(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作的に係合される工作物の温度の制御に適したアセンブリにおいて、前記アセンブリは、
ａ．第一のハウジング部材および第二のハウジング部材であって、それぞれの外縁部において密閉状態に結合される第一のハウジング部材および第二のハウジング部材により特徴付けられるハウジングと、
ｂ．前記ハウジング内に格納され、前記第一のハウジング部材および前記第二のハウジング部材の密閉状態に結合された外縁部の内部に圧縮状態で保持されるヒータカートリッジであって、第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材により特徴付けられる熱伝導ケーシングと、前記第一の熱伝導ケーシング部材と前記第二の熱伝導ケーシング部材との間に圧縮状態に保持される複合加熱素子とを、含み、
前記第一の熱伝導ケーシング部材が、その外縁部内に面を含み、前記第一の熱伝導ケーシング部材の複数の選択された別々の位置において、前記第一の熱伝導ケーシング部材の面が、前記第二の熱伝導ケーシング部材と直接接触するように構成された、ヒータカートリッジと、
を含むアセンブリ。
【請求項２】
前記熱伝導ケーシングが銅またはその合金を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記ハウジングがステンレス鋼を含み、前記熱伝導ケーシングが銅またはその合金を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記複合加熱素子がエッチドフォイルヒータを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記複合加熱素子が複数の区域を有するエッチドフォイルヒータを含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記複合加熱素子がエッチドフォイル素子と、前記エッチドフォイル素子がその中に配置されるマイカキャリアと、を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記第一のハウジング部材および前記第二のハウジング部材の各々と前記ヒータカートリッジとが、複数の機械的固定手段を動作的に受け、前記ヒータカートリッジを前記第一のハウジング部材及び前記第二のハウジング部材の各々の間に圧縮して結合するように構成されている、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記第一のハウジング部材および前記第二のハウジング部材のうちの１つのハウジング部材と前記ヒータカートリッジとの各々が、拘束張力において動作的に結合する機械的固定手段を受承するための選択された配置の貫通穴を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記第一の熱伝導ケーシング部材が、その外縁部内に、複数のボスにより特徴付けられる面を含み、前記複数のボスのうちの各ボスが前記複合加熱素子を横断して前記第二の熱伝導ケーシング部材と係合する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
圧縮型ヒータアセンブリにおいて、
ａ．それぞれの外縁部において密閉状態に結合される第一のハウジング部材および第二のハウジング部材により特徴付けられるハウジングと、
ｂ．前記ハウジング内に格納され、前記第一のハウジング部材および前記第二のハウジング部材の密閉状態に結合された外縁部の内部に圧縮状態に保持されるヒータカートリッジであって、第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材により特徴付けられる熱伝導ケーシングと、前記第一の熱伝導ケーシング部材と前記第二の熱伝導ケーシング部材との間に圧縮状態に保持される複合加熱素子と、含み、前記第一の熱伝導ケーシング部材および前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの１つの熱伝導部材の選択された内部部分が、前記複合加熱素子を貫通して、前記第一の熱伝導ケーシング部材および前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの他方の熱伝導部材と接触係合し、それによって前記熱伝導ケーシングのための前記複合加熱素子を通る熱伝導コンジットを画定するように構成されたヒータカートリッジと、
を含む圧縮型ヒータアセンブリ。
【請求項１１】
