特許 5762949 材料を蒸着するための製造装置及び当該装置において使用される電極

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5762949

(24)【登録日】2015年6月19日

(45)【発行日】2015年8月12日

(54)【発明の名称】材料を蒸着するための製造装置及び当該装置において使用される電極

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20150723BHJP

   H05B 3/03 20060101ALI20150723BHJP

   H05B 3/00 20060101ALI20150723BHJP

   C01B 33/03 20060101ALI20150723BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/44 B

   H05B3/03

   H05B3/00 350

   C01B33/03

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2011-505006(P2011-505006)

(86)(22)【出願日】2009年4月13日

(65)【公表番号】特表2011-522959(P2011-522959A)

(43)【公表日】2011年8月4日

(86)【国際出願番号】US2009002293

(87)【国際公開番号】WO2009128887

(87)【国際公開日】20091022

【審査請求日】2012年4月3日

(31)【優先権主張番号】61/044,703

(32)【優先日】2008年4月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】503060684

【氏名又は名称】ヘムロック・セミコンダクター・コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100091214

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 進介

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(72)【発明者】

【氏名】ヒラブランド，デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】ナップ，セオドアー

【審査官】 今井 淳一

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５３−１０６６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０１６２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５５−１３２０３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４１７９５３０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／４４

Ｃ０１Ｂ ３３／０３

Ｈ０５Ｂ ３／００

Ｈ０５Ｂ ３／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いから離間され且つ各々においてソケットが配置される第１の端部及び第２の端部を備える担体において材料を蒸着するための製造装置であって、
チャンバを画定するハウジングと、
前記チャンバへと気体を導入するよう前記ハウジングを通って画定される入口と、
前記気体を前記チャンバから排出するよう前記ハウジングを通って画定される出口と、
前記ソケットを接続するよう適合された接触領域を備える外部表面を有する少なくとも１つの電極であって、前記少なくとも１つの電極が、第３の端部及び第４の端部を有するシャフトであって、前記シャフトの前記第３の端部及び前記第４の端部の一方において前記電極に配置されるヘッドを備える前記シャフトを含む、少なくとも１つの電極と、
該電極に対して電流を与えるよう該電極に対して結合される電源装置と、
前記電極と前記ソケットとの間における熱伝達を保持するよう前記電極の前記接触領域において配置される接触領域コーティングと、
を有し、
前記電極は前記ハウジングを通って配置され、該電極は、前記ソケットと結合するよう前記チャンバ内において少なくとも部分的に配置され、
前記接触領域コーティングは、少なくとも９×１０^６ジーメンス／メートルの導電率、及び銀より高い耐食性を備え、
前記接触領域コーティングとは異なるものであり、前記接触領域の外側の前記ヘッド及び前記シャフトの少なくとも一方に配置される、外部コーティングを有する、
製造装置。

【請求項2】

前記ヘッドは銅を有し、
前記接触領域コーティングを有する前記電極の前記外部表面は、前記チャンバにおいて少なくとも部分的に配置される、
請求項１記載の製造装置。

【請求項3】

前記接触領域コーティングは、金、プラチナ、及びパラジウムのうち少なくとも１つを有する、
請求項１又は２記載の製造装置。

【請求項4】

前記接触領域コーティングは、０．００２５４乃至０．２５４ｍｍの厚さを備える、
請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の製造装置。

【請求項5】

互いから離間され且つ各々においてソケットが配置される第１の端部及び第２の端部を備える担体上へと材料を蒸着するための製造装置に使用される電極であって、
第３の端部及び第４の端部を備えるシャフトと、
前記ソケットと結合するよう該シャフトの前記端部のうち一方において配置されるヘッドと、
前記電極と前記ソケットとの間における熱伝達を保持するよう前記電極の接触領域において配置される接触領域コーティングと、
を有し、
前記ヘッドは、前記ソケットに接触するよう適合される接触領域を備える外部表面を有し、
前記接触領域コーティングは、少なくとも９×１０^６ジーメンス／メートルの導電率、及び銀より高い耐食性を備え、
前記接触領域コーティングとは異なるものであり、前記接触領域の外側の前記電極の前記外部表面に配置される、外部コーティングを有する、
電極。

【請求項6】

前記接触領域コーティングは、金、プラチナ、及びパラジウムのうち少なくとも１つを有する、
請求項５記載の電極。

【請求項7】

前記電極の前記シャフトは、前記シャフトの外部表面において配置される前記外部コーティングを有する、
請求項５又は６記載の電極。

【請求項8】

前記シャフトは、外部表面において配置されるシャフトコーティングを有さない、
請求項５又は６記載の電極。

【請求項9】

前記接触領域コーティングは、０．００２５４乃至０．２５４ｍｍの厚さを備える、
請求項５乃至８のうちいずれか一項記載の電極。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２００８年４月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／０４４７０３号明細書の優先権及び全ての利点を主張するものである。

