JPWO2020067357A1 - セラミック構造体及びウェハ用システム - Google Patents

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Abstract

ヒータは、基体と、抵抗発熱体と、端子部とを有している。基体は、セラミックからなる板状である。抵抗発熱体は、基体内に位置している。端子部は、抵抗発熱体に電気的に接続されており、少なくとも一部が基体内に位置しており、基体の下面から基体の外部へ露出している。基体は、下面に開口する穴を有している。端子部は、接続導体を有している。接続導体は、穴に挿入されて抵抗発熱体に接続されている。接続導体の下面は、基体の下面よりも基体の上面側に位置している。穴は、接続導体の下面から基体の下面までの間に接続導体の径よりも径が小さい縮径部を有している。

Description

本開示は、セラミック構造体及び該セラミック構造体を含むウェハ用システムに関する。
上面にウェハが重ねられるセラミック構造体が知られている（例えば特許文献１又は２）。このようなセラミック構造体は、セラミックからなる板状の基体と、その内部に位置している内部導体とを有している。そして、セラミック構造体は、内部導体に電圧が印加されることによって、例えば、ウェハを加熱する機能、ウェハを吸着する機能若しくはウェハの周囲にプラズマを発生させる機能又はこれらの２以上の組み合わせを発揮する。このようなセラミック構造体は、例えば、半導体製造装置に用いられる。
特許文献１及び２では、セラミックからなる基体内に内部導体としての抵抗発熱体が設けられたセラミックヒータを開示している。このセラミックヒータは、内部導体と電気的に接続され、基体の下面から露出する端子を有している。基体の下面は平面状であり、また、端子の下面は基体の下面と面一になっている。
特開２００４−８７３９２号公報 特開平５−１０１８７１号公報
本開示の一態様に係るセラミック構造体は、基体と、内部導体と、端子部とを有している。前記基体は、セラミックからなり、ウェハが重ねられる上面及びその反対側の下面を有している板状である。前記内部導体は、前記基体内に位置する。前記端子部は、前記内部導体に電気的に接続されており、少なくとも一部が前記基体内に位置しており、前記基体の下面から前記基体の外部へ露出している。前記基体は、該基体の下面に開口する穴を有している。前記端子部は、接続導体を有している。前記接続導体は、前記穴に挿入されて前記内部導体に接続されている。前記接続導体の下面は、前記基体の下面よりも前記基体の上面側に位置している。前記穴は、前記接続導体の下面から前記基体の下面までの間に前記接続導体の径よりも径が小さい縮径部を有している。
本開示の一態様に係るウェハ用システムは、上記のセラミック構造体と、前記端子部に電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部を制御する制御部と、を有している。
実施形態に係るヒータの構成を示す模式的な分解斜視図。 図１のII−II線における断面図。 図３（ａ）は第１実施形態係るヒータの端子部及びその周辺を示す断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の端子部の一部の分解斜視図。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は第２及び第３実施形態に係るヒータの端子部及びその周辺を示す断面図。 第４実施形態に係るヒータの端子部及びその周辺を示す断面図。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は第５及び第６実施形態に係るヒータの端子部及びその周辺を示す断面図。 図７（ａ）及び図７（ｂ）はヒータの材料の一例を示す断面図。
以下、本開示のセラミック構造体について、セラミックヒータを例に取って説明する。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。
第２実施形態以降においては、基本的に、先に説明された実施形態との相違部分についてのみ説明する。特に言及がない事項については、先に説明された実施形態と同様とされてよい。また、説明の便宜上、複数の実施形態間で互いに対応する構成については、相違点があっても同じ符号を付すことがある。
１つの端子部及びその周辺の構成の縦断面図（図３（ａ）〜図６（ｂ））については、特に断りがない限り、上記１つの端子部回り（紙面上下に延びる中心線回り）のいずれの方角から見ても、同じ縦断面図が得られると捉えられてよい。
［第１実施形態］
（ヒータシステム）
図１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２は、図１のヒータ１を含むヒータシステム１０１の構成を示す模式図である。図２において、ヒータ１については、図１のII−II線断面図が示されている。図１は、ヒータ１の構造を示すために便宜的にヒータ１を分解して示しており、実際の完成後のヒータ１は、図１の分解斜視図のように分解可能である必要はない。
図１及び図２の紙面上方は、例えば、鉛直上方である。ただし、ヒータ１は、必ずしも図１及び図２の紙面上方を鉛直上方として利用される必要はない。以下では、便宜上、図１及び図２の紙面上方を上方として、上面及び下面等の用語を用いることがある。特に断りがない限り、単に平面視という場合、図１及び図２の紙面上方から見ることを指すものとする。
ヒータシステム１０１は、ヒータ１と、ヒータ１に電力を供給する電力供給部３（図２）と、電力供給部３を制御する制御部５（図２）と、を有している。ヒータ１と電力供給部３とは配線部材７（図２）によって接続されている。なお、配線部材７は、ヒータ１の一部と捉えられても構わない。また、ヒータシステム１０１は、上記に挙げた構成の他、例えば、ヒータ１に気体及び／又は液体を供給する流体供給部を有していてもよい。
（ヒータ）
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９と、ヒータプレート９から下方へ延びているパイプ１１とを有している。
ヒータプレート９は、その上面１３ａに加熱対象物の一例としてのウェハＷｆ（図２）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１１は、例えば、ヒータプレート９の支持及び配線部材７の保護に寄与する。なお、ヒータプレート９のみがヒータと捉えられても構わない。
（ヒータプレート）
ヒータプレート９の上面１３ａ及び下面１３ｂは、例えば、概ね平面である。ヒータプレート９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４ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。
ヒータプレート９は、例えば、絶縁性の基体１３と、基体１３に埋設されている抵抗発熱体１５（内部導体の一例）と、抵抗発熱体１５に電力を供給するための端子部１７とを備えている。抵抗発熱体１５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１３の上面１３ａに載置されているウェハが加熱される。
