(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が略円筒形状または略円盤形状のカーボンヒーターであって、カーボンヒーター中心軸方向は、前記カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向と実質的に一致することを特徴とするカーボンヒーター。
【請求項２】
電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が回転対称性または螺旋対称性を有する形状のカーボンヒーターであって、カーボンヒーター形状の回転軸方向または螺旋軸方向は、前記カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向と実質的に一致することを特徴とするカーボンヒーター。
【請求項３】
前記カーボン基材の電気抵抗率の最大値と最小値の比の絶対値は、０．５〜１．０であることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンヒーター。
【請求項４】
ＳｉＣ、ＴａＣ、熱分解グラファイト、ボロンドープ熱分解グラファイト、熱分解窒化ホウ素、カーボンドープ熱分解窒化硼素の少なくとも一種の材料が、カーボンヒーター表面に被覆されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のカーボンヒーター。
【請求項５】
電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が略円筒形状または略円盤形状のカーボンヒーターの製造方法であって、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向とカーボンヒーターの中心軸方向が実質的に一致するように材料取りすることを特徴とするカーボンヒーターの製造方法。
【請求項６】
電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が回転対称性または螺旋対称性を有する形状のカーボンヒーターの製造方法であって、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向とカーボンヒーターの回転軸方向または螺旋軸方向が実質的に一致するように材料取りすることを特徴とするカーボンヒーターの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、ＬＥＤ及び太陽電池製造装置等で使用されるカーボンヒーターおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボン基材は、一般に、その製法の違いによって、モールド材、押出し材、ＣＩＰ材（Cold Isostatic Press：冷間静水圧プレス）などと称して知られている。また、このカーボン基材を成すグラファイトは、六員環が縮合した六角網平面が積み重なった構造を有しており、その積み重なり方向では、分子間力（ファンデルワールス力）という非常に弱い力によって結合されている。また、六角網平面内での炭素原子は、３方向の炭素原子と互いに強固な共有結合で繋がれている。
【０００３】
このようなカーボン基材は、反応炉の構造部材やヒーターの材料として使用されている。ヒーター用途のカーボン基材としては、ＣＩＰ材が一般的であり、等方性黒鉛とも呼ばれている。その製造方法は、原料をゴムの容器型に入れ、６面を水圧等で等圧にプレスする方法のため、力が均一に掛かり、どの方向でもバラツキの少ない材料であるとされている。したがって、このＣＩＰ材をヒーターの材料として用いれば、均一な温度分布が得られやすいと考えられている。
【０００４】
また、特に強度を重視したカーボン基材としては、Ｃ／Ｃコンポジット材（炭素繊維強化炭素複合素材）が知られている。これは、炭素繊維と炭素または黒鉛マトリックスの先進複合材料で、炭素繊維を基材に樹脂あるいはピッチを含浸させ、焼成して炭素化（必要に応じて黒鉛化）されたものであり、炭素繊維の方向に起因した異方性を示す。また、押し出し材やモールド材も、その製法から異方性を示すことが知られている。
【０００５】
ＣＩＰ材を用いたカーボンヒーターの製作にあたっては、所望の抵抗値に合わせ込むため、一般に、使用されるカーボンブロックからサンプルを切り出し測定された抵抗率を基にして断面積と回路長との計算でヒーターの抵抗値を設計することが行われている。ここで、ヒーターの抵抗Ｒ（Ω）は、電気抵抗率ρ（Ω・ｍ）、回路長Ｌ（ｍ）、回路断面積をＡ（ｍ２）とすると、Ｒ＝ρ×Ｌ／Ａで表される。
