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Title:
COATING DEVICE HAVING COATED TRANSMITTER COIL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/007956
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device for depositing a layer on a substrate (4) by supplying one or more process gases to a process chamber (1), wherein a susceptor (3) bearing the substrate (4) can be heated to a process temperature by means of an electromagnetic alternating field generated by one or more transmitter coils (5), wherein the one or more transmitter coils have a coating (9). In order to define a corrosion-resistant transmitter coil coating, which simultaneously has low emissivity and is therefore effective in the presence of chlorine compounds and moisture, for such a device, according to the invention, the coating (9) consists of tin and nickel.

Inventors:
FUSS, Hans-Gerd (Neustr. 203, Herzogenrath, 52134, DE)
Application Number:
EP2018/067947
Publication Date:
January 10, 2019
Filing Date:
July 03, 2018
Export Citation:
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Assignee:
AIXTRON SE (Dornkaulstraße 2, Herzogenrath, 52134, DE)
International Classes:
C25D7/00; C23C18/16; C25D7/06; H01F5/00; H05B6/10
Domestic Patent References:
WO2001078105A12001-10-18
Foreign References:
US20110037557A12011-02-17
US20100271161A12010-10-28
US20110259879A12011-10-27
DE102010016471A12011-10-20
DE102009025971A12010-12-16
US7897205B22011-03-01
US4699675A1987-10-13
US20120052216A12012-03-01
US7241506B22007-07-10
US20110259879A12011-10-27
Attorney, Agent or Firm:
GRUNDMANN, Dirk et al. (Rieder & Partner mbB, Corneliusstraße 45, Wuppertal, 42329, DE)
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Claims:
Ansprüche

Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat (4) durch Einspeisen eines oder mehrerer Prozessgase in eine Prozesskammer (1), in der ein das Substrat (4) tragender Suszeptor (3) mittels eines von ein oder mehreren Sendespulen (5) erzeugten elektromagnetischen Wechselfeldes auf eine Prozesstemperatur beheizbar ist, wobei die ein oder mehreren Sendespulen eine Beschichtung (9) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) aus Zinn und Nickel besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) eine Mischung aus N13 Sn2 und N13 Sn4 ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) einen Nickelgehalt zwischen 40 und 30 wt% und einen Zinngehalt zwischen 60 und 70 wt% aufweist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine äußerste Schicht der Beschichtung (9) ausschließlich aus den Elementen Nickel und Zinn besteht.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zinn-/ Nickel Verhältnis der Beschichtung (9) 65 / 35 wt% ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass die Schichtdicke der Beschichtung (9) zwischen 1 und

50 μιτι oder zwischen 1 und 30 μπι, bevorzugt 20 μιτι beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) galvanisch auf die Sendespule (5) abgeschieden ist.

Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf die im Wesentlichen Kupfer enthaltende Sendespule eine im Wesentlichen Nickel enthaltende Grundschicht aufgebracht ist, die die Beschichtung (9) trägt.

Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundschicht eine Schichtdicke von 1 bis 50 μιτι aufweist und insbesondere von mindestens 30 μιτι aufweist.

Sendespule (5) für eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendespule (5) eine spiralförmige Gestalt aufweist mit zwei Enden (6, 7) zum Einspeisen eines RF- Wechselfeldes, wobei die Sendespule (5) eine sich zwischen den Enden (6, 7) erstreckende Höhlung (8) aufweist und eine Außenwand, die mit einer Beschichtung (9) beschichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) aus Zinn und Nickel besteht.

Sendespule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (9) eine Mischung aus Ni3 Sn2 und N13 Sn4 ist.

Sendespule nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zinn-/ Nickel Verhältnis im Bereich zwischen 60 / 40 wt% und 70 / 30 wt% liegt und insbesondere 35 / 35 wt% ist und/ oder dass die Schichtdicke im Bereich zwischen 1 und 50 μπι, insbesondere 20 μιτι ist.