（基体）
基体１３の外形は、ヒータプレート９の外形を構成している。従って、上述のヒータプレート９の形状及び寸法に係る説明は、そのまま基体１３の外形及び寸法の説明と捉えられてよい。基体１３の材料は、例えば、セラミックである。セラミックは、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。）。
図１では、基体１３は、第１絶縁層１９Ａ及び第２絶縁層１９Ｂによって構成されている。なお、基体１３は、第１絶縁層１９Ａ及び第２絶縁層１９Ｂとなる材料（例えばセラミックグリーンシート）が積層されて作製されてもよいし、そのような方法とは異なる方法によって作製され、完成後に抵抗発熱体２等の存在によって概念的に第１絶縁層１９Ａ及び第２絶縁層１９Ｂによって構成されていると捉えることができるだけであってもよい。
これらの絶縁層の厚みは適宜に設定されてよく、各絶縁層が基体１３の厚みに占める割合も適宜に設定されてよい。後述するように、本実施形態に係る技術は、基体１３の下面１３ｂから最下層の内部導体（抵抗発熱体１５）までの厚さ（第２絶縁層１９Ｂの厚さ）が比較的薄いヒータに適用可能である。このような比較的薄い第２絶縁層１９Ｂの厚さの一例を挙げると、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。この場合、例えば、基体１３の厚さは、４ｍｍ以上６ｍｍ以下とされてよい。
（抵抗発熱体）
抵抗発熱体１５は、基体１３の上面１３ａ及び下面１３ｂに沿って（例えば平行に）延びている。また、抵抗発熱体１５は、平面視において、例えば、基体１３の概ね全面に亘って延びている。図１では、抵抗発熱体１５は、第１絶縁層１９Ａ及び第２絶縁層１９Ｂとの間に位置している。
平面視における抵抗発熱体１５の具体的なパターン（経路）は適宜なものとされてよい。例えば、抵抗発熱体１５は、ヒータプレート９において１本のみ設けられており、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。また、図示の例では、抵抗発熱体１５は、ヒータプレート９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。この他、例えば、抵抗発熱体１５は、渦巻状に延びていたり、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たりしてよい。
抵抗発熱体１５を局部的に見たときの形状も適宜なものとされてよい。例えば、抵抗発熱体１５は、上面１３ａ及び下面１３ｂに平行な層状導体であってもよいし、上記の経路を軸として巻かれたコイル状（スプリング状）であってもよいし、メッシュ状に形成されているものであってもよい。各種の形状における寸法も適宜に設定されてよい。
抵抗発熱体１５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１５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１５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。
（端子部（概要））
端子部１７は、例えば、抵抗発熱体１５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１３のうちの下面１３ｂ側の一部（第２絶縁層１９Ｂ）を貫通して下面１３ｂから露出している。これにより、ヒータプレート９の外部から抵抗発熱体１５へ電力を供給可能になっている。１対の端子部１７（抵抗発熱体１５の両端）は、例えば、ヒータプレート９の中央側に位置している。なお、１つの抵抗発熱体１５に電力を供給する３以上の端子部１７が設けられてもよいし、２以上（例えば２層以上）の抵抗発熱体１５に電力を供給する２組以上の端子部１７が設けられてもよい。
（パイプ）
パイプ１１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１１は、上下に貫通する空間１１ｓを有している。パイプ１１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２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１１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１１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１１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１１には、気体又は液体が流れる流路が形成されていてもよい。
パイプ１１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１３の説明で挙げたもの（ＡｌＮ等）が利用されてよい。また、パイプ１１の材料は、基体１３の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
基体１３とパイプ１１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、両者の間に接着剤を介在させずに、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。
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１３とパイプ１１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１３とパイプ１１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。
（配線部材）
配線部材７は、パイプ１１の空間１１ｓ内に挿通されている。平面透視において、ヒータプレート９のうち空間１１ｓ内に露出する領域では、複数の端子部１７が基体１３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部１７に接続されている。
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と端子部１７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、一方に雄ねじが形成され、他方に雌ねじが形成されることにより、螺合されていてもよい。
（端子部の詳細）
図３（ａ）は、図２の領域IIIの拡大図である。
端子部１７は、内部導体（抵抗発熱体１５）に接続される接続導体３１と、接続導体３１から下方（内部導体から離れる側）に延びる端子導体２１とを有している。端子導体２１の下端は、配線部材７と接続される。このような構成により、配線部材７から端子部１７を介して抵抗発熱体１５へ給電可能となっている。
接続導体３１の形状、寸法及び材料は適宜に設定されてよい。例えば、接続導体３１は、図示の例のようにブロック状（塊状）であってもよいし、図示の例とは異なり、板状又は棒状であってもよい。また、接続導体３１の形状は、概略、直柱状であってもよいし、錐体状であってもよいし、錐台状であってもよい。また、例えば、平面視における形状は、円形又は多角形等の適宜な形状とされてよい。接続導体３１において、上下方向の大きさと、平面視における径（最大径又は最小径）とは、いずれが大きくてもよい。
