KR20120085278A - Ｃｖｄ 장치 - Google Patents

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KR20120085278A
KR20120085278A KR1020127011557A KR20127011557A KR20120085278A KR 20120085278 A KR20120085278 A KR 20120085278A KR 1020127011557 A KR1020127011557 A KR 1020127011557A KR 20127011557 A KR20127011557 A KR 20127011557A KR 20120085278 A KR20120085278 A KR 20120085278A
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electrode
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outer coating
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KR1020127011557A
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데이비드 힐랩란드
케이쓰 맥코이
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헴로크세미컨덕터코포레이션
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Abstract

캐리어 본체 상의 재료의 증착을 위한 제조 장치 및 제조 장치와 함께 사용을 위한 전극이 제공된다. 제조 장치는 챔버를 형성하는 하우징을 포함한다. 하우징은 또한 챔버 내로 가스를 도입하기 위한 입구 및 챔버로부터 가스를 배기하기 위한 출구를 형성한다. 적어도 하나의 전극이 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 상태로 하우징을 통해 배치된다. 전극은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트와, 샤프트의 단부들 중 하나 상에 배치된 헤드를 포함한다. 전극의 헤드는 접촉부를 갖는 외부면을 갖는다. 외부 코팅이 접촉 영역의 외부의 전극의 외부면 상에 배치된다. 외부 코팅은 mm3/N*m의 단위로 측정될 때 니켈보다 큰 내마모성을 갖는다.

Description

ＣＶＤ 장치{CVD APPARATUS}
관련 출원
본 특허 출원은 2009년 10월 9일 출원된 미국 가출원 제61/250,340호를 우선권 주장하고 그 모든 이득을 청구한다. 이 가출원의 전체 내용은 본 명세서에 참조로서 명시적으로 포함되어 있다.
기술 분야
본 발명은 제조 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 발명은 제조 장치 내에 이용되는 전극에 관한 것이다.
캐리어 본체 상에 재료의 증착을 위한 제조 장치가 당 기술 분야에 공지되어 있다. 이러한 제조 장치는 챔버를 형성하는 하우징을 포함한다. 일반적으로, 캐리어 본체는 실질적으로 U-형이고, 서로로부터 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 통상적으로, 소켓이 캐리어 본체의 각각의 단부에 배치된다. 일반적으로, 2개 이상의 전극이 캐리어 본체의 제1 단부 및 제2 단부에 배치된 각각의 소켓을 수용하기 위한 챔버 내에 배치된다. 전극은 소켓 및 최종적으로 캐리어 본체를 지지하여 캐리어 본체가 하우징에 대해 이동하는 것을 방지하는 접촉 영역을 갖는 외부면을 포함한다. 접촉 영역은 소켓과 직접 접촉하도록 적용된 전극의 부분이고 전극으로부터 소켓으로 그리고 캐리어 본체 내로의 주 전류 경로를 제공한다.
전원 디바이스가 캐리어 본체에 전류를 공급하기 위해 전극에 결합된다. 전류는 전극 및 캐리어 본체의 모두를 증착 온도로 가열한다. 처리된 캐리어 본체는 증착 온도에서 캐리어 본체 상에 재료를 증착함으로써 형성된다.
당 기술 분야의 공지되어 있는 바와 같이, 캐리어 본체가 증착 온도로 가열됨에 따라 캐리어 본체 상에 증착된 재료의 열팽창을 고려하기 위해 전극 및 소켓의 형상에 편차가 존재한다. 하나의 이러한 방법은 편평 헤드 전극 및 흑연 슬라이딩 블록의 형태의 소켓을 이용한다. 흑연 슬라이딩 블록은 캐리어 본체와 편평 헤드 전극 사이의 브리지로서 작용한다. 접촉 영역에 작용하는 캐리어 본체 및 흑연 슬라이딩 블록의 중량은 흑연 슬라이딩 블록과 편평 헤드 전극 사이의 접촉 저항을 감소시킨다. 다른 이러한 방법은 2-부분 전극의 사용을 수반한다. 2-부분 전극은 소켓을 압축하기 위한 제1 반부 및 제2 반부를 포함한다. 스프링 요소가 소켓을 압축하기 위한 힘을 제공하기 위해 2-부분 전극의 제1 반부 및 제2 반부에 결합된다. 다른 이러한 방법은 전극의 컵 내에 접촉 영역이 위치되어 있는 컵을 형성하는 전극의 사용을 수반한다. 소켓은 전극의 컵 내에 끼워맞춰지고 전극의 컵 내에 위치된 접촉 영역에 접촉하도록 적용된다. 대안적으로, 소켓은 전극의 상부에 끼워지는 캡으로서 구성될 수도 있다.
몇몇 제조 장치에서, 전극의 파울링(fouling)이 특히 캐리어 본체 상에 증착된 재료가 클로로실란의 분해의 결과로서 형성되는 다결정 실리콘일 때 퇴적물의 축적에 기인하여 접촉 영역의 외부 및 챔버 내에 배치된 전극의 외부면에 발생한다. 퇴적물은 시간 경과에 따라 소켓과 전극 사이의 부적절한 끼워맞춤을 초래한다. 부적절한 끼워맞춤은 캐리어 본체 상에 증착된 재료의 금속 오염을 초래하는 접촉 영역과 소켓 사이에 작은 전기 아크를 야기한다. 금속 오염은 증착된 재료가 덜 순수하기 때문에 캐리어 본체의 가치를 감소시킨다. 부가적으로, 파울링은 전극과 소켓 사이의 열전달을 감소시켜, 전극이 더 높은 온도에 도달하여 소켓 및 최종적으로 캐리어 본체를 효과적으로 가열하게 한다. 전극의 더 높은 온도는 전극 상의 재료의 가속화된 증착을 초래한다. 이는 특히 그 내부에 존재하는 유일한 또는 주 금속으로서 은 또는 구리를 포함하는 전극에 대해 해당한다.
전극의 파울링은 챔버의 외부에 있는 외부면의 부분에서, 전극의 외부면 상에 또한 발생할 수 있다. 챔버의 외부에 있는 그 부분 상의 전극의 외부면 상의 파울링은 증착을 위해 사용된 재료에 기인하는 챔버 내에 배치된 전극의 부분 상에 발생하는 파울링의 유형과는 상이하다. 챔버의 외부에 있는 전극의 외부면의 파울링은 제조 장치의 외부의 산업적인 조건에 의해 발생될 수 있고, 또는 공기로의 전극의 노출에 기인하여 단지 산화에만 기인할 수 있다. 이는 특히 그 내부에 존재하는 유일한 또는 주 금속으로서 은 또는 구리를 포함하는 전극에 대해 해당한다.
전극은 통상적으로 캐리어 본체 상의 재료의 증착 중에 그 위에 형성되는 퇴적물의 적어도 일부를 제거하기 위해 기계적 세척 작업을 지속적으로 받게 된다. 기계적 세척 작업은 통상적으로 접촉 영역의 외부에 있는 전극의 외부면을 포함하는, 챔버 내에 배치된 전극의 모든 부분 상에 수행된다.
전극은 이하의 조건 중 하나 이상이 발생할 때, 즉 첫째로 캐리어 본체 상에 증착되는 재료의 금속 오염이 임계 레벨을 초과할 때, 둘째로 전극의 접촉 영역의 파울링이 전극과 소켓 사이의 접속을 열악해지게 할 때, 셋째로 전극을 위한 과잉의 작동 온도가 전극의 접촉 영역의 파울링에 기인하여 요구될 때, 교체되어야 한다. 전극은 상기의 조건 중 하나가 발생하기 전에 전극이 처리될 수 있는 캐리어 본체의 수에 의해 결정된 수명을 갖는다.
부식 및 퇴적물 형성은 전극의 수명을 단축시키는 반면, 기계적 세척 작업에 기인하는 마모는 또한 전극의 수명을 단축시킬 수 있다.
스테인레스강 전극 위에 은 도금을 제공하는 것이 당 기술 분야에 공지되어 있다. 당 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 은은 스테인레스강에 비교할 때 높은 열전도도 및 낮은 전기 비저항을 갖고, 전극의 열전달 및 전기 전도도 특성을 향상시키는 것에 대한 직접적인 이득을 제공할 수 있을 것이다. 종래 기술의 교시에 기초하여, 스테인레스강 전극 위에 은 도금을 제공하는 것은 전극의 열전달 및 전기 전도도 특성을 향상시키는 목표를 만족시키기에 충분하다. 그러나, 종래 기술은 전극의 유효 수명을 연장하는 것에 대한 고려 사항을 다루는데 실패하였다.
드릴 바이트 및 절단 공구와 같은 마모가 쉬운 물체 상에 내마모성 코팅을 형성하는 것이 당 기술 분야에 또한 공지되어 있다. 그러나, 전극은 드릴 바이트 및 절단 공구와 같은 물품에 중요하지 않은 무수히 많은 고려 사항을 받게 된다.
