производственная установка для осаждения материала и электрод для использования в ней

Формула изобретения

1. Производственная установка для осаждения материала на несущую подложку, имеющую находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец, с контактным гнездом, расположенным на каждом конце несущей подложки, причем упомянутая установка содержит:

корпус, образующий камеру;

впуск, образованный через упомянутый корпус, для введения газа в упомянутую камеру;

выпуск, образованный через упомянутый корпус, для отведения газа из упомянутой камеры;

по меньшей мере один электрод, расположенный проходящим через упомянутый корпус, причем упомянутый электрод по меньшей мере частично расположен внутри упомянутой камеры для приема контактного гнезда, и причем упомянутый электрод имеет внутреннюю поверхность, образующую канал;

источник питания, соединенный с упомянутым электродом, для снабжения электрическим током упомянутого электрода;

циркуляционную систему, расположенную внутри упомянутого канала, для циркуляции охладителя через упомянутый электрод; и

покрытие канала, расположенное на упомянутой внутренней поверхности, для сохранения теплопроводности между упомянутым электродом и охладителем,

при этом упомянутый электрод дополнительно включает в себя ствол, имеющий находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец, и головку, расположенную на упомянутом втором конце упомянутого ствола; и

при этом упомянутая головка имеет внешнюю поверхность, и на упомянутой внешней поверхности упомянутой головки расположено покрытие головки.

2. Установка по п.1, при этом упомянутый по меньшей мере один электрод включает в себя первый электрод для приема контактного гнезда на первом конце несущей подложки и второй электрод для приема контактного гнезда на втором конце несущей подложки.

3. Установка по п.1, при этом упомянутый канал имеет длину, простирающуюся между упомянутым первым концом и упомянутым вторым концом упомянутого электрода.

4. Установка по п.3, при этом упомянутая циркуляционная система включает в себя внутреннюю трубку, установленную внутри упомянутого первого конца упомянутого электрода, причем упомянутая внутренняя трубка расположена внутри и простирающейся вдоль большей части упомянутой длины упомянутого канала.

5. Установка по любому из пп.1-4, при этом упомянутое покрытие канала содержит по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома.

6. Установка по любому из пп.1-4, при этом упомянутое покрытие канала содержит никель.

7. Установка по любому из пп.1-4, при этом упомянутое покрытие канала дополнительно содержит препятствующий потускнению слой, расположенный на упомянутом покрытии канала.

8. Электрод для использования с производственной установкой для осаждения материала на несущую подложку и для циркуляции охладителя через упомянутый электрод, причем упомянутый электрод содержит:

ствол, имеющий находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец;

головку, расположенную на упомянутом втором конце упомянутого ствола;

причем по меньшей мере одно из упомянутого ствола и упомянутой головки включает в себя внутреннюю поверхность, образующую канал;

покрытие канала, расположенное на упомянутой внутренней поверхности, для сохранения теплопроводности между упомянутым электродом и охладителем;

при этом упомянутая головка имеет внешнюю поверхность, и на упомянутой внешней поверхности упомянутой головки расположено покрытие головки.

9. Электрод по п.8, при этом упомянутая внутренняя поверхность включает в себя контактный конец, находящийся на расстоянии от упомянутого первого конца упомянутого ствола.

10. Электрод по п.8, при этом упомянутый ствол образует упомянутый канал.

11. Электрод по п.8, при этом упомянутая головка является цельной с упомянутым стволом, и упомянутый ствол и упомянутая головка содержат медь.

12. Электрод по п.8, при этом упомянутая головка является цельной с упомянутым стволом, и упомянутый ствол и упомянутая головка содержат бескислородную электролитическую медь.

13. Электрод по любому из пп.8-12, при этом упомянутое покрытие канала содержит по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома.

14. Электрод по любому из пп.8-12, при этом упомянутое покрытие канала содержит никель.

15. Электрод по любому из пп.8-12, дополнительно содержащий препятствующий потускнению слой, расположенный на упомянутом покрытии канала.

16. Электрод по любому из пп.8-12, при этом упомянутый ствол имеет внешнюю поверхность, расположенную между упомянутым первым концом и упомянутым вторым концом упомянутого ствола.

17. Электрод по п.16, дополнительно включающий в себя покрытие ствола, расположенное на упомянутой внешней поверхности упомянутого ствола.

18. Электрод по п.17, при этом упомянутое покрытие ствола содержит по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома.

19. Электрод по п.17, при этом упомянутое покрытие ствола содержит серебро.