また、例えば、接続導体３１の上下方向の長さは、接続導体３１の下面が基体１３の下面１３ｂよりも上方に位置する限り、適宜に設定されてよい。接続導体３１が、当該接続導体３１が接続される内部導体（抵抗発熱体１５）よりも上方に突出する場合においては、接続導体３１の上下方向の長さを当該接続導体３１が接続される抵抗発熱体１５から基体１３の下面１３ｂまでの距離よりも長くすることも可能である。接続導体３１の上下方向の長さは、例えば、当該接続導体３１が接続される抵抗発熱体１５から下面１３ｂまでの距離に対して、１／１０以上、１／３以上、１／２以上、２／３以上又は４／５以上とされてよく、また、１倍以下、９／１０以下、４／５以下、２／３以下又は１／２以下とされてよく、これらの下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。また、接続導体３１の径（例えば最大径）は、例えば、０．１ｍｍ以上、１ｍｍ以上、５ｍｍ以上又は１０ｍｍ以上とされてよく、また、１００ｍｍ以下、５０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１０ｍｍ以下又は５ｍｍ以下とされてよく、これらの下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
また、接続導体３１の材料は、内部導体（抵抗発熱体１５）の材料及び／又は配線部材７の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。接続導体３１の材料としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ又はＰｔを挙げることができる。
接続導体３１は、例えば、抵抗発熱体１５よりも上方へ突出することによって、その側面が抵抗発熱体１５と接続されている。ただし、図示の例とは異なり、接続導体３１は、その上面が抵抗発熱体１５と略同一の高さに位置することによって、上面が抵抗発熱体１５と接続されていてもよい。接続導体３１のうち、抵抗発熱体１５と接続される部分（接続導体３１の上端及び／又は上下方向のいずれかの位置の一部）を接続部３１ａと呼称する。
接続部３１ａと抵抗発熱体１５との接続（例えば接合）は、両者が直接に当接することによってなされていてもよいし、両者の間に両者とは異なる材料及び／又は他の部材が介在することによってなされていてもよい。後者としては、例えば、接続部３１ａと抵抗発熱体１５との間に導電性の接合材（不図示）を介在させることが挙げられる。接合材の材料は、適宜なものとされてよい。例えば、当該材料は、抵抗発熱体１５の材料と同一の成分と、基体１３の材料と同一の成分とを含む複合材料とされてよい。このような複合材料としては、例えば、ＷとＡｌＮとを含むものを挙げることができる。
端子導体２１の具体的な形状及び各種の寸法は適宜に設定されてよい。例えば、端子導体２１は、概略、上下方向に直線状に延びる軸状（ピン状）とされている。端子導体２１は、図示のように中実であってもよいし、図示の例とは異なり、中空状であってもよい。横断面の形状は、円形又は多角形等の適宜な形状とされてよい。また、横断面の形状及び大きさは、例えば、長さ方向において一定である。ただし、長さ方向において横断面の形状及び大きさが変化しても構わない。端子導体２１の材料は、例えば、内部導体（抵抗発熱体１５）の材料及び／又は接続導体３１の材料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。端子導体２１の材料としては、Ｗ、Ｍｏ又はＰｔを挙げることができる。
端子導体２１の長さについては、特に限定は無い。例えば、端子導体２１は、接続導体３１から延び出る部分に、配線部材７との接合に必要最小限の長さが確保されるだけの長さであってもよいし、パイプ１１の下端に近い位置まで延びていてもよい。
端子導体２１の横断面（径）は、少なくとも基体１３の下面１３ｂよりも上方の位置において、接続導体３１の横断面（径）よりも小さくされている。この要件を満たす限り、端子導体２１の径は適宜に設定されてよい。例えば、端子導体２１の径（非円形の場合は最大径）は、接続導体３１の径（非円形の場合は最大径）に対して、１／１００以上、１／５０以上、１／２０以上、１／１０以上、１／５以上又は１／３以上とされてよく、また、４／５以下、２／３以下、１／３以下、１／５以下、１／１０以下、１／２０又は１／５０以下とされてよく、これらの下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。また、例えば、端子導体２１の径（非円形の場合は最大径）は、０．５ｍｍ以上、１ｍｍ以上又は３ｍｍ以上とされてよく、また、１ｍｍ以下、５ｍｍ以下又は１０ｍｍ以下とされてよく、これらの下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
端子導体２１と接続導体３１との接続は、適宜な方法によりなされてよい。図示の例では、端子導体２１は、接続導体３１に設けられた穴３１ｈに挿入されており、これにより、接続導体３１に接続されている。なお、図示の例とは異なり、接続導体３１に穴が設けられずに、接続導体３１の下面と、端子導体２１の上部とが接合されていたり、接続導体３１と端子導体２１とが同一材料から一体的に形成されていたりしてもよい。
上記のように端子導体２１が接続導体３１に挿通される場合において、接続導体３１の穴３１ｈは、貫通孔であってもよいし（図示の例）、下方に開口する有底の穴（凹部）であってもよい。また、端子導体２１の上面は、接続導体３１の上面と面一であってもよいし（図示の例）、接続導体３１の上面よりも上方に位置していてもよいし、接続導体３１の上面よりも下方に位置していてもよい（この場合、接続導体３１の穴は、貫通孔であってもよいし、有底であってもよい。）。
また、端子導体２１の外面と、接続導体３１の穴の内面とは、適宜に接続されてよい。例えば、図３（ｂ）に例示するように、端子導体２１に雄ねじ２１ｓが形成され、接続導体３１に雌ねじ３１ｓが形成され、両者が螺合されてもよい。また、例えば、端子導体２１と接続導体３１とは、単に当接しているだけであってもよい。この場合、かしめがなされていてもよい。また、例えば、端子導体２１と接続導体３１とは、両者の間に介在する導電性の接合材によって接合されていてもよい。
端子導体２１と配線部材７との接続は、配線部材７の説明で述べたように、適宜な方法によりなされてよい。例えば、両者の一方に雄ねじが形成され、他方に雌ねじが形成されることによって螺合されてもよいし、かしめによって固定されてもよいし、導電性の接合材によって接合されていてもよい。また、実施形態の説明では、端子導体２１と配線部材７とを別個の部材として説明するが、両者を同一の材料によって一体的に形成することも可能である。
（端子部の周囲の詳細）
