JP3372515B2 - ヒータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はヒータに関し、より
詳細には、カーボンワイヤー発熱体を石英ガラス部材中
に封入した棒状ヒータ、板状ヒータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスでは、酸化、拡散あ
るいはＣＶＤ処理等の各種熱処理においてその熱処理雰
囲気において、厳密な温度管理が求められる。また、半
導体製造プロセスでは、他の洗浄あるいは研磨等の工程
において用いられる洗浄液、研磨液等についても、厳密
な温度管理が求められる。これら加熱処理工程での加熱
手段としては、温度管理には、一般的にはヒータとして
棒状ヒータあるいは板状ヒータが用いられ、この種のヒ
ータとしては、タングステン等からなる発熱体の外側を
石英ガラス管で覆ったものが用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような、棒状ヒー
タ、板状ヒータは例えば、洗浄液、研磨液を収容する貯
液槽に直接入れられるため、発熱体を覆っている石英ガ
ラス管が万一破損すると、洗浄液、研磨液等を金属汚染
することとなり、ひいては研磨、あるいは洗浄したウエ
ハが汚染するという技術的課題があった。また、前記石
英ガラス管が破損しなくとも、前記発熱体から前記石英
ガラス管を介して、洗浄液、研磨液等を徐々に金属汚染
するという技術的課題があった。

【０００４】本発明者等は、前記したような金属質発熱
体に比べて、特に半導体製造用ヒータとして、極めて好
適に使用することができるカーボンワイヤー発熱体を用
いたものを、既に、特願平１０ー２５４５１３号として
提案している。前記カーボンワイヤー発熱体は、極細い
カーボン繊維を束ねたカーボンファイバー束を複数束編
み上げて作製したものであり、従来の金属発熱体に比べ
て、熱容量が小さく昇降温特性に優れ、また非酸化性雰
囲気中では高温耐久性にも優れている。また、細いカー
ボン繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものである
ため、むくのカーボン材からなる発熱体に比べフレキシ
ビリティに富み、半導体製造用ヒータとして種々の構
造、形状に容易に加工できるという利点を有している。

【０００５】本発明は、前記カーボンワイヤー発熱体を
用いることによって、上記したヒータが有する技術的課
題を解決するためになされたものであり、洗浄液、研磨
液等を収容する貯液槽に直接入れ、液体を昇温させるの
に適したヒータを提供することを目的とするものであ
る。特に、本発明は、洗浄液、研磨液等の金属汚染を防
止することができるヒータを、また、洗浄液、研磨液等
を収容する貯液槽に直接入れても破損することがない、
機械的強度が高いヒータを提供することを目的とするも
のである。更に、本発明は、半導体の上記各種熱処理に
おいて、この熱処理雰囲気の金属汚染を防止し、また機
械的強度が高く、耐用寿命の長いヒータを提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るためになされた本発明にかかるヒータは、大径ガラス
管と、前記ガラス管内に封入され両端部を有するカーボ
ンワイヤー発熱体と、圧縮されたワイヤーカーボン部材
が充填され該圧縮されたワイヤーカーボン部材が前記カ
ーボンワイヤー発熱体の両端部を挟持する状態の小径ガ
ラス管部と、前記圧縮されたワイヤーカーボン部材に挟
持された電力供給用の接続線を有する封止端子部を含
み、前記接続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前記ワ
イヤーカーボン部材を介して互いに電気的に接続されて
いることを特徴としている。

【０００７】また、本発明にかかるヒータは、両端部を
有するカーボンワイヤー発熱体と、圧縮されたワイヤー
カーボン部材が充填され該圧縮されたワイヤーカーボン
部材が前記カーボンワイヤー発熱体の両端部を挟持して
前記カーボンワイヤー発熱体を封入する小径ガラス管部
と、前記圧縮されたワイヤーカーボン部材に挟持された
電力供給用の接続線を有する封止端子部を含み、前記接
続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前記ワイヤーカー
ボン部材を介して互いに電気的に接続されていることを
特徴としている。ここで、前記大径ガラス管及び小径ガ
ラス管のいずれもが石英ガラス材からなることが、半導
体製造用ヒータとしてはその高純度性から望ましい。

【０００８】更に、本発明にかかるヒータは、板状ガラ
ス体と、前記板状ガラス体内に封入され両端部を有する
カーボンワイヤー発熱体と、圧縮されたワイヤーカーボ
ン部材が充填され該圧縮されたワイヤーカーボン部材が
前記カーボンワイヤー発熱体の両端部を挟持する状態の
小径ガラス管部と、前記圧縮されたワイヤーカーボン部
材に挟持された電力供給用の接続線を有する封止端子部
を含み、前記接続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前
記ワイヤーカーボン部材を介して互いに電気的に接続さ
れていることを特徴としている。ここで、前記板状ガラ
ス体が石英ガラス材からなることが望ましい。

【０００９】このように、本発明にかかるヒータは、ワ
イヤーカーボン材間に接続線が圧縮状態で収容されてい
るため、ワイヤーカーボンの炭素成分が還元性の作用を
し、接続線の酸化の増大を抑制することができる。その
結果、接続線の酸化に伴うスパークの発生を防止するこ
とができる。また、ワイヤーカーボン材が圧縮収納され
た部分に、カーボンワイヤー発熱体及び接続線が取り付
けられるため、カーボンワイヤー発熱体によって高温に
なっても、接続が緩んでしまうことがなく、良好な電気
的接続状態が維持される。更に、カーボンワイヤー発熱
体を用いているために、前記発熱体から前記ガラス管を
介して、洗浄液、研磨液等の金属汚染を防止することが
できる。

【００１０】ここで、前記ワイヤーカーボン材及びカー
ボンワイヤー発熱体は、小径のガラス管部の軸線方向と
略平行に、圧縮された状態で収容されていることが望ま
しい。また前記ワイヤーカーボン材及びカーボンワイヤ
ー発熱体は、カーボンファイバーを束ねたファイバー束
を複数束編み上げてなる編紐形状、あるいは組紐形状に
形成されていることが望ましい。

【００１１】このように、ワイヤーカーボン材及びカー
ボンワイヤー発熱体が、小径ガラス管部の軸線方向と略
平行に、圧縮された状態で収容されているため、カーボ
ンワイヤー発熱体によって高温になっても、ワイヤーカ
ーボン材とカーボンワイヤー発熱体との接続もしくは、
接続線との接続が緩んでしまうことがなく、良好な電気
的接続状態が維持される。特に、前記ワイヤーカーボン
材及びカーボンワイヤー発熱体が、カーボンファイバー
を束ねたファイバー束を複数束編み上げてなる編紐形
状、あるいは組紐形状に形成されている場合には、小径
ガラス管部の径方向に弾性を有しているため、接続線は
確実に保持され、接続が緩んでしまうことがなく、良好
な電気的接続状態が維持される。

【００１２】また、前記小径ガラス管部には、前記カー
ボンワイヤー発熱体が１本もしくは数本以上収納され、
ワイヤーカーボン材が複数本収容されていることが望ま
しく、前記ワイヤーカーボン材及びカーボンワイヤー発
熱体が同一の構成材料によって形成されている場合にお
いては、ワイヤーカーボン材の本数が、前記カーボンワ
イヤー発熱体の本数の５倍以上であることが望ましい。

【００１３】このように、ワイヤーカーボン材の本数が
カーボンワイヤー発熱体の本数以上であれば、ワイヤー
カーボン材による発熱を、低下させることができる。ま
た、カーボンワイヤー発熱体と接続線との間にワイヤー
カーボン材が介在するために、カーボンワイヤー発熱体
の熱が極力伝わらないようにすることができ、封止端子
部の高温劣化を防止することができる。特に、ワイヤー
カーボン材の本数が、前記カーボンワイヤー発熱体の本
数の５倍以上である場合には、上記した著しい効果を得
ることができる。

【００１４】また、封止端子部を構成するガラス管は、
ガラス部、グレイデッドシール部、タングステンガラス
部によって構成され、接続線は前記タングステンガラス
部でピンチシールされると共に、前記ガラス部がカーボ
ンワイヤー発熱体を封入する小径あるいは大径ガラス管
と融着されることが望ましい。このように、封止端子部
を構成するガラス管が構成されているため、封止端子部
の構成をより簡略化することができ、それに伴い部品の
数の削減、作業工数を削減することができる。また大径
ガラス管等と融着して一体化するガラス管を、大径ガラ
ス管等との融着側から、ガラス部、グレイデッド（Grad
ed) シール部、タングステン（Ｗ）ガラス部としたた
め、高温時等において破損を防止することができる。こ
こで、前記ガラス部は石英ガラス材からなることが半導
体製造用ヒータとしてはその高純度性から望ましい。

【００１５】また、前記封止端子部は、カーボンワイヤ
ー発熱体と電気的に接続される内接続線と、電力が供給
される外接続線と、前記内接続線と外接続線をそれぞれ
保持する複数の溝が外周面に形成されたガラス体と、前
記内接続線と外接続線とを電気的に接続する導電箔と、
前記内接続線及び外接続線の先端部が前記ガラス体から
突出した状態で内部に収納すると共に前記ガラス体の外
周面と融着されるガラス管と、前記ガラス管の一端部を
閉塞する閉塞部とから構成され、前記ガラス管の他端部
がカーボンワイヤー発熱体を封入する小径ガラス管、大
径ガラス管、あるいは板状ガラス体と融着されることが
望ましい。上記のようにカーボンワイヤー発熱体及びワ
イヤーカーボン材が圧縮収容されているため、封止端子
部の内接続線を前記圧縮部に差し込むことによって、カ
ーボンワイヤー発熱体と封止端子部とを容易に接続する
ことができる。また確実に接続されるために、スパー
ク、ショート等の事故を防止することができる。ここ
で、前記ガラス体が石英ガラス材からなることが半導体
製造用ヒータとしてはその高純度性から望ましい。

【００１６】また、小径ガラス管部が、前記カーボンワ
イヤー発熱体を封入するＵ字状あるいは螺旋状の小径ガ
ラス管と一体物であることが望ましい。このように、小
径ガラス管部が、前記カーボンワイヤー発熱体を封入す
るＵ字状あるいは螺旋状の小径ガラス管と一体物とされ
ることによって、カーボンワイヤー発熱体を封入するガ
ラス管を単管とすることができ、発熱体封入部の低熱容
量化を達成でき、熱応答性の良いヒータを得ることがで
きる。

