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JP7208801B2 - holding device - Google Patents
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JP7208801B2 - holding device - Google Patents

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JP7208801B2 JP2019004247A JP2019004247A JP7208801B2 JP 7208801 B2 JP7208801 B2 JP 7208801B2 JP 2019004247 A JP2019004247 A JP 2019004247A JP 2019004247 A JP2019004247 A JP 2019004247A JP 7208801 B2 JP7208801 B2 JP 7208801B2
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Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a holding device that holds an object.

対象物(例えば、半導体ウェハ)を保持しつつ所定の温度(例えば、400~800℃程度)に加熱する加熱装置(「サセプタ」とも呼ばれる。)が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置、スパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。 2. Description of the Related Art A heating device (also called a “susceptor”) is known that holds an object (eg, a semiconductor wafer) and heats it to a predetermined temperature (eg, about 400 to 800° C.). A heating apparatus is used as part of a semiconductor manufacturing apparatus such as, for example, a film forming apparatus (CVD film forming apparatus, sputtering film forming apparatus, etc.) or an etching apparatus (plasma etching apparatus, etc.).

一般に、加熱装置は、所定の方向に略直交する表面(以下、「保持面」という。)と、保持面とは反対側の表面(以下、「裏面」という。)とを有するセラミックス部材を備える。セラミックス部材の内部には、例えばタングステン(W)やモリブデン(Mo)等の発熱抵抗体から構成されたヒータ電極が配置されている。ヒータ電極には、少なくとも一部分がセラミックス部材の裏面に露出した導電性の接続部材(「電極パッド」とも呼ばれる)が電気的に接続されている。接続部材には、非活性ろう材により形成された接合部により、金属製の給電部材が接合されている。給電部材および接続部材を介してヒータ電極に電圧が印加されると、ヒータ電極が発熱し、セラミックス部材の保持面上に保持された対象物が加熱される(例えば、特許文献1参照)。 In general, a heating device includes a ceramic member having a surface (hereinafter referred to as "holding surface") substantially orthogonal to a predetermined direction and a surface opposite to the holding surface (hereinafter referred to as "back surface"). . A heater electrode composed of a heating resistor such as tungsten (W) or molybdenum (Mo) is disposed inside the ceramic member. The heater electrode is electrically connected to a conductive connecting member (also called an "electrode pad") at least partially exposed on the back surface of the ceramic member. A metal power supply member is joined to the connection member by a joint portion formed of an inactive brazing material. When a voltage is applied to the heater electrode via the power supply member and the connection member, the heater electrode generates heat to heat the object held on the holding surface of the ceramic member (see Patent Document 1, for example).

特開2016-11254号公報JP 2016-11254 A

従来の加熱装置では、接続部材(電極パッド)と接合部(非活性ろう材)との間の接合力不足と、接続部材とセラミックス部材との間の接合力不足と、の少なくとも一方に起因して、接続部材全体の剥離、接続部材と給電部材との間の導通不良、給電部材の外れ(脱落)といった問題が発生するおそれがある。 In the conventional heating device, it is caused by at least one of insufficient bonding strength between the connecting member (electrode pad) and the joint (inactive brazing material) and insufficient bonding strength between the connecting member and the ceramic member. As a result, problems such as peeling of the entire connecting member, poor conduction between the connecting member and the power supply member, and disconnection (falling off) of the power supply member may occur.

なお、このような課題は、加熱装置に限らず、セラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された内部電極と、内部電極と電気的に接続された導電性の接続部材と、金属製の給電部材と、非活性ろう材により形成され、接続部材と給電部材とを接合する接合部とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。 In addition, such a problem is not limited to the heating device, but includes a ceramic member, an internal electrode arranged inside the ceramic member, a conductive connection member electrically connected to the internal electrode, and a metal power supply. This is a common problem in general holding devices that hold an object on the surface of a ceramic member, which includes a member and a joining portion formed of an inactive brazing material and joining a connecting member and a power supply member.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technology capable of solving the above-described problems.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be implemented, for example, in the following forms.

(1)本明細書に開示される保持装置は、第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有するセラミックス部材と、前記セラミックス部材の内部に配置された内部電極と、前記内部電極と電気的に接続された導電性の接続部材であって、金属材料とセラミックス材料とを含むように形成され、外周部が前記セラミックス部材の内部に配置され、かつ、前記外周部以外の部分である内側部が前記セラミックス部材の前記第2の表面に露出している接続部材と、金属製の給電部材と、非活性ろう材により形成され、前記接続部材の前記内側部と前記給電部材とを接合する接合部と、を備え、前記セラミックス部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記接続部材の内、前記接合部に対向する側の第3の表面を含む第1の部分における前記金属材料の含有割合は、前記接続部材の内、前記第1の方向において前記第1の部分に隣接すると共に前記第1の部分と同一の厚さを有し、かつ、前記第3の表面とは反対側の第4の表面を含む第2の部分における前記金属材料の含有割合より高い。本保持装置では、接続部材の内、接合部に対向する側の第3の表面とは反対側の第4の表面を含む第2の部分における金属材料の含有割合が比較的低い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的高い)。そのため、接続部材の第4の表面側の第2の部分を、セラミックス部材を構成するセラミックス材料と強固に接合させることができ、接続部材全体の剥がれが発生することを抑制することができる。また、本保持装置では、接続部材の内、接合部に対向する側の第3の表面を含む第1の部分における金属材料の含有割合が比較的高い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的低い)。そのため、接続部材の第3の表面側の第1の部分と、非活性ろう材により形成された接合部とを強固に接合させることができ、接合部の位置での剥離に起因する接続部材と給電部材との間の導通不良や、給電部材の外れ(脱落)が発生することを抑制することができる。このように、本保持装置によれば、接続部材全体の剥離が発生することを抑制しつつ、接続部材と給電部材との間の導通不良や給電部材の外れ(脱落)が発生することを抑制することができる。 (1) The holding device disclosed in this specification includes a ceramic member having a first surface substantially orthogonal to a first direction and a second surface opposite to the first surface; an internal electrode disposed inside the ceramic member; and a conductive connecting member electrically connected to the internal electrode, the connecting member being formed to contain a metal material and a ceramic material, and an outer peripheral portion being the ceramic. A connecting member disposed inside the member and having an inner portion other than the outer peripheral portion exposed to the second surface of the ceramic member, a metal power supply member, and an inert brazing material. A holding device for holding an object on the first surface of the ceramic member, the holding device comprising: a joint portion formed to join the inner portion of the connection member and the power supply member; , the content ratio of the metal material in the first portion including the third surface on the side facing the joint portion is adjacent to the first portion in the first direction and the A second portion having the same thickness as the first portion and including a fourth surface opposite to the third surface has a higher content of the metallic material. In this holding device, the second portion of the connecting member, which includes the fourth surface opposite to the third surface facing the joint portion, has a relatively low metal content (i.e., ceramics). material content is relatively high). Therefore, the second portion of the connecting member on the fourth surface side can be firmly bonded to the ceramic material forming the ceramic member, and the entire connecting member can be prevented from peeling off. In addition, in the present holding device, the first portion of the connection member including the third surface facing the joint has a relatively high metal material content (that is, a relatively high ceramic material content). low). Therefore, the first portion of the connecting member on the side of the third surface and the joint portion formed of the non-active brazing filler metal can be firmly joined, and the connecting member caused by peeling at the joint portion position can be firmly joined. It is possible to suppress the occurrence of poor conduction with the power supply member and detachment (falling) of the power supply member. As described above, according to the present holding device, while suppressing the occurrence of detachment of the entire connecting member, the occurrence of defective conduction between the connecting member and the power supply member and detachment (falling) of the power supply member is suppressed. can do.

(2)上記保持装置において、前記第2の部分における前記金属材料の含有割合は、25vol%以上、70vol%未満である構成としてもよい。本保持装置によれば、接続部材の第2の部分における金属材料の含有割合が過度に高くない(70vol%未満である)ため、接続部材の第4の表面側の第2の部分を、セラミックス部材を構成するセラミックス材料とより強固に接合させることができ、接続部材全体の剥がれが発生することを効果的に抑制することができる。また、本保持装置によれば、接続部材の第2の部分における金属材料の含有割合が過度に低くない(25vol%以上である)ため、接続部材の第1の部分と第2の部分との間における金属材料の含有割合の差が過度に大きくなることを回避することができ、該金属材料の含有割合の差に起因する接続部材の内部での剥離の発生を抑制することができる。 (2) In the above holding device, the content of the metal material in the second portion may be 25 vol % or more and less than 70 vol %. According to this holding device, since the content of the metal material in the second portion of the connection member is not excessively high (less than 70 vol %), the second portion on the fourth surface side of the connection member is made of ceramics. It can be more strongly bonded to the ceramic material that constitutes the member, and can effectively suppress the occurrence of peeling of the entire connecting member. Further, according to this holding device, since the content of the metal material in the second portion of the connection member is not excessively low (25 vol % or more), the first portion and the second portion of the connection member It is possible to avoid an excessively large difference in the content ratio of the metal material between them, and it is possible to suppress the occurrence of peeling inside the connection member due to the difference in the content ratio of the metal material.

(3)上記保持装置において、前記第1の部分における前記金属材料の含有割合は、70vol%以上である構成としてもよい。本保持装置によれば、接続部材の第3の表面を含む第1の部分がセラミックス部材を構成するセラミックス材料と強固に接合されることを抑制することができ、その結果、保持装置が熱サイクルに晒されたときに、接続部材の第2の部分とセラミックス部材を構成するセラミックス材料との間が剥離することによって応力を緩和することができ、接続部材にクラックが発生することを抑制することができる。 (3) In the holding device described above, the content of the metal material in the first portion may be 70 vol % or more. According to this holding device, it is possible to prevent the first portion including the third surface of the connecting member from being firmly joined to the ceramic material forming the ceramic member. The second part of the connection member and the ceramic material forming the ceramic member are separated from each other when exposed to a high temperature, so that the stress can be relieved and the occurrence of cracks in the connection member can be suppressed. can be done.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、加熱装置、静電チャック、保持装置、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 Note that the technology disclosed in this specification can be implemented in various forms, for example, in the form of a heating device, an electrostatic chuck, a holding device, a manufacturing method thereof, and the like. be.