20. Электрод по п.8, при этом упомянутое покрытие головки содержит по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома.

21. Электрод по п.8, при этом упомянутое покрытие головки содержит никель.

22. Электрод по любому из пп.8-12, при этом несущая подложка имеет находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец, с контактным гнездом, расположенным на каждом конце несущей подложки.

23. Электрод по п.22, при этом упомянутая внешняя поверхность упомянутой головки образует область контакта для приема контактного гнезда на конце несущей подложки.

24. Электрод по п.23, дополнительно включающий в себя покрытие области контакта, расположенное на упомянутой внешней поверхности упомянутой области контакта.

25. Электрод по п.24, при этом упомянутое покрытие области контакта содержит по меньшей мере один элемент из серебра, золота и хрома.

26. Электрод по любому из пп.8-12, при этом упомянутое покрытие канала имеет теплопроводность от 70,3 до 427 Вт/(м·К).

27. Электрод по любому из пп.8-12, при этом упомянутое покрытие канала имеет толщину от 0,0025 мм до 0,026 мм.

Описание изобретения к патенту

Родственные заявки

[0001] Данная заявка испрашивает приоритет и все преимущества по предварительной заявке на патент США № 61/044666, которая была подана 14 апреля 2008 года.

Область изобретения

[0002] Данное изобретение относится к производственной установке. В частности, данное изобретение относится к электроду, используемому внутри производственной установки.

Предпосылки изобретения

[0003] Производственные установки для осаждения материала на несущую подложку известны в данной области техники. Такие производственные установки включают в себя корпус, который образует камеру. Обычно несущая подложка выполнена практически U-образной и имеет находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец. Обычно на каждом конце несущей подложки расположено контактное гнездо. Обычно внутри камеры расположены два или более электрода для приема соответствующего контактного гнезда, расположенного на первом конце и втором конце несущей подложки. Электрод также включает в себя область контакта, которая поддерживает контактное гнездо и, в итоге, несущую подложку, чтобы предотвратить перемещение несущей подложки относительно корпуса. Область контакта является частью электрода, приспособленной находиться в непосредственном контакте с контактным гнездом и обеспечивающей основной путь тока от электрода к контактному гнезду и в несущую подложку.

[0004] С электродом соединен источник питания для питания электрическим током несущей подложки. Электрический ток нагревает как электрод, так и несущую подложку. Электрод и несущая подложка каждый имеют некую температуру, причем температура несущей подложки разогревается до температуры осаждения. Обработанная несущая подложка формируется путем осаждения материала на несущую подложку.

[0005] Как известно в данной области техники, существуют вариации по форме электрода и контактного гнезда, чтобы учитывать тепловое расширение осажденного на несущую подложку материала при нагревании несущей подложки до температуры осаждения. Один такой способ предполагает использование электрода с плоской головкой и контактного гнезда в виде графитового блока скольжения. Графитовый блок скольжения действует в качестве мостика между несущей подложкой и электродом с плоской головкой. Вес несущей подложки и графитового блока, действующий на область контакта, уменьшает контактное сопротивление между графитовым блоком скольжения и электродом с плоской головкой. Другой такой способ предполагает использование электрода из двух частей. Электрод из двух частей включает в себя первую половину и вторую половину для сжатия контактного гнезда. С первой половиной и второй половиной электрода из двух частей соединен пружинный элемент для обеспечения силы для сжатия контактного гнезда. Другой такой способ предполагает использование образующего стакан электрода с областью контакта, расположенной внутри этого стакана электрода. Контактное гнездо приспособлено садиться в стакан электрода и контактирует с областью контакта, расположенной внутри стакана электрода. Альтернативно, электрод может образовывать область контакта на своей наружной поверхности без образовывания стакана, а контактное гнездо может быть выполнено в виде колпака, который садится поверх электрода для контактирования с областью контакта, расположенной на наружной поверхности электрода.

[0006] С электродом обычно соединена циркуляционная система для циркуляции охладителя через электрод. Циркуляцию охладителя осуществляют для того, чтобы не дать температуре электрода достичь температуры осаждения с тем, чтобы предотвратить осаждение материала на электрод. Регулирование температуры электрода также предотвращает сублимацию материала электрода, а значит, уменьшает вероятность загрязнения несущей подложки.