【００１７】また、前記小径ガラス管部及びカーボンワ
イヤー発熱体を封入するＵ字状あるいは螺旋状の小径ガ
ラス管を、大径ガラス管で覆うことが好ましく、大径ガ
ラス管で覆うことによって、機械的強度の強い、信頼性
の高いヒータを得ることができる。

【００１８】更に、カーボンワイヤー発熱体を収容する
溝が外周面に形成された中実のガラス体の下方に、前記
ワイヤーカーボン材が圧縮収納された小径ガラス管を一
体もしくは分離して配置すると共に、前記外周面にカー
ボンワイヤー発熱体が取付けられた中実のガラス体と小
径ガラス管を大径のガラス管で覆い、前記中実のガラス
体の外周面と大径ガラス管とが融着されていることが望
ましい。このように、中実のガラス体を用い、中実のガ
ラス体の外周面と大径ガラス管とを融着することによっ
て、機械的強度のより高い、信頼性のより高いヒータを
得ることができる。

【００１９】なお、上述の本発明でいう小径ガラス管と
は、少なくともその内径が、５〜１５ｍｍ程度（好まし
くは５〜１５ｍｍ）のものを意味する。この小径ガラス
管において、特に複数のワイヤーカーボン材が圧縮収納
されている部分の内径が、５ｍｍ未満では、この部分で
の発熱量が大きくなりすぎ好ましくなく、また、１５ｍ
ｍを越えると棒状ヒータあるいは板状ヒータが必要以上
に大型化することから好ましくない。また、この小径ガ
ラス管の厚さは、１〜２ｍｍ程度（好ましくは１〜２ｍ
ｍ）であり、本発明でいう大径ガラス管とは、少なくと
も２本の小径ガラス管の外径の和より、大きな内径を有
するガラス管を意味する。つまり、内径が１４ｍｍを越
えるものである。更に、前記大径ガラス管、小径ガラス
管及び中実のガラス体が石英ガラス材からなることが半
導体製造用ヒータとしてはその高純度性から望ましい。

【００２０】また、前記カーボンワイヤー発熱体を収容
する溝が一面に形成された細長平板状の第１のガラス体
と、第１のガラス体と融着され前記溝を閉塞する第２の
ガラス体とによって、カーボンワイヤー発熱体を封入す
るガラス管を構成することが望ましい。このように、細
長平板状のガラス体を用いることによって、細長平板状
の発熱体部を形成することができ、機械的強度のより高
い、信頼性のより高いヒータを得ることができる。

【００２１】なお、カーボンワイヤー発熱体を封入する
ガラス管は通常の円筒の管のみならず、前記したように
細長平板状のガラス体を融着して形成される細長平板状
のものも含まれる。ここで、前記細長平板状の第１及び
第２のガラス体は、いずれも石英ガラス材からなること
が半導体製造用ヒータとしてはその高純度性から望まし
い。

【００２２】また、封止端子部を構成するガラス管が独
立して２個存在し、各々がガラス部、グレイデッドシー
ル部、タングステンガラス部によって構成され、接続線
はタングステンガラス部でシールされると共に、前記ガ
ラス部がカーボンワイヤー発熱体を封入する小径あるい
は大径ガラス管と融着されることが望ましい。このよう
に構成することにより、接続線間のグロー放電をより確
実に防止することができる。ここで、前記ガラス管及び
ガラス部が石英ガラスからなることが半導体製造用ヒー
タとしてはその高純度性から望ましい。

【００２３】また、ガラス体が複数の板状もしくは湾曲
板状のガラスを対向面で融着一体化させたものであり、
少なくとも１つの板状もしくは湾曲板状のガラス体の一
面に配線用溝を形成しそこにカーボンワイヤー発熱体を
配置し、この配線用溝以外の面部で他の板状ガラス体と
融着一体化されていることが望ましい。このように、融
着一体化されているため、高い機械的強度を得ることが
できる。

【００２４】以上のように、本発明にかかるヒータは、
洗浄液、研磨液等を収容する貯液槽に直接入れ、液体を
昇温させるのに適している。特に、本発明は、洗浄液、
研磨液等の金属汚染を防止することができ、また、洗浄
液、研磨液等を収容する貯液槽に直接入れても破損する
ことがない、高い機械的強度を備えている。さらに、以
上のように本発明にかかるヒータは、半導体の各種熱処
理においても、この熱処理雰囲気の金属汚染を防止し、
機械的強度が高く、かつ耐用寿命が長いという顕著な効
果を奏する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を図面を参照して
更に詳細に説明する。なお、図１は、本発明にかかる棒
状ヒータの第１の実施形態を示す斜視図であり、図２
は、図１の内接続線とカーボンワイヤー発熱体の接続部
分を示す図、図３は、カーボンワイヤーを示す図、図４
はそれに用いられる封止端子を示す斜視図である。図５
は、図４に用いられている導電箔と内接続線及び外接続
線の接続状態を示す図であり、図６は、図４に示されて
いる石英ガラス体の斜視図である。

【００２６】図１に示されている棒状ヒータ１は、カー
ボンワイヤー発熱体２と、前記カーボンワイヤー発熱体
２を収納する、両端が開放されたＵ字状の小径の石英ガ
ラス管３と、前記小径の石英ガラス管３の両端部３ａ、
３ｂに圧縮収納されたワイヤーカーボン材Ａと、前記小
径の石英ガラス管３を収容すると共に、一端が閉塞され
かつ他端が開放された大径の石英ガラス管４と、前記大
径の石英ガラス管４の開放された端部に取り付けられ
た、カーボンワイヤー発熱体２と接続される内接続線１
１ａ、１１ｂと電力が供給される外接続線１２ａ、１２
ｂとを備える封止端子部１０とから構成されている。

【００２７】なお、前記小径の石英ガラス管３は、その
頂部において大径の石英ガラス管４の内部に固定部５を
介して固定されている。前記固定部５は小径の石英ガラ
ス管３の頂部に突起を形成し、大径の石英ガラス管４の
内部に小径の石英ガラス管３を収納した状態で大径の石
英ガラス管４の外側から、前記突起を溶かし、大径の石
英ガラス管４の管壁に融着することによって形成され
る。

【００２８】前記カーボンワイヤー発熱体２としては、
図３に示すような複数本のカーボンファイバーを束ねた
ファイバー束を複数束用いてワイヤー状に編み込んだも
の等が用いられる。このカーボンワイヤー発熱体２は小
径の石英ガラス管３の内部を挿通させ、図２（ａ）に示
すように、その開放した両端部３ａ、３ｂの端面部、あ
るいは端面部近傍まで延設される。また、前記小径の石
英ガラス管３の両端部３ａ、３ｂには、図３に示すよう
な複数本のワイヤーカーボン材Ａが圧縮収納されてい
る。そのため、図２に示すように、前記カーボンワイヤ
ー発熱体２は、圧縮収納された複数本のワイヤーカーボ
ン材Ａの中に圧縮された状態で埋設される。

【００２９】なお、図２に示すように、前記ワイヤーカ
ーボン材Ａ及びカーボンワイヤー発熱体２は、小径の石
英ガラス管３の両端部３ａ、３ｂの軸線方向と略平行
に、圧縮された状態で収容されている。また、図１に
は、小径の石英ガラス管３として、Ｕ字状のものを示し
たが、特にこの形状に限定されるものではなく、必要に
応じてＷ字状、螺旋状等の形状であっても良い。また、
図１では、小径の石英ガラス管３において、両端部３
ａ、３ｂが予め一体化されているものを示しているが、
これに限らず当該両端部３ａ、３ｂが別体として分離さ
れていてもよく、またこれらをＵ字状の小径の石英ガラ
ス管の両端に後から溶接したものであっても良い。

【００３０】前記カーボンワイヤー発熱体２の具体例と
しては、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例
えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３００乃至
３５０本程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径
約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだ等のカ
ーボンワイヤーが用いられる。前記の場合において、ワ
イヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度であり、カ
ーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至
２．５ｍｍ程度である。なお、前記毛羽立ちとは、図３
の符号ａに示すような、カーボンファイバーが切断され
たものの一部が、カーボンワイヤーの外周面から突出し
たものである。

【００３１】前記カーボンワイヤー発熱体２は、小径の
石英ガラス管３の内部において、前記した毛羽立ちａの
みが小径の石英ガラス管３の内側壁と接触し、カーボン
ワイヤー発熱体２の本体は接触しないように構成するこ
とが好ましい。そのようにすることによって、前記した
ような石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）とカーボンワイヤー発熱
体２の炭素（Ｃ）との高温で反応が極力抑えられ、石英
ガラスの劣化、カーボンワイヤーの耐久性の低下は抑制
される。このような構成とするためには、前記カーボン
ワイヤー発熱体の直径及び本数に対し、上記小径の石英
ガラス管の内径を適宜選定すれば良い。

【００３２】また、発熱性状の均質性、耐久安定性等の
観点及びダスト発生回避上の観点から、前記カーボンフ
ァイバーは、高純度であることが好ましく、特に、ヒー
タ１が、半導体製造プロセスにおけるウエハ等の熱処理
用に用いられるものである場合には、カーボンファイバ
ー中に含まれる不純物量が灰分（日本工業規格ＪＩＳＲ
７２２３−１９７９）として１０ｐｐｍ以下であるこ
とが好ましい。より好ましくは、カーボンファイバー中
に含まれる不純物量が灰分として３ｐｐｍ以下であるこ
とが好ましい。

【００３３】また、ワイヤーカーボン材Ａの具体例につ
いて説明すると、前記したカーボンワイヤー発熱体２と
同様な、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例
えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３００乃至
３５０本程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径
約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだ等のカ
ーボンワイヤーが用いられる。前記の場合において、ワ
イヤーの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度であり、カ
ーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至
２．５ｍｍ程度である。なお、前記毛羽立ちとは、図３
の符号ａに示すような、カーボンファイバーが切断され
たものの一部が、カーボンワイヤーの外周面から突出し
たものである。

【００３４】前記ワイヤーカーボン材Ａは、カーボンワ
イヤー発熱体２と同一もしくは、少なくともカーボンフ
ァイバーを束ねたファイバー束を複数編み上げてなる編
紐あるいは組紐形状である点において同等の構成材料か
らなるのが好ましい。なお、同一の構成材料とは、カー
ボンファイバー直径、カーボンファイバーの束ねた本
数、ファイバー束を束ねる束数、編み込み方、編み込み
スパン長さ、毛羽立ち長さ、材質が同一であることが好
ましい。なお、カーボンワイヤー発熱体２の場合と同様
に、半導体製造プロセスにおけるウエハ等の熱処理用に
用いられるものである場合には、ワイヤーカーボン材Ａ
のカーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分とし
て１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。より好ましく
は、カーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分と
して３ｐｐｍ以下であることが好ましい。