【0002】

本願発明は製造装置に係る。より具体的には、本願発明は、製造装置内において利用される電極に係る。

【背景技術】

【0003】

担体（carrier body）上における材料の蒸着（deposition）に対する製造装置は、技術的に知られている。かかる製造装置は、チャンバを画定するハウジングを有する。一般的に担体は、互いから離間された第１の端部及び第２の端部を備える実質的にＵ字形状である。典型的には、ソケットが担体の各端部において配置される。一般的に、２つ又はそれより多くの電極は、担体の第１の端部及び第２の端部において配置される夫々のソケットを受容するようチャンバ内において配置される。電極はまた接触領域を有し、該接触領域は、ソケット及び最終的には担体を支持し、担体がハウジングに対して動くことを防ぐ。接触領域は、ソケットに直接接触するよう適合される電極の一部であり、電極からソケットまで、並びに担体への一次電流路を与える。

【0004】

電源供給装置は、担体に対して電流を供給するよう電極に対して結合される。電流は、電極及び担体を加熱する。電極及び担体は各々温度を有し、担体の温度は蒸着温度まで加熱される。加工された担体は、担体上に材料を蒸着することによって形成される。

【0005】

技術的に知られている通り、電極及びソケットの形状は、担体が蒸着温度まで加熱される際に担体上に蒸着される材料の熱膨張の起因となるよう多種存在する。かかる方法の１つは、グラファイトスライディングブロック（graphite sliding block）の形状であるソケット及び平電極（フラットヘッド電極）を利用する。グラファイトスライディングブロックは、担体と平電極との間における橋（ブリッジ）としての役割を有する。接触領域において作用するグラファイトスライディングブロック及び担体の重量は、グラファイトスライディングブロックと平電極との間の接触抵抗を低減させる。前出の方法のうち他の１つは、二電極（two-part electrode）の使用を伴う。二電極は、ソケットを圧迫（押圧）するよう第１の半分と第２の半分を有する。スプリング要素は、ソケットを圧迫するための力を与えるよう二電極の第１の半分及び第２の半分に対して結合される。他の方法は、カップを画定する電極の使用を伴い、該カップ内に接触領域が位置決めされる。ソケットは、電極のカップへと嵌め合うよう、また電極のカップ内に位置決めされる接触領域に接触するよう、適合される。あるいは電極は、カップを画定することなく外側表面上に接触領域を画定し得、ソケットは、電極の外側表面上に位置決めされる接触領域に接触するよう電極の上方において嵌め合うキャップとして構成され得る。

【0006】

電極の付着物（汚れ、fouling）は、堆積物（deposits）の蓄積により接触領域上に発生する。堆積物は、時間の経過と共にソケットと電極との間において不適切な嵌め合いをもたらす。不適切な嵌め合いは、接触領域とソケットとの間において小さな電気アークを引き起こし、結果として担体上に蒸着される材料の金属汚染（metal contamination）をもたらす。金属汚染は、蒸着される材料の純度が低くなるため、担体の価値を低減する。更に、付着物は、電極とソケットのとの間の熱伝達を低減させ、結果として電極は、ソケット、ひいては担体を効果的に加熱するようより高い温度に達する。電極のより高い温度は、電極上の材料の増進された蒸着をもたらす。このことは、単一又は主要金属として銀又は銅を有する電極に特に当てはまる。

【0007】

電極は、以下に挙げる状態の１つ又はそれより多くが発生したときに交換されなければならない。該状態とは、第一に、担体上へと蒸着される材料の金属汚染が閾値レベルを超過したとき；第二に、電極の接触領域の付着物が電極とソケットとの間における接続を優れないものにしたとき；第三に、電極の接触領域の付着物により、電極に対する過度の動作温度が求められるとき、である。電極は、上述された状態のうち１つが発生する前に電極が加工され得る担体の数によって定められる寿命を備える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

電極の付着物に関連する前述された問題を考慮すると、生産性を高め且つ電極の寿命を延ばすために電極とソケットとの間における接続を保持するよう電極の付着物を少なくとも遅延させる必要がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、担体における材料の蒸着に対する製造装置、及び当該製造装置と共に使用される電極に係る。担体は、互いから離間された第１の端部及び第２の端部を備える。ソケットは、担体の端部の各々において配置される。

【0010】

製造装置は、チャンバを画定するハウジングを有する。ハウジングはまた、気体をチャンバへと導入する入口、及び気体をチャンバから排出する出口を画定する。少なくとも１つの電極は、ハウジングを通って配置され（disposed through the housing）、電極は少なくとも部分的に、ソケットに対して結合するようチャンバ内において配置される。電極は、ソケットに接触するよう適合される接触領域を備える外部表面を有する。接触領域コーティングは、電極の外部表面の接触領域上に配置される。接触領域コーティングは、少なくとも９×１０^６ジーメンス／メートルの導電率、及び電解質としての室温の海水に基づいて電位列において銀より高い耐食性を備える。電源供給装置は、電極に対して電流を与えるよう電極に対して結合される。