[0007] Электрод включает в себя внешнюю поверхность и внутреннюю поверхность, имеющую контактный конец и образующую канал. На внутренней поверхности электрода происходит «зарастание» электрода в связи с взаимодействием между охладителем и внутренней поверхностью. Причина зарастания зависит от типа используемого охладителя. Например, в охладителе могут быть суспендированы минералы (например, когда охладителем является вода), и эти минералы могут откладываться на внутренней поверхности в процессе теплообмена между охладителем и электродом. Кроме того, отложения могут накапливаться со временем независимо от присутствия минералов в охладителе. Альтернативно, зарастание может происходить в виде органической пленки, отложенной на внутренней поверхности электрода. Кроме того, зарастание может формироваться в результате окисления внутренней поверхности электрода, например, когда охладителем является деионизированная вода или другие охладители. Конкретные формируемые отложения могут также зависеть от различных факторов, включая те температуры, до которых нагревают внутреннюю поверхность электрода. Зарастание электрода уменьшает способность к теплопередаче между охладителем и электродом.

[0008] Электрод должен быть заменен, когда имеет место одно или более из следующих условий: во-первых, когда загрязнение металлом материала, осаждаемого на несущую подложку, превысит пороговый уровень; во-вторых, когда зарастание области контакта электрода в камере вызывает ухудшение соединения между электродом и контактным гнездом; и, в-третьих, когда требуются слишком большие рабочие температуры для электрода в связи с зарастанием области контакта электрода. Электрод имеет срок службы, определяемый числом несущих подложек, которые электрод может обработать до того, как случится что-то одно из вышеперечисленного.

[0009] В связи с вышеуказанными проблемами, относящимися к зарастанию электрода, остается потребность в по меньшей мере замедлении зарастания электрода для сохранения теплопередачи между электродом и охладителем в канале, тем самым улучшая производительность и увеличивая срок службы электрода.

Сущность изобретения и преимущества

[0010] Данное изобретение относится к производственной установке для осаждения материала на несущую подложку и к электроду для использования с такой производственной установкой. Несущая подложка имеет находящиеся на расстоянии друг от друга первый конец и второй конец. На каждом из концов несущей подложки расположено контактное гнездо.

[0011] Производственная установка включает в себя корпус, который образует камеру. Через корпус образован впуск для введения газа в камеру. Также через корпус образован выпуск для отведения газа из камеры. По меньшей мере один электрод расположен проходящим через корпус, причем этот электрод по меньшей мере частично расположен внутри камеры для приема контактного гнезда. Электрод имеет внутреннюю поверхность, которая образует канал. С электродом соединен источник питания для снабжения электрода электрическим током. Внутри канала расположена циркуляционная система для циркуляции охладителя через электрод.

[0012] На внутренней поверхности электрода расположено покрытие канала для сохранения теплопроводности между электродом и охладителем. Одним преимуществом покрытия канала является то, что можно замедлить зарастание электрода, препятствуя формированию отложений, которые могут образоваться со временем в связи с взаимодействием между охладителем и внутренней поверхностью электрода. Путем замедления зарастания продлевается срок службы электрода, что приводит к меньшей себестоимости производства и уменьшенной длительности цикла производства обработанных несущих подложек.

Краткое описание чертежей

[0013] Другие преимущества данного изобретения будут без труда оценены, а также станут более понятными при обращении к нижеследующему подробному описанию при рассмотрении вместе с приложенными чертежами, на которых:

[0014] Фигура 1 является видом в сечении производственной установки для осаждения материала на несущую подложку;

[0015] Фигура 2 является видом в перспективе образующего стакан электрода, используемого с производственной установкой по Фигуре 1;

[0016] Фигура 3 является видом в сечении электрода, выполненном вдоль линии 3-3 на Фигуре 2, причем электрод имеет внутреннюю поверхность, образующую канал и включающую контактный конец;

[0017] Фигура 3А является увеличенным видом в сечении части электрода по Фигуре 3 с контактным концом, имеющим плоскую конфигурацию:

[0018] Фигура 3B является увеличенным видом в сечении части электрода по Фигуре 3 с альтернативным вариантом реализации контактного конца, имеющего коническую конфигурацию;

[0019] Фигура 3C является увеличенным видом в сечении части электрода по Фигуре 3 с альтернативным вариантом реализации контактного конца, имеющего эллиптическую конфигурацию;

[0020] Фигура 3D является увеличенным видом в сечении части электрода по Фигуре 3 с альтернативным вариантом реализации контактного конца, имеющего конфигурацию перевернутого конуса;

[0021] Фигура 4 является видом в сечении электрода по Фигуре 3 с частью циркуляционной системы, подсоединенной к первому концу электрода;

[0022] Фигура 5 является видом в сечении другого варианта реализации электрода по Фигурам 2 и 3 с расположенными на электроде покрытием ствола, покрытием головки и покрытием области контакта; и

[0023] Фигура 6 является видом в сечении производственной установки по Фигуре 1 во время осаждения материала на несущую подложку.

