特許 7636234 セラミックスヒータ及びセラミックスヒータの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-17

(45)【発行日】2025-02-26

(54)【発明の名称】セラミックスヒータ及びセラミックスヒータの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/12 20060101AFI20250218BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20250218BHJP

   H05B 3/18 20060101ALI20250218BHJP

【ＦＩ】

H05B3/12 A

H05B3/20 328

H05B3/18

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021056641

(22)【出願日】2021-03-30

(65)【公開番号】P2022153882

(43)【公開日】2022-10-13

【審査請求日】2023-12-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004554

【氏名又は名称】弁理士法人ｉ－ＭＩＲＡＩ

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(72)【発明者】

【氏名】大木 敬介

【審査官】伊藤 紀史

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２４９３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－０６８１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－１４７９４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６１－０４８６９２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国特許出願公開第１１１１０９６６６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１８－００５９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２５７９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０８６６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０７６５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２７２５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１５０４９３（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上面に被加熱物が載置されるセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された、帯状の金属製の電極箔とを備え、
前記電極箔は、前記電極箔に分散するように配置された複数の貫通孔を有し、
前記電極箔の厚さは０．０５ｍｍ～０．１ｍｍであり、
前記貫通孔の開孔の平均径は１．０ｍｍ～３．０ｍｍであり、
前記複数の貫通孔が形成されていない場合の前記電極箔の前記上面の面積に対する、前記複数の貫通孔の開孔面積の和の比率である開孔率が５．７％以上１０．１％以下であり、
前記複数の貫通孔の前記開孔の前記平均径が前記帯状の電極箔の幅に対して２％～２０％であることを特徴とするセラミックスヒータ。

【請求項2】

前記電極箔は、モリブデン、タングステン、モリブデン合金及びタングステン合金からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属の箔である請求項１に記載のセラミックスヒータ。

【請求項3】

前記帯状の電極箔の前記幅が５ｍｍ～１５ｍｍである請求項１又は２に記載のセラミックスヒータ。

【請求項4】

表面に分散するように配置された複数の貫通孔を有する帯状の金属製の電極箔が、セラミックス材料に埋設されるように、前記電極箔の下側及び上側に前記セラミックス材料を積層することと、
前記積層された前記セラミックス材料及び前記電極箔を焼成することと、を備え、
前記電極箔の厚さは０．０５ｍｍ～０．１ｍｍであり、
前記貫通孔の開孔の平均径は１．０ｍｍ～３．０ｍｍであり、
前記複数の貫通孔が形成されていない場合の前記電極箔の前記表面の面積に対する、前記複数の貫通孔の開孔面積の和の比率である開孔率が５．７％以上１０．１％以下であり、
前記複数の貫通孔の前記開孔の前記平均径が前記帯状の電極箔の幅に対して２％～２０％であることを特徴とするセラミックスヒータの製造方法。

【請求項5】

前記電極箔は、モリブデン、タングステン、モリブデン合金及びタングステン合金からなる群から選ばれる少なくとも一種の金属を含む請求項４に記載のセラミックスヒータの製造方法。

【請求項6】

前記帯状の電極箔の前記幅が５ｍｍ～１５ｍｍである請求項４又は５に記載のセラミックスヒータの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックスヒータ及びセラミックスヒータの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、上面に被加熱物が載置されるセラミックス基材と、前記セラミックス基材に埋設された発熱抵抗体とを備えたセラミックスヒータが開示されている。発熱抵抗体は、互いに異なる方向に延在する円弧状発熱抵抗要素及び直線状発熱抵抗要素を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－５９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１においては、円弧状発熱抵抗要素と直線状発熱抵抗要素とが重なり合う接続部の単位長さ当たりの抵抗が、円弧状発熱抵抗要素及び直線状発熱抵抗要素における単位長さ当たりの抵抗よりも小さくなることと、それに起因して、接続部における発熱量が局所的に小さくなることが開示されている。そこで、上述のセラミックスヒータでは、接続部に局所的に貫通孔を形成することにより、接続部の単位長さ当たりの抵抗を大きくして、接続部における発熱量が局所的に小さくなることを抑制している。