本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing an external configuration of a heating device 100 according to this embodiment; FIG. 本実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is an explanatory view showing roughly the XZ section composition of heating device 100 in this embodiment. 本実施形態における加熱装置100の一部分(図2のX1部)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an enlarged XZ cross-sectional configuration of a portion (X1 section in FIG. 2) of the heating device 100 in this embodiment. 比較例の加熱装置の一部分(図2のX1部に相当する部分)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows a XZ cross-sectional structure of a part (part corresponded to the X1 part of FIG. 2) of the heating apparatus of a comparative example. 性能評価結果を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing performance evaluation results;

A.実施形態:
A-1.加熱装置100の構成:
図1は、本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。また、図3は、本実施形態における加熱装置100の一部分(図2のX1部)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。また、本明細書では、Z軸方向に直交する方向を面方向というものとする。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of heating device 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing the external configuration of a heating device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing the XZ cross-sectional configuration of the heating device 100 according to the present embodiment. Also, FIG. 3 is an explanatory view showing an enlarged XZ cross-sectional configuration of a part (X1 part in FIG. 2) of the heating device 100 in this embodiment. Each figure shows mutually orthogonal XYZ axes for specifying directions. In this specification, for the sake of convenience, the positive direction of the Z-axis is referred to as the upward direction, and the negative direction of the Z-axis is referred to as the downward direction. may Also, in this specification, the direction perpendicular to the Z-axis direction is referred to as the planar direction.

加熱装置100は、対象物(例えば、半導体ウェハW)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400~800℃程度)に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置100は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置、スパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。 The heating device 100 is a device that holds an object (eg, a semiconductor wafer W) and heats it to a predetermined processing temperature (eg, about 400 to 800° C.), and is also called a susceptor. The heating apparatus 100 is used as part of a semiconductor manufacturing apparatus such as, for example, a film forming apparatus (CVD film forming apparatus, sputtering film forming apparatus, etc.) or an etching apparatus (plasma etching apparatus, etc.).

図1および図2に示すように、加熱装置100は、保持体10と柱状支持体20とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, the heating device 100 includes a holder 10 and a columnar support 20. As shown in FIG.

(保持体10の構成)
保持体10は、所定の方向(本実施形態ではZ軸方向)に略直交する保持面S1および裏面S2を有する略円板状の部材である。保持体10は、例えば、窒化アルミニウム(AlN)やアルミナ(Al)を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。保持体10の直径は、例えば100mm以上、500mm以下程度であり、保持体10の厚さ(上下方向における長さ)は、例えば3mm以上、20mm以下程度である。保持体10は、特許請求の範囲におけるセラミックス部材に相当し、保持面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、裏面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、Z軸方向は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。
(Configuration of holder 10)
The holding body 10 is a substantially disc-shaped member having a holding surface S1 and a back surface S2 that are substantially orthogonal to a predetermined direction (the Z-axis direction in this embodiment). The holder 10 is made of ceramics containing aluminum nitride (AlN) or alumina (Al 2 O 3 ) as a main component, for example. In addition, the main component here means the component with the highest content ratio (weight ratio). The diameter of the holder 10 is, for example, about 100 mm or more and 500 mm or less, and the thickness (length in the vertical direction) of the holder 10 is, for example, about 3 mm or more and 20 mm or less. The holder 10 corresponds to the ceramic member in the claims, the holding surface S1 corresponds to the first surface in the claims, and the back surface S2 corresponds to the second surface in the claims. , the Z-axis direction corresponds to the first direction in the claims.

図2に示すように、保持体10の内部には、保持体10を加熱するヒータ電極としての抵抗発熱体50が配置されている。抵抗発熱体50は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。本実施形態では、抵抗発熱体50は、Z軸方向視で略同心円状に延びる線状のパターンを構成している。抵抗発熱体50の線状パターンの両端部は、保持体10の中心部近傍に配置されており、各端部にはビア導体52の上端部が接続されている。また、保持体10の裏面S2側には、一対の凹部12が形成されており、各凹部12の位置には、導電性の受電電極(電極パッド)60が設けられている。受電電極60の一部分(後述する内側部IP)は、保持体10の裏面S2に露出している。ビア導体52の下端部は、受電電極60に接続されている。その結果、抵抗発熱体50と受電電極60とがビア導体52を介して電気的に接続された状態となっている。抵抗発熱体50は、特許請求の範囲における内部電極に相当し、受電電極60は、特許請求の範囲における接続部材に相当する。受電電極60の構成については、後にさらに詳述する。 As shown in FIG. 2, a resistance heating element 50 as a heater electrode for heating the holder 10 is arranged inside the holder 10 . The resistance heating element 50 is made of a conductive material such as tungsten or molybdenum. In this embodiment, the resistance heating element 50 forms a linear pattern extending substantially concentrically when viewed in the Z-axis direction. Both ends of the linear pattern of the resistance heating element 50 are arranged near the center of the holder 10, and upper ends of via conductors 52 are connected to the respective ends. A pair of recesses 12 are formed on the rear surface S2 side of the holder 10 , and conductive power receiving electrodes (electrode pads) 60 are provided at the positions of the respective recesses 12 . A portion of the power receiving electrode 60 (an inner portion IP to be described later) is exposed on the rear surface S2 of the holder 10 . A lower end portion of the via conductor 52 is connected to the power receiving electrode 60 . As a result, the resistance heating element 50 and the power receiving electrode 60 are electrically connected through the via conductors 52 . The resistance heating element 50 corresponds to an internal electrode in the claims, and the power receiving electrode 60 corresponds to a connecting member in the claims. The configuration of the power receiving electrode 60 will be further detailed later.

(柱状支持体20の構成)
柱状支持体20は、上記所定の方向(上下方向)に延びる略円柱状部材である。柱状支持体20は、保持体10と同様に、例えば窒化アルミニウムやアルミナを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体20の外径は、例えば30mm以上、90mm以下程度であり、柱状支持体20の高さ(上下方向における長さ)は、例えば100mm以上、300mm以下程度である。
(Structure of columnar support 20)
The columnar support 20 is a substantially cylindrical member extending in the predetermined direction (vertical direction). Like the holder 10, the columnar support 20 is made of ceramics containing, for example, aluminum nitride or alumina as a main component. The outer diameter of the columnar support 20 is, for example, approximately 30 mm or more and 90 mm or less, and the height (vertical length) of the columnar support 20 is, for example, approximately 100 mm or more and 300 mm or less.

保持体10と柱状支持体20とは、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S5とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体20は、保持体10の裏面S2の中心部付近に、公知の接合材料により形成された接合部30を介して接合されている。 The holder 10 and the columnar support 20 are arranged such that the back surface S2 of the holder 10 and the upper surface S5 of the columnar support 20 face each other in the vertical direction. The columnar support 20 is joined near the center of the rear surface S2 of the holder 10 via a joint 30 made of a known joint material.

図2に示すように、柱状支持体20には、保持体10の裏面S2側に開口する貫通孔22が形成されている。貫通孔22は、上下方向と略同一方向に延び、延伸方向にわたって略一定の内径を有する断面略円形の孔である。貫通孔22には、複数(本実施形態では2つ)の電極端子74が収容されている。電極端子74は、例えばZ軸方向視で略円形の柱状部材であり、ニッケル(Ni)等の導電性材料により形成されている。電極端子74の直径は、例えば2mm以上、6mm以下程度である。 As shown in FIG. 2, the columnar support 20 is formed with a through hole 22 that opens toward the rear surface S2 of the holder 10 . The through-hole 22 is a hole with a substantially circular cross section that extends in substantially the same direction as the vertical direction and has a substantially constant inner diameter over the extending direction. A plurality of (two in this embodiment) electrode terminals 74 are accommodated in the through hole 22 . The electrode terminal 74 is, for example, a substantially circular columnar member as viewed in the Z-axis direction, and is made of a conductive material such as nickel (Ni). The diameter of the electrode terminal 74 is, for example, about 2 mm or more and 6 mm or less.

また、Z軸方向において各電極端子74の上端部と各受電電極60との間には、緩衝部材72が配置されている。緩衝部材72は、例えばZ軸方向視で略円形の板状部材であり、タングステンやモリブデン、コバール等の金属により形成されている。ただし、緩衝部材72は、電極端子74と受電電極60との間の熱膨張差を緩和する機能を担うため、緩衝部材72の形成材料としては、電極端子74の熱膨張係数と受電電極60の熱膨張係数との間の熱膨張係数を有する材料が用いられることが好ましい。緩衝部材72の直径は、例えば3mm以上、9mm以下程度であり、緩衝部材72の厚さは、例えば1mm以上、6mm以下程度である。緩衝部材72は、特許請求の範囲における給電部材に相当する。 A buffer member 72 is arranged between the upper end of each electrode terminal 74 and each power receiving electrode 60 in the Z-axis direction. The buffer member 72 is, for example, a substantially circular plate-like member when viewed in the Z-axis direction, and is made of metal such as tungsten, molybdenum, or kovar. However, since the cushioning member 72 functions to reduce the difference in thermal expansion between the electrode terminal 74 and the power receiving electrode 60 , the material for forming the cushioning member 72 is the thermal expansion coefficient of the electrode terminal 74 and the power receiving electrode 60 Preferably, a material with a coefficient of thermal expansion between that and the coefficient of thermal expansion is used. The diameter of the buffer member 72 is, for example, about 3 mm or more and 9 mm or less, and the thickness of the buffer member 72 is, for example, about 1 mm or more and 6 mm or less. The buffer member 72 corresponds to a power supply member in the claims.

