(57)【要約】【課題】熱応力を緩和できるヒータを提供する。【解決手段】ヒータ１は、基体９と抵抗発熱体１１とを有している。基体９は、上面３ａを有している絶縁性の部材である。抵抗発熱体１１は、線材１７がコイル軸ＣＡの回りに螺旋状に巻き回されて構成されたコイル１５を含む。コイル軸ＣＡは、上面３ａに沿って延びている。線材１７の中心線ＣＬに直交する断面において、基体９は、線材１７に接するとともに線材１７を囲んでいる第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１を囲んでいる第２領域Ｒ２と、を有している。第１領域Ｒ１は、線材１７から離れている複数の空隙１９を含み、空隙１９の面積率が第２領域Ｒ２よりも高い。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定面を有している絶縁性の基体と、
線材がコイル軸の回りに螺旋状に巻き回されて構成されたコイルを含み、前記コイル軸が前記所定面に沿って延びている抵抗発熱体と、
を有しており、
前記線材の中心線に直交する断面において、
前記基体は、
前記線材に接するとともに前記線材を囲んでいる第１領域と、
前記第１領域を囲んでいる第２領域と、を有しており、
前記第１領域は、前記線材から離れている複数の空隙を含み、空隙の面積率が前記第２領域よりも高い
ヒータ。
【請求項２】
前記線材の円相当径を基準距離とするとき、前記第１領域は、前記線材の輪郭から前記基準距離までの領域である
請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記第２領域は、前記第１領域の外縁から前記基準距離の３倍の距離までの領域である
請求項２に記載のヒータ。
【請求項４】
前記第１領域における空隙の面積率と前記第２領域における空隙の面積率との差が１％以上１０％以下である。
請求項２又は３に記載のヒータ。
【請求項５】
前記第１領域における空隙の面積率が３％以上１４％以下である
請求項２〜４のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項６】
前記基準距離が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である。
請求項２〜５のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項７】
前記所定面に直交するとともに前記所定面を平面視したときに前記線材の中心線に直交する第１断面における前記線材の形状は、前記線材の中心線に直交する第２断面における前記線材の形状が真円であると仮定した場合の前記線材の前記第１断面における形状に比較して、前記所定面に直交する方向に潰れた形状である
請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項８】
前記線材のうち前記所定面に平行な接線を有する部分の、当該部分の中心線に直交する断面の形状は、真円よりも前記所定面に直交する方向に潰れた形状である
請求項１〜７のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項９】
前記線材は、
前記コイル軸に対して前記所定面側に位置している第１部分と、
前記コイル軸に対して前記所定面に沿う方向に位置している第２部分と、を有しており、
前記第１部分の、当該第１部分の中心線に直交する断面の形状は、前記第２部分の、当該第２部分の中心線に直交する断面の形状よりも扁平である
請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１０】
前記線材は、
前記コイル軸に対して前記所定面側に位置している第１部分と、
前記コイル軸に対して前記所定面に沿う方向に位置している第２部分と、を有しており、
前記所定面に直交するとともに前記所定面を平面視したときに前記第１部分の中心線に直交する第３断面において、
前記第１部分の前記所定面に平行な長さをＬ１１、
前記第１部分の前記所定面に直交する方向の長さをＬ１２とし、
前記第１部分の中心線に直交する断面における前記第１部分の形状が真円であると仮定した場合の、前記第３断面において、
前記第１部分の前記所定面に平行な長さをＬ１３、
前記第１部分の前記所定面に直交する方向の長さをＬ１４とし、
前記所定面に直交するとともに前記所定面を平面視したときに前記第２部分の中心線に直交する第４断面において、
前記第２部分の前記所定面に平行な長さをＬ２１、
前記第２部分の前記所定面に直交する方向の長さをＬ２２とし、
前記第２部分の中心線に直交する断面における前記第２部分の形状が真円であると仮定した場合の、前記第４断面において、
前記第２部分の前記所定面に平行な長さをＬ２３、
前記第２部分の前記所定面に直交する方向の長さをＬ２４としたとき、
（Ｌ１２／Ｌ１１）／（Ｌ１４／Ｌ１３）は、（Ｌ２２／Ｌ２１）／（Ｌ２４／Ｌ２３）よりも小さい
請求項７に記載のヒータ。
【請求項１１】
前記コイル軸は、
互いに並列に延びている２つの延在部と、
前記２つの延在部の一方から他方への折り返し部分を構成している屈曲部と、を有しており、
前記線材のうち前記屈曲部回りに巻き回されている部分を囲む前記第１領域における空隙の面積率は、前記線材のうち前記延在部回りに巻き回されている部分を囲む前記第１領域における空隙の面積率よりも高い
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１２】
前記基体は、窒化アルミニウム質焼結体からなる
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１３】
前記抵抗発熱体の主成分は、ＷまたはＭｏである
請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１４】
前記第１領域において、全ての前記空隙の面積の９割以上は、各空隙内に収まる最大円を仮定したときの当該最大円の直径が５０μｍ以下となる空隙によって占められている
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のヒータ。
【請求項１５】
抵抗発熱体の外周面にセラミック粉末と滑剤とを混合した被覆層を設ける被覆層形成ステップと、
前記被覆層が設けられた前記抵抗発熱体の周囲にセラミック原料粉末を配置して焼成し、前記被覆層及び前記セラミック原料粉末の焼結体によって、前記抵抗発熱体が埋設されえいる基体を形成する焼成ステップと、
を有しており、
前記焼成ステップでは、前記滑剤を消散させて前記抵抗発熱体の周囲に空隙を形成する  ヒータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ヒータ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置などに用いられるヒータが知られている（例えば特許文献１〜３）。このようなヒータとして、例えば、セラミックからなる板状の基体と、基体に埋設されたコイルとを有するものが知られている（例えば特許文献１）。コイルは、例えば、抵抗発熱体からなる線材がコイル軸の回りに螺旋状に巻き回されて構成され、コイル軸が基体の主面（板の最も広い面、表裏）に沿って渦巻状又はミアンダ状に延びるように基体内に配置される。
【０００３】
特許文献２及び３では、抵抗発熱体からなる線材は、コイルを構成していない。特許文献２及び３のヒータでは、線材に直交する横断面において、線材の外周面の一部と基体との間に空隙が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−４５３６０号公報
【特許文献２】特開平６−３９５５０号公報
【特許文献３】特開２００５−３４００５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
熱応力を緩和できるヒータ及びその製造方法が提供されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るヒータは、所定面を有している絶縁性の基体と、線材がコイル軸の回りに螺旋状に巻き回されて構成されたコイルを含み、前記コイル軸が前記所定面に沿って延びている抵抗発熱体と、を有しており、前記線材の中心線に直交する断面において、前記基体は、前記線材に接するとともに前記線材を囲んでいる第１領域と、前記第１領域を囲んでいる第２領域と、を有しており、前記第１領域は、前記線材から離れている複数の空隙を含み、空隙の面積率が前記第２領域よりも高い。