【００３５】そして、小径の石英ガラス管３の両端部３
ａ、３ｂに収容されるワイヤーカーボン材Ａの本数は、
カーボンワイヤー発熱体２の本数以上が収容されるのが
良い。より好ましくは、カーボンワイヤー発熱体２の本
数の５倍以上の本数が、ワイヤーカーボン材Ａとして収
容されているのが良い。具体的に説明すれば、例えばカ
ーボンワイヤー発熱体２が１本のときワイヤーカーボン
材Ａが１４本、あるいはカーボンワイヤー発熱体２が２
本のときワイヤーカーボン材Ａが１２本等、５倍以上の
本数がワイヤーカーボン材Ａとして用いられるのが好ま
しい。

【００３６】前記のように、カーボンワイヤー発熱体２
とワイヤーカーボン材Ａとして例示した、直径７μｍの
カーボンファイバーを約３００乃至３５０本程度束ねた
ファイバー束を９束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、あ
るいは組紐形状に編み込んだ等のカーボンワイヤーの電
気抵抗は、室温で略１０Ω／１ｍ・１本、１０００℃で
５Ω／１ｍ・１本である。また、前記カーボンワイヤー
を５本束ねたときの電気抵抗は、室温で略２Ω／１ｍ・
１本、１０００℃で１Ω／１ｍ・１本である。

【００３７】したがって、ワイヤーカーボン材Ａとし
て、小径石英ガラス管３ａ、３ｂに前記カーボンワイヤ
ーが５本、圧縮収容されている場合には、前記したよう
に室温で略２Ω／１ｍ・１本、１０００℃で１Ω／１ｍ
・１本となり、電気抵抗が１／５（１／本数）となり、
低下する。その結果、ワイヤーカーボン材Ａによる発熱
を、カーボンワイヤー発熱体２の発熱に比べ、極端に低
下させることができる。また、カーボンワイヤー発熱体
２と後述する内接続線１１ａ、１１ｂとの間にワイヤー
カーボン材Ａが介在するために、カーボンワイヤー発熱
体２の熱が内接続線１１ａ、１１ｂに極力伝わらないよ
うにすることができ、封止端子部１０の高温劣化を防止
することができる。

【００３８】なお、カーボンワイヤー発熱体２の場合と
同様に、石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）とワイヤーカーボン材
Ａの炭素（Ｃ）との高温で反応が極力抑えられ、石英ガ
ラスの劣化、カーボンワイヤーの耐久性の低下は抑制さ
れる。

【００３９】次に、封止端子部１０、また封止端子部１
０の内接続線とカーボンワイヤー発熱体２との接続関係
について、図４乃至図６に基づいて説明する。前記した
ように小径の石英ガラス管３の開放した端部３ａ、３ｂ
内には、ワイヤーカーボン材Ａが圧縮、収納されてい
る。そして図１、図２に示すように、前記ワイヤーカー
ボン材Ａの中に前記カーボンワイヤー発熱体２が収容さ
れると共に、後述する封止端子部１０の内接続線１１
ａ、１１ｂとが収容されるように構成されている。

【００４０】また、封止端子部１０は、小径の石英ガラ
ス管３の開放端部３ａ、３ｂ内に収納されているカーボ
ンワイヤーの圧縮部と接続される内接続線１１ａ、１１
ｂと、図示しない電源に接続される外接続線１２ａ、１
２ｂと、前記大径石英ガラス管４に挿入できる径を有す
る石英ガラス管１３と、前記石英ガラス管１３の内壁と
密着してに収納される石英ガラス体１４と、前記石英ガ
ラス体１４の外周面に形成された内外接続線を保持する
溝１４ａと、石英ガラス体１４の外周面に保持された内
外接続線を電気的に接続する導電箔であるＭｏ（モリブ
デン）箔１５ａ、１５ｂと、前記石英ガラス管１３の端
部を閉塞する閉塞部材１６とから構成されている。

【００４１】なお、図１には、石英ガラス管１３が前記
大径石英ガラス管４に挿入される径を有している場合を
図示したが、特にこれに限定されるものではなく、前記
大径石英ガラス管４を挿入できる径を有する石英ガラス
管１３であっても良く、また、大径石英ガラス管４と同
一の径を有する石英ガラス管１３であっても良い。すな
わち、石英ガラス管１３と大径石英ガラス管４とが、溶
接等の手段によって、一体化することができるものであ
れば良い。

【００４２】ここで、前記内接続線１１ａ、１１ｂ及び
外接続線１２ａ、１２ｂはＭｏ（モリブデン）、あるい
はＷ（タングステン）棒からなり、その直径は１ｍｍ乃
至３ｍｍに形成されている。前記内接続線１１ａ、１１
ｂ及び外接続線１２ａ、１２ｂの直径は、必要に応じて
適宜選択することができるが、直径が小さすぎる場合に
は、大きな電気抵抗となるため好ましくない。また直径
が大きすぎる場合には、端子自体が大きくなるため好ま
しくない。なお、内接続線１１ａ、１１ｂは、小径石英
ガラス管３内に圧縮収納されているカーボンワイヤーに
容易に接続ができるように、その先端部は尖っている。

【００４３】また、内接続線１１ａ、１１ｂ及び外接続
線１２ａ、１２ｂの端部は、前記石英ガラス体１４の外
周面に形成された内外接続線を保持する溝１４ａに収納
され、収納した際内接続線１１ａ、１１ｂ及び外接続線
１２ａ、１２ｂの外周面が石英ガラス体１４の外周面か
ら余り突出しないように形成されている。また、内接続
線１１ａ、１１ｂと外接続線１２ａ、１２ｂとは、溝１
４ａに収納した状態にあっては、石英ガラス体１４によ
って電気的に絶縁され、導電箔であるＭｏ（モリブデ
ン）箔１５ａ、１５ｂによって電気的に導通される。な
お、内接続線１１ａ、１１ｂと外接続線１２ａ、１２ｂ
とは、図５に示すように、Ｍｏ（モリブデン）箔１５
ａ、１５ｂの一面に所定の間隔をおいて、その上部及び
下部にスポット溶接で固定、接続される。前記スポット
溶接は図５のｂ方向からなされる。

【００４４】前記内接続線１１ａと外接続線１２ａとが
固定された前記Ｍｏ（モリブデン）箔１５ａ、１５ｂ
は、石英ガラス体１４の外周面に沿うように取り付けら
れている。なお、Ｍｏ箔１５ａとＭｏ箔１５ｂとは、電
気的なショートを避けるため一定の隙間Ｓが設けられて
いる。

【００４５】また、前記石英ガラス管１３との端部を閉
塞し、Ｍｏ（モリブデン）箔１５ａ、１５ｂと外接続線
１２ａ、１２ｂの酸化を防止するための閉塞部材１６と
して、Ａｌ₂ Ｏ₃ 粉を主成分としたセメント部材が装填
されている。このセメント部材は、例えばアルミナ粉に
水を添加し、２００℃で乾燥固化したものである。

【００４６】前記したＭｏ箔１５ａ、１５ｂは３５０℃
以上で酸素または湿気と反応し酸化物となり、この酸化
物に変化する際、体積膨張する。この閉塞部材１６は、
外気と遮断することにより、Ｍｏ箔１５ａ、１５ｂの体
積膨張を防止し、石英ガラス管１３の破損を防止するた
めに設けられている。閉塞部材として、前記したセメン
ト（Ａｌ₂ Ｏ₃ 質）部材以外に、樹脂やＳｉＯ₂ 微粉を
用いたセメントを使用することができるが、耐熱性や乾
燥時のクラック発生を抑制する観点からＡｌ₂ Ｏ₃ 粉を
主成分としたセメント部材を用いるのが好ましい。

【００４７】尚、第１の実施形態の棒状ヒータにおける
製造手順は、原則的に次の通りである。すなわち、 小径の石英ガラス管３内へのカーボンワイヤー発熱体
２の配置製造（前記小径の石英ガラス管３の両端部にお
ける複数ワイヤーカーボン材Ａとカーボンワイヤー発熱
体２との接続を含む）。 内接続線１１ａ、１１ｂ及び外接続線１２ａ、１２ｂ
の接続を行った封止端子部１０の製造。 上記小径の石英ガラス管３の両端部に収容された複数
のワイヤーカーボン材Ａへの封止端子部１０の前記内接
続線１１ａ、１１ｂのつき差し接続。 Ｕ字形状の前記小径の石英ガラス管３の屈曲部の外側
を前記一端封じの大径の石英ガラス管４の一端封じの側
内部と溶着させる。 前記封止端子部１０の内接続線配置側端部と、前記小
径の石英ガラス管３全体を覆う一端封じの大径の石英ガ
ラス管４の開放端の溶接（この場合には、予め前記大径
の石英ガラス間の開放端付近側壁に図示しない枝管を内
通するように接続しておき、ここから窒素ガス等を流し
ながら、酸水素バーナーで溶接する）。 最終的に、前記図示しない枝管から、大径の石英ガラ
ス管４及び封止端子部１０内を１ｔｏｒｒもしくは２ｔ
ｏｒｒ以下で減圧した後に、この枝管の接続側端部を酸
水素バーナーで加熱し封じると共に、枝管を排除するこ
とによって行われる。

【００４８】上記したように第１の実施形態では、小径
の石英ガラス管３の開放端部３ａ、３ｂ内にワイヤーカ
ーボン材Ａを圧縮、収納し、前記ワイヤーカーボン材Ａ
の中に前記カーボンワイヤー発熱体２を収容すると共
に、封止端子部１０の内接続線１１ａ、１１ｂが収容さ
れるように構成されている点に特徴がある。なお、小径
の石英ガラス管の開放端部は、収容する複数のワイヤー
カーボン材Ａの本数を増やしたい場合には、小径の石英
ガラス管の径よりも適宜大きな径となる構造にしてもよ
い。

