(57)【要約】キャリア体上に材料を蒸着するための製造装置、および当該製造装置と共に使用される電極。製造装置はチャンバを画定するハウジングを備える。ハウジングは、気体をチャンバ内に導入するための入口、および気体をチャンバから排出するための出口も画定する。少なくとも１つの電極がハウジングを貫通して配設され、該電極は少なくとも部分的にハウジング内に配設される。電極は、第１の端部および第２の端部を有するシャフトと、シャフトの端部のうちの一方に配設されるヘッドとを有する。電極のヘッドは、コンタクトを有する外面を有する。外部コーティングは、コンタクト領域の外側に位置する電極の外面上に配設される。外部コーティングは、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する。
2013507524.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間された第１の端部および第２の端部を有し該端部のそれぞれにソケットが配設されたキャリア体上に材料を蒸着するための製造装置であり、
チャンバを画定するハウジングと、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記チャンバ内に気体を導入するための入口と、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記気体を前記チャンバから排出するための出口と、
前記ハウジングを貫通して配設され、前記ソケットと結合されるように少なくとも部分的に前記チャンバ内に配設される少なくとも１つの電極であって、
第１の端部および第２の端部を有するシャフト、ならびに
前記シャフトの前記端部のうちの一方に配設されたヘッドであって、前記ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を含む外面を有するヘッド
を有する電極と、
前記電極と結合され、前記電極に電流を供給するための電源装置と、
前記コンタクト領域の外側に位置する前記電極の前記外面上に配設され、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する外部コーティングと
を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項２】
前記電極はベース金属から形成され、前記外部コーティングは前記電極の前記ベース金属上に直接配設される請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記ベース金属は、銅、銀、ニッケル、インコネル（登録商標）、金およびこれらの合金からなる群から選択される請求項２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記外部コーティングは、物理蒸着法コーティングまたはプラズマアシスト化学気相成長法コーティングのうちの１つとして更に定義される請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項５】
前記外部コーティングは、動的化合物蒸着法コーティングとして更に定義される請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項６】
前記外部コーティングは、ＡＳＴＭ Ｇ９９‐５による耐摩耗性が少なくとも６×１０６ｍｍ３／Ｎ・ｍである請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項７】
前記外部コーティングは、室温下で７×１０６ジーメンス／メートル未満の導電率を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項８】
前記外部コーティングはダイヤモンド状炭素化合物を含む請求項７に記載の製造装置。
【請求項９】
前記コンタクト領域はそれ自体の上に配設されるコーティングを含まない請求項１〜８のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１０】
前記外部コーティングは、前記コンタクト領域の外側の前記ヘッド上および前記シャフト上の少なくとも一方に配設される請求項１〜９のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１１】
前記外部コーティングは、前記シャフト上および前記コンタクト領域の外側の前記ヘッド上に配設され、前記シャフト上の前記外部コーティングは、前記ヘッド上の前記外部コーティングと異なる材料を含む請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１２】
前記シャフトはそれ自体の前記外面上に配設されるコーティングを含まない請求項１〜１０のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１３】
前記外部コーティングは約０．１〜約５μｍの厚さを有する請求項１〜１２のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項１４】
互いに離間された第１の端部および第２の端部を有し該端部のそれぞれにソケットが配設されたキャリア体上に材料を蒸着するための製造装置と共に使用される電極であり、
第１の端部および第２の端部を有するシャフトと、
前記シャフトの前記端部のうちの一方に配設されたヘッドであって、前記ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を含む外面を有するヘッドと、
前記コンタクト領域の外側に位置する前記電極の前記外面上に配設され、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する外部コーティングと
を備えることを特徴とする電極。
【請求項１５】
前記電極はベース金属から形成され、前記外部コーティングは前記電極の前記ベース金属上に直接配設される請求項１４に記載の電極。
【請求項１６】
前記ベース金属は、銅、銀、ニッケル、インコネル（登録商標）、金およびこれらの合金からなる群から選択される請求項１５に記載の電極。
【請求項１７】
前記外部コーティングは、物理蒸着法コーティングまたはプラズマアシスト化学気相成長法コーティングのうちの１つとして更に定義される請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の電極。
【請求項１８】
前記外部コーティングは、動的化合物蒸着法コーティングとして更に定義される請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の電極。
【請求項１９】
前記外部コーティングは、ＡＳＴＭ Ｇ９９‐５による耐摩耗性が少なくとも６×１０６ｍｍ３／Ｎ・ｍである請求項１４〜１８のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２０】
前記外部コーティングは、室温下で７×１０６ジーメンス／メートル未満の導電率を有する請求項１４〜１９のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２１】
前記外部コーティングはダイヤモンド状炭素化合物を含む請求項２０に記載の電極。
【請求項２２】
前記コンタクト領域はそれ自体の上に配設されるコーティングを含まない請求項１４〜２１のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２３】
前記外部コーティングは、前記コンタクト領域の外側の前記ヘッド上および前記シャフト上の少なくとも一方に配設される請求項１４〜２２のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２４】
前記外部コーティングは、前記シャフト上および前記コンタクト領域の外側の前記ヘッド上に配設され、前記シャフト上の前記外部コーティングは、前記ヘッド上の前記外部コーティングと異なる材料を含む請求項２３に記載の電極。
【請求項２５】
前記シャフトはそれ自体の前記外面上に配設されるコーティングを含まない請求項１４〜２３のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２６】