【０００７】
本開示の一態様に係るヒータの製造方法は、抵抗発熱体の外周面にセラミック粉末と滑剤とを混合した被覆層を設ける被覆層形成ステップと、前記被覆層が設けられた前記抵抗発熱体の周囲にセラミック原料粉末を配置して焼成し、前記被覆層及び前記セラミック原料粉末の焼結体によって、前記抵抗発熱体が埋設されえいる基体を形成する焼成ステップと、を有しており、前記焼成ステップでは、前記滑剤を消散させて前記抵抗発熱体の周囲に空隙を形成する。
【発明の効果】
【０００８】
上記の構成又は手順によれば、熱応力を緩和できるヒータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）は実施形態に係るヒータの構成を示す斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図。
【図２】図１のヒータのヒータプレートの平面透視図。
【図３】図２の領域IIIを拡大及び透視して示す斜視図。
【図４】図４（ａ）は図１のヒータの抵抗発熱体を構成する線材及びその周囲の横断面を示す図、図４（ｂ）は図４（ａ）の領域IVｂの拡大図、図４（ｃ）は線材及びその周囲の縦断面を示す図。
【図５】図５（ａ）は第１領域及び第２領域を説明するための模式図、図５（ｂ）は円相当径を説明するための模式図。
【図６】図６（ａ）〜図６（ｆ）は線材の形状の細部を示すための模式図。
【図７】図１のヒータの製造方法の手順の一例を示すフローチャート。
【図８】図８（ａ）及び図８（ｂ）は図７のフローチャートを補足する模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態に係るヒータについて、図面を参照しつつ説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上の模式的なものである。従って、細部は省略されていることがあり、また、寸法比率は必ずしも現実のものとは一致していない。また、ヒータは、各図に示されていない周知の構成要素をさらに備えていても構わない。
【００１１】
（ヒータの概略構成）
図１（ａ）は、実施形態に係るヒータ１の構成を示す模式的な分解斜視図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。なお、ヒータ１は、必ずしも図１の紙面上方を実際の上方として利用される必要はない。以下では、便宜上、図１の紙面上方が実際の上方であるものとして、上面及び下面等の用語を用いることがある。また、特に断りがない限り、単に平面視という場合、図１の紙面上方から見ることを指すものとする。
【００１２】
ヒータ１は、例えば、概略板状（図示の例では円盤状）のヒータプレート３と、ヒータプレート３から下方へ延びているパイプ５と、パイプ５内に挿通されている１対の配線部材７とを有している。
【００１３】
ヒータプレート３は、その上面３ａに加熱対象物の一例としてのウェハ（不図示）が載置され（重ねられ）、ウェハの加熱に直接に寄与する。パイプ５は、例えば、ヒータプレート３の支持及び配線部材７の保護に寄与する。配線部材７は、ヒータプレート３への電力の供給に寄与する。
【００１４】
（ヒータプレートの概略構成）
ヒータプレート３の上面３ａは、例えば、概ね平面である。ヒータプレート３の平面形状及び各種の寸法は、加熱対象物の形状及び寸法等を考慮して適宜に設定されてよい。例えば、平面形状は、円形（図示の例）又は多角形（例えば矩形）である。寸法の一例を示すと、直径は２０ｃｍ以上３５ｃｍ以下、厚さは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
【００１５】
ヒータプレート３は、例えば、絶縁性の基体９と、基体９に埋設されている抵抗発熱体１１と、抵抗発熱体１１に電力を供給するための端子１３とを備えている。抵抗発熱体１１に電流が流れることによって、ジュールの法則に従って熱が発生し、ひいては、基体９の上面３ａに載置されているウェハが加熱される。
【００１６】
（基体の概略構成）
基体９の外形は、ヒータプレート３の外形を構成している。従って、上述のヒータプレート３の形状及び寸法に係る説明は、そのまま基体９の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。基体９の材料は、例えば、セラミックスである。セラミックスは、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３、アルミナ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、及び窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）等を主成分とする焼結体である。なお、主成分は、例えば、その材料の５０質量％以上又は８０質量％以上を占める材料である（以下、同様。）。
【００１７】
また、基体９の材料が窒化アルミニウムである場合において、基体９は、イットリウム（Ｙ）の化合物を含んでいてもよい。Ｙ化合物としては、例えば、ＹＡＧ（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）及びＹ２Ｏ３を挙げることができる。
【００１８】
（抵抗発熱体の概略構成）
図２は、ヒータプレート３の平面透視図である。図３は、図２の領域IIIを拡大及び透視して示す斜視図である。
【００１９】
抵抗発熱体１１は、コイル１５を有している。コイル１５は、線材１７がコイル軸ＣＡ（図２及び図３において一部のみ示す。）の回りに螺旋状に巻き回されて構成されている。そして、抵抗発熱体１１は、コイル軸ＣＡが上面３ａに沿って（例えば平行に）延びるように基体９内に埋設されている。基体９を構成する材料は、コイル１５の全体を覆っているとともにコイル１５の内側（コイル軸ＣＡ側）に充填されており、ひいては、線材１７の外周面の全面に接している。
【００２０】
なお、本開示の説明では、コイル軸ＣＡ及び線材１７の中心線ＣＬ（図４（ａ）及び図６（ａ）参照）の用語を用いる。これは、例えば、コイル１５に直交する断面という場合に、コイル１５の経路に直交する断面（コイル軸ＣＡに直交する断面）、及び線材１７の経路に直交する断面（中心線ＣＬに直交する断面）のいずれを指すのか曖昧になるおそれがあるからに過ぎない。従って、コイル軸ＣＡ及び中心線ＣＬの位置は、必ずしも正確に特定される必要は無い。そして、コイル軸ＣＡの位置は、コイル１５の形状等から合理的に判断されてよく、中心線ＣＬは、線材１７の形状等から合理的に判断されてよい。
【００２１】
線材１７は、細長い部材であり、その長さは、横断面の寸法に比較して十分に長い。なお、以下の説明において、単に「線材１７の横断面」という場合、特に断りが無い限り、当該横断面は、線材１７が延びる方向に直交する断面（線材１７の中心線ＣＬに直交する断面）を指すものとする。線材１７の横断面の形状及び寸法は、線材１７の概ね全長に亘って、概略、一定である。ただし、後述するように、厳密には、線材１７の横断面の形状及び寸法は、長さ方向の位置によって異なっている。
【００２２】
線材１７の横断面の形状は、円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）等の適宜な形状とされてよい。ただし、本実施形態の説明では、主として、線材１７の横断面の形状が概ね円形又は楕円形である場合（換言すれば横断面の外縁が数学でいう凸曲線である場合）を例に取る。線材１７の横断面の寸法は、適宜に設定されてよい。一例を挙げると、線材１７の横断面の直径は、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、代表的には０．５ｍｍ程度である。横断面の形状が円形でない場合、ここでいう直径は、例えば、円相当径（後述）であってもよいし、最大径であってもよい。
【００２３】
コイル１５の、コイル軸ＣＡ方向に見たときの形状（コイル軸ＣＡ方向に見たときの線材１７の経路）は、円形、楕円形、又は多角形（例えば矩形）等の適宜な形状とされてよい。なお、以下の説明では、便宜上、当該形状をコイル１５の横断面の形状ということがある。本実施形態の説明では、主として、コイル１５の横断面の形状が概ね円形又は楕円形である場合（換言すればコイル軸ＣＡ方向に見た線材１７の経路が数学でいう凸曲線である場合）を例に取る。