【００４９】ワイヤーカーボン材Ａを構成するカーボン
ワイヤーは、微細径のカーボンファイバー束を編紐、あ
るいは組紐形状に編み込んだものであるため、この中に
は微量の湿気を含んでいる。またＭｏ（モリブデン）、
あるいはＷ（タングステン）棒からなる内接続線１１
ａ、１１ｂは、微量ながら表面が酸化している。更に、
図１の大径の石英ガラス管４と石英ガラス管１３との溶
接して一体化する際には、少なからず酸水素バーナから
酸素が前記石英ガラス管４、１３の中に混入する。

【００５０】しかしながら、上記特定の構成とすること
によって、カーボンワイヤーの炭素成分が還元性の作用
をし、Ｍｏ（モリブデン）、あるいはＷ（タングステ
ン）棒からなる内接続線１１ａ、１１ｂの酸化の増大を
抑制することができ、その結果、これに伴うスパークの
発生を防止することができる。

【００５１】また、例えば一般的な有形炭素部材を介し
て、発熱体と内接続線を接続使用とすると、前記炭素部
材と内接続線との熱膨張係数の差によって、高温下で良
好な接続状態が維持されない場合がある。しかし、第１
の実施形態では、石英ガラス管３の端部３ａ、３ｂの軸
線方向に、略平行に配列された複数本のカーボンワイヤ
ーが圧縮収納された部分に、カーボンワイヤー発熱体２
及び内接続線１１ａ、１１ｂが取り付けられるため、カ
ーボンワイヤー発熱体２によって、かかる部分が高温と
なってもこれらの接続が緩んでしまうことがなく、良好
な電気的接続状態が維持される。更に、カーボンワイヤ
ー発熱体２を用いているために、前記発熱体２から前記
石英ガラス管を介して、洗浄液、研磨液等の金属汚染を
防止することができる。

【００５２】次に、図７に基づいて、第２の実施形態に
ついて説明する。なお、図７は棒状ヒータの斜視図であ
り、図１乃至図６に示された部材と同一、あるいは相当
する部材は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。この実施形態は、図１に示された第１の実施形態と
比べて、大径石英ガラス管４を省略した点に特徴があ
る。すなわち、封止端子部１０の石英ガラス管１４は、
石英ガラスからなる二又キャップ１７に取りつけられ、
前記二又キャップ１７の取付け部１７ａ、１７ｂに前記
小径石英ガラス管３の端部３ａ、３ｂが取りつけられ
る。この第２の実施形態にかかる棒状ヒータ１は、前記
石英ガラス管１４と二又キャップ１７、取付け部１７
ａ、１７ｂと小径石英ガラス管３の端部３ａ、３ｂとを
溶接により結合し、一体化したものである。

【００５３】このように、大径石英ガラス管４が省略さ
れているため、図１に示された第１の実施形態と比べ
て、発熱体封入部の熱容量を小さいものとすることがで
き、熱応答性の高いヒータを実現することができる。な
お、小径石英ガラス管３は、図７（ａ）に図示するよう
にＵ字状に特に限定されるものではなく、必要に応じて
Ｕ字状の小径石英ガラス管３の一端部３ｂの上方のみを
螺旋状に形成したものでもよく、また、その他特殊な形
状に形成しても良い。

【００５４】尚、第２の実施形態の棒状ヒータにおける
製造手順は、原則的に次の通りである。すなわち、 小径の石英ガラス管３内へのカーボンワイヤー発熱体
２の配置製造（前記小径の石英ガラス管３の両端部にお
ける複数ワイヤーカーボン材Ａとカーボンワイヤー発熱
体２との接続を含む）。 前記小径の石英ガラス管３の両端部３ａ、３ｂの端に
二又キャップ１７の取付け部１７ａ、１７ｂを各々溶接
する（この場合には、予め前記二又キャップ１７の取付
け部１７ａ、１７ｂとは反対側を図示よりも長く形成
し、かつその端部を封じた構造としておき、しかもこの
二又キャップ１７の取付け部１７ａ、１７ｂの付近側壁
に図示しない枝管を内通するように接続しておく。そし
て、前記枝管から窒素ガス等を流しながら、酸水素バー
ナーで溶接する。その後に、図示の二又キャップ１７の
如き形状に、取付け部１７ａ、１７ｂの反対側を切断す
る。）。 内接続線１１ａ、１１ｂ及び外接続線１２ａ、１２ｂ
の接続を行った封止端子部１０の製造。 上記小径の石英ガラス管３の両端部に収容された複数
のワイヤーカーボン材Ａへの封止端子部１０の前記内接
続線１１ａ、１１ｂのつき差し接続。 前記封止端子部１０の内接続線配置側端部と、前記二
又キャップの取付け部１７ａ、１７ｂと反対側の端部の
溶接（この場合には、前記と同様に窒素ガス等を流し
ながら行う。）。 最終的に、前記図示しない枝管から、前記小径の石英
ガラス管３及び封止端子部１０内を１ｔｏｒｒもしくは
２ｔｏｒｒ以下に減圧した後に、この枝管の接続側端部
を酸水素バーナーで加熱し封じると共に、枝管を排除す
ることによって行われる。

【００５５】次に、図８、図９に基づいて、第３の実施
形態について説明する。なお、図８は棒状ヒータの側面
図であり、図９は図８に用いられている封止端子部の斜
視図である。また図中、図１乃至図７に示された部材と
同一、あるいは相当する部材は同一の符号を付し、その
詳細な説明は省略する。この実施形態は、封止端子部の
構成をより簡略化したものである。具体的に説明する
と、封止端子部２０を構成するガラス管２１は、即ち、
大径石英ガラス管４と融着してあるいは溶接して一体化
するガラス管２１は、大径石英ガラス管４との融着側か
ら、石英ガラス部２１ａ、グレイデッド（Graded) シー
ル部２１ｂ、タングステン（Ｗ）ガラス部２１ｃによっ
て構成されている。そして、小径の石英ガラス管３内に
圧縮収納されているカーボンワイヤーに接続されるタン
グステン（Ｗ）からなる接続線２２ａ、２２ｂは、タン
グステン（Ｗ）ガラス部２１ｃのピンチシール部２１ｄ
でピンチシールされる。

【００５６】すなわち、ピンチシール部２１ｄを、接続
線を構成するタングステン（Ｗ）の熱膨張係数に近いタ
ングステン（Ｗ）ガラスで形成すると共に、大径石英ガ
ラス管４との融着側を石英ガラスで形成した点に特徴が
ある。このように、ピンチシール部２１ｄを、接続線を
構成するタングステン（Ｗ）の熱膨張係数に近いタング
ステン（Ｗ）ガラスで形成したため、接続線２２ａ、２
２ｂの高温時熱膨張に伴うガラス部（ピンチシール部２
１ｄ）の破損を防止することができる。また、棒状ヒー
タを半導体用のヒータとして用いる場合は、高純度の石
英ガラスである大径石英ガラス管４が用いられる。その
ため、大径石英ガラス管４と融着される石英ガラス管２
１（石英ガラス部２１ａ）を、大径石英ガラス管４と同
等あるいは同一の石英ガラスとすることで、熱膨張に伴
う破損を防止することができる。また高純度の石英ガラ
スを用いることにより、金属汚染を防止することができ
る。

【００５７】更に、石英ガラス部２１ａとタングステン
（Ｗ）ガラス部２１ｃとを間にグレイデッド（Graded)
シール部２１ｂを形成した点にも特徴がある。すなわ
ち、前記石英ガラス部２１ａと接する側を石英ガラス組
成もしくは、これと熱膨張係数が近似する材料とし、前
記Ｗガラス部２１ｂと接する側に向け、ＳｉＯ₂ 成分と
Ｗガラス成分が徐々に変化し、上記熱膨張係数をＷガラ
スのそれにより近似するように傾斜分布させた材料から
なるグレイデッド（Graded) シール部２１ｂを石英ガラ
ス部２１ａとタングステン（Ｗ）ガラス部２１ｃとを間
に設けることにより、高温時熱膨張に伴うガラス管２１
の破損を防止することができる。

【００５８】このように、この実施形態は、第１の実施
形態の場合に比べて、封止端子部の構成をより簡略化す
ることができ、それに伴い部品の数の削減、作業工数を
削減することができる。また大径石英ガラス管４と融着
して、あるいは溶接して一体化するガラス管２１を、大
径石英ガラス管４との融着側から、石英ガラス部２１
ａ、グレイデッド（Graded) シール部２１ｂ、タングス
テン（Ｗ）ガラス部２１ｃとしたため、高温時等におい
て破損を極力防止することができる。

【００５９】尚、第３の実施形態の棒状ヒータにおける
製造手順は、原則的に次の通りである。すなわち、 小径の石英ガラス管３内へのカーボンワイヤー発熱体
２の配置製造（前記小径の石英ガラス管３の両端部にお
ける複数ワイヤーカーボン材Ａとカーボンワイヤー発熱
体２との接続を含む）。 前記Ｗ接続線２２ａ、２２ｂをピンチシールで固定し
た封止端子部２０の製造。 前記小径の石英ガラス管３の両端部３ａ、３ｂに収容
された複数のワイヤーカーボン材Ａへの封止端子部１０
の前記Ｗ接続線２２ａ、２２ｂのつき差し接続。 Ｕ字形状の前記小径の石英ガラス管３の屈曲部の外側
を前記一端封じの大径の石英ガラス管４の一端封じの側
内部と溶着させる。 前記一端封じの大径の石英ガラス管４の開放端と前記
封止端子部２０の開放端の溶接（この場合には、予め前
記大径の石英ガラス管４の開放端付近側壁に、図示しな
い枝管を内通するように接続しておき、ここから窒素ガ
ス等を流し込みながら酸水素バーナーで溶接する）。 最終的に、前記図示しない枝管から、大径の石英ガラ
ス管４及び封止端子部２０内を１ｔｏｒｒもしくは２ｔ
ｏｒｒ以下で減圧した後に、この枝管の接続側端部を酸
水素バーナーで加熱し封じると共に、枝管を排除するこ
とによって行われる。

【００６０】次に、図１０乃至図１２に基づいて、第４
の実施形態について説明する。なお、図１０は棒状ヒー
タの一部側面図であり、図１１は図１０に用いられてい
る石英ガラス体及び石英ガラス管を示す概略図である。
図１２は製造方法を示す概略図である。また図中、図１
乃至図９に示された部材と同一、あるいは相当する部材
は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。この
実施形態は、中実の石英ガラス体６の外周面に形成され
た溝６ａにカーボンワイヤー発熱体２を収容した点に特
徴がある。