緩衝部材72は、非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76により、受電電極60の後述する内側部IPの下面(露出面)と接合(ろう付け)されている。なお、非活性ろう材は、セラミックスに対して実質的に化学的結合しないろう材を意味し、例えば、Ni系(Ni-Cr系合金等)、Au系(純Au、Au-Ni系合金等)、Ag系(純Ag等)のろう材である。加熱装置100は、後述するように、400~800℃程度の大気環境下で使用される。ろう材にCu等の酸化されやすい成分が含まれていると、ろう材の劣化が懸念される。そのため、ろう材はCu等の酸化されやすい成分を含まないことが好ましい。図3に示すように、本実施形態では、パッド側接合部76は、受電電極60の内側部IPの下面に加えて、保持体10の裏面S2にも対向するように形成されている。しかしながら、パッド側接合部76は、非活性ろう材により形成されているために、保持体10とは接合していない。パッド側接合部76は、特許請求の範囲における接合部に相当する。 The cushioning member 72 is joined (brazed) to the lower surface (exposed surface) of the inner portion IP of the power receiving electrode 60 by a pad-side joint portion 76 made of an inactive brazing material. The non-active brazing filler metal means a brazing filler metal that does not substantially chemically bond with the ceramics. ) and Ag-based (pure Ag, etc.) brazing materials. The heating device 100 is used in an atmospheric environment of about 400 to 800° C., as will be described later. If the brazing filler metal contains an easily oxidizable component such as Cu, deterioration of the brazing filler metal may occur. Therefore, it is preferable that the brazing material does not contain an easily oxidizable component such as Cu. As shown in FIG. 3 , in the present embodiment, the pad-side joint portion 76 is formed to face the back surface S2 of the holder 10 in addition to the lower surface of the inner portion IP of the power receiving electrode 60 . However, the pad-side joint portion 76 is not joined to the holder 10 because it is made of the inactive brazing material. The pad-side joint portion 76 corresponds to the joint portion in the claims.

また、緩衝部材72は、ろう材により形成された端子側接合部78により、電極端子74と接合されている。端子側接合部78は、例えば、Ag系のろう材である。 Also, the buffer member 72 is joined to the electrode terminal 74 by a terminal-side joint portion 78 formed of brazing material. The terminal-side joint portion 78 is, for example, Ag-based brazing material.

図示しない電源から各電極端子74、各緩衝部材72、各受電電極60、各ビア導体52を介して抵抗発熱体50に電圧が印加されると、抵抗発熱体50が発熱し、保持体10の保持面S1上に保持された対象物(例えば、半導体ウェハW)が所定の温度(例えば、400~800℃程度)に加熱される。 When a voltage is applied from a power source (not shown) to the resistance heating element 50 via each electrode terminal 74 , each buffer member 72 , each power receiving electrode 60 and each via conductor 52 , the resistance heating element 50 generates heat, and the holder 10 is heated. An object (for example, a semiconductor wafer W) held on the holding surface S1 is heated to a predetermined temperature (for example, about 400 to 800.degree. C.).

A-2.受電電極60の詳細構成:
受電電極60の構成について、さらに詳細に説明する。本実施形態の受電電極60は、金属材料とセラミックス材料とを含むように形成されている。受電電極60に含まれる金属材料は、例えば、タングステンやモリブデン等である。なお、受電電極60に含まれる金属材料は、緩衝部材72を構成する金属材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する金属材料であることが好ましい。また、受電電極60に含まれるセラミックス材料は、例えば、窒化アルミニウムやアルミナである。なお、受電電極60に含まれるセラミックス材料は、保持体10の主成分であるセラミックス材料の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有するセラミックス材料であることが好ましい。
A-2. Detailed configuration of power receiving electrode 60:
The configuration of the power receiving electrode 60 will be described in further detail. The power receiving electrode 60 of this embodiment is formed to contain a metal material and a ceramic material. The metal material contained in the power receiving electrode 60 is, for example, tungsten, molybdenum, or the like. The metal material included in the power receiving electrode 60 is preferably a metal material having a thermal expansion coefficient close to that of the metal material forming the buffer member 72 . Also, the ceramic material contained in the power receiving electrode 60 is, for example, aluminum nitride or alumina. It should be noted that the ceramic material contained in the power receiving electrode 60 is preferably a ceramic material having a thermal expansion coefficient close to that of the ceramic material that is the main component of the holder 10 .

また、本実施形態の受電電極60は、例えばZ軸方向視で略円形の略平板状部材である。ただし、受電電極60は、外周部分が全周にわたって斜め上方に屈曲したような形状となっている。すなわち、受電電極60は、そのように屈曲して保持体10の内部に位置する外周部OPと、外周部OP以外の部分である略平板状の内側部IPとから構成されている。受電電極60におけるパッド側接合部76に対向する側の表面(下面)S3の内、外周部OPに相当する領域は保持体10を構成するセラミックス材料に覆われているが、内側部IPに相当する領域は保持体10の裏面S2に露出している。受電電極60の直径は、例えば3mm以上、12mm以下程度であり、受電電極60の厚さは、例えば0.005mm以上、0.15mm以下程度である。また、外周部OPを覆う保持体10の構成材料の最大厚さ(最大かぶり厚)t1は、例えば0.005mm以上、0.1mm以下程度である。受電電極60の下面S3は、特許請求の範囲における第3の表面に相当し、受電電極60の下面S3とは反対側の表面(上面)S4は、特許請求の範囲における第4の表面に相当する。 Further, the power receiving electrode 60 of the present embodiment is, for example, a substantially circular plate-like member as viewed in the Z-axis direction. However, the power receiving electrode 60 has a shape in which the outer peripheral portion is bent obliquely upward over the entire circumference. That is, the power receiving electrode 60 is composed of an outer peripheral portion OP that is bent in such a manner and positioned inside the holder 10, and a substantially flat inner portion IP that is a portion other than the outer peripheral portion OP. Of the surface (lower surface) S3 on the side facing the pad-side joint portion 76 of the power receiving electrode 60, a region corresponding to the outer peripheral portion OP is covered with the ceramic material forming the holder 10, and corresponds to the inner portion IP. The region where the contact is made is exposed on the rear surface S2 of the holder 10. As shown in FIG. The diameter of the power receiving electrode 60 is, for example, about 3 mm or more and 12 mm or less, and the thickness of the power receiving electrode 60 is, for example, about 0.005 mm or more and 0.15 mm or less. Further, the maximum thickness (maximum cover thickness) t1 of the constituent material of the holder 10 covering the outer peripheral portion OP is, for example, about 0.005 mm or more and 0.1 mm or less. The lower surface S3 of the power receiving electrode 60 corresponds to the third surface in the claims, and the surface (upper surface) S4 opposite to the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 corresponds to the fourth surface in the claims. do.

また、本実施形態の受電電極60は、受電電極60の下面S3を含む下層61と、受電電極60の上面S4を含む上層62と、の2層から構成されている。下層61の厚さは、例えば0.003mm以上、0.07mm以下程度であり、上層62の厚さは、例えば0.003mm以上、0.007mm以下程度である。下層61および上層62は、金属材料とセラミックス材料とを含んでいるが、下層61における金属材料の含有割合(vol%)は、上層62における金属材料の含有割合より高い。本実施形態の受電電極60は、このような構成であるため、受電電極60の下記の第1の部分P1における金属材料の含有割合は、下記の第2の部分における金属材料の含有割合より高くなっている。なお、ここで言う各部分P1,P2の金属材料の含有割合の高低関係は、同一の体積(断面観察する場合には同一の面積)で比較したときの金属材料の含有割合の高低関係を意味する。
・第1の部分P1:受電電極60の内、パッド側接合部76に対向する側の表面(すなわち下面S3)を含む部分。
・第2の部分P2:受電電極60の内、Z軸方向において第1の部分P1に隣接すると共に第1の部分P1と同一の厚さを有し、かつ、下面S3とは反対側の上面S4を含む部分。
Moreover, the power receiving electrode 60 of the present embodiment is composed of two layers, a lower layer 61 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 and an upper layer 62 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 . The thickness of the lower layer 61 is, for example, about 0.003 mm or more and 0.07 mm or less, and the thickness of the upper layer 62 is, for example, about 0.003 mm or more and 0.007 mm or less. The lower layer 61 and the upper layer 62 contain a metal material and a ceramic material, but the content ratio (vol %) of the metal material in the lower layer 61 is higher than the content ratio of the metal material in the upper layer 62 . Since the power receiving electrode 60 of the present embodiment has such a configuration, the content of the metal material in the first portion P1 described below of the power receiving electrode 60 is higher than the content of the metal material in the second portion described below. It's becoming In addition, the high-low relationship of the content ratio of the metal material in each of the parts P1 and P2 referred to here means the high-low relationship of the content ratio of the metal material when compared in the same volume (the same area when observing the cross section). do.
- First portion P1: A portion of the power receiving electrode 60 that includes the surface facing the pad-side joint portion 76 (that is, the lower surface S3).
- Second portion P2: of the power receiving electrode 60, adjacent to the first portion P1 in the Z-axis direction, having the same thickness as the first portion P1, and an upper surface on the side opposite to the lower surface S3 The portion containing S4.

なお、受電電極60の下層61の厚さと上層62の厚さとが同一の場合には、第1の部分P1が下層61のみから構成された部分となり、第2の部分P2が上層62のみから構成された部分となるため、当然に、第1の部分P1における金属材料の含有割合は第2の部分P2における金属材料の含有割合より高くなる。また、受電電極60の下層61の厚さが上層62の厚さより厚い場合には、第1の部分P1が下層61のみから構成された部分となる一方、第2の部分P2は下層61と上層62とから構成された部分となるが、この場合にもやはり、第1の部分P1が金属材料の含有割合が高い下層61のみから構成された部分であるために、第1の部分P1における金属材料の含有割合は第2の部分P2における金属材料の含有割合より高くなる。反対に、受電電極60の下層61の厚さが上層62の厚さより薄い場合には、第2の部分P2が上層62のみから構成された部分となる一方、第1の部分P1は下層61と上層62とから構成された部分となるが、この場合にもやはり、第2の部分P2が金属材料の含有割合が低い上層62のみから構成された部分であるために、第1の部分P1における金属材料の含有割合は第2の部分P2における金属材料の含有割合より高くなる。 When the thickness of the lower layer 61 and the upper layer 62 of the power receiving electrode 60 are the same, the first portion P1 is made up of only the lower layer 61, and the second portion P2 is made up of only the upper layer 62. Therefore, the content ratio of the metal material in the first portion P1 is naturally higher than the content ratio of the metal material in the second portion P2. When the lower layer 61 of the power receiving electrode 60 is thicker than the upper layer 62, the first portion P1 is made up of only the lower layer 61, while the second portion P2 is made up of the lower layer 61 and the upper layer 61. In this case also, since the first portion P1 is a portion composed only of the lower layer 61 having a high content of metal material, the metal in the first portion P1 The content of the material is higher than the content of the metal material in the second portion P2. Conversely, when the thickness of the lower layer 61 of the power receiving electrode 60 is thinner than the thickness of the upper layer 62, the second portion P2 is a portion composed only of the upper layer 62, while the first portion P1 is formed from the lower layer 61 and the lower layer 61. In this case also, since the second part P2 is a part composed only of the upper layer 62 with a low metal material content, the first part P1 The content of the metal material is higher than the content of the metal material in the second portion P2.