【０００６】
また、カーボンヒーターには、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＮｂＣ、ＺｎＣ、ＰＧ（熱分解グラファイト）、ＰＢＮ（熱分解窒化硼素）もしくはＴｉＯ２などが被覆される。これらは、主にスパッタ法もしくはＣＶＤ法によって作製され、高耐熱性の他に電気伝導性もしくは絶縁性を有し、さらに各々の物性に由来する耐腐蝕性を備えた材料である。
【０００７】
例えば、特許文献１には、カーボン基材の表面を窒化珪素で被覆したカーボンヒーターが記載されている。また、特許文献２には、カーボンヒーター本来の性能を損なうことなく、その耐摩耗性、剥離強度、導電性等に優れたカーボンヒーターとして、カーボン基材の表面を酸化チタンＴｉＯ２にＮｉを含有させた皮膜で被覆したカーボンヒーターが記載されている。
【０００８】
このように、カーボン基材は、ある性質を備えた被覆材を施すことによって、Ｏ２、Ｈ２、ＮＨ３などの酸化もしくは腐食性雰囲気であっても、雰囲気ガスとの反応が抑制され、高温で使用することが可能となる。また、封止性が高い被膜を設けた場合は、カーボン基材から微量に生じる異物の発生を低減・抑制する効果が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３１７２６１
【特許文献２】特許第３９６８１８９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ＣＩＰ材を用いて、計算に基づいて設計・製作されたカーボンヒーターでも、実測された抵抗値と設計値が異なることが知られている。これに対応するため、加熱装置の電源仕様としては、電流供給量もしくは供給可能電圧を過剰にしておくことが一般的となっており、電源設備においては抵抗値に合わせてタップ切替を可能とするものも知られている。
【００１１】
この様な電源装置等の過剰な仕様は、設備コストの上昇を招くとともに、ヒーターに応じた調整も必要になるため、正確な抵抗値を有するカーボンヒーターの供給が望まれている。
【００１２】
一方、近年、コストダウンを目的として装置の大型化やスループットの向上が重要視されており、これに応えるため、大型のカーボンヒーターの必要性が益々高まっている。
【００１３】
ところで、ＣＩＰ材は、等方性黒鉛と称されるが、実際には、その成型方法や自重等の影響によってある程度の異方性を有することが知られている。特に、作製されるカーボンブロックが大きければ大きいほどその自重等が大きく影響するために、異方性が顕著になるという問題がある。そして、ＣＩＰ材を用いてカーボンヒーターを作製しても、実際には異方性があり、抵抗率のバラツキがあるため、発熱分布にもバラツキが発生し、この発熱分布のバラツキは、カーボンヒーターが大型化するほど顕著となる。
【００１４】
そのため、一般的に、被加熱部をヒーターの中心軸に合わせて回転させることで熱的な均一化を図ることが実施されている。そして、カーボンヒーター自体の発熱分布を均一にすることができれば装置の小型化やコストダウンを図ることができるし、ヒーターの長寿命化も望めることになる。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、正確な抵抗値を有し、発熱分布が均一で、かつ長寿命なカーボンヒーターおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が略円筒形状または略円盤形状のカーボンヒーターであって、カーボンヒーター中心軸方向は、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向と実質的に一致することを特徴とする。また、主たる発熱部が回転対称性または螺旋対称性を有する形状のカーボンヒーターであって、カーボンヒーター形状の回転軸方向または螺旋軸方向は、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向と実質的に一致することを特徴とする。
【００１７】
本発明のカーボンヒーターのカーボン基材の電気抵抗率の最大値と最小値の比の絶対値は、０．５〜１．０であることが好ましい。
【００２０】
本発明のカーボンヒーターは、ＳｉＣ、ＴａＣ、熱分解グラファイト、ボロンドープ熱分解グラファイト、熱分解窒化ホウ素、カーボンドープ熱分解窒化硼素の少なくとも一種の材料が、カーボンヒーター表面に被覆されていることが好ましい。
【００２１】