基体１３は、接続導体３１が挿入される穴１３ｈを有している。穴１３ｈは、内面が接続導体３１の上面及び側面と接する穴本体１３ｈｍを有している。また、穴１３ｈは、接続導体３１の下面よりも下方に、接続導体３１（穴本体１３ｈｍ）の径よりも径が小さい縮径部１３ｈａを有している。別の観点では、基体１３は、穴１３ｈの内面から穴１３ｈの中心側に突出して縮径部１３ｈａを構成する凸部１３ｅを有している。縮径部１３ｈａが設けられることにより、接続導体３１は、穴１３ｈから抜けにくくなっている。
縮径部１３ｈａ（凸部１３ｅ）の形状及び寸法は適宜に設定されてよい。図示の例では、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面と同じ高さ（上下方向の位置）において最小径を有している。すなわち、凸部１３ｅは、接続導体３１の下面に接している。そして、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂに近づくほど拡径するように形成されており、基体１３の下面１３ｂにおいて当該縮径部１３ｈａの最大径を有している。縮径部１３ｈａの内面は、図３（ａ）に示すような縦断面において、直線状であってもよいし、穴１３ｈの内部側に凹となる曲線状であってもよいし、穴１３ｈの内部側に凸となる曲線状であってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。
平面視における縮径部１３ｈａの形状は、例えば、平面視における接続導体３１の形状と相似であってもよいし、相似でなくてもよく、また、円形又は多角形等の適宜な形状とされてよい。また、平面視における縮径部１３ｈａの形状は、内面の一部が内面の他の一部よりも穴１３ｈの中心側に突出するような歪な形状であっても構わない。また、平面視において、縮径部１３ｈａの内面は、その全周に亘って接続導体３１の下面の外縁よりも内側に位置している必要は無く、一部においてのみ接続導体３１の下面の外縁よりも内側に位置していてもよい。
縮径部１３ｈａの最小径（本実施形態では最上部の径）、最大径（本実施形態では最下部の径）及び上下方向の大きさは、適宜に設定されてよい。例えば、縮径部１３ｈａの最小径は、端子導体２１の径以上かつ接続導体３１の径未満とされてよい（平面視で非円形の場合は同一方向の径同士を比較してよい。以下、同様。）。例えば、縮径部１３ｈａの最小径と接続導体３１の下面の径との差の半分（凸部１３ｅの接続導体３１の下面外縁からの最大突出量）は、接続導体３１の下面の径の半分に対して、１／１００以上、１／５０以上、１／１０以上、１／５以上、１／３以上又は１／２以上とされてよく、また、４／５以下、１／２以下、１／３以下、１／５以下、１／１０以下又は１／２０以下とされてよく、これらの下限及び上限は、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。また、例えば、縮径部１３ｈａの最小径と接続導体３１の下面の径との差の半分は、０．０１ｍｍ以上、０．０５ｍｍ以上、０．１ｍｍ以上、０．２ｍｍ以上又は１ｍｍ以上とされてよく、また、５ｍｍ以下、１ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下又は０．１ｍｍ以下とされてよく、これらの下限及び上限は、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。また、縮径部１３ｈａの最大径は、例えば、穴本体１３ｈｍの径以下とされてよく、また、穴本体１３ｈｍの径よりも大きくすることも可能である。縮径部１３ｈａの上下方向の大きさは、例えば、最下層の抵抗発熱体１５から下面１３ｂまでの距離に対して、１／５０以上、１／２０以上、１／１０以上、１／５以上、１／３以上又は１／２以上とされてよく、また、２／３以下、１／２以下、１／５以下、１／１０以下又は１／２０以下とされてよく、これらの下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。
（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９、パイプ１１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９及びパイプ１１は一部又は全部が共に作製されてもよい。パイプ１１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。
ヒータプレート９の製造方法は、例えば、端子部１７及び縮径部１３ｈａ（凸部１３ｅ）の作製方法を除いては、公知の種々の方法と同様とされてよい。例えば、抵抗発熱体１５となる導電ペーストが配置された、第１絶縁層１９Ａ及び第２絶縁層１９Ｂとなるセラミックグリーンシートの積層体を焼成してヒータプレート９を作製してよい。また、抵抗発熱体１５となるコイルと、基体１３となるセラミック原料粉末とを型内に配置して加熱及び加圧を行い（すなわちホットプレス法により）、ヒータプレート９を作製してよい。
端子部１７をヒータプレート９に設ける方法は、例えば、以下のとおりである。
セラミックグリーンシートを焼成してヒータプレート９を作製する場合においては、例えば、基体１３のうち端子部１７が挿入される部分を構成するセラミックグリーンシートに穴１３ｈを形成する。この穴１３ｈに接続導体３１を挿入する。なお、穴１３ｈの内面の少なくとも一部又は端子部１７の上端側部分の外面には、接合材となる導電ペーストが塗布されてよい。その後、セラミックグリーンシートを焼成する。
このようにして端子部１７を設ける場合においては、焼成したときのセラミックの収縮によって、基体１３が接続導体３１を締め付けてもよい。例えば、焼成前の穴１３ｈは、接続導体３１の径以上であって、焼成による収縮によって（接続導体３１が無いと仮定した場合に）接続導体３１の径よりも小さくなる大きさとされてよい。接続導体３１の径と、接続導体３１が無いと仮定した場合の収縮後の穴１３ｈの径との差は、例えば、０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下とされてよい。
また、ホットプレス法によりヒータプレート９を作製する場合においては、例えば、基体１３となるセラミック原料粉末を加熱及び加圧する型内に接続導体３１を配置するとともに、穴１３ｈのうち接続導体３１よりも下方側の部分（縮径部１３ｈａ等）を形成する中子を型内に配置してよい。
なお、焼成後の基体１３の穴１３ｈに接続導体３１を挿入し、接合材によって両者を接合することも可能である。また、端子導体２１は、その作製方法及び／又は接続導体３１との固定方法にもよるが、焼成前に接続導体３１に固定されてもよいし、焼成後に接続導体３１に固定されてもよい。
縮径部１３ｈａは、適宜な方法によって形成されてよい。例えば、基体１３となるセラミックグリーンシートの穴１３ｈに接続導体３１を挿入した後、穴１３ｈの内面に凸部１３ｅとなる焼成前の生のセラミック素材を配置し、セラミックグリーンシートを焼成してもよい。焼成後の基体１３の穴１３ｈの内面に凸部１３ｅとなる生のセラミック素材を配置して再度焼成することも可能である。また、例えば、セラミックグリーンシートの穴１３ｈが、焼成によって接続導体３１よりも縮径しようとする作用によって、接続導体３１よりも下方において穴１３ｈの内面が穴１３ｈの中心側に突出し、縮径部１３ｈａが形成されてもよい。また、例えば、上記の素材の配置と、収縮による突出とが組み合わされてもよい。ホットプレス法においては、例えば、既述の中子の径を接続導体３１の径よりも小さくすることによって、縮径部１３ｈａが形成されてよい。