【００６１】すなわち、この実施形態の棒状ヒータ１
は、ワイヤーカーボン材Ａを圧縮収納した小径石英ガラ
ス管３ａ、３ｂの上方に、カーボンワイヤー発熱体２を
収容する溝６ａが外周面に形成された石英ガラス体６を
一体的あるいは分離して設け、前記外周面にカーボンワ
イヤー発熱体２が取付けられた石英ガラス体６を、一端
が閉塞されかつ他端が開放された石英ガラス管４に収容
し、石英ガラス体６を石英ガラス管４で覆ったものであ
る。なお、図には第３の実施形態に示した封止端子２０
を示したが、封止端子部は第１の実施形態に示した封止
端子１０を用いることもできる。

【００６２】前記石英ガラス体６は、図１１（ａ）に示
すように、中実円柱体であって、その外周面には軸線に
沿って直線状に１８０°の間隔をおいて２つの溝６ａが
設けられている。この溝６ａは前記石英ガラス体６の頂
部にも形成され、カーボンワイヤー発熱体２は一の溝６
ａから頂部の溝６ａを通って他の溝６ａに、引き回され
ている。なお、溝６ａとして直線状のものを示したが、
特にこれに限定されるものではなく、石英ガラス体６の
外周面において螺旋状に形成されているものであっても
良い。この螺旋状の場合には、直線状の場合と比べて発
熱量を大きくすることができる。

【００６３】石英ガラス管４は、第１、第３の実施形態
に用いたものを用いることができが、前記石英ガラス体
６を石英ガラス管４に収容した際、半径方向の空隙を極
力生じないものを用いるのが良い。このように、石英ガ
ラス管４と石英ガラス体６との間の空隙がほとんどない
場合には、棒状ヒータの機械的強度が増大する。

【００６４】特に、前記石英ガラス体６の外周面と石英
ガラス管４の内周面とが、融着した場合には、棒状ヒー
タの機械的強度がより増大する。この融着方法につい
て、図１２に基づいて説明する。まず、石英ガラス体６
の外周面の溝６ａにカーボンワイヤー発熱体２を収容
し、カーボンワイヤー発熱体２の両端部に、小径石英ガ
ラス管３ａ、３ｂを複数のワイヤーカーボン材Ａを用い
て固定した後に、この石英ガラス体６を石英ガラス管４
の開放端部から挿入する。挿入後、石英ガラス管４の外
周面の先端部から、後端部（封止端子部側）に向かっ
て、酸水素バーナ３０によって、１３００℃以上加熱
し、徐々に軟化融着させる。

【００６５】このとき、石英ガラス管４及び石英ガラス
体６は、酸水素バーナ３０に対して回転すると共に、石
英ガラス管４内部が１００ｔｏｒｒ以下に減圧されてい
るため、外圧によって石英ガラス管４は径方向に収縮
し、石英ガラス管４は石英ガラス体６と融着する。この
ように、石英ガラス体６と石英ガラス管４とが融着によ
り一体化することによって、棒状ヒータの機械的強度が
より増大し、破損を防止することができる。

【００６６】尚、第４の実施形態の棒状ヒータにおける
製造手順は、原則的に次の通りである。すなわち、 石英ガラス体６の外周面の溝６ａにカーボンワイヤー
発熱体２を収容し、カーボンワイヤー発熱体２の両端部
に、小径石英ガラス管３ａ、３ｂを複数のワイヤーカー
ボン材Ａを用いて固定した後に、この石英ガラス体６を
石英ガラス管４を開放端部から挿入する。 前記石英ガラス管４の開放端側に、これとほぼ同一の
形を有する一端封じの石英ガラス管（図示せず）を仮溶
接する（この場合には、前記石英ガラス管４の開放端付
近側壁に図示しない枝管を内通するように接続してお
き、ここからＮ₂ガスを流しながら酸水素バーナーで溶
接する）。 前記枝管から前記石英ガラス管４内を１００ｔｏｒｒ
以下に減圧しながらガラス管４の外周面の先端部から、
後端部（封止端子部側）に向かって、バーナー３０によ
って、１３００℃以上加熱し、徐々に軟化融着させる。 前記仮溶接した一端封じの石英ガラス管を切断等によ
って排除する。 予め、前述の第３の実施形態と同様に製造しておいた
Ｗ接続線２２ａ、２２ｂがピンチシールされた封止端子
部２０の開放端を前記石英ガラス管の開放端に溶接する
（この場合、前記枝管からＮ₂ ガスを流しながら酸水素
バーナーで溶接する）。 最終的に、前記図示しない枝管から、大径の石英ガラ
ス管４及び封止端子部２０内を１ｔｏｒｒもしくは２ｔ
ｏｒｒ以下に減圧した後に、この枝管の接続側端部を酸
水素バーナーで加熱し封じると共に、枝管を排除するこ
とによって行われる。

【００６７】また、前記石英ガラス体６を構成する石英
ガラス材として、その溶融軟化温度、即ち、１４３０℃
における粘性が３．０×１０¹⁰ポイズ以上、より好まし
くは３．１×１０¹⁰乃至３．４×１０¹⁰ポイズ、の高粘
性石英ガラスを選択して使用する。前記石英ガラス体６
を構成する石英ガラスには、棒状ヒータ１の支持部材と
して、高温での安定した形状保持性、即ち所定温度での
耐熱変形性を備えることが必要とされるからである。ま
た、石英ガラス管４を構成する石英ガラス材は、石英ガ
ラス体６を構成する石英ガラス材と同じ材質でもよい
が、より好ましくは、その粘性が、石英ガラス体６の粘
性の０．０５乃至０．８５倍、特に好ましくは、０．３
５乃至０．５５倍の範囲にある低粘性石英ガラスを使用
する。このように、石英ガラス体６の高粘性石英ガラス
に、石英ガラス管４の特定低粘性石英ガラスを組み合わ
せることにより、両者の融着時に過度の変形が生ずるこ
となく、しかも接合面に未融着部分が生ずることなく所
定形状に一体化することができる。

【００６８】ここで、石英ガラス管４に用いる石英ガラ
スの粘性が、石英ガラス体６に用いる石英ガラスの粘性
の０．０５倍より小さい場合は、融着時の粘性が低すぎ
るため、石英ガラス管４の一部が、石英ガラス体６の溝
６ａ内部に垂れ下がってしまい、溝６ａ内に収容配置さ
れているカーボンワイヤー発熱体２と接触する。そし
て、この接触部において、石英ガラス（ＳｉＯ₂ ）とカ
ーボンワイヤー発熱体２の炭素（Ｃ）とが高温で反応し
て発熱体自体や溝６ａの石英ガラスの劣化を招来し、こ
の結果、発熱体２の長さ方向における発熱ムラを生じさ
せたり、その耐久性を低下させる。したがって、石英ガ
ラス管４に用いる石英ガラスの粘性が、石英ガラス体６
に用いる石英ガラスの粘性の０．０５倍以上が好まし
く、特に、石英ガラス体６に用いる石英ガラスの粘性の
０．３５倍以上が好ましい。

【００６９】また、石英ガラス管４に用いる石英ガラス
の粘性が、石英ガラス体６に用いる石英ガラスの粘性の
０．８５倍より大きい場合は、完全な融着に高温かつ長
時間必要となり、カーボンワイヤーの劣化を招きかねな
い。したがって、石英ガラス管４に用いる石英ガラスの
粘性が、石英ガラス体６に用いる石英ガラスの粘性の
０．８５倍以下が好ましく、特に、石英ガラス体６に用
いる石英ガラスの粘性の０．５倍以下が好ましい。

【００７０】なお、上記第４実施形態において説明し
た、融着を第１、第３の実施形態に適用することができ
る。すなわち、大径の石英ガラス管４を小径の石英ガラ
ス管３に融着させて機械的強度を増大させることができ
る。

【００７１】また、図１３（ａ）に示すように細長平板
状の第１の石英ガラス板３１と、一面にカーボンワイヤ
ー発熱体が収納されるＵ字状の溝３２ａが形成された細
長平板状の第２の石英ガラス板３２とを、図１３（ｂ）
に示すように重ね、その後、図１３（ｃ）に示すように
融着するすることにより、カーボンワイヤー発熱体２を
封入した発熱部を一体化し、前記カーボンワイヤー発熱
体２の両端に小径の石英ガラス管３ａ、３ｂをワイヤー
カーボン材Ａを用いて固定したのち、Ｗ接続線２２ａ、
２２ｂがピンチシールされた前述の第１、３実施形態と
同等の封止端子部１０（２０）を同様に溶接し、図１３
（ｄ）に示す細長平板状の棒状のヒータとしても良い。
このように一体化した細長平板状の棒状のヒータとする
ことにより、発熱部をより高強度化することができる。

【００７２】次に、図１４に基づいて、第５の実施形態
について説明する。なお、図１４は第５の実施形態にか
かる棒状ヒータの一部断面図である。この実施形態は、
接続線４１ａ、４１ｂを別々の空間に配置した点に特徴
がある。即ち、前記封止端子部４２を構成する石英ガラ
ス管４３、４３が独立して２個存在し、各々が石英ガラ
ス部、グレイデッドシール部、タングステンガラス部４
３ａによって構成され、接続線４１ａ、４１ｂはタング
ステンガラス部でシールされると共に、前記石英ガラス
部４３、４３がカーボンワイヤー発熱体２を封入する小
径ガラス管４４と融着されている。

【００７３】このように、封止端子部４２を構成する石
英ガラス管４３、４３を独立して２個設け、接続線４１
ａ、４１ｂを別々の空間に配置したため、接続線４１
ａ、４１ｂの間のグロー放電をより確実に防止すること
ができる。また、石英ガラス管４３、４３が、石英ガラ
ス部、グレイデッドシール部、タングステンガラス部４
３ａによって構成されているため、熱膨張による破損を
極力低減することができる。なお、カーボンワイヤー発
熱体２を封入している小径ガラス管４４を更に大径ガラ
ス管で覆っても良い。また、図１４に示すように、カー
ボンワイヤー発熱体２を封入する小径ガラス管４４の端
部、すなわちワイヤーカーボン材Ａを収容する部分は、
ワイヤーカーボン材Ａの本数によって、その径を大きく
しても良い。更に、封止端子部４２を構成する石英ガラ
ス管４３、４３の両者を１つの固定部材に固定すること
によって、強固な構造とすることができる。