前記電極はカップを画定し、該カップの一部分の内部に前記コンタクト領域が配置される請求項１４〜２５のいずれか一項に記載の電極。
【請求項２７】
前記コンタクト領域は前記カップの側壁上にのみ配置される請求項２６に記載の電極。
【請求項２８】
前記外部コーティングは前記カップの前記底部上に配設される請求項２６または２７に記載の電極。
【請求項２９】
前記外部コーティングは約０．１〜約５μｍの厚さを有する請求項１４〜２８のいずれか一項に記載の電極。
【請求項３０】
互いに離間された第１の端部および第２の端部を有し該端部のそれぞれにソケットが配設されたキャリア体上に材料を蒸着するための製造装置であり、
チャンバを画定するハウジングと、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記チャンバ内に気体を導入するための入口と、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記気体を前記チャンバから排出するための出口と、
ベース金属から形成され、前記ハウジングを貫通して配設され、前記ソケットと結合されるように少なくとも部分的に前記チャンバ内に配設される少なくとも１つの電極であって、
第１の端部および第２の端部を有するシャフト、ならびに
前記シャフトの前記端部のうちの一方に配設されたヘッドであって、前記ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を含む外面を有するヘッド
を有する電極と、
前記電極と結合され、前記電極に電流を供給するための電源装置と、
前記コンタクト領域の外側に位置する前記電極の前記外面上に配設されるとともに、前記電極の前記ベース金属上に直接配設される外部コーティングであって、ＡＳＴＭ Ｇ９９‐５による耐摩耗性が少なくとも６×１０６ｍｍ３／Ｎ・ｍである外部コーティングと、
を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項３１】
前記ベース金属は、銅、銀、ニッケル、インコネル（登録商標）、金およびこれらの合金からなる群から選択される請求項３０に記載の製造装置。
【請求項３２】
前記コンタクト領域コーティングは、物理蒸着法コーティングまたはプラズマアシスト化学気相成長法コーティングのうちの１つとして更に定義される請求項３０または３１に記載の製造装置。
【請求項３３】
前記コンタクト領域コーティングは、動的化合物蒸着法コーティングとして更に定義される請求項３０または３１に記載の製造装置。
【請求項３４】
前記外部コーティングはダイヤモンド状炭素化合物を含む請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本特許出願は、２００９年１０月９日に出願した米国仮特許出願第６１／２５０，３４０号の優先権を含めたすべての利益を主張するものである。当該仮特許出願の開示内容全体を参照により本明細書に援用するものとする。
【０００２】
本発明は製造装置に関する。より詳細には、本発明は当該製造装置内で利用される電極に関する。
【背景技術】
【０００３】
当業界では、キャリア体上に材料を蒸着するための製造装置が知られている。かかる製造装置はチャンバを画定するハウジングを備える。キャリア体は一般に略Ｕ字形であり、また互いに離間された第１の端部および第２の端部を有する。典型的にはキャリア体の各端部にソケットが配設される。チャンバの内部には一般にキャリア体の第１の端部および第２の端部に配設された各ソケットを受けるための２つ以上の電極が配設される。電極はコンタクト領域を有する外面を含む。コンタクト領域はソケットを支持し、最終的にキャリア体を支持し、キャリア体がハウジングに対して移動するのを防止する。コンタクト領域は、ソケットと直接接触するように適合される電極の一部であり、電極からソケットを経てキャリア体に至る主電流路を提供する。
【０００４】
電極には、キャリア体に電流を供給するための電源装置が結合される。この電流により電極とキャリア体の両方が蒸着温度まで加熱される。この蒸着温度でキャリア体上に材料を蒸着することにより加工キャリア体が形成される。
【０００５】
当業界で知られているように、電極の形状とソケットの形状のばらつきにより、キャリア体を蒸着温度まで加熱する際にキャリア体上に蒸着される材料の熱膨張が生じる。このような方法の１つは、フラットヘッド電極と、グラファイト摺動子の形をとるソケットとを利用するものである。グラファイト摺動子は、キャリア体とフラットヘッド電極との間のブリッジとして作用する。コンタクト領域に掛かるキャリア体およびグラファイト摺動子の重量により、グラファイト摺動子とフラットヘッド電極との間の接触抵抗が減少する。別の方法では、二電極（two-part electrode）が使用される。二電極は、ソケットを圧迫する第１の半分および第２の半分を含む。二電極の第１の半分および第２の半分には、ソケットを圧迫する力を与えるばね要素が結合される。また別の方法では、カップを画定する電極が使用される。この方法では、電極のカップの内部にコンタクト領域が配置される。ソケットは、電極のカップに嵌合するように、かつ電極のカップの内部に配置されたコンタクト領域と接触するように適合される。別法として、ソケットは電極上部を覆うように嵌合される蓋として構成されることもある。
【０００６】
いくつかの製造装置では、特にキャリア体上に蒸着される材料がクロロシランの分解から得られる多結晶シリコンである場合は、チャンバ内のコンタクト領域の外側に配設された電極の外面上に堆積物が堆積することにより電極に付着物が付く。このような堆積物は、時間の経過と共にソケットと電極との間の不適切な嵌合状態をもたらす。不適切な嵌合状態によりコンタクト領域とソケットとの間に小電気アークが発生し、その結果キャリア体上に蒸着される材料の金属汚染が生じる。金属汚染により蒸着材料の純度が低下するため、キャリア体の価値が低下する。また、付着物は電極とソケットとの間の熱伝達も低下させる。したがって、ソケットおよび最終的にはキャリア体を効果的に加熱するには、電極がより高温に到達する必要がある。電極の温度が高くなるほど電極上への材料の蒸着が加速される。このことは特に銀または銅を単独金属または主要金属として含む電極の場合に顕著である。
【０００７】
電極の付着物は、電極の外面の、チャンバの外側に位置する部分に発生する可能性もある。電極の、チャンバの外側に位置する部分で発生する電極外面上の付着物は、蒸着に使用される材料に起因し得る、チャンバ内に配設された電極部分で発生するタイプの付着物とは異なるものである。チャンバの外側に位置する電極の外面の付着物は、製造装置外の工業条件によって生じることも、単に電極が空気に晒されたことによる酸化に起因することもある。このことは特に銀または銅を単独金属または主要金属として含む電極の場合に顕著である。
【０００８】
電極は、典型的にはキャリア体への材料の蒸着中に電極上に形成される堆積物の少なくとも一部を除去するために、継続的に機械洗浄処理にかけられる。機械洗浄処理は、典型的にはチャンバ内に配設された電極のすべての部分に対して実施される。このような部分には、コンタクト領域の外側に位置する電極の外面が含まれる。
【０００９】
電極は、以下に挙げる状態の１つまたは複数が発生したときは交換しなければならない。第一に、キャリア体上に蒸着される材料の金属汚染が閾値レベルを超えたとき；第二に、電極のコンタクト領域の付着物により電極とソケットとの間の接続状態が劣化したとき；第三に、電極のコンタクト領域の付着物により電極に対して過剰な動作温度が要求されるときである。電極の寿命は、上述のいずれかの状態が発生する前に電極が処理し得るキャリア体の数によって決まる。腐食および堆積物の形成は電極の寿命を短縮するが、機械洗浄処理に起因する摩耗もまた電極の寿命を短縮するおそれがある。
【００１０】
当業界では、ステンレス鋼電極上に銀めっきを施すことが知られている。当業界で知られているように、銀はステンレス鋼と比較して高い熱伝導率および低い電気抵抗を示し、電極の熱伝達特性および導電特性の向上に関して直接的な利益をもたらすはずである。従来技術の教示に基づけば、ステンレス鋼電極上に銀めっきを施せば、電極の熱伝達特性および導電特性を向上させる目的は十分達成される。しかしながら、従来技術は電極の有効寿命の延長に関する問題には対処していない。