【0011】

電極の外部表面における接触領域コーティングの種類及び位置を制御することの利点は多くある。該利点の１つは、付着物の源に基づいて異なる材料を有して電極の外部表面における接触領域コーティングを調整することによって、電極の付着物を遅延させることが可能である、ということである。付着物を遅延させることによって、電極の寿命は延ばされ、結果としてより低い製造コストをもたらし、加工された担体の製造時間を短縮する。更に、導電率に関する考察は、接触領域の外側と比較して外部表面における接触領域内においてより大きな重要性を持ち、それによって接触領域コーティングにおいて耐食性及び導電率を満たす材料を使用することの利点を与える。

【0012】

本発明の他の利点は、添付の図面と併せて考察されるときに以下の詳細な説明の参照によってよりよく理解されるため、容易に評価され得る。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】電極を有する担体において材料を蒸着するための製造装置の断面図である。

【図2A】内部表面を示された図１中の製造装置と共に利用される電極の第１の斜視図である。

【図2B】接触表面が一部内において位置付けられるカップを画定する図２Ａ中の電極の第２の斜視図である。

【図3】図２中の電極の線３−３に沿った断面図である。

【図4】カップ内において配置されるソケットを示された図３中の電極の一部の拡大断面図である。

【図5】循環システムの一部を接続された図３中の電極の断面図である。

【図6】接触領域コーティング、外部コーティング、及び電極上に配置されたチャネルコーティングを有する、図２乃至５中の電極の他の実施例の断面図である。

【図7】担体における材料の蒸着中の図１中の製造装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図中、類似する参照符号は複数の図にわたって同等又は対応の部分を示す。図１及び６は、担体２４における材料２２の蒸着に対する製造装置２０を示す。一実施例において、蒸着される材料２２はシリコン（ケイ素、silicon）である。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく製造装置２０が担体２４において他の材料を蒸着するよう使用され得る、ことは理解されるべきである。

【0015】

典型的には、ジーメンス法等である技術的に知られている化学蒸着（chemical vapor deposition）を有する方法において、担体２４は実質的にＵ字形状であり、互いに対して平行に離間された第１の端部５４及び第２の端部５６を備える。ソケット５７は、担体２４の第１の端部５４及び第２の端部５６の各々において配置される。

【0016】

製造装置２０は、チャンバ３０を画定するハウジング２８を有する。典型的にハウジング２８は、内部シリンダ３２、外側シリンダ３４、及び基部プレート３６を有する。内部シリンダ３２は、互いから離間された開放端３８及び閉鎖端４０を有する。外側シリンダ３４は、内部シリンダ３２と外側シリンダ３４との間において空隙（void）４２を画定するよう内部シリンダ３２の周囲に配置され、典型的には循環される冷却流体（図示せず）を収容するようジャケット（被覆物、jacket）としての役割を有する。空隙４２は、限定的ではないが従来のヴェッセルジャケット（導管被覆物、vessel jacket）、バッフルジャケット（baffled jacket）、又はハーフパイプジャケット（half-piped jacket）であり得る、ことは当業者によって理解される。

【0017】

基部プレート３６は、チャンバ３０を画定するよう内部シリンダ３２の開放端３８において配置される。基部プレート３６は密封部（図示せず）を有し、該密封部は、内部シリンダ３２が基部プレート３６において配置されると、チャンバ３０を密封するよう内部シリンダ３２と位置合わせされて配置される。一実施例において、製造装置２０は、ジーメンス型化学蒸着リアクタである。

【0018】

ハウジング２８は、チャンバへと気体４５を導入するための入口４４、及びチャンバ３０から気体４５を排出するための出口４６を画定する。典型的には、入口管４８は気体４５をハウジング２８に対して運搬するよう入口４４に対して接続され、排出管５０は気体４５をハウジング２８から除去するよう出口４６に対して接続される。排出管５０は、水又は工業用の熱伝導流体等である冷却流体で被覆され（jacketed）得る。

【0019】

少なくとも１つの電極５２は、ソケット５７に結合するようハウジング２８を通って配置される。一実施例において、図１及び６に示される通り、少なくとも１つの電極５２は、担体２４の第１の端部５４のソケット５７を受容するようハウジング２８を通って配置される第１の電極５２、及び担体２４の第２の端部５６のソケット５７を受容するようハウジング２８を通って配置される第２の電極５６を有する。電極５２は、平電極、二電極、又はカップ電極等である技術的に知られているなんらかの種類の電極であり得る、ことが理解されるべきである。更に、少なくとも１つの電極５２は、チャンバ３０内において少なくとも部分的に配置される。一実施例において、電極５２は基部プレート３６を通って配置される。