【００７４】第５の実施形態の棒状ヒータにおける製造
手順は、原則的に次の通りである。すなわち、 Ｗ（タングステン）からなる接続線４１ａ、４１ｂの
端部にＷ（タングステン）ガラス棒を溶かし、その部分
にＷ（タングステン）ガラスの肉盛りを行う。 Ｗ（タングステン）ガラスが肉盛りされた接続線４１
ａ、４１ｂを封止端子部４２を構成する石英ガラス管４
３、４３の内部に挿入し、Ｗ（タングステン）ガラスの
肉盛部を石英ガラス管４３、４３のタングステンガラス
部４３ａに位置させ、融着させる。 接続線４１ａ、４１ｂの端部にリード線４５を銀ろう
付け、あるいはスパーク溶接する。その後、熱収縮チュ
ーブ４６をリード線４５の下端部から接続線４１ａ、４
１ｂの端部まで引き上げる。その後、熱を加えて、接続
線４１ａ、４１ｂの端部及び接続線４１ａ、４１ｂとリ
ード線４５との接続部を前記熱収縮チューブ４６で覆
う。これによって、封止端部４２が完成する。 次に、小径ガラス管４４内部にカーボンワイヤー発熱
体２を配置する。また、前記小径ガラス管４４の端部に
ワイヤーカーボン材Ａに圧縮収納し、カーボンワイヤー
発熱体２の端部をワイヤーカーボン材Ａ間に収容する。 そして、封止端部を構成する１つの石英ガラス管４３
の開放端を前記石英ガラス管４４の開放端に溶接する
（この場合、図示しない前記枝管からＮ₂ ガスを流しな
がら酸水素バーナーで溶接する）。同様にして、封止端
部を構成する他の石英ガラス管４３の開放端を前記石英
ガラス管４４の開放端に溶接する。 最終的に、前記図示しない枝管から、石英ガラス管４
４及び封止端子部内を１ｔｏｒｒもしくは２ｔｏｒｒ以
下に減圧した後に、この枝管の接続側端部を酸水素バー
ナーで加熱し封じると共に、枝管を排除することによっ
て行われる。

【００７５】次に、図１５に基づいて、本発明にかかる
板状ヒータの実施形態について説明する。図１５に示さ
れている板状ヒータ５１は、加熱面が円形平板状に形成
されており、石英ガラス支持体５２内にカーボンワイヤ
ー発熱体５３が封入された構造になっている。前記カー
ボンワイヤー発熱体５３としては、複数本のカーボンフ
ァイバーを束ねたファイバー束を複数束用いてワイヤー
状に編み込んだもの等が用いられる。また、前記カーボ
ンワイヤー発熱体５３は石英ガラス支持体５２の面に、
いわゆる渦巻き形状に配置されている。その配線パター
ンは、任意に変更してもよく、これに限定されるもので
はない。

【００７６】また、前記石英ガラス支持体５２は、前記
カーボンワイヤー発熱体５３の周辺部に実質的に中空の
空間部５４が形成されており、この空間部５４を除いて
融着一体化された構造となっている。この石英ガラス支
持体５２は、カーボンワイヤー発熱体５３が内部に収容
される溝を上面に形成した板状石英ガラス部材（主部
材）５２ｂと、前記溝を上から封止するための蓋部を構
成する板状石英ガラス部材（封止用蓋部材）５２ａとか
ら形成される。すなわち、石英ガラス支持体５２は、板
状石英ガラス部材（主部材）５２ｂと蓋部を構成する石
英ガラス部材（封止用蓋部材）５２ａとを、カーボンワ
イヤー発熱体５３を前記溝内に配設し、前記溝内を非酸
化雰囲気とした後、両部材の接合面で融着することによ
って、作製される。

【００７７】前記カーボンワイヤー発熱体５３の具体例
としては、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、
例えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３５０本
程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径約２ｍｍ
の編紐、あるいは組紐形状に編み込んだものを用いるの
が好ましい。これによって、発熱体としての高温時の引
張強度が確保され、またカーボンファイバーの密着性が
その長さ方向において均一になり、よって長さ方向での
発熱ムラが低減される。

【００７８】ここで、複数本束ねるカーボンファイバー
の各々の直径を５〜１５μｍとしたのは、５μｍ未満で
は１本１本のファイバーが弱く、これを束ねて所定の縦
長形状に編み込んだ発熱体とすることが困難となる。ま
た、ファイバーが細いため、所定の抵抗値を得るための
ファイバー本数が多くなり実用的でない。また、１５μ
ｍを超える場合には、柔軟性が悪く複数本束ねたカーボ
ンファイバー束を編み込むことが困難なばかりか、カー
ボンファイバーが切断され、強度が著しく低下する、と
いった不具合が生ずる。前記の場合において、ワイヤー
の編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度であり、カーボン
ファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至２．５ｍ
ｍ程度である。

【００７９】なお、前記毛羽立ちとは、図３の符号ａに
示すように、カーボンファイバーが切断されたものの一
部が、カーボンワイヤーの外周面から突出したものであ
る。このようなカーボンワイヤー発熱体と、後述する封
止端子を組み合わせることによって、前記カーボンワイ
ヤー発熱体は、前記石英ガラス支持体とこの毛羽立ち部
分によって接触された構造となるため、高温下での部分
的劣化が防止され、長さ方向での発熱ムラがなく、結
果、面内均熱性に優れたものであり、かつ極めてコンパ
クトな好適なヒータを提供することができる。

【００８０】本発明の板状ヒータ５１においては、この
ようなカーボンワイヤー発熱体５３を複数本用いても良
く、複数本用いた場合は、発熱特性に関わる品質をより
安定させることができる。発熱性状の均質性、耐久安定
性等の観点及びダスト発生回避上の観点から、前記カー
ボンファイバーは、高純度であることが好ましく、特
に、板状ヒータ５１が、半導体製造プロセスにおけるウ
エハ等の熱処理用に用いられるものである場合には、カ
ーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分（日本工
業規格ＪＩＳＲ ７２２３−１９７９）として１０ｐｐ
ｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは３ｐｐ
ｍ以下である。このようなカーボンワイヤー発熱体と後
述する封止端子を組み合わせることによって、前記カー
ボンワイヤー発熱体から封止端子を構成する各石英ガラ
ス製部材への不純物の熱拡散を防止することができ、結
果、石英ガラス部材の失透・劣化を防止し、封止端子の
耐用寿命を向上せしめることができる。

【００８１】上記カーボンワイヤー発熱体は、上記５〜
１５μｍのカーボンファイバーを１００〜８００本を束
ねて、この束を３本以上、好ましくは６〜１２本束ねて
ワイヤー形状やテープ形状のような縦長形状に編み込ん
だものであることが好ましい。カーボンファイバーを束
ねる本数が１００本未満では所定の強度と抵抗値を得る
ために６〜１２束では足りなくなり、編み込みが困難で
ある。また、本数が少ないために部分的な破断によって
編み込みがほぐれ、形状を維持することが困難となる。
また、前記本数が８００本を超えると、所定の抵抗値を
得るために束ねる本数が少なくなり、編み込みによるワ
イヤー形状の維持が困難となる。

【００８２】さらに、上記カーボンワイヤー発熱体は、
１０００℃での抵抗値を１〜２０Ω／ｍ・本とすること
が好ましい。その理由は、一般的な半導体製造装置用加
熱装置において、従来からのトランス容量にマッチング
させる必要があるからである。すなわち、抵抗値が２０
Ω／ｍ・本を超える場合には、抵抗が大きいためヒータ
長を長くとることができず、端子間で熱が奪われて温度
むらが生じ易くなる。一方、抵抗値が１Ω／ｍ・本未満
の場合には、反対に抵抗が低いためヒータ長を必要以上
に長くとらなければならず、カーボンワイヤーやカーボ
ンテープのような細長の発熱体の組織むらや雰囲気のむ
らにより温度のばらつきが生じる虞れが大きくなる。
尚、上記カーボンワイヤー発熱体の１０００℃での電気
抵抗値は、上記特性をより高い信頼性で得るためには、
２〜１０Ω／ｍ・本とすることがより好ましい。

【００８３】前記カーボンワイヤー発熱体５３の端子線
５３ａ、５３ｂは、例えば主部材５２ｂに形成された直
径１０ｍｍの穴５２ｃから、ヒータ面５１ａと垂直に引
き出されている。そして、前記端子線５３ａ、５３ｂは
小径の石英ガラス管５５ａ、５５ｂ内に収納され、前記
端子線５３ａ、５３ｂは各々小径の石英ガラス管５５
ａ、５５ｂ内全体において、ワイヤーカーボン材Ａによ
って圧縮収納されている。すなわち、カーボンワイヤー
発熱体５３の端子線５３ａ、５３ｂは、各々小径の石英
ガラス管５５ａ、５５ｂの内全体においてこの軸線方向
と略平行に複数本配置されたワイヤーカーボン材Ａによ
って同管内で圧縮収納されている。なお、この圧縮収納
は、小径の石英ガラス管５５ａ、５５ｂの先端部分に限
定されず、同管の全体に長いワイヤーカーボン材Ａが配
置されることによってなされていても良い。また、前記
ワイヤーカーボン材Ａとしては上述した第１の実施形態
と同様に、上記カーボンワイヤー発熱体と同等のものを
用いることができる。

【００８４】また、前記小径の石英ガラス管５５ａ、５
５ｂの外側には大径の石英ガラス管５６が配され、その
一端はカーボンワイヤー発熱体５３の端子線５３ａ、５
３ｂが導出される穴５２ｃを囲うように溶接され、外気
と閉塞するよう固定されている。なお、大径石英ガラス
管５６の側部には、カーボンワイヤー発熱体５３の酸化
を防ぐためのＮ₂ ガスを導入する枝パイプ５６ａが設け
られている。なお、前記枝パイプ５６ａはヒ−タ内部、
及び端子内部を減圧する際にも用いられる。

【００８５】次に、封止端子６０について説明する。封
止端子６０は、小径石英ガラス管５５ａ、５５ｂ内に収
納されているカーボンワイヤー発熱体５３の端子線５３
ａ、５３ｂと接続される内接続線６１ａ、６１ｂと、図
示しない電源に接続される外接続線６２ａ、６２ｂと、
前記大径石英ガラス管５６に挿入できる、あるいは前記
大径石英ガラス管５６を挿入できる径を有する石英ガラ
ス管６３と、前記石英ガラス管６３の内壁と密着してに
収納される石英ガラス体６４と、前記石英ガラス体６４
の外周面に形成された内外接続線を保持する溝（図示せ
ず）と、石英ガラス体６４の外周面に保持された内外接
続線を電気的に接続する導電箔であるＭｏ（モリブデ
ン）箔６５ａ、６５ｂと、前記石英ガラス管６３の端部
を閉塞する閉塞部材６６とから構成されている。