なお、受電電極60の面方向における全体にわたって、上述した第1の部分P1と第2の部分P2との間の金属材料の含有割合の高低関係が成立していることが好ましい。 In addition, it is preferable that the content ratio of the metal material between the first portion P1 and the second portion P2 described above be high and low over the entire surface direction of the power receiving electrode 60 .

また、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合は、25vol%以上、70vol%未満であることが好ましい。また、受電電極60の第1の部分P1における金属材料の含有割合は、70vol%以上であることが好ましい。 Moreover, the content of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is preferably 25 vol % or more and less than 70 vol %. Moreover, the content of the metal material in the first portion P1 of the power receiving electrode 60 is preferably 70 vol % or more.

A-3.加熱装置100の製造方法:
本実施形態の加熱装置100の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体10と柱状支持体20とを作製する。
A-3. Manufacturing method of heating device 100:
A method for manufacturing the heating device 100 of the present embodiment is, for example, as follows. First, the holder 10 and the columnar support 20 are produced.

保持体10の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム(Y)粉末1重量部と、アクリル系バインダ20重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて20時間混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。 A method for manufacturing the holder 10 is, for example, as follows. First, to a mixture of 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 1 part by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder, 20 parts by weight of an acrylic binder, and appropriate amounts of a dispersant and a plasticizer, an organic solvent such as toluene is added. A solvent is added and mixed in a ball mill for 20 hours to prepare a green sheet slurry. This green sheet slurry is formed into a sheet by a casting apparatus and then dried to produce a plurality of green sheets.

また、窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、テルピネオール等の有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の金属粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定の各グリーンシートに、後に抵抗発熱体50、受電電極60等となる未焼結導体層を形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態で印刷することにより、後にビア導体52となる未焼結導体部を形成する。なお、受電電極60用のメタライズペーストとして、タングステンやモリブデン等の金属粉末と窒化アルミニウム粉末との含有比率が互いに異なる2種類のメタライズペーストを準備する。所定のグリーンシートに、まず、2種類のメタライズペーストの内の金属粉末の含有比率が低い方のメタライズペーストの印刷を行い、その後、印刷されたメタライズペーストの上に、金属粉末の含有比率が高い方のメタライズペーストの印刷を行う。なお、メタライズペーストの印刷の際には、例えば1回で50μm以上の厚さになるようにメタライズペーストを印刷し、有機溶剤を揮発させるために乾燥させる。この工程を、設定された厚さになるまで繰り返し実行する。受電電極60用の各メタライズペーストの印刷後、その外周部を全周にわたって覆うように、セラミックスペースト(例えば、窒化アルミニウムとアクリル系バインダとテルピネオール等の有機溶剤との混合物)の印刷を行う。 Alternatively, a metallized paste is prepared by adding a metal powder such as tungsten or molybdenum to a mixture of aluminum nitride powder, an acrylic binder, and an organic solvent such as terpineol and kneading the mixture. By printing this metallizing paste using, for example, a screen printer, an unsintered conductor layer that will later become the resistance heating element 50, the power receiving electrode 60, and the like is formed on each specific green sheet. In addition, by printing in a state in which via holes are provided in advance in the green sheet, an unsintered conductor portion that becomes the via conductor 52 later is formed. As the metallized paste for the power receiving electrode 60, two types of metallized pastes are prepared in which the content ratio of the metal powder such as tungsten or molybdenum and the aluminum nitride powder are different from each other. On a predetermined green sheet, first, the metallized paste having a lower metal powder content ratio among the two types of metallized paste is printed, and then the printed metallized paste having a higher metal powder content ratio is printed. Print the metallized paste on the other side. When printing the metallizing paste, for example, the metallizing paste is printed so as to have a thickness of 50 μm or more at one time, and dried to volatilize the organic solvent. This process is repeated until the set thickness is obtained. After printing each metallizing paste for the power receiving electrode 60, ceramic paste (for example, a mixture of aluminum nitride, an acrylic binder, and an organic solvent such as terpineol) is printed so as to cover the entire periphery.

次に、これらのグリーンシートを複数枚(例えば20枚)熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体(例えば厚さ8mm)を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製し、この成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成して焼成体を作製する。この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体10が作製される。 Next, a plurality (for example, 20) of these green sheets are thermocompressed, and the periphery is cut as necessary to produce a green sheet laminate (for example, 8 mm thick). This green sheet laminate is cut by machining to produce a disk-shaped molded body, the molded body is degreased, and the degreased body is fired to manufacture a fired body. The surface of this sintered body is polished. The holder 10 is produced by the above steps.

また、柱状支持体20の作製方法、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム粉末1重量部と、PVAバインダ3重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、貫通孔22に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体20が作製される。 Also, a method for producing the columnar support 20, for example, is as follows. First, an organic solvent such as methanol is added to a mixture of 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 1 part by weight of yttrium oxide powder, 3 parts by weight of a PVA binder, and appropriate amounts of a dispersant and a plasticizer, followed by a ball mill. Mix to obtain a slurry. This slurry is granulated with a spray dryer to produce a raw material powder. Next, the raw material powder is filled into a rubber mold in which cores corresponding to the through holes 22 are arranged, and cold isostatic pressing is performed to obtain a compact. The molded body obtained is degreased, and the degreased body is fired. Through the steps described above, the columnar support 20 is manufactured.

次に、保持体10と柱状支持体20とを接合する。保持体10の裏面S2および柱状支持体20の上面S5に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S5との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした公知の接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S5とを重ね合わせ、ホットプレス焼成を行うことにより、保持体10と柱状支持体20とを接合する。 Next, the holder 10 and the columnar support 20 are joined together. After the back surface S2 of the holder 10 and the upper surface S5 of the columnar support 20 are subjected to lapping as necessary, at least one of the rear surface S2 of the holder 10 and the upper surface S5 of the columnar support 20 is coated with, for example, a rare earth element or an organic compound. After uniformly applying a known bonding agent made into a paste by mixing a solvent or the like, it is degreased. Next, the back surface S2 of the holder 10 and the upper surface S5 of the columnar support 20 are superimposed and hot-pressed to bond the holder 10 and the columnar support 20 together.

保持体10と柱状支持体20との接合の後、各緩衝部材72を貫通孔22内に挿入し、各緩衝部材72の上端部を各受電電極60の下面S3に、非活性ろう材(例えば、Ni系、Au系、Ag系のろう材)を用いてろう付け(950~1150℃、10~30分)することにより、パッド側接合部76を形成する。また、各電極端子74を貫通孔22内に挿入し、各電極端子74の上端部を各緩衝部材72に、例えばAg系のろう材を用いてろう付けすることにより、端子側接合部78を形成する。主として以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置100が製造される。 After the holder 10 and the columnar support 20 are joined together, each cushioning member 72 is inserted into the through hole 22, and the upper end of each cushioning member 72 is attached to the lower surface S3 of each power receiving electrode 60 by applying an inert brazing material (for example, , Ni-based, Au-based, and Ag-based brazing materials) are used for brazing (at 950 to 1150° C. for 10 to 30 minutes) to form the pad side joint portion 76 . Further, each electrode terminal 74 is inserted into the through-hole 22, and the upper end of each electrode terminal 74 is brazed to each buffer member 72 using, for example, an Ag-based brazing material, thereby forming a terminal-side joint portion 78. Form. The heating device 100 having the configuration described above is manufactured mainly by the manufacturing method described above.

A-4.第1実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の加熱装置100は、Z軸方向に略直交する保持面S1と、保持面S1とは反対側の裏面S2と、を有する保持体10を備え、保持体10の保持面S1上に半導体ウェハW等の対象物を保持する装置である。加熱装置100は、抵抗発熱体50と、受電電極60と、金属製の緩衝部材72と、パッド側接合部76とを備える。抵抗発熱体50は、保持体10の内部に配置された内部電極である。受電電極60は、抵抗発熱体50と電気的に接続された導電性の部材であり、金属材料とセラミックス材料とを含むように形成されている。受電電極60の外周部OPは、保持体10の内部に配置され、受電電極60の外周部OP以外の部分である内側部IPは、保持体10の裏面S2に露出している。パッド側接合部76は、非活性ろう材により形成されており、受電電極60の内側部IPと緩衝部材72とを接合する。また、本実施形態の加熱装置100では、受電電極60の内、パッド側接合部76に対向する側の下面S3を含む第1の部分P1における金属材料の含有割合は、Z軸方向において第1の部分P1に隣接すると共に第1の部分P1と同一の厚さを有し、かつ、下面S3とは反対側の上面S4を含む第2の部分P2における金属材料の含有割合より高い。本実施形態の加熱装置100は、このような構成を有するため、以下に詳述するように、受電電極60全体の剥離が発生することを抑制しつつ、受電電極60と緩衝部材72との間の導通不良や緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを抑制することができる。
A-4. Effect of the first embodiment:
As described above, the heating device 100 of the present embodiment includes the holder 10 having the holding surface S1 substantially orthogonal to the Z-axis direction and the back surface S2 opposite to the holding surface S1. This is an apparatus for holding an object such as a semiconductor wafer W on the holding surface S1 of the . The heating device 100 includes a resistance heating element 50 , a power receiving electrode 60 , a metallic buffer member 72 , and a pad-side joint portion 76 . The resistance heating element 50 is an internal electrode arranged inside the holder 10 . The power receiving electrode 60 is a conductive member electrically connected to the resistance heating element 50, and is formed so as to contain a metal material and a ceramic material. The outer peripheral portion OP of the power receiving electrode 60 is arranged inside the holder 10 , and the inner portion IP of the power receiving electrode 60 other than the outer peripheral portion OP is exposed to the back surface S<b>2 of the holder 10 . The pad-side joint portion 76 is made of an inactive brazing material, and joins the inner portion IP of the power receiving electrode 60 and the buffer member 72 . In addition, in the heating device 100 of the present embodiment, the content ratio of the metal material in the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 on the side facing the pad-side joint portion 76 is the first in the Z-axis direction. is higher than the metal material content in a second portion P2 adjacent to the portion P1 of and having the same thickness as the first portion P1 and including a top surface S4 opposite to the bottom surface S3. Since the heating device 100 of the present embodiment has such a configuration, as will be described in detail below, the separation between the power receiving electrode 60 and the buffer member 72 is prevented while suppressing the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 . , and detachment (dropping) of the buffer member 72 can be suppressed.

