特開 2023-159652 温度制御装置及び加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023159652

(43)【公開日】2023-11-01

(54)【発明の名称】温度制御装置及び加熱装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/22 20060101AFI20231025BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20231025BHJP

   H05B 3/06 20060101ALI20231025BHJP

【ＦＩ】

H05B3/22

H05B3/00 365Z

H05B3/06 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022069484

(22)【出願日】2022-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】390004064

【氏名又は名称】株式会社河合電器製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000578

【氏名又は名称】名古屋国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】安井 良

(72)【発明者】

【氏名】タン ジ ジュン

【テーマコード（参考）】

3K034

3K058

3K092

【Ｆターム（参考）】

3K034FA13

3K034FA16

3K034HA01

3K058BA14

3K058CE13

3K058CE19

3K058GA03

3K092QA05

3K092RF03

3K092SS12

3K092SS13

3K092SS14

3K092VV22

(57)【要約】

【課題】ワーク面の温度分布を制御可能な技術を提供する。
【解決手段】熱源とワークとの間に配置して用いられ、ワークに伝わる温度を制御可能な温度制御装置は、熱流制御部を備える。熱流制御部は、面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含む。熱流制御部は、第１領域と、第２領域と、を有する。第１領域は、当該熱流制御部の表面における所定の範囲を占める領域である。第２領域は、第１領域の周囲を囲むように設けられる領域である。第１領域及び第２領域は、少なくとも面方向に垂直な厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱源とワークとの間に配置して用いられ、前記ワークに伝わる温度を制御可能な温度制御装置であって、
面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含む熱流制御部を備え、
前記熱流制御部は、当該熱流制御部の表面における所定の範囲を占める第１領域と、前記第１領域の周囲を囲むように設けられる第２領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第２領域は、少なくとも前記面方向に垂直な厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成されている、温度制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第１領域に、前記熱流制御部を前記厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する、温度制御装置。

【請求項3】

請求項１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第２領域に、前記熱流制御部を前記厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する、温度制御装置。

【請求項4】

請求項２又は請求項３に記載の温度制御装置であって、
前記複数の貫通孔は、円形、多角形及びしずく形の少なくとも何れかの形状を有する、温度制御装置。

【請求項5】

請求項１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第１領域に、前記第２領域よりも熱伝導率が低い材料を含む、温度制御装置。

【請求項6】

請求項１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第２領域に、前記第１領域よりも熱伝導率が低い材料を含む、温度制御装置。

【請求項7】

請求項１、請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のいずれか１項に記載の温度制御装置であって、
前記面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含み、前記熱流制御部に積層される補助伝導部と、
前記熱流制御部及び前記補助伝導部に積層され、前記熱流制御部及び前記補助伝導部を保護する保護部と、
を更に備える、温度制御装置。

【請求項8】

加熱装置であって、
熱源と、
前記熱源に重ね合わせて配置される請求項１、請求項２、請求項３、請求項５及び請求項６のいずれか１項に記載の温度制御装置と、
を備える、加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、温度制御装置及び加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体ウェハなどのワークを加熱するために様々なヒータが用いられることが知られている。特許文献１には、シート状の発熱体における両側の面に、金属やグラファイト等からなる熱拡散材料層がそれぞれ積層された構成を有するフィルムヒータが開示されている。

【0003】

近年、半導体における回路配線の微細化に伴い、ワーク面における温度分布の均一化が求められている。ここで、ワーク面の温度分布を均一化する方法として、例えば、ヒータの発熱量を部分的に操作することで入熱量を増減させて表面温度を調整する方法がある。また、例えば、ヒータ及びワークの材料を高熱伝導材にすることにより物理的に均一化させる方法がある。また、例えば、ワークの内部にヒートパイプなどの高熱伝導を有した別部材を挿入することで均一化させる方法がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１１０７５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した方法では、ワーク面の温度変化に対するフィードバック制御の遅れにより、温度を小さい変化幅で安定させることが困難であったり、ワークが目標値を満たす温度分布となるように温度制御を行うための、ワークに適合する発熱体の配置やワーク内部のヒートパイプの配置など、構造の微調整が難しかったりする。

【0006】

上述したように、従来の方法では、十分に均一な温度分布が実現できない場合があるため、ワーク面の温度分布を均一化するための新たな方法が望まれている。
本開示の一局面は、ワーク面の温度分布を制御可能な技術を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様は、熱源とワークとの間に配置して用いられ、ワークに伝わる温度を制御可能な温度制御装置であって、熱流制御部を備える。熱流制御部は、面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含む。熱流制御部は、第１領域と、第２領域と、を有する。第１領域は、当該熱流制御部の表面における所定の範囲を占める領域である。第２領域は、第１領域の周囲を囲むように設けられる領域である。第１領域及び第２領域は、少なくとも面方向に垂直な厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成されている。