【0005】

特許文献１に記載のセラミックスヒータにおいては、発熱抵抗体として、金属メッシュが用いられているが、特許文献１には、金属箔の発熱抵抗体を用いてもよいことが開示されている。しかしながら、単に金属メッシュの発熱抵抗体を金属箔の発熱抵抗体に置き換えた場合には、金属箔の発熱抵抗体の抵抗値が金属メッシュの発熱抵抗体の抵抗値に比べて小さくなりすぎるため、電流消費が大きくなり、セラミックスヒータ用の電源が大型化する恐れがある。

【0006】

本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、電流消費を抑制できるセラミックスヒータと、その製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様に従えば、上面に被加熱物が載置されるセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に埋設された、帯状の金属製の電極箔とを備え、
前記電極箔は、前記電極箔に分散するように配置された複数の貫通孔を有し、
前記電極箔の厚さは０．０５ｍｍ～０．１ｍｍであり、
前記貫通孔の開孔の平均径は１．０ｍｍ～３．０ｍｍであり、
前記複数の貫通孔が形成されていない場合の前記電極箔の前記上面の面積に対する、前記複数の貫通孔の開孔面積の和の比率である開孔率が５．７％以上１０．１％以下であり、
前記複数の貫通孔の前記開孔の前記平均径が前記帯状の電極箔の幅に対して２％～２０％であることを特徴とするセラミックスヒータが提供される。

【発明の効果】

【0008】

上記態様においては、電極箔に分散する複数の貫通孔の開孔率は、２．５％以上である。金属メッシュではなく、金属箔を用いて電極箔を形成しているので、メッシュを構成するワイヤ同士の接触による接触抵抗が発生しない。そのため、電極箔の抵抗値のばらつきを抑えることができ、セラミックスヒータの温度分布のばらつきを低減させることができる。また、金属箔に開孔率が２．５％以上となるように複数の貫通孔を分散させているので、金属箔の抵抗値を高く（例えば、１Ω以上）することができる。これにより、セラミックスヒータに用いる電源の消費電流を抑えることができ、電源の大型化を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】（ａ）は、セラミックスヒータ１００の概略図であり、（ｂ）は、セラミックスヒータ１００を別の方向から見た概略図である。

【図2】図２は、セラミックス基材１１０と電極箔１２０の形状を示した概略説明図である。

【図3】（ａ）～（ｅ）は、セラミックス基材１１０の製造方法の流れを示す図である。

【図4】（ａ）～（ｅ）は、セラミックス基材１１０の別の製造方法の流れを示す図である。

【図5】実施例４の電極箔１２０の概略図である。

【図6】比較例２のメッシュ電極２２０の概略図である。

【図7】実施例１～４及び比較例１、２の結果をまとめた表である。

【図8】電極箔１２０の変形例を示した概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

＜セラミックスヒータ１００＞
本発明の実施形態に係るセラミックスヒータ１００について図１（ａ）、１（ｂ）を参照しつつ説明する。セラミックスヒータ１００は、シリコンウェハなどの半導体ウェハ（以下、単にウェハ１０という）の加熱に用いられる。なお、以下の説明においては、セラミックスヒータ１００が使用可能に設置された状態（図１（ａ）の状態）を基準として上下方向５が定義される。図１（ａ）、１（ｂ）に示されるように、本実施形態に係るセラミックスヒータ１００は、セラミックス基材１１０と、電極箔１２０と、シャフト１３０と、給電線１４０とを備える。

【0011】

セラミックス基材１１０は、直径１２インチ（約３００ｍｍ）の円形の板状の形状を有する部材であり、その上面１１１には加熱対象であるウェハ１０が載置される。なお、図１（ａ）、１（ｂ）では図面を見やすくするためにウェハ１０とセラミックス基材１１０の上面１１１とを離して図示している。セラミックス基材１１０は、例えば、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成することができる。