【００１１】
当業界では、ドリルビットや切断工具のような摩耗しやすい物体に耐摩耗性コーティングを施すことが知られている。しかしながら、電極に関しては、ドリルビットや切断工具のような物品にとっては重要でない様々な事項が考慮に入れられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
電極の付着物および摩耗に関する上記の課題に鑑みると、電極の生産性を改善するとともに電極の寿命を延長する電極構造の開発が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、キャリア体上に材料を蒸着するための製造装置、および当該製造装置と共に使用される電極に関するものである。キャリア体は、互いに離間された第１の端部および第２の端部を有する。キャリア体の各端部にはソケットが配設される。
【００１４】
製造装置はチャンバを画定するハウジングを備える。気体をチャンバ内に導入するための入口がハウジング内に通じるように画定される。気体をチャンバから排出するための出口がハウジング内に通じるように画定される。少なくとも１つの電極がハウジングを貫通して配設され、ソケットと結合されるように少なくとも部分的にチャンバの内部に配設される。電極は、第１の端部および第２の端部を有するシャフトと、シャフトの端部のうちの一方に配設されるヘッドとを有する。電極のヘッドは、ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を有する外面を有する。外部コーティングは、コンタクト領域の外側に位置する電極の外面上に配設される。外部コーティングは、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する。電極には、電極に電流を供給するための電源装置が結合される。
【００１５】
電極の外面上の外部コーティングのタイプおよび場所を制御することにより多数の利点が得られる。１つの利点は、電極の外面上の様々な領域における外部コーティングを、付着物源に応じて異なる材料で作製することにより、電極への付着物の発生を遅らせることが可能となることである。付着物の発生を遅らせることにより電極の寿命が延び、結果として製造コストが削減され、加工キャリア体の製造時間が短縮されることになる。更に、外面上のコンタクト領域の外側ではコンタクト領域の内部と比較して導電率に関する検討事項の重要性が低く、このためコンタクト領域の外側に位置する外部コーティングに含め得る材料のタイプの選択肢が増えることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
以下の詳細な説明を添付図面と併せて読めば、本発明の他の利点が容易に理解されると同時に、その理解も深まるであろう。
【００１７】
【図１】キャリア体上に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の電極の線３‐３に沿った断面図である。
【図４】図３の電極の外面上の外部コーティングを示す断面図である。
【図４Ａ】図３の電極の断面図であり、該電極に連結された循環システムの一部分を示す。
【図５】キャリア体上に材料を蒸着しているときの図１の製造装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付図面では、複数の図面にわたる同様のまたは対応する要素を同様の参照符号で示してある。キャリア体２４上に材料２２を蒸着するための製造装置２０を図１および図５に示す。一実施形態において、蒸着対象の材料２２はシリコンである。しかしながら、本発明の範囲から逸脱しない限り、製造装置２０を使用してキャリア体２４上に他の材料を蒸着することも可能であることを理解されたい。
【００１９】
典型的には、当業界で知られているジーメンス法等の化学蒸着法を用いる。キャリア体２４は略Ｕ字形であり、互いに平行に離間された第１の端部５４および第２の端部５６を有する。ソケット５７は、キャリア体２４の第１の端部５４および第２の端部５６にそれぞれ配設される。
【００２０】
製造装置２０は、チャンバ３０を画定するハウジング２８を備える。典型的には、ハウジング２８は、内側シリンダ３２、外側シリンダ３４および基部プレート３６を有する。内側シリンダ３２は、互いに離間された開放端３８および閉鎖端４０を有する。外側シリンダ３４は、内側シリンダ３２と外側シリンダ３４との間に空隙４２を画定するように、内側シリンダ３２の周りに配設され、典型的には循環冷却流体（図示せず）を収容するジャケットの働きをする。空隙４２は、それだけに限らないが、従来の容器ジャケット、バッフルジャケットまたはハーフパイプジャケットであってよいことが当業者には理解されるであろう。
【００２１】
基部プレート３６は内側シリンダ３２の開放端３８上に配設され、チャンバ３０を画定する。基部プレート３６はシール（図示せず）を有する。該シールは、内側シリンダ３２を基部プレート３６上に配設したときにチャンバ３０が密封されるように、内側シリンダ３２と位置合わせして配設される。一実施形態において、製造装置２０はジーメンス型化学蒸着反応器である。
【００２２】
ハウジング２８は、気体４５をチャンバ３０内に導入するための入口４４および気体４５をチャンバ３０から排出するための出口４６を画定する。典型的には、気体４５をハウジング２８に送達するための入口管４８が入口４４に連結され、気体４５をハウジング２８から除去するための排出管５０が出口４６に連結される。排出管５０は、水や工業用熱伝導流体等の冷却流体で包被可能である。
【００２３】
少なくとも１つの電極５２がソケット５７と結合されるようにハウジング２８を貫通して配設される。一実施形態では、図１および図５に示したとおり、少なくとも１つの電極５２は、ハウジング２８を貫通して配設され、キャリア体２４の第１の端部５４のソケット５７を受けるための第１の電極５２と、ハウジング２８を貫通して配設され、キャリア体２４の第２の端部５６のソケット５７を受けるための第２の電極５２とを有する。電極５２は、例えばフラットヘッド電極、二電極、カップ電極等、当業界で知られている任意のタイプの電極であってよいことを理解されたい。更に、少なくとも１つの電極５２は、少なくとも部分的にチャンバ３０の内部に配設される。一実施形態において、電極５２は基部プレート３６を貫通して配設される。
【００２４】
電極５２は、典型的には室温下の最小導電率が約７×１０６〜４２×１０６ジーメンス／メートル（Ｓ／ｍ）であるベース金属から形成される。例えば、電極５２は、銅、銀、ニッケル、インコネル（登録商標）、金およびこれらの組合せから選択されるベース金属から形成することができ、これらはそれぞれ上述の導電率パラメータを満足する。また、電極５２は上述の導電率パラメータを満足する合金を含んでもよい。一実施形態において、電極５２は、室温下の最小導電率が約５８×１０６Ｓ／ｍである導電性材料を含む。通常、電極５２は室温下の導電率が約５８×１０６Ｓ／ｍである銅を含み、銅は典型的には電極５２の重量に対して約１００重量％の量で存在する。銅は無酸素電気銅グレードＵＮＳ １０１００であってよい。
【００２５】
図２および図３も参照すると、電極５２は外面６０を有する。電極５２の外面６０はコンタクト領域８０を有する。特に、本明細書の定義によれば、コンタクト領域８０は、電極５２の外面６０のうち、ソケット５７と直接接触するように適合され、かつ電極５２からソケット５７を経てキャリア体２４に至る主電流路を提供する部分に相当する。したがって、製造装置２０の通常動作中は、コンタクト領域８０は、キャリア体２４上に蒸着されている材料２２に晒されないように保護される。コンタクト領域８０はソケット５７と直接接触するように適合され、一般にキャリア体２４への蒸着中に材料２２に晒されることがないため、コンタクト領域８０に関しては電極５２の他の部分と異なる設計上の考慮がなされる。これらの考慮事項については後で詳述する。
【００２６】
電極５２は、第１の端部６１および第２の端部６２を含むシャフト５８を有する。シャフト５８は更に電極５２の外面６０も画定する。一般に、第１の端部６１は電極５２の開放端である。一実施形態において、シャフト５８は略円筒形であり、図４に示すように直径Ｄ１を画定する。しかしながら、本発明から逸脱しない限り、シャフト５８は正方形、円形、矩形、三角形等の異なる形状としてもよいことを理解されたい。