전극의 파울링 및 마모에 관련된 상기 문제점의 견지에서, 전극의 전도도를 향상시키고 수명을 증가시키기 위해 전극의 구조를 더 개발하기 위한 요구가 존재한다.
본 발명은 캐리어 본체 상의 재료의 증착을 위한 제조 장치 및 제조 장치와 함께 사용을 위한 전극에 관한 것이다. 캐리어 본체는 서로로부터 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는다. 소켓은 캐리어 본체의 단부들의 각각에 배치된다.
제조 장치는 챔버를 형성하는 하우징을 포함한다. 입구가 챔버 내로 가스를 도입하기 위해 하우징을 통해 형성된다. 출구가 챔버로부터 가스를 배기하기 위해 하우징을 통해 형성된다. 적어도 하나의 전극이 소켓에 결합하기 위해 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 상태로 하우징을 통해 배치된다. 전극은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트와, 샤프트의 단부들 중 하나 상에 배치된 헤드를 포함한다. 전극의 헤드는 소켓에 접촉하도록 적용된 접촉 영역을 갖는 외부면을 갖는다. 외부 코팅이 접촉 영역의 외부의 전극의 외부면 상에 배치된다. 외부 코팅은 mm3/N*m의 단위로 측정될 때 니켈보다 큰 내마모성을 갖는다. 전원 디바이스가 전류를 전극에 제공하기 위해 전극에 결합된다.
전극의 외부면 상의 외부 코팅의 유형 및 위치를 제어하는 것은 다수의 장점이 있다. 일 장점은 파울링의 소스에 기초하여 상이한 재료를 갖는 그 다양한 영역에서 전극의 외부면 상에 외부 코팅을 형성함으로써 전극의 파울링을 지연시키는 것이 가능하다는 것이다. 파울링을 지연시킴으로써, 전극의 수명이 연장되어, 더 낮은 제조 비용을 초래하고 처리된 캐리어 본체의 제조 시간을 감소시킨다. 또한, 전기 전도도와 관련하는 고려 사항은 접촉 영역 내에서와 비교할 때 외부 표면 상의 접촉 영역의 외부에서 적은 중요성을 갖고, 이에 의해 접촉 영역의 외부의 외부 코팅이 그 내부에 포함될 수 있는 재료의 유형과 관련하여 더 많은 옵션을 개방하게 하는 기회를 제공한다.
본 발명의 다른 장점은 첨부 도면과 연계하여 고려될 때 이하의 상세한 설명을 참조하여 더 양호하게 이해됨에 따라 즉시 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 캐리어 본체 상에 재료를 증착하기 위한 제조 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 제조 장치와 함께 이용된 전극의 사시도.
도 3은 도 2의 라인 3-3을 따라 취한 도 2의 전극의 단면도.
도 4는 그 외부면 상의 외부 코팅을 도시하고 있는 도 3의 전극의 단면도.
도 4a는 순환 시스템의 부분이 그에 연결되어 있는 도 3의 전극의 단면도.
도 5는 캐리어 본체 상의 재료의 증착 중의 도 1의 제조 장치의 단면도.
유사한 도면 부호가 다수의 도면 전체에 걸쳐 유사한 또는 대응 부분을 지시하고 있는 도면을 참조하면, 캐리어 본체(24) 상의 재료(22)의 증착을 위한 제조 장치(20)가 도 1 및 도 5에 도시되어 있다. 일 실시예에서, 증착될 재료(22)는 실리콘이지만, 제조 장치(20)는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 캐리어 본체(24) 상에 다른 재료를 증착하는데 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
통상적으로, 지멘스 방법(Siemens method)과 같은 당 기술 분야에 공지되어 있는 화학 기상 증착의 방법에 의해, 캐리어 본체(24)는 실질적으로 U-형이고, 서로 이격되고 평행한 제1 단부(54) 및 제2 단부(56)를 갖는다. 소켓(57)이 캐리어 본체(24)의 제1 단부(54) 및 제2 단부(56)의 각각에 배치된다.
제조 장치(20)는 챔버(30)를 형성하는 하우징(28)을 포함한다. 통상적으로, 하우징(28)은 내부 실린더(32), 외부 실린더(34) 및 베이스 플레이트(36)를 포함한다. 내부 실린더(32)는 서로로부터 이격된 개방 단부(38) 및 폐쇄 단부(40)를 포함한다. 외부 실린더(34)는 통상적으로 순환된 냉각 유체(도시 생략)를 수납하기 위한 자켓(jacket)으로서 기능하는 공극(void)(42)을 내부 실린더(32)와 외부 실린더(34) 사이에 형성하기 위해 내부 실린더(32) 둘레에 배치된다. 공극(42)은 이들에 한정되는 것은 아니지만, 통상의 용기 자켓, 배플형 자켓 또는 절반 파이프 자켓일 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다.
베이스 플레이트(36)는 챔버(30)를 형성하기 위해 내부 실린더(32)의 개방 단부(38) 상에 배치된다. 베이스 플레이트(36)는 일단 내부 실린더(32)가 베이스 플레이트(36) 상에 배치되면, 챔버(30)를 밀봉하기 위해 내부 실린더(32)와 정렬하여 배치된 밀봉부(도시 생략)를 포함한다. 일 실시예에서, 제조 장치(20)는 지멘스형 화학 기상 증착 반응기이다.
하우징(28)은 챔버(30) 내로 가스(45)를 도입하기 위한 입구(44) 및 챔버(30)로부터 가스(45)를 배기하기 위한 출구(46)를 형성한다. 통상적으로, 입구 파이프(48)가 하우징(28)에 가스(45)를 전달하기 위해 입구(44)에 연결되고, 배기 파이프(50)가 하우징(28)으로부터 가스(45)를 제거하기 위해 출구(46)에 연결된다. 배기 파이프(50)는 물 또는 상업적인 열전달 유체와 같은 냉각 유체로 자켓팅될(jacketed) 수 있다.
적어도 하나의 전극(52)이 소켓(57)과의 결합을 위해 하우징(28)을 통해 배치된다. 일 실시예에서, 도 1 및 도 10에 도시되어 있는 바와 같이, 적어도 하나의 전극(52)은 캐리어 본체(24)의 제1 단부(54)의 소켓(57)을 수용하기 위해 하우징(28)을 통해 배치된 제1 전극(52)과, 캐리어 본체(24)의 제2 단부(56)의 소켓(57)을 수용하기 위해 하우징(28)을 통해 배치된 제2 전극(52)을 포함한다. 전극(52)은 예를 들어 편평 헤드 전극, 2-부분 전극 또는 컵 전극과 같은 당 기술 분야에 공지되어 있는 임의의 유형의 전극일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 적어도 하나의 전극(52)은 챔버(30) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 일 실시예에서, 전극(52)은 베이스 플레이트(36)를 통해 배치된다.
전극(52)은 약 7×106 내지 42×106 지멘스/미터 또는 S/m의 실온에서의 최소 전기 전도도를 갖는 베이스 메틀(base metal)로부터 통상적으로 형성된다. 예를 들어, 전극(52)은 그 각각이 전술된 전도도 파라미터에 부합하는 구리, 은, 니켈, 인코넬(Inconel)
Figure pct00001
, 금 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택된 베이스 메틀로부터 형성될 수 있다. 부가적으로, 전극(52)은 전술된 전도도 파라미터에 부합하는 합금을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 전극(52)은 약 58×106 S/m의 실온에서의 최소 전기 전도도를 갖는 전기 전도성 재료를 포함한다. 통상적으로, 전극(52)은 약 58×106 S/m의 실온에서의 전기 전도도를 갖는 구리를 포함하고, 구리는 통상적으로 전극(52)의 중량에 기초하여 약 100 중량 %의 양으로 존재한다. 구리는 무산소 전해 구리 등급 UNS 10100일 수 있다.
도 2 및 도 3을 또한 참조하면, 전극(52)은 외부면(60)을 갖는다. 전극(52)의 외부면(60)은 접촉 영역(80)을 갖는다. 특히, 본 명세서에 규정된 바와 같은 접촉 영역(80)은 소켓(57)과 직접 접촉하도록 적용되고 전극(52)으로부터 소켓(57)을 통해 캐리어 본체(24) 내로의 주 전류 경로를 제공하는 전극(52)의 외부면(60)의 부분이다. 이와 같이, 제조 장치(20)의 정상 작동 중에, 접촉 영역(80)은 캐리어 본체(24) 상에 증착된 재료(22)로의 노출로부터 차폐된다. 접촉 영역(80)은 소켓(57)과 직접 접촉하도록 적용되고 일반적으로 캐리어 본체(24) 상의 증착 중에 재료(22)에 노출되지 않기 때문에, 접촉 영역(80)은 전극(52)의 다른 부분과는 상이한 디자인 고려 사항을 받게 되고, 이 고려 사항은 이하에 더 상세히 설명된다.