【0012】

セラミックス基材１１０の内部には、帯状に裁断された電極箔１２０が埋設されている。電極箔１２０はタングステン（Ｗ）箔、モリブデン（Ｍｏ）箔、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金の箔等の耐熱金属（高融点金属）の箔により形成されている。タングステン箔、モリブデン箔の純度は９９％以上であることが好ましい。電極箔１２０の厚さは０．１５ｍｍ以下である。なお、電極箔１２０の抵抗値を高くして、セラミックスヒータ１００の消費電流を低減させるという観点からは、電極箔１２０の厚さを０．１ｍｍ以下にすることが好ましい。また、帯状に裁断された電極箔１２０の幅は２．５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましく、５ｍｍ～１５ｍｍであることがさらに好ましい。電極箔１２０は、図２に示される形状に裁断されている。電極箔１２０の形状の詳細については後述する。なお、セラミックス基材１１０の内部には電極箔１２０に加えて、ウェハ１０をジョンセン・ラーベック力により上面１１１に引き付けるための静電チャック電極及びセラミックス基材１１０の上方にプラズマを発生させるためのプラズマ電極のうち少なくとも一方が埋設されていてもよい。

【0013】

セラミックス基材１１０の下面１１２の略中央には、下方に延びるシャフト１３０が配置されている。シャフト１３０は中空の略円筒形状の円筒部１３１と、円筒部１３１の下方に設けられた大径部１３２とを有する。大径部１３２は、円筒部１３１の径よりも大きな径を有している。円筒部１３１の上面は、セラミックス又はガラス等の接合剤によりセラミックス基材１１０の下面１１２の略中央に固定されている。なお、円筒部１３１の上面と基剤１１０の下面１１２とを、拡散接合により固定することができる。あるいは、これらをねじ止め、ろう付け等によって固定することもできる。なお、シャフト１３０は、セラミックス基材１１０と同じように、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素等のセラミックス焼結体により形成されてもよい。あるいは、断熱性を高めるために、セラミックス基材１１０より熱伝導率の低い材料で形成されてもよい。

【0014】

上述のように、シャフト１３０は中空の円筒形状を有しており、その内部には上下方向に延びる貫通孔が形成されている。シャフト１３０の中空の部分（貫通孔）には、電極箔１２０に電力を供給するための給電線１４０が配置されている。給電線１４０の上端は、電極箔１２０の中央に配置された端子部１２１（図２参照）に電気的に接続されている。給電線１４０の下端には、給電端子１４１が設けられている。給電端子１４１は、不図示のヒータ用電源に接続される。これにより、給電端子１４１を介して電極箔１２０に電力が供給される。

【0015】

次に、電極箔１２０の形状について図２を参照しつつ説明する。電極箔１２０は帯状に裁断された金属製の箔であり、左右対称な形状を有している。電極箔１２０の外形は約３００ｍｍである。電極箔１２０は、４対のアーチ部１２２～１２５と、３対の直線部１２６～１２８とを有する。４対のアーチ部１２２～１２５の径は、この順に大きくなっており、基板１１０の径方向の中心側から外側に向かって等間隔に並んでいる。径方向の最も外側に位置する一対のアーチ部１２５は、互いに繋がっているが、残りの３対のアーチ部１２２～１２４は、左右に分かれて配置されている。一対の直線部１２６はアーチ部１２２、１２３を繋ぐように図２の縦方向に延びている。同様に、一対の直線部１２７はアーチ部１２３、１２４を繋ぎ、一対の直線部１２８は２つのアーチ部１２４、１２５を繋いでいる。最も内側のアーチ部１２２の端部の下面には端子部１２１が形成されており、給電線１４０の上端が下方から接続される。

【0016】

図２の拡大図に示されるように、電極箔１２０の全体にわたって分散するように複数の貫通孔が形成されている。貫通孔の径は、電極箔１２０の幅に対して、２％～２０％であることが好ましく、５％～１５％であることがさらに好ましい。貫通孔の径は、例えば、φ０．０５ｍｍ～φ３．０ｍｍである。以下の説明において、貫通孔が形成されていない場合の電極箔１２０の上面の面積に対する、貫通孔の開孔面積の総和の比を開孔比と呼ぶ。電極箔１２０には、開孔比が２．５％以上になるように、複数の貫通孔が分散している。開孔比を調整することにより、電極箔１２０の抵抗値を調整することができる。電極箔１２０の抵抗値を高めて、セラミックスヒータ１００の消費電流を低くするという観点から、開孔比が２．５％以上であることが好適であり、開孔比が２０％以上であることがさらに好適である。複数の貫通孔は、例えば、フォトレジスト又はドライフィルムでモリブデン箔（又はタングステン箔）の上面に所定の形状のマスクを形成し、リン酸、硝酸、酢酸、水を混合したエッチング液を用いてエッチングを行うことにより形成することができる。複数の貫通孔は、機械加工や放電加工によっても形成することができる。