【0020】

電極５２は、少なくとも１４×１０^６ジーメンス／メートル又はＳ／ｍを有する室温における最小導電率を備える導電性材料を有する。例えば電極５２は、各々が上述された導電率パラメータを満たす銅、銀、ニッケル、Inconel（インコネル、登録商標）、及び金のうち少なくとも１つを有し得る。更に電極５２は、上述された導電率パラメータを満たす合金を有し得る。典型的に電極５２は、約５８×１０^６Ｓ／ｍである室温における最小導電率を備える導電性材料を有する。典型的に電極５２は銅を有し、該銅は、電極５２の重量に基づいて約１００重量パーセントの量で存在する。銅は、無酸素電気銅グレードＵＮＳ １０１００であり得る。

【0021】

図２Ａ、２Ｂ及び３も参照すると、電極５２は外部表面６０を備える。電極５２の外部表面６０は接触領域６６を備える。特に、本願で定義付けられる接触領域６６は、電極５２の外部表面６０の一部であり、該一部は、ソケット５７と直接接触するよう適合され、且つ電極５２からソケット５７を通って担体２４への一次電流路を与える。したがって、製造装置２０の通常作動中、接触領域６６は、担体２４上に蒸着される材料２２に対する露出から保護される。接触領域６６がソケット５７と直接接触するよう適合され、且つ一般的に担体２４における蒸着中に材料２２に対して露出されないため、接触領域６６は、電極５２の他の部分とは異なる更に後述される設計検討を行なわれる。

【0022】

一実施例において電極５２は、第１の端部６１及び第２の端部６２を備えるシャフト５８を有する。存在する場合、シャフト５８は更に、電極５２の外部表面６０を画定する。一般的に第１の端部６１は、電極５２の開放端である。一実施例においてシャフト５８は、円筒形状にされたシャフトをもたらす円形断面形状を備え、直径Ｄ_１を画定する。しかしながらシャフト５８が本発明から逸脱することなく矩形、三角形、又は楕円形の断面形状を備えてもよい、ことは理解されるべきである。

【0023】

電極５２はまた、シャフト５８の端部６１，６２の一方において配置されるヘッド６４を有し得る。ヘッド６４はシャフト５８に対して一体にされ得る、ことが理解されるべきである。典型的には、ヘッド６４が存在するとき、接触領域６６はヘッド６４において位置決めされる。ソケット５７を電極５２に対して接続する方法は、本発明から逸脱することなく用途に応じて変えられ得る、ことが当業者によって理解されるべきである。例えば、平電極（図示せず）等に対する一実施例において、接触領域は単に電極５２のヘッド６４における上部の平らな表面であり得、ソケット５７は、接触領域に接触するよう電極５２のヘッド６４にわたって嵌め合うソケットカップ（図示せず）を画定する。あるいは、図示されてはいないが、ヘッド６４はシャフト５８の端部６１，６２に存在しないことがあり得る。この実施例において、電極５２は、シャフト５８の外部表面６０において接触領域を画定し得、ソケット５７は、シャフト５８の外部表面６０において位置決めされる接触領域に接触するよう電極５２のシャフト５８にわたって嵌め合うキャップとして構成され得る。図２Ａ，２Ｂ，３及び４に示される他の実施例において、電極５２はソケット５７を受容するようカップ６８を画定する。電極５２がカップ６８を画定するとき、接触領域６６はカップ６８の一部内に位置決めされる。ソケット５７及びカップ６８は、担体２４が製造装置２０から取られるときにソケット５７が電極５２から取り外され得るよう、設計される。典型的には、ヘッド６４はシャフト５８の直径Ｄ_１より大きな直径Ｄ_２を画定する。基部プレート３６は、電極５２のシャフト５８を受容するよう穴（参照符号無し）を画定し、電極５２のヘッド６４がチャンバ３０を密封するようチャンバ３０内に残るようにする。

【0024】

第１のスレッド（ねじ山）の組７０は、電極５２の外部表面６０において配置され得る。図１を参照すると、誘電スリーブ７２は典型的に、電極５２を絶縁するよう電極５２の周囲に配置される。誘電スリーブ７２はセラミックを有し得る。ナット７４は、電極５２をハウジング２８に対して固定するよう基部プレート３６とナット７４との間において誘電スリーブ７２を圧迫するよう、第１のスレッドの組７０において配置される。電極５２は、本発明の範囲から逸脱することなくフランジ等である他の方法によってハウジング２８に対して固定され得る、ことが理解されるべきである。

【0025】

典型的には、シャフト５８及びヘッド６４の少なくとも一方は、チャネル７８を画定する内部表面７６を有する。内部表面７６は、シャフト５８の第１の端部６１から離間された終端部８０を有する。終端部８０は、概して平坦であり且つ電極５２の第１の端部６１に対して平行である。円錐形構造、楕円形構造、又は逆円錐形構造（いずれも図示せず）等である終端部８０の他の構造が利用され得る、ことは理解されるべきである。チャネル７８は、電極５２の第１の端部６１から終端部８０に対して延在する長さＬを備える。終端部８０は、存在する場合、本発明から逸脱することなく電極５２のシャフト５８内において配置され得るか、あるいは終端部８０は電極５２のヘッド６４内において配置され得る、ことが理解されるべきである。