Подробное описание изобретения

[0024] Обращаясь к Фигурам, на которых похожие номера обозначают похожие или соответствующие части на нескольких видах, производственная установка 20 для осаждения материала 22 на несущую подложку 24 показана на Фигурах 1 и 6. В одном варианте реализации подлежащий осаждению материал 22 является кремнием; тем не менее, следует понимать, что производственная установка 20 может быть использована для осаждения на несущую подложку 24 других материалов без выхода за рамки объема предложенного изобретения.

[0025] Обычно, при способах химического парофазного осаждения, известных в данной области техники, таких как способ Сименса, несущая подложка 24 выполнена практически U-образной и имеет первый конец 54 и второй конец 56, находящиеся на расстоянии и параллельные друг другу. На каждом из первого конца 54 и второго конца 56 несущей подложки 24 расположено контактное гнездо 57.

[0026] Производственная установка 20 включает в себя корпус 28, который образует камеру 30. Обычно, корпус 28 содержит внутренний цилиндр 32, наружный цилиндр 34 и пластину-основание 36. Внутренний цилиндр 32 включает в себя открытый конец 38 и закрытый конец 40, находящиеся на расстоянии друг от друга. Наружный цилиндр 34 расположен вокруг внутреннего цилиндра 32, образуя полость 42 между внутренним цилиндром 32 и наружным цилиндром 34, обычно служащую в качестве рубашки, вмещающей циркулирующую охлаждающую жидкость (не показано). Специалисты в данной области техники должны понимать, что полость 42 может быть традиционной рубашкой сосуда, рубашкой с отражателями или рубашкой из полутрубок, но не ограничивается ими.

[0027] Пластина-основание 36 расположена на открытом конце 38 внутреннего цилиндра 32, образуя камеру 30. Пластина-основание 36 включает в себя уплотнитель (не показан), расположенный в совмещении с внутренним цилиндром 32 для уплотнения камеры 30, когда внутренний цилиндр 32 располагается на пластине-основании 36. В одном варианте реализации производственная установка 20 представляет собой реактор химического парофазного осаждения типа Сименса.

[0028] Корпус 28 образует впуск 44 для введения газа 45 в камеру 30 и выпуск 46 для отведения газа 45 из камеры 30, как показано на Фигуре 6. Обычно, впускной патрубок 48 соединен с впуском 44 для подачи газа 45 в корпус 28, а выпускной патрубок 50 соединен с выпуском 46 для удаления газа 45 из корпуса 28. Выпускной патрубок 50 может быть заключен в рубашку с охлаждающей жидкостью, такой как вода, коммерчески доступная теплопередающая текучая среда или другая теплопередающая текучая среда.

[0029] По меньшей мере один электрод 52 расположен проходящим через корпус 28 для соединения с контактным гнездом 57. В одном варианте реализации, как показано на Фигурах 1 и 6, этот по меньшей мере один электрод 52 включает в себя первый электрод 52, расположенный проходящим через корпус 28, чтобы принимать контактное гнездо 57 первого конца 54 несущей подложки 24, и второй электрод 52, расположенный проходящим через корпус 28, чтобы принимать контактное гнездо 57 второго конца 56 несущей подложки 24. Следует понимать, что электрод 52 может быть электродом любого типа, известного в данной области техники, таким как, например, электрод с плоской головкой, электрод из двух частей или электрод со стаканом. Кроме того, этот по меньшей мере один электрод 52 по меньшей мере частично расположен внутри камеры 30. В одном варианте реализации электрод 52 расположен проходящим через пластину-основание 36.

[0030] Электрод 52 содержит электропроводный материал, имеющий минимальную электропроводность при комнатной температуре по меньшей мере 14×10⁶ Сименс/метр или См/м. Например, электрод 52 может содержать по меньшей мере один материал из меди, серебра, никеля, инконели и золота, каждый из которых удовлетворяет изложенным выше параметрам проводимости. Кроме того, электрод 52 может содержать сплав, который удовлетворяет изложенным выше параметрам проводимости. Обычно, электрод 52 содержит электропроводный материал, имеющий минимальную электропроводность при комнатной температуре примерно 58×10⁶ См/м. Обычно, электрод 52 содержит медь, и медь обычно присутствует в количестве примерно 100% по весу в расчете на вес электрода 52. Медь может быть бескислородной электролитической медью марки UNS 10100.