以上のとおり、本実施形態では、セラミック構造体としてのヒータ１は、基体１３と、内部導体（抵抗発熱体１５）と、端子部１７とを有している。基体１３は、セラミックからなり、ウェハＷｆが重ねられる上面１３ａ及びその反対側の下面１３ｂを有している板状である。抵抗発熱体１５は、基体１３内に位置している。端子部１７は、抵抗発熱体１５に電気的に接続されており、少なくとも一部が基体１３内に位置しており、基体１３の下面１３ｂから基体１３の外部へ露出している。基体１３は、下面１３ｂに開口する穴１３ｈを有している。端子部１７は、接続導体３１を有している。接続導体３１は、穴１３ｈに挿入されて抵抗発熱体１５に接続されている。接続導体３１の下面は、基体１３の下面１３ｂよりも基体１３の上面１３ａ側に位置している。穴１３ｈは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂまでの間に接続導体３１の径よりも径が小さい縮径部１３ｈａを有している（平面視で非円形の場合は同一方向の径が比較されてよい。）。
従って、例えば、接続導体３１が穴１３ｈから脱落する蓋然性を低下させることができる。その結果、例えば、接続導体３１と基体１３との接合面積（別の観点では上下方向における接触長さ）を低減することができる。ひいては、基体１３において、抵抗発熱体１５から下面１３ｂまでの厚さを薄くし、及び／又は接続導体３１の上下の長さを短くすることができる。基体１３の下面１３ｂ側の厚さを薄くすることによって、例えば、抵抗発熱体１５の熱を効率的に基体１３の上面１３ａに伝えることができる。また、接続導体３１の上下方向の長さを短くすることによって、例えば、抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して基体１３の下部へ伝わる熱を低減し、基体１３の上面１３ａを効率的に加熱することができる。
また、本実施形態では、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂへ近づくほど拡径している。この場合、例えば、下面１３ｂへ近づくほど縮径する態様（後述する図４（ｂ））に比較して、接続導体３１の下方への微小なずれに対しても接続導体３１と凸部１３ｅとが係合しやすい。その結果、接続導体３１のずれに起因する抵抗発熱体１５と接続導体３１との導通不良の蓋然性を低下させ、電気的接続の信頼性を向上させることができる。また、例えば、縮径部１３ｈａの径が上下方向で一定の態様（後述する図４（ａ））に比較して、基体１３の、接続導体３１直下における熱容量を小さくできる。その結果、例えば、抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して凸部１３ｅに伝わった熱を上方へ伝えやすくなる。
また、本実施形態では、端子部１７は、一部が接続導体３１よりも下方に位置している端子導体２１を有している。接続導体３１は、接続導体３１の下面に開口する雌ねじ３１ｓを有している。端子導体２１は、雌ねじ３１ｓに螺合する雄ねじ２１ｓを有している。この場合、例えば、両者の固定の信頼性を向上させることができる。また、例えば、基体１３の焼成後に端子導体２１を接続導体３１に取り付けることができるから、焼成の条件が緩和される。別の観点では、端子導体２１の設計の自由度が向上する。例えば、既に述べたように、端子導体２１は、配線部材７の一部とすることもできる。
［第２実施形態］
図４（ａ）は、第２実施形態に係るヒータ２０１の要部の構成を示す図であり、第１実施形態の図３（ａ）に相当する。
ヒータ２０１は、縮径部１３ｈａ（凸部１３ｅ）の形状が第１実施形態のヒータ１と相違する。具体的には、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂまで、横断面（下面１３ｂに平行な断面）の形状及び大きさ（径）が一定である。ここでの一定は、例えば、図４（ａ）に示すような縦断面に現れる２つの凸部１３ｅのそれぞれにおいて、接続導体３１の下面の外縁からの凸部１３ｅの突出量の最小値と最大値との差が前記最大値の２０％以下又は１０％以下である場合とされてよい。本実施形態における縮径部１３ｈａの径の大きさの具体例については、例えば、第１実施形態における縮径部１３ｈａの最小径（接続導体３１の下面の位置における径）の大きさの具体例についての説明が援用されてよい。
本実施形態においても、穴１３ｈが縮径部１３ｈａを有していることにより、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、接続導体３１が基体１３から脱落する蓋然性が低下する。また、本実施形態では、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂまで一定の径である。この場合、例えば、第１実施形態と同様に、縮径部１３ｈａの径が下方ほど縮径する態様（図４（ｂ））に比較して、接続導体の下方への微小なずれを規制しやすい。また、例えば、第１実施形態に比較して、凸部１３ｅの強度を高くすることが容易である。
［第３実施形態］
図４（ｂ）は、第３実施形態に係るヒータ３０１の要部の構成を示す図であり、第１実施形態の図３（ａ）に相当する。
ヒータ３０１は、縮径部１３ｈａ（凸部１３ｅ）の形状が第１実施形態のヒータ１と相違する。具体的には、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂに近づくほど縮径している。なお、本実施形態の縮径部１３ｈａと第１実施形態の縮径部１３ｈａとは、最小径となる部分と最大径となる部分との上下関係が逆であるが、この点に関する読み替えを行えば、第１実施形態の縮径部１３ｈａに関する説明（例えば内面の形状、最小径の大きさ及び最大径の大きさ等についての説明）は、本実施形態に係る縮径部１３ｈａの説明に援用されてよい。
本実施形態においても、穴１３ｈが縮径部１３ｈａを有していることにより、第１実施形態と同様の効果が奏される。例えば、接続導体３１が基体１３から脱落する蓋然性が低下する。また、本実施形態では、縮径部１３ｈａは、接続導体３１の下面から基体１３の下面１３ｂに近づくほど縮径している。この場合、例えば、第１実施形態（図３（ａ））に比較して、接続導体３１が上下に熱膨張したときに凸部１３ｅの根本の上方側部分に生じる応力集中を低減できる。また、例えば、第２実施形態（図４（ａ））に比較して、第１実施形態と同様に、基体１３の、接続導体３１の直下における熱容量を小さくできる。
［第４実施形態］
図５は、第４実施形態に係るヒータ４０１の要部の構成を示す図であり、第１実施形態の図３（ａ）に相当する。
ヒータ４０１は、接続導体３１の形状が他の実施形態のヒータと相違する。なお、図示の例では、基体１３の縮径部１３ｈａの構成として、第３実施形態（図４（ｂ））のものを例示している。ただし、本実施形態の接続導体３１は、第１又は第２実施形態（図３又は図４（ａ））における縮径部１３ｈａと組み合わされても構わない。