전극(52)은 제1 단부(61) 및 제2 단부(62)를 갖는 샤프트(58)를 포함한다. 샤프트(58)는 전극(52)의 외부면(60)을 더 형성한다. 일반적으로, 제1 단부(61)는 전극(52)의 개방 단부이다. 일 실시예에서, 샤프트(58)는 일반적으로 원통형 형상이고, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 직경(D1)을 규정한다. 그러나, 샤프트(58)는 본 발명으로부터 벗어나지 않고 정사각형, 원형, 직사각형 또는 삼각형과 같은 상이한 형상일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전극(52)은 샤프트(58)의 단부(61, 62) 중 하나 상에 배치된 헤드(72)를 또한 포함할 수 있다. 헤드(72)는 전극(52)의 외부면(60)을 또한 형성한다. 헤드(72)는 샤프트(58)에 일체일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 접촉 영역(80)은 헤드(72) 상에 위치된다. 전극(52)에 소켓(57)을 연결하는 방법은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 용례들 사이에 다양할 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다. 예를 들어, 일 실시예에서, 예를 들어 편평 헤드 전극(도시 생략)에 있어서, 접촉 영역(80)은 단지 전극(52)의 편평한 상부면일 수 있고 소켓(57)은 전극(52)의 제2 단부(62) 위에 끼워맞춰지는 소켓 컵(도시 생략)을 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 전극(52)은 소켓(57)을 수용하기 위한 컵(81)을 형성한다. 전극(52)이 컵(81)을 형성할 때, 접촉 영역(80)은 컵(81)의 부분 내에 위치된다. 더 구체적으로, 컵(81)은 저부(112) 및 측벽(114)을 갖고, 측벽(114)은 일반적으로 테이퍼진 형태의 컵(81)을 형성한다. 본 발명의 목적을 위해, 접촉 영역(80)은 컵(81)의 측벽(114) 상에만 위치된다. 컵(81)의 저부(112)는 소켓(57)이 일반적으로 컵(81)의 테이퍼진 형태에 기인하여 측벽(114) 상에 놓이기 때문에 접촉 영역(80)의 지정에 포함되지 않는다. 이와 같이, 전기 전도도는 일반적으로 컵(81)의 저부(112)에 대한 고려 사항은 아니고, 반면에 전기 전도도는 컵(81)의 측벽(114)에 대한 고려 사항이다. 실제로, 몇몇 상황 하에서, 이하에 더 상세히 설명되는 바와 같이 컵(81)의 저부(112)의 전기 전도도를 최소화하는 것이 바람직할 수도 있다. 소켓(57) 및 컵(81)은, 캐리어 본체(24)가 제조 장치(20)로부터 수확될 때 소켓(57)이 전극(52)으로부터 제거될 수 있도록 설계될 수 있다. 통상적으로, 헤드(72)는 샤프트(58)의 직경(D1)보다 큰 직경(D2)을 형성한다. 베이스 플레이트(36)는 전극(52)의 헤드(72)가 챔버(30)를 밀봉하기 위해 챔버(30) 내에 잔류하도록 전극(52)의 샤프트(58)를 수용하기 위한 구멍(도면 부호 없음)을 형성한다. 헤드(72)는 샤프트(58)에 일체일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
제1 세트의 나사산(84)이 전극(52)의 외부면(60) 상에 배치될 수 있다. 도 1 및 도 5를 재차 참조하면, 유전성 슬리브(86)가 통상적으로 전극(52)을 절연하기 위해 전극(52) 주위에 배치된다. 유전성 슬리브(86)는 세라믹을 포함할 수 있다. 너트(88)가 하우징(28)에 전극(52)을 고정하기 위해 베이스 플레이트(36)와 너트(88) 사이에 유전성 슬리브(86)를 압축하기 위해 제1 세트의 나사산(84) 상에 배치된다. 전극(52)은 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고, 다른 방법에 의해, 예를 들어 플랜지에 의해 하우징(28)에 고정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 2 내지 도 4를 재차 참조하면, 통상적으로, 샤프트(58) 및 헤드(72) 중 적어도 하나는 채널(64)을 형성하는 내부면(62)을 포함한다. 내부면(62)은 샤프트(58)의 제1 단부(61)로부터 이격된 말단 단부(94)를 포함한다. 말단 단부(94)는 일반적으로 편평하고 전극(52)의 제1 단부(61)에 평행하다. 원추형 형태, 타원형 형태 또는 역원추형 형태(어느 것도 도시되어 있지 않음)와 같은 말단 단부(94)의 다른 형태가 이용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 채널(64)은 전극(52)의 제1 단부(61)로부터 말단 단부(94)로 연장하는 길이(L)를 갖는다. 본 발명으로부터 벗어나지 않고, 존재할 때, 말단 단부(94)는 전극(52)의 샤프트(58) 내에 배치될 수 있고 또는 말단 단부(94)는 전극(52)의 헤드(72) 내에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 1 및 도 5를 재차 참조하면, 제조 장치(20)는 전류를 제공하기 위해 전극(52)에 결합된 전원 디바이스(96)를 더 포함한다. 통상적으로, 전기 와이어 또는 케이블(97)이 전원 디바이스(96)를 전극(52)에 결합한다. 일 실시예에서, 전기 와이어(97)는 제1 세트의 나사산(84)과 너트(88) 사이에 전기 와이어(97)를 배치함으로써 전극(52)에 접속된다. 전극(52)으로의 전기 와이어(97)의 접속은 상이한 방법에 의해 성취될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
전극(52)은 그를 통한 전류의 통과에 의해 수정되어 전극(52)의 가열을 초래하고 이에 의해 전극(52)의 작동 온도를 설정하는 온도를 갖는다. 이러한 가열은 주울 가열(Joule heating)로서 당 기술 분야의 숙련자들에게 공지되어 있다. 특히, 전류는 전극(52)을 통해, 전극(52)의 접촉 영역(80)에서 소켓(57)을 통해, 캐리어 본체(24) 내로 통과하여 캐리어 본체(24)의 주울 가열을 초래한다. 부가적으로, 캐리어 본체(24)의 주울 가열은 챔버(30)의 복사/대류 가열을 초래한다. 캐리어 본체(24)를 통한 전류의 통과는 캐리어 본체(24)의 작동 온도를 설정한다.
도 4a를 참조하고, 도 1 및 도 5를 재차 참조하면, 제조 장치(20)는 전극(52)의 채널(64) 내에 배치된 순환 시스템(98)을 또한 포함할 수 있다. 존재할 때, 순환 시스템(98)은 채널(64) 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 순환 시스템(98)의 부분은 채널(64)의 외부에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 제2 세트의 나사산(99)은 전극(52)에 순환 시스템(98)을 결합하기 위해 전극(52)의 내부면(62) 상에 배치될 수 있다. 그러나, 플랜지 또는 커플링의 사용과 같은 다른 체결 방법이 순환 시스템(98)을 전극(52)에 결합하는데 사용될 수 있다는 것이 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다.
순환 시스템(98)은 전극(52)의 온도를 감소시키기 위해 전극(52)의 채널(64)과 유체 연통하는 냉각제를 포함한다. 일 실시예에서, 냉각제는 물이지만, 냉각제는 본 발명으로부터 벗어나지 않고 순환을 통해 열을 감소시키도록 설계된 임의의 유체일 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 더욱이, 순환 시스템(98)은 전극(52)과 저장조(도시 생략) 사이에 결합된 호스(100)를 또한 포함한다. 도 4a만을 참조하면, 호스(100)는 내부 튜브(101) 및 외부 튜브(102)를 포함한다. 내부 튜브(101) 및 외부 튜브(102)는 호스(100)에 일체일 수 있고, 또는 대안적으로 내부 튜브(101) 및 외부 튜브(102)는 커플링(도시 생략)을 이용함으로써 호스(100)에 부착될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 내부 튜브(101)는 채널(64) 내에 배치되고 전극(52) 내에서 냉각제를 순환시키기 위해 채널(64)의 대부분의 길이(L)로 연장한다.
순환 시스템(98) 내의 냉각제는 내부 튜브(101) 및 외부 튜브(102)를 통해 냉각제를 가압하기 위해 압력 하에 있다. 통상적으로, 냉각제는 내부 튜브(101)를 나오고 전극(52)의 내부면(62)의 말단 단부(94)에 대해 가압되고, 이후에 호스(100)의 외부 튜브(102)를 경유하여 채널(64)을 나온다. 냉각제가 외부 튜브(102)를 경유하여 채널(64)에 진입하고 내부 튜브(101)를 경유하여 채널(64)을 나오도록 유동 형태를 반전하는 것도 또한 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 말단 단부(94)의 형태는 전극(52)의 헤드(72)로의 근접도 및 표면적에 기인하여 열전달율에 영향을 미친다는 것이 열전달 분야의 숙련자들에 의해 또한 이해되어야 한다. 전술된 바와 같이, 말단 단부(94)의 상이한 기하학적 윤곽은 동일한 순환 유량에 대해 상이한 대류 열전달 계수를 생성한다.