前記ヒータカートリッジの前記熱伝導ケーシングの前記第一の熱伝導ケーシング部材及び前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの一方或いは両方は、変更された厚み又は変更可能な厚みを有するように構成されている請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記ヒータカートリッジの前記熱伝導ケーシングの前記第一の熱伝導ケーシング部材及び前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの一方或いは両方は、選択的に薄化されている請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記ヒータカートリッジの前記熱伝導ケーシングの前記第一の熱伝導ケーシング部材及び前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの一方或いは両方は、選択的に穿孔されている請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
動作的に係合される工作物の温度を制御するためのアセンブリにおいて、前記アセンブリは、
ａ．それぞれの外縁部において密閉状態に結合され、かつ機械的固定手段を介してそれぞれの外縁部の内部にて動作可能に結合される第一のハウジング部材および第二のハウジング部材により特徴付けられるハウジングと、
ｂ．前記ハウジング内に格納されるとともに前記機械的固定手段を介して前記第一のハウジング部材および前記第二のハウジング部材の密閉状態に結合された外縁部の内部に圧縮状態に保持されるヒータカートリッジとを含み、
前記ヒータカートリッジは、第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材により特徴付けられる熱伝導ケーシングと、前記第一の熱伝導ケーシング部材と前記第二の熱伝導ケーシング部材との間に圧縮状態に保持される一つのエッチドフォイル加熱素子と、含み、前記第一の熱伝導ケーシング部材及び前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの一方の熱伝導ケーシング部材が複数のボスを含むように構成され、前記複数のボスのうちのボスが、前記機械的固定手段を受承するために前記一方の熱伝導ケーシングの複数の貫通孔の貫通孔を取り囲み、前記第一の熱伝導ケーシング部材及び前記第二の熱伝導ケーシング部材のうちの他方の熱伝導ケーシング部材と係合するために前記ボスが前記一つのエッチドフォイル加熱素子を貫通する、アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、例えば半導体ウェハのような工作物の温度の制御に適した装置／アセンブリに関し、より詳細には、加熱素子を格納する高伝導率ヒートスプレッダを有するヒータカートリッジにより特徴付けられる圧縮型加熱アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
温度は多くの工業工程における重要な変数である。ほとんどの工程は、比較的広い温度範囲で有効に動作できる。しかしながら、工程の中には極めて精密で信頼性の高い温度制御を必要とするものがある。
【０００３】
例えば、半導体製造では、多くの工程において厳しい温度管理が必要となる。半導体ウェハは、ウェハ表面全体にわたる非常に均一な温度分布で高温にて保持しなければならない。温度のばらつきが大きすぎると、工程歩留り損失を生じさせうる。このような代表的な加熱応用に関する詳細は、とりわけ、本出願人の過去の出願、すなわち、「ヒートチャックアセンブリ（ＨＥＡＴＩＮＧ  ＣＨＵＣＫ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ）」と題する特許文献１を参照すると明らかになり、その全文を参照によって本願に援用する。
【０００４】
高温のヒートチャック、例えばサンドイッチ構造の台座アセンブリは一般に、２枚の気密封止された金属（例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル／ニッケル合金）またはセラミックディスクを含み、これらが素子の組合せまたはサブアセンブリを格納し、これにはヒータ、通常は、複数の独立した動作可能／制御可能な加熱区域により特徴付けられるヒータが含まれるが、これに限定されない。一般に、ただし必ずではないが、ヒータはロッド、ワイヤ、エッチドフォイル（ｅｔｃｈｅｄ  ｆｏｉｌｓ）、および／またはエッチドフォイル積層体によって特徴付けられてもよく、これらは誘電体、例えばマイカ、セラミックペーパ、カプトン（登録商標）、ポリイミド、シリコンゴム等によって特徴付けられ、このようなヒータアセンブリは、センサ、コントローラ、配線およびその他の電気的および／または機械的構成部品の組合せのほか、厳密な寸法公差、表面の平坦さ、垂直度、選択された表面仕上げによってさらに特徴付けられる。
【０００５】