図4は、比較例の加熱装置の一部分(図2のX1部に相当する部分)のXZ断面構成を拡大して示す説明図である。図4に示す比較例における受電電極60aは、上述した実施形態の受電電極60と同様に、金属材料とセラミックス材料とを含むように形成されており、かつ、外周部OPが保持体10の内部に配置され、内側部IPが保持体10の裏面S2に露出している。ただし、比較例における受電電極60aは、上述した実施形態の受電電極60と異なり、単層構成である。そのため、比較例における受電電極60aにおいて、パッド側接合部76に対向する側の表面(下面S3)を含む部分である第1の部分P1と、下面S3とは反対側の上面S4を含み、Z軸方向において第1の部分P1に隣接すると共に第1の部分P1と同一の厚さを有する第2の部分P2とを想定すると、第1の部分P1における金属材料の含有割合は、第2の部分P2における金属材料の含有割合と同一である。 FIG. 4 is an explanatory view showing an enlarged XZ cross-sectional configuration of a portion of the heating device of the comparative example (the portion corresponding to the X1 portion in FIG. 2). A power receiving electrode 60a in the comparative example shown in FIG. , and the inner portion IP is exposed to the back surface S2 of the holder 10 . However, unlike the power receiving electrode 60 of the embodiment described above, the power receiving electrode 60a in the comparative example has a single-layer structure. Therefore, in the power receiving electrode 60a in the comparative example, the Z Assuming a second portion P2 adjacent to the first portion P1 in the axial direction and having the same thickness as the first portion P1, the content of the metal material in the first portion P1 is the second It is the same as the content of the metal material in the portion P2.

このように、比較例における受電電極60aでは、下面S3を含む第1の部分P1と上面S4を含む第2の部分P2とで金属材料の含有割合が同一である。そのため、仮に、受電電極60aにおける金属材料の含有割合が比較的低い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的高い)ものとすると、受電電極60aと非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76との間の接合性が低くなり、パッド側接合部76の位置での剥離による受電電極60aと緩衝部材72との間の導通不良や緩衝部材72の外れ(脱落)が発生するおそれがある。反対に、受電電極60aにおける金属材料の含有割合が比較的高い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的低い)ものとすると、受電電極60aの表面(下面S3および上面S4)が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合されず、受電電極60a全体の剥がれが発生するおそれがある。 Thus, in the power receiving electrode 60a in the comparative example, the metal material content is the same between the first portion P1 including the lower surface S3 and the second portion P2 including the upper surface S4. Therefore, if the content of the metal material in the power receiving electrode 60a is relatively low (that is, the content of the ceramic material is relatively high), the pad side joint portion formed by the power receiving electrode 60a and the inert brazing material 76, and delamination at the position of the pad-side joint 76 may cause poor conduction between the power receiving electrode 60a and the cushioning member 72 or detachment (falling off) of the cushioning member 72. . Conversely, if the content of the metal material in the power receiving electrode 60a is relatively high (that is, the content of the ceramic material is relatively low), the surfaces (lower surface S3 and upper surface S4) of the power receiving electrode 60a will not support the holder 10. There is a possibility that the entire power receiving electrode 60a may be peeled off because the power receiving electrode 60a is not firmly bonded to the ceramic material constituting the power receiving electrode 60a.

これに対し、本実施形態の加熱装置100では、受電電極60の内、受電電極60の上面S4を含む第2の部分P2における金属材料の含有割合が比較的低い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的高い)。そのため、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2を、保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合させることができ、受電電極60全体の剥がれが発生することを抑制することができる。また、本実施形態の加熱装置100では、受電電極60の内、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1における金属材料の含有割合が比較的高い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的低い)。そのため、受電電極60の下面S3側の第1の部分P1と、非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76とを強固に接合させることができ、パッド側接合部76の位置での剥離に起因する受電電極60と緩衝部材72との間の導通不良や、緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを抑制することができる。このように、本実施形態の加熱装置100によれば、受電電極60全体の剥離が発生することを抑制しつつ、受電電極60と緩衝部材72との間の導通不良や緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを抑制することができる。 In contrast, in the heating device 100 of the present embodiment, the second portion P2 of the power receiving electrode 60 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 has a relatively low metal material content (that is, a ceramic material content). relatively high). Therefore, the second portion P2 on the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 can be firmly bonded to the ceramic material forming the holder 10, and the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 can be suppressed. . In addition, in the heating device 100 of the present embodiment, the first portion P1 of the power receiving electrode 60 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 has a relatively high metal material content (that is, the ceramic material content is relatively high). low). Therefore, the first portion P1 on the lower surface S3 side of the power receiving electrode 60 and the pad side joint portion 76 formed of the inactive brazing material can be firmly joined, and peeling at the position of the pad side joint portion 76 can be achieved. It is possible to suppress the occurrence of defective conduction between the power receiving electrode 60 and the cushioning member 72 and detachment (dropping) of the cushioning member 72 due to the above. As described above, according to the heating device 100 of the present embodiment, while suppressing the occurrence of detachment of the entire power receiving electrode 60, poor conduction between the power receiving electrode 60 and the buffer member 72 and detachment of the buffer member 72 ( dropout) can be suppressed.

なお、本実施形態の加熱装置100において、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合は、25vol%以上、70vol%未満であることが好ましい。このような構成を採用すれば、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合が過度に高くない(70vol%未満である)ため、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2を、保持体10を構成するセラミックス材料とより強固に接合させることができ、受電電極60全体の剥がれが発生することを効果的に抑制することができる。また、このような構成を採用すれば、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合が過度に低くない(25vol%以上である)ため、受電電極60の第1の部分P1と第2の部分P2との間における金属材料の含有割合の差が過度に大きくなることを回避することができ、該金属材料の含有割合の差に起因する受電電極60の内部での剥離の発生を抑制することができる。 In addition, in the heating device 100 of the present embodiment, the content of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is preferably 25 vol % or more and less than 70 vol %. By adopting such a configuration, since the content of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is not excessively high (less than 70 vol %), the second portion of the power receiving electrode 60 on the side of the upper surface S4 P2 can be more strongly bonded to the ceramic material forming the holder 10, and the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 can be effectively suppressed. In addition, if such a configuration is adopted, since the content of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is not excessively low (25 vol % or more), the first portion P1 of the power receiving electrode 60 and the It is possible to avoid an excessively large difference in the content ratio of the metal material between the second portion P2 and occurrence of peeling inside the power receiving electrode 60 due to the difference in the content ratio of the metal material. can be suppressed.

また、本実施形態の加熱装置100において、受電電極60の第1の部分P1における金属材料の含有割合は、70vol%以上であることが好ましい。上述したように、本実施形態の加熱装置100では、受電電極60の上面S4を含む第2の部分P2におけるセラミックス材料の含有割合が比較的高いため、第2の部分P2を保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合させることができ、受電電極60全体の剥がれが発生することを抑制することができる。ここで、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1においても、セラミックス材料の含有割合が比較的高いものとすると、受電電極60における上面S4と下面S3(ただし、保持体10の内部に配置された部分P3(図4参照))との両方が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合され、その結果、加熱装置100が熱サイクルに晒されたときに生じる応力を緩和することができず、受電電極60(の例えば、外周部OPと内側部IPとの境界付近)にクラックCLが発生するおそれがある。受電電極60にクラックCLが発生すると、受電電極60と緩衝部材72との間の導通不良の要因や、クラックCLを介した酸素の侵入による受電電極60の急激な酸化の要因となり得る。特に、本実施形態のように、パッド側接合部76が非活性ろう材により形成されているためにパッド側接合部76が保持体10の裏面S2とは接合されていない構成では、パッド側接合部76と保持体10の裏面S2との間を介して酸素が侵入しやすいため、該酸素がクラックCLを介して受電電極60の上面S4側にもまわることにより、受電電極60の急激な酸化が発生しやすい。また、図4に示すように、クラックCLがさらに保持体10の内部まで進行すると、クラックCLの箇所で剥離が発生し、緩衝部材72の外れ(脱落)が発生するおそれがある。これに対し、受電電極60の第1の部分P1における金属材料の含有割合が70vol%以上であるという構成を採用すれば、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合されることを抑制することができ、その結果、加熱装置100が熱サイクルに晒されたときに、受電電極60の第2の部分P2と保持体10を構成するセラミックス材料との間が剥離することによって応力を緩和することができ、受電電極60にクラックCLが発生することを抑制することができる。 Moreover, in the heating device 100 of the present embodiment, the content of the metal material in the first portion P1 of the power receiving electrode 60 is preferably 70 vol % or more. As described above, in the heating device 100 of the present embodiment, the content of the ceramic material in the second portion P2 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 is relatively high. Therefore, it is possible to prevent the entire power receiving electrode 60 from peeling off. Here, if the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 also has a relatively high ceramic material content, the upper surface S4 and the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 (however, the inside of the holder 10 is Both of the arranged portion P3 (see FIG. 4)) are firmly bonded to the ceramic material constituting the holder 10, and as a result, the stress generated when the heating device 100 is exposed to thermal cycles is relieved. crack CL may occur in the power receiving electrode 60 (for example, near the boundary between the outer peripheral portion OP and the inner portion IP). If a crack CL occurs in the power receiving electrode 60, it may cause poor conduction between the power receiving electrode 60 and the buffer member 72, or may cause rapid oxidation of the power receiving electrode 60 due to the intrusion of oxygen through the crack CL. In particular, in the configuration in which the pad-side joint portion 76 is not joined to the back surface S2 of the holder 10 because the pad-side joint portion 76 is formed of an inactive brazing material as in the present embodiment, the pad-side joint Since oxygen easily penetrates through the space between the portion 76 and the back surface S2 of the holder 10, the oxygen flows to the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 through the crack CL, and the power receiving electrode 60 is rapidly oxidized. is likely to occur. Moreover, as shown in FIG. 4, if the crack CL further progresses into the inside of the holder 10, peeling may occur at the crack CL, and the cushioning member 72 may come off (fall off). On the other hand, if a configuration is adopted in which the content ratio of the metal material in the first portion P1 of the power receiving electrode 60 is 70 vol % or more, the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 can support the holder 10. It is possible to suppress strong bonding with the constituent ceramic material, and as a result, when the heating device 100 is exposed to thermal cycles, the second portion P2 of the power receiving electrode 60 and the holder 10 are formed. Separation from the ceramic material can relieve the stress, and the occurrence of cracks CL in the power receiving electrode 60 can be suppressed.

