(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、
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供給装置と、
前記接触領域の外側における前記電極の前記外部表面において配置される外部コーティングと、
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、
前記外部コーティングは、少なくとも９×１０６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、
前記電極は更に、
第１の端部及び第２の端部を備えるシャフトと、
該シャフトの前記端部の一方において配置されるヘッドと、
を有し、
前記外部コーティングは、前記シャフト及び前記接触領域の外側における前記ヘッドのうち少なくとも１つにおいて配置される、
製造装置。
【請求項２】
前記電極の前記ヘッドは、前記接触領域を備える前記外部表面を画定し、前記外部コーティングは、前記接触領域の外側における前記ヘッドにおいて配置される、
請求項１記載の製造装置。
【請求項３】
前記ヘッドは銅を有し、前記電極の前記ヘッドは、前記チャンバ内において少なくとも部分的に配置される、
請求項１又は２記載の製造装置。
【請求項４】
前記外部コーティングは、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乃至３のうちいずれか一項記載の製造装置。
【請求項５】
前記外部コーティングは、０．０２５４乃至０．２５４ｍｍの厚さを備える、
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の製造装置。
【請求項６】
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１の端部及び第２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、
を有し、
前記シャフト及び前記ヘッドは、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、
前記電極は、外部表面と、前記接触領域の外側における前記外部表面において配置される外部コーティングとを備え、該外部コーティングは、少なくとも９×１０６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、
電極。
【請求項７】
カップを画定し、前記接触領域は該カップの一部分内において位置決めされ、前記外部コーティングは、前記接触領域の外側における前記ヘッドにおいて配置される、
請求項６記載の電極。
【請求項８】
前記外部コーティングは、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６又は７記載の電極。
【請求項９】
前記外部コーティングは、０．０２５４乃至０．２５４ｍｍの厚さを備える、
請求項６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６１／０４４６８７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、担体の夫々第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、該カップの一部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）の蓄積によりチャンバ内において配置される電極の一部上の接触領域の外側における電極の外部表面上に発生する。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】
更に、電極の付着物は、チャンバの外側にある外部表面の一部において、電極の外部表面上に発生する。かかる付着物は、チャンバ内において配置される電極の一部上に発生する付着物の種類とは異なり、蒸着に対して使用される材料に起因する。チャンバの外側における電極の外部表面の付着物は、製造装置の外側における工業的条件によって引き起こされ得るか、あるいは単に空気に対する電極の露出による酸化に起因し得る。このことは、単一又は主要の金属として銀又は銅を有する電極の場合に特に当てはまる。
【０００８】
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、チャンバにおける電極の外部表面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、電極上の材料の蒸着により、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もたらし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】
【０００９】
電極の付着物に関連する前述された問題を考慮すると、電極の生産性を高め、それによって電極の耐用年数を延ばすために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】
【００１０】
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。
【００１１】
製造装置は、チャンバを画定するハウジングを有する。入口は、気体をチャンバへと導入するようハウジングを通るように画定される。出口は、気体をチャンバから排出するようハウジングを通るように画定される。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。外部コーティングは、接触領域の外側において、電極の外部表面上に配置される。外部コーティングは、少なくとも９×１０６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。
【００１２】
電極の外部表面における外部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多種の領域において電極の外部表面における外部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、接触領域内と比較して接触領域の外側において重要性がより低くなり、それによって接触領域の外側における外部コーティングに対して、有され得る金属の種類に関して更なる選択肢の余地を与える。
【００１３】
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】
【００１４】
【図１】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２】図１中の製造装置と共に利用される電極の斜視図である。
【図３】図２中の線３−３に沿って取られた図２中の電極の断面図である。
【図４】外部表面上の外部コーティングを示す図３中の電極の断面図である。
【図４Ａ】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５】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】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
電極５２は、少なくとも１４×１０６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５８×１０６Ｓ／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。
【００２２】
図２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８０を備える。特に、本願で定義付けられる接触領域８０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まで、並びに担体２４へと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８０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８０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８０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。
【００２３】
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Ｄ１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。