【００２７】
電極５２は、シャフト５８の端部６１、６２の一方に配設されるヘッド７２も有する。ヘッド７２も電極５２の外面６０を画定する。ヘッド７２はシャフト５８と一体化可能であることを理解されたい。コンタクト領域８０はヘッド７２上に配置される。ソケット５７と電極５２の接続方法は、本発明から逸脱しない範囲で用途に応じて異なる可能性があることが当業者には理解されるであろう。例えば、フラットヘッド電極（図示せず）等に関する一実施形態では、コンタクト領域８０を電極５２の上部の単なる平面とし、ソケット５７が電極５２の第２の端部６２を覆うように嵌合されるソケットカップ（図示せず）を画定するようにしてもよい。図２〜図４に示す別の実施形態において、電極５２はソケット５７を受けるためのカップ８１を画定する。電極５２がカップ８１を画定する場合、コンタクト領域８０はカップ８１の一部分の内部に配置される。より詳細には、カップ８１は底部１１２および側壁１１４を有し、側壁１１４は全体として先細形状のカップ８１を画定する。この応用例では、コンタクト領域８０はカップ８１の側壁１１４上にのみ配置され、カップ８１の底部１１２はコンタクト領域８０の指定範囲に含まれない。というのも、カップ８１が先細形状であるためソケット５７は全体的に側壁１１４上に載置されるからである。したがって、導電率は通常カップ８１の底部１１２に関しては考慮されず、カップ８１の側壁１１４に関して考慮される。実際、条件によってはカップ８１の底部１１２の導電率を最小限に抑えることが望ましいこともある。この場合については後で詳述する。ソケット５７およびカップ８１は、製造装置２０からキャリア体２４を回収する際にソケット５７を電極５２から取り外せるように設計することができる。典型的には、ヘッド７２はシャフト５８の直径Ｄ１より大きい直径Ｄ２を画定する。基部プレート３６は、電極５２のヘッド７２がチャンバ３０内に残ることによりチャンバ３０の密封状態が保たれるように、電極５２のシャフト５８を受けるための孔（参照符号無し）を画定する。ヘッド７２はシャフト５８と一体化可能であることを理解されたい。
【００２８】
第１の組のねじ山８４を電極５２の外面６０に配設することができる。図１および図５を再び参照すると、典型的には電極５２の周囲に電極５２を絶縁するための誘電スリーブ８６が配設される。誘電スリーブ８６はセラミックを含んでもよい。第１の組のねじ山８４にはナット８８が配設される。ナット８８は、基部プレート３６とナット８８との間で誘電スリーブ８６を圧迫して電極５２をハウジング２８に固定する。電極５２は、本発明の範囲から逸脱しない限りフランジのような他の方法によってハウジング２８に固定してもよいことを理解されたい。
【００２９】
再び図２〜図４を参照すると、典型的には、シャフト５８およびヘッド７２の少なくとも一方は、チャネル６４を画定する内面６２を含む。内面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は略平坦であり、かつ電極５２の第１の端部６１に対して平行である。終端部９４の構成としては、円錐形構成、楕円形構成、逆円錐形構成（すべて図示せず）のような他の構成も利用可能であることを理解されたい。チャネル６４は、電極５２の第１の端部６１から終端部９４まで延びる長さＬを有する。終端部９４は、電極５２のシャフト５８内に配設することが可能であり、電極５２のヘッド７２が存在する場合はヘッド７２内に配設することも可能であり、その場合も本発明から逸脱しないことを理解されたい。
【００３０】
再び図１および図５を参照すると、製造装置２０は更に、電極５２に結合され、電極５２に電流を供給するための電源装置９６を備える。典型的には、電線または電気ケーブル９７により電源装置９６を電極５２に結合させる。一実施形態において、電線９７は、第１の組のねじ山８４とナット８８との間に電線９７を配設することにより電極５２に接続される。電線９７と電極５２との間の接続は様々な方法によって実現可能であることを理解されたい。
【００３１】
電極５２の温度は、電流が電極５２を通過し、その結果電極５２が加熱されることにより変化するが、これにより電極５２の動作温度が定まる。かかる加熱は、当業界ではジュール加熱として知られている。特に、電流が電極５２を通り、電極５２のコンタクト領域８０にあるソケット５７を介してキャリア体２４に到達すると、キャリア体２４のジュール加熱が引き起こされる。また、キャリア体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。電流がキャリア体２４を通過することによりキャリア体２４の動作温度が定まる。
【００３２】
図４Ａならびに図１および図５を再び参照すると、製造装置２０は、電極５２のチャネル６４内に配設される循環システム９８も備えることができる。循環システム９８が存在する場合、循環システム９８は少なくとも部分的にチャネル６４の内部に配設される。循環システム９８の一部分をチャネル６４の外側に配設してもよいことを理解されたい。循環システム９８を電極５２に結合するための第２の組のねじ山９９を、電極５２の内面６２に配設してもよい。しかしながら、フランジやカップリングのような他の締結方法を使用して循環システム９８を電極５２に結合してもよいことが当業者には理解されるであろう。
【００３３】
循環システム９８は、電極５２のチャネル６４と流体連通する、電極５２の温度を低減するための冷却剤を有する。一実施形態において、冷却剤は水である。しかしながら、本発明から逸脱しない限り、冷却剤は循環によって熱を低減するように設計された任意の流体であってよいことを理解されたい。更に、循環システム９８は、電極５２とリザーバ（図示せず）との間で結合されるホース１００も有する。ここで図４Ａだけを参照すると、ホース１００は内側チューブ１０１および外側チューブ１０２を有する。内側チューブ１０１および外側チューブ１０２はホース１００と一体化可能であり、別法ではカップリングを利用してホース１００に取り付ける（図示せず）ことも可能であることを理解されたい。内側チューブ１０１はチャネル６４内に配設される。内側チューブ１０１は、冷却剤を電極５２内で循環させるためにチャネル６４の長さＬの大部分にわたって延在する。
【００３４】
循環システム９８内の冷却剤は加圧下にあり、内側チューブ１０１および外側チューブ１０２を通るように付勢される。典型的には、冷却剤は内側チューブ１０１を出て電極５２の内面６２の終端部９４に対して付勢され、その後ホース１００の外側チューブ１０２を通ってチャネル６４を出る。冷却剤が外側チューブ１０２を介してチャネル６４に流入し、内側チューブ１０１を介してチャネル６４から出るように、逆向きの流れ構成にすることも可能であることを理解されたい。また、熱伝達の技術分野の当業者には、電極５２の表面積およびヘッド７２との近接性により、終端部９４の構成が熱伝達率に影響を及ぼすことが理解されるであろう。上述のとおり、終端部９４の幾何学的輪郭が異なれば、同じ循環流速でも対流熱伝達係数は異なるものとなる。
【００３５】
図２〜図４Ａに示したカップ８１を含む電極５２の実施形態では、腐食および堆積物の形成によりカップ８１の耐久性が低下し、その結果キャリア体２４上に配設されたソケット５７と、電極５２のカップ８１の一部分の内部に配置されたコンタクト領域８０との間の嵌合状態が劣化する。嵌合状態が劣化すると、電極５２からキャリア体２４に電流が流れるときにコンタクト領域８０とソケット５７との間に小電気アークが発生する。このような小電気アークにより電極５２の金属がキャリア体２４上に堆積し、その結果キャリア体２４上に蒸着される材料２２の金属汚染が生じる。一例として、高純度シリコンの製造では、蒸着後の加工キャリア体に含まれる金属汚染物を最小限に抑えることが望ましい。というのも、金属汚染物は、加工キャリア体から作製されるシリコンインゴットおよびウェハに不純物が混入する原因となるからである。このようなウェハ上の金属汚染物は、マイクロ電子デバイスの後処理中にバルクウェハから該ウェハにより作製されるマイクロ電子デバイスの活性領域へと拡散するおそれがある。例えば、加工キャリア体中の銅の濃度が高すぎると、例外的に銅がウェハ内で拡散する傾向がある。こうした汚染に関する問題は、電極５２が露出銅を含む場合に特に顕著となる。