[0031] Обращаясь также к Фигурам 2, 3, 4 и 5, в одном варианте реализации электрод 52 включает в себя ствол 58, который имеет внешнюю поверхность 60, расположенную между первым концом 61 и вторым концом 62. В одном варианте реализации ствол 58 имеет круглую форму поперечного сечения, приводящую к стволу в форме цилиндра, и образует диаметр D₁. Тем не менее, следует понимать, что ствол 58 может иметь прямоугольную, треугольную или эллиптическую форму поперечного сечения без выхода за рамки предложенного изобретения.

[0032] Электрод 52 может также включать в себя расположенную на стволе 58 головку 72. Следует понимать, что головка 72 может быть цельной со стволом 58. Головка 72 имеет внешнюю поверхность 74, образующую область 76 контакта для приема контактного гнезда 57. Обычно, головка 72 электрода 52 образует стакан 81, а область 76 контакта находится внутри стакана 81. Специалисты в данной области техники должны понимать, что способ соединения несущей подложки 24 с электродом 52 может изменяться в зависимости от применений без выхода за рамки предложенного изобретения. Например, в одном варианте реализации, таком как в случае электродов с плоской головкой (не показано), область контакта может быть лишь верхней, плоской поверхностью на головке 72 электрода 52, а контактное гнездо 57 может образовывать колпак контактного гнезда (не показано), который садится на головку 72 электрода 52 для контактирования с областью контакта. Альтернативно, хотя это и не показано, головка 72 может отсутствовать на концах 61, 62 ствола 58. В этом варианте реализации электрод 52 может образовывать область контакта на внешней поверхности 60 ствола 58, а контактное гнездо 57 может быть выполнено в виде колпака, который садится на ствол 58 электрода 52 для контактирования с областью 76 контакта, расположенной на внешней поверхности 60 ствола 58.

[0033] Контактное гнездо 57 и область 76 контакта могут быть рассчитаны так, чтобы контактное гнездо 57 могло быть удалено из электрода 52, когда несущая подложка 24 обработана и вынимается из производственной установки 20. Обычно, головка 72 образует диаметр D₂ , который больше диаметра D₁ ствола 58. Пластина-основание 36 образует отверстие (не пронумеровано) для приема ствола 58 электрода 52, так что головка 72 электрода 52 остается внутри камеры 30 для уплотнения камеры 30.

[0034] На внешней поверхности 60 электрода 52 может быть расположена первая резьба 78. Снова обращаясь к Фигурам 1 и 6, вокруг электрода 52 обычно расположена диэлектрическая втулка 80 для изолирования электрода 52. Диэлектрическая втулка 80 может содержать керамику. На первой резьбе 78 расположена гайка 82 для зажатия диэлектрической втулки 80 между пластиной-основанием 36 и гайкой 82, чтобы прикрепить электрод 52 к корпусу 28. Следует понимать, что электрод 52 может быть прикреплен к корпусу 28 другими способами, такими как, например, с помощью фланца, без выхода за рамки объема предложенного изобретения.

[0035] Обычно, по меньшей мере одно из ствола 58 и головки 72 включает в себя внутреннюю поверхность 84, образующую канал 86. Обычно, первый конец 61 является открытым концом электрода 52 и образует отверстие (не пронумеровано), чтобы сделать возможным доступ к каналу 86. Внутренняя поверхность 84 включает в себя контактный конец 88, находящийся на расстоянии от первого конца 61 ствола 58. Контактный конец 88 является в целом плоским и параллельным первому концу 61 электрода 52. Контактный конец 88 может иметь плоскую конфигурацию (как показано на Фигуре 3А), конфигурацию в форме конуса (как показано на Фигуре 3B), конфигурацию в форме эллипса (как показано на Фигуре 3С) или конфигурацию в форме перевернутого конуса (как показано на Фигуре 3D). Канал 86 имеет длину L, которая простирается от первого конца 61 электрода 52 до контактного конца 88. Следует понимать, что контактный конец 88 может быть расположен внутри ствола 58 электрода 52, или же контактный конец 88 может быть расположен внутри головки 72 электрода 52, если она имеется, без выхода за рамки предложенного изобретения.