【００２４】
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７２を有し得る。ヘッド７２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７２が存在するとき、ヘッド７２は、接触領域を備える外部表面６０を更に画定する。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７２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７２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７２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８０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。
【００２５】
図２乃至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８１を画定する。電極５２がカップ８１を画定するとき、接触領域８０はカップ８１の一部内に位置決めされる。ソケット５７及びカップ８１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、設計され得る。典型的には、ヘッド７２はシャフト５８の直径Ｄ１より大きな直径Ｄ２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７２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。ヘッド７２がシャフト５８に対して一体的であり得る、ことは理解される。
【００２６】
第１のスレッド（ねじ山）の組８４は、電極５２の外部表面６０において配置され得る。図１及び６を参照すると、誘電スリーブ８６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８６はセラミックを有し得る。ナット８８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８８との間において誘電スリーブ８６を圧迫するよう、第１のスレッドの組８４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。
【００２７】
図２乃至４を再度参照すると、シャフト５８及びヘッド７２の少なくとも一方は、チャネル６４を画定する内部表面６２を有する。内部表面６２は、シャフト５８の第１の端部６１から離間された終端部９４を有する。終端部９４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９４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６４は、電極５２の第１の端部６１から終端部９４に対して延在する長さＬを備える。終端部９４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９４は電極５２のヘッド７２内において配置され得る、ことが理解されるべきである。
【００２８】
図１及び６を再度参照すると、製造装置２０は更に、電極５２に対して電流を与えるよう電極５２に対して結合される電源供給装置９６を有する。典型的には電気ワイヤ又はケーブル９７は、電源供給装置９６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９７は、第１のスレッドの組８４とナット８８との間において電気ワイヤ９７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９７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。
【００２９】
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。
【００３０】
図４Ａ、並びに図１及び５を参照すると、製造装置２０はまた、電極５２のチャネル６４内において配置される循環システム９８を有し得る。存在する場合、循環システム９８は、チャネル６４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９８の一部はチャネル６４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９９は、循環システム９８を電極５２に対して結合するよう電極５２の内部表面６２において配置され得る。しかしながら、循環システム９８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。
【００３１】
循環システム９８は、電極５２の温度を低減するよう電極５２のチャネル６４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９８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１００を有する。図４Ａのみを参照すると、ホース１００は内側チューブ１０１及び外側チューブ１０２を有する。内側チューブ１０１及び外側チューブ１０２はホース１００に対して一体的にされ得るか、あるいは、内側チューブ１０１及び外側チューブ１０２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１００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１０１はチャネル６４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６４の長さＬの大半において延在する。
【００３２】
循環システム９８内における冷却剤は、内側チューブ１０１及び外側チューブ１０２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１０１を出て、電極５２の内部表面６２の終端部９４に対して加圧され、その後ホース１００の外側チューブ１０２を介してチャネル６４を出る。冷却剤が外側チューブ１０２を介してチャネル７８に入り、内側チューブ１０１を介してチャネル６４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。また、熱伝達に関して、終端部９４の構造が表面積及び電極５２のヘッド７２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９４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。
【００３３】
図４を参照すると、電極５２は接触領域８０の外側における電極５２の外部表面６０において配置される外部コーティング１０６を有する。特に外部コーティング１０６は、ヘッド７２、接触領域８０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１０６は、接触領域８０の外側におけるヘッド７２において、シャフト５８において、あるいは接触領域８０の外側におけるヘッド７２及びシャフト５８の両方において配置され得る。シャフト５８において有されるとき、外部コーティング１０６は、ヘッド７２からシャフト５８における第１のスレッド組８４まで延在し得る。外部コーティング１０６は、少なくとも９×１０６Ｓ／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。このような電位列試験（galvanic  series  test）は技術的によく知られている。電極５２自体に対するより外部コーティング１０６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１０６が蒸着中に担体２４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１０６に対して使用され得る。更には、ソケット５７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１０６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。
【００３４】