当然のことながら、ヒートチャックの温度規格と許容度は、ウェハプロセス、例えば化学蒸着（ＣＶＤ）、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）、リソグラフィ、焼成、プラズマエッチング、クリーニング等に依存する。一般に、薄く柔軟なヒータまたは加熱素子（例えば、米国ミネソタ州のミンコプロダクツ社（Ｍｉｎｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｉｎｃ，）のサーモフォイル（Ｔｈｅｒｍｏｆｏｉｌ）（商標）エッチドフォイルヒータ）がヒートチャックアセンブリに有利に利用される。半導体業界で利用可能な特徴的なヒータは一般に２種類あり、すなわち低温、すなわち約２６０℃以下用のロッド型のポリイミドまたはセラミックヒータか、高温、すなわち約６００℃以下用のロッド型のマイカまたはセラミックヒータである。
【０００６】
直径が２００ｍｍおよび３００ｍｍのウェハが最も一般的で、４５０ｍｍのウェハも出現しているが、ヒートチャックの大型化に伴い、ウェハ加工中の耐熱性の制御がより困難となる。その結果、解決の難しいヒートチャックの熱歪みが依然として課題である。
【０００７】
ウェハとヒートチャック双方の熱工程の制御がウェハ加工にとって重要であり、その理由は、動作温度が一般に決定要因であり、例えば動作温度がとりわけウェハプロセスの化学反応の反応速度に影響を与えるからである。このような工程中、気体層または薄膜が堆積されて、ウェハの表面上に固体絶縁層または導電層が形成される。気体は基板上の材料と反応し、それによって望ましい電気特性を有する薄膜を生成する。高品質の膜とは、基板面積全体にわたる化学組成と厚さが均一なものである。熱工程は堆積される薄膜の密度を制御し、これもまた全体的なウェハ品質にとって重大である。それゆえ、工程歩留りの改善という利益のために、ウェハ表面にわたり、とりわけよりよい温度制御（例えば、より独立した制御区域）とよりよい温度均一性を提供できる改良された加熱システムが求められている。
【０００８】
現在のヒータの設計にはいくつかの根本的な制約があり、これらが性能改善目標を、不可能でないとしても困難なものとしている。制約および／または課題の制限は、アセンブリの加熱素子、そのハウジングと、これらの基本的なアセンブリの要素のための、および２つまたはそれ以上のそれらの間の関係の両方にある。
【０００９】
ロッド型ヒータは大型であり、柔軟性の点で制約があり、それによって加熱範囲の均一性が制限される（すなわち、常に加熱素子レイアウトの中のどこかに大きなギャップがある）。これらの同じ制約により、ロッドヒータに基づく、区域数の多い加熱システムが実現困難となり、すなわち、ロッドヒータの端部の複数の対をチャック／アセンブリのステムまたは土台へ、およびそこを通るように設置するのに十分な余地がない。さらに、ロッドヒータには容易に熱分布を設定できない（すなわち、異なる部分が異なる量のパワーを出力する）。これに限定されないが、ワイヤ型ヒータも同様の欠点によって特徴付けられる。
【００１０】
平坦な表面上の温度の均一性が求められる用途においては、エッチドフォイルヒータがロッド／ワイヤヒータより優れている。エッチドフォイルヒータのほうが被加熱面積のうちのはるかに大きい割合を覆い、特定の特徴物（例えば、穴、縁等）の付近により多くの熱を付与するような分布に設定できる（ｂｅ  ｐｒｏｆｉｌｅｄ）。これらはまた、容易に複数の区域を有する設計にすることもできる。
【００１１】
いずれにしても、エッチドフォイルヒータには１つの大きな欠点があり、すなわち、加熱素子を担持／包囲する電気絶縁部（すなわち、誘電体）（すなわち、フォイルトレーシングを保持及び被覆するための誘電材料／物質であって、２つまたはそれ以上のフォイルトレーシング間に介在し、その周囲にある誘電材料／物質）である。この電気絶縁層はまた、比較的良好な断熱体でもあり、これがアセンブリの対向するハウジング部分間にサーマルブレークを生じさせる。サーマルブレークにより、また通常、その結果として、ハウジング部分は不均一な熱負荷による類似しない／異なる熱分布／温度を呈し、これは対向するハウジング部分に関連する熱膨張率の違いによるハウジングの反りに寄与することが知られている。
【００１２】
金属ハウジングおよび／または板またはその他により特徴付けられるアセンブリの熱特性は様々なよく知られた材料科学の緊張（ｔｅｎｓｉｏｎ）を生み、例えば、マシマ（Ｍａｓｈｉｍａ）／マシマ（Ｍａｓｈｉｍａ）らの特許文献２および特許文献３による問題の特徴付けを参照されたく、その各々の全文を参照によって本願に援用する。さらに、半導体熱処理において広く使用されているステンレス鋼は一般に熱伝導率が低い。複数の独立した温度制御区域がなければ、不均一な熱入力または不均一な熱損失の何れかによって望ましくない温度勾配が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２８９４４７Ａ１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００６／０１５７４７２Ａ１号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１９９１３５Ａ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