【0008】

このような構成では、熱流制御部における第１領域及び第２領域の厚さ方向の熱伝導率が異なる。これにより、第１領域及び第２領域を通過する熱流量を制御することができる。その結果、ワーク面に伝わる温度が各領域で変化するため、ワーク面の温度分布を制御可能である。したがって、面方向において均一な温度分布が得られやすい。

【0009】

本開示の一態様では、熱流制御部は、第１領域に、熱流制御部を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有してもよい。このような構成では、第１領域に熱流制御部を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が設けられる。すなわち、熱流制御部の第１領域には、厚さ方向において高熱伝導材が存在しない部分が設けられる。このため、第１領域の厚さ方向における熱伝導率が第２領域の厚さ方向における熱伝導率よりも下がる。ここで、例えば、第１領域が熱流制御部における面方向において内側の領域であり、第２領域が前記第２領域を囲む外側の領域である。このような構成では、例えば、ワークの端面から熱が逃げやすいために、ワーク面の中央部分の温度が高く、ワーク面の端面側の温度が低くなりやすい場合でも、内側の領域である第１領域に伝わる熱流量を減らし外側の領域である第２領域に伝わる熱流量を増やすように制御することで、面方向において均一な温度分布を得やすい。

【0010】

本開示の一態様では、熱流制御部は、第２領域に、熱流制御部を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有してもよい。このような構成では、第２領域に熱流制御部を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が設けられる。すなわち、熱流制御部の第２領域には、厚さ方向において高熱伝導材が存在しない部分が設けられる。このため、第２領域の厚さ方向における熱伝導率が第１領域の厚さ方向における熱伝導率よりも下がる。ここで、例えば、第１領域が熱流制御部における面方向において内側の領域であり、第２領域が前記第２領域を囲む外側の領域である。このような構成では、例えば、ワークの端面から熱が逃げにくいために、ワーク面の中央部分の温度よりもワーク面の端面側の温度が高くなりやすい場合でも、外側の領域である第２領域に伝わる熱流量を減らし内側の領域である第１領域に伝わる熱流量を増やすように制御することで、面方向において均一な温度分布を得やすい。

【0011】

本開示の一態様では、複数の貫通孔は、円形、多角形及びしずく形の少なくとも何れかの形状を有してもよい。このような構成によれば、円形、多角形及びしずく形の何れの形状を採用した場合にも、複数の貫通孔が設けられる内側領域及び外側領域の何れか一方に伝わる熱流量を他方の領域よりも十分に下げることが可能である。

【0012】

本開示の一態様では、熱流制御部は、第１領域に、第２領域よりも熱伝導率が低い材料を含んでもよい。このような構成では、第１領域に第２領域よりも熱伝導率が低い材料が含まれるため、第１領域の熱伝導率が第２領域の熱伝導率よりも下がる。ここで、例えば、第１領域が熱流制御部における面方向において内側の領域であり、第２領域が前記第２領域を囲む外側の領域である。このような構成では、例えば、ワークの端面から熱が逃げやすいために、ワーク面の中央部分の温度が高く、ワーク面の端面の温度が低くなりやすい場合でも、内側の領域である第１領域に伝わる熱流量を減らし外側の領域である第２領域に伝わる熱流量を増やすように制御することで、面方向における均一な温度分布を得やすい。

【0013】

本開示の一態様では、熱流制御部は、第２領域に、第１領域よりも熱伝導率が低い材料を含んでもよい。このような構成では、第２領域に第１領域よりも熱伝導率が低い材料が含まれるため、第２領域の熱伝導率が第１領域の熱伝導率よりも下がる。ここで、例えば、第１領域が熱流制御部における面方向において内側の領域であり、第２領域が前記第２領域を囲む外側の領域である。このような構成では、例えば、ワークの端面から熱が逃げにくいために、ワーク面の中央部分の温度よりもワーク面の端面の温度が高くなりやすい場合でも、外側の領域である第２領域に伝わる熱流量を減らし内側の領域である第１領域に伝わる熱流量を増やすように制御することで、面方向における均一な温度分布を得やすい。

【0014】

本開示の一態様は、補助伝導部と、保護部と、を更に備えてもよい。補助伝導部は、面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含み、熱流制御部に積層される。保護部は、熱流制御部及び補助伝導部に積層され、熱流制御部及び補助伝導部を保護する。このような構成によれば、温度制御装置が補助伝導部を備えない構成と比較して、面方向に熱を拡散させやすくすることができる。また、熱流制御部及び補助伝導部に保護部を積層させることによって、熱流制御部及び補助伝導部の破損を抑制することができる。

【0015】

本開示の一態様は、加熱装置であって、熱源と、上述した温度制御装置と、を備える。上述した温度制御装置は、熱源に重ね合わせて配置される。このような構成によれば、熱源と、内側領域及び外側領域を通過する熱流量を制御することができる温度制御装置と、を用いて、ワーク面の温度分布を制御可能な加熱装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】熱流制御部及び補助伝導部を有する温度制御装置を示す側面断面図である。