本発明の製造方法は、電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から成り、主たる発熱部が略円筒形状または略円盤形状のカーボンヒーターの製造方法であって、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向とカーボンヒーターの中心軸方向が実質的に一致するように材料取りすることを特徴とする。また、主たる発熱部が回転対称性または螺旋対称性を有する形状のカーボンヒーターの製造方法であって、カーボン基材における電気抵抗率の異方性方向とカーボンヒーターの回転軸方向または螺旋軸方向が実質的に一致するように材料取りすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電気抵抗率に異方性を有するカーボン基材であっても、異方性方向にあわせてヒーターの使用方向を選択することで、加熱特性に優れ、局所加熱が抑制できるとともに、耐久性の良いカーボンヒーターを提供することができる。また、局所加熱の抑制や偏在を除去し、積極的な加熱等もできるため、装置の小型化も可能となり、装置製造コストの低減にも寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】リング型のカーボンヒーターの平面模式図である。
【図２】実施例１の材料取りを示す模式図である。
【図３】比較例１の材料取りを示す模式図である。
【図４】放射温度計による測定装置の概略図である。
【図５】実施例２の材料取りを示す模式図である。
【図６】比較例２の材料取りを示す模式図である。
【図７】実施例２及び比較例２のカーボンヒーターの模式図である。
【図８】実施例３の材料取りを示す模式図である。
【図９】比較例３の材料取りを示す模式図である。
【図１０】実施例３及び比較例３のカーボンヒーターの模式図である。
【図１１】実施例４の材料取りを示す模式図である。
【図１２】実施例４のカーボンヒーターの模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００２５】
本発明のカーボンヒーターは、電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有するカーボン基材から構成されている。ここで、２Ｄ直交異方性とは、互いに直交する三方向のうち一方向の電気抵抗率が異なることを意味する。あるカーボン基材について、最大又は最小の電気抵抗率を示す方向をＺ軸方向としたとき、Ｚ軸に直交し、互いに直交する方向をそれぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向とすると、Ｘ軸方向とＹ軸方向の電気抵抗率がおおよそ等しい場合、そのカーボン基材は、電気抵抗率について実質的に２Ｄ直交異方性を有すると言える。このとき、Ｘ軸方向とＹ軸方向の電気抵抗率の差は、Ｚ軸方向の電気抵抗率の±１０％以内であればよい。
【００２６】
本発明では、電気抵抗率のバラツキによる発熱分布のバラツキを抑制することができるが、カーボン基材の電気抵抗率の異方性は小さい方が好ましい。異方性の小さいカーボン基材としてはＣＩＰ材を用いることが好ましく、その異方性（電気抵抗率の最小値／最大値）は０．５〜１．０であることが好ましい。
【００２７】
また、本発明のカーボンヒーターの主たる発熱部は、略円筒形状または略円盤形状である。そして、カーボンヒーターの主たる発熱部の形状は、回転対称性または螺旋対称性を有することが好ましい。
【００２８】
後述する実施例１は、カーボンヒーターの主たる発熱部が略円盤形状の例である。また、実施例２〜４は、カーボンヒーターの主たる発熱部が略円筒形状の例である。実際のカーボンヒーターには、スリット、端子部等が設けられる。
【００２９】
さらに、実施例１、２および４は、カーボンヒーターの主たる発熱部の形状が回転対称性を有している例である。いずれも円筒形状または円盤形状の中心を通る軸について、回転対称性を有している。ここで、この軸を回転軸と言う。
【００３０】
実施例３は、カーボンヒーターの主たる発熱部の形状が螺旋対称性を有している例である。ここでは、ある軸について回転操作を行い、さらに軸と平行に並進操作を行った場合に、元の形状と一致するとき螺旋対称性を有しているとする。実施例３では、円筒形状の中心を通る軸について、螺旋対称性を有している。ここで、この軸を螺旋軸と言う。
【００３１】
そして、本発明のカーボンヒーターの特徴は、その中心軸方向がカーボン基材の電気抵抗率の異方性方向と実質的に一致することである。このようにすることで、カーボンヒーターの主たる通電方向の電気抵抗率が実質的に均一となるため、均熱性に優れたカーボンヒーターが得られる。
【００３２】