【００８６】なお、前記大径石英ガラス管５６と石英ガ
ラス管６３は、径を同一とし、各々の端面で溶着するこ
ともできる。また、前記石英ガラス体６４は、中実体で
あってもよくまた中空体であってもよい。

【００８７】ここで、前記内接続線６１ａ、６１ｂ及び
外接続線６２ａ、６２ｂはＭｏ（モリブデン）、あるい
はＷ（タングステン）棒からなり、その直径は１ｍｍ乃
至３ｍｍに形成されている。前記内接続線６１ａ、６１
ｂ及び外接続線６２ａ、６２ｂの直径は、必要に応じて
適宜選択することができるが、直径が１ｍｍより小さい
場合には、電気抵抗が高くなるため好ましくない。また
直径が大きい場合には、端子自体が大きくなるため好ま
しくない。

【００８８】なお、内接続線６１ａ、６１ｂは、小径石
英ガラス管５５ａ、５５ｂ内に圧縮収納されている端子
線６３ａ、６３ｂに差し込むことで容易に接続ができる
ように、その先端部は尖っている。この場合、差し込む
深さは、端子５３ａ、５３ｂとの物理的かつ電気的結合
性を良好なものとするためには１０ｍｍ以上であること
が好ましい。

【００８９】また、内接続線６１ａ、６１ｂ及び外接続
線６２ａ、６２ｂの端部は、前記石英ガラス体６４の外
周面に形成された内外接続線を保持する石英ガラス体６
４の溝（図１５に図示せず、図６の溝１４に相当）に収
納され、収納した際内接続線６１ａ、６１ｂ及び外接続
線６２ａ、６２ｂの外周面が石英ガラス体６４の外周面
から余り突出しないように形成されている。

【００９０】また、内接続線６１ａ、６１ｂと外接続線
６２ａ、６２ｂとは、石英ガラス体６４の溝に収納した
状態にあっては、石英ガラス体６４によって電気的に絶
縁され、後述する導電箔であるＭｏ（モリブデン）箔６
５ａ、６５ｂによって電気的に導通される。前記Ｍｏ
（モリブデン）箔６５ａ、６５ｂは、前記内接続線６１
ａと外接続線６２ａとを、また前記内接続線６１ｂと外
接続線６２ｂとを電気的に接続するために、石英ガラス
体６４の外周面に沿うように取り付けられている。な
お、Ｍｏ箔６５ａとＭｏ箔６５ｂとは、電気的なショ−
トを避けるため一定の間隔Ｓが設けられている。また、
導電箔として、Ｍｏ箔を用いているが、この他タングス
テン（Ｗ）箔などを用いることができるが、Ｍｏ箔を用
いることがこの高い柔軟性の点から好ましい。

【００９１】また、前記石英ガラス管６３との端部を閉
塞する閉塞部材６６として、Ａｌ₂Ｏ₃ 粉を主成分とし
たセメント部材が装填されている。このセメント部材
は、アルミナ粉に水を添加し、２００℃で乾燥固化した
ものである。前記したＭｏ箔６５ａ、６５ｂは３５０℃
以上で酸素または湿気と反応し酸化物となり、この酸化
物に変化する際、体積膨張する。この閉塞部材６６は、
外気と遮断することにより、Ｍｏ箔６５ａ、６５ｂの体
積膨張を防止し、石英ガラス管６３の破損を防止するた
めに設けられている。

【００９２】閉塞部材として、前記したセメント（Ａｌ
₂ Ｏ₃ 質）部材以外に、樹脂やＳｉＯ₂ 微粉を用いたセ
メントを使用することができるが、耐熱性や乾燥時のク
ラック発生を抑制する観点からＡｌ₂ Ｏ₃ 粉を主成分と
したセメント部材を用いるのが好ましい。

【００９３】次に、この封止端子６０の製造方法につい
て説明する。まず、所定の熱処理により発生ガスを除去
したＭｏ箔６５ａと内接続線６１ａ及び外接続線６２ａ
をスポット溶接する。すなわち、外接続線６２ａ、内接
続線６１ａと幅８ｍｍで厚さ３５μｍのＭｏ箔６５ａと
を接続、固定する。同様に、Ｍｏ箔６５ｂと内接続線６
１ｂ及び外接続線６２ｂをスポット溶接する。そして、
前記接続された外接続線６２ａ、内接続線６１ａが、前
記石英ガラス体６４の外周面に形成された内外接続線を
保持する溝に収納されるように組み付ける。そして、こ
の組付けられた石英ガラス体６４を脱気しやすいように
最終封止端子の長さより長く成形した石英ガラス管６３
の内部に挿入する。

【００９４】挿入後、石英ガラス体６４が位置する部分
を、前記石英ガラス管６３の外側から酸水素酸バ−ナ−
で加熱し、石英ガラス管６３を軟化させる。このとき、
前記石英ガラス管６３の内部は減圧されているため、大
気圧によって石英ガラス管６３は石英ガラス体６４と密
着すると共に、融着される。そして、前記石英ガラス管
６３の外接続線６２ａ側の端部にセメント部材６６を装
填し、閉塞する。前記セメント部材６６を乾燥固化させ
た後、上部から真空ポンプにより脱気し、長めに作った
石英ガラス管６３の内部を真空にする。

【００９５】以上の工程によって製造された封止端子で
は、内接続線６１ａ、６１ｂ側と外接続線６２ａ、６２
ｂ側との間においてガスなどがリ−クすることがなく、
内接続線６１ａ、６１ｂ側と外接続線６２ａ、６２ｂ側
とが分離される。

【００９６】次に、前記製造方法によって製作された封
止端子を、板状ヒ−タ５１に取り付ける方法について説
明する。 １）まず、枝パイプ５６ａにＮ₂ を流しながら大径石英
ガラス管５６を石英ガラス支持体５２を構成する主部材
５２ｂに溶接、取り付ける。この際、割れ防止のため適
宜アニール処理を行う。 ２）小径石英ガラス管５５ａ、５５ｂ中にヒモを用いて
複数のワイヤ状カーボンの端子線５３ａ、５３ｂを引張
り込む。そして、この小径石英ガラス管５５ａ、５５ｂ
を主部材５２ｃの取付け用穴５２ｃに挿入する。なお、
ワイヤ状カーボンの端子線５３ａ、５３ｂは、小径石英
ガラス管５５ａ、５５ｂの内部すべてに導き複数のワイ
ヤーカーボン材Ａによって圧縮収納される。これによっ
て、スパーク発生をより効果的に防止することができ
る。 ３）各部材を図１５のように配置して、枝パイプ５６ａ
からＮ₂ ガスを導入してカーボンワイヤー発熱体５３、
端子線５３ａ、５３ｂの酸化を防ぎながら、主部材５２
ａの下部に、大径石英ガラス管５６を溶接する。 ４）大径石英ガラス管５６の下から、前記した方法によ
り製作された封止端子６０を挿入し、内側接続線６１
ａ、６１ｂを前記端子線５３ａ、５３ｂに差し込み、電
気的に接続する。 ５）枝パイプ５６ａからＮ₂ を導入しながら、大径石英
ガラス管５６と封止端子接合部分を融着することによ
り、封止端子を取り付ける。 ６）その後、枝パイプ５６ａから真空引きし、ヒータ内
部を減圧する。その後、枝パイプ５６ａを火炎で丸めて
封着し、枝パイプ５６ａを取ることによって、封止端子
６０の取付けが完了する。

【００９７】また、上記実施形態では、いずれにおいて
も各部材に石英ガラスを用いた場合について説明した
が、使用目的、用途に応じて、高珪酸ガラス（high sil
ica glass)、硼珪酸ガラス（borosilicate glass) 、ア
ルミノケイ酸ガラス（aluminosilicate glass)、ソーダ
石灰ガラス（sula-lime glass)、鉛ガラス（lead glas
s) 等のガラス材を用いることができる。上記ガラス材
からなる部材は、例えば半導体ウエハの洗浄工程あるい
は研磨工程で用いられる各種液体を低温度（例えば１０
０℃以下）に加熱、制御する際のヒータ部材としても用
いることができる。

【００９８】

【発明の効果】以上のように本発明にかかるヒータは、
カーボンワイヤー発熱体を用いているため、半導体製造
工程等に用いても、洗浄液、研磨液等を金属汚染を防止
することができ、しかも機械的強度が強く、洗浄液、研
磨液を収容する貯液槽に直接入れても破損を極力防止す
ることができるため、洗浄液、研磨液を収容する貯液槽
に直接入れ、液体を昇温させるのに適している。特に、
上述した所定のカーボンワイヤー発熱体を所定の石英ガ
ラス体で真空囲繞した構造によれば、より急速な昇降温
制御を可能とし、かつヒータの長さ方向の均一な発熱を
可能せしめ、しかも耐用寿命の長い、棒状、板状ヒータ
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明にかかる棒状ヒータの第１の実
施形態を示す斜視図である。

【図２】図２は、図１の接続線とカーボンワイヤー発熱
体との接続関係を示す断面図であり、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は横断面図である。

【図３】図３は、図１の棒状ヒータに用いられているカ
ーボンワイヤー発熱体、ワイヤーカーボン材を示す平面
図である。

【図４】図４は、図１の棒状ヒータに用いられている封
止端子を示す斜視図である。

【図５】図５は、図１の棒状ヒータに用いられている接
続線と導電箔との接続関係を示す図であって、（ａ）は
平面図、（ｂ）は側面図である。

【図６】図６は、図４の封止端子に用いられている石英
ガラス体を示す斜視図である。

【図７】図７は、本発明にかかる棒状ヒータの第２の実
施形態を示す図であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）
は要部分解斜視図である。