【図2】熱流制御部における内側領域及び外側領域を模式的に示す図である。

【図3】複数の貫通孔を有する円形状の熱流制御部を示す平面図である。

【図4】熱源及び温度制御装置が一体化された加熱装置を示す側面断面図である。

【図5】熱流制御部における熱流制御を検証するための実験態様を模式的に示す図である。

【図6】Ｚ方向における熱流制御の効果を検証したグラフを示す図である。

【図7】ＸＹ方向における熱流制御の効果を検証したグラフを示す図である。

【図8】複数の貫通孔を有する四角形状の熱流制御部を示す平面図である。

【図9】内側領域が四角形状に設けられる四角形状の熱流制御部を示す平面図である。

【図10】形状が異なる複数の貫通孔を有する熱流制御部を示す平面図である。

【図11】内側領域が低熱伝導部及び外側領域が高熱伝導材により構成される熱流制御部を有する温度制御装置を示す側面断面図である。

【図12】高熱伝導材の中央部分に低熱伝導材が積層される構成の熱流制御部を有する温度制御装置を示す側面断面図である。

【図13】熱流制御部を有する温度制御装置を示す側面断面図である。

【図14】熱流制御部、補助伝導部及び接触熱抵抗低減部を有する温度制御装置及び熱源が一体化された加熱装置を示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本開示の例示的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
［１．構成］
＜温度制御装置＞
図１に示す温度制御装置１００は、例えば半導体ウェハなどのワーク２００と、当該ワーク２００を加熱するための熱源３００と、の間に配置して用いられ、ワーク２００面の温度分布を制御可能である。熱源３００には、例えば、フィルムヒータ、ＥＴ６００高温用面状ヒータ、セラミックヒータ、シリコンラバーヒータ等の様々な種類のヒータが用いられる。また、熱源３００には、シーズヒータ、カートリッジヒータ等が内蔵されたプレート等が用いられてもよい。なお図１は、温度制御装置１００の構造を模式的に表したものであるため、実際の温度制御装置と比較して厳密な配置、形状、大きさの比率等が相違する場合がある。図４及び図１１～図１４についても同様である。

【0018】

温度制御装置１００は、熱流制御部１１と、補助伝導部１２と、接着部１３と、保護部１４と、を備える。温度制御装置１００は、熱流制御部１１、補助伝導部１２、接着部１３及び保護部１４が積層された積層体である。なお、温度制御装置には、接着部１３及び保護部１４が積層されなくてもよい。

【0019】

熱流制御部１１は、面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材により構成される部材である。シート形状とは、広く薄く広がる形状をいう。面方向とは、当該シート形状の平らな面の広がりに沿った方向である。高熱伝導材として、例えば、銅、窒化アルミニウム、アルミニウム等の金属、グラファイト等の熱伝導率の高い材料が用いられる。熱流制御部１１は、第１の面１１１と、第１の面１１１とは反対側の面である第２の面１１２と、を有する。

【0020】

熱流制御部１１の第１の面１１１には、補助伝導部１２が積層される。補助伝導部１２は、接着部１３を介して熱流制御部１１に接着される。
補助伝導部１２は、面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材により構成される部材である。高熱伝導材として、例えば、銅、窒化アルミニウム、アルミニウム等の金属、グラファイト等が用いられる。

【0021】

熱流制御部１１の第２の面１１２には、接着部１３及び保護部１４が、保護部１４が最表面となる順に積層される。また、補助伝導部１２の熱流制御部１１側を向く面とは反対側の面にも、接着部１３及び保護部１４が、保護部１４が最表面となる順に積層される。

【0022】

保護部１４は、熱流制御部１１の第２の面１１２、及び、補助伝導部１２の熱流制御部１１側を向く面とは反対側の面を保護するシート形状の部材である。保護部１４には、例えば、ポリイミド系の材料により構成されるシート、マイカシート、シリコン樹脂シートが用いられる。保護部１４は、接着部１３を介して、熱流制御部１１の第２の面１１２、及び、補助伝導部１２の熱流制御部１１側を向く面とは反対側の面に接着される。

【0023】

図２に示すように、本実施形態では、熱流制御部１１は、円形状に形成されている。熱流制御部１１は、面方向において内側の領域である内側領域Ｂと、内側領域Ｂを囲む外側の領域である外側領域Ａと、を有する。つまり、熱流制御部１１は、外側領域Ａ及び内側領域Ｂの２つの領域に区分けされるように構成される。

【0024】

本実施形態では、内側領域Ｂは、熱流制御部１１の中心点Ｃを中心とする円形状の領域である。外側領域Ａは、熱流制御部１１における内側領域Ｂ以外の円環状の領域である。外側領域Ａ及び内側領域Ｂは、少なくとも面方向に垂直な厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成されている。なお、図２に示すＸＹ方向が面方向であり、図２に示すＺ方向が厚さ方向である。