【００２４】
なお、図２に示されているように、平面透視においては、コイル軸ＣＡ回りに螺旋状に巻き回されている線材１７は、コイル軸ＣＡを中心として振動する波状に見える。また、図１（ｂ）では、コイル１５は、内部に基体９の材料が充填されていない円筒状であるかのように模式的に示されている。図１（ｂ）を厳密に示した場合においては、コイル軸ＣＡの回りの円周上の一部に表れる線材１７の断面が上面３ａに沿う複数位置に示される。
【００２５】
コイル１５の各種の寸法は、適宜に設定されてよい。例えば、上面３ａの平面視において、コイル１５の波高（波の谷から隣の山までの高さ、振幅の２倍）は、１ｍｍ以上１０ｍｍ、又は２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。ただし、コイル軸ＣＡが屈曲するような特異部分においては、この限りではない。なお、波高は、上面３ａの平面視において、線材１７の中心線ＣＬを基準として測定されてよく、この場合、コイル１５が真円であれば、いわゆるコイル平均径に相当する。また、例えば、コイル１５のピッチ（平面視における波長）は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、又は２ｍｍ以上５ｍｍである。ただし、コイル軸ＣＡが屈曲するような特異部分においては、この限りではない。
【００２６】
コイル軸ＣＡの平面視における経路（パターン）は、適宜な形状とされてよい。例えば、コイル１５は、ヒータプレート３において１つのみ設けられており、コイル軸ＣＡは、その一端から他端まで自己に対して交差することなく延びている。ひいては、コイル１５及び線材１７も平面視において自己に対して重複していない。
【００２７】
また、図示の例では、コイル軸ＣＡは、ヒータプレート３を２分割した各領域において、円周方向に往復するように（ミアンダ状に）延びている。換言すれば、コイル軸ＣＡは、円周方向に沿って湾曲しつつ互いに並列（例えば平行）に延びている複数の延在部ＣＡ１と、互いに隣り合う延在部ＣＡ１の一方から他方への折り返し部分を構成している屈曲部ＣＡ２とを有している。ミアンダ状に延びるコイル軸ＣＡにおいて、半円内における延在部ＣＡ１の本数（図示の例では７本）及び径方向の間隔（ピッチ）は適宜に設定されてよい。
【００２８】
なお、コイル軸ＣＡは、図示の例の他、例えば、渦巻状に延びていてもよい。また、コイル軸ＣＡは、一の半径方向において直線状に往復するように延びていてもよい。別の観点では、図示の例とは異なり、延在部ＣＡ１は、直線状に延びていてもよい。屈曲部ＣＡ２の形状は、例えば、隣り合う延在部ＣＡ１の端部間を直線的に延びる形状であってもよいし、全体として湾曲する形状であってもよい。
【００２９】
コイル軸ＣＡの基体９の厚み方向における位置は適宜に設定されてよい。例えば、コイル軸ＣＡは、基体９の厚み方向の中央位置（上面３ａと下面３ｂとの中間位置）又は当該位置よりも上面３ａ側に位置している。別の観点では、線材１７のうちコイル軸ＣＡに対して上面３ａ側に位置する部分（後述する第１部分１７ａ）は、線材１７のうちコイル軸ＣＡに対して側方に位置する部分（後述する第２部分１７ｂ）に比較して、基体９の厚さ方向の表面（上面３ａ）に近い。
【００３０】
線材１７の横断面の形状及び寸法、コイル１５の横断面の形状及び寸法、並びにコイル１５のピッチは、コイル軸ＣＡの長さ方向に亘って一定であってもよいし、コイル軸ＣＡの位置に応じて異なっていてもよい。例えば、特に図示しないが、最も内周の延在部ＣＡ１及び最も外周の延在部ＣＡ１においては、コイル１５のピッチ（平面視における波長）が他の延在部ＣＡ１におけるコイル１５のピッチよりも小さくされていてもよい。
【００３１】
抵抗発熱体１１の材料は、電流が流れることによって熱を生じる導体（例えば金属）である。導体は、適宜に選択されてよく、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、プラチナ（Ｐｔ）若しくはインジウム（Ｉｎ）又はこれらを主成分とする合金である。また、抵抗発熱体１１の材料は、前記のような金属を含む導電ペーストを焼成して得られるものであってもよい。すなわち、抵抗発熱体１１の材料は、ガラス粉末及び／又はセラミック粉末等の添加剤（別の観点では無機絶縁物）を含むものであってもよい。
【００３２】
（端子）
図１（ｂ）及び図２に示すように、端子１３は、例えば、抵抗発熱体１１の長さ方向両端に接続されているとともに、当該両端の位置にて、基体９のうちの下面３ｂ側の部分を貫通して下面３ｂから露出している。これにより、ヒータプレート３の外部から抵抗発熱体１１へ電力を供給可能になっている。１対の端子１３（抵抗発熱体１１の両端）は、例えば、ヒータプレート３の中央側に位置している。端子１３と抵抗発熱体１１との接合は適宜な方法によってなされてよい。例えば、端子１３は、導電ペーストが焼成されることによって抵抗発熱体１１と共に一体的に形成されてもよいし、端子１３となる部材の一部をかしめて抵抗発熱体１１に圧着してもよい。
【００３３】
（パイプ）
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すパイプ５は、上下（軸方向両側）が開口している中空状である。別の観点では、パイプ５は、上下に貫通する空間５ｓを有している。パイプ５の横断面（軸方向に直交する断面）及び縦断面（軸方向に平行な断面。図１（ｂ）に示す断面）の形状は適宜に設定されてよい。図示の例では、パイプ５は、軸方向の位置に対して径が一定の円筒形状である。もちろん、パイプ５は、高さ方向の位置によって径が異なっていてもよい。また、パイプ５の寸法の具体的な値は適宜に設定されてよい。特に図示しないが、パイプ５には、冷媒又はパージガスが流れる流路が形成されていてもよい。
【００３４】
パイプ５は、セラミック等の絶縁材料から構成されていてもよいし、金属（導電材料）から構成されていてもよい。セラミックの具体的な材料としては、例えば、基体９の説明で挙げたもの（ＡｌＮ等）が利用されてよい。また、パイプ５の材料は、基体９の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００３５】
基体９とパイプ５との固定は、適宜な方法によってなされてよい。例えば、両者は、両者の間に介在する接着剤（不図示）によって固定されてもよいし、両者の間に接着材を介在させずに、固相接合によって固定されてもよいし、ボルト及びナット（いずれも不図示）を利用して機械的に固定されてもよい。
【００３６】
接着剤は、有機材料であってもよいし、無機材料であってもよいし、導電材料であってもよいし、絶縁材料であってもよい。具体的には、接着剤としては、例えば、ガラス系のものが用いられてよい（ガラス接合が利用されてよい）。固相接合としては、例えば、拡散接合が利用されてよい。拡散接合では、基体９とパイプ５とが加熱加圧されることによって接合される。拡散接合は、基体９とパイプ５とを直接に当接させるものだけでなく、両者の間に接合を促進するための材料が配置されるものも含むものとする。当該材料は、接合の際、固相状態であってもよいし、液相状態であってもよい。
【００３７】
（配線部材）
配線部材７は、パイプ５の空間５ｓ内に挿通されている。平面透視において、ヒータプレート３のうちパイプ５の空間５ｓ内に露出する領域では、複数の端子１３が基体９から露出している。そして、配線部材７は、その一端が複数の端子１３に接続されている。
【００３８】
複数の配線部材７は、可撓性の電線であってもよいし、可撓性を有さないロッド状のものであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。また、複数の可撓性の電線は、纏められて１本のケーブルのようになっていてもよいし、纏められていなくてもよい。また、配線部材７と端子１３との接続も適宜なものとされてよい。例えば、両者は、導電性の接合材によって接合されてよい。また、例えば、両者は、一方に雄ねじ部が形成され、他方に雌ねじ部が形成されることにより、螺合されていてもよい。
【００３９】
（基体の空隙）