加熱および伝導機能に関連する材料の選択に関するミックスアンドマッチ方式は、完全性の維持を促進するためにヒータアセンブリの要素の固定状態を維持するための多くの方法と同様によく知られ、文献に記されているが、工作物の温度の制御に適したアセンブリについては世界最良のサーマルソリューションに対する満たされないニーズが残っている。より詳しくは、その中に複合加熱素子が動作的に設置される、特に効率的な熱伝導ケーシングによって特徴付けられるヒータカートリッジを提供し、より詳しくは、特にステンレス鋼ハウジングによって特徴付けられるヒータアセンブリに関して、内部ケーシング部分が選択的に結合されて、ヒートスプレッダとして機能するようなカートリッジを提供することが有利で望ましいと考えられる。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
アセンブリであって、同アセンブリと動作的に係合される工作物の温度の制御に適したアセンブリが提供される。このアセンブリは概して、それぞれの外縁部（ｐｅｒｉｐｈｅｒｉｅｓ）またはその一部で密閉状態に結合される第一のハウジング部材および第二のハウジング部材によって特徴付けられるハウジングと、ハウジング内に格納され、ハウジング部材の密閉状態に結合された外縁部の内部に圧縮状態で保持されるヒータカートリッジと、を含む。ヒータカートリッジは、第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材によって特徴付けられる熱伝導ケーシングと、熱伝導ケーシング部材間に圧縮状態で保持される複合加熱素子（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｈｅａｔｉｎｇ  ｅｌｅｍｅｎｔ）と、を含む。第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材は、それらの外縁部の内部（ｉｎｔｅｒｉｏｒ）で選択的に結合され、これは少なくとも部分的結合によって特徴付けられてもよく、それによってヒータカートリッジのための熱コンジット（ｈｅａｔ  ｃｏｎｄｕｉｔ）が画定される。
【００１６】
ヒータカートリッジは高熱伝導率のヒートスプレッダによって特徴付けられ、これは、有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、銅により形成される熱伝導ケーシングを形成し、またはそれを画定する。熱伝導ケーシングの第一の熱伝導部材および第二の熱伝導部材のうちの一方の熱伝導部材の選択された内部部分は、ボスまたはその他を含めることによって、複合加熱素子、すなわち有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、複数の区域を有するエッチドフォイルマイカヒータを通過するようになされ、それによって第一の熱伝導ケーシング部材および第二の熱伝導ケーシング部材のうちの他方の熱伝導部材と接触係合することにより、熱伝導ケーシングのための、複合加熱素子を通る熱伝導コンジットが画定される。これらの特徴を鑑みて得られる、より具体的な特徴と利点は、図面と「発明を実施するための形態」を参照することにより明らかとなるであろう。
【００１７】
本明細書において直接的または黙示的に開示されているアセンブリ、サブアセンブリ、装置、構造および／または要素は、その主旨または全体的特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態で具現化されてもよく、その形態の中のいくつかが示されている。それゆえ、本明細書において／本明細書を用いて説明され、描写された特徴は、あらゆる点において例示的であり、以下のような図面の簡単な説明とそれらの内容により限定されないと考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】圧縮型ヒートチャックアセンブリの形態の本発明の加熱アセンブリの代表的な非限定的実施形態の透視立面図を概略的に示す。
【図２】図１のヒートチャックアセンブリの工作物受容面を上から見た平面図を概略的に示す。
【図３】図１の周辺部分「Ａ」の拡大図を概略的に示す。
【図４】図１のアセンブリハウジングの分解図を概略的に示す。
【図５】図１のヒータカートリッジの複合加熱素子の代表的で非限定的な図である透視平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
アセンブリであって、同アセンブリと動作的に係合される、またはその上に支持される工作物の温度の制御に適したアセンブリが概念上、提供される。より詳しくは、半導体製造に関連して有利で非排他的な有用性を有するヒータカートリッジが、圧縮型ヒータアセンブリに関して提供される。非限定的な内容とするために、圧縮型ヒータアセンブリの好ましい実施形態は、本明細書で示されるような圧縮型ヒートチャックアセンブリの形態をとる。