本実施形態では、接続導体３１は、側面（外周面）に凹状の退避部３１ｒが形成されている。別の観点では、退避部３１ｒの底面を基準とすれば、接続導体３１は、退避部３１ｒの周囲（例えば退避部３１ｒの上方又は下方）で側方に突出する突出部３１ｆを有している。なお、図示の例では、退避部３１ｒは、直柱の側面に形成されているが、直柱以外のブロック状の形状の側面に退避部３１ｒを設けることも可能である。なお、接続導体３１において、退避部３１ｒ以外の部分（例えば接続部３１ａ）における平面視における形状及び大きさについては、第１実施形態における接続導体３１の平面視における形状及び大きさについての説明が援用されてよい。
退避部３１ｒ（突出部３１ｆ）の数、形状及び寸法は、適宜に設定されてよい。例えば、退避部３１ｒは、一つのみ設けられてもよいし、複数設けられてもよい。また、退避部３１ｒは、複数設けられる場合において、互いに同一の形状であってもよいし、互いに異なる形状であってもよい。複数の退避部３１ｒは、上下方向及び／又は水平方向等の適宜な方向に配列乃至分布されてよい。配列のピッチ乃至分布の密度は、均等乃至一様であってもよいし、いずれかの方向において偏っていてもよい。
また、例えば、退避部３１ｒは、接続導体３１の外周面をその法線方向に見たときに（外周面を平面状に展開して見たときに）、溝状に延びる形状であってもよいし、互いに直交する方向の長さが極端に相違しない形状（例えば円形又は一般的に想起される多角形）であってもよい。溝状の退避部３１ｒは、例えば、水平方向に延びてもよいし、ねじ溝のように螺旋状に延びてもよい。また、退避部３１ｒは、前記法線方向に直交する横断面の形状が、退避部３１ｒの深さ方向の位置に対して一定であってもよいし、深さ方向の位置によって変化してもよい。
また、例えば、上下方向（基体１３の厚さ方向）において、１つの位置のみに退避部３１ｒが設けられている場合の退避部３１ｒの上下方向の長さ、又は複数の位置に退避部３１ｒが設けられている場合の複数の退避部３１ｒの上下方向の長さの合計は、例えば、接続導体３１の上下方向の長さに対して、１／５０以上、１／１０以上、１／５以上、１／３以上又は１／２以上とされてよく、また、９／１０以下、２／３以下、１／２以下又は１／５以下とされてよく、上記の下限と上限とは、矛盾しない限り、適宜に組み合わされてよい。また、各退避部３１ｒの上下方向の長さは、例えば、０．１ｍｍ以上とされてよい。
図示の例では、上下方向の２つの位置に退避部３１ｒが設けられている。各位置において、退避部３１ｒは、例えば、平面視において接続導体３１を周回するように延びている。すなわち、退避部３１ｒは、接続導体３１を周回する凹溝によって構成されており、突出部３１ｆは、突条乃至はフランジによって構成されている。又は、各位置において、平面視において接続導体３１を周回するように複数の退避部３１ｒが配列されている。この場合、上下方向の１つの位置において、複数の退避部３１ｒの数及び互いの間隔は、適宜に設定されてよい。例えば、上下方向の１つの位置において、複数の退避部３１ｒは、３以上であり、平面視において退避部３１ｒの間の各角度間隔がいずれも１２０°以下となるように配置されてよい。周回する凹溝からなる退避部３１ｒ又は周回するように配列された複数の退避部３１ｒは、上下方向の適宜な数の位置に設けられてよく、例えば、１〜３つの位置に設けられてよい。
穴１３ｈの内面において、退避部３１ｒに対向する領域は、退避部３１ｒ内に突出しており、侵入部１３ｐを構成している。侵入部１３ｐの形状及び大きさは、適宜な形状とされてよい。図示の例では、侵入部１３ｐは、テーパ状に形成されている。また、侵入部１３ｐと退避部３１ｒの内面との間には空間が存在している。当該空間は、適宜なガスが封入されていてもよいし、真空（大気圧よりも減圧された状態）とされていてもよい。また、図示の例とは異なり、侵入部１３ｐは、退避部３１ｒ内に略充填された状態となっていても構わない。
ヒータ４０１は、例えば、第１実施形態と同様に、接続導体３１が焼成前又は焼成後の基体１３の穴１３ｈに挿入されることによって作製されてよい。基体１３となるセラミックグリーンシートの穴１３ｈに接続導体３１を挿入して焼成する場合においては、接続導体３１は、焼成による基体１３の収縮によって、基体１３によって締め付けられてよい。この収縮の際、穴１３ｈの内面のうち退避部３１ｒに対向する領域は、退避部３１ｒ内に押し出され、これにより、侵入部１３ｐが形成される。また、ヒータ４０１は、ホットプレス法によって作製されてもよい。この場合、基体１３となるセラミック原料粉末が退避部３１ｒに充填され、退避部３１ｒに充填された形状の侵入部１３ｐが形成される。
本実施形態においても、縮径部１３ｈａが設けられていることによって、他の実施形態と同様の効果が奏される。また、本実施形態では、接続導体３１は、穴１３ｈの内面に囲まれる外周面に凹状の退避部３１ｒを有している。この場合、例えば、退避部３１ｒに入り込んだ侵入部１３ｐを接続導体３１（突出部３１ｆ）に係合させ、接続導体３１が基体１３から脱落する蓋然性を低下させることができる。別の観点では、凸部１３ｅに加えられる荷重を低減することができる。また、例えば、退避部３１ｒに空間が構成される場合においては、基体１３のうちの抵抗発熱体１５よりも下方側の部分と接続導体３１との接触面積を低減して、抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して基体１３の下方へ伝わる熱を低減して、基体１３の上面１３ａの加熱を効率的に行うことができる。これらの退避部３１ｒによる効果は、退避部３１ｒが基体１３の平面視において接続導体３１を周回するように延びている、又は複数の退避部３１ｒが基体１３の平面視において接続導体３１を周回するように配列されていることにより向上する。
図５に示す例では、接続導体３１の下面と縮径部１３ｈａの内面とに密着して接続導体３１の外周面と穴本体１３ｈｍの内面との間を封止する封止材２５も示されている。このような封止材２５は、本実施形態だけでなく、他の実施形態においても設けられてよい。封止材２５の材料は、適宜なものとされてよく、例えば、一般的なガラス封止であってもよいし、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３系の接合剤が用いられてもよい。
［第５実施形態］
図６（ａ）は、第５実施形態に係るヒータ５０１の要部の構成を示す図であり、第１実施形態の図３（ａ）に相当する。
ヒータ５０１は、接続導体３１の下方に封止部材３３が設けられている点が他の実施形態と相違する。なお、図示の例では、基体１３の縮径部１３ｈａの構成として、第３実施形態（図４（ｂ））のものを例示している。ただし、本実施形態の接続導体３１は、第１又は第２実施形態（図３又は図４（ａ））における縮径部１３ｈａと組み合わされても構わない。
封止部材３３の材料は、導電体及び絶縁体のいずれでもよいが、例えば、セラミックである。封止部材３３を構成するセラミックは、基体１３を構成するセラミックと同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、後者の場合において、両者の主成分は同一であってもよいし、異なっていてもよい。セラミックの具体例としては、例えば、基体１３の説明で挙げたとおりである。