【0025】

本実施形態では、図３に示すように、熱流制御部１１は、内側領域Ｂに、熱流制御部１１を厚さ方向に貫通する、すなわち第１の面１１１及び第２の面１１２を貫通する複数の貫通孔１１３を有する。複数の貫通孔１１３が設けられている部分は、熱伝導材が存在しない部分である。このように、複数の貫通孔１１３を形成して高熱伝導材が存在しない箇所を設けることで、内側領域Ｂに熱流量を低減させる熱流低減構造を持たせると、内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率が外側領域Ａの厚さ方向における熱伝導率よりも低くなる。ここで、内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率には、例えば、内側領域Ｂの面方向全体における厚さ方向の熱伝導率の平均値が用いられる。これにより、外側領域Ａを通過する熱源３００からの熱流量よりも内側領域Ｂを通過する熱流量を小さくすることが可能である。

【0026】

本実施形態では、複数の貫通孔１１３は、円形状を有する。複数の貫通孔１１３は、内側領域Ｂにおける高熱伝導材が存在する部分の領域が小さくなるように、隣合う貫通孔１１３同士の間隔を狭めて内側領域Ｂ内に設けられる。これにより、隣合う貫通孔１１３同士の間隔が広く設けられる場合と比較して、内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率を低くすることができる。その結果、外側領域Ａ及び内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率比が高くなりやすい。例えば、複数の貫通孔１１３は、貫通孔１１３の最長幅よりも隣接する貫通孔１１３までの距離が短くなるような配置で設けられる。本実施形態では、複数の貫通孔１１３は、千鳥状に配列される。なお、複数の貫通孔の配列はこれに限定されるものではなく、例えば、複数の貫通孔は、熱流制御部１１の中心点Ｃを中心に放射状に広がるように配列されていてもよい。本実施形態では、熱流制御部１１に接着部１３が積層される場合に、複数の貫通孔１１３の内部に接着部１３を構成する材料である粘着材が一部又は全部入り込む。このような場合でも、内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率は外側領域Ａの厚さ方向における熱伝導率よりも低くなる。なお、熱流制御部１１に接着部１３が積層される場合に、複数の貫通孔１１３の内部に粘着材が入り込まなくてもよい。

【0027】

＜加熱装置＞
図４に示す加熱装置４００は、熱源３００と、温度制御装置１００と、が一体化した装置である。加熱装置４００は、２つのワーク２００の間に配置され、ワーク２００面に伝わる温度を任意の温度分布に制御可能である。加熱装置４００は、熱源３００と、２つの温度制御装置１００と、を備える。加熱装置４００は、熱源３００の両側の面にそれぞれ温度制御装置１００が積層した積層体である。換言すると、加熱装置４００は、熱源３００が２つの温度制御装置１００の間に挟まれた状態の構成を有する。

【0028】

加熱装置４００では、熱流制御部１１が補助伝導部１２よりも外側に位置するように、温度制御装置１００が熱源３００に積層される。すなわち、補助伝導部１２が熱源３００側に位置するように、温度制御装置１００が熱源３００に積層される。つまり、熱源３００及び熱流制御部１１の間に、補助伝導部１２が配置される。補助伝導部１２は、接着部１３を介して熱源３００に接着される。具体的には、温度制御装置１００における補助伝導部１２側の保護部１４を有しない接着部１３が露出した状態で、温度制御装置１００が熱源３００に接着される。なお、加熱装置４００には、熱流制御部１１の第２の面１１２側に接着部１３及び保護部１４が積層されなくてもよい。また、加熱装置は、熱源３００の一方の面に熱流制御部１１及び補助伝導部１２を有しない構成であってもよい。すなわち、加熱装置は、熱源３００の一方の面に接着部１３及び保護部１４のみが積層されていてもよい。

【0029】

＜熱流制御部における熱流制御の検証結果＞
図５には、熱流制御部１１における熱流制御を検証するための検証態様を模式的に示す。本実施形態では、熱流制御の検証結果は、ＣＦＤを利用したシミュレーション（以下、ＣＦＤシミュレーションという）に基づくものである。ＣＦＤとは、Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓの略である。ＣＦＤシミュレーションは、外気温度２１℃、ヒータ熱量１５００Ｗ、ワーク２００の材質がＳＵＳ３０４及びヒータ温度調節点がワーク２００の上面の中心という条件下において行われた。具体的には、ワーク２００と、熱源３００と、の間に、外側領域Ａ及び内側領域Ｂを有する熱流検証部１１０及び補助伝導部１２を重ねて配置して、温度制御装置１００を模擬的に構成して検証が行われた。熱流検証部１１０及び補助伝導部１２は、熱流検証部１１０がワーク２００側、補助伝導部１２が熱源３００側に位置するように配置する。なお、熱流検証部１１０は、図６においては熱流制御部１１に該当する構造であり、図７においては熱流制御部１１に該当しない構造である。

