量密度表达式，获得每圈加热丝产生的热量表达式为：；式中，为第圈加热丝产生的热量，为第圈加热丝长度。
10、可选地，所述面积表达式如下。
11、。
12、。
13、。
14、式中，为第1圈加热丝将陶瓷圆盘分割的包围区域的面积，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第1圈加热丝半径，为第圈加热丝半径，为第圈加热丝半径，为第圈加热丝半径，为陶瓷圆盘半径；，为加热丝总圈数，从陶瓷圆盘的圆心开始沿着陶瓷圆盘的半径方向依次定义加热丝的圈数为。
15、可选地，所述热量模型如下。
16、。
17、。
18、。
19、式中，为第1圈加热丝将陶瓷圆盘分割的包围区域分配到的热量，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域分配到的热量，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域分配到的热量，为第1圈加热丝产生的热量，为第圈加热丝产生的热量，为第圈加热丝产生的热量，为第圈加热丝产生的热量，为第1圈加热丝将陶瓷圆盘分割的包围区域的面积，为第2圈加热丝与第1圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域的面积；，为加热丝总圈数，从陶瓷圆盘的圆心开始沿着陶瓷圆盘的半径方向依次定义加热丝的圈数为。
20、可选地，所述辐射散热量模型如下。
21、。
22、。
23、式中，为第1圈加热丝将陶瓷圆盘分割的包围区域的辐射散热量，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域的辐射散热量，为表面辐射发射率，为玻尔兹曼常数，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的目标温度，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域的目标温度，为第圈加热丝与第圈加热丝将陶瓷圆盘分割的区域的面积，为第圈加热丝与陶瓷圆盘边缘将陶瓷圆盘分割的区域的面积；，为加热丝总圈数，从陶瓷圆盘的圆心开始沿着陶瓷圆盘的半径方向依次定义加热丝的圈数为。
24、可选地，结合每个区域分配到的热量模型和每个区域的辐射散热量模型，求解得到每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量，具体包括：依据热平衡时每个区域分配到的热量与每个区域的辐射散热量相等的原则，将每个区域分配到的热量模型和每个区域的辐射散热量模型构成方程组；求解所述方程组，获得每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量。
25、第二方面，本申请提供了一种半导体陶瓷加热器，所述半导体陶瓷加热器包括：加热丝和陶瓷圆盘；加热丝以同心圆弧的形式盘绕在陶瓷圆盘上；每圈加热丝半径采用上述的半导体陶瓷加热器设计方法确定。
26、可选地，从陶瓷圆盘的圆心开始沿着陶瓷圆盘的半径方向依次定义加热丝的圈数为；第圈加热丝至第圈加热丝的形状为锯齿状；第圈加热丝的形状为锯齿状，或第圈加热丝为圆环，圆环上均匀间隔设置多个圆圈；。
27、可选地，每圈加热丝为一个圆环，圆环上均匀间隔设置多个圆圈，外侧圆环上的圆圈数量多于相邻内侧圆环上的圆圈数量。
28、根据本申请提供的具体实施例，本申请具有了以下技术效果。
29、本申请提供了一种半导体陶瓷加热器及其设计方法，以每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量为未知量，通过结合每个区域分配到的热量模型和每个区域的辐射散热量模型，采用计算的方式即可得到每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量，不需要进行仿真和实验，能够快速并准确地计算得到加热丝的设计尺寸，优化加热器设计流程，并使得陶瓷加热器具有较好的温度均匀性。
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1.一种半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述长度表达式为：
3.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，根据每圈加热丝的长度表达式，确定每圈加热丝产生的热量表达式，具体包括：
4.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述面积表达式为：
5.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述热量模型为：
6.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述辐射散热量模型为：
7.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，结合每个区域分配到的热量模型和每个区域的辐射散热量模型，求解得到每圈加热丝半径和升高到目标温度所需热量，具体包括：
8.一种半导体陶瓷加热器，其特征在于，所述半导体陶瓷加热器包括：加热丝和陶瓷圆盘；
9.根据权利要求8所述的半导体陶瓷加热器，其特征在于，从陶瓷圆盘的圆心开始沿着陶瓷圆盘的半径方向依次定义加热丝的圈数为
10.根据权利要求8所述的半导体陶瓷加热器，其特征在于，每圈加热丝为一个圆环，圆环上均匀间隔设置多个圆圈，外侧圆环上的圆圈数量多于相邻内侧圆环上的圆圈数量。
...【技术特征摘要】
1.一种半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述长度表达式为：
3.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，根据每圈加热丝的长度表达式，确定每圈加热丝产生的热量表达式，具体包括：
4.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述面积表达式为：
5.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述热量模型为：
6.根据权利要求1所述的半导体陶瓷加热器设计方法，其特征在于，所述辐射散热量模型为：
...【专利技术属性】
技术研发人员：甄强，张顺琦，刘伸，凌春燕，钱沈云，尤慧雯，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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