A-5.性能評価:
特性が互いに異なる複数の加熱装置100のサンプルを作製し、該サンプルを用いて性能評価を行った。図5は、性能評価結果を示す説明図である。
A-5. Performance evaluation:
A plurality of samples of the heating device 100 having different characteristics were produced, and the performance was evaluated using the samples. FIG. 5 is an explanatory diagram showing performance evaluation results.

A-5-1.各サンプルについて:
図5に示すように、本性能評価には、加熱装置100の12個のサンプル(サンプルSA1~SA12)が用いられた。12個のサンプルSAの内、サンプルSA1~SA8,SA11,SA12では、上述した実施形態と同様に、受電電極60が、下層61と上層62との2層から構成されている。なお、本性能評価では、下層61と上層62との厚さを略同一としたことから、第1の部分P1は下層61のみから構成された部分となり、第2の部分P2は上層62のみから構成された部分となっている。一方、サンプルSA9,SA10では、受電電極60が単層構成とされている。各サンプルSAでは、受電電極60の各部分(第1の部分P1および第2の部分P2)における金属材料の含有割合(vol%)が互いに異なっている。
A-5-1. For each sample:
As shown in FIG. 5, 12 samples (samples SA1 to SA12) of the heating device 100 were used for this performance evaluation. In samples SA1 to SA8, SA11, and SA12 among the 12 samples SA, the power receiving electrode 60 is composed of two layers, a lower layer 61 and an upper layer 62, as in the above-described embodiment. In this performance evaluation, since the thicknesses of the lower layer 61 and the upper layer 62 were set to be substantially the same, the first portion P1 is a portion composed only of the lower layer 61, and the second portion P2 is composed only of the upper layer 62. It is a composed part. On the other hand, in samples SA9 and SA10, the power receiving electrode 60 has a single-layer structure. In each sample SA, the content ratio (vol%) of the metal material in each portion (the first portion P1 and the second portion P2) of the power receiving electrode 60 is different from each other.

また、12個のサンプルSAの内、サンプルSA1~SA11では、上述した実施形態と同様に、受電電極60の外周部OPが保持体10の内部に配置された構成を採用したが、サンプルSA12では、受電電極60の外周部OPが、内側部IPと同様に、保持体10の裏面S2から露出した構成を採用した。 Further, among the 12 samples SA, samples SA1 to SA11 employ a configuration in which the outer peripheral portion OP of the power receiving electrode 60 is arranged inside the holder 10 as in the above-described embodiment. , the outer peripheral portion OP of the power receiving electrode 60 is exposed from the rear surface S2 of the holder 10, similarly to the inner portion IP.

各サンプルSAは、上述した実施形態に記載した製造方法と同様の方法により作製した。なお、各サンプルSAにおいて、保持体10および受電電極60に含まれるセラミックス材料として窒化アルミニウムを用い、受電電極60に含まれる金属材料としてタングステンを用い、パッド側接合部76としてNi系ろう材を用い、緩衝部材72を構成する金属材料としてタングステン系合金を用いた。また、各サンプルSAにおいて、受電電極60の直径は6.5mm程度とし、受電電極60の厚さは0.02mm程度とした。 Each sample SA was produced by a method similar to the production method described in the above embodiment. In each sample SA, aluminum nitride was used as the ceramic material contained in the holder 10 and the power receiving electrode 60, tungsten was used as the metal material contained in the power receiving electrode 60, and Ni-based brazing material was used as the pad-side joint 76. , a tungsten-based alloy was used as the metal material constituting the buffer member 72 . In each sample SA, the diameter of the power receiving electrode 60 was set to about 6.5 mm, and the thickness of the power receiving electrode 60 was set to about 0.02 mm.

A-5-2.評価方法について:
各サンプルSAを対象として、接合強度評価を行った。具体的には、パッド側接合部76に所定の2段階の引張加重(条件1:200N、条件2:300N)を加え、それぞれの段階について、クラックや剥離等が確認されなかった場合に合格(〇)と判定し、クラックや剥離等が確認された場合に不合格(×)と判定した。
A-5-2. About the evaluation method:
Bonding strength evaluation was performed for each sample SA. Specifically, a predetermined two-stage tensile load (condition 1: 200 N, condition 2: 300 N) was applied to the pad-side joint 76, and if no cracks, peeling, etc., were confirmed for each stage, the test passed ( ○), and when cracks, peeling, etc. were confirmed, it was judged to be unacceptable (×).

また、各サンプルSAを対象として、熱サイクル評価を行った。具体的には、100℃と600℃との間の昇降温を150回繰り返したときに、緩衝部材72の外れ(脱落)や受電電極60と緩衝部材72との間の導通不良が確認されなかった場合に合格(〇)と判定し、そのような外れ(脱落)や導通不良が確認された場合に不合格(×)と判定した。 Moreover, thermal cycle evaluation was performed for each sample SA. Specifically, when the temperature was raised and lowered between 100° C. and 600° C. repeatedly 150 times, detachment (dropping) of the buffer member 72 and poor conduction between the power receiving electrode 60 and the buffer member 72 were not confirmed. When such detachment (falling off) or conduction failure was confirmed, it was determined to be unacceptable (×).

各サンプルSAについて、接合強度評価の条件1(引張加重:200N)において不合格(×)と判定された場合に、総合評価:不良(×)と判定し、接合強度評価の条件1において合格(〇)と判定されたが、接合強度評価の条件2(引張加重:300N)において不合格(×)と判定された場合に、総合評価:良(△)と判定し、接合強度評価の条件1および条件2において合格(〇)と判定されたが、熱サイクル評価において不合格(×)と判定された場合に、総合評価:優秀(〇)と判定し、いずれの評価においても合格(〇)と判定された場合に、総合評価:非常に優秀(◎)と判定した。 For each sample SA, if it is determined to be unsatisfactory (x) under the condition 1 of the bonding strength evaluation (tensile load: 200 N), the overall evaluation is determined to be unsatisfactory (x), and the condition 1 of the bonding strength evaluation is passed ( ○), but if it is determined to be unsuccessful (x) in the condition 2 of the joint strength evaluation (tensile load: 300 N), the overall evaluation is judged to be good (△), and the condition 1 of the joint strength evaluation and Condition 2 were judged to be pass (〇), but if the heat cycle evaluation was judged to be unsuccessful (×), the overall evaluation was judged to be excellent (〇), and both evaluations were judged to be pass (〇). When it was determined as such, it was determined as comprehensive evaluation: very excellent (⊚).

A-5-3.評価結果について:
図5に示すように、サンプルSA12では、接合強度評価の条件1(引張加重:200N)において不合格(×)と判定されたため、総合評価:不良(×)と判定された。サンプルSA12では、受電電極60の外周部OPが、保持体10の内部に配置されず、保持体10の裏面S2から露出しているため、受電電極60と保持体10との接合性が低くなり、接合強度評価の条件1で不合格となったものと考えられる。
A-5-3. About the evaluation results:
As shown in FIG. 5, the sample SA12 was judged to be unacceptable (x) under the condition 1 (tensile load: 200 N) of the joint strength evaluation, so that the overall evaluation was judged to be unsatisfactory (x). In the sample SA12, the outer peripheral portion OP of the power receiving electrode 60 is not disposed inside the holder 10 and is exposed from the back surface S2 of the holder 10, so the bondability between the power receiving electrode 60 and the holder 10 is low. , it is considered that the condition 1 of the bonding strength evaluation was rejected.

また、サンプルSA9では、接合強度評価の条件1(引張加重:200N)において不合格(×)と判定されたため、総合評価:不良(×)と判定された。サンプルSA9では、受電電極60が単層構成であり、かつ、受電電極60における金属材料の含有割合が50vol%と比較的低い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的高い)ため、受電電極60と非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76との間の接合性が低くなり、接合強度評価の条件1で不合格となったものと考えられる。 In addition, since sample SA9 was determined to be unacceptable (x) under condition 1 (tensile load: 200 N) of the joint strength evaluation, it was determined to be overall evaluation: unsatisfactory (x). In sample SA9, since the power receiving electrode 60 has a single-layer structure and the content of the metal material in the power receiving electrode 60 is relatively low at 50 vol % (that is, the content of the ceramic material is relatively high), the power receiving electrode 60 and the pad-side joint portion 76 formed of the non-active brazing filler metal, which is considered to be the reason why the condition 1 of the joint strength evaluation was rejected.

また、サンプルSA10では、接合強度評価の条件1(引張加重:200N)において不合格(×)と判定されたため、総合評価:不良(×)と判定された。サンプルSA10では、受電電極60が単層構成であり、かつ、受電電極60における金属材料の含有割合が80vol%と比較的高い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的低い)ため、受電電極60の表面(下面S3および上面S4)が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合されず、接合強度評価の条件1で不合格となったものと考えられる。 In addition, since sample SA10 was judged to be unacceptable (x) under condition 1 (tensile load: 200 N) of the joint strength evaluation, it was judged to be overall evaluation: unsatisfactory (x). In sample SA10, the power receiving electrode 60 has a single-layer structure, and the content of the metal material in the power receiving electrode 60 is relatively high at 80 vol % (that is, the content of the ceramic material is relatively low). (lower surface S3 and upper surface S4) were not firmly bonded to the ceramic material forming the holder 10, and the condition 1 of the bonding strength evaluation was rejected.