【0017】

次に、セラミックスヒータ１００の製造方法について説明する。以下では、セラミックス基材１１０及びシャフト１３０が窒化アルミニウムで形成される場合を例に挙げて説明する。

【0018】

まず、セラミックス基材１１０の製造方法について説明する。図３（ａ）に示されるように、窒化ナトリウム（ＡｌＮ）粉末を主成分とする造粒粉Ｐをカーボン製の有床型５０１に投入し、パンチ５０２で仮プレスする。なお、造粒粉Ｐには、５ｗｔ％以下の焼結助剤（例えば、Ｙ_２Ｏ_３）が含まれることが好ましい。次に、図３（ｂ）に示されるように、仮プレスされた造粒粉Ｐの上に、所定形状に裁断された電極箔１２０を配置する。電極箔１２０には、予めエッチングにより複数の貫通孔が形成されている。なお、電極箔１２０は、加圧方向に垂直な面（有床型５０１の底面）に平行になるように配置される。このとき、Ｗのペレット又はＭｏのペレットを電極箔１２０の端子１２１の位置に埋設してもよい。

【0019】

図３（ｃ）に示されるように、電極箔１２０を覆うようにさらに造粒粉Ｐを有床型５０１に投入し、パンチ５０２でプレスして成形する。次に、図３（ｄ）に示されるように、電極箔１２０が埋設された造粒粉Ｐをプレスした状態で焼成する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。次に、図３（ｅ）に示されるように、端子１２１を形成するために、電極箔１２０までの止まり穴加工を行うなどの必要な加工を行い、セラミックス基材１１０が形成される。なお、ペレットを埋設した場合には、ペレットまでの止まり穴加工を行えばよい。

【0020】

セラミックス基材１１０は以下の方法によっても製造することができる。図４（ａ）に示されるように、窒化アルミニウムの造粒粉Ｐにバインダーを加えてＣＩＰ成型し、円板状に加工して、窒化アルミニウムの成形体５１０を作製する。次に、図４（ｂ）に示されるように、成形体５１０の脱脂処理を行い、バインダーを除去する。

【0021】

図４（ｃ）に示されるように、脱脂された成形体５１０に、電極箔１２０を埋設するための凹部５１１を形成する。成形体５１０の凹部５１１に電極箔１２０を配置し、別の成形体５１０を積層する。次に、図４（ｄ）に示されるように、電極箔１２０を挟むように積層された成形体５１０をプレスした状態で焼成する。焼成の際に加える圧力は、１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、１８００℃以上の温度で焼成することが好ましい。次に、図４（ｅ）に示されるように、端子１２１を形成するために、電極箔１２０までの止まり穴加工を行うなどの必要な加工を行い、セラミックス基材１１０が形成される。

【0022】

このようにして形成されたセラミックス基材１１０の下面１１２の略中央に、シャフト１３０を固定することにより、セラミックスヒータ１００が製造される。シャフト１３０は、バインダーを数ｗｔ％添加した窒化アルミニウムの造粒粉Ｐを静水圧（１ＭＰａ程度）で成形し、成形体を所定形状に加工した後、窒素雰囲気中で焼成することにより形成される。

【実施例】

【0023】

以下、本発明について実施例及び比較例を用いて更に説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施例及び比較例に限定されない。

【0024】

［実施例１］
実施例１では、電極箔１２０として、厚さ０．１ｍｍ、直径３５０ｍｍのモリブデン箔を用いた。モリブデン箔の全面に一辺の長さが４ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径１．０ｍｍの貫通孔を形成した。その後、図２のような形状にモリブデン箔を裁断し、電極箔１２０とした。なお、実施例１の電極箔１２０の開孔率は約５．７％である。

【0025】

また、以下の手順でセラミックスヒータ１００の温度分布の評価試験を行った。まず、評価試験の前に、端子１２１間の抵抗値をテスターで計測して、電極箔１２０の室温での抵抗値を求めた。実施例１では、電極箔１２０の抵抗値は２．２７Ωであった。次に、セラミックスヒータ１００に不図示の外部電源から電流を流し、不図示の熱電対により設定温度４５０℃で温度制御を行った。設定温度を４５０℃に保った状態で、基板１１０の上面１１１（ウェハ載置面）の、直径２９０ｍｍの領域の温度分布を赤外線カメラで計測した。測定された温度分布の、最大温度から最小温度を引いた値を温度差Δとして求めた。温度差Δは、基板１１０の上面１１１の温度分布のばらつきの指標となる。実施例１において、設定温度４５０℃に対する温度差Δが３．３℃であった。