13. Vorrichtung oder Sendespule, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.

Description:
Beschreibung

Beschichtungsvorrichtung mit beschichteter Sendespule Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden einer Schicht auf einem Substrat durch Einspeisen ein oder mehrerer Prozessgase in eine Prozesskammer, in der ein das Substrat tragender Suszeptor mittels eines von ein oder mehreren Sendespulen erzeugten elektromagnetischen Wechselfeldes auf eine Prozesstemperatur beheizbar ist, wobei die ein oder mehreren Sendespulen eine Beschichtung aufweisen.

Stand der Technik

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art wird in der DE 10 2010 016 471 AI beschrieben. In einem nach außen gasdicht verschlossenen Gehäuse befindet sich eine Prozesskammer, in der sich ein aus einem elektrisch leitenden Material bestehender Suszeptor befindet, auf dem ein Substrat aufliegt. Mittels eines Gaseinlassorgans werden reaktive Prozessgase in die Prozesskammer eingespeist. Der Suszeptor wird mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur beheizt, bei der sich die Prozessgase pyrolytisch zerlegen, um eine Schicht auf dem Sub- strat zu deponieren. Die Beheizung des Suszeptors erfolgt mittels eines elektromagnetischen Wechselfeldes mit Radiofrequenz. Im Suszeptor induzierte Wirbelströme erzeugen Wärme, die das Substrat aufheizt.

[0003] Die Sendespulen, mit denen das elektromagnetische Wechselfeld erzeugt wird, sind mit einer Goldschicht versehen. Gold hat, wie andere Edelme- talle auch, die Eigenschaft einer geringen optischen Emissivität, die sich zeitlich nicht ändert. [0004] Eine geringe optische Emissivität ist von Vorteil, weil sich so die Wärmeverluste über die Sendespule minimieren lassen. Eine sich verändernde Emissivität, z.B. infolge von Oxid- oder Reaktions schichten, würde die Wärmebilanz des Reaktors nachteilig beeinflussen. Obwohl die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Gold für derartige Anwendungsfälle ausreichend sind, besteht das Bestreben nach dem Einsatz von unter Feuchtigkeit und Cl 2 (oder HCl) korrosionsbeständigen Beschichtungen, welche zudem/ gleichzeitig über eine zeitlich konstante und geringe Emissivität verfügen. Zum Stand der Technik gehören auch die DE 10 2009 025 971, US 7,897,205, US 4,699,675, US 2012/052216, US 7,241,506 und US 2011 /259879.

Zusammenfassung der Erfindung

[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine gattungsgemäße Vorrichtung eine korrosionsbeständige, gleichzeitig über eine geringe Emissivität verfügende und daher bei Anwesenheit von Chlorverbindungen und Feuchtigkeit wirksame Sendespulenbeschichtung anzugeben. [0006] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen des Hauptanspruchs, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen. Einzelne Merkmale der Ansprüche können mit einzelnen Merkmalen anderer Ansprüche kombiniert werden. [0007] Erfindungsgemäß wird eine verbesserte Vorrichtung und eine verbesserte Sendespule angegeben.

[0008] Zunächst und im Wesentlichen ist vorgesehen, dass anstelle einer aus Edelmetallen bestehenden Beschichtung eine Beschichtung aus Zinn und Nickel verwendet wird. Bevorzugt besitzt die äußerste Schicht einer Beschichtung nur die Elemente Zinn und Nickel. Die insbesondere aus einem Buntmetall bestehende, als spiralförmiger Hohlkörper ausgebildete Sendespule besitzt eine Außenfläche, die vor der Beschichtung in geeigneter Weise mechanisch gereinigt wird, bspw. Glasperl-gestrahlt wird. Auf eine Grundschicht (1 - 50 μιη che- misch NiP (Hi-Phosphor (10-14wt%)) wird die erfindungsgemäße Beschichtung aufgebracht. Bei der Beschichtung handelt es sich um die Mischung zweier Nickel-/ Zinn- Verbindungen, nämlich um eine Mischung aus Ni 3 Sn 2 und N13 Sn 4 . Die Mischung kann eine nicht stöchiometrische Zusammensetzung haben. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Beschichtung ein Zinn-/ Nickel Verhältnis von 60 / 40 wt% bis 70 / 30 wt% aufweist. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis Sn / Ni bei 65 / 35 wt%. Die Schichtdicke kann im Bereich zwischen 1 und 50 μιη oder 1 und 30 μιη liegen. Bevorzugt liegt sie bei etwa 20 μιη. Das Abscheiden der Schicht auf dem ggf. vorbehandelten Grundkörper der Sendeantenne erfolgt galvanisch. Es sind aber auch andere Beschichtungsmöglichkei- ten, bspw. das Aufsputtern oder eine Tauchbeschichtung denkbar. Die Nickel enthaltende Grundschicht, die bevorzugt eine Schichtdicke von mindestens 30 μιη aufweist, bildet eine Diffusionsbarriere.