図４（ａ）は、線材１７及びその周囲について、線材１７の中心線ＣＬに直交する断面（線材１７が延びる方向に直交する断面。以下、横断面という。）を示す図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の領域IVｂの拡大図である。図４（ｃ）は、線材１７及びその周囲について、中心線ＣＬに平行な断面（以下、縦断面という。）を示す図である。
【００４０】
横断面において、基体９は、線材１７の周囲に複数の空隙１９を有している。また、縦断面においても、基体９は、線材１７の周囲に複数の空隙１９を有している。なお、ここでいう空隙１９についての複数は、あくまで横断面又は縦断面において複数の意味である。従って、例えば、複数の空隙１９は、３次元的には網目状につながって１つであっても構わない。なお、図４（ａ）及び図４（ｃ）では、図４（ｂ）では示されている比較的微小な空隙１９の図示が省略されている。
【００４１】
横断面において、複数の空隙１９は、例えば、線材１７に対して種々の方向に位置している。ここでいう種々の方向は、例えば、横断面における上下左右（上面３ａに直交する方向及び上面３ａに平行な方向）の四方である。また、横断面において、複数の空隙１９は、例えば、線材１７から離れているものを複数含む。別の観点では、横断面において、基体９は、線材１７に対して種々の方向（例えば上下左右の四方）から接している。
【００４２】
図４（ａ）及び図４（ｂ）では図示していないが、横断面において、複数の空隙１９のうち一部は、線材１７に接していてもよい。ただし、基本的に、横断面において１つの空隙１９が線材１７に接する長さは比較的短く、基体９は、上記のように線材１７に対して上下左右の四方から接している。
【００４３】
なお、線材１７が延びる方向に無数に存在する横断面の中に、１つの空隙１９が線材１７に接する長さが比較的長く、これにより基体９が線材１７に対して上下左右の四方から接していない横断面が存在しても構わない。ただし、そのような横断面、又はそのような横断面を構成する１つの空隙１９は、仮に存在したとしても、線材１７が延びる方向に長くは連続しない。例えば、そのような横断面が、線材１７が延びる方向に続く長さは、線材１７の円相当径以下、円相当径の１／１０以下、１ｍｍ以下、又は５０μｍ以下である。
【００４４】
横断面及び縦断面それぞれにおいて、空隙１９の形状及び寸法は適宜なものとされてよい。例えば、空隙１９の形状は、円形又は正多角形のように縦横に広い形状であってもよいし、溝状に細長い形状であってもよい。また、特に図示しないが、空隙１９は、細長い複数の溝が適宜に屈曲しながら延びるとともに互いに交差して構成されていてもよい（網状であってもよい。）。
【００４５】
また、例えば、空隙１９に収まる最大円２０（図４（ｂ））を仮定したときに、この最大円２０の直径（又は空隙１９の円相当径）は、線材１７の円相当径の１／１０以下、５０μｍ以下又は３０μｍ以下である。このような寸法の空隙１９によって、線材１７の周囲（例えば後述する第１領域Ｒ１）における全ての空隙１９の面積又は当該面積の大部分（例えば９割以上）が占められていてよい。
【００４６】
空隙１９は、極めて微小なものまで存在し得る。ただし、例えば、基体９の断面を撮像することによって、空隙１９の存在を確認したり、後述する空隙１９の面積率を算出したりする場合において、解析技術の精度上、極めて微小な空隙まで考慮することが困難な場合がある。従って、所定の大きさ以上の空隙をここでいう空隙１９としてもよい。例えば、円相当径が１μｍ以下の空隙は、空隙１９の存在の特定、最大円２０の直径の特定、及び／又は面積率の特定において、考慮対象外とされてよい。
【００４７】
（空隙の面積率）
図４（ａ）に示されているように、複数の空隙１９のうち比較的面積が大きいものは、線材１７の周囲に相対的に多く存在しており、線材１７から離れた範囲には全く又は殆ど存在していない。別の観点では、空隙１９の面積率は、線材１７の周囲において大きくなっている。空隙１９の面積率は、所定の断面の所定の範囲において、空隙１９の面積を基体９の面積（空隙１９の面積を含み、線材１７の面積を含まない。）で割った値であり、本開示の説明においては、当該値に１００を乗じて単位を％とする。
【００４８】
図５（ａ）は、線材１７及びその周囲の横断面（線材１７の中心線ＣＬに直交する断面）を模式的に示す図である。
【００４９】
空隙１９の面積率が線材１７の周囲において相対的に大きくなっていることから、基体９は、空隙１９の面積率が互いに異なる第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を有しているということができる。第１領域Ｒ１は、線材１７に接するとともに線材１７を囲んでいる領域である。第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１を囲んでいる領域である。第１領域Ｒ１は、線材１７から離れている複数の空隙１９を含み、空隙１９（線材１７に接しているものも含む）の面積率が第２領域Ｒ２よりも高い。なお、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率が第２領域Ｒ２における空隙１９の面積率よりも高いというとき、第２領域Ｒ２が空隙１９を有していない態様も含まれる。
【００５０】
第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２の形状及び広さは、適宜に規定されてよい。例えば、第１領域Ｒ１は、線材１７の輪郭から所定の第１距離ｄ１までの範囲とされてよい。なお、線材１７の輪郭を基準としているから、線材１７の輪郭が真円でない場合においては、第１領域Ｒ１の外縁も真円ではない。ただし、第１領域Ｒ１の外縁は、面積率の算出にあたって、要求される精度によっては、真円によって近似されてもよい。
【００５１】
また、例えば、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１の外縁を内縁とする領域とされてよい。そして、第２領域Ｒ２は、第１領域Ｒ１から所定の第２距離ｄ２までの範囲とされてよい。なお、第２領域Ｒ２の外縁も、第１領域Ｒ１の外縁と同様に、真円とは限らず、また、面積率の算出にあたって、要求される精度によっては、真円によって近似されても構わない。
【００５２】
第１距離ｄ１及び第２距離ｄ２は、適宜に設定されてよい。例えば、第１距離ｄ１は、線材１７の円相当径とされてよい。また、第２距離ｄ２は、例えば、第１距離ｄ１の３倍（円相当径の３倍）とされてよい。
【００５３】
図５（ｂ）は、線材１７の円相当径Ｄについて確認的に説明するための模式図である。円相当径Ｄは、線材１７の横断面の面積と同等の面積の真円１８を仮定したときの真円１８の直径である。このような円相当径Ｄは、例えば、線材１７の横断面の撮像画像から当該横断面の面積を特定し、円の面積の公式から直径が逆算されることによって特定されてよい。また、線材１７の横断面の形状が概ね楕円であるときは、長軸と短軸との積の平方根の２倍を円相当径Ｄとしてもよい。
【００５４】
第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２における空隙１９の面積率は、適宜な値とされてよい。一例を挙げると、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率は、３％以上１４％以下とされてよい。また、例えば、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率（Ａ）と第２領域Ｒ２における空隙１９の面積率（Ｂ）との差（Ａ−Ｂ）は１％以上１０％以下である。なお、これらの数値は、上述のように、微小な空隙（円相当径が１μｍ以下の空隙）を考慮対象外としたときの数値であってもよい。
【００５５】
延在部ＣＡ１の回りに巻き回されている線材１７の第１領域Ｒ１と、屈曲部ＣＡ２の回りに巻き回されている線材１７の第１領域Ｒ１とを比較すると、例えば、屈曲部ＣＡ２の方が延在部ＣＡ１よりも空隙１９の面積率が大きい。その差は、例えば、１％以上である。ただし、両者は同一であってもよい。
【００５６】
空隙１９の寸法等は、適宜な方法によって測定されてよい。例えば、セラミックの気孔径および気孔率を測定する公知の方法と同じ方法で、空隙の大きさと空隙の面積率とを測定できる。例えば、以下のように測定することができる。
【００５７】