【0026】

温度分布の評価試験の後、基板１１０を径方向に切断し、その断面を光学顕微鏡を用いて、電極箔１２０の剥離が生じていないかどうかを目視で確認した。実施例１では、電極箔１２０の剥離は確認できなかった。

【0027】

［実施例２］
実施例２のセラミックスヒータ１００は、電極箔１２０となるモリブデン箔の厚さを０．０５ｍｍに変更したことを除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同じである。

【0028】

実施例１と同様に、電極箔１２０の室温での抵抗値を求めたところ、４．５５Ωであった。また、設定温度４５０℃に対する温度差Δは３．２℃であった。なお、電極箔１２０の剥離は確認できなかった。

【0029】

［実施例３］
実施例３のセラミックスヒータ１００は、電極箔１２０の貫通孔の大きさ及び配置を除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同じである。実施例３では、電極箔１２０となるモリブデン箔の全面に一辺の長さが９ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径３．０ｍｍの貫通孔を形成した。実施例３の電極箔１２０の開孔率は約１０．１％である。

【0030】

実施例１と同様に、電極箔１２０の室温での抵抗値を求めたところ、２．４６Ωであった。また、設定温度４５０℃に対する温度差Δは４．８℃であった。なお、電極箔１２０の剥離は確認できなかった。

【0031】

［実施例４］
実施例４のセラミックスヒータ１００は、電極箔１２０の貫通孔の大きさ及び配置を除いて、実施例１のセラミックスヒータ１００と同じである。実施例４の電極箔１２０を図５に示している。アーチ部１２２とアーチ部１２５には、実施例１と同様に、一辺の長さが４ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径１．０ｍｍの貫通孔が形成されている。アーチ部１２２とアーチ部１２５における電極箔１２０の開孔率は、実施例１と同様に約５．７％である。アーチ部１２３とアーチ部１２４には、一辺の長さが２ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径０．５ｍｍの貫通孔が形成されている。アーチ部１２３とアーチ部１２４における電極箔１２０の開孔率も、約５．７％である。また、直線部１２６～１２８には貫通孔は形成されていない。電極箔１２０全体の開孔率は、直線部１２６～１２８に貫通孔が形成されていない分、５．７％よりも若干小さくなる。

【0032】

実施例１と同様に、電極箔１２０の室温での抵抗値を求めたところ、１．９９Ωであった。また、設定温度４５０℃に対する温度差Δは２．８℃であった。なお、電極箔１２０の剥離は確認できなかった。

【0033】

［比較例１］
比較例１では、電極箔１２０は、貫通孔が形成されていない点を除いて、実施例１の電極箔１２０と同様である。

【0034】

実施例１と同様に、電極箔１２０の室温での抵抗値を求めたところ、０．６８Ωであった。また、設定温度４５０℃に対する温度差Δは１２℃であった。また、電極箔１２０がセラミックス基材１１０から剥離している箇所があることが確認された。

【0035】

［比較例２］
比較例２のメッシュ電極２２０（図６参照）は、モリブデン箔から形成されたものではなく、モリブデンメッシュを実施例１の電極箔１２０と同じ形状に裁断して形成されたものである。モリブデンメッシュのワイヤ径は０．１ｍｍであり、メッシュサイズ（１インチ当たりのワイヤの本数）は５０である。比較例２のメッシュ電極２２０の開孔率は約８０．３％である。

【0036】

実施例１と同様に、メッシュ電極２２０の室温での抵抗値を求めたところ、３．４１Ωであった。また、設定温度４５０℃に対する温度差Δは５．５℃であった。なお、メッシュ電極２２０の剥離は確認できなかった。