【００２０】
事前準備として、図面に関し、代表的な圧縮型ヒートチャックアセンブリが、それぞれ図１および２の立面図と平面図にて概して描かれている。アセンブリの非限定的な事柄（図３）、アセンブリの要素全体（図４）、およびアセンブリのヒータカートリッジの好ましい、非限定的な複合加熱素子（図５）が概して提供される。
【００２１】
図１、２、および４を全体に参照すると、圧縮型ヒータアセンブリ、より詳しくは、圧縮型ヒートチャックアセンブリ１０が示されている。概念上、広い意味で、アセンブリ１０は、それぞれの外縁部で密閉状態に結合され、ステムまたは台座１２の上に支持されるまたは支持可能な第一のハウジング部材２２および第二のハウジング部材２４によって特徴付けられるハウジング２０と、ハウジング２０の中に格納されるヒータカートリッジ４０であって、主としてアセンブリの要素を固定状態に保持するように機能し、圧力の付与が固定かつ圧縮された結合をさらに保持するような機械的手段を介して、例えば複数のねじ式固定手段１４を介して、密閉状態に結合されるその外縁部の内部に圧縮状態に保持されるヒータカートリッジ４０（図１、代表的構成は図２による）と、を含む。
【００２２】
詳しくは後述するように、ヒータカートリッジ４０は概して、それぞれの外縁部またはその一部において密閉状態に結合されてもよい第一の熱伝導ケーシング部材４４および第二の熱伝導ケーシング部材４６によって特徴付けられる熱伝導ケーシング４２と、熱伝導部材４４、４６間に、上記の機械的手段を介して、および固定かつ圧縮された結合を強化するための圧力の付与を介して圧縮状態に保持される複合加熱素子６０と、を含み、第一の熱伝導ケーシング部材４４および第二の熱伝導ケーシング部材４６はそれぞれの外縁部の内部で結合されて、複数の「熱コンジット」の画定を促進して、これらは物理的に、それゆえ熱的に熱伝導ケーシング部材を、選択された位置、例えば図のように、介在され／介在する機械的手段の付近において連結し、熱伝導ケーシングおよび、その結果としてアセンブリハウジング全体にわたる熱拡散の改善を可能にするのを促進する。
【００２３】
ここで、図５を参照すると、本発明のヒータカートリッジの想定される好ましい実施形態において特に有用な代表的で非限定的な複合加熱素子、より具体的にはエッチドフォイル複合ヒータ（ｅｔｃｈｅｄ  ｆｏｉｌ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｈｅａｔｅｒ）、さらにより具体的には、エッチングされた、複数の区域を含むマイカ複合ヒータ６０’が概して示されている。概して、複合ヒータ６０’は、選択的にパターン化されたエッチドフォイルヒータ素子６２（素子は場合に応じて複数であってもよい）と、基本的にヒータ素子６２を封入するマイカキャリア６４と、を含む。詳しくは後述するように、絶縁マイカに起因するサーマルブレークを防止し、よりよく熱を拡散させるために、マイカ絶縁ヒータは薄い（例えば、０．７６２ｍｍ〜３．１８ｍｍ（０．０３０インチ〜０．１２５インチ））銅製の「シェル」、すなわちヒータカートリッジ４０の熱伝導ケーシング４２の中に格納される。
【００２４】
ヒータ素子に関して、概して３つの主要な加熱領域または区域が画定され、すなわち区域Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩが概して図のように円周が増大する同心円状のリングに対応し（すなわち、内側、外側、周縁区域）、周縁区域ＩＩＩに関しては４つの従属区域Ａ〜Ｄ（すなわち、区域内セグメント）が同様に画定され、別々に動作可能／制御可能な６つの加熱区域が設定される。加熱素子には様々な空隙または解放エリア（すなわち、トレーシングを意図的になくしてある部分または領域）が設けられ、空隙は概して、複合ヒータ６０’を通過する開口部／貫通穴８０に／と対応し、これらはヒータカートリッジケーシング４２（すなわち、第一の熱伝導ケーシング部材４４および第二の熱伝導ケーシング部材４６の各々）にある同じ、または同様の開口部／貫通穴と整合されて、コンジットまたは機械的手段、例えば図のようなねじ式固定手段１４が通過できるようになっており、これは特に圧力の付与と共に、アセンブリの２つまたはそれ以上の要素間およびそれらのために必要な圧縮または締付力を付与／提供し、それがアセンブリの２つまたはそれ以上の主要要素の面の間の密接な、実質的に同一の広がりを有する結合界面を提供する。
【００２５】
図１および４を改めて参照し、図２および３を選択的に参照すると、主要なアセンブリ要素の詳細が示されている。より詳しくは、アセンブリハウジングとそのヒータカートリッジに関する詳細を以下に説明する。
【００２６】