【0026】

製造装置２０は更に、電流を与えるよう電極に対して結合される電源供給装置８２を有する。典型的には電気ワイヤ又はケーブル８４は、電源供給装置８２を電極５２に対して結合する。一実施例において、電気ワイヤ８４は、第１のスレッドの組７０とナット７４との間において電気ワイヤ８４を配置することによって電極５２に対して接続される。電極５２に対する電気ワイヤ８４の接続が異なる方法によって達成され得る、ことは理解されるべきである。

【0027】

電極５２は、そこを通る電流の通過によって修正される温度を備え、結果的に電極５２の加熱をもたらし、それによって電極５２の動作温度を確立する。かかる加熱は、ジュール加熱として当業者には知られている。特に電流は、電極５２を通り、ソケット５７を通り、担体２４へと通過し、結果的に担体２４のジュール加熱をもたらす。更に、担体２４のジュール加熱は、チャンバ３０の放射加熱／対流加熱をもたらす。担体２４を通る電流の通過は、担体２４の動作温度を確立する。

【0028】

図５、並びに図１及び６を参照すると、製造装置２０はまた、電極５２のチャネル７８内において少なくとも部分的に配置される循環システム８６を有し得る。存在する場合、循環システム８６は、チャネル７８内において少なくとも部分的に配置される。循環システム８６の一部はチャネル７８の外側に配置され得る、ことが理解されるべきである。第２のスレッド（ねじ山）の組８８は、循環システム８６を電極５２に対して結合するよう電極５２の内部表面７６において配置され得る。しかしながら、循環システム８６を電極５２に対して結合するためにフランジ又はカップリングの使用等である他の固定方法が使用されてもよい、ことは当業者によって理解されるべきである。

【0029】

循環システム８６は、電極５２の温度を低減するよう電極５２のチャネル７８と流体連通する冷却剤を有する。一実施例において、該冷却剤は水である。しかしながら、冷却剤は、本発明から逸脱することなく循環を介して熱を低減させるよう設計されたいかなる流体であってもよい、ことが理解されるべきである。更に循環システム８６はまた、電極５２とリザーバ（図示せず）との間において結合されるホース９０を有する。図５のみを参照すると、ホース９０は内側チューブ９２及び外側チューブ９４を有する。内側チューブ９２及び外側チューブ９４はホース９０に対して一体的にされ得るか、あるいは、内側チューブ９２及び外側チューブ９４はカップリング（図示せず）を利用することによってホース９０に対して取り付けられ得る、ことが理解されるべきである。内側チューブ９２はチャネル７８内において配置され、電極５２内において冷却剤を循環させるようチャネル７８の長さＬの大半において延在する。

【0030】

循環システム８６内における冷却剤は、内側チューブ９２及び外側チューブ９４を通って冷却剤を押し進めるよう加圧される。典型的に冷却剤は、内側チューブ９２を出て、電極５２の内部表面７６の終端部８０に対して加圧され、その後ホース９０の外側チューブ９４を介してチャネル７８を出る。冷却剤が外側チューブ９４を介してチャネル７８に入り内側チューブ９２を介してチャネル７８を出るよう、流れ構造を反転させることも可能である、ことが理解されるべきである。熱伝達に関して、終端部８０の構造が表面積及び電極５２のヘッド６４に対する接近により熱伝達率に影響を及ぼす、ことは当業者によって理解されるべきである。上述された通り、終端部８０の異なる形状輪郭は、同一の循環流速に対して異なる対流熱伝達係数をもたらす。

【0031】

図３，４及び６を参照すると、電極５２は電極５２の接触領域６６において配置される接触領域コーティング９６を有する。接触領域コーティング９６は、少なくとも９×１０^６ジーメンス／メートルである導電率、より典型的には少なくとも２０ジーメンス／メートルである導電率、最も典型的には少なくとも４０ジーメンス／メートルである導電率を備え、また、電解質としての室温の海水に基づいて電位列において銀より高い耐食性を備える。かかる電位列試験は、技術的によく知られているものである。電極５２と担体２４との間における一次電流路にはない電極５２の他の部分に対する導電率よりも接触領域コーティング９６に対する導電率の重要性が大きいため、また、接触領域コーティング９６が蒸着中にソケット５７に接触し、担体において蒸着される材料２２から多少保護されるため、接触領域コーティング９６において使用される特定の材料は、上述された導電率を満たすよう選択される。更に、有利には、腐食に対する閾値抵抗を備え、故に電極５２自体に対して使用される材料より遅い速度で汚れる材料が選定される。より遅く汚れていくことは、電極５２の寿命を延ばすことに関連する利点を与える。

【0032】

接触領域に対して選択される特定の種類の材料の選定は、担体２４の温度、電極５２を通って流れる電流、冷却流体流速、及び冷却流体温度の組み合わせにより、電極を取り囲む環境条件、特には電極５２の近くにおける温度条件、に依存し得る。