[0009] Die erfindungsgemäße Beschichtung hat sich einerseits als widerstandsfähig gegenüber Chlor bzw. chlorhaltige Verbindungen erwiesen und besitzt andererseits eine geringe optische Emissivität, also hohe optische Reflektivität. Die Emissivität/ Reflektivität ist darüber hinaus auch zeitlich stabil. Sie ändert sich auch nach längerer Beaufschlagung der Beschichtung mit Chlor oder einer chlorhaltigen Verbindung selbst bei höheren Temperaturen nicht. Die Schicht besitzt eine hohe Beständigkeit gegen Chlorionen und bildet eine wirksame Dif- fusionsbarriere gegen Chlorionen. Sie verhindert, dass Chlorionen durch die Beschichtung zum Grundmaterial der metallischen Sendespule diffundieren. Anders als bspw. Nickel oder Chrom, hat die erfindungs gemäße Mischung/ Legierung eine im Wesentlichen gleichbleibende Emissivität. Die optischen Eigenschaften der Oberfläche ändern sich auch bei einer längeren Beaufschlagung der Oberfläche durch Chlor oder chlorhaltige Verbindungen nicht. Die chemische Beständigkeit ist insbesondere bei einer chlorreichen und feuchten Umgebung gewährleistet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0010] Nachfolgend wird die Erfindung anhand beigefügter Zeichnungen er- läutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Querschnitt einer Beschickungsvorrichtung,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Sendespule 5 und

Fig. 3 den Querschnitt einer Sendespule 5.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0011] Ein gasdichtes Gehäuse umgibt eine Prozesskammer 1, in die ein Gas- einlassorgan 2 mündet, durch welches (neben weiteren Precursoren) auch chlorhaltige Gase, bspw. chlorhaltige Verbindungen von Elementen der III- Hauptgruppe eingespeist werden. Durch das Gaseinlassorgan 2 können aber auch andere chlorhaltige Verbindungen eingespeist werden, etwa um die Prozesskammer 1 nach einem Beschichtungsprozess durch einen Ätzschritt zu rei- nigen. Als Gase kommen hier insbesondere Cl 2 oder HCl in Betracht.

[0012] In der Prozesskammer 1 befindet sich ein Suszeptor 3, der aus Graphit oder einem anderen elektrisch leitenden Material besteht und der ein oder mehrere Substrate 4 trägt, die beschichtet werden sollen. Sie können insbesondere mit einer Halbleiterschicht und insbesondere mit einer III-V-Halbleiterschicht beschichtet werden. [0013] Unterhalb und in derselben Prozesskammer 1 befindet sich eine Sendespule 5, die aus Metall besteht und eine spiralförmige Gestalt besitzt. Die Sendespule 5 besitzt zwei Enden 6, 7, die mit Durchführungen elektrisch leitend mit außerhalb der Prozesskammer 1 angeordneten Zuleitungen verbunden sind (siehe WO 01/78105). Durch diese Zuleitungen kann auch eine Kühlflüssigkeit eingespeist werden, die eine Höhlung 8 der einen rechteckigen oder runden Querschnitt aufweisenden Sendespule 5 durchströmt.

[0014] Die aus Metall, insbesondere einer Cu-Legierung gefertigte Sendespule 5 weist eine nach außen weisende Oberfläche auf, die in Berührung treten kann zu dem in die Prozesskammer 1 eingespeisten Prozessgas und insbesondere zu chlorhaltigen Gasen. Um zu vermeiden, dass Chlorionen korrosiv am Metall des Sendespulenkörpers angreifen, besitzt die Sendespule 5 eine Be- schichtung ihrer Außenseite. Die Beschichtung 9, die beim Stand der Technik aus einem Edelmetall und insbesondere Gold besteht, wird erfindungsgemäß von einer Zinn-Nickellegierung gebildet, wobei das Zinn-/ Nickel Verhältnis

65 / 35 wt% beträgt und die Schichtdicke 20 μπι. Die Beschichtung wird galvanisch aufgetragen.