また、実施例１〜４の場合では、中心軸は、回転軸または螺旋軸に等しい。ここで、中心軸方向は、電気抵抗率の異方性方向に一致することが最も好ましいが、完全に一致していなくてもよい。中心軸方向、回転軸方向、螺旋軸方向は、異方性方向に対して２０°以下、より好ましくは５°以下、さらに好ましくは３°以下の傾きを有しているのがよい。
【００３３】
本発明の実施の形態としては、実施例１および４のように、主たる発熱部が略円形状である場合、カーボンヒーターの主たる通電方向は、カーボン基材の電気抵抗率の異方性方向に対して実質的に垂直な面内方向であることが好ましい。実施例１および４では、異方性方向は、Ｚ軸方向であり、Ｚ軸方向に対して垂直なＸＹ面の面内方向、すなわち、ＸＹ面に平行な任意の方向が主たる通電方向である。
【００３４】
そして、この場合、カーボンヒーターの主たる通電方向は、カーボン基材の電気抵抗率が最小となる面内方向であることが好ましい。さらに、実施例４のように、カーボンヒーターの通電回路の折返し部位の通電方向が、電気抵抗率が最大となる軸方向であってもよい。
【００３５】
また、本発明の実施の形態としては、実施例２のように、主たる発熱部が略直線形状である場合、カーボンヒーターの主たる通電方向が、カーボン基材の電気抵抗率の異方性方向と実質的に同一であることも好ましい。実施例２では、異方性方向はＺ軸方向であり、主たる通電方向もＺ軸方向である。
【００３６】
そして、この場合、カーボンヒーターの主たる通電方向は、カーボン基材の電気抵抗率が最大となる軸方向であることが好ましく、カーボンヒーターの通電回路の折返し部位の通電方向は、電気抵抗率が最小となる面内方向であることが好ましい。
【００３７】
さらに、本発明の実施の形態としては、実施例３のように、主たる発熱部が略螺旋形状である場合、カーボンヒーターの主たる通電方向は、カーボン基材の電気抵抗率の異方性方向に対して垂直な面から０°〜４５°の角度を有する方向であることが好ましい。実施例３では、異方性方向はＺ軸方向であり、主たる通電方向は、Ｚ軸方向に対して垂直な面から０°〜４５°の角度を有している。
【００３８】
本発明のカーボンヒーターでは、ＳｉＣ、ＴａＣ、ＰＧ（熱分解グラファイト）、ＢＰＧ（ボロンドープ熱分解グラファイト）、ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）、ＰＢＣＮ（カーボンドープ熱分解窒化硼素）の少なくとも一種の材料が、表面に被覆されていることが好ましい。
【００３９】
このような耐熱性を有する被膜を設けることによって、カーボンに耐酸化性もしくは耐腐蝕性を付与することができ、酸化性もしくは腐蝕性を有する雰囲気ガスの環境下でも使用することが可能となる。
【実施例】
【００４０】
実施例では、まず、電気抵抗率の異方性について調査した。具体的には、市販されているＣＩＰ法により製造されたカーボン製品の中から基材Ａを選択し、その同一型番の３箇のブロックについて、各方向の抵抗率を測定した。最も抵抗率が高くなる方向をＺ軸方向とすると、Ｚ軸方向に垂直な面内方向の抵抗率はほぼ一定となった。Ｘ軸とＹ軸は、３軸が互い直交する方向とし、その抵抗率を次の表１に示した。等方性と称されるＣＩＰ材であって、同一型番のカーボン基材であっても、抵抗率にはある程度のバラツキや異方性があることが確認された。
【００４１】
【表１】
0006436896.tif 000002
【００４２】
同様にその他のカーボン基材Ｂ〜Ｅについても電気抵抗率を測定した。この電気抵抗率の測定では、カーボンテストピースを所定の断面積と長さに加工後、日置電気製の抵抗計Ｒ３５４４を用いて、４端子法により抵抗値を測定してそれぞれの抵抗率を算出した。次の表２は、その測定結果を示すものであり、ＸＹ方向については平均値を記載した。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
表２の結果から、市販のカーボン製ＣＩＰ材では、電気抵抗率に異方性が０．６６〜０．９６程度あることが確認された。
【００４５】
〈実施例１〉
実施例１では、カーボン基材Ａを用いて、図１に示す外径５３０ｍｍで断面がＴ字形状の多重リング型ヒーターを作製した。この実施例１では、図２に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は、０．２４４Ωであった。また、作製したカーボンヒーターには、１８００℃、５０Ｐａの条件で、ＢＣｌ３とＮＨ３ガスを原料ガスとして２００μｍのＰＢＮ膜を被覆した。
【００４６】