컵(81)을 포함하는 도 2 내지 도 4a에 도시되어 있는 전극(52)의 실시예에서, 부식 및 퇴적물 형성은 컵(81)의 허용 오차를 감소시키고 캐리어 본체(24) 상에 배치된 소켓(57)과 전극(52)의 컵(81)의 부분 내에 위치된 접촉 영역(80) 사이의 열악한 끼워맞춤을 초래한다. 열악한 끼워맞춤은 전류가 전극(52)으로부터 캐리어 본체(24)로 전도함에 따라 접촉 영역(80)과 소켓(57) 사이에 작은 전기 아크를 초래한다. 작은 전기 아크는 전극(52)의 금속이 캐리어 본체(24) 상에 증착되게 하고, 이에 의해 캐리어 본체(24) 상에 증착된 재료(22)의 금속 오염을 초래한다. 예로서, 고순도 실리콘의 제조시에, 금속 오염물이 실리콘 잉곳 및 처리된 캐리어 본체로부터 제조된 웨이퍼에 불순물을 부여하기 때문에 증착 후에 처리된 캐리어 본체 내에 금속 오염물을 최소로 유지하는 것이 바람직하다. 웨이퍼 상의 이들 금속 오염물은 마이크로 전기 디바이스의 후처리 중에 벌크 웨이퍼로부터 웨이퍼로 제조된 마이크로 전기 디바이스의 능동 영역 내로 확산할 수 있다. 구리는 예를 들어 처리된 캐리어 본체 내의 구리의 농도가 너무 높으면 웨이퍼 내에서 예외적으로 확산하는 경향이 있다. 이러한 오염의 문제점은 전극(52)이 노출된 구리를 포함할 때 특히 만연된다.
일반적으로, 전극(52)은 일단 금속 오염물이 다결정 실리콘 내의 임계 레벨을 초과하면 또는 일단 재료(22)가 전극(52) 상에 증착되고 처리 후에 전극(52)의 컵(81)으로부터 소켓(57)의 제거를 방지하면 교체되어야 한다. 이 상황을 예시하기 위해, 구리계 전극에 기인하는 다결정 실리콘의 구리 오염은 통상적으로 0.01 ppba의 임계치 미만이다. 그러나, 전이 금속 오염에 대한 사양이 특정 용례에 기초하여 상이하다는 것이 고순도 반도체 재료를 제조하는 기술 분야의 숙련자들에게 인식된다. 예를 들어, 태양광 전지를 위한 잉곳 및 웨이퍼의 제조에 사용되는 실리콘은 수명 및 전지 성능의 상당한 손실 없이 예를 들어 100 내지 10,000 폴드(fold)와 같은 반도체 등급 실리콘에 대해 상당히 더 높은 레벨의 구리 오염을 견딜 수 있다는 것이 알려져 있다. 이와 같이, 다결정 실리콘을 위한 각각의 순도 사양은 전극 교체 요구에 대해 간주될 때 개별적으로 평가될 수 있다.
전극(52)은 캐리어 본체(24) 상의 재료(22)의 증착 중에 그 위에 형성될 수 있는 퇴적물을 제거하기 위해 기계적 세척 작업을 연속적으로 받게 된다. 기계적 세척 작업은 통상적으로 챔버(30) 내에 배치된 전극(52)의 모든 부분 상에 수행된다. 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60)은 캐리어 본체(24)의 증착 중에 챔버(30) 및 재료(22)에 노출되기 때문에, 전극(52)의 이러한 부분 상의 퇴적물 형성이 상승될 수 있고 전극(52)의 다른 부분보다 더 강렬한 기계적 세척을 필요로 할 수 있다. 예를 들어, 접촉 영역(80)은 접촉 영역(80)이 소켓(57)에 의해 차폐되는 사실에 기인하여, 캐리어 본체(24) 상의 증착 중에 챔버(30) 및 재료(22)에 직접 노출되지 않는다. 이와 같이, 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60) 상에서보다 더 적은 퇴적물이 접촉 영역(80) 상에 형성될 수 있다.
니켈은 전술된 바와 같이, 전극(52) 내에 포함될 수 있는 통상의 재료이다. 니켈은 또한 전극(52) 상의, 특히 니켈이 구리(또한 통상적으로 전극 내에 포함됨)보다 다결정질 실리콘에 덜 오염성이라는 사실에 기인하여, 다결정 실리콘이 형성되는 제조 장치에 사용된 전극(52) 상의 외부 코팅 내에 포함되어 있다. 그러나, 구리 기판 상의 니켈 코팅은 약 1.5×10-5 mm3/N*m의 낮은 내마모성을 갖고, 은 및 금은 유사하게 낮은 내마모성을 갖는데, 이는 전극(52)의 종말을 가속화할 수 있다.
도 4를 참조하면, 전극(52)은 접촉 영역(80)의 외부의 그 외부면(60) 상에 배치된 외부 코팅(106)을 포함한다. 특히, 외부 코팅(106)은 통상적으로 전극(52)의 베이스 메틀 상에 직접 배치되는데, 즉 어떠한 부가의 층도 외부 코팅(106)과 전극(52)의 베이스 메틀 사이에 배치되지 않는다. 외부 코팅(106)은 통상적으로 접촉 영역(80)의 외부의 헤드(72) 및 전극(52)의 샤프트(58) 중 적어도 하나 상에 배치된다. 달리 말하면, 외부 코팅(106)은 접촉 영역(80)의 외부의 헤드(72) 상에, 샤프트(58) 상에, 또는 접촉 영역(80)의 외부의 헤드(72) 및 샤프트(58)의 모두 상에 배치될 수 있다. 샤프트(58) 상에 포함될 때, 외부 코팅(106)은 헤드(72)로부터 샤프트(58) 상의 제1 세트의 나사산(84)으로 연장할 수 있다.
일 실시예에서, 외부 코팅(106)은 물리적 기상 증착(PVD) 코팅 또는 플라즈마 지원 화학 기상 증착(PCVD) 코팅 중 하나로서 또한 규정될 수 있다. 다른 실시예에서, 외부 코팅(106)은 동적 화합물 증착 코팅으로서 또한 규정된다. 동적 화합물 증착(DCD)은 미국 팬실배니아주 이스트 피터스버그 소재의 리히터 프리시젼 인크(Richter Precision, Inc.)에 의해 실시되는 독점의 저온 코팅 프로세스이다. PVD, PCVD 및 DCD 코팅은 통상적으로 전해 도금이 어렵지만, 전술된 바와 같이 전극(52)에 향상된 특성을 제공하는 재료로부터 형성된다. 동적 화합물 증착 코팅(106)은 다른 기술을 통해 형성된 코팅에 비교할 때 상당히 감소된 마찰 계수 및 증가된 내구성을 갖는다.
외부 코팅(106)은 mm3/N*m 단위로 측정될 때 니켈보다 큰 내마모성을 갖는데, 이는 전극(52)의 전체 내마모성을 향상시킨다. 내마모성은 ASTM G99-5 "핀-온-디스크 장치에 의한 마모 시험을 위한 표준 시험 방법(Standard Test Method for Wear Testing with Pin-on-Disk Apparatus)"에 의해 측정될 수 있다. 외부 코팅(106)은 통상적으로 적어도 6×106 mm3/N*m, 대안적으로 적어도 1×108 mm3/N*m의 내마모성을 갖고, 이는 니켈의 내마모성보다 다수 차수의 크기만큼 크다. 내마모성은 전술된 기계적 세척 작업에 기인하여 접촉 영역(80)의 외부의 외부 코팅(106)의 바람직한 특징이다. 전극(52) 자체에 대해서보다는 외부 코팅(106)에 대해서 전기 전도도의 적은 중요성에 기인하여, 그리고 외부 코팅(106)은 증착 중에 캐리어 본체(24)와 접촉하도록 의도되지 않기 때문에, 캐리어 본체(24)와 접촉하도록 의도되는 전극(52)의 부분에 대해 사용될 수 있는 것보다 더 광범위한 재료가 외부 코팅(106)에 대해 사용될 수 있다. 그러나, 외부 코팅(106)에 적합한 재료는 낮은 전기 전도도를 갖는 것들에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다. 소켓(57)과 접촉하도록 의도되는 전극(52)의 부분에 대해서보다 광범위한 재료가 외부 코팅(106)에 대해 사용될 수 있기 때문에, 더 내부식성이고 따라서 전극 자체(52)에 대해 사용된 재료보다 느린 속도로 오염되는 재료가 선택될 수 있다. 더 느린 오염은 전극(52)의 수명을 증가시키는 것에 대해 장점을 제공한다.