[0036] Производственная установка 20 также включает в себя источник 90 питания, соединенный с электродом 52 для снабжения электрическим током. Обычно, электрический провод или кабель 92 соединяет источник 90 питания с электродом 52. В одном варианте реализации электрический провод 92 подсоединен к электроду 52 путем пропускания электрического провода 92 между первой резьбой 78 и гайкой 82. Также следует понимать, что соединение электрического провода 92 с электродом 52 может быть осуществлено различными способами. Электрод 52 имеет температуру, которая изменяется при прохождении через него электрического тока, что приводит к нагреванию электрода 52 и тем самым установлению рабочей температуры электрода 52. Такое нагревание известно специалистам в данной области техники как джоулев нагрев. В частности, электрический ток проходит через электрод 52, через контактное гнездо 57 и через несущую подложку 24, что приводит к джоулеву нагреву несущей подложки 24. Кроме того, джоулев нагрев несущей подложки 24 приводит к радиационному/конвекционному нагреву камеры 30. Прохождение электрического тока через несущую подложку 24 устанавливает рабочую температуру несущей подложки 24. Тепло, генерируемое несущей подложкой 24, проводится через контактное гнездо 57 в электрод 52, что дополнительно увеличивает рабочую температуру электрода 52.

[0037] Обращаясь к Фигуре 4, производственная установка 20 может также включать в себя циркуляционную систему 94, по меньшей мере частично расположенную внутри канала 86 электрода 52. Следует понимать то, что часть циркуляционной системы 94 может быть расположена вне канала 86. На внутренней поверхности 84 электрода 52 может быть расположена вторая резьба 96 для соединения циркуляционной системы 94 с электродом 52. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны понимать, что для соединения циркуляционной системы 94 с электродом 52 могут быть использованы и другие способы крепления, такие как использование фланцев или муфт.

[0038] Циркуляционная система 94 включает в себя охладитель в проточном сообщении с каналом 86 электрода 52 для уменьшения температуры электрода 52. В одном варианте реализации охладитель является водой; тем не менее, следует понимать, что охладитель может являться любой жидкостью, предназначенной для уменьшения тепла за счет циркуляции, без выхода за рамки предложенного изобретения. Более того, циркуляционная система 94 также включает в себя шланг 98, подключенный между электродом 52 и резервуаром (не показан). Шланг 98 включает в себя внутреннюю трубку 100 и внешнюю трубку 102. Следует понимать то, что внутренняя трубка 100 и внешняя трубка 102 могут быть цельными со шлангом 98, или, альтернативно, внутренняя трубка 100 и внешняя трубка 102 могут быть прикреплены к шлангу 98 с использованием муфт (не показано). Внутренняя трубка 100 расположена внутри канала 86 и простирается на большую часть длины L канала 86 для циркуляции охладителя внутри электрода 52.

[0039] Охладитель внутри циркуляционной системы 94 находится под давлением, чтобы принудительно направить охладитель через внутреннюю трубку 100 и внешние трубки 102. Обычно, охладитель покидает внутреннюю трубку 100 и принудительно сталкивается с контактным концом 88 внутренней поверхности 84 электрода 52, а затем покидает канал 86 через внешнюю трубку 102 шланга 98. Следует понимать, что также возможно изменение конфигурации потоков на обратную, так что охладитель входит в канал 86 через внешнюю трубку 102, а покидает канал 86 через внутреннюю трубку 100. Специалисты в области теплопередачи должны понимать, что конфигурация контактного конца 88 влияет на скорость теплопередачи в связи с площадью поверхности и близостью к головке 72 электрода 52. Как указано выше, различные геометрические конфигурации контактного конца 88 приводят к различным коэффициентам конвективной теплопередачи между электродом 52 и охладителем при одинаковой скорости циркуляции.

[0040] Обращаясь к Фигурам со 2 по 4, на внутренней поверхности 84 электрода 52 может быть расположено покрытие 104 канала для сохранения теплопроводности между электродом 52 и охладителем. В общем, покрытие 104 канала имеет более высокое сопротивление коррозии, которая вызвана взаимодействием охладителя с внутренней поверхностью 84, по сравнению с сопротивлением коррозии электрода 52. Покрытие 104 канала обычно включает в себя металл, который устойчив к коррозии и который ингибирует накопление отложений. Например, покрытие 104 канала может содержать по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома, такой как сплав никель/серебро. Обычно, покрытие 104 канала является никелем. Покрытие 104 канала имеет теплопроводность от 70,3 до 427 Вт/м К, более часто от 70,3 до 405 Вт/м К, а наиболее часто от 70,3 до 90,5 Вт/м К. Покрытие 104 канала также имеет толщину от 0,0025 мм до 0,026 мм, более часто от 0,0025 мм до 0,0127 мм, а наиболее часто от 0,0051 мм до 0,0127 мм.