まず、線材１７を含む基体９の断面を鏡面に加工する。加工した断面を倍率５００〜１０００倍程度で、金属顕微鏡または走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）により撮影する。撮影した画像のうち、黒色に写っている空隙１９（凹部）の部分を黒色で白紙にトレースする。トレースした用紙を電子化画像に変換する。変換した画像を画像解析ソフト「Ａ像くん」（登録商標、旭化成エンジニアリング（株）製）を用いて、解析する。解析条件としては、例えば粒子の明度を「暗」、２値化の方法を「自動」、小図形除去面積を「１μｍ」、閾値を画像内の各点（各ピクセル）が有する明るさを示すヒストグラムのピーク値の１．２〜１．６倍に設定すればよい。撮影した画像の空隙が明瞭に識別できる場合は、金属顕微鏡またはＳＥＭで撮影した画像をそのまま用いて（トレースせずに）、上記と同様にＡ像くんで解析する。Ａ像くんを用いて解析することにより、各空隙１９の大きさ（円相当径）、および第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２それぞれにおける空隙１９の面積率を求めることができる。
【００５８】
（線材の形状の細部）
図６（ａ）〜図６（ｆ）は、線材１７の形状の細部を示すための模式図である。これらの図では、説明の便宜上、線材１７の形状の特徴の一部が誇張されている。また、これらの図においては、図の対応関係を明確にするために、図３に付した直交座標系ＸＹＺを付している。Ｙ軸は、図３に示した範囲において、コイル軸ＣＡが概ね直線であると仮定したときに、コイル軸ＣＡに平行な軸である。Ｚ軸は、基体９の上面３ａに直交する軸である。Ｘ軸は、Ｙ軸及びＺ軸に直交する軸（コイル１５に対して側方に延びる軸）である。
【００５９】
図６（ａ）は、図３の領域VIａにおける線材１７の拡大図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示された範囲よりも若干広い範囲で線材１７をＺ軸方向に見た模式図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）に示された範囲よりも若干広い範囲で線材１７をＹ軸方向に見た模式図である。図６（ｄ）は、図６（ａ）〜図６（ｃ）のVIｄ−VIｄ線における断面図である。図６（ｅ）は、図６（ａ）及び図６（ｂ）のVIｅ−VIｅ線における断面図である。図６（ｆ）は、図６（ａ）及び図６（ｃ）のVIｆ−VIｆ線における断面図である。
【００６０】
図６（ｄ）は、線材１７のうちコイル軸ＣＡに対して上方（上面３ａ側、＋Ｚ側）に位置する部分（以下、第１部分１７ａ）の横断面（中心線ＣＬに直交する断面、第２断面の一例）を示している。より詳細には、図６（ｄ）は、第１部分１７ａのうち上面３ａに平行な接線を有する部分の横断面を示している。別の観点では、図６（ｄ）は、図６（ｂ）から理解されるように、上面３ａに直交するとともに上面３ａを平面視したときに中心線ＣＬに直交する断面（第１断面及び第３断面それぞれの一例）を示している。さらに詳細には、図６（ｄ）は、そのような第１断面のうち、上面３ａの平面視において中心線ＣＬがコイル軸ＣＡを横切る位置の断面を示している。なお、線材１７のうちコイル軸ＣＡに対して下方に位置する部分の断面は、図６（ｄ）と同様であってもよいし、異なっていてもよい。
【００６１】
図６（ｅ）は、線材１７のうちコイル軸ＣＡに対して上面３ａに沿う方向（＋Ｙ側）に位置する部分（以下、第２部分１７ｂ）のＺ軸に平行な断面を示している。別の観点では、当該断面は、図６（ｂ）から理解されるように、上面３ａに直交するとともに上面３ａを平面視したときに中心線ＣＬに直交する断面（第１断面及び第４断面それぞれの一例）である。より詳細には、図６（ｅ）は、そのような第１断面のうち、上面３ａの平面視において中心線ＣＬ（その接線）がコイル軸ＣＡと平行になる位置を通る断面を示している。なお、線材１７のうち−Ｘ側に位置する部分の第１断面も、図６（ｅ）と同様とされてよい。
【００６２】
図６（ｆ）は、第２部分１７ｂの横断面（中心線ＣＬに直交する断面、第２断面の一例）を示している。より詳細には、図６（ｆ）は、第２部分１７ｂのうち上面３ａに直交する接線を有する部分の横断面を示している。なお、線材１７のうち−Ｘ側に位置する部分の横断面も、図６（ｆ）と同様とされてよい。
【００６３】
図６（ｄ）及び図６（ｆ）に示されているように、線材１７の横断面の形状は、真円よりも潰れた形状となっている。より具体的には、図示の例では、線材１７の横断面の形状は、楕円状となっている。
【００６４】
なお、真円よりも潰れた形状としては、楕円の他、例えば、長方形（正方形を除く）又は平行四辺形（菱形を含む）を挙げることができる。例えば、長方形は、短辺に平行な方向へ真円よりも潰れた形状であると言える。平行四辺形は、相対的に長い対辺（菱形の場合はいずれかの対辺）を底辺としたときに高さ方向に真円よりも潰れた形状であると言える。２本の対角線のうち短い方に平行な方向に潰れた形状と捉えることもできる。
【００６５】
真円よりも潰れた形状であるか否かは、合理的に判断されてよい。例えば、線材１７の横断面の図心を中心として線材１７の面積と同等の面積を有する仮想円を描いたときに、線材１７の横断面の外縁が、所定方向の両側において仮想円よりも外側に位置し、前記所定方向に直交する方向の両側において仮想円よりも内側に位置している場合、真円よりも前記所定方向に直交する方向に潰れていると判断されてよい。
【００６６】
図６（ｄ）に示されているように、コイル軸ＣＡに対して上方（上面３ａ側）に位置している部分（第１部分１７ａ）においては、例えば、線材１７は、上下方向に潰れている。また、図６（ｆ）に示されているように、コイル軸ＣＡに対して左右方向に位置している部分（第２部分１７ｂ）においては、例えば、線材１７は、左右方向に潰れている。別の観点では、線材１７は、例えば、全体として、コイル１５の半径方向に潰れている。
【００６７】
図６（ｄ）と図６（ｆ）との比較から理解されるように、線材１７の横断面において、第１部分１７ａは、第２部分１７ｂよりも扁平である。なお、扁平の程度の比較に際しては、例えば、線材１７の横断面の形状が楕円形である場合は、扁平率が比較されてよい。確認的に記載すると、扁平率は、長半径をａ、短半径をｂとしたときに、（ａ−ｂ）／ａである。扁平率は、真円では０であり、扁平であるほど１に近づく。従って、（Ｌ１１−Ｌ１２）／（Ｌ１１）は、（Ｌ２５−Ｌ２１）／（Ｌ２５）よりも大きい。
【００６８】
なお、線材１７の横断面の形状が楕円形以外の場合は、例えば、楕円の長半径及び短半径に対応する寸法を合理的に設定して、扁平率と同様の値を算出して比較がなされてよい。例えば、長方形では、長辺の１／２及び短辺の１／２が上記のａ及びｂとされてよい。また、例えば、平行四辺形では、相対的に長い対辺を底辺として、底辺の１／２及び高さの１／２が上記のａ及びｂとされてよい。
【００６９】
図６（ｄ）及び図６（ｆ）においては、線材１７の横断面の面積と同等の面積を有する真円１８も点線で示されている。第１部分１７ａの円相当径Ｄ１と第２部分１７ｂの円相当径Ｄ２は、互いに同一であってもよいし、互いに異なっていてもよい。ここでは、円相当径Ｄ２が円相当径Ｄ１よりも大きい場合を例示している。
【００７０】
図６（ｄ）は、第１部分１７ａについて、第２断面（中心線ＣＬに直交する断面）を示しているとともに、第１断面（上面３ａに直交するとともに上面３ａの平面視において中心線ＣＬに直交する断面）を示している。従って、第１部分１７ａは、第２断面における形状が真円であると仮定した場合の第１断面における形状（すなわち真円）に比較して、上面３ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に潰れた形状であるといえる。
【００７１】
この仮定された真円と線材１７の形状との関係は、他の部分においても成り立ってよい。例えば、第２部分１７ｂの第２断面（図６（ｆ））における形状が真円１８であると仮定した場合の第１断面（図６（ｅ））における形状は、Ｚ軸方向に長い楕円２１となる。この楕円２１に比較して、第２部分１７ｂの第１断面（図６（ｅ））における実際の形状は、上面３ａに直交する方向（Ｚ軸方向）に潰れた形状である。
【００７２】