【0037】

＜実施例及び比較例のまとめ＞
図７は、上述の実施例１～４及び比較例１、２の結果をまとめた表を示している。

【0038】

実施例１、２においては、複数の貫通孔を電極箔１２０の全域に分散させることにより、裁断後の電極箔１２０の抵抗値のばらつきを抑えることができたと考えられる。その結果、実施例１、実施例２のいずれにおいても、設定温度４５０℃に対する温度差Δを５℃未満（実施例１では３．２℃、実施例２では３．３℃）に抑えることができた。

【0039】

実施例１においては、開孔率が５％以上となるように複数の貫通孔を電極箔１２０の全域に分散させている。そのため、電極箔１２０の抵抗値を１Ω以上（２．２７Ω）にすることができた。これにより、セラミックスヒータ１００の消費電流を低く抑えることができた。さらに、実施例２においては、電極箔１２０となるモリブデン箔の厚さを０．１ｍｍから０．０５ｍｍにすることにより、電極箔１２０の抵抗値を４．５５Ωまで高くすることができた。これにより、セラミックスヒータ１００の消費電流をさらに低く抑えることができた。

【0040】

実施例３においては、電極箔１２０の開孔率が約１０．１％まで大きくなるように、実施例１、２と比べて大きな径の貫通孔を形成している。このような場合であっても、複数の貫通孔を電極箔１２０に分散させることにより、電極箔１２０の抵抗値を１Ω以上（２．４６Ω）にすることができた。これにより、セラミックスヒータ１００の消費電流を低く抑えることができた。また、複数の貫通孔を電極箔１２０に分散させることにより、裁断後の電極箔１２０の抵抗値のばらつきを抑えることができた。その結果、実施例３においては設定温度４５０℃に対する温度差Δを５℃未満（４．８℃）に抑えることができた。

【0041】

実施例４においても、複数の貫通孔を電極箔１２０に分散させることにより、電極箔１２０の抵抗値を１Ω以上（１．９９Ω）にすることができた。これにより、セラミックスヒータ１００の消費電流を低く抑えることができた。実施例４の電極箔１２０は、電極箔１２０の全面に均等に貫通孔が分散しているわけではなく、貫通孔の分布を局所的に増減させるように調整している。これにより、電極箔１２０のパターンによってヒートスポット、コールドスポットが生じることを抑制することができた。その結果、実施例４においては設定温度４５０℃に対する温度差Δを５℃未満（２．８℃）に抑えることができた。

【0042】

比較例１においては、実施例１、３、４と同じ厚さのモリブデン箔を用いて電極箔１２０を形成しているものの、電極箔１２０には貫通孔が形成されていない。そのため、電極箔１２０の抵抗値が１Ω以下（０．６８Ω）となってしまい、セラミックスヒータ１００の消費電流を低く抑えることができなかった。また、電極箔１２０がセラミックス焼結体と直接結合しないため、電極箔１２０の剥離が発生したと考えられる。これに起因して、局所的なヒートスポットが発生し、セラミックスヒータ１００のセラミックス基材１１０の上面１１１の温度のばらつきが大きくなった。その結果、比較例１においては、設定温度４５０℃に対する温度差Δが５℃以上（１２℃）に上昇した。

【0043】

比較例２においては、モリブデン箔ではなく、モリブデンメッシュを用いてメッシュ電極２２０を形成している。図６に示されるように、メッシュを用いた場合には、ワイヤが上下に接触して交差する箇所があり、この接触部分において接触抵抗が発生する。このような接触抵抗の大きさは必ずしも一様ではことに起因して、メッシュ電極２２０の抵抗値のばらつきが、モリブデン箔を用いて電極箔１２０を形成している場合と比べて大きくなっていると考えられる。その結果、比較例２においては、設定温度４５０℃に対する温度差Δが５℃以上（５．５℃）に上昇した。

【0044】

＜実施形態の作用効果＞
上記実施形態において、セラミックスヒータ１００は、セラミックス基材１１０と、セラミックス基材１１０に埋設された金属製の電極箔１２０とを備えている。電極箔１２０には、複数の貫通孔が分散している。電極箔に分散する複数の貫通孔の開孔率は、２．５％以上である。金属メッシュではなく、金属箔を用いて電極箔を形成しているので、メッシュを構成するワイヤ同士の接触による接触抵抗が発生しない。そのため、電極箔１２０の抵抗値のばらつきを抑えることができ、セラミックスヒータ１００の温度分布のばらつきを低減させることができる。また、電極箔１２０に開孔率が２．５％以上となるように複数の貫通孔を分散させているので、電極箔１２０の抵抗値を高く（例えば、１Ω以上）することができる。これにより、セラミックスヒータ１００に用いる電源の消費電流を抑えることができ、電源の大型化を抑制することができる。