【0030】

図６は、熱流検証部１１０において、内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を変更した場合のワーク面の温度の均一性への影響を示すグラフである。
例えば、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を同一の５００として、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率比を変え、ワーク２００の面方向、すなわちＸＹ方向における最大温度及び最小温度の温度差を比較する。具体的には、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を同一の５００とし、内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を０．５とし、外側領域ＡのＺ方向における熱伝導率を３．８４とした条件を検証条件Ｔ１とする。なお、検証条件Ｔ１において、補助伝導部１２のＸＹ方向における熱伝導率は５００であり、Ｚ方向における熱伝導率は３．８４である。また、補助伝導部１２のみにより実質構成された条件、すなわち、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を同一の５００とし、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を同一の３．８４とした条件を比較条件Ｔ２とする。そして、検証条件Ｔ１及び比較条件Ｔ２を比較した。

【0031】

図６に示すように、内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を外側領域ＡのＺ方向における熱伝導率よりも低くした検証条件Ｔ１の温度差の方が、比較条件Ｔ２の温度差よりも小さいという結果となった。ＸＹ方向における温度差は、小さいほどワーク２００面の温度分布が均一となる。このため、熱流制御部１１は、内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率が、外側領域ＡのＺ方向における熱伝導率よりも低いことが望ましいことがわかる。換言すると、熱流制御部１１は、内側領域Ｂと外側領域ＡとのＺ方向における熱伝導率比を高くすることが望ましいことがわかる。

【0032】

また、図７は、熱流検証部１１０において、内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を変更した場合のワーク面の温度の均一性への影響を示すグラフである。
例えば、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を同一の３．８４として、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率比を変え、ワーク２００の面方向、すなわちＸＹ方向における最大温度及び最小温度の温度差を比較する。具体的には、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を同一の３．８４とし、内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を３４０とし、外側領域ＡのＸＹ方向における熱伝導率を５００とした条件を検証条件Ｔ３とする。なお、検証条件Ｔ３において、補助伝導部１２のＺ方向における熱伝導率は３．８４であり、ＸＹ方向における熱伝導率は５００である。また、補助伝導部１２のみにより実質構成された条件、すなわち、熱流検証部１１０において、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＺ方向における熱伝導率を同一の３．８４とし、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を同一の５００とした条件を比較条件Ｔ４とする。そして、検証条件Ｔ３及び比較条件Ｔ４を比較した。

【0033】

図７に示すように、外側領域Ａ及び内側領域ＢのＸＹ方向における熱伝導率を共に高くした比較条件Ｔ４の温度差の方が、検証条件Ｔ３の温度差よりも小さいという結果となった。すなわち、内側領域Ｂにおける面方向への熱伝導率を下げると、ワーク２００面の温度分布の均一性が低下する方向への影響が出得る。

【0034】

上述した図６及び図７の検証結果から、熱流制御部１１においては、外側領域Ａ及び内側領域Ｂの面方向への熱伝導率比は変えずに、外側領域Ａ及び内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率を変更することが、ワーク２００面の温度分布の均一性を向上させるために重要であることがわかる。

【0035】

［２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（２ａ）本実施形態では、熱流制御部１１における外側領域Ａ及び内側領域Ｂの厚さ方向の熱伝導率が異なるように構成されている。これにより、外側領域Ａ及び内側領域Ｂを通過する熱流量を制御することができる。その結果、ワーク２００面に伝わる温度が各領域Ａ，Ｂで変化するため、ワーク２００面の温度分布を制御可能である。

【0036】

具体的には、内側領域Ｂに熱流制御部１１を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１１３が設けられる。すなわち、熱流制御部１１の内側領域Ｂには、厚さ方向において高熱伝導材が存在しない部分が設けられる。これにより、内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率が外側領域Ａの厚さ方向における熱伝導率よりも下がる。このため、内側領域Ｂに伝わる熱流量が減り、外側領域Ａに伝わる熱流量が増える。したがって、例えば、ワーク２００の端面から熱が逃げやすいために、ワーク２００面の中央部分の温度が高く、ワーク２００面の端面側の温度が低くなりやすい場合でも、熱が逃げやすい部分である外側領域Ａに伝わる熱流量が増えるため、ワーク２００面における中央部分と端面側との温度差を小さくすることができる。その結果、ワーク２００面の温度分布の均一性が向上する。