本発明の製造方法では、ヒーターの中心軸方向（点線）と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように材料取りを行ってカーボンヒーターを製造する。具体的には、まず、大型の基材ブロックの抵抗率を測定して、最も抵抗率の高くなる軸（Ｚ軸）方向を確認するとともに、その軸に垂直な面内方向の抵抗率がほぼ一定であることを確認した。また、互いに直交するように３軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）方向を決定した。そして、大型の基材ブロックから、おおよそ作製するヒーターの大きさとなるように基材ブロックを切り出した。このとき、作製するヒーターの中心軸方向と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように切り出した。
【００４７】
続いて、旋盤を用いて円盤形状（実施例２〜４では円筒形状）となるように加工を施し、さらにマシニングセンターを用いて細部の加工を施した。ヒーター形状に加工されたカーボン基材には、サンドブラスト加工を施し、表面粗さがＲａ値で２．０〜１０．０μｍとなるようにした。そして、作製したカーボンヒーターの表面をエアーガンでクリーニングし、必要に応じ、純水で超音波洗浄・乾燥処理し、４端子法により抵抗値を確認した。
【００４８】
次に、このＰＢＮ製耐熱被膜を有したヒーターを真空引き可能なチャンバーに設置し、加熱試験を実施した。図４に示す装置で放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、端子部および回路が分岐もしくは合流する部分および折返し部分の温度の高低差が△５℃（平均温度１４００℃）程度と計測された。
【００４９】
〈比較例１〉
比較例１では、カーボン基材Ａを用いて、実施例１と同型状のリング型ヒーターを作製した。この比較例１では、図３に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）は、Ｙ軸方向と一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は、０．２８５Ωであった。これは、Ｘ方向とＺ方向での抵抗率の異方性に起因するものであると判断される。また、作製したカーボンヒーターには、１４５０℃、３０Ｐａの条件で、ＳｉＣｌ４とＣＨ４ガスを原料ガスとして１５０μｍのＳｉＣ膜を被覆した。
【００５０】
次に、このＳｉＣ製耐熱被膜を有したヒーターを実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計で表面温度を観察したところ、通電方向がＸ方向となる部分で１３９２℃、Ｚ方向となる部分で１４１８℃となり、発熱温度に大きな差異が見られた。これは、断面積が同じでも、単位長さ当たりの抵抗値が異なることによるジュール熱の発生差異が生じたものと判断される。
【００５１】
〈実施例２〉
実施例２では、カーボン基材Ｂを用いて、円筒部外径１００ｍｍで発熱部高さが６５ｍｍの略円筒形状のヒーターを作製した。この実施例２では、図５に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は、０．５２１Ωであった。また、作製したカーボンヒーターには、１０００℃、５０Ｐａの条件で、ＴａＣｌ５とＣＨ４ガスを原料ガスとして５０μｍのＴａＣ膜を被覆した。
【００５２】
次に、このＴａＣ製耐熱被膜を有したヒーターを実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、全周に渡って直線状の通電部は１４５０℃±２℃程度と良好な温度分布であり、通電回路の折返し部位でも異常な発熱は見られなかった。
【００５３】
〈比較例２〉
比較例２では、カーボン基材Ｂを用いて、実施例２と同形状のヒーターを作製した。この比較例２では、図６に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）は、Ｙ軸方向と一致するように材料取りを行った。このとき、比較例２の主たる通電方向はＹ軸方向であり、実施例２の主たる通電方向であるＺ軸よりも電気抵抗率が小さい。そのため、比較例２と実施例２のヒーターの抵抗値を合わせる目的で、比較例２では内径を大きくして、断面積を小さくした。また、作製したカーボンヒーターには、１０００℃、５０Ｐａの条件で、ＴａＣｌ５とＣＨ４ガスを原料ガスとして５０μｍのＴａＣ膜を被覆した。
【００５４】
次に、このＴａＣ製耐熱被膜を有したヒーターを実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、通電回路の折返し部位と端子部近傍以外では、１４００℃±３℃程度と良好な温度分布が得られた。しかしながら、通電回路の折返し部位では異常な発熱が見られ、Ｚ軸方向の折返し部位では１４４０℃となり、Ｘ軸方向の折返し部位では１４０２℃となった。