[0015] Vor dem Beschichten der Sendespule 5 kann diese in geeigneter Weise vorbehandelt werden, bspw. mechanisch gereinigt durch eine Glasperlenbe- Strahlung. Es kann eine chemische Vorbehandlung stattfinden, bspw. durch Abscheiden einer Grundschicht (NiP, NiCo, Bronze). Die Grundschicht kann 50 μιτι dick sein. Die Zinn-Nickel-Beschichtung kann aus den beiden Phasen Ni 3 Sn 2 und und N13 Sn 4 bestehen. Es handelt sich somit um ein metastabiles Phasengemenge zweier Phasen. [0016] Die Beschichtung der Sendespule 5 ist bevorzugt eine Mehrlagenschicht. Die Sendespule 5 besteht bevorzugt aus Kupfer bzw. im Wesentlichen aus Kupfer. Auf die Oberfläche des Kupfergrundkörpers wird zunächst eine im Wesentlichen Nickel enthaltende Schicht abgeschieden. Diese Grundschicht ist bevorzugt eine chemisch-Nickel-Schicht. Die Grundschicht dient als zusätzliche Diffusionsbarriere und hat bevorzugt eine Schichtdicke von mindestens 30 μπι. Die Schichtdicke kann im Bereich zwischen 30 μιτι und 50 μιτι liegen. Auf diese Grundschicht ist die aus Zinn und Nickel bestehende Schicht abgeschieden, deren Schichtdicke zwischen 1 und 50 μιτι liegen kann. Bevorzugt liegt sie im Bereich zwischen 10 und 20 μπι. Das Zinn-/ Nickel Verhältnis liegt in dem zuvor angegebenen Bereich.

[0017] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:

[0018] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschich- tung 9 aus Zinn und Nickel besteht.

[0019] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschich- tung 9 eine Mischung aus Ni 3 Sn 2 und N13 Sn 4 ist.

[0020] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschich- tung 9 einen Nickelgehalt zwischen 40 und 30 wt% und einen Zinngehalt zwischen 60 und 70 wt% aufweist.

[0021] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine äußerste Schicht der Beschichtung 9 ausschließlich aus den Elementen Nickel und Zinn besteht. [0022] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Zinn- / Nickel Verhältnis der Beschichtung 9 65 / 35 wt% ist.

[0023] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Schichtdicke der Beschichtung 9 wischen 1 und 50 μτη oder zwischen 1 und 30 μτη, be- vorzugt 20 μηι beträgt.

[0024] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung 9 galvanisch auf die Sendespule 5 abgeschieden ist.

[0025] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass auf die im Wesentlichen Kupfer enthaltende Sendespule eine im Wesentlichen Nickel enthaltende Grundschicht aufgebracht ist, die die Beschichtung 9 trägt.

[0026] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Grundschicht eine Schichtdicke von 1 bis 50 μιτι aufweist und insbesondere von mindestens 30 μιτι aufweist.

[0027] Eine Sendespule, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung aus Zinn und Nickel besteht.

[0028] Eine Sendespule, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beschichtung 9 eine Mischung aus Ni 3 Sn 2 und N13 Sn 4 ist.

[0029] Eine Sendespule, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Zinn- / Nickel Verhältnis im Bereich zwischen 60 / 40 wt% und 70 / 30 wt% liegt und insbesondere 35 / 35 wt% ist und/ oder dass die Schichtdicke im Bereich zwischen 1 und 50 μπι, insbesondere 20 μιτι ist. [0030] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.

Liste der Bezugszeichen

1 Prozesskammer

2 Gaseinlassorgan

3 Suszeptor

4 Substrat

5 Sendespule

6 Ende

7 Ende

8 Höhlung

9 Beschichtung