【0033】

図２Ａ，２Ｂ，３，４及び５に示されるカップ６８を有する電極５２の実施例において、腐食は、カップ６８の耐性を低め、担体２４において配置されるソケット５７と電極５２のカップ６８の一部内において位置決めされる接触領域６６との間における嵌め合いの悪さをもたらす。該嵌め合いの悪さは結果として、電流が電極５２から担体２４まで導かれる際に接触領域６６とソケット５７との間において小さな電気アークをもたらす。小さな電気アークは、担体２４において蒸着される電極５２の金属においてもたらされ、それによって担体２４において蒸着される材料２２の金属汚染をもたらす。一例として、高い純度のシリコンの製造では、金属汚染物質が加工された担体から作られるシリコンインゴット及びウエハに対して不純物を与えるため、蒸着後の加工された担体において金属汚染物質を最小限に維持することは望ましい。ウエハにおける金属汚染物質は、バルクウエハ（bulk wafer）からウエハを有して作られるマイクロ電子デバイスのアクティブ領域へとマイクロ電子デバイスの後工程中に拡散し得る。例えば銅は、加工された担体において銅の濃度が高すぎる場合に、ウエハ内において拡散する傾向が非常にある。一般的に金属汚染が多結晶シリコンにおける閾値レベルを超えると、あるいは、材料２２が電極５２において蒸着されて加工後に電極５２のカップ６８からのソケット５７の取外しを妨げると、電極５２は交換されなければならない。この状態を説明するために、銅ベースの電極による多結晶シリコンの銅汚染は典型的には、０．０１ｐｐｂａである閾値を下回る。しかしながら、高純度の半導体材料を製造する当業者は、遷移金属汚染に対する規格が特定の適用に基づいて異なる、ことを認識している。例えば、太陽光発電セル（太陽光発電電池）に対するインゴット及びウエハの製造において使用されるシリコンは、寿命及び電池性能に大きな損失を有することなく、例えば１００−１０，０００フォールド（fold）であるような半導体グレードシリコンと比較して非常に高いレベル銅汚染に耐え得る、ことが知られている。したがって、多結晶シリコンに対する各純度規格は、電極交換の必要性に照らされたときに個別に評価され得る。

【0034】

更に、腐食は、特には電極５２の接触領域６６とソケット５７との間である電極５２と担体２４との間における導電率の効率を低減させる。導電率の効率の低減は、担体２４の動作温度を蒸着温度まで加熱するために求められる電流の増大を必要とする。導電率の効率における低減はまた、電極５２の動作温度を高める。電極５２の動作温度が蒸着温度に到達する際、材料２２は電極５２上に蒸着される。

【0035】

接触領域コーティング９６は、電極５２を形成するよう一般的に使用される材料よりも腐食に対するより高い抵抗を与えることによって電極の寿命を延ばす。更には、接触領域６６における電極５２の腐食は、電極５２が交換されなければならないか否かを制御する１つの要因であるため、腐食に対する抵抗に基づいた接触領域コーティング９６に対する材料の選定は、腐食がより少ない影響を有し得る電極の他の部分に対する材料の選定と比較して電極５２の寿命を延ばすことにおいてより効果的であり得る。したがって、接触領域コーティング９６に対して使用される材料の特定の種類は、電極５２の導電率を保持すると同時に腐食に対して抵抗しなければならない。

【0036】

接触領域コーティング９６に対して使用され得る適切な材料は、金、プラチナ、及びパラジウムを有する。典型的には接触領域コーティング９６は、導電率と多種の源からの腐食に対する抵抗との優れた組合せにより、金を有する。接触領域コーティング９６は、金、プラチナ、及びパラジウムのうち少なくとも１つが接触領域コーティング９６において有される限り、他の材料を有してもよい。例えば一実施例において、接触領域コーティング９６は、例えばニッケル／銀合金であるように銀、ニッケル、及びクロムのうち少なくとも１つを更に有し得る。典型的には、接触領域コーティング９６は実質的に金、プラチナ、及び／又はパラジウムのみを有する。しかしながら、１つ又はそれより多くの他の材料が存在するときには、金、プラチナ、及びパラジウムの総量は典型的に、接触領域コーティング９６の総重量に基づいて少なくとも５０重量パーセントである。

【0037】

接触領域コーティング９６は、０．００２５４乃至０．２５４ｍｍ、より典型的には０．００５０８ｍｍ乃至０．１２７ｍｍ、最も典型的には０．００５０８乃至０．０２５４ｍｍの厚さを備える。