この潰れの比較も、適宜な方法によりなされてよい。例えば、第１断面（図６（ｅ））において、第２部分１７ｂの上面３ａに平行な所定方向（ここではＸ軸方向）の長さ（最大径）をＬ２１、第２部分１７ｂのＺ軸方向の長さ（最大径）をＬ２２、楕円２１の上記所定方向の長さ（最大径）をＬ２３、楕円２１のＺ軸方向の長さ（最大径）をＬ２４とする。このとき、Ｌ２２／Ｌ２１は、Ｌ２４／Ｌ２３よりも小さい。
【００７３】
また、第２断面（中心線ＣＬに直交する断面）において線材１７の横断面が真円と仮定したときの、第１断面（上面３ａに直交するとともに上面３ａの平面視において中心線ＣＬに直交する断面）における線材１７の形状に対する、実際の線材１７の第１断面におけるＺ軸方向への潰れは、第１部分１７ａの方が第２部分１７ｂよりも程度が大きい。
【００７４】
この比較も、適宜な方法によりなされてよい。例えば、第２部分１７ｂについて、上記のＬ２２／Ｌ２１及びＬ２４／Ｌ２３を用いて、Ｃ２＝（Ｌ２２／Ｌ２１）／（Ｌ２４／Ｌ２３）を算出する。同様に、第１部分１７ａについて、第１断面（第３断面）において、第１部分１７ａの上面３ａに平行な所定方向（ここではＹ軸に少し傾斜した方向）の長さ（最大径）をＬ１１、第１部分１７ａのＺ軸方向の長さ（最大径）をＬ１２、第１部分１７ａの横断面が真円と仮定したときの形状（第１断面は横断面であるので、真円１８）の上記所定方向の長さ（最大径）をＬ１３（Ｄ１）、前記形状のＺ軸方向の長さ（最大径）をＬ１４（Ｄ１）とする。そして、Ｃ１＝（Ｌ１２／Ｌ１１）／（Ｌ１４／Ｌ１３）を算出する。このとき、Ｃ１はＣ２よりも小さい。
【００７５】
（ヒータの製造方法）
ヒータ１の製造方法においては、例えば、ヒータプレート３、パイプ５及び配線部材７等が互いに別個に作製される。その後、これらの部材が互いに固定される。ただし、ヒータプレート３及びパイプ５は一部又は全部が共に作製されてもよい。パイプ５及び配線部材７の製造方法は、例えば、公知の種々の方法と同様とされてよい。
【００７６】
ヒータプレート３の製造方法は、例えば、線材１７の周囲において空隙１９の面積率を高くするための工程を除いては、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、ホットプレスを用いた方法により、ヒータプレート３を製造することができる。具体的には、例えば、以下のとおりである。
【００７７】
図７は、ヒータプレート３の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、図７のフローチャートを補足する模式図である。
【００７８】
ステップＳＴ１では、コイル１５を有する抵抗発熱体１１を作製する。この作製方法は、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、直線状に延びる軸状部材に線材１７を巻き回し、その後、軸状部材を引き抜くことによってコイル１５が形成される。
【００７９】
ステップＳＴ２では、図８（ａ）に示すように、線材１７の外周面に被覆層２３を形成する。この被覆層２３の形成によって、後述するように、線材１７の周囲において空隙１９の面積率が高くされる。
【００８０】
ステップＳＴ３では、図８（ｂ）に示すように、ホットプレスを行う。すなわち、抵抗発熱体１１（図１（ｂ）と同様に模式的に示す）とセラミック原料粉末２５とを型２７の内部に配置し（ステップＳＴ４）、型２７を介して抵抗発熱体１１及びセラミック原料粉末を加熱及び加圧する（ステップＳＴ５）。加圧は、例えば、上型２７ａと下型２７ｂとがヒータプレート３の厚さ方向に接近することによってなされる。そして、被覆層２３及びセラミック原料粉末２５は、焼成されて基体９となる。
【００８１】
被覆層２３は、基体９のうちの線材１７に接する部分となるものである。被覆層２３の厚さは、適宜な厚さとされてよく、また、被覆層２３の厚さ（焼成後）と、第１領域Ｒ１の厚さ（第１距離ｄ１）とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。ただし、両者は概ね同等（例えば両者の差は第１距離ｄ１の半分以下）である。
【００８２】
被覆層２３は、例えば、特に図示しないが、基体９を構成する主成分と同じ主成分のセラミック粉末と、公知の滑剤との混合物からなる。
【００８３】
ここで、基体９のうち被覆層２３以外の部分となるセラミック原料粉末２５には、ポリエチレングリコール及び／又はアクリル樹脂などの高分子化合物（有機バインダ）が少量（例えば粉体重量１００重量部に対して０．５重量部程度）添加されてもよい（無添加でもよい）。有機バインダの添加によって、例えば、セラミック原料粉末２５が焼結しやすくなる。しかし、一般に、この有機バインダは少量であるため、空隙１９はできにくい。また、有機バインダを添加する場合には、溶液状で添加し、溶媒を乾燥させるため、有機バインダは、非常に細かく、微細粒子状で分散する。
【００８４】
一方、被覆層２３中の滑剤は、例えば、ホットプレス中に、線材１７周辺のセラミック粉末の流動性（加圧中のセラミック粉末の動きやすさ）を向上させて、基体９全体を均一の密度で緻密化させるために利用されている添加物質（例えばステアリン酸粉末）とされてよい。添加含有量は、例えば、セラミック粉末１００重量部に対して１質量部以上３質量部以下とされてよい。なお、焼結後の被覆層２３の組成は、基体９の被覆層２３以外の部分の組成と同じである。
【００８５】
被覆層２３中の滑剤の含有量は、基体９のうちの被覆層２３以外の部分となるセラミック原料粉末２５に添加される有機バインダよりも多い。なお、滑剤も高分子化合物（有機バインダ）である場合がある。この場合であっても、被覆層２３と、基体９の他の部分とは区別可能である。例えば、被覆層２３の方が、基体９の他の部分より有機物（高分子化合物など）が多い、及び／又は滑剤は粒状（上記のように他の部分の有機バインダは微細粒子状）である。滑剤として利用される有機バインダとしては、例えば、ステアリン酸（CH3(CH2)16COOH）、パラフィンワックス（CnH2n+2、n=２４〜３６）、オレイン酸アミド（C18H35NO）を挙げることができる。
【００８６】
ステアリン酸及び／又はパラフィンワックスは粉末（粉体）の状態でセラミック粉末に添加して含有させることができる。滑剤の大きさ（粒径分布）は、自由に変更できる。
【００８７】
ステップＳＴ２では、例えば、セラミック粉末、滑剤、有機溶剤を混ぜたペースト中に抵抗発熱体１１をディピング（浸漬）し、有機溶剤を乾燥させる。これにより、セラミック粉末と滑剤の混合層（被覆層２３）が、線材１７の表面に固着する。
【００８８】
ステップＳＴ３で焼結が行われると、線材１７の周囲には、滑剤が消散した部分の一部が比較的大きな空隙（５〜３０μｍ程度）となって残る。例えば、滑剤の大きさが２００μｍ程度の粉体を用いた場合、ホットプレス時の圧力で粒子が小さくなり、さらにホットプレス中に加圧されながら消散（燃焼）するため、滑剤が起因してできた空隙の大きさは１０μｍ程度になる。
【００８９】
よって、線材１７の周囲には、滑剤の加圧・燃焼によって残留した多数の空隙１９が存在する。このため、線材１７の周囲においては、空隙１９の面積率は相対的に大きくなる。滑剤の量、大きさを変えれば、線材１７の周囲の空隙１９の面積率を変えることができる。被覆層２３の厚さを変えれば、空隙１９の面積率が大きい領域の面積を変えることができる。
【００９０】
なお、基体９（被覆層２３及びそれ以外の部分）には、滑剤の影響によらずに自然にできる空隙１９も存在する。空隙１９の面積率の算出において、自然にできる空隙と滑剤の影響でできる空隙との識別がなされる必要はない。
【００９１】
線材１７の横断面の形状は、例えば、当初（ステップＳＴ１）においては、概ね真円、又は真円よりもコイル１５の径方向に潰れた形状である。コイル１５の径方向への潰れは、例えば、線材１７を軸状部材の回りに巻いたときの変形によって生じる。
【００９２】
その後、ホットプレス（ステップＳＴ３）において、線材１７に圧縮力が加えられるときは、上型２７ａ及び下型２７ｂによる接近方向（基体９の厚さ方向、Ｚ方向）に圧縮力が加えられやすい。また、線材１７は、ホットプレスがなされている間は高温となるため、塑性変形しやすくなっている。その結果、第１部分１７ａは、図６（ｄ）を参照して説明したようにＺ方向に潰れ、また、第２部分１７ｂも、図６（ｅ）を参照して説明したようにＺ方向に潰れる。
【００９３】