[0041] Кроме того, следует понимать, что электрод 52 может также включать в себя препятствующий потускнению слой, расположенный на покрытии 104 канала. Препятствующий потускнению слой является защитным тонкопленочным органическим слоем, который нанесен поверх покрытия 104 канала. Защитные системы, такие как Tarniban фирмы Technic Inc., могут быть использованы после формирования покрытия 104 канала электрода 52 для того, чтобы уменьшить окисление металла в электроде 52 и в покрытии 104 канала, не создавая чрезмерного теплового сопротивления. Например, в одном варианте реализации электрод 52 может содержать серебро, а покрытие 104 канала может содержать серебро с препятствующим потускнению слоем, присутствующим для обеспечения улучшенного сопротивления образованию отложений по сравнению с чистым серебром. Обычно, электрод 52 содержит медь, а покрытие 104 канала содержит никель для максимизации теплопроводности и сопротивления образованию отложений, с препятствующим потускнению слоем, расположенным на покрытии 104 канала.

[0042] Не углубляясь в теорию, замедление зарастания, приписываемое присутствию покрытия 104 канала, продлевает срок службы электрода 52. Увеличение срока службы электрода 52 уменьшает себестоимость производства, так как электрод 52 нужно заменять реже по сравнению с электродами 52 без покрытия 104 канала. Кроме того, длительность производства по осаждению материала 22 на несущую подложку 24 также уменьшается, так как замена электродов 52 производится реже по сравнению с ситуацией, когда используются электроды 52 без покрытия 104 канала. Покрытие 104 канала приводит к уменьшению времени простоя производственной установки 20.

[0043] Электрод 52 может быть покрыт в других местах, отличных от внутренней поверхности 84, для продления срока службы электрода 52. Обращаясь к Фигуре 5, в одном варианте реализации электрод 52 включает в себя покрытие 106 ствола, расположенное на внешней поверхности 60 ствола 58. Покрытие 106 ствола простирается от головки 72 до первой резьбы 78 на стволе 58. Покрытие 106 ствола может содержать второй металл. Например, покрытие 106 ствола может содержать по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома. Обычно, покрытие 106 ствола содержит серебро. Покрытие 106 ствола имеет толщину от 0,0254 мм до 0,254 мм, более часто от 0,0508 мм до 0,254 мм, а наиболее часто от 0,127 мм до 0,254 мм.

[0044] В одном варианте реализации электрод 52 включает в себя покрытие 108 головки, расположенное на внешней поверхности 74 головки 72. Покрытие 108 головки обычно содержит металл. Например, покрытие 108 головки может содержать по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома. Обычно, покрытие 108 головки содержит никель. Покрытие 108 головки имеет толщину от 0,0254 мм до 0,254 мм, более часто от 0,0508 мм до 0,254 мм, а наиболее часто от 0,127 мм до 0,254 мм.

[0045] Покрытие 108 головки может обеспечить сопротивление коррозии в хлоридной среде в процессе получения поликристаллического кремния и может также обеспечить сопротивление химическому воздействию при хлорировании и/или силицидировании в результате осаждения материала 22 на несущую подложку 24. На медных электродах образуются Cu₄Si и хлориды меди, а в случае никелевого электрода силицид никеля образуется медленнее, чем силицид меди. Серебро даже еще менее склонно к образованию силицидов.

[0046] В одном варианте реализации электрод 52 включает в себя покрытие 110 области контакта, расположенное на внешней поверхности 82 области 76 контакта. Покрытие 110 области контакта обычно содержит металл. Например, покрытие 110 области контакта может содержать по меньшей мере один элемент из серебра, золота, никеля и хрома. Обычно покрытие 110 области контакта содержит никель или серебро. Покрытие 110 области контакта имеет толщину от 0,00254 мм до 0,254 мм, более часто от 0,00508 мм до 0,127 мм, а наиболее часто от 0,00508 мм до 0,0254 мм. Выбор специального типа металла может зависеть от химической природы газа, тепловых условий вблизи электрода 52 из-за сочетания температуры несущей подложки 24, протекающего через электрод 52 электрического тока, расхода охлаждающей жидкости и температуры охлаждающей жидкости, которые могут все влиять на выбор металлов, используемых для различных секций электрода. Например, покрытие 108 головки может содержать никель или хром в связи с сопротивлением хлорированию, в то время как использование серебра для покрытия 110 области контакта может быть выбрано из-за сопротивления силицидированию помимо естественного сопротивления хлоридному воздействию.