ハウジング２０は第一のハウジング部材２２および第二のハウジング部材２４により特徴付けられ、これらの部材はその外縁部またはその一部において、従来の手段／方法によって密閉状態に結合される。有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、概してディスク状の部材の一方は、それに属する周辺縁２６を含み、主要ハウジング部材またはハウジング「カバー」部材（図２）を画定し、その中に「他方の」、第二のハウジング部材が受容可能であり、例えば図１または図３を図４と比較されたい。概して、ただしこれに限定されないが、ハウジング部材はアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルまたはその合金を含み、有利な態様として同様に製造された機械的固定手段を有する。いずれにしても、ステンレス鋼の熱伝導率が比較的低いことから、またクリーンルームという点または環境面での好ましさから、ヒータカートリッジは、その高熱伝導率のヒートスプレッダの構成と比較して、ステンレス鋼製のハウジングにより特徴付けられるアセンブリの目的に最も適合しうる。
【００２７】
ハウジング部材のうちの一方、例えば図４による「下側の」ハウジング部材は、選択されたパターン「Ｐ」に配置された開口部または貫通穴８０を含み、ハウジング部材のうちの他方、例えば図４による「上側の」ハウジング部材は、選択されたパターンＰに配置された空洞８２を含む。このような配置により、またヒータカートリッジを、同じく選択されたパターンＰに配置された開口部または貫通穴を含むように同様に適応させることにより、そのように特徴付けられたこれらの構造の選択されたパターンＰを整合させると、上側のハウジング部材はその横方向の範囲全体にわたり、ヒータカートリッジの「上側の」熱伝導ケーシング部材と密接に係合するように締付により付勢され、それが今度は、その横方向の範囲全体にわたり、複合加熱素子と密接に係合するように付勢されて引き付けられ、これは、そのマイカによって、ケーシングに関するヒータの接触接合を助ける弾性を有し、それが今度は、その横方向の範囲全体にわたり、ヒータカートリッジの「下側の」の熱伝導ケーシング部材と密接に係合するように付勢されて引き付けられ、それが今度は、その横方向の範囲全体にわたり、下側のハウジング部材と密接に係合するように付勢されて引き付けられる。さらに、ヒータカートリッジとその要素の説明に関して後で詳しく述べるように、これまでに概説した、締め付けられかつ固定された配置は、対応する内部の、第一および第二の熱伝導ケーシング部材の各々の、そうでなければ接触しない部分を、直接内部結合（すなわち、熱コンジット（ｈｅａｔ  ｃｏｎｄｕｉｔｓ））、より詳しくはヒータカートリッジを通るねじ式固定手段を取り囲む内部結合のために関連付ける（ａｓｓｏｃｉａｔｅ）。
【００２８】
ヒータカートリッジ４０は概して、それぞれの外縁部において従来の手段／方法によって密閉状態に結合された第一の熱伝導ケーシング部材４４および第二の熱伝導ケーシング部材４６により特徴付けられる熱伝導ケーシング４２と、第一の熱伝導ケーシング部材４４および第二の熱伝導ケーシング部材４６の密閉状態に結合された外縁部の内部に圧縮状態で保持される複合加熱素子またはヒータ６０と、を含む（例えば、図４）。有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、熱伝導ケースは銅を含み、銅製の熱伝導ケーシング部材の各々の厚さは約０．７６〜３．５ｍｍ（０．０３０〜０．１２０インチ）の範囲であり、その結果として得られるヒータカートリッジの厚さは概して、約２．２９〜７．１１ｍｍ（０．０９０〜０．２８０インチ）の範囲である。
【００２９】
概してディスク状の熱伝導ケース部材４４、４６は、有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、ハウジング部材２２、２４による協働的な構成を有し、すなわち、熱伝導ケース部材の一方はそれに属する周辺縁４８を含み、第一のケース部材またはケース「カバー」部材（図２）を画定し、その中に「他方の」、第二のケース部材が受容可能であり、例えば図１または図３を図４と比較されたい。さらに、熱伝導ケース部材のうちの一方、より詳しくはその対向する表面のうちの１つの面は、それに属する突出ボス５０を含むようになされ、これは例えば図３または図４に示されるケースカバー部材である。ボスは図のように、概して、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、固定手段用貫通穴８０を取り囲み、その構造の中にある固定手段用貫通穴を介して複合加熱素子６０を概して横断する（図５）。有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、ボスの断面寸法（すなわち、「リング」の幅）は、熱伝導ケース部材の厚さと実質的に等しい（すなわち、選択されたボスから通過してその外縁部まで延びるカートリッジのある部分に関して、複合加熱素子はケーシングの熱伝導材料により均一に取り囲まれているように見える）。銅の高い熱伝導率（すなわち、ステンレス鋼の約２５倍、マイカの約６００倍）により、これらのコンジットは熱をヒータの片側から反対側へと効率的に伝え、それゆえアセンブリ全体の上半分と下半分の温度を均一に保持する。均一な熱伝達を確実にするために、アセンブリ内のすべての構成要素（例えば、エッチドフォイルヒータ素子、マイカ絶縁体、銅およびステンレス鋼板）は密接な接触状態に保持されなければならない。