このとき、ホットプレスの圧力は、基体９の厚み方向の表面に近い位置では相対的に強く伝搬する。換言すれば、基体９の厚みの中央では、相対的に圧力が弱くなる。これは、基体９を構成するセラミック粉末同士の摩擦エネルギーや粉末粒子の焼結のためのエネルギーなどで圧力が消費されることからである。また、コイル１５は金属であるため変形し難いので圧力伝搬を遮る効果がある。一方、第１部分１７ａは、例えば、第２部分１７ｂよりも基体９の厚み方向の表面に近い。その結果、第１部分１７ａは、第２部分１７ｂに比較して、基体９の厚み方向へ潰れる程度（割合）が大きくなる。
【００９４】
基体９の厚み方向の圧縮力は、第１部分１７ａにおいては、中心線ＣＬに直交する方向に作用し、第１部分１７ａの横断面を扁平にする力として作用する。一方、第２部分１７ｂにおいては、基体９の厚み方向の圧縮力は、中心線ＣＬに沿う方向に作用し、第２部分１７ｂの横断面を扁平にする力としては作用しない。その結果、第１部分１７ａと第２部分１７ｂとを中心線ＣＬに直交する断面（横断面）同士で比較した場合、第１部分１７ａの方が第２部分１７ｂよりも扁平率が高くなる。
【００９５】
第２部分１７ｂは、例えば、中心線ＣＬに双方向の圧縮力によって、中心線ＣＬに直交する断面（横断面）の面積が広がる。このとき、横断面の形状は、例えば、さほど変化しない。その結果、例えば、線材１７の横断面の形状がステップＳＴ１でコイル１５の半径方向に扁平に形成されていた場合には、その形状が残存する。
【００９６】
なお、上記の製造方法の例では、ホットプレスを行う態様を例示したが、ホットプレスに代えて、ホットプレスよりも圧力の方向が均等化されたホット・ホットアイソスタティックプレスが行われてもよい。
【００９７】
（ヒータの評価方法）
基体９の亀裂及び／又は割れに関する評価は、適宜な方法により調査されてよい。例えば、完成後のヒータプレート３に対して温度の上昇及び下降を繰り返すサイクル試験を行う。温度の上昇及び下降は、例えば、５０℃と８００℃との間で行われる。温度上昇は、例えば、１０℃／分の速度で行う。温度が８００℃に到達すると、８００℃で２時間保持する。この後、温度下降時には、１０℃／分の速度で、温度を下降させる。このような温度の上昇及び下降を１サイクルとして１０００サイクル行う。
【００９８】
以上のとおり、本実施形態では、ヒータ１は、基体９と抵抗発熱体１１とを有している。基体９は、所定面（上面３ａ）を有している絶縁性の部材である。抵抗発熱体１１は、線材１７がコイル軸ＣＡの回りに螺旋状に巻き回されて構成されたコイル１５を含む。コイル軸ＣＡは、上面３ａに沿って延びている。線材１７の中心線ＣＬに直交する断面（例えば図４（ａ）及び図５（ａ））において、基体９は、線材１７に接するとともに線材１７を囲んでいる第１領域Ｒ１と、第１領域Ｒ１を囲んでいる第２領域Ｒ２と、を有している。第１領域Ｒ１は、線材１７から離れている複数の空隙１９を含み、空隙１９の面積率が第２領域Ｒ２よりも高い。
【００９９】
ここで、ヒータ１を昇温したときに基体９とコイル１５との熱膨張差によって熱応力が発生する。この熱応力は、基体９とコイル１５とが接する領域において特に大きく、当該領域において基体９に亀裂が発生するおそれがある。しかし、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率を第２領域Ｒ２における空隙１９の面積率よりも大きくすることで、例えば、昇温時における基体９の亀裂の発生を抑制できる。具体的には、例えば、次のとおりである。
【０１００】
コイル１５は加熱源であるため、加熱時にはコイル１５の温度が高くなってから（時間差で熱伝導により）基体９が昇温する。このため、コイル１５の温度と基体９との周囲には温度差が生じる。この温度差によって、コイル１５に隣接する基体９の部分（第１領域Ｒ１）には、基体９とコイル１５との熱膨張差が発生する。この熱膨張差により、基体９に熱応力が発生して亀裂が発生する。
【０１０１】
特に、コイル１５の熱膨張係数が基体９の熱膨張係数よりも大きく、かつその差が大きい場合には、上記の温度差による熱膨張差が助長され、熱応力がより大きくなる。一般的に、セラミックからなる基体９の熱膨張係数は、金属からなるコイル１５の熱膨張係数よりも小さいため、大きな熱応力が発生しやすい。
【０１０２】
通常、２つの部材の間の熱応力については、両者の線膨張係数の差のみが着目される。しかし、上述のように、コイル１５と基体９との間の熱応力については、両者の線膨張係数の差による熱膨張差に加えて、両者の温度差による熱膨張差が生じる。そして、この温度差による熱膨張差が最大となるときに熱応力が最大となりやすい。
【０１０３】
基体９の空隙率が大きいと、基体９のヤング率が小さくなる（力が加わったときに弾性変形しやすくなる）。その結果、コイル１５に接する基体の空隙率（空隙１９の面積率）を大きくすることで熱応力が緩和される。
【０１０４】
ここで、基体９全体の空隙率を大きくすることが考えられる。しかし、基体９全体の空隙率を大きくしてしまうと、基体９全体の熱伝導率が低くなるため、コイル１５から伝わる熱が基体９に伝わりにくく、コイル１５と基体９との温度差が大きくなり、かえって基体９にかかる熱応力が大きくなるおそれがある。また、基体９全体の空隙率を大きくしてしまうと、基体９の機械的強度が低下する。
【０１０５】
そこで、基体９のうちコイル１５に接する部分だけ空隙率を大きくし、基体９のうちコイルから離れた部分の空隙率を小さくする。これにより、例えば、コイル１５からの基体９への熱伝導を維持しつつ、基体９の熱応力の増加を緩和できる。
【０１０６】
また、本実施形態において、線材１７の円相当径Ｄを基準距離とするとき、第１領域Ｒ１は、線材１７の輪郭から基準距離（第１距離ｄ１）までの領域とされてよい。
【０１０７】
線材１７の線径（円相当径Ｄ）が太くなると、コイル１５の熱膨張量（膨張寸法）が大きくなる。よって、線材１７の線径が太いほど、コイル１５に接する基体９の空隙率が小さい部分（第１領域Ｒ１）を大きくする必要がある。従って、例えば、空隙１９の面積率が相対的に大きい第１領域Ｒ１を上記のように設定すれば、種々の線径に対して、昇温時の熱応力を緩和し、かつコイル１５から基体９全体への熱伝導を維持し、基体９の亀裂の発生を抑制できる。
【０１０８】
また、本実施形態では、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率と第２領域Ｒ２における空隙１９の面積率との差は、１％以上１０％以下とされてよい。
【０１０９】
この場合、例えば、面積率の差が１％以上であることにより、コイル１５による加熱の際に、コイル１５と第１領域Ｒ１との熱膨張の差に伴う熱応力を低減できる。よって、基体９の亀裂の発生をさらに抑制できる。また、例えば、面積率の差が１０％以下であることにより、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との熱膨張差を小さくでき、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２との境界付近における基体９の亀裂の発生を抑制することができる。
【０１１０】
また、本実施形態では、第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率は、３％以上１４％以下とされてよい。
【０１１１】
この場合、例えば、面積率が３％以上であることにより、第１領域Ｒ１における熱応力を緩和できるので、基体９の亀裂の発生をより抑制できる。また、例えば、面積率が１４％以下であることにより、基体９の機械的強度の低下を抑制できるため、基体９の亀裂の発生をより抑制できる。
【０１１２】
また、本実施形態では、第１距離ｄ１が０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下とされてよい。
【０１１３】
この場合、例えば、第１距離ｄ１が０．２ｍｍ以上であることにより、線材１７の熱膨張を十分に吸収することができる。また、別の観点では、第１距離ｄ１が０．２ｍｍ以上ということは、線材１７の円相当径Ｄが０．２ｍｍ以上であるということであり、コイル１５の電気抵抗を低く維持しつつ、コイル１５の熱容量を高く維持し、コイル１５の発熱による、コイル１５が断線するおそれを低くしつつ、コイル１５を急速昇温できる。また、例えば、第１距離ｄ１が１ｍｍ以下であることにより、基体９の強度を確保しやすくなる。また、別の観点では、第１距離ｄ１が１ｍｍ以下ということは、線材１７の円相当径Ｄが１ｍｍ以下であるということであり、コイル１５の熱膨張を低減して、基体９にかかる熱応力を緩和することができる。