封止部材３３の平面視における形状及び大きさは、例えば、概略、穴１３ｈの穴本体１３ｈｍの下端に嵌合するものとされている。別の観点では、封止部材３３の平面視における形状及び大きさは、接続導体３１の下面の形状及び大きさと同等とされている。そして、封止部材３３の外周面と穴１３ｈの内面とは接合されている。両者の接合は、例えば、両者のセラミック粒子が密着することによってなされている。ただし、接着剤が両者の間に介在していてもよい。なお、上記のように封止部材３３及び基体１３との境界においてセラミック粒子が密着している場合、両部材の材料の成分等によっては、材料の観点からは、両部材の境界は曖昧であるか、無い。ただし、接続導体３１の下面の外縁の位置から両部材の境界を特定することは可能である。
封止部材３３は、例えば、概略板状とされている。すなわち、上下方向の長さ（板の厚さ）は、平面視における各種の方向における長さに比較して短い。例えば、封止部材３３の厚さは、封止部材３３の径（例えば最小径）の１／５以下又は１／１０以下である。ただし、封止部材３３は、ブロック状とされても構わない。
接続導体３１の下面と封止部材３３の上面とは、例えば、互いに当接している。ただし、両者の間に隙間が存在したり、接合材が介在していたりしてもよい。また、端子導体２１は、封止部材３３の貫通孔（符号省略）を貫通して封止部材３３よりも下方（内部導体から離れる側）に延び出ている。縮径部１３ｈａは、封止部材３３よりも下方に位置している。従って、凸部１３ｅは、第１〜第４実施形態とは異なり、封止部材３３の下面に係合する。
図示の例では、封止部材３３の下面と縮径部１３ｈａの内面とに密着して封止部材３３の外周面と穴本体１３ｈｍの内周面との間を封止する封止材２５が設けられている。また、封止部材３３の下面と端子導体２１の外周面とに密着して封止部材３３の貫通孔の内周面と端子導体２１の外周面との間を封止する封止材２５が設けられている。ただし、これらの封止材２５は設けられなくてもよい。
ヒータ５０１の製造方法は、基本的には、他の実施形態のヒータの製造方法と同様とされてよい。封止部材３３は、例えば、焼成前又は焼成後の状態で、焼成前の基体１３の穴１３ｈ内に接続導体３１とともに配置され、基体１３とともに焼成される。これにより、封止部材３３と穴１３ｈの内面とはセラミック粒子が密着することによって接合される。なお、焼成前又は焼成後の封止部材３３を焼成後の基体１３に配置して基体１３を再度焼成したり、焼成後の封止部材３３と焼成後の基体１３とを固相接合によって接合したりして、セラミック粒子同士を密着させることも可能である。固相接合については、パイプ１１の説明で述べたとおりである。
本実施形態においても、縮径部１３ｈａが設けられていることによって、他の実施形態と同様の効果が奏される。
また、本実施形態では、ヒータ５０１は、セラミックからなる封止部材３３を有している。端子部１７は、接続導体３１に接続されているとともに少なくとも一部が接続導体３１よりも下方に位置している端子導体２１を有している。封止部材３３は、接続導体３１の下方にて端子導体２１が貫通された状態で穴１３ｈを塞いでいる。
接続導体３１は、端子導体２１に比較して径が大きいことから、端子部１７は、接続導体３１を設けずに、端子導体２１のみを基体１３に埋設した場合に比較して、穴１３ｈから下方に露出する面積が大きい。ひいては、酸化等によって特性が劣化する可能性がある。そして、本実施形態のように封止部材３３を設けることによって、例えば、端子部１７の耐酸化性が向上する。また、例えば、封止部材３３がセラミックからなることから、基体１３との接合を強固にして、接続導体３１が基体１３から脱落する蓋然性を低下させることができる。別の観点では、接続導体から凸部１３ｅに加えられる荷重を封止部材３３と基体１３との接合部に分散させることができる。また、例えば、封止部材３３によって接続導体３１の下面を断熱して抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して基体１３の外部へ逃げる熱を低減できる。
［第６実施形態］
図６（ｂ）は、第６実施形態に係るヒータ６０１の要部の構成を示す図であり、第１実施形態の図３（ａ）に相当する。
第５実施形態では、退避部３１ｒを有する接続導体３１について封止部材３３を適用した。ただし、本実施形態のように、封止部材３３は、退避部３１ｒを有さない接続導体３１に適用されてもよい。縮径部１３ｈａの構成が第１〜第３実施形態（図３〜図４（ｂ））のいずれのものであってもよいことは、第５実施形態と同様である。
［ヒータの材料の一例］
既述のように、基体１３はセラミックによって構成されている。ここで、セラミックの結晶粒径は、基体１３の全体に亘って概略一様であってもよいし、基体１３の部位同士で異なっていてもよい。以下では、後者の場合の一例について、第４及び第５実施形態（図５及び図６）を例に取って述べる。
第４及び第５実施形態では、接続導体３１は、外周面に凹状の退避部３１ｒを有している。従って、基体１３は、退避部３１ｒの周囲にて接続導体３１の外周面に接している（突出部３１ｆの外周面に接している）部分（以下、「当接部１３ｃ」というものとする。）と、退避部３１ｒに対向している部分（侵入部１３ｐ）とを有している。
図７（ａ）及び図７（ｂ）は、基体１３の一部の断面図である。図７（ａ）は、侵入部１３ｐのものであり、図７（ｂ）は、当接部１３ｃのものである。この断面図は、例えば、１辺が５０μｍ以上２００μｍ以下となるような範囲を示しており、複数の粒子Ｇｒ（単結晶粒子、セラミック粒子）が図示されている。別の観点では、粒界が図示されている。これらの図に示されているように、当接部１３ｃの結晶粒径の平均値（平均粒径）は、侵入部１３ｐの結晶粒径の平均値よりも大きくされてよい。
この場合、例えば、セラミックは結晶粒径が大きいほどヤング率が大きくなるから、当接部１３ｃの強度を相対的に高くすることができる。ここで、接続導体３１が熱によって膨張したときに基体１３が接続導体３１から受ける径方向の応力について考えると、侵入部１３ｐにおける応力よりも当接部１３ｃにおける応力の方が大きい。その理由としては、例えば、侵入部１３ｐは接続導体３１に対して径方向に当接していないことが挙げられる。及び／又は、接続導体３１の径方向の膨張量は、径が大きい位置（突出部３１ｆの位置）において相対的に大きいことが挙げられる。従って、例えば、当接部１３ｃの強度が相対的に高くなることによって、基体１３全体として、クラックが発生する蓋然性を低減することができる。
また、例えば、結晶粒径が小さいほど熱伝導率が低くなるから、侵入部１３ｐにおける熱伝導率を相対的に低くすることができる。従って、例えば、抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して基体１３の下方へ伝わる熱を低減して、基体１３の上面１３ａの加熱を効率的に行うことができる。既述のように、退避部３１ｒに空間が構成される場合においては、基体１３と接続導体３１との接触面積を低減して、抵抗発熱体１５から接続導体３１を介して基体１３の下方へ伝わる熱を低減できる。従って、例えば、退避部３１ｒを大きくするほど、結晶粒径の観点においても、空間の観点においても、加熱効率が向上することになり、設計が容易である。