【００３６】
一般に、金属汚染が多結晶シリコンの閾値レベルを超えた場合、または材料２２が電極５２上に蒸着され、加工後にソケット５７を電極５２のカップ８１から取り外すことが妨げられる場合は、電極５２を交換しなければならない。この状況を例示すると、銅系電極に起因する多結晶シリコンの銅汚染は、典型的には０．０１ｐｐｂａの閾値を下回る。しかしながら、高純度半導体材料の製造分野の当業者には、遷移金属汚染の態様が個々の用途に応じて異なることが理解されるであろう。例えば、光起電力電池用のインゴットやウェハの製造に使用されるシリコンは、寿命および電池性能を大きく損なうことなく、半導体グレードのシリコンに比べてかなり高いレベルの銅汚染、例えば１００〜１０，０００倍の銅汚染を許容し得ることが知られている。したがって、多結晶シリコンの各純度仕様を電極交換の必要に照らして個別に評価することができる。
【００３７】
電極５２は、キャリア体２４への材料２２の蒸着中に電極５２上に形成され得る堆積物を除去するために、継続的に機械洗浄処理にかけられる。機械洗浄処理は、典型的にはチャンバ３０内に配設された電極５２のすべての部分に対して実施される。コンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０はキャリア体２４への蒸着中にチャンバ３０および材料２２に晒されるので、電極５２のかかる部分に対する堆積物形成が増加する可能性があり、電極５２の他の部分よりも集中的な機械清掃を要する可能性がある。例えば、コンタクト領域８０はソケット５７によって遮蔽されるので、キャリア体２４への蒸着中にチャンバ３０および材料２２に直接晒されることはない。したがって、コンタクト領域８０上に形成される堆積物は、コンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０上に比べて少なくなる可能性がある。
【００３８】
先述のとおり、ニッケルは電極５２に含まれ得る一般的な材料である。ニッケルは、（同様に電極に一般に含まれる）銅に比べて多結晶シリコンに対する汚染が少ないため、電極５２上、特に多結晶シリコンを形成する製造装置で使用される電極５２上の外部コーティングにも含められる。しかしながら、銅基板上のニッケルコーティングの耐摩耗性は約１．５×１０−５ｍｍ３／Ｎ・ｍと低く、銀および金も耐摩耗性が同様に低いため、電極５２の寿命切れを早めるおそれがある。
【００３９】
図４を参照すると、電極５２は、コンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０上に配設された外部コーティング１０６を含む。特に、外部コーティング１０６は、典型的には電極５２のベース金属上に直接配設される。すなわち、外部コーティング１０６と電極５２のベース金属との間に配設される層は他に存在しない。外部コーティング１０６は、典型的にはコンタクト領域８０の外側のヘッド７２上、および電極５２のシャフト５８上のうちの少なくとも１つに配設される。換言すると、外部コーティング１０６は、コンタクト領域８０の外側のヘッド７２上とシャフト５８上のいずれかに配設することも、コンタクト領域８０の外側のヘッド７２上とシャフト５８上の両方に配置することもできる。外部コーティング１０６をシャフト５８上に含む場合は、外部コーティング１０６をヘッド７２からシャフト５８上の第１の組のねじ山８４まで延在させることができる。
【００４０】
一実施形態において、外部コーティング１０６は更に、物理蒸着法（physical vapor deposition：ＰＶＤ）コーティングまたはプラズマアシスト化学気相成長法（plasma-assisted chemical vapor deposition：ＰＣＶＤ）コーティングのうちの１つとして定義することができる。別の実施形態において、外部コーティング１０６は更に、動的化合物蒸着法（dynamic compound deposition：ＤＣＤ）コーティングとして定義される。動的化合物蒸着法（ＤＣＤ）は、Richter Precision社（ペンシルベニア州イーストピーターズバーグ）が実施する独自の低温コーティングプロセスである。ＰＶＤ、ＰＣＶＤおよびＤＣＤコーティングは、典型的には電気めっきを施すのが困難であるが、先述のような電極５２の特性を改善する材料から形成される。動的化合物蒸着法コーティング１０６は、他の技術によって形成されるコーティングと比較して摩擦係数が大幅に低下し、耐久性が向上する。
【００４１】
外部コーティング１０６は、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する。これにより電極５２の全体的な耐摩耗性が向上する。耐摩耗性は、ＡＳＴＭ Ｇ９９‐５「ピンオンディスク装置による摩耗試験の標準試験方法」によって測定可能である。外部コーティング１０６は、典型的には少なくとも６×１０６ｍｍ３／Ｎ・ｍまたは少なくとも１×１０８ｍｍ３／Ｎ・ｍの耐摩耗性を有する。これらの値はニッケルの耐摩耗性よりも数桁高い値である。耐摩耗性は、上述の機械洗浄処理が発生する故に、コンタクト領域８０の外側における外部コーティング１０６の望ましい特徴である。外部コーティング１０６の導電率は電極５２自体の導電率に比べて重要性が低く、また外部コーティング１０６は蒸着中にキャリア体２４と接触することが企図されないので、キャリア体２４との接触が企図される電極５２の部分に使用し得る材料よりも広範な材料を外部コーティング１０６に使用することが可能となる。しかしながら、外部コーティング１０６に適した材料は必ずしも導電率が低い材料に限らないことを理解されたい。外部コーティング１０６に関しては、ソケット５７との接触が企図される電極５２の部分よりも広範な材料を使用することができるので、より耐食性が高く、したがって電極５２自体に使用される材料よりも付着物の発生速度が遅い材料を選択することができる。付着物の発生を遅らせることは電極５２の寿命を延長するのに有利である。
【００４２】
一実施形態において、外部コーティング１０６はチタン含有化合物を含む。適当なチタン含有化合物は、窒化チタン、炭化チタン、酸化チタンおよびこれらの組合せからなる群から選択することができる。チタン含有化合物は優れた耐摩耗特性を有する。更に、チタン含有化合物は、特に、高い反応器温度におけるクロロシランに対して優れた耐食性を有し、したがってコンタクト領域８０の外側の外部コーティング１０６に理想的に適する可能性がある。特に、酸化チタンは優れた鏡面反射率を有し、したがってコンタクト領域８０の外側の外部コーティング１０６に特に適する可能性がある。酸化チタンの鏡面反射率は、典型的には１〜３０ミクロンの遠赤外線波長では５８〜８０％、１０００〜１５００ｎｍの近赤外線波長では５〜６６％、１５００〜２５００ｎｍの近赤外線波長では３０〜６６％、５００ｎｍ未満のＵＶ可視波長では４０〜６５％である。したがって、酸化チタンはスペクトル反射率の改善に関する大きな利点をもたらす可能性がある。
【００４３】
外部コーティング１０６は、チタン含有化合物に加えてまたはその代わりに他の金属および／または化合物を含んでもよい。例えば一実施形態において、外部コーティング１０６は、銀、ニッケル、クロム、金、白金、パラジウム、ロジウムおよびこれらの合金、例えばニッケル‐銀合金のうちの少なくとも１つを含んでもよい。白金およびロジウムは、コンタクト領域８０の外側の外部コーティング１０６に適する可能性がある。というのも、白金とロジウムはいずれもニッケルより高い温度でシリサイド形成を示す（これにより耐食性に関する利点がもたらされる）からである。典型的には、外部コーティング１０６は実質的にチタン含有化合物のみを含む。しかしながら、１つまたは複数の他の金属が存在する場合、チタン含有化合物の総量は典型的には外部コーティング１０６の総重量に対して少なくとも５０重量％である。チタン含有化合物は電気めっきを施すのが困難である。したがって、チタン含有化合物はＰＶＤまたはＰＣＶＤコーティングに含めることが理想的である。
【００４４】