【0037】

（２ｂ）本実施形態では、温度制御装置１００は、熱流制御部１１、補助伝導部１２、接着部１３及び保護部１４を備える。このように、温度制御装置１００が熱流制御部１１に加え、補助伝導部１２を備えることによって、温度制御装置が補助伝導部を備えない構成と比較して、面方向に熱を拡散させやすくすることができる。また、熱源３００上に温度制御装置１００を配置する場合に、熱流制御部１１に積層される補助伝導部１２を熱源３００側に配置することによって、熱流制御部１１の内側領域Ｂにおける複数の貫通孔１１３が熱源３００の真上に配置されることで複数の貫通孔１１３の直下で生じ得る急激な温度上昇が抑制される。その結果、温度制御装置１００の故障を抑制することができる。すなわち、絶縁されていない状態の熱源３００にも温度制御装置１００を用いることができる。

【0038】

また、熱流制御部１１及び補助伝導部１２に保護部１４を積層させることによって、温度制御装置１００において、熱流制御部１１及び補助伝導部１２が露出しないため、熱流制御部１１及び補助伝導部１２の破損を抑制することができる。また、温度制御装置１００単体での取り扱い時に熱流制御部１１及び補助伝導部１２が保護されているため、材料が脆いため取り扱いが難しいグラファイトにより構成される熱流制御部１１及び補助伝導部１２等を取り扱い易くすることができる。
なお、本実施形態では、内側領域Ｂが第１領域の一例に相当し、外側領域Ａが第２領域の一例に相当する。

【0039】

［３．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態を採り得ることは言うまでもない。

【0040】

（３ａ）上記実施形態では、熱流制御部１１が円形状の構成を例示したが、熱流制御部の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図８に示す熱流制御部１１ａのように、四角形状であってもよい。熱流制御部１１ａは、円形状の領域である内側領域Ｂと、四角形状のシートにおける内側領域Ｂ以外の領域、すなわち内側領域Ｂを囲う外側の領域である外側領域Ａ２と、を有する。熱流制御部１１ａの内側領域Ｂには、円形状の複数の貫通孔１１３が設けられている。

【0041】

（３ｂ）上記実施形態では、熱流制御部１１の内側領域Ｂが円形状の領域である構成を例示したが、熱流制御部の内側領域の形状はこれに限定されるものではない。例えば、図９に示す熱流制御部１１ｂのように、内側領域Ｂ３は、四角形状の領域であってもよい。熱流制御部１１ｂは、四角形状の領域である内側領域Ｂ３と、四角形状のシートにおける内側領域Ｂ３以外の領域、すなわち内側領域Ｂ３を囲う外側の領域である外側領域Ａ３と、を有する。熱流制御部１１ｂの内側領域Ｂ３には、円形状の複数の貫通孔１１３が設けられている。

【0042】

（３ｃ）上記実施形態では、複数の貫通孔１１３が円形状の構成を例示したが、複数の貫通孔の形状はこれに限定されるものではない。例えば、複数の貫通孔は、三角形、ひし形及び四角形等を含む多角形又はしずく形の形状であってもよい。このような構成によれば、複数の貫通孔が様々な形状を取り得るため、目標値を満たす温度分布の制御に合わせてより好ましい形状を設けることが可能である。なお、円形、多角形及びしずく形の何れの形状を採用した場合にも、内側領域Ｂ，Ｂ３に伝わる熱流量を外側領域Ａ～Ａ３よりも十分に下げることが可能である。ＣＦＤシミュレーションによる検証結果によれば、複数の貫通孔が形成される領域では、厚さ方向における熱伝導率を低くすることができるが、面方向における熱伝導率も少なからず低くなり得る。ここで、複数の貫通孔がしずく形やダイヤの形状を有する場合、厚さ方向における熱伝導率を低くでき、かつ、面方向における熱伝導率を他の形状と比較して低くなりにくくすることができる。その結果、複数の貫通孔がしずく形やダイヤの形状を有する場合、ワーク２００面の温度分布の均一性を向上させやすくすることができる。

【0043】

また、例えば、図１０に示す熱流制御部１１ｃのように、複数の貫通孔１１３ｃは、三角形、ひし形及び四角形等を含む多角形及びしずく形などの様々な形状を組み合わせて有してもよい。熱流制御部１１ｃは、円形状の領域である内側領域Ｂ４と、四角形状のシートにおける内側領域Ｂ４以外の領域、すなわち内側領域Ｂ４を囲う外側の領域である外側領域Ａ４と、を有する。熱流制御部１１ｃの内側領域Ｂ４には、様々な形状の複数の貫通孔１１３ｃが、貫通孔１１３ｃ同士の間の隙間が極力少なくなるような配置で設けられている。このような構成によれば、様々な形状の貫通孔１１３ｃを隙間を埋めるように配置することで、内側領域Ｂ４における高熱伝導材が存在しない部分を多く設けることができ、その結果、内側領域Ｂ４の熱伝導率が低くなりやすい。

【0044】

（３ｄ）上記実施形態では、外側領域Ａ及び内側領域Ｂの厚さ方向における熱伝導率が異なるように、熱流制御部１１の内側領域Ｂに複数の貫通孔１１３を設けることで、内側領域に熱流低減構造を持たせる構成を例示した。しかし、熱流制御部の内側領域に熱流低減構造を持たせる構成はこれに限定されるものではない。