外部コーティング１０６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１０６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１０６の特定の場所に依存して異なり得る。外部コーティング１０６が接触領域８０の外側におけるヘッド７２の外部表面６０上に配置されるとき、外部コーティング１０６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１０６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）を介する薬品腐食（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８０の外側における電極５２のヘッド７２上の外部コーティング１０６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。典型的には、外部コーティング１０６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。外部コーティング１０６は、金、プラチナ、及びパラジウムのうち少なくとも１つが外部コーティング１０６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、外部コーティング１０６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、外部コーティング１０６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、外部コーティング１０６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。外部コーティング１０６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１０６は、接触領域８０の外側におけるヘッド７２上の外部コーティング１０６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。一実施例において、シャフト５８における外部コーティング１０６は、ヘッド７２の外部表面６０とは異なる材料を有し、それによってシャフト５８における外部コーティング１０６は、ヘッド７２の外部表面６０における腐食の原因とは異なる源からの腐食に抵抗するよう調整され得る。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１０６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。
【００３５】
外部コーティング１０６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。
【００３６】
電極５２は、電極５２の寿命を延ばすよう外部表面６０以外の他の箇所においてコーティングされ得る。図２乃至４を参照すると、チャネルコーティング１０４は、電極５２と冷却剤との間における熱伝導率を保持するよう電極５２の内部表面６２において配置され得る。一般的に、チャネルコーティング１０４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６２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１０４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１０４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１０４はニッケルである。チャネルコーティング１０４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１０４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。
【００３７】
また、電極５２は、チャネルコーティング１０４において配置される曇り防止層（anti-tarnishing  layer）を更に有し得る。曇り防止層は、チャネルコーティング１０４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１０４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１０４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１０４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１０４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１０４はニッケルを有し、電極５２は銅を有する。
【００３８】
理論に制約されることなく、チャネルコーティング１０４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。電極５２は、チャネルコーティング１０４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がチャネルコーティング１０４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。チャネルコーティング１０４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】
一実施例において、電極５２は、電極５２の接触領域８０において配置される接触領域コーティング１１０を有する。接触領域コーティング１１０は一般的に金属を有する。例えば、接触領域コーティング１１０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、接触領域コーティング１１０はニッケル又は銀を有する。接触領域コーティング１１０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。特定の種類の金属の選定は、気体の化学的性質に依存し得、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る電極５２の近くにおける温度条件は全て、電極の多種の部分に対して使用される金属の選択に影響を及ぼし得る。例えば、外部コーティング１０６が接触領域８０の外側におけるヘッド７２において配置されるとき、外部コーティング１０６は、塩素化抵抗によりニッケル又はクロムを有し得る一方、接触領域１１０に対する銀の使用は、塩化物浸食（chloride  attack）に対する自然抵抗性を上回るシリサイド化（silicidation）抵抗に対して選択され得る。更に、銀は、ニッケル又はクロムより更に導電性があるため、ニッケル又はクロムより接触領域コーティング１１０に対して更に適切であり得る一方、導電性は接触領域８０の外側において重要性がより少ない。
【００４０】
接触領域１１０はまた、向上された導電性を与え且つ接触領域８０内における銅シリサイドの蓄積を最小限に抑える。銅シリサイドの蓄積は、ソケット５７と接触領域８０との間における適切な嵌め合いを妨げ、ソケット５７の孔食（pitting）がもたらされ得る。孔食は、接触領域８０とソケット５７との間において小さな電気アークを引き起こし、該小さな電気アークは、多結晶シリコン製品の金属汚染をもたらす。
【００４１】
電極５２は、外部コーティング１０６に加えてなんらかの組合せにおける接触領域コーティング１１０及びチャネルコーティング１０４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１０４、外部コーティング１０６、及び接触領域コーティング１１０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１１０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。
【００４２】
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８１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９６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。
【００４３】
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。
【００４４】
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】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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