【0038】

理論に制約されることなく、接触領域コーティング９６の存在に起因する付着物の遅延は電極５２の寿命を延ばす。より具体的には、接触領域コーティング９６は、電極５２とソケット５７との間において導電率を保持し、電極５２の動作温度の低減及び電極５２上での材料２２の蒸着を防ぐ。更には、接触領域コーティング９６は、ソケット５７と接触領域６６との間における接続を保持するよう耐食性を与え、電極５２から金属を有する蒸着された材料２２の汚染を防ぐ。電極５２は、接触領域コーティング９６を有さない電極５２と比較してより交換される必要がある頻度が少ないため、電極５２の寿命を延ばすことは製造コストを低減させる。加えて、電極５２の交換の頻度は、電極５２が接触領域コーティング９６を有さないで使用されるときと比較してより少ないため、担体２４上に材料２２を蒸着させるための製造時間も低減される。したがって接触領域コーティング９６は、製造装置２０に対してより少ないダウンタイムをもたらす。

【0039】

電極５２は、電極５２の寿命を延ばすよう接触領域６６以外の場所においてコーティングされ得る。図６を参照すると、一実施例において電極５２は、接触領域６６の外側における外部表面６０において配置される外部コーティング９８を有する。特に外部コーティング９８は、ヘッド６４、接触領域６６の外側、並びに電極５２のシャフト５８のうち少なくとも１つにおいて配置され得る。言い換えれば、外部コーティング９８は、接触領域６６の外側におけるヘッド６４、シャフト５８、あるいは接触領域６６の外側におけるヘッド６４及びシャフト５８の両方において配置され得る。

【0040】

シャフト５８において有されるとき、外部コーティング９８は、ヘッド６４からシャフト５８における第１のスレッド組７０まで延在し得る。外部コーティング９８は、少なくとも９×１０^６Ｓ／ｍ、より典型的には少なくとも２０Ｓ／ｍ、最も典型的には少なくとも４０Ｓ／ｍである導電率、及び、電解質として室温の海水に基づいて電位列において銀より高い耐食性を備える。電極５２自体に対するより外部コーティング９８に対する導電率の重要性のほうが小さいため、並びに、外部コーティング９８が蒸着中にソケット５７と接触するよう意図されないため、担体２４と接触するよう意図される電極５２の部分に対して使用され得るよりも更に幅広い種類の材料が外部コーティング９８に対して使用され得る。更には、担体２４と接触するよう意図される電極５２の部分に対するよりも外部コーティング９８に対する導電率要件を満たす材料の種類の幅がより広いため、選択され得る材料は、より耐食性があり、それ故に電極５２自体に使用される材料よりも遅い速度で汚れる。汚れるのがより遅いということは、電極５２の寿命を増加させることに関して利点を与える。

【0041】

外部コーティング９８に対して使用される特定の種類の材料は、外部コーティング９８の特定の場所に依存し得る。例えば、腐食の源、ひいては汚染は、外部コーティング９８の特定の場所に依存して異なり得る。外部コーティング９８が接触領域６６の外側におけるヘッド６４の外部表面６０上に配置されるとき、外部コーティング９８は、チャンバ３０内において配置され、故に担体２４上に蒸着するよう使用される材料２２に対して露出される。かかる状況下において、外部コーティング９８は、多結晶シリコンの採取中に塩化物環境における腐食に対する抵抗性を与えること、また更には、蒸着工程中に使用される材料２２に対する露出の結果として塩素化及び／又はシリサイド化（silicidation）を介する薬品浸食（chemical attack）に対する抵抗性を与えることが望ましいとされ得る。接触領域６６の外側における電極５２のヘッド６４上の外部コーティング９８に対して使用され得る適切な金属は、金、プラチナ、及びパラジウムを有する。外部コーティング９８に対して使用され得る他の適切な金属は、銀、ニッケル、及びクロムを有する。外部コーティング９８がシャフト５８の外部表面６０において配置されるとき、外部コーティング９８は、接触領域６６の外側におけるヘッド６４上の外部コーティング９８において有される金属と同一の金属又はそれとは異なる金属を有し得る。他の実施例において、シャフト５８はその外部表面６０においてコーティングを配置されない。更に他の実施例において、ヘッドの外部表面６０はコーティングを有さず、外部コーティング９８がシャフト５８の外部表面６０においてのみ配置される、ことがあり得る。

【0042】

外部コーティング９８は典型的に、０．０２５４ｍｍ乃至０．２５４ｍｍ、より典型的には０．０５０８ｍｍ乃至０．２５４ｍｍ、最も典型的には０．１２７ｍｍ乃至０．２５４ｍｍの厚さを備える。

【0043】

加えて、チャネルコーティング１００は、電極５２と冷却剤との間における熱伝達を保持するよう電極５２の内部表面７６において配置され得る。一般的に、チャネルコーティング１００は、電極５２の腐食に対する抵抗性と比較して、冷却剤の内部表面７６との相互作用によって引き起こされる腐食に対するより高い抵抗性を備える。チャネルコーティング１００は典型的に、腐食に抵抗し且つ堆積物の蓄積を抑制する金属を有する。例えば、チャネルコーティング１００は、銀、金、ニッケル、及びクロムのうち少なくとも１つを有し得る。典型的には、チャネルコーティング１００はニッケルである。チャネルコーティング１００は、７０．３乃至４２７Ｗ／ｍＫ、より典型的には７０．３乃至４０５Ｗ／ｍＫ、最も典型的には７０．３乃至９０．５Ｗ／ｍＫである熱伝導率を備える。チャネルコーティング１００はまた、０．００２５ｍｍ乃至０．０２６ｍｍ、より典型的には０．００２５ｍｍ乃至０．０１２７ｍｍ、最も典型的には０．００５１ｍｍ乃至０．０１２７ｍｍである厚さを備える。