일 실시예에서, 외부 코팅(106)은 티타늄 함유 화합물을 포함한다. 적합한 티타늄 함유 화합물은 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드, 티타늄 산화물 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 티타늄 함유 화합물은 우수한 내마모성 특성을 갖는다. 또한, 티타늄 함유 화합물은 특히 높은 반응기 온도에서 클로로실란에 대해 우수한 내부식성을 가져, 티타늄 함유 화합물이 접촉 영역(80)의 외부의 외부 코팅(106)에 대해 이상적으로 적합할 수 있게 된다. 티타늄 산화물은 특히 티타늄 산화물이 접촉 영역(80)의 외부의 외부 코팅(106)에 특히 적합할 수 있도록 하는 우수한 정반사율을 갖는다. 티타늄 산화물은 통상적으로 1 내지 30 미크론의 원 IR 파장에서 58 내지 80%, 1000 내지 1500 nm의 근 IR 파장에서 5 내지 66%, 1500 내지 2500 nm의 근 IR 파장에서 30 내지 66% 및 500 nm 미만의 UV 가시광 파장에서 40 내지 65%의 정반사율을 갖는다. 이와 같이, 티타늄 산화물은 더 높은 정반사율에 대해 상당한 장점을 제공할 수 있다.
외부 코팅(106)은 티타늄 함유 화합물에 추가하여 또는 그 대신에 다른 금속 및/또는 화합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 외부 코팅(106)은 은, 니켈, 크롬, 금, 플래티늄, 팔라듐 및 로듐 및 니켈/은 합금과 같은 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 플래티늄 및 로듐은 플래티늄 및 로듐의 모두가 니켈보다 높은 온도에서 실리사이드 형성을 나타내는(이에 의해, 내부식성의 견지에서 이득을 제공함) 사실에 기인하여 접촉 영역(80)의 외부의 외부 코팅(106)에 적합할 수 있다. 통상적으로, 외부 코팅(106)은 실질적으로 단지 티타늄 함유 화합물만을 포함한다. 그러나, 다른 금속의 하나 이상이 존재할 때, 티타늄 함유 화합물의 총량은 통상적으로 외부 코팅(106)의 총 중량에 기초하여 적어도 50 중량 %이다. 티타늄 함유 화합물은 전해 도금이 어렵다. 이와 같이, 티타늄 함유 화합물은 PVD 또는 PCVD 코팅 내에 이상적으로 포함된다.
전기 전도도는 전극(52)의 접촉 영역(80)의 외부에서 중요하지 않기 때문에, 티타늄 함유 화합물 이외의 재료가 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60) 상에 배치되는 외부 코팅(106)에 대해 사용될 수 있다. 이와 같이, 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60) 상에 배치된 외부 코팅(106)에 대해, 재료는 전기 전도도에 적은 초점을 갖고 열 반사율, 열전도도, 순도 및 퇴적물 해제 특성을 향상시키는 이들의 능력에 기초하여 선택될 수 있다.
일 실시예에서, 외부 코팅(106)은 실온에서 7×106 지멘스/미터 미만의 전기 전도도를 갖는다. 이 실시예에서, 외부 코팅(106)은 이에 한정되는 것은 아니지만, 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함할 수 있다. 다이아몬드형 탄소 화합물은 당 기술 분야에 공지되어 있고, 당 기술 분야의 숙련자들에 의해 식별 가능하다. 당 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 자연 발생 다이아몬드는 sp3 결합 탄소 원자의 순수 입방 배향을 갖는다. 자연 및 벌크 합성 다이아몬드 제조 방법의 모두에서 용융 재료로부터의 다이아몬드 성장 속도는 격자 구조가 탄소 원자의 sp3 결합에 대해 가능한 입방 형태에서 성장하기 위한 시간을 갖기에 충분히 느리다. 대조적으로, 다이아몬드형 탄소 코팅은 적용 요구에 정합하기 위해 고유의 최종 원하는 코팅 특성을 생성하는 다수의 방법에 의해 생성될 수 있다. 이와 같이, 원자가 재료 내에서 적소에 "고착"되기 전에 결정질 기하학적 구조 중 하나가 다른 하나를 희생하여 성장하기 위해 이용 가능한 시간이 없기 때문에, 입방 및 6각형 격자의 모두는 랜덤하게, 층 대 원자층으로 혼합될 수 있다. 그 결과, 긴 범위 결정질 질서를 갖지 않는 비정질 다이아몬드형 탄소 코팅이 생성될 수 있다. 이러한 긴 범위 결정질 질서의 결여는 취성 파괴 평면이 존재하지 않고, 따라서 이러한 코팅이 다이아몬드만큼 경질을 여전히 유지하면서 코팅되는 기초 형상에 순응성이 있고 가요성이 있는 점에서 장점을 제공한다.
다이아몬드형 탄소 화합물을 포함하는 코팅은 상표명 트리보-코테(Tribo-kote)TM로 리히터 프리시젼 인크로부터 상업적으로 입수 가능하다. 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함하는 외부 코팅(106)은 특히 우수한 열 반사율, 열전도도, 순도 및 퇴적물 해제 특성을 갖고, 이 특성들은 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60)이 캐리어 본체(24) 상의 증착 중에 챔버(30) 및 재료(22)에 노출되기 때문에 챔버(30) 내의 및 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 외부면(60)에 이상적이다. 특히, 다이아몬드형 탄소 화합물은 통상적으로 퍼킨 엘머(Perkin Elmer)로부터의 람다(Lambda) 19 분광 강도계로 측정될 때, 15 내지 30 미크론의 원 IR 파장에서 10 내지 20%, 1000 내지 2500 nm의 근 IR 파장에서 25 내지 33% 및 500 nm의 UV 가시광 파장에서 10 내지 26%의 정반사율을 갖는다. 사용될 때, 다이아몬드형 탄소 화합물은 통상적으로 외부 코팅(106)의 총 중량에 기초하여 95 중량 % 초과의 양으로 외부 코팅(106) 내에 존재한다. 더 통상적으로, 외부 코팅(106)은 사용될 때 단지 다이아몬드형 탄소 화합물만을 포함한다. 다이아몬드형 탄소 화합물은 통상적으로 동적 코팅 증착 기술(전술된 바와 같이)을 통해 증착되지만, 본 발명은 임의의 특정 기술을 통한 다이아몬드형 탄소 코팅의 증착에 한정되는 것은 아니라는 것이 이해되어야 한다.
외부 코팅(106)은 전극(52)을 형성하는데 일반적으로 사용되는 재료보다 높은 내마모성을 제공함으로써 전극의 수명을 더 연장할 수 있다. 또한, 접촉 영역(80)의 외부의 전극(52)의 내마모성은 전극(52)이 교체되어야 하는지 여부를 제어하는 일 팩터이기 때문에, 내마모성에 기초하는 외부 코팅(106)을 위한 재료의 선택은 내마모성이 덜 관련될 수 있는 전극(52)의 다른 부분에 대한 재료의 선택보다 전극(52)의 수명을 연장시키는데 있어서 더 효과적일 수 있다.
외부 코팅(106)을 위해 사용된 재료의 특정 유형은 외부 코팅(106)의 특정 위치에 의존할 수 있다. 예를 들어, 부식의 소스 및 파울링은 외부 코팅(106)의 특정 위치에 의존하여 상이할 수 있다. 외부 코팅(106)이 접촉 영역(80)의 외부의 헤드(72)의 외부면 상에 배치될 때, 외부 코팅(106)은 챔버(30) 내에 배치되고, 따라서 캐리어 본체(24) 상에 증착하는데 사용되는 재료(22)에 노출된다. 이러한 상황 하에서, 외부 코팅(106)이 다결정질 실리콘의 수확 중에 클로라이드 환경에서 내부식성을 제공하고 증착 프로세스 중에 사용되는 재료로의 노출의 결과로서 염소화 및/또는 실리사이드화를 경유하는 화학적 공격에 대한 저항성을 더 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
외부 코팅(106)이 샤프트(58)의 외부면(60) 상에 배치될 때, 외부 코팅(106)은 접촉 영역(80)의 외부의 헤드(72) 상의 외부 코팅(106) 내에 포함되는 것들과 동일하거나 상이한 금속을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 샤프트(58) 상의 외부 코팅(106)은 헤드(72)의 외부 코팅(106)과는 상이한 재료를 포함하여, 이에 의해 샤프트(58) 상의 외부 코팅이 헤드(72)의 외부면(60) 상의 부식의 원인과는 상이한 소스로부터 부식에 저항하도록 적합될 수 있게 한다. 다른 실시예에서, 샤프트(72)는 그 외부면(60) 상에 배치된 코팅이 없을 수 있다. 또 다른 실시예에서, 헤드의 외부면(60)은 코팅이 없을 수 있고, 외부 코팅(106)은 단지 샤프트(58)의 외부면(60) 상에만 배치된다.