電極５２のコンタクト領域８０の外側では導電性が重視されないので、コンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０上に配設される外部コーティング１０６に関しては、チタン含有化合物以外の材料を使用してもよい。したがって、外部コーティング１０６をコンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０上に配設する場合は、導電性よりも熱反射特性、熱伝導特性、純度特性および堆積物剥離（deposit release）特性を改善する材料の能力に重きを置いて、材料を選択することができる。
【００４５】
一実施形態において、外部コーティング１０６は、室温下の導電率が７×１０６ジーメンス／メートル未満である。本実施形態において、外部コーティング１０６は、それだけに限らないがダイヤモンド状炭素化合物を含み得る。ダイヤモンド状炭素化合物は当業界で既知であり、当業者によって識別可能である。当業界で知られているように、天然ダイヤモンドはｓｐ３結合炭素原子の純立方晶の結晶方位を有する。溶融材料からのダイヤモンドの成長速度は天然ダイヤモンドとバルク合成ダイヤモンドのいずれの製造方法においても十分に遅く、したがって格子構造が立方体の形に成長する時間が確保され、炭素原子のｓｐ３結合が可能となる。一方、ダイヤモンド状炭素コーティングは、いくつかの方法によって製造可能であり、その結果、用途の要求に合致した特有の最終要求コーティング特性を実現できる。したがって、立方格子と六方格子が原子層ごとに無作為に混在することもある。というのも、原子が材料中の所定位置に「固定」される前に一方の結晶幾何形状が他方を犠牲にして成長する時間が存在しないからである。これにより、長距離結晶秩序を有さない非晶質ダイヤモンド状炭素コーティングが得られる可能性がある。このような長距離結晶秩序の欠如により脆い破面が存在しなくなり、したがって、かかるコーティングがダイヤモンドと同様の硬さを維持しつつも柔軟性を備え、コーティング対象の基礎形状と共形になる利点が得られる。
【００４６】
ダイヤモンド状炭素化合物を含むコーティングは、Richter Precision社からTribo-kote（商標）という商品名で販売されている。特に、ダイヤモンド状炭素化合物を含む外部コーティング１０６は、優れた熱反射特性、熱伝導特性、純度特性および堆積物剥離特性を有する。このような特性は、キャリア体２４への蒸着中にコンタクト領域８０の外側に位置する電極５２の外面６０がチャンバ３０および材料２２に晒されるので、コンタクト領域８０の外側かつチャンバ３０の内側における電極５２の外面６０にとって理想的である。特に、ダイヤモンド状炭素化合物の鏡面反射率は、典型的にはPerkin Elmer社製Lambda 19分光光度計で測定した場合、１５〜３０ミクロンの遠赤外線波長では１０〜２０％、１０００〜２５００ｎｍの近赤外線波長では２５〜３３％、５００ｎｍ未満のＵＶ可視波長では１０〜２６％である。ダイヤモンド状炭素化合物を使用する場合、外部コーティング１０６中に存在するダイヤモンド状炭素化合物の量は、典型的には外部コーティング１０６の総重量に対して９５重量％超である。より典型的には、ダイヤモンド状炭素化合物を使用する場合、外部コーティング１０６はダイヤモンド状炭素化合物のみを含む。ダイヤモンド状炭素化合物の蒸着は典型的には動的コーティング蒸着技法（既述）を利用して実施するが、本発明は何らかの特定の技法によるダイヤモンド状炭素コーティングの蒸着に限定されるものではないことを理解されたい。
【００４７】
外部コーティング１０６は、電極５２の形成に一般的に使用される材料よりも高い耐摩耗性をもたらすことにより電極の寿命を更に延長することができる。更に、コンタクト領域８０の外側における電極５２の耐摩耗性は電極５２の交換の要否を左右する要因の１つである故に、耐摩耗性に基づく外部コーティング１０６の材料選択は、耐摩耗性への関心が相対的に低いこともある電極５２の他の部分の材料選択よりも、電極５２の寿命を延長する上で高い効果を発揮する可能性がある。
【００４８】
外部コーティング１０６に使用する材料の特定のタイプは、外部コーティング１０６の特定の場所に依存する可能性がある。例えば腐食源、したがって付着物源は、外部コーティング１０６の特定の場所に応じて異なる可能性がある。外部コーティング１０６をコンタクト領域８０の外側に位置するヘッド７２の外面６０上に配設する場合、該外部コーティング１０６はチャンバ３０の内部に配設され、したがってキャリア体２４への蒸着に使用される材料２２に晒されることになる。かかる状況下では、多結晶シリコン回収中の塩化物環境における耐食性をもたらすこと、ならびに蒸着プロセス中に使用される材料２２への暴露の結果もたらされる塩素化および／またはケイ素化による化学的侵食（chemical attack）への耐性を高めることが、外部コーティング１０６にとって望ましい可能性がある。
【００４９】
外部コーティング１０６をシャフト５８の外面６０上に配設する場合、該外部コーティング１０６は、コンタクト領域８０の外側のヘッド７２上の外部コーティング１０６に含まれるのと同じ金属を含むようにすることも異なる金属を含むようにすることも可能である。一実施形態において、シャフト５８上の外部コーティング１０６はヘッド７２の外部コーティング１０６と異なる材料を含むが、これにより、シャフト５８上の外部コーティング１０６を、ヘッド７２の外面６０上の腐食原因とは異なるソースに由来する腐食に耐え得るように調整することが可能となる。別の実施形態において、シャフト７２は、それ自体の外面６０上に配設されるコーティングを含まなくてもよい。また別の実施形態において、ヘッドの外面６０がコーティングを含まないようにし、外部コーティング１０６をシャフト５８の外面６０上にのみ配設することも可能である。
【００５０】
図４を参照すると、電極５２は、電極５２のコンタクト領域８０上に配設されるコンタクト領域コーティング１１０も含むことができる。コンタクト領域コーティング１１０が存在する場合、コンタクト領域コーティング１１０は、典型的には電極５２のベース金属上に直接配設される。すなわち、コンタクト領域コーティング１１０と電極５２のベース金属との間に配設される層は他に存在しない。コンタクト領域コーティング１１０は、少なくとも７×１０６ジーメンス／メートル、より典型的には少なくとも２０×１０６Ｓ／ｍ、最も典型的には少なくとも４０×１０６Ｓ／ｍ（それぞれ室温下の測定値）の導電率を有するが、導電率の上限を制限するものではない。コンタクト領域コーティング１１０の導電率は、電極５２とキャリア体２４との間の主電流路に入らない電極５２の他の部分よりも重要性が高いため、またコンタクト領域コーティング１１０は蒸着中にソケット５７と接触し、キャリア体上に蒸着される材料２２からある程度保護されるため、コンタクト領域コーティング１１０用の特定の材料としては、上述の導電特性を満足する材料が選択される。
【００５１】
コンタクト領域コーティング１１０は、室温下の導電率が少なくとも７×１０６ジーメンス／メートルである上記のようなチタン含有化合物を含んでもよい。このような適当なチタン含有化合物は、窒化チタン、炭化チタンおよびこれらの組合せからなる群から選択することができる。これらのチタン含有化合物は十分な導電率および耐摩耗性を有するため、コンタクト領域コーティング１１０にとって理想的である。
【００５２】
コンタクト領域コーティング１１０は外部コーティング１０６と異なってもよい。特に、コンタクト領域コーティング１１０は、外部コーティング１０６と異なる材料を含むこと、および／または外部コーティング１０６と異なる技術を利用して形成することが可能である。コンタクト領域コーティング１１０または外部コーティング１０６に使用される材料のタイプは、導電性等の物理的特性に関する考慮事項に応じて異なる可能性がある。例えば、先述のとおり、コンタクト領域８０の導電率は、電極５２とキャリア体２４との間の主電流路に入らない電極５２の他の部分と比較して重要性が高い。したがって、コンタクト領域コーティング１１０（存在する場合）は室温下で少なくとも７×１０６ジーメンス／メートルの導電率を有するが、外部コーティング１０６は必ずしもこのような高い導電率を有する必要はない。
【００５３】