[0047] Покрытие 110 области контакта также обеспечивает улучшенную электропроводность и минимизирует накопление силицида меди внутри области 76 контакта. Накопление силицида меди препятствует должной посадке между контактным гнездом 57 и областью 76 контакта, что может привести к точечной коррозии контактного гнезда 57. Точечная коррозия вызывает маленькие электрические дуги между областью 76 контакта и контактным гнездом 57, что приводит к загрязнению металлом продукта - поликристаллического кремния.

[0048] Следует понимать то, что в дополнение к покрытию 104 канала электрод 52 может иметь по меньшей мере одно из покрытия 106 ствола, покрытия 108 головки и покрытия 110 области контакта в любом сочетании. Покрытие 104 канала, покрытие 106 ствола, покрытие 108 головки и покрытие 110 области контакта могут быть сформированы путем электроосаждения (гальваностегии). Тем не менее, следует понимать, что каждое из этих покрытий может быть сформировано различными способами без выхода за рамки предложенного изобретения. Также, специалисты в области производства полупроводниковых материалов высокой чистоты, таких как поликристаллический кремний, должны понимать, что некоторые процессы нанесения используют материалы, которые являются легирующими примесями, например, элементы III группы и V группы (за исключением азота для случая производства поликристаллического кремния), и выбор подходящего способа нанесения покрытия может минимизировать потенциальное загрязнение несущей подложки 24. Например, желательно, чтобы зоны электрода, обычно расположенные внутри камеры 30, такие как покрытие 108 головки и покрытие 110 области контакта, имели минимальные включения бора и фосфора в их соответствующие электродные покрытия.

[0049] Типичный способ осаждения материала 22 на несущую подложку 24 обсуждается ниже со ссылкой на Фигуру 6. Несущую подложку 24 помещают внутрь камеры 30 так, чтобы контактные гнезда 57, расположенные на первом конце 54 и втором конце 56 несущей подложки 24, были расположены внутри стакана 81 электрода 52, и камеру 30 герметизируют. Пропускают электрический ток от источника 90 питания к электроду 52. Температуру осаждения рассчитывают, исходя из подлежащего осаждению материала 22. Рабочая температура несущей подложки 24 увеличивается при непосредственном прохождении электрического тока в несущей подложке 24, так что рабочая температура несущей подложки 24 превышает температуру осаждения. Газ 45 вводят в камеру 30, как только несущая подложка 24 достигает температуры осаждения. В одном варианте реализации газ 45, вводимый в камеру 30, содержит галоидсилан, такой как хлорсилан или бромсилан. Газ может дополнительно содержать водород. Тем не менее, следует понимать, что данное изобретение не ограничено присутствующими в газе компонентами и что газ может содержать другие предшественники осаждения, в частности, содержащие кремний молекулы, такие как силан, тетрахлорид кремния и трибромсилан. В одном варианте реализации несущая подложка 24 является тонким стержнем кремния, а производственная установка 20 может быть использована для осаждения кремния на него. В частности, в этом варианте реализации в состав газа обычно входит трихлорсилан, а кремний осаждают на несущую подложку 24 в результате термического разложения трихлорсилана. Охладитель используют для предотвращения достижения рабочей температурой электрода 52 температуры осаждения, чтобы гарантировать отсутствие осаждения кремния на электроде 52. Материал 22 осаждают равномерно на несущую подложку 24 до тех пор, пока не будет достигнут желаемый диаметр материала 22 на несущей подложке 24.

[0050] Как только несущая подложка 24 обработана, электрический ток прерывают, так что электрод 52 и несущая подложка 24 перестают получать электрический ток. Газ 45 отводят через выпуск 46 корпуса 28, а несущей подложке 24 и электроду 52 дают охладиться. Как только рабочая температура обработанной несущей подложки 24 понизилась, обработанная несущая подложка 24 может быть вынута из камеры 30. Обработанную несущую подложку 24 затем вынимают, а в производственную установку 20 помещают новую несущую подложку 24.

[0051] Очевидно, в свете вышеприведенных указаний возможны многочисленные модификации и вариации данного изобретения. Вышеуказанное изобретение было описано согласно соответствующим требованиям законодательства; таким образом, описание является по сути скорее примерным, чем ограничивающим. Вариации и модификации раскрытого варианта реализации могут стать ясны специалистам в данной области техники и входят в рамки объема изобретения. Соответственно, объем правовой охраны, предусмотренный этим изобретением, может быть определен только при изучении приведенной далее формулы изобретения.