도 4를 참조하면, 전극(52)은 전극(52)의 접촉 영역(80) 상에 배치된 접촉 영역 코팅(110)을 또한 포함할 수 있다. 존재할 때, 접촉 영역 코팅(110)은 통상적으로 전극(52)의 베이스 메틀 상에 직접 배치되는데, 즉 어떠한 부가의 층도 접촉 영역 코팅(110)과 전극(52)의 베이스 메틀 사이에 배치되지 않는다. 접촉 영역 코팅(110)은 각각 실온에서 측정될 때 적어도 7×106 지멘스/미터, 더 통상적으로 적어도 20×106 S/m, 가장 통상적으로 적어도 40×106 S/m의 전기 전도도를 갖고, 전기 전도도의 상한은 제한되지 않는다. 전극(52)과 캐리어 본체(24) 사이의 주 전류 경로에 있지 않은 전극(52)의 다른 부분에 대해서보다 접촉 영역 코팅(110)에 대해 더 큰 전기 전도도의 중요성에 기인하여, 그리고 접촉 영역 코팅(110)은 증착 중에 소켓(57)과 접촉하고 캐리어 본체 상에 증착된 재료(22)로부터 다소 차폐되기 때문에, 전술된 전기 전도도 특성을 만족시키는 특정 재료가 접촉 용역 코팅(110)에 사용을 위해 선택된다.
접촉 영역 코팅(110)은 실온에서 적어도 7×106 지멘스/미터의 전기 전도도를 갖는 전술된 것들과 같은 티타늄 함유 화합물을 포함할 수 있다. 적합한 이러한 티타늄 함유 화합물은 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택될 수 있다. 티타늄 함유 화합물은 충분한 전기 전도도 및 내마모성을 가져, 티타늄 함유 화합물이 접촉 영역 코팅(110)에 대해 이상적이게 된다.
접촉 영역 코팅(110)은 외부 코팅(106)과는 상이할 수 있다. 특히, 접촉 영역 코팅(110)은 상이한 재료를 포함할 수 있고 그리고/또는 외부 코팅(106)과는 상이한 기술을 통해 형성될 수 있다. 접촉 영역 코팅(110) 또는 외부 코팅(106)에 대해 사용된 재료의 유형은 전기 전도도와 같은 물리적 특성의 고려에 기인하여 상이할 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 접촉 영역(80)의 전기 전도도는 전극(52)과 캐리어 본체(24) 사이의 주 전류 경로에 있지 않은 전극(52)의 다른 부분에 대해서보다 큰 관련이 있다. 이와 같이, 접촉 영역 코팅(110)(존재할 때)은 실온에서 적어도 7×106 지멘스/미터의 전기 전도도를 갖고, 외부 코팅(106)은 이러한 높은 전기 전도도를 갖도록 요구되지 않는다.
접촉 영역 코팅(110), 뿐만 아니라 접촉 영역(80)의 외부의 외부 코팅(106)은 통상적으로 약 0.1 ㎛ 내지 약 5 ㎛의 두께를 갖는다. 도면에는 도시되어 있지 않지만, 접촉 영역 코팅(110) 및 외부 코팅(106)은 예를 들어 접촉 영역 코팅(110) 및 외부 코팅(106)의 더 높은 유효 두께를 성취하기 위해, 공통 조성 구조를 갖는 다수의 개별층을 포함할 수 있는 것이 이해되어야 한다. 또한, 부가의 코팅이 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 외부 코팅(106) 및/또는 접촉 영역 코팅(110) 상에 배치될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
상기 설명에 기초하여, 접촉 영역 코팅(110)의 취지는 외부 코팅(106)과는 상이할 수 있다는 것이 명백하다. 전극(52)이 컵(81)의 부분 내에 접촉 영역(80)이 위치되어 있는 컵(81)을 형성할 때, 외부 코팅(106)은 컵(81)의 저부(112) 상에 배치될 수 있고, 전기 전도도가 컵(81)의 저부(112)와 관련되지 않을 수 있다는 사실에 기인하여 컵(81)의 측벽(114) 상의 접촉 영역 코팅(110)과는 상이할 수 있다. 이와 같이, 컵(81)의 저부(112) 상에 배치되는 외부 코팅(106)은 실온에서 7×106 지멘스/미터 미만의 전기 전도도를 가질 수 있고, 우수한 열 반사율, 열전도도, 순도 및 퇴적물 해제 특성 뿐만 아니라 우수한 내마모성을 갖는 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함할 수 있다. 더욱이, 실온에서 7×106 지멘스/미터 미만의 전기 전도도를 갖는 컵(81)의 저부(112) 상에 배치된 외부 코팅(106)은 소켓(57)이 컵(81)의 저부(112)와 접촉하지 않을 때 컵(81)의 저부(112)와 소켓(57) 사이의 아크 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.
전극(52)의 선택적 코팅은 전극(52)의 특정 베이스 메틀, 캐리어 본체(56) 상에 적층된 재료(22) 및 제조 장치가 사용되도록 의도되는 조건과 같은 팩터에 의존하여 몇몇 상황 하에서 또한 바람직할 수 있다. 일 실시예에서, 전극(52)의 접촉 영역(80)은 코팅이 없다.
상기에 언급되어 있는 바와 같이, 외부 코팅(106) 및 선택적으로 접촉 영역 코팅(110)을 갖는 전극(52)은 제조 장치(20)의 작동 중에 챔버(30) 내에 존재하는 가스에 대한 내부식성을 나타낼 수 있다. 특히, 전극(52)은 최대 450℃의 상승된 온도에서 수소 및 트리클로로실란에 대한 우수한 저항성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 외부 코팅(106) 및 선택적으로 접촉 영역 코팅(110)을 갖는 전극(52)은, 표면 기포 발생 또는 열화가 적거나 없는 것과 함께, 5시간의 기간 동안 450℃의 온도에서 수소 및 트리클로로실란 가스의 분위기에 노출 후에 중량의 변화를 나타내지 않거나 또는 포지티브 변화를 나타낼 수 있어, 이에 의해 가스에 의한 전극(52) 또는 다양한 코팅(106, 110)의 부식이 적거나 없는 것을 지시한다. 일부 중량 손실이 허용 가능하지만(표면 열화를 지시함), 이러한 중량 손실은 통상적으로 제2 외부 코팅(106)의 총 중량의 20 중량 % 이하, 대안적으로 15 중량 % 이하, 대안적으로 10 중량 % 이하이고, 중량 손실이 없는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 전극(52)은 내부식성과 관련하여 임의의 특정 물리적 특성에 한정되는 것은 아니다.
전극(52)은 전극(52)의 수명을 연장시키기 위해 외부면(60) 및 접촉 영역(80) 이외의 다른 위치에서 코팅될 수 있다. 도 2 내지 도 4를 참조하면, 채널 코팅(104)은 전극(52)과 냉각제 사이의 열전도도를 유지하기 위해 전극(52)의 내부면(62) 상에 배치될 수 있다. 일반적으로, 채널 코팅(104)은 전극(52)의 내부식성에 비교할 때 내부면(62)과 냉각제의 상호 작용에 의해 발생되는 부식에 대해 더 높은 내부식성을 갖는다. 채널 코팅(104)은 통상적으로 내부식성이 있고 퇴적물의 축적을 억제하는 금속을 포함한다. 예를 들어, 채널 코팅(104)은 은, 금, 니켈, 크롬 및 니켈/은 합금과 같은 이들의 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 통상적으로, 채널 코팅(104)은 니켈이다. 채널 코팅(104)은 70.3 내지 427 W/m K, 더 통상적으로 70.3 내지 405 W/m K, 가장 통상적으로 70.3 내지 90.5 W/m K의 열전도도를 갖는다. 채널 코팅(104)은 또한 0.0025 mm 내지 0.026 mm, 더 통상적으로 0.0025 mm 내지 0.0127 mm, 가장 통상적으로 0.0051 mm 내지 0.0127 mm의 두께를 갖는다.
부가적으로, 전극(52)은 채널 코팅(104) 상에 배치된 변색 방지층(anti-tarnishing layer)을 더 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 변색 방지층은 채널 코팅(104)의 상부에 도포된 보호성 박막 유기층이다. 테크닉 인크(Technic Inc.)의 타르니반(Tarniban)TM과 같은 보호 시스템이 과도한 열 저항을 유도하지 않고 전극(52) 및 채널 코팅(104) 내의 금속의 산화를 감소시키기 위해 전극(52)의 채널 코팅(104)의 형성 후에 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 전극(52)은 은을 포함할 수 있고, 채널 코팅(104)은 순은에 비교하여 퇴적물의 형성에 대해 향상된 저항성을 제공하기 위해 존재하는 변색 방지층을 갖는 은을 포함할 수 있다. 통상적으로, 전극(52)은 구리를 포함하고, 채널 코팅(104)은 변색 방지층이 채널 코팅(104) 상에 배치된 상태로 열전도도 및 퇴적물의 형성에 대한 저항성을 최대화하기 위한 니켈을 포함한다.