コンタクト領域コーティング１１０およびコンタクト領域８０の外側の外部コーティング１０６は、典型的には約０．１μｍ〜約５μｍの厚さを有する。図示は省略するが、コンタクト領域コーティング１１０および外部コーティング１０６は、例えばコンタクト領域コーティング１１０および外部コーティング１０６のより高い有効厚さを達成するために、一般的な組成構造を有する複数の個別層を含み得ることを理解されたい。更に、本発明の範囲から逸脱しない限り、外部コーティング１０６および／またはコンタクト領域コーティング１１０を覆うように付加的なコーティングを配設することも可能であることを理解されたい。
【００５４】
上記の説明から、コンタクト領域コーティング１１０の内容が外部コーティング１０６と異なる可能性があることが分かる。電極５２がカップ８１を画定し、コンタクト領域８０がカップ８１の一部分の内部に配置される場合は、外部コーティング１０６をカップ８１の底部１１２上に配設してもよく、また外部コーティング１０６とカップ８１の側壁１１４上のコンタクト領域コーティング１１０とが異なるようにしてもよい。というのも、カップ８１の底部１１２については導電性が重視されない可能性があるからである。したがって、カップ８１の底部１１２上に配設される外部コーティング１０６は、室温下で７×１０６ジーメンス／メートル未満の導電率を有するものであってよく、優れた熱反射特性、熱伝導特性、純度特性および堆積物剥離特性ならびに優れた耐摩耗性を有するダイヤモンド状炭素化合物を含んでもよい。更に、室温下の導電率が７×１０６ジーメンス／メートル未満であり、カップ８１の底部１１２に配設される外部コーティング１０６は、ソケット５７がカップ８１の底部１１２と接触していないときにカップ８１の底部１１２とソケット５７との間でアークが発生するのを効果的に防止することができる。
【００５５】
また、いくつかの状況下では、電極５２の特定のベース金属、キャリア体５６上に蒸着される材料２２、製造装置の所期の使用条件といった各種要因に応じて電極５２を選択的にコーティングすることが望ましい可能性もある。一実施形態において、電極５２のコンタクト領域８０はコーティングを含まない。
【００５６】
上述のとおり、外部コーティング１０６および随意にコンタクト領域コーティング１１０を有する電極５２は、製造装置２０の動作中にチャンバ３０内に存在する気体に対して耐食性を示す可能性がある。特に、電極５２は、最高４５０℃の高温下で水素およびトリクロロシランに対する優れた耐性を示し得る。例えば、外部コーティング１０６および随意にコンタクト領域コーティング１１０を有する電極５２は、水素およびトリクロロシランガス雰囲気に４５０℃の温度で５時間晒した後に、表面の起泡または劣化が少なくまたは発生せず（目視観察により判定）、重量の変化が生じないまたは重量の正の変化を示す可能性がある。このことは、電極５２または各種コーティング１０６、１１０の気体による腐食が少ないことまたは腐食が生じないことを示す。ある程度の重量減少（表面の劣化）が許容され得るが、そのような重量減少は典型的には第２の外部コーティング１０６の総重量の２０重量％以下、または１５重量％以下、または１０重量％以下であるが、重量減少はないことが好ましい。しかしながら、本発明の電極５２は、耐食性に関する何らかの特定の物理的特性に限定されるものではないことを理解されたい。
【００５７】
電極５２の寿命を延長するために、電極５２の外面６０およびコンタクト領域８０以外の場所をコーティングしてもよい。図２〜図４を参照すると、電極５２の内面６２上には、電極５２と冷却剤との間の熱伝導率を維持するためのチャネルコーティング１０４を配設することができる。一般に、チャネルコーティング１０４は、電極５２の腐食に対する耐性と比較して、冷却剤と内面６２の相互作用によって生じる腐食に対して高い耐性を有する。チャネルコーティング１０４は、典型的には耐食性を有し、かつ堆積物の堆積を回避する金属を含む。例えば、チャネルコーティング１０４は、銀、金、ニッケル、クロムおよびこれらの合金、例えばニッケル‐銀合金のうちの少なくとも１つを含んでよい。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の熱伝導率は、７０．３〜４２７Ｗ／ｍＫ、より典型的には７０．３〜４０５Ｗ／ｍＫ、最も典型的には７０．３〜９０．５Ｗ／ｍＫである。また、チャネルコーティング１０４の厚さは、０．００２５ｍｍ〜０．０２６ｍｍ、より典型的には０．００２５ｍｍ〜０．０１２７ｍｍ、最も典型的には０．００５１ｍｍ〜０．０１２７ｍｍである。
【００５８】
加えて、電極５２は、チャネルコーティング１０４上に配設される曇り防止層（anti-tarnishing layer）を更に有し得ることを理解されたい。該曇り防止層は、チャネルコーティング１０４の上部に塗布される保護薄膜有機層である。電極５２のチャネルコーティング１０４の形成後に、Technic社のTarniban（商標）のような保護系を使用して、過度の熱抵抗を誘起することなく電極５２内およびチャネルコーティング１０４内の金属の酸化を低減することができる。例えば、一実施形態では、純銀と比較して堆積物の形成に対する耐性を改善するために、電極５２が銀を含み、チャネルコーティング１０４が銀を含み、曇り防止層を設けるようにしてもよい。典型的には、熱伝導率および堆積物の形成に対する耐性を最大化するために、電極５２が銅を含み、チャネルコーティング１０４がニッケルを含み、チャネルコーティング１０４上に曇り防止層が配設されるようにする。
【００５９】
理論に束縛されるものではないが、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により電極５２の寿命が延長される。電極５２の寿命を増加させると、電極５２の交換頻度がチャネルコーティング１０４のない電極５２と比較して低下するので、生産コストが減少する。加えて、材料２２をキャリア体２４上に蒸着する製造時間も短縮される。なぜならば、チャネルコーティング１０４なしで電極５２を使用した場合と比較して電極５２の交換頻度が低下するからである。チャネルコーティング１０４は結果として製造装置２０のダウンタイムを短縮する。
【００６０】
電極５２は、外部コーティング１０６に加えてチャネルコーティング１０４およびコンタクト領域コーティング１１０のうちの少なくとも１つを任意の組合せで有し得ることを理解されたい。チャネルコーティング１０４は電気めっきによって形成可能である。しかしながら、本発明から逸脱しない限り、各コーティングは様々な方法によって形成可能であることを理解されたい。また、多結晶シリコン等の高純度半導体材料を製造する技術分野の当業者なら、めっき処理の中にはドーパントとなる材料、すなわちＩＩＩ族およびＶ族元素（多結晶シリコン製造では窒素を除く）を利用するものがあり、また適切なコーティング方法を選択することによりキャリア体２４の汚染可能性が最小化され得ることを理解するであろう。例えば、典型的にはチャンバ３２内に配設される、電極のヘッドコーティング１０８やコンタクト領域コーティング１１０等の各領域は、それぞれの電極コーティングにおけるホウ素およびリンの取り込み（boron and phosphorous incorporation）が最小限に抑えられることが望ましい。
【００６１】
次に図６を参照して、キャリア体２４上に材料２２を堆積する典型的な方法について説明する。キャリア体２４は、キャリア体２４の第１の端部５４および第２の端部５６にそれぞれ配設されたソケット５７が電極５２のカップ８１内に配設され、チャンバ３０が封止されるように、チャンバ３０内に配置される。電流は電源装置９６から電極５２に伝達される。蒸着温度は蒸着対象の材料２２に基づいて計算される。キャリア体２４の動作温度は、電流をキャリア体２４まで直接通過させることによりキャリア体２４の動作温度が蒸着温度を上回るように増加される。キャリア体２４が蒸着温度に達すると、チャンバ３０内に気体４５が導入される。一実施形態において、チャンバ３０内に導入される気体４５は、クロロシランやブロモシラン等のハロシランを含む。気体は更に水素を含んでもよい。しかしながら、本発明は気体中に存在する成分に限定されず、気体は他の蒸着前駆体、特にシラン、四塩化ケイ素、トリブロモシラン等の分子を含むシリコンを含み得ることを理解されたい。一実施形態において、キャリア体２４はシリコンスリムロッドであり、製造装置２０を使用してキャリア体上にシリコンを蒸着することができる。特に、本実施形態では、気体は典型的にはトリクロロシランを含有し、シリコンはトリクロロシランの熱分解の結果としてキャリア体２４上に蒸着される。冷却剤を利用して電極５２の動作温度が蒸着温度に達するのを防止し、シリコンが電極５２上に蒸着されないようにする。材料２２は、キャリア体２４上の材料２２が所望の直径に達するまでキャリア体２４上に均一に蒸着される。