【0045】

例えば、図１１に示す温度制御装置１００ｄのように、内側領域Ｂ５に、外側領域Ａ５よりも熱伝導率が低い材料を含む熱流制御部１１ｄを備えてもよい。熱流制御部１１ｄは、外側領域Ａ５が面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材により構成され、内側領域Ｂ５が高熱伝導材よりも熱伝導率が低い材料により構成される。すなわち、熱流制御部１１ｄは、高熱伝導材のくり抜かれた中央部分に高熱伝導材よりも熱伝導率が低い材料により構成されるシート形状の低熱伝導部１５が嵌め込まれて形成される。高熱伝導材よりも熱伝導率が低い材料として、例えば、樹脂シート、ポリイミドシート、ゴムシート及びシリコンシート等が用いられる。このような構成では、内側領域Ｂ５に外側領域Ａ５よりも熱伝導率が低い材料が含まれるため、内側領域Ｂ５の熱伝導率が外側領域Ａ５の熱伝導率よりも下がる。したがって、例えば、ワーク２００の端面から熱が逃げやすいために、ワーク２００面の中央部分の温度が高く、ワーク２００面の端面の温度が低くなりやすい場合でも、内側領域Ｂ５に伝わる熱量を減らし外側領域Ａ５に伝わる熱量を増やすように制御することで、面方向における均一な温度分布を得やすい。

【0046】

また、例えば、図１２に示す温度制御装置１００ｅのように、高熱伝導材１１１ｅと、高熱伝導材１１１ｅの中央部の領域のみに積層される低熱伝導材１１２ｅと、により構成される熱流制御部１１ｅを備えてもよい。このように、中央部のみに低熱伝導材１１２ｅを置くと、高熱伝導材１１１ｅの中央部が沈み込み、図１２に示す熱流制御部１１ｅのように、低熱伝導材１１２ｅが高熱伝導材１１１ｅにより囲われた状態となり得る。なお、熱流制御部１１ｄ，１１ｅは、上記実施形態の熱流制御部１１と同様の効果を奏する。

【0047】

（３ｅ）上記実施形態では、熱流制御部１１は、内側領域Ｂに熱流低減構造を有する構成を例示したが、熱流制御部に設けられる熱流低減構造の領域は、内側領域に限定されるものではない。例えば、熱流制御部は、内側領域に熱流低減構造を有さず、外側領域に熱流低減構造を有する構成であってもよい。具体的には、例えば、熱流制御部は、外側領域に、熱流制御部を厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有してもよい。また、例えば、熱流制御部は、外側領域に、内側領域よりも熱伝導率が低い材料を含んでもよい。このような構成においても、内側領域及び外側領域は、少なくとも厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成される。この場合、外側領域の厚さ方向の熱伝導率が内側領域の厚さ方向の熱伝導率よりも下がる。このため、外側領域に伝わる熱流量が減り、内側領域に伝わる熱流量が増える。したがって、例えば、ワーク２００の端面から熱が逃げにくいために、ワーク２００面の中央部分の温度よりも、ワーク２００面の端面側の温度が高くなりやすい場合でも、熱が逃げにくい部分である外側領域に伝わる熱流量が減るため、ワーク２００面における中央部分と端面側との温度差を小さくすることができる。その結果、ワーク２００面の温度分布の均一性が向上する。

【0048】

（３ｆ）上記実施形態では、温度制御装置１００は、熱流制御部１１に補助伝導部１２が積層された構成を例示したが、温度制御装置の構成はこれに限定されるものではない。
例えば、図１３に示す温度制御装置１００ｆのように、補助伝導部１２を有しない構成であってもよい。温度制御装置１００ｆは、熱流制御部１１と、その両面に接着部１３を介して接着される保護部１４と、を備える。

【0049】

（３ｇ）上記実施形態では、熱源３００の両側の面のそれぞれに、熱流制御部１１の破損を抑制するための保護部１４を有する温度制御装置１００が積層した構成の加熱装置４００を例示したが、加熱装置の構成はこれに限定されるものではない。例えば、図１４に示す加熱装置４００ａのように、熱源３００の両側の面のそれぞれに、ワーク当接部１６を有する温度制御装置１００ｇが積層されていてもよい。ワーク当接部１６は、ワーク２００面の温度分布に悪影響を及ぼすような、温度制御装置１００ｇとワーク２００との接触熱抵抗を低減可能である。温度制御装置１００ｇは、熱流制御部１１と、補助伝導部１２と、接着部１３と、ワーク当接部１６と、を備える。ワーク当接部１６は、温度制御装置１００ｇにおける最表面に位置するように、熱流制御部１１の第２の面１１２に接着部１３を介して接着される。ワーク当接部１６は、ＴＩＭにより構成される部材である。ＴＩＭは、Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌの略である。ＴＩＭは、例えばシリコン樹脂、グラファイト等により構成される。ワーク当接部１６が最表面に配置されることによって、ワーク２００と当接した際に、ワーク当接部１６が沈み込むことで、ワーク２００面の加工の影響を吸収可能である結果、ワーク２００面との接触熱抵抗が低減する。ワーク２００面との接触熱抵抗が低減されることによって、ワーク２００面の温度分布をより均一にしやすくなる。