【0044】

電極５２は、チャネルコーティング１００において配置される曇り防止層（anti-tarnishing layer）（図示せず）を有し得る。曇り防止層は、チャネルコーティング１００の上部に適用される保護薄膜有機層である。Technic Inc.社のTarniban（商標）等である保護システムは、過剰な熱抵抗を有することなくチャネルコーティング１００及び電極５２において金属の酸化を低減させるよう、電極５２のチャネルコーティング１００の形成後に使用され得る。例えば、一実施例において、電極５２は銀を有し得、チャネルコーティング１００は、純銀と比較して堆積物の形成に対して高められた抵抗性を与えるよう、曇り防止層を有する銀を有し得る。典型的には、チャネルコーティング１００において配置される曇り防止層を有して、熱伝導率及び堆積物の形成に対する抵抗を最大限にするよう、チャネルコーティング１００はニッケルを有し、電極５２は銅を有する。

【0045】

電極５２は、接触領域コーティング９６に加えてなんらかの組合せにおいて外部コーティング９８及びチャネルコーティング１００のうち少なくとも１つを備え得る、ことが理解されるべきである。チャネルコーティング１００、外部コーティング９８、及び接触領域コーティング９６は、電気メッキによって形成され得る。しかしながら、コーティングの各々は本発明から逸脱することなく異なる方法によって形成され得る、ことが理解されるべきである。また、多結晶シリコン等である高純度半導体材料を製造する当業者は、複数のメッキ工程が第３族元素及び第５族元素（多結晶シリコンを製造する場合に対しては窒素を除外する）等であるドーパントである材料を利用し、適切なコーティング方法の選択が担体２４の汚染可能性を最小限に抑え得る、ことを理解する。例えば、ヘッドコーティング１０８及び接触領域コーティング９６等であるチャンバ３０内に典型的に配置される電極の範囲は、夫々の電極コーティングにおいて最小限のホウ素及びリンの取り込み（boron and phosphorous incorporation）を有する、ことが望ましい。

【0046】

担体２４における材料２２の蒸着の典型的な方法は、図６を参照して以下に説明される。担体２４はチャンバ３０内に置かれ、担体２４の第１の端部５４及び第２の端部５６において配置されるソケット５７は電極５２のカップ６８内に配置されて、チャンバ３０は密封される。電流は、電源供給装置８２から電極５２まで伝達される。蒸着温度は、蒸着される材料２２に基づいて算出される。担体２４の動作温度は担体２４に対する電流の直接通過によって増大されるため、担体２４の動作温度は蒸着温度を超える。気体４５は、担体２４が蒸着温度に到達し次第、チャンバ３０へと導入される。一実施例において、チャンバ３０へと導入される気体４５は、クロロシラン又はブロモシラン等であるハロシランを有する。気体は、水素を更に有し得る。しかしながら、本発明は気体に存在する構成要素に限定されないこと、及び、気体は、特にはシラン、四塩化ケイ素（silicon tetrachloride）、及びトリブロモシラン（tribromosilane）等である分子を含むシリコンである他の蒸着前駆体を有し得ること、は理解されるべきである。一実施例において、担体２４はシリコンスリムロッドであり、製造装置２０は、その上にシリコンを蒸着するよう使用され得る。特には、本実施例において、気体は典型的にトリクロロシランを含み、シリコンはトリクロロシランの熱分解の結果として担体２４上へと蒸着される。冷却剤は、電極５２の動作温度が蒸着温度に到達することを防ぐよう利用され、シリコンが電極５２上へと蒸着されないことを確実なものとする。材料２２は、担体２４において所望される材料２２の直径が到達されるまで、担体２４上へと均等に蒸着される。

【0047】

担体２４が加工されると電流が遮断され、電極５２及び担体２４は、電流を受けることを停止する。気体４５はハウジング２８の出口４６を介して排出され、担体２４は冷却され得る。加工された担体２４の動作温度が冷却されると、加工された担体２４はチャンバ３０から取り外され得る。加工された担体２４は取り外され、新しい担体２４が製造装置２０に置かれる。

【0048】

明らかに、本発明の多くの修正及び変形は、上述された教示に照らして可能である。上述された発明は、関連する法的基準に従って説明されており、該説明は、事実上限定的ではなく典型的なものである。開示された実施例に対する変形及び修正は、当業者にとって明らかとなり得、本発明の範囲内にあるものである。したがって、本願発明が与える法的保護の範囲は、添付の請求項を参照することによってのみ判断され得る。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】