【００６２】
キャリア体２４の加工が済むと電流が遮断され、これにより電極５２およびキャリア体２４は電流の受け取りを停止する。気体４５がハウジング２８の出口４６を通じて排出されると、キャリア体２４の冷却が可能となる。加工キャリア体２４の動作温度が低下すると、加工キャリア体２４をチャンバ３０から取り出すことが可能となる。その後加工キャリア体２４を取り出し、製造装置２０内に新しいキャリア体２４を設置する。
【実施例】
【００６３】
ニッケルから形成されるサンプルクーポンの耐食性を例示するために、下記の表１に示すような様々なコーティングを配設して様々な実施例を調製した。
【００６４】
【表１】
2013507524.tif 000003
【００６５】
実施例１〜５の各クーポンを３５０℃の水素環境下に置いて５時間放置した。実験前後に各クーポンの重量を記録した。各クーポンの初期の物理的状態および最終的な物理的状態（例えば表面の起泡および劣化）も観察した。テスト結果を下記の表２に示す。
【００６６】
【表２】
2013507524.tif 000004
【００６７】
実施例６のクーポンを４５０℃の水素およびトリクロロシラン環境下に置いて５時間放置した。実験前後にクーポンの重量を記録した。クーポンの初期の物理的状態および最終的な物理的状態（例えば表面の起泡および劣化）も観察した。クーポンの初期重量は１８．０２６４ｇ、最終重量は１８．０２６６ｇ、したがって０．０００２ｇの重量差があったが、表面の起泡または劣化は見られなかった。
【００６８】
上記の教示に照らせば本発明の様々な修正形態および変更形態が考案され得ることは明らかである。本発明は、添付の特許請求の範囲の具体的な記載と異なる形で実施されてもよい。特許請求の範囲に記載した各請求項は、詳細な説明に明示した特定の化合物、組成物または方法に限定されるものではなく、特許請求の範囲に含まれる実施形態に応じて異なる可能性があることを理解されたい。様々な実施形態の特定の特徴または態様を説明するために本明細書に記載したマーカッシュ群に関しては、他のすべてのマーカッシュ要素から独立したマーカッシュ群の各メンバーから異なる結果、特別な結果および／または予想外の結果が得られることを理解されたい。マーカッシュ群の各要素は個別に利用することも組み合わせて利用することも可能であり、特許請求の範囲に含まれる個々の実施形態を適切にサポートする。
【００６９】
特許請求の範囲には、本発明の様々な実施形態を個別に説明する際および網羅的に説明する際に利用するすべての範囲および部分的範囲が含まれ、かつ、そのような値が本明細書に明記されていない場合でも、各範囲に含まれるすべての値および／または小数値を含めたすべての範囲が記載され想定されていることを理解されたい。本明細書に列挙した範囲および部分的範囲は、本発明の様々な実施形態の記載を十分なものとし、各実施形態を実施可能にするためのものであるが、かかる範囲および部分的範囲を１／２、１／３、１／４、１／５等の関連範囲に細分することも可能であることが、当業者には容易に理解されるであろう。単なる一例として、「０．１〜０．９」という範囲であれば、下位１／３、すなわち０．１〜０．３と、中位１／３、すなわち０．４〜０．６と、上位１／３、すなわち０．７〜０．９とに細分することができる。この場合も各範囲が個別にかつ全体の範囲が特許請求の範囲に含まれる。各範囲は個別にかつ／または全体的に利用することができ、特許請求の範囲に含まれる個々の実施形態を適切にサポートすることができる。また、「少なくとも」、「より大きい」、「より小さい」、「以下」といった範囲を画定もしくは修飾する表現に関しては、かかる表現が部分的範囲および／または上限もしくは下限も含むことを理解されたい。別の例として、「少なくとも１０」という範囲は、少なくとも１０〜３５の部分的範囲、少なくとも１０〜２５の部分的範囲、２５〜３５の部分的範囲等を本質的に含む。これらの部分的範囲はそれぞれ個別にかつ／または全体的に利用することができ、特許請求の範囲に含まれる個々の実施形態を適切にサポートする。最後に、本明細書の開示に含まれる個々の数値が利用可能であり、各数値はそれぞれ特許請求の範囲に含まれる個々の実施形態を適切にサポートする。例えば、「１〜９」という範囲には、利用可能な個々の整数（例えば「３」）および小数点数（または分数）（例えば「４．１」）を含めた個々の数値が含まれ、特許請求の範囲に含まれる個々の実施形態を適切にサポートする。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月29日(2012.6.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間された第１の端部および第２の端部を有し該端部のそれぞれにソケットが配設されたキャリア体上に材料を蒸着するための製造装置であり、
チャンバを画定するハウジングと、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記チャンバ内に気体を導入するための入口と、
前記ハウジング内に通じるように画定され、前記気体を前記チャンバから排出するための出口と、
前記ハウジングを貫通して配設され、前記ソケットと結合されるように少なくとも部分的に前記チャンバ内に配設される少なくとも１つの電極であって、
第１の端部および第２の端部を有するシャフト、ならびに
前記シャフトの前記端部のうちの一方に配設されたヘッドであって、前記ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を含む外面を有するヘッド
を有する電極と、
前記電極と結合され、前記電極に電流を供給するための電源装置と、
前記コンタクト領域の外側に位置する前記電極の前記外面上に配設され、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する外部コーティングと
を備えることを特徴とする製造装置。
【請求項２】
前記電極はベース金属から形成され、前記外部コーティングは前記電極の前記ベース金属上に直接配設される請求項１に記載の製造装置。
【請求項３】
前記外部コーティングは、前記シャフト上および前記コンタクト領域の外側の前記ヘッド上に配設され、前記シャフト上の前記外部コーティングは、前記ヘッド上の前記外部コーティングと異なる材料を含む請求項１または２に記載の製造装置。
【請求項４】
前記外部コーティングは約０．１〜約５μｍの厚さを有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造装置。
【請求項５】
互いに離間された第１の端部および第２の端部を有し該端部のそれぞれにソケットが配設されたキャリア体上に材料を蒸着するための製造装置と共に使用される電極であり、
第１の端部および第２の端部を有するシャフト、ならびに
前記シャフトの前記端部のうちの一方に配設されたヘッドであって、前記ソケットと接触するように適合されたコンタクト領域を含む外面を有するヘッド
を有する電極と、
前記コンタクト領域の外側に位置する前記電極の前記外面上に配設され、ニッケルより高い耐摩耗性（測定単位：ｍｍ３／Ｎ・ｍ）を有する外部コーティングと
を備えることを特徴とする電極。
【請求項６】
前記電極はベース金属から形成され、前記外部コーティングは前記電極の前記ベース金属上に直接配設される請求項５に記載の電極。
【請求項７】
前記ベース金属は、銅、銀、ニッケル、インコネル（登録商標）、金およびこれらの合金からなる群から選択される請求項６に記載の電極。
【請求項８】
前記電極はカップを画定し、該カップの一部分の内部に前記コンタクト領域が配置される請求項５〜７のいずれか一項に記載の電極。
【請求項９】
前記コンタクト領域は前記カップの側壁上にのみ配置され、前記外部コーティングは前記カップの前記底部上に配設される請求項８に記載の電極。
【請求項１０】
前記外部コーティングは約０．１〜約５μｍの厚さを有する請求項５〜９のいずれか一項に記載の電極。
【国際調査報告】
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