【００３０】
製造に関して、マイカ絶縁体がエッチドフォイルヒータ素子の周囲に圧力形成され、マイカの表面が機械加工により約０．０２５〜０．０５１ｍｍ（０．００１〜０．００２インチ）の範囲内の全体的厚さに平坦化される。この操作により、複合加熱素子の厚さが均一となり、エッチングされた加熱素子がマイカシート／薄層へと固定される。その後、熱伝導ケーシング部材、例えば銅性ヒートスプレッダが複合加熱素子の周囲に組み付けられ、「熱コンジット」の位置において圧縮され、溶接される。最後に、ヒータカートリッジがステンレス製ハウジングの中に組み込まれ、有利な態様として、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、ねじ式固定手段と締付／溶接との組み合わせにより、約１．０３〜１．７２ＭＰａ（１５０〜２５０ｐｓｉ）の範囲の面圧力になるまで圧縮される。
【００３１】
銅製ヒートスプレッダとマイカ絶縁体との間の関係および／または相互作用は、本願の主題のヒータカートリッジの全体的／具体的有用性に寄与する要因である。マイカは例えば約１０％だけ半圧縮可能であり、解放された時にある程度の反発力を提供し、それゆえ、機械加工にわずかな凸凹があったとしても、銅が常に確実にステンレス鋼と接触するのに役立つ。容易に理解されるように、銅は、熱を効率的に拡散させるのに十分な厚さでなければならないが、マイカの反発力がそれをステンレス鋼の外側シェルに密着した状態に保てるのに十分に薄くなければならない。
【００３２】
温度の均一性は本発明のヒータにとっての／本発明のヒータの主要目的であるが、別の熱性能に関する目標も達成可能であり、想定される。非限定的な例として、複合加熱素子、カートリッジケーシング、ハウジングに関するいくつかの考察を概して以下に述べる。
【００３３】
複合加熱素子に関して、エッチングによる要素の輪郭形状を通じて、不均一な熱損失を考慮し、または所望の温度分布を生成するために、出力分布をヒータ表面にわたって変化させることができる。さらに、複数の区域に分けた制御に関して、エッチングパターンをより小さな独立した区域へと容易に細分化してもよく、これが様々な熱損失環境におけるより正確な制御を提供する。さらにまた、マイカの厚さの比、より詳しくは、上下のマイカの厚さの比を変えて、複合加熱素子の上面または下面の何れかに、より多くの熱を供給することができる。
【００３４】
カートリッジケーシングに関しては、銅製ヒートスプレッダの厚さを変えて、選択された温度均一性および／または選択された独立区域制御可能性を実現することができる。さらに、銅製ヒートスプレッダは、例えば溝切りまたはその他によって選択的に穿孔または薄化して（ｔｈｉｎｎｅｄ）、選択されたカートリッジエリアまたは領域内の熱伝達を減少させ、または制限することにより、例えば隣接する独立制御区域からの影響を軽減させ、および／または構造／要素の外縁部における終端効果の欠点への対処／克服を促進できる。さらにまた、熱コンジットの大きさ、形状、構成、数、位置は、複合加熱素子の上面および下面間の選択された垂直熱伝達を促進するように容易に適応させてもよい。最後に、ハウジングケーシングに関し、それを概して、ただし必ずしもそうとはかぎらないが、選択された局所的な材料除去の形態で、サーマルブレークを含めることにより、選択された全体的または領域的熱伝達のために容易に適応させてもよい。
【００３５】
本明細書において開示されるアセンブリ、サブアセンブリ、および／または機構の構造は、その主旨または一般的な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形態（その形態の中のいくつかが上述されている）で具現化されてもよいため、本明細書において／本明細書で説明され、描写された実施形態は、あらゆる点において例示的であって限定的ではないと考えるべきである。さらに、数例の処理について説明し、詳しく述べ、代替的な工作物とシステム、アセンブリ等に関してある程度まで言及したが、想定される工程はそれらに限定されない。したがって、本発明の範囲は添付された特許請求の範囲の文言により定義され、その非実質的でない均等物を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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