이론에 의해 구속되지 않고, 채널 코팅(104)의 존재에 기인하는 파울링의 지연은 전극(52)의 수명을 연장한다. 전극(52)의 수명을 증가시키는 것은 채널 코팅(104)이 없는 전극(52)에 비교할 때 전극(52)이 덜 빈번히 교체되어야 하기 때문에 제조 비용을 감소시킨다. 부가적으로, 캐리어 본체(24) 상에 재료(22)를 증착시키기 위한 제조 시간은, 전극(52)이 채널 코팅(104)이 없이 사용될 때에 비교하여 전극(52)의 교체가 덜 빈번하기 때문에 또한 감소된다. 채널 코팅(104)은 제조 장치(20)를 위한 적은 중지 시간을 초래한다.
전극(52)은 외부 코팅(106)에 추가하여 임의의 조합으로 채널 코팅(104) 중 접촉 영역 코팅(110) 중 적어도 하나를 가질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 채널 코팅(104)은 전해 도금에 의해 형성될 수 있다. 그러나, 각각의 코팅은 본 발명으로부터 벗어나지 않고 상이한 방법에 의해 형성될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 몇몇 도금 프로세스는 도펀트, 즉 3족 및 5족 원소(다결정 실리콘의 제조의 경우에 질소는 제외함)인 재료를 이용하고, 적절한 코팅 방법의 선택은 캐리어 본체(24)의 잠재적인 오염을 최소화할 수 있다는 것이 다결정질 실리콘과 같은 고순도 반도체 재료의 제조 분야의 숙련자들에 의해 이해되어야 한다. 예를 들어, 헤드 코팅(108) 및 접촉 영역 코팅(110)과 같은 챔버(32) 내에 통상적으로 배치된 전극의 영역은 이들의 각각의 전극 코팅 내의 최소 붕소 및 인 혼입을 갖는 것이 바람직하다.
캐리어 본체(24) 상의 재료(22)의 일반적인 증착 방법이 도 6을 참조하여 이하에 설명된다. 캐리어 본체(24)가 챔버(30) 내에 배치되어, 캐리어 본체(24)의 제1 단부(54) 및 제2 단부(56)에 배치된 소켓(57)이 전극(52)의 컵(81) 내에 배치되고 챔버(30)가 밀봉되게 된다. 전류는 전원 디바이스(96)로부터 전극(52)으로 전달된다. 증착 온도는 증착될 재료(22)에 기초하여 계산된다. 캐리어 본체(24)의 작동 온도는 캐리어 본체(24)로의 전류의 직접적인 통과에 의해 증가되어 캐리어 본체(24)의 작동 온도가 증착 온도를 초과하게 된다. 일단 캐리어 본체(24)가 증착 온도에 도달하면 가스(45)가 챔버(30) 내에 도입된다. 일 실시예에서, 챔버(30) 내에 도입된 가스(45)는 클로로실란 또는 브로모실란과 같은 할로실란을 포함한다. 가스는 수소를 더 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명은 가스 내에 존재하는 성분에 한정되는 것은 아니고, 가스는 다른 증착 전구체, 특히 실란, 실리콘 테트라클로라이드 및 트리브로모실란과 같은 분자를 함유하는 실리콘을 포함할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 일 실시예에서, 캐리어 본체(24)는 실리콘 슬림 로드(slim rod)이고, 제조 장치(20)는 그 위에 실리콘을 증착하는데 사용될 수 있다. 특히, 이 실시예에서, 가스는 통상적으로 트리클로로실란을 함유하고, 실리콘은 트리클로로실란의 열분해의 결과로서 캐리어 본체(24) 상에 증착된다. 냉각제가 전극(52)의 작동 온도가 증착 온도에 도달하는 것을 방지하여 실리콘이 전극(52) 상에 증착되지 않는 것을 보장하기 위해 이용된다. 재료(22)는 캐리어 본체(24) 상의 재료(22)의 원하는 직경이 도달할 때까지 캐리어 본체(24) 상에 균일하게 증착된다.
일단 캐리어 본체(24)가 처리되면, 전류는 차단되어 전극(52) 및 캐리어 본체(24)가 전류를 수용하는 것을 중단한다. 가스(45)는 하우징(28)의 출구(46)를 통해 배기되고, 캐리어 본체(24)가 냉각되게 된다. 일단 처리된 캐리어 본체(24)의 작동 온도가 냉각되면, 처리된 캐리어 본체(24)는 챔버(30)로부터 제거될 수 있다. 처리된 캐리어 본체(24)는 이어서 제거되고, 새로운 캐리어 본체(24)가 제조 장치(20) 내에 배치된다.
예
다양한 예가 이하의 표 1에 설명되어 있는 바와 같이 그 위에 다양한 코팅이 배치된 상태로, 니켈로부터 형성된 샘플 쿠폰의 내부식성을 예시하기 위해 준비되었다.
쿠폰 재료 코팅
예 1 니켈 PVD 다이아몬드형 탄소, 2.5 ㎛
예 2 니켈 PVD 다이아몬드형 탄소, 5.5 ㎛
예 3 니켈 PVD 다이아몬드형 탄소, 1.5 ㎛
예 4 니켈 TiN/TiOx, 7.0 ㎛
예 5 니켈 TiN, 6.0 ㎛
예 6 니켈 TiN
예 1 내지 5의 쿠폰이 350℃에서 수소의 환경에 배치되어, 5시간 동안 방치되었다. 쿠폰의 중량은 각각의 운전(run) 전후에 기록되었다. 쿠폰의 초기 및 최종 물리적 조건(예를 들어, 표면 기포 발생 및 열화)이 또한 관찰되었다. 시험 결과가 이하의 표 2에 제공되어 있다.
초기 중량,
g		 대략적인
초기 코팅
질량, g		 최종 중량,
g		 차이,
g		 코팅 중량
의 % 변화		 표면
기포 발생/
열화
예 1 15.1745 0.0190 15.1691 0.0054 -29% 적당
예 2 12.0867 0.0410 12.0750 0.0117 -28% 적당
예 3 14.1901 0.0110 14.1899 0.0002 -2% 없음
예 4 16.1213 0.0890 16.1139 0.0074 -8% 저
예 5 16.2107 0.0780 16.2033 0.0074 -9% 저
예 6의 쿠폰이 450℃에서 수소 및 트리클로로실란의 환경에 배치되어, 5시간 동안 방치되었다. 쿠폰의 중량은 운전 전후에 기록되었다. 쿠폰의 초기 및 최종 물리적 조건(예를 들어, 표면 기포 발생 및 열화)이 또한 관찰되었다. 쿠폰은 18.0264 g의 초기 중량 및 18.0266 g의 최종 중량을 가져 0.0002 g의 중량차이고, 표면 기포 발생 또는 열화를 나타내지 않았다.
명백하게, 본 발명의 다수의 수정 및 변형이 상기 교시의 견지에서 가능하고, 본 발명은 첨부된 청구범위의 범주 내에 구체적으로 설명된 것 이외의 방식으로 실시될 수도 있다. 첨부된 청구범위는 상세한 설명에 설명된 명시된 특정 화합물, 조성 또는 방법에 한정되는 것은 아니고, 이는 첨부된 청구범위의 범주 내에 있는 특정 실시예들 사이에서 다양할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 다양한 실시예의 특정한 특징 또는 양태를 설명하기 위해 본 명세서에서 인용되는 임의의 마쿠시 그룹(Markush group)과 관련하여, 상이한, 특정 및/또는 예측되지 않은 결과가 모든 다른 마쿠시 요소로부터 독립적으로 각각의 마쿠시 그룹의 각각의 요소로부터 얻어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 마쿠시 그룹의 각각의 요소는 개별적으로 및/또는 조합하여 인용될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시예를 위한 적절한 지지를 제공한다.
본 발명의 다양한 실시예를 설명하는데 있어서 인용되는 임의의 범위 및 부분범위(subrange)는 개별적으로 및 집합적으로 첨부된 청구범위의 범주 내에 있고, 이러한 값들이 본 명세서에 명시적으로 기록되어 있지 않더라도 전체 및/또는 부분값을 포함하는 모든 범위를 설명하고 고려하는 것으로 이해된다는 것이 또한 이해되어야 한다. 당 기술 분야의 숙련자는 열거된 범위 및 부분범위가 본 발명의 다양한 실시예를 충분히 설명하고 가능하게 하고, 이러한 범위 및 부분범위가 관련 1/2, 1/3, 1/4, 1/5 등으로 더 묘사될 수 있다는 것을 즉시 인식한다. 단지 일 예로서, 범위 "0.1 내지 0.9"는 하위의 1/3, 즉 0.1 내지 0.3, 중간의 1/3, 즉 0.4 내지 0.6 및 상위의 1/3, 즉 0.7 내지 0.9로 더 묘사될 수 있고, 이들 값은 첨부된 개별적으로 및 집합적으로 첨부된 청구범위의 범주 내에 있고, 개별적으로 및/또는 집합적으로 인용될 수 있고, 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시예를 위한 적절한 지지를 제공한다. 게다가, "적어도", "초과", "미만", "이하" 등과 같은 범위를 규정하거나 수식하는 술어에 대해, 이러한 술어는 부분범위 및/또는 상한 또는 하한을 포함한다는 것이 이해되어야 한다. 다른 예로서, "적어도 10"의 범위는 본질적으로 적어도 10 내지 35의 부분범위, 적어도 10 내지 25의 부분범위, 25 내지 35의 부분범위 등을 포함하고, 각각의 부분범위는 개별적으로 및/또는 집합적으로 인용될 수 있고 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시예에 대한 적절한 지지를 제공한다. 마지막으로, 개시된 범위 내의 개별적인 수가 인용될 수 있고 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시예에 대한 적절한 지지를 제공한다. 예를 들어, 범위 "1 내지 9"는 3과 같은 다양한 개별적인 정수, 뿐만 아니라 4.1과 같은 소수점(또는 분수)을 포함하는 개별적인 수를 포함하고, 이들은 인용될 수 있고 첨부된 청구범위의 범주 내의 특정 실시예에 대한 적절한 지지를 제공한다.