【0050】

（３ｈ）上記実施形態では、内側領域Ｂが熱流制御部１１の中心点Ｃを中心とする円形状の領域である構成を例示したが、熱流制御部における内側領域が配置される位置はこれに限定されるものではない。例えば、内側領域は、熱流制御部の中心点からズレた位置に配置されてもよい。また、上記実施形態では、熱流制御部１１が外側領域Ａ及び内側領域Ｂの２つの領域に区分けされる構成を例示したが、熱流制御部の構成はこれに限定されるものではない。例えば、熱流制御部は、複数の第１領域と、第２領域と、を有するような、３つ以上の領域に区分けされるように構成されてもよい。第１領域は、当該熱流制御部の表面における所定の範囲を占める領域である。第２領域は、第１領域の周囲を囲むように設けられる領域である。そして、熱流制御部は、例えば、複数の第１領域が第２領域に囲まれる範囲において任意の位置に配置されていてもよい。このような構成の場合においても、第１領域及び第２領域の何れか一方に、複数の貫通孔を有してもよい。また、第１領域に第２領域よりも熱伝導率が低い材料を含んでもよいし、第２領域に第１領域よりも熱伝導率が低い材料を含んでもよい。また、例えば、第１領域は、内側から外側又は外側から内側に向かって温度勾配を有するように、第１領域の範囲内においても熱伝導率に差を有するように構成されていてもよい。また、例えば、熱流制御部は、第１領域及び第２領域に加え、例えば、第３領域及び第３領域の周囲を囲む第４領域を備えるように構成されていてもよい。そして、第３領域及第４領域が第１領域及び第２領域とは異なるような熱伝導率差を有するように、熱流制御部において、複数の異なる熱流制御を実現できるように構成されていてもよい。

【0051】

（３ｉ）上記実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素として分散させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に統合したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。

【0052】

［本明細書が開示する技術思想］
［項目１］
熱源とワークとの間に配置して用いられ、前記ワークに伝わる温度を制御可能な温度制御装置であって、
面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含む熱流制御部を備え、
前記熱流制御部は、当該熱流制御部の表面における所定の範囲を占める第１領域と、前記第１領域の周囲を囲むように設けられる第２領域と、を有し、
前記第１領域及び前記第２領域は、少なくとも前記面方向に垂直な厚さ方向における熱伝導率が異なるように構成されている、温度制御装置。

【0053】

［項目２］
項目１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第１領域に、前記熱流制御部を前記厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する、温度制御装置。

【0054】

［項目３］
項目１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第２領域に、前記熱流制御部を前記厚さ方向に貫通する複数の貫通孔を有する、温度制御装置。

【0055】

［項目４］
項目２又は項目３に記載の温度制御装置であって、
前記複数の貫通孔は、円形、多角形及びしずく形の少なくとも何れかの形状を有する、温度制御装置。

【0056】

［項目５］
項目１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第１領域に、前記第２領域よりも熱伝導率が低い材料を含む、温度制御装置。

【0057】

［項目６］
項目１に記載の温度制御装置であって、
前記熱流制御部は、前記第２領域に、前記第１領域よりも熱伝導率が低い材料を含む、温度制御装置。

【0058】

［項目７］
項目１から項目６までのいずれか１項に記載の温度制御装置であって、
前記面方向への熱伝導率に優れたシート形状の高熱伝導材を含み、前記熱流制御部に積層される補助伝導部と、
前記熱流制御部及び前記補助伝導部に積層され、前記熱流制御部及び前記補助伝導部を保護する保護部と、
を更に備える、温度制御装置。

【0059】

［項目８］
加熱装置であって、
熱源と、
前記熱源に重ね合わせて配置される項目１から項目７までのいずれか１項に記載の温度制御装置と、
を備える、加熱装置。

【符号の説明】

【0060】

１１，１１ａ～１１ｅ…熱流制御部、１２…補助伝導部、１３…接着部、１４…保護部、１５…低熱伝導部、１６…ワーク当接部、１００，１００ｄ～１００ｇ…温度制御装置、１１０…熱流検証部、１１１…第１の面、１１２…第２の面、１１３，１１３ｃ…貫通孔、２００…ワーク、３００…熱源、４００，４００ａ…加熱装置、Ａ，Ａ２～Ａ５…外側領域、Ｂ，Ｂ３～Ｂ５…内側領域、Ｃ…中心点、Ｔ１，Ｔ３…検証条件、Ｔ２，Ｔ４…比較条件。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】