【００５５】
〈実施例３〉
実施例３では、カーボン基材Ｄを用いて、円筒部外径２００ｍｍで発熱部幅が２６０ｍｍの略円筒形状の螺旋ヒーターを作製した。この実施例３では、図８に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は、０．２０９Ωであった。また、作製したカーボンヒーターには、１６００℃、１００Ｐａの条件で、ＣＨ４ガスを原料ガスとして５０μｍのＰＧ膜を被覆した。
【００５６】
次に、このＰＧ製耐熱被膜を有したヒーターを実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、螺旋状の通電部は１６００℃±５℃程度と良好な温度分布が得られた。
【００５７】
〈比較例３〉
比較例３では、カーボン基材Ｄ用いて、実施例３と同形状の螺旋ヒーターを作製した。この比較例３では、図９に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）は、Ｙ軸方向と一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は、０．２３８Ωであった。また、作製したカーボンヒーターには、１６００℃、１００Ｐａの条件で、ＣＨ４ガスを原料ガスとして５０μｍのＰＧ膜を被覆した。
【００５８】
次に、このＰＧ製耐熱被膜を有したヒーターを、実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、螺旋状の通電部は１５７０〜１６３０℃程度の温度差が観察された。これは、主とする通電方向がＸ軸方向となるかＺ軸方向となるかによって、断面積が同じでも単位長さ当たりの抵抗値が異なるため、ジュール熱の発生差異が生じたことが原因と判断される。
【００５９】
〈実施例４〉
実施例４では、カーボン基材Ｅ用いて、円筒部外径１２０ｍｍで発熱部高さが６５ｍｍの略円筒形状の二重螺旋ヒーターを作製した。この実施例４では、図１１に示すように、ヒーターの中心軸方向（点線）と基材の電気抵抗率の異方性方向（Ｚ軸）が一致するように材料取りを行った。このときの２５℃における抵抗値は０．４０９Ωであった。また、作製したカーボンヒーターには、１８００℃、１００Ｐａの条件で、ＢＣｌ３ガスおよびＮＨ３を原料ガスとして３００μｍのＰＢＮ膜を被覆した。
【００６０】
次に、このＰＢＮ製耐熱被膜を有したヒーターを実施例１と同様に、真空引き可能なチャンバーに設置し加熱試験を実施した。そして、放射温度計を用いて表面温度を観察したところ、二重螺旋状の通電部は１６００℃±５℃程度と良好な温度分布が得られた。また、Ｚ軸方向の段差部の回路内側では高めの発熱が観察され、外側では低めの温度が観察された。
【符号の説明】
【００６１】
１：カーボン基材
２：実施例１および比較例１のカーボンヒーター
３：実施例１および比較例１のカーボンヒーターの中心軸または回転軸
４：実施例２および比較例２のカーボンヒーター
５：実施例２および比較例２のカーボンヒーターの中心軸または回転軸
６：実施例２および比較例２のカーボンヒーターの主たる発熱部
７：実施例２および比較例２のカーボンヒーターの通電回路の折返し部
８：実施例２および比較例２のカーボンヒーターの端子部
９：実施例３および比較例３のカーボンヒーター
１０：実施例３および比較例３のカーボンヒーターの中心軸または螺旋軸
１１：実施例３および比較例３のカーボンヒーターの主たる発熱部
１２：実施例３および比較例３のカーボンヒーターの端子部
１３：実施例４のカーボンヒーター
１４：実施例４のカーボンヒーターの中心軸または回転軸
１５：実施例４のカーボンヒーターの主たる発熱部
１６：実施例４のカーボンヒーターの通電回路の折返し部
１７：実施例４のカーボンヒーターの通電回路の接続部
１８：実施例４のカーボンヒーターの端子部
【図１】
0006436896.tif 000004
【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】
0006436896.tif 000010
【図８】
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【図９】
0006436896.tif 000012
【図１０】
0006436896.tif 000013
【図１１】
0006436896.tif 000014
【図１２】
0006436896.tif 000015