20: 제조 장치 22: 재료
24: 캐리어 본체 28: 하우징
30: 챔버 32: 내부 실린더
34: 외부 실린더 36: 베이스 플레이트
42: 공극 44: 입구
45: 가스 46: 출구
52: 전극 54: 제1 단부
56: 제2 단부 57: 소켓
60: 외부면 64: 채널
80: 접촉 영역 81: 컵
106: 외부 코팅 110: 접촉 영역 코팅

Claims (34)

  1. 소켓이 캐리어 본체의 각각의 단부에 배치되어 있는 상태로 서로로부터 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 캐리어 본체 상에 재료의 증착을 위한 제조 장치로서,
    챔버를 형성하는 하우징과,
    상기 챔버 내로 가스를 도입하기 위해 상기 하우징을 통해 형성된 입구와,
    상기 챔버로부터 가스를 배기하기 위해 상기 하우징을 통해 형성된 출구와,
    상기 소켓과 결합을 위해 상기 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 상태로 상기 하우징을 통해 배치되어 있는 적어도 하나의 전극으로서, 상기 전극은
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트와,
    상기 샤프트의 상기 단부들 중 하나 상에 배치된 헤드로서, 상기 전극의 상기 헤드는 외부면을 갖고, 상기 외부면은 소켓에 접촉하도록 적용된 접촉 영역을 갖는 헤드
    를 포함하는 적어도 하나의 전극과,
    상기 전극에 전류를 제공하기 위해 상기 전극에 결합된 전원 디바이스와,
    상기 접촉 영역의 외부의 상기 전극의 상기 외부면 상에 배치된 외부 코팅으로서, 상기 외부 코팅은 mm3/N*m의 단위로 측정될 때 니켈보다 큰 내마모성을 갖는 외부 코팅을 포함하는 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전극은 베이스 메틀로부터 형성되고, 상기 외부 코팅은 상기 전극의 상기 베이스 메틀 상에 직접 배치되는 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 베이스 메틀은 구리, 은, 니켈, 인코넬(Inconel)
    Figure pct00002
    , 금 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택되는 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 물리적 기상 증착 코팅 또는 플라즈마 지원 화학 기상 증착 코팅 중 하나로서 또한 규정되는 제조 장치.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 동적 화합물 증착 코팅으로서 또한 규정되는 제조 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 ASTM G99-5에 따라 적어도 6×106 mm3/N*m의 내마모성을 갖는 제조 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 실온에서 7×106 지멘스/미터 미만의 전기 전도도를 갖는 제조 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 외부 코팅은 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함하는 제조 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 영역은 그 위에 배치된 코팅이 없는 제조 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 접촉 영역의 외부의 상기 헤드 및 상기 샤프트 중 적어도 하나 상에 배치되는 제조 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 샤프트 및 상기 접촉 영역의 외부의 상기 헤드 상에 배치되고, 상기 샤프트 상의 상기 외부 코팅은 상기 헤드 상의 상기 외부 코팅과는 상이한 재료를 포함하는 제조 장치.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트는 그 상기 외부면 상에 배치된 코팅이 없는 제조 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 약 0.1 내지 약 5 ㎛의 두께를 갖는 제조 장치.
  14. 소켓이 캐리어 본체의 각각의 단부에 배치되어 있는 상태로 서로로부터 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 캐리어 본체 상에 재료의 증착을 위한 제조 장치와 함께 사용을 위한 전극으로서,
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트와,
    상기 샤프트의 상기 단부들 중 하나 상에 배치된 헤드로서, 상기 헤드는 외부면을 갖고, 상기 외부면은 소켓에 접촉하도록 적용된 접촉 영역을 갖는 헤드와,
    상기 접촉 영역의 외부의 상기 전극의 상기 외부면 상에 배치된 외부 코팅으로서, 상기 외부 코팅은 mm3/N*m의 단위로 측정될 때 니켈보다 큰 내마모성을 갖는 외부 코팅을 포함하는 전극.
  15. 제14항에 있어서, 상기 전극은 베이스 메틀로부터 형성되고, 상기 외부 코팅은 상기 전극의 상기 베이스 메틀 상에 직접 배치되는 전극.
  16. 제15항에 있어서, 상기 베이스 메틀은 구리, 은, 니켈, 인코넬(Inconel)
    Figure pct00003
    , 금 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택되는 전극.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 물리적 기상 증착 코팅 또는 플라즈마 지원 화학 기상 증착 코팅 중 하나로서 또한 규정되는 전극.
  18. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 동적 화합물 증착 코팅으로서 또한 규정되는 전극.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 ASTM G99-5에 따라 적어도 6×106 mm3/N*m의 내마모성을 갖는 전극.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 실온에서 7×106 지멘스/미터 미만의 전기 전도도를 갖는 전극.
  21. 제20항에 있어서, 상기 외부 코팅은 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함하는 전극.
  22. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접촉 영역은 그 위에 배치된 코팅이 없는 전극.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 접촉 영역의 외부의 상기 헤드 및 상기 샤프트 중 적어도 하나 상에 배치되는 전극.
  24. 제23항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 샤프트 및 상기 접촉 영역의 외부의 상기 헤드 상에 배치되고, 상기 샤프트 상의 상기 외부 코팅은 상기 헤드 상의 상기 외부 코팅과는 상이한 재료를 포함하는 전극.
  25. 제14항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샤프트는 그 상기 외부면 상에 배치된 코팅이 없는 전극.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전극은 컵의 부분 내에 상기 접촉 영역이 위치되어 있는 컵을 형성하는 전극.
  27. 제26항에 있어서, 상기 접촉 영역은 단지 상기 컵의 측벽 상에만 위치되는 전극.
  28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 외부 코팅은 상기 컵의 저부 상에 배치되는 전극.
  29. 제14항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 약 0.1 내지 약 5 ㎛의 두께를 갖는 전극.
  30. 소켓이 캐리어 본체의 각각의 단부에 배치되어 있는 상태로 서로로부터 이격된 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 캐리어 본체 상에 재료의 증착을 위한 제조 장치로서,
    챔버를 형성하는 하우징과,
    상기 챔버 내로 가스를 도입하기 위해 상기 하우징을 통해 형성된 입구와,
    상기 챔버로부터 가스를 배기하기 위해 상기 하우징을 통해 형성된 출구와,
    베이스 메틀로부터 형성되고, 상기 소켓과 결합을 위해 상기 챔버 내에 적어도 부분적으로 배치된 상태로 상기 하우징을 통해 배치되어 있는 적어도 하나의 전극으로서, 상기 전극은
    제1 단부 및 제2 단부를 갖는 샤프트와,
    상기 샤프트의 상기 단부들 중 하나 상에 배치된 헤드로서, 상기 전극의 상기 헤드는 외부면을 갖고, 상기 외부면은 소켓에 접촉하도록 적용된 접촉 영역을 갖는 헤드
    를 포함하는 적어도 하나의 전극과,
    상기 전극에 전류를 제공하기 위해 상기 전극에 결합된 전원 디바이스와,
    상기 접촉 영역의 외부의 상기 전극의 상기 외부면 상에 그리고 상기 전극의 상기 베이스 메틀 상에 직접 배치된 외부 코팅으로서, 상기 외부 코팅은 ASTM G99-5에 따라 적어도 6×106 mm3/N*m의 내마모성을 갖는 외부 코팅을 포함하는 제조 장치.
  31. 제30항에 있어서, 상기 베이스 메틀은 구리, 은, 니켈, 인코넬(Inconel)
    Figure pct00004
    , 금 및 이들의 조합의 그룹으로부터 선택되는 제조 장치.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 접촉 영역 코팅은 물리적 기상 증착 코팅 또는 플라즈마 지원 화학 기상 증착 코팅 중 하나로서 또한 규정되는 제조 장치.
  33. 제30항 또는 제31항에 있어서, 상기 접촉 영역 코팅은 동적 화합물 증착 코팅으로서 또한 규정되는 제조 장치.
  34. 제30항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부 코팅은 다이아몬드형 탄소 화합물을 포함하는 제조 장치.
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