【0045】

また、セラミックス基材１１０の内部に埋設された電極箔１２０に複数の貫通孔が分散しているので、セラミックス基材１１０の、電極箔１２０を挟んでの上下に位置する領域は、貫通孔を介して互いに接触している。これにより、電極箔１２０とセラミックス基材１１０とが強く接合しているため、電極箔１２０がセラミックス基材１１０から剥離することが抑制される。

【0046】

上記実施形態において、電極箔１２０として、タングステン（Ｗ）箔、モリブデン（Ｍｏ）箔、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金の箔を用いている。これらはいずれも高い融点を有しているので、ヒータ用の電極材料として好適である。しかしながら、これらの金属箔（合金の箔）は体積抵抗率が比較的小さいため、電極箔１２０として用いるためには細長いパターンなどを採用して電極箔の抵抗値を高くする必要があった。但し、この場合には、電極箔の破断のリスクが増大してしまうことになる。本実施形態においては、電極箔１２０に貫通孔を分散させることにより、電極箔の抵抗値を高くしているので、上記のような細長いパターンを採用することに伴う電極箔の破断のリスクを回避することができる。

【0047】

＜変更形態＞
上述の実施形態は、あくまで例示に過ぎず、適宜変更しうる。例えば、電極箔１２０の形状、大きさ、厚さは上記実施形態のものには限られず、適宜変更しうる。また、上記実施形態においては、電極箔として、モリブデン箔、タングステン箔、モリブデン及び／又はタングステンを含む合金の箔を用いていたが、本発明はそのような態様には限られない。例えば、モリブデン、タングステン以外の金属の箔、又は、合金の箔を用いることもできる。

【0048】

上記実施形態及び実施例１～４においては、開孔率が５％以上である電極箔１２０を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様には限られない。例えば、電極箔１２０に一辺の長さが６ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径１ｍｍの貫通孔を形成してもよい。この場合には、電極箔１２０の開孔率は約２．５２％である。また上記実施形態及び実施例１～４においては、開孔率が１０．１％以下である電極箔１２０を例に挙げて説明したが、本発明はこのような態様には限られず、開孔率をさらに大きくすることもできる。例えば、電極箔１２０に一辺の長さが０．１ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径０．０５ｍｍの貫通孔を形成してもよい。この場合には、電極箔１２０の開孔率は約２２．２６％である。あるいは、一辺の長さが５ｍｍの正三角形を敷き詰めたと仮定した場合の各頂点にあたる位置に、それぞれ直径３ｍｍの貫通孔を形成してもよい。この場合には、電極箔１２０の開孔率は約３２．６３％である。これらの場合はさらに電極箔１２０の抵抗値を高めることができるため、好適である。

【0049】

なお、上記説明では、貫通孔が等間隔のピッチで配置されるように、まんべんなく敷き詰めた正三角形の頂点に対応する位置に、貫通孔が形成されていた。しかしながら、本発明はそのような態様には限られず、任意の位置に複数の貫通孔を分散させることができる。例えば、図８に示されるように、複数の貫通孔をランダムに配置することもできる。また、上記実施例１～４においては、直径が０．５ｍｍ～３．０ｍｍの同形状の貫通孔が分散している態様を例に挙げたが、本発明はこのような態様には限られない。分散するように配置される貫通孔は同形状であることには限られず、平均径が０．０５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲内であればよい。ここで、径とは、貫通孔の開口の最長径（例えば、正方形であれば対角線の長さ）をいう。

【0050】

以上、発明の実施形態及びその変更形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記の記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが当業者に明らかである。そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが請求の範囲の記載からも明らかである。

【0051】

明細書、及び図面中において示した製造方法における各処理の実行順序は、特段に順序が明記されておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるので無い限り、任意の順序で実行しうる。便宜上、「まず、」「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するわけではない。

【符号の説明】

【0052】

１００ セラミックスヒータ
１１０ セラミックス基材
１２０ 電極箔
１３０ シャフト
１４０ 給電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】