【図８】図８は、本発明にかかる棒状ヒータの第３の実
施形態を示す一部側面図である。

【図９】図９は、図８の棒状ヒータに用いられている封
止端子を示す斜視図である。

【図１０】図１０は、本発明にかかる棒状ヒータの第４
の実施形態を示す斜視図である。

【図１１】図１１は、図１０に示す石英ガラス体及び石
英ガラス管を示す図であって、（ａ）は石英ガラス体を
示す斜視図、（ｂ）は石英ガラス管を示す断面図であ
る。

【図１２】図１２は、図１０に示す石英ガラス体と石英
ガラス管の融着を説明するための概略図である。

【図１３】図１３は、本発明にかかる棒状ヒータの第２
の実施形態の変形例を示す図であって、（ａ）乃至
（ｄ）は製造工程を示す図である。

【図１４】図１４は、本発明にかかる棒状ヒータの第５
実施形態を示す一部断面図である。

【図１５】図１５は、本発明にかかる板状ヒータの実施
形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 棒状ヒータ ２ カーボンワイヤー発熱体 ３ 小径の石英ガラス管 ３ａ 小径の石英ガラス管の開放端部 ３ｂ 小径の石英ガラス管の開放端部 ４ （大径の）石英ガラス管 ５ 固定部 ６ 石英ガラス体 ６ａ 溝 １０ 封止端子 １１ａ 内接続線 １１ｂ 内接続線 １２ａ 外接続線 １２ｂ 外接続線 １３ 石英ガラス管 １４ 石英ガラス体 １４ａ 溝 １５ａ Ｍｏ（モリブデン）箔 １５ｂ Ｍｏ（モリブデン）箔 １７ 二又キャップ １７ａ 取付け部 １７ｂ 取付け部 ２０ 封止端子 ２１ 石英ガラス管 ２１ａ 石英ガラス部 ２１ｂ グレイデッド（Graded) シール部 ２１ｃ タングステン（Ｗ）ガラス部 ２１ｄ ピンチシール部 ２２ａ 接続線 ２２ｂ 接続線 ３１ 平板状の第１の石英ガラス体 ３２ 平板状の第２の石英ガラス体 ３２ａ 溝 ４１ａ 接続線 ４１ｂ 接続線 ４２ 封止端子 ４３ 石英ガラス管 ４４ 小径石英ガラス管 ４５ リード線 ４６ 熱収縮チューブ ５１ 板状ヒータ ５２ 石英ガラス支持体 ５３ カーボンワイヤー発熱体 ５３ａ 端子線 ５３ｂ 端子線 ５６ 大径石英ガラス管 ６０ 封止端子 ６１ａ 内接続線 ６１ｂ 内接続線 ６２ａ 外接続線 ６２ｂ 外接続線 ６３ 石英ガラス管 ６４ 石英ガラス体 ６６ 閉塞部材 Ａ ワイヤーカーボン材 Ｓ 隙間 ａ 毛羽立ち

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 富雄 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 永田 智浩 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 齋藤 紀彦 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 山村 茂 山形県西置賜郡小国町大字小国町378番 地 東芝セラミックス株式会社 小国製 造所内 (72)発明者 中尾 賢 神奈川県相模原市田名2954−10 (72)発明者 斎藤 孝規 神奈川県相模原市大島2736 (72)発明者 長内 長栄 神奈川県相模原市清新８−１−14−605 (72)発明者 牧谷 敏幸 東京都昭島市東町２−１−22−101 (56)参考文献 特開2000−82573（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−53926（ＪＰ，Ａ) 米国特許2233150（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/10 H05B 3/14 H05B 3/44 H05B 3/78

Claims (21)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大径ガラス管と、前記大径ガラス管内に
   封入され両端部を有するカーボンワイヤー発熱体と、圧
   縮されたワイヤーカーボン部材が充填され該圧縮された
   ワイヤーカーボン部材が前記カーボンワイヤー発熱体の
   両端部を挟持する状態の小径ガラス管部と、前記圧縮さ
   れたワイヤーカーボン部材に挟持された電力供給用の接
   続線を有する封止端子部を含み、 前記接続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前記ワイヤ
   ーカーボン部材を介して互いに電気的に接続されている
   ことを特徴とするヒータ。
2. 【請求項２】 両端部を有するカーボンワイヤー発熱体
   と、圧縮されたワイヤーカーボン部材が充填され該圧縮
   されたワイヤーカーボン部材が前記カーボンワイヤー発
   熱体の両端部を挟持して前記カーボンワイヤー発熱体を
   封入する小径ガラス管部と、前記圧縮されたワイヤーカ
   ーボン部材に挟持された電力供給用の接続線を有する封
   止端子部を含み、 前記接続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前記ワイヤ
   ーカーボン部材を介して互いに電気的に接続されている
   ことを特徴とするヒータ。
3. 【請求項３】 前記大径ガラス管及び小径ガラス管のい
   ずれもが石英ガラス材からなることを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載されたヒータ。
4. 【請求項４】 板状ガラス体と、前記板状ガラス体内に
   封入され両端部を有するカーボンワイヤー発熱体と、圧
   縮されたワイヤーカーボン部材が充填され該圧縮された
   ワイヤーカーボン部材が前記カーボンワイヤー発熱体の
   両端部を挟持する状態の小径ガラス管部と、前記圧縮さ
   れたワイヤーカーボン部材に挟持された電力供給用の接
   続線を有する封止端子部を含み、 前記接続線と前記カーボンワイヤー発熱体は前記ワイヤ
   ーカーボン部材を介して互いに電気的に接続されている
   ことを特徴とするヒータ。
5. 【請求項５】 前記板状ガラス体が石英ガラス材からな
   ることを特徴とする請求項４に記載されたヒータ。
6. 【請求項６】 前記ワイヤーカーボン部材と前記カーボ
   ンワイヤー発熱体は圧縮状態で保持され前記小径ガラス
   管部の軸線に略平行に延長していることを特徴とする請
   求項１乃至請求項５のいずれかに記載されたヒータ。
7. 【請求項７】 前記ワイヤーカーボン部材と前記カーボ
   ンワイヤー発熱体はそれぞれ複数のカーボン繊維を束ね
   て一本のカーボン繊維束としそのようなカーボン繊維束
   を複数本編み上げてなる編紐または組紐であることを特
   徴とする請求項６に記載されたヒータ。
8. 【請求項８】 前記小径ガラス管部は一本又は数本のカ
   ーボンワイヤー発熱体を収容し、複数本のワイヤーカー
   ボン部材で充填されていることを特徴とする請求項６ま
   たは請求項７のいずれかに記載されたヒータ。
9. 【請求項９】 前記ワイヤーカーボン部材と前記カーボ
   ンワイヤー発熱体は互いに同一の構成材料によって形成
   されており、前記ワイヤーカーボン部材の数は前記カー
   ボンワイヤー発熱体は５倍以上であることを特徴とする
   請求項８に記載されたヒータ。
10. 【請求項１０】 前記封止端子部はガラス部、グレイデ
    ィッド・シール部、タングステンガラス部を含むガラス
    管から構成され、前記接続線はタングステンガラス部で
    ピンチ・シールされるとともに、前記ガラス部は前記小
    径あるいは大径ガラス部に融着されていることを特徴と
    する請求項１乃至請求項９のいずれかに記載されたヒー
    タ。
11. 【請求項１１】 前記ガラス部が石英ガラス材からなる
    ことを特徴とする請求項１０に記載にされたヒータ。
12. 【請求項１２】 前記封止端子部はカーボンワイヤー発
    熱体と電気的に接続される内接続線と、電力が供給され
    る外接続線と、前記内接続線と前記外接続線をそれぞれ
    保持する複数の溝が外周面に形成されたガラス体と、前
    記内接続線と前記外接続線を電気的に接続する導電箔
    と、前記内接続線と前記外接続線の先端部が前記ガラス
    体から突出した状態で内部に収納すると共に前記ガラス
    体の外周面と融着されるガラス管と、前記ガラス管の一
    端部を閉塞する閉塞部とから構成され、前記ガラス管の
    他端部がカーボンワイヤー発熱体を封入する小径ガラス
    管、大径ガラス管、あるいは板状ガラス体と融着される
    ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記
    載のヒータ。
13. 【請求項１３】 前記ガラス体が石英ガラス材からなる
    ことを特徴とする請求項１２に記載されたヒータ。
14. 【請求項１４】 前記小径ガラス管部が前記カーボンワ
    イヤー発熱体を封入するＵ字状あるいは螺旋状の小径ガ
    ラス管と一体物であることを特徴とする請求項１乃至請
    求項３のいずかに記載されたヒータ。
15. 【請求項１５】 前記小径のガラス管部と、カーボンワ
    イヤー発熱体を封入するＵ字状或いは螺旋状の小径のガ
    ラス管とを大径のガラス管で覆ったことを特徴とする請
    求項１４に記載されたヒータ。
16. 【請求項１６】 前記カーボンワイヤー発熱体を収容す
    る溝が外周面に形成された中実のガラス体の下方に、前
    記ワイヤーカーボン部材が圧縮収納された小径ガラス管
    を一体もしくは分離して配置するとともに、前記外周面
    にカーボンワイヤー発熱体が取付けられた中実のガラス
    体と小径ガラス管を大径のガラス管で覆い、前記中実の
    ガラス体の外周面と大径ガラス管とが融着されているこ
    とを特徴とする請求項１に記載されたヒータ。
17. 【請求項１７】 前記大径ガラス管、小径ガラス管及び
    中実のガラス体が石英ガラス材からなることを特徴とす
    る請求項１６に記載されたヒータ。
18. 【請求項１８】 前記カーボンワイヤ発熱体を封入する
    溝が一面に形成された細長平板状の第一のガラス体と、
    第一のガラス体と融着され前記溝を閉塞する第二のガラ
    ス体とによって構成されることを特徴とする請求項１に
    記載されたヒータ。
19. 【請求項１９】 前記封止端子部を構成するガラス管が
    独立して２個存在し、各々がガラス部、グレイデッドシ
    ール部、タングステンガラス部によって構成され、接続
    線はタングステンガラス部でシールされると共に、前記
    ガラス部がカーボンワイヤー発熱体を封入する小径ある
    いは大径ガラス管と融着されることを特徴とする請求項
    １乃至請求項９のいずれかに記載されたヒータ。
20. 【請求項２０】 前記ガラス管及びガラス部が石英ガラ
    ス材からなることを特徴とする請求項１９に記載された
    ヒータ。
21. 【請求項２１】 前記ガラス体が複数の板状もしくは湾
    曲板状のガラスを対向面で融着一体化させたものであ
    り、少なくとも１つの板状ガラス体の一面に配線用溝を
    形成しそこにカーボンワイヤー発熱体を配置し、この配
    線用溝以外の面部で他の板状ガラス体と融着一体化され
    ていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載
    されたヒータ。