また、サンプルSA11では、接合強度評価の条件1(引張加重:200N)において不合格(×)と判定されたため、総合評価:不良(×)と判定された。サンプルSA11では、受電電極60が下層61と上層62とから構成されているものの、受電電極60のうち、受電電極60の上面S4を含む第2の部分P2における金属材料の含有割合が99%と比較的高く(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的低く)、かつ、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1における金属材料の含有割合が50%と比較的低い(すなわち、セラミックス材料の含有割合が比較的高い)。そのため、サンプルSA11では、受電電極60の上面S4を含む第2の部分P2が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合されず、かつ、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1と非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76との間の接合性が低くなり、接合強度評価の条件1で不合格となったものと考えられる。 In addition, the sample SA11 was judged to be unacceptable (x) under the condition 1 (tensile load: 200 N) of the joint strength evaluation, and thus was judged to be unsatisfactory (x) in the overall evaluation. In the sample SA11, although the power receiving electrode 60 is composed of the lower layer 61 and the upper layer 62, the metal material content in the second portion P2 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 is 99%. Relatively high (that is, the content of the ceramic material is relatively low), and the content of the metal material in the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 is relatively low at 50% (that is, the content of the ceramic material is relatively low). content is relatively high). Therefore, in sample SA11, the second portion P2 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 is not strongly bonded to the ceramic material forming the holder 10, and the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 is not strongly bonded. and the pad-side joint portion 76 formed of the non-active brazing filler metal, which is considered to be the reason why the condition 1 of the joint strength evaluation was rejected.

これに対し、サンプルSA1~SA8では、接合強度評価の条件1において合格(〇)と判定されたため、総合評価:良(△)以上と判定された。これらのサンプルSAでは、受電電極60の内、受電電極60の上面S4を含む第2の部分P2における金属材料の含有割合が、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1における金属材料の含有割合より低い(すなわち、第2の部分P2におけるセラミックス材料の含有割合が、第1の部分P1におけるセラミックス材料の含有割合より高い)。換言すれば、第1の部分P1における金属材料の含有割合が、第2の部分P2における金属材料の含有割合より高い(すなわち、第1の部分P1におけるセラミックス材料の含有割合が、第2の部分P2におけるセラミックス材料の含有割合より低い)。このように、これらのサンプルSAでは、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2におけるセラミックス材料の含有割合が比較的高いため、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2を、保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合させることができ、受電電極60全体の剥がれが発生することを抑制することができたものと考えられる。また、これらのサンプルSAでは、受電電極60の下面S3側の第1の部分P1における金属材料の含有割合が比較的高いため、受電電極60の下面S3側の第1の部分P1を、非活性ろう材により形成されたパッド側接合部76と強固に接合させることができ、パッド側接合部76の位置での剥離に起因する緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを抑制することができたものと考えられる。 On the other hand, samples SA1 to SA8 were judged to be acceptable (◯) in the condition 1 of the bonding strength evaluation, and thus were judged to be overall evaluation: good (Δ) or higher. In these samples SA, the content ratio of the metal material in the second portion P2 including the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 is the same as the content ratio of the metal material in the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60. lower than the content (that is, the content of the ceramic material in the second portion P2 is higher than the content of the ceramic material in the first portion P1). In other words, the content of the metal material in the first portion P1 is higher than the content of the metal material in the second portion P2 (that is, the content of the ceramic material in the first portion P1 is higher than the content of the ceramic material in the second portion P1). lower than the content of the ceramic material in P2). As described above, in these samples SA, since the content ratio of the ceramic material in the second portion P2 on the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 is relatively high, the second portion P2 on the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 is It is considered that the ceramic material forming the holder 10 could be firmly bonded, and the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 could be suppressed. In addition, in these samples SA, since the content ratio of the metal material in the first portion P1 on the lower surface S3 side of the power receiving electrode 60 is relatively high, the first portion P1 on the lower surface S3 side of the power receiving electrode 60 is inactivated. It can be firmly joined to the pad-side joint portion 76 formed of brazing material, and it is possible to suppress the occurrence of detachment (falling) of the cushioning member 72 due to peeling at the position of the pad-side joint portion 76 . It is considered to have been made.

なお、総合評価:良(△)以上と判定されたサンプルSA1~SA8の内、サンプルSA6,SA8では、接合強度評価の条件2(引張加重:300N)において不合格(×)と判定されたため、総合評価:良(△)と判定された。一方、サンプルSA1~SA5,SA7では、接合強度評価の条件2においても合格(〇)と判定されたため、総合評価:優秀(〇)以上と判定された。サンプルSA6,SA8では、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合が、25vol%未満、または、70vol%以上であるのに対し、サンプルSA1~SA5,SA7では、第2の部分P2における金属材料の含有割合が、25vol%以上、70vol%未満である。すなわち、、サンプルSA1~SA5,SA7では、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2における金属材料の含有割合が過度に高くない(70vol%未満である)ため、受電電極60の第2の部分P2を、保持体10を構成するセラミックス材料とより強固に接合させることができ、受電電極60全体の剥がれが発生することを効果的に抑制することができ、かつ、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2における金属材料の含有割合が過度に低くない(25vol%以上である)ため、受電電極60の上面S4側の第2の部分P2と、下面S3側の第1の部分P1との間における金属材料の含有割合の差が過度に大きくなることを回避することができ、該金属材料の含有割合の差に起因する受電電極60の内部剥離の発生を抑制することができたものと考えられる。 Of the samples SA1 to SA8 that were judged to be good (△) or higher in the overall evaluation, samples SA6 and SA8 were judged to be unsatisfactory (x) under the condition 2 (tensile load: 300 N) of the joint strength evaluation. Comprehensive evaluation: It was determined to be good (Δ). On the other hand, samples SA1 to SA5 and SA7 were judged as pass (◯) even in condition 2 of the bonding strength evaluation, and therefore were judged as excellent (◯) or higher in overall evaluation. In samples SA6 and SA8, the content ratio of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is less than 25 vol% or 70 vol% or more, whereas in samples SA1 to SA5 and SA7, the second portion The content ratio of the metal material in P2 is 25 vol% or more and less than 70 vol%. That is, in samples SA1 to SA5 and SA7, since the content ratio of the metal material in the second portion P2 on the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 is not excessively high (less than 70 vol%), the second portion P2 of the power receiving electrode 60 portion P2 can be more strongly bonded to the ceramic material forming the holder 10, the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 can be effectively suppressed, and the upper surface of the power receiving electrode 60 can be Since the content ratio of the metal material in the second portion P2 on the S4 side is not excessively low (25 vol % or more), the second portion P2 on the upper surface S4 side of the power receiving electrode 60 and the first portion P2 on the lower surface S3 side of the power receiving electrode 60 It is possible to avoid an excessively large difference in the content ratio of the metal material between the portion P1 and suppress the occurrence of internal peeling of the power receiving electrode 60 due to the difference in the content ratio of the metal material. It is considered to have been made.

また、総合評価:優秀(〇)以上と判定されたサンプルSA1~SA5,SA7の内、サンプルSA7では、熱サイクル評価において不合格(×)と判定されたため、総合評価:優秀(〇)と判定された。一方、サンプルSA1~SA5では、熱サイクル評価においても合格(〇)と判定されたため、総合評価:非常に優秀(◎)と判定された。サンプルSA7では、受電電極60の第1の部分P1における金属材料の含有割合が、70vol%未満である一方、サンプルSA1~SA5では、第1の部分P1における金属材料の含有割合が、70vol%以上である。すなわち、サンプルSA1~SA5では、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1におけるセラミックス材料の含有割合が比較的低いため、受電電極60の下面S3を含む第1の部分P1が保持体10を構成するセラミックス材料と強固に接合されることを抑制することができ、その結果、加熱装置100が熱サイクルに晒されたときに、受電電極60の下面S3と保持体10を構成するセラミックス材料との間が剥離することによって応力を緩和することができ、受電電極60にクラックCLが発生することを抑制することができたものと考えられる。 In addition, among the samples SA1 to SA5 and SA7, which were judged to be excellent (〇) or higher in the overall evaluation, sample SA7 was judged to fail (×) in the thermal cycle evaluation, so the overall evaluation was judged to be excellent (〇). was done. On the other hand, samples SA1 to SA5 were also judged to pass (◯) in the thermal cycle evaluation, and therefore were judged to be overall excellent (⊚). In sample SA7, the content of the metal material in the first portion P1 of the power receiving electrode 60 is less than 70 vol%, while in samples SA1 to SA5, the content of the metal material in the first portion P1 is 70 vol% or more. is. That is, in the samples SA1 to SA5, since the ceramic material content ratio in the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 is relatively low, the first portion P1 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 does not cover the holding body 10. As a result, when the heating device 100 is exposed to a thermal cycle, the ceramic material constituting the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 and the holder 10 It is considered that the stress can be relieved by peeling between the power receiving electrode 60 and the generation of the crack CL in the power receiving electrode 60 can be suppressed.

上述した性能評価結果から、受電電極60の内、パッド側接合部76に対向する側の下面S3を含む第1の部分P1における金属材料の含有割合は、Z軸方向において第1の部分P1に隣接すると共に第1の部分P1と同一の厚さを有し、かつ、下面S3とは反対側の上面S4を含む第2の部分P2における金属材料の含有割合より高い、という構成を採用すれば、受電電極60全体の剥離が発生することを抑制しつつ、緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを抑制することができることが確認された。 From the performance evaluation results described above, the content ratio of the metal material in the first portion P1 including the lower surface S3 on the side facing the pad-side joint portion 76 of the power receiving electrode 60 is If a configuration is adopted in which the content of the metal material is higher than that in the second portion P2 which is adjacent and has the same thickness as the first portion P1 and which includes the upper surface S4 opposite to the lower surface S3. , it was confirmed that it is possible to suppress the occurrence of detachment (dropping) of the buffer member 72 while suppressing the occurrence of peeling of the entire power receiving electrode 60 .