このように侵入部１３ｐの平均粒径が当接部１３ｃの平均粒径よりも小さい態様におけるセラミックの成分及び平均粒径は適宜に設定されてよい。例えば、セラミックの主成分は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）とされてよい。侵入部１３ｐにおける平均粒径は、例えば、３μｍ以上８μｍ以下とされてよい。当接部１３ｃにおける平均粒径は、例えば、５μｍ以上１２μｍ以下（ただし、侵入部１３ｐにおける平均粒径よりも大きい）とされてよい。当接部１３ｃ及び侵入部１３ｐは、同一又は主成分が同一の焼結助剤を含んでいてもよい。焼結助剤を構成する元素は、例えば、イットリウム（Ｙ）とされてよい。
なお、平均粒径は適宜な方法によって測定されてよい。以下に、一例を示す。当接部１３ｃ及び侵入部１３ｐの主成分（例えばＡｌＮ）の結晶の平均円相当径を平均粒径としてみなすこととする。円相当径は、次のように測定する。まず、当接部１３ｃ及び侵入部１３ｐそれぞれの断面を鏡面に加工する。加工した断面をＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）により撮影する。このときの倍率は概ね１０００倍以上３０００倍以下とする。また、投影面積は、１０００μｍ２以上２００００μｍ２以下とする。次に、撮影した画像のうち、主成分の結晶の輪郭を黒い線でトレースして描く。このとき、焼結助剤が含まれる場合には、焼結助剤を含む結晶を黒く塗りつぶす。トレース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）の粒子解析という手法を用いて解析する。この解析によって、粒子の平均円相当径が得られる。
当接部１３ｃの平均粒径を侵入部１３ｐの平均粒径よりも大きくする方法は適宜なものとされてよい。例えば、第４実施形態の説明で述べた製造方法のうち、基体１３となる成形体（セラミックグリーンシート）の穴１３ｈに接続導体３１を挿入して焼成する方法を採用する。この場合、穴１３ｈの内面は、例えば、突出部３１ｆに当接し、退避部３１ｒに対して空間を介して対向している。従って、当接部１３ｃは、侵入部１３ｐに比較して、接続導体３１から圧力を受けやすく、相対的に高い圧力が付与された状態で焼成されることになる。その結果、当接部１３ｃの結晶粒径は、侵入部１３ｐの結晶粒径よりも大きくなる。
以上の実施形態において、ヒータ１、２０１、３０１、４０１、５０１及び６０１のそれぞれはセラミック構造体の一例である。ヒータシステム１０１はウェハ用システムの一例である。抵抗発熱体１５は内部導体の一例である。
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。
実施形態では、セラミック構造体として、加熱機能を有するセラミックヒータを例に取った。ただし、セラミック構造体は、他の機能を有するものであってもよい。例えば、セラミック構造体は、静電チャック、又はプラズマ発生用の構造体であってもよいし、これら及びヒータの２つ以上の組み合わせとして機能するものであってもよい。
換言すれば、内部導体は、実施形態では加熱用の抵抗発熱体であったが、他の用途の導体であってよく、例えば、静電チャック用の電極、又はプラズマ発生用の電極であってもよい。セラミック構造体は、これらの電極及び抵抗発熱体の１つ、又は２以上の組み合わせを有していてもよい。内部導体は、例えば、全体として、基体（１３）の上面に沿って広がっている（上方に面している）といえる形状を有している導体である。また、例えば、平面視において内部導体全体を囲む最小の凸曲線を仮定したときに、当該凸曲線により囲まれた領域は、基体の上面の６割以上又は８割以上を占める。
１…ヒータ（セラミック構造体）、１３…基体、１３ａ…上面、１３ｂ…下面、１３ｈ…穴、１３ｈａ…縮径部、１５…抵抗発熱体（内部導体）、１７…端子部、３１…接続導体。

Claims (12)

  1. セラミックからなり、ウェハが重ねられる上面及びその反対側の下面を有している板状の基体と、
    前記基体内に位置する内部導体と、
    前記内部導体に電気的に接続されており、少なくとも一部が前記基体内に位置しており、前記基体の下面から前記基体の外部へ露出している端子部と、
    を有しており、
    前記基体は、該基体の下面に開口する穴を有しており、
    前記端子部は、前記穴に挿入されて前記内部導体に接続されている接続導体を有しており、
    前記接続導体の下面は、前記基体の下面よりも前記基体の上面側に位置しており、
    前記穴は、前記接続導体の下面から前記基体の下面までの間に前記接続導体の径よりも径が小さい縮径部を有している
    セラミック構造体。
  2. 前記縮径部は、前記接続導体の下面から前記基体の下面へ近づくほど拡径している
    請求項１に記載のセラミック構造体。
  3. 前記縮径部は、前記接続導体の下面から前記基体の下面まで一定の径である
    請求項１に記載のセラミック構造体。
  4. 前記縮径部は、前記接続導体の下面から前記基体の下面に近づくほど縮径している
    請求項１に記載のセラミック構造体。
  5. 前記接続導体は、前記穴の内面に囲まれる外周面に凹状の退避部を有している
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のセラミック構造体。
  6. 前記退避部が前記基体の下面の平面視において前記接続導体を周回するように延びている、又は複数の前記退避部が前記基体の下面の平面視において前記接続導体を周回するように配列されている
    請求項５に記載のセラミック構造体。
  7. 前記基体は、前記退避部内に突出している侵入部を有している
    請求項５又は６に記載のセラミック構造体。
  8. 前記退避部と前記穴の内面との間に空間が構成されている
    請求項５〜７のいずれか１項に記載のセラミック構造体。
  9. 前記基体のうち、前記退避部の周囲にて前記接続導体の外周面に接している部分の平均結晶粒径は、前記基体のうち、前記退避部と対向している部分の平均結晶粒径よりも大きい
    請求項５〜８のいずれか１項に記載のセラミック構造体。
  10. セラミックからなる封止部材を更に有しており、
    前記端子部は、前記接続導体に接続されているとともに少なくとも一部が前記接続導体よりも下方に位置している端子導体を有しており、
    前記封止部材は、前記接続導体の下方にて前記端子導体が貫通された状態で前記穴を塞いでいる
    請求項１〜９のいずれか１項に記載のセラミック構造体。
  11. 前記端子部は、一部が前記接続導体よりも下方に位置している端子導体を有しており、
    前記接続導体は、当該接続導体の下面に開口する雌ねじを有しており、
    前記端子導体は、前記雌ねじに螺合する雄ねじを有している
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載のセラミック構造体。
  12. 請求項１〜１１のいずれか１項に記載のセラミック構造体と、
    前記端子部に電力を供給する電力供給部と、
    前記電力供給部を制御する制御部と、
    を有しているウェハ用システム。
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