【０１１４】
また、本実施形態では、上面３ａを平面視したときに線材１７の中心線ＣＬに直交する第１断面（例えば図６（ｄ）又は図６（ｅ））における線材１７の形状は、線材１７の中心線ＣＬに直交する第２断面（図６（ｄ）又は図６（ｆ））における線材１７の形状が真円であると仮定した場合の線材１７の前記第１断面における形状に比較して、上面３ａに直交する方向（Ｚ方向）に潰れた形状とされてよい。例えば、線材１７のうち上面３ａに平行な接線を有する部分（第１部分１７ａ）の、当該第１部分１７ａの中心線ＣＬに直交する断面の形状は、真円よりも上面３ａに直交する方向に潰れた形状とされてよい。
【０１１５】
この場合、線材１７は、上面３ａに沿う方向における熱膨張よりも上面３ａに直交する方向における熱膨張が小さくなる。一方、抵抗発熱体１１（第１領域Ｒ１）が上面３ａに沿って延びていることから、基体９内では、空隙率が高い部分が上面３ａに沿って層状に構成されている。その結果、例えば、一の延在部ＣＡ１における上面３ａに沿う熱膨張差が、他の位置の延在部ＣＡ１における第１領域Ｒ１によって吸収され得る。従って、例えば、線材１７の体積を減じることなく、空隙１９によって熱膨張差を吸収しやすい方向において相対的に熱膨張を大きくできる。また、抵抗発熱体１１が上面３ａに対向する面積が増加することから、ウェハを加熱する効率も向上する。
【０１１６】
また、本実施形態では、線材１７は、コイル軸ＣＡに対して上面３ａ側に位置している第１部分１７ａと、コイル軸ＣＡに対して上面３ａに沿う方向（コイル軸ＣＡの側方）に位置している第２部分１７ｂと、を有している。第１部分１７ａの、当該第１部分１７ａの中心線ＣＬに直交する断面の形状は、第２部分１７ｂの、当該第２部分１７ｂの中心線ＣＬに直交する断面の形状よりも扁平とされてよい。
【０１１７】
この場合、例えば、第１部分１７ａにおいては、体積に対して相対的に表面積が大きくなることから、基体９へ熱を伝えやすくなる。一方、第２部分１７ｂにおいては、基体９に対する表面積が相対的に小さい分だけ、第１部分１７ａへ熱を伝えやすくなる。従って、コイル１５全体としては、上面３ａに近い位置で放熱しやすくなり、上面３ａの加熱の効率が向上する。特に、上述したように、（Ｌ１２／Ｌ１１）／（Ｌ１４／Ｌ１３）が（Ｌ２２／Ｌ２１）／（Ｌ２４／Ｌ２３）よりも小さい場合においては、上面３ａに直交する方向における潰れの程度が第１部分１７ａにおいて相対的に大きくなる。ひいては、第１部分１７ａの上面３ａに対する対向面積が大きくなり、より効率的である。
【０１１８】
また、本実施形態では、コイル軸ＣＡは、互いに並列に延びている２つの延在部ＣＡ１と、２つの延在部ＣＡ１の一方から他方への折り返し部分を構成している屈曲部ＣＡ２と、を有している。線材１７のうち屈曲部ＣＡ２回りに巻き回されている部分を囲む第１領域Ｒ１における空隙１９の面積率は、線材１７のうち延在部ＣＡ２回りに巻き回されている部分を囲む第１領域Ｒ１における空隙の面積率よりも高くされてよい。
【０１１９】
屈曲部ＣＡ２では、コイル１５の体積密度が大きくなりやすい。従って、コイル１５の発熱量が延在部ＣＡ１よりも多くなりやすく、また、ヒータプレート３の体積当たりのコイル１５の熱膨張量も大きくなりやすい。このため、屈曲部ＣＡ２では、加熱中に基体９とコイル１５との熱膨張差が大きくなりやすい。このような屈曲部ＣＡ２において空隙率を大きくすることによって、基体９の亀裂の発生を効果的に抑制することができる。
【０１２０】
また、本実施形態では、基体９は、例えば、窒化アルミニウム質焼結体によって構成されてよい。この場合、窒化アルミニウム質焼結体は、熱伝導率が高いので、コイル１５で発生した熱を素早く伝達することができる。
【０１２１】
基体９は、上記のように窒化アルミニウム質焼結体からなる場合、イットリウム（Ｙ）の化合物を含んでいてもよい。
【０１２２】
ＣＶＤ（chemical vapor deposition）装置で成膜する際に、例えば、ＣＦ４などのフッ素系のガスが使われる。フッ素系ガスは、腐食性が強く、セラミックを侵食してしまうおそれがある。しかし、基体９が窒化アルミニウム質焼結体からなることで、フッ素系ガスに対して優れた耐食性を有する。さらに、Ｙの化合物は特に耐食性に優れているため、基体９がＹの化合物を含むことにより、さらに耐食性が向上する。Ｙの化合物は、窒化アルミニウムの結晶の粒界に存在する。窒化アルミニウムの結晶の粒界は、浸食されやすい箇所であるので、粒界にＹ化合物を配置することにより、基体９の耐食性が向上する。
【０１２３】
また、本実施形態では、抵抗発熱体１１の主成分は、ＷまたはＭｏとされてよい。この場合、ＷまたはＭｏは金属の中でも熱膨張係数が比較的小さく、セラミック、特に窒化アルミニウムに近い熱膨張係数を有する。このため、コイルがＷまたはＭｏを主成分とする場合には、昇温時における基体９とコイル１５との熱膨張差が特に緩和される。
【０１２４】
また、本実施形態では、ヒータ１の製造方法は、被覆層形成ステップ（ＳＴ２）と、焼成ステップ（ＳＴ３）とを有している。被覆層形成ステップでは、抵抗発熱体１１の外周面にセラミック粉末と滑剤とを混合した被覆層２３を設ける。焼成ステップでは、被覆層２３が設けられた抵抗発熱体１１の周囲にセラミック原料粉末２５を配置して焼成し、被覆層２３及びセラミック原料粉末２５の焼結体によって、抵抗発熱体１１が埋設されえいる基体９を形成する。また、焼成ステップでは、滑剤を消散させて抵抗発熱体１１の周囲に空隙１９を形成する。
【０１２５】
従って、例えば、被覆層２３に含まれる滑剤の量及び大きさ、並びに被覆層２３の厚さの調整によって、簡便に第１領域Ｒ１の空隙１９の面積率を調整することができる。
【０１２６】
また、コイル１５（例えばＭｏ又はＷ）は、セラミック（例えばＡｌＮ）と高温・高圧でも反応しにくい（不活性に近い）ため、単にホットプレスすると、コイル１５と基体９の間には、線材１７の長手方向に沿って延びる比較的大きな空隙が形成されやすい。すると、基体９は加熱中に空隙を起点として割れるおそれがある。被覆層２３は、このような空隙が形成されるおそれの低減にも寄与する。なお、被覆層２３の厚さは、このような空隙の厚さと同等とされてもよい。
【０１２７】
また、被覆層２３が滑剤を含んでいることにより、例えば、ホットプレス中に、加圧されたセラミック粉末は、線材１７の外側から内側へ（又はその逆へ）回り込んで移動することで、緻密化されやすくなる。これにより、例えば、ホットプレスの初期〜中期（低温領域）で、セラミック粉末の移動が完了し、焼結が開始される。すなわち、焼結開始までに線材１７の周囲およびそれ以外の部分にあるセラミック粉末の充填密度が均一にされる。これにより、基体９の割れのおそれが低減される。
【０１２８】
本開示に係るヒータは、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【０１２９】
ヒータは、ヒータとしての機能以外の機能を有していてもよい。例えば、基体内には、抵抗発熱体以外に、ヒータプレートを静電チャックとして機能させるための電極、及び／又はプラズマを発生させるための電極等が設けられていてもよい。このような電極は、例えば、抵抗発熱体に対して上面側に位置してよい。
【０１３０】
また、例えば、ヒータは、抵抗発熱体を１層のみ有するものに限定されず、２層以上の抵抗発熱体を有していてもよい。また、１層の抵抗発熱体は、複数に分割されて、又は１本の抵抗発熱体の複数個所に給電点が設けられて、個別に発熱量を制御可能とされていてよい。ヒータは、抵抗発熱体及び端子に加えて、端子と抵抗発熱体とを接続する配線パターンを抵抗発熱体の層とは別個の層に有していてもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１…ヒータ、３ａ…上面（所定面）、９…基体、１１…抵抗発熱体、１５…コイル、１７…線材、１９…空隙、ＣＡ…コイル軸、ＣＡ…（線材の）中心線、Ｒ１…第１領域、Ｒ２…第２領域。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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