また、上述した性能評価結果から、受電電極60の第2の部分P2における金属材料の含有割合が25vol%以上、70vol%未満である構成を採用すれば、受電電極60全体の剥離が発生することを効果的に抑制しつつ、緩衝部材72の外れ(脱落)が発生することを効果的に抑制することができることが確認された。 Further, from the performance evaluation results described above, if a configuration in which the content ratio of the metal material in the second portion P2 of the power receiving electrode 60 is 25 vol% or more and less than 70 vol% is adopted, peeling of the entire power receiving electrode 60 occurs. It was confirmed that it is possible to effectively suppress the occurrence of detachment (falling off) of the cushioning member 72 while effectively suppressing the

さらに、上述した性能評価結果から、受電電極60の第1の部分P1における金属材料の含有割合が70vol%以上である構成を採用すれば、熱サイクルに晒されても受電電極60にクラックCLが発生することを抑制することができることが確認された。 Furthermore, from the performance evaluation results described above, if a configuration in which the metal material content in the first portion P1 of the power receiving electrode 60 is 70 vol % or more is adopted, the power receiving electrode 60 will not crack CL even when exposed to thermal cycles. It was confirmed that it is possible to suppress the occurrence of

A-6.受電電極60における各部分の金属材料の含有比率の特定方法:
加熱装置100を構成する受電電極60における各部分の金属材料の含有比率の特定方法は、以下の通りである。すなわち、対象の加熱装置100を切断して、Z軸方向(保持面S1に略垂直な方向)に平行な断面であって、受電電極60を含む断面を露出させる。該断面を研磨した後、受電電極60の厚さ方向(Z軸方向)の全体を含むSEM画像を取得する。このSEM画像において、濃淡差により、金属材料(金属粒子)とセラミックス材料(セラミックス粒子)とを識別する。また、受電電極60と保持体10との境界線は、受電電極60に金属材料が含まれ、かつ、保持体10に金属材料が含まれないような境界線を、受電電極60の領域が最小となるように引くことによって特定する。受電電極60の各部分(第1の部分P1および第2の部分P2)において、Z軸方向に直交する複数の直線を2μmピッチで引き、各直線について、金属材料に重なる部分の長さの合計(A)と、セラミックス材料に重なる部分の長さの合計(B)とを算出し、合計(A)と合計(B)との和に対する合計(A)の比を、金属材料の含有比率(vol%)として算出する。各直線についての金属材料の含有比率の平均値を、最終的な金属材料の含有比率として算出する。
A-6. Method for identifying the metal material content ratio of each portion of the power receiving electrode 60:
A method of specifying the content ratio of the metal material in each portion of the power receiving electrode 60 constituting the heating device 100 is as follows. That is, the target heating device 100 is cut to expose a cross section parallel to the Z-axis direction (a direction substantially perpendicular to the holding surface S1) and including the power receiving electrode 60 . After polishing the cross section, an SEM image including the entirety of the power receiving electrode 60 in the thickness direction (Z-axis direction) is acquired. In this SEM image, a metal material (metal particles) and a ceramic material (ceramic particles) are distinguished by the difference in density. Further, the boundary line between the power receiving electrode 60 and the holding body 10 is such that the power receiving electrode 60 contains a metal material and the holding body 10 does not contain a metal material. Identify by subtracting so that In each portion (the first portion P1 and the second portion P2) of the power receiving electrode 60, a plurality of straight lines perpendicular to the Z-axis direction are drawn at a pitch of 2 μm. (A) and the total length (B) of the portion overlapping the ceramic material are calculated, and the ratio of the total (A) to the sum of the total (A) and the total (B) is the content ratio of the metal material ( vol%). The average value of the content ratio of the metal material for each straight line is calculated as the final content ratio of the metal material.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Variant:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the invention. For example, the following modifications are possible.

上記実施形態における加熱装置100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、各電極端子74と各受電電極60との間に緩衝部材72が配置されているが、緩衝部材72が配置されず、各電極端子74と各受電電極60とが非活性ろう材により形成された接合部により接合されているとしてもよい。このような形態では、電極端子74が特許請求の範囲における給電部材に相当する。 The configuration of the heating device 100 in the above embodiment is merely an example, and various modifications are possible. For example, in the above embodiment, the buffer member 72 is arranged between each electrode terminal 74 and each power receiving electrode 60, but the buffer member 72 is not arranged and each electrode terminal 74 and each power receiving electrode 60 are separated from each other. It may be joined by a joint formed of an active brazing material. In such a form, the electrode terminal 74 corresponds to the power supply member in the claims.

また、上記実施形態における受電電極60の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、受電電極60は、略平板状部材の外周部分が全周にわたって斜め上方に屈曲したような形状であるが、受電電極60は、外周部OPが保持体10の内部に配置され、かつ、内側部IPが保持体10の裏面S2に露出している限りにおいて、他の形状であってもよい。また、上記実施形態では、受電電極60は、受電電極60の下面S3を含む下層61と、受電電極60の上面S4を含み、下層61と比較して金属材料の含有割合(vol%)が低い上層62と、の2層から構成されているが、下層61と上層62との間に他の層が介在していてもよい。この場合において、受電電極60の上面S4に近い層ほど金属材料の含有割合が低い(セラミックス材料の含有割合が高い)構成であることが好ましい。 Also, the configuration of the power receiving electrode 60 in the above embodiment is merely an example, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, the power receiving electrode 60 has a shape in which the outer peripheral portion of the substantially flat member is bent obliquely upward over the entire circumference. As long as it is arranged and the inner part IP is exposed on the back surface S2 of the holder 10, other shapes may be used. In addition, in the above embodiment, the power receiving electrode 60 includes the lower layer 61 including the lower surface S3 of the power receiving electrode 60 and the upper surface S4 of the power receiving electrode 60, and has a lower metal material content (vol%) than the lower layer 61. Although it is composed of two layers, the upper layer 62 and the upper layer 62 , another layer may be interposed between the lower layer 61 and the upper layer 62 . In this case, it is preferable that the layer closer to the upper surface S4 of the power receiving electrode 60 has a lower metal material content (a higher ceramic material content).

また、上記実施形態では、保持体10の内部に配置された抵抗発熱体50に電気的に接続された受電電極60の構成について説明したが、保持体10の内部に配置された他の内部電極に電気的に接続された受電電極が同様の構成であるとしてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the configuration of the power receiving electrode 60 electrically connected to the resistance heating element 50 arranged inside the holder 10 has been described. A power receiving electrode electrically connected to may have a similar configuration.

また、上記実施形態の加熱装置100における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。また、上記実施形態における加熱装置100の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。 Further, the materials forming each member in the heating device 100 of the above-described embodiment are merely examples, and each member may be formed of another material. Moreover, the manufacturing method of the heating device 100 in the above-described embodiment is merely an example, and various modifications are possible.

また、本発明は、加熱装置100に限らず、セラミックス部材と、セラミックス部材の内部に配置された内部電極(ヒータ電極、チャック電極、RF電極等)と、内部電極と電気的に接続された導電性の接続部材と、金属製の給電部材と、非活性ろう材により形成され、接続部材と給電部材とを接合する接合部とを備え、セラミックス部材の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、静電チャック等)にも同様に適用可能である。 In addition, the present invention is not limited to the heating device 100, but includes a ceramic member, an internal electrode (a heater electrode, a chuck electrode, an RF electrode, etc.) disposed inside the ceramic member, and a conductive electrode electrically connected to the internal electrode. a metal connecting member, a metal power supply member, and a joint formed of an inert brazing material for joining the connection member and the power supply member, and holding an object on the surface of the ceramic member Applicability to devices (eg, electrostatic chucks, etc.) is similarly applicable.

10:保持体 12:凹部 20:柱状支持体 22:貫通孔 30:接合部 50:抵抗発熱体 52:ビア導体 60:受電電極 61:下層 62:上層 72:緩衝部材 74:電極端子 76:パッド側接合部 78:端子側接合部 100:加熱装置 CL:クラック IP:内側部 OP:外周部 P1:第1の部分 P2:第2の部分 S1:保持面 S2:裏面 S3:下面 S4:上面 S5:上面 W:半導体ウェハ 10: holder 12: recess 20: columnar support 22: through hole 30: junction 50: resistance heating element 52: via conductor 60: power receiving electrode 61: lower layer 62: upper layer 72: buffer member 74: electrode terminal 76: pad Side joint portion 78: Terminal side joint portion 100: Heating device CL: Crack IP: Inner portion OP: Peripheral portion P1: First portion P2: Second portion S1: Holding surface S2: Back surface S3: Bottom surface S4: Top surface S5 : Upper surface W: Semiconductor wafer

Claims (3)

第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有するセラミックス部材と、
前記セラミックス部材の内部に配置された内部電極と、
前記内部電極と電気的に接続された導電性の接続部材であって、金属材料とセラミックス材料とを含むように形成され、外周部が前記セラミックス部材の内部に配置され、かつ、前記外周部以外の部分である内側部が前記セラミックス部材の前記第2の表面に露出している接続部材と、
金属製の給電部材と、
非活性ろう材により形成され、前記接続部材の前記内側部と前記給電部材とを接合する接合部と、
を備え、前記セラミックス部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記接続部材の内、前記接合部に対向する側の第3の表面を含む第1の部分における前記金属材料の含有割合は、前記接続部材の内、前記第1の方向において前記第1の部分に隣接すると共に前記第1の部分と同一の厚さを有し、かつ、前記第3の表面とは反対側の第4の表面を含む第2の部分における前記金属材料の含有割合より高い、
ことを特徴とする保持装置。
a ceramic member having a first surface substantially orthogonal to a first direction and a second surface opposite to the first surface;
an internal electrode disposed inside the ceramic member;
A conductive connection member that is electrically connected to the internal electrode, is formed to contain a metal material and a ceramic material, has an outer peripheral portion disposed inside the ceramic member, and is other than the outer peripheral portion. a connecting member having an inner portion exposed to the second surface of the ceramic member;
a metal power supply member;
a joining portion that is formed of an inactive brazing material and joins the inner portion of the connection member and the power supply member;
A holding device for holding an object on the first surface of the ceramic member,
A content ratio of the metal material in a first portion of the connection member including a third surface on a side facing the joint portion is equal to that of the first portion of the connection member in the first direction. is adjacent to and has the same thickness as the first portion and includes a fourth surface opposite the third surface, the content of the metallic material is higher than that in a second portion;
A holding device characterized by:
請求項1に記載の保持装置において、
前記第2の部分における前記金属材料の含有割合は、25vol%以上、70vol%未満である、
ことを特徴とする保持装置。
A holding device according to claim 1, wherein
The content ratio of the metal material in the second portion is 25 vol% or more and less than 70 vol%.
A holding device characterized by:
請求項2に記載の保持装置において、
前記第1の部分における前記金属材料の含有割合は、70vol%以上である、
ことを特徴とする保持装置。
A holding device according to claim 2, wherein
The content ratio of the metal material in the first portion is 70 vol% or more,
A holding device characterized by:
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