JP7221229B2 - コーティングされたトランスミッタコイルを具備するコーティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、１又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバに供給することによって基板上に層を堆積するための装置に関し、該装置内で基板を担持するサセプタが、１又は複数のトランスミッタコイルにより発生した交流電磁場によってプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティングを有する。

この種の装置は、特許文献１に開示されている。外部に対して気密に閉鎖されたハウジング内にプロセスチャンバがあり、その中に導電性材料からなるサセプタがあり、その上に基板が載置される。少なくとも１つのガス入口部材により、反応するプロセスガスがプロセスチャンバ内に供給される。基板上に層を堆積するために、サセプタは、プロセスガスが熱分解するプロセス温度に加熱装置により加熱される。サセプタの加熱は、無線周波数をもつ交流電磁場を用いて行われる。サセプタ内で誘導された渦電流が熱を発生し、その熱が基板を加熱する。

交流電磁場を発生するトランスミッタコイルは、金の層を設けられている。金は、他の貴金属と同様に、時間とともに変化しない低い光放射率という特性を有する。

低い光放射率は、好適である。なぜなら、トランスミッタコイルにおける熱損失を最小限に抑えることができるからである。例えば酸化物又は反応層の結果としての放射率の変化は、リアクタの熱バランスに悪影響を及ぼすことになる。金の物理的及び化学的特性は、このような用途に十分であるが、水分及びＣｌ_２（又はＨＣｌ）の下で耐食性でありかつ時間経過において一定かつ低い放射率も有するコーティングを用いる努力が行われている。従来技術は、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６及び特許文献７にも記載されている。

独国特許出願公開第10 2010 016 471号明細書 独国特許出願公開第10 2009 025 971号明細書 米国特許第7,897,205号明細書 米国特許第4,699,675号明細書 米国特許出願公開第2012/052216号明細書 米国特許第7,241,506号明細書 米国特許出願公開第2011 /259879号明細書

上記の従来技術に基づいて、本発明の目的は、耐食性があると同時に低い放射率を有し、したがって塩素化合物及び水分の存在下でも有効である汎用装置のためのトランスミッタコイルコーティングを提供することである。

上記の目的は、特許請求の範囲で特定される本発明により達成される。その場合、従属項は、独立請求項の有用な進展を表すのみでなく、上記課題の独立した解決手段でもある。請求項の個々の特徴は、別の請求項の個々の特徴と組み合わせることができる。

本発明によれば、改良された装置及び改良されたトランスミッタコイルが具体化される。

何より先ず、貴金属からなるコーティングの代わりにスズとニッケルからなるコーティングが用いられることが提供される。好ましくは、コーティングの最外層が、スズとニッケルの元素のみを有する。特に非鉄金属からなり、渦巻き状の中空体として形成されたトランスミッタコイルが外面を有し、その外面は、コーティング前に適切な方法により機械的に清浄化され、例えばガラスビーズ研磨される。本発明によるコーティングは、ベース層（１～５０μｍの化学的ＮｉＰ（高リン（１０～１４重量％）））上に適用される。そのコーティングは２つのニッケル／スズ化合物の混合物であり、すなわちＮｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物である。その混合物は、非化学量論的組成を有することができる。特にコーティングは、重量％で６０／４０～７０／３０のスズ／ニッケルの比を有するように規定される。特に、Ｓｎ／Ｎｉの比が、重量％で６５／３５であることが好ましい。層厚は、１～５０μｍ又は１～３０μｍの範囲とすることができる。好ましくは、約２０μｍである。層の堆積は、トランスミッタコイルの、可能であれば前処理した基体上でガルバニック方式により行われる。しかしながら、他のコーティングオプション、例えばスパッタリング又はディップコーティングも考えられる。好ましくは少なくとも３０μｍの層厚を有するニッケルを含有するベース層は、拡散バリアを形成する。

本発明によるコーティングは、一方では、塩素又は塩素含有化合物に対する耐性を呈し、他方では、低い光放射率すなわち高い光反射率を有する。放射率／反射率はさらに、時間経過において安定である。それは、コーティングが塩素又は塩素含有化合物に長期間、高温で曝された後であっても変化しない。層は、塩素イオンに対して高耐性を有し、塩素イオンに対する効果的な拡散バリアを形成する。それは、塩素イオンがコーティングを通して金属のトランスミッタコイルのベース材料に拡散することを阻止する。例えばニッケル又はクロムとは対照的に、本発明による混合物／合金は、実質的に一定の放射率を有する。表面の光学的特性は、表面が塩素又は塩素化合物に長期間曝されたときも変化しない。化学的耐性は、特に、塩素豊富かつ湿った環境において確保される。

図１は、コーティング装置の断面の概略図である。 図２は、トランスミッタコイル５の平面図である。 図３は、トランスミッタコイル５の断面図である。

以下、実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。
気密性のハウジングがプロセスチャンバ１を囲み、その中にガス入口部材２が開口し、それを通して（更なるプリカーサに加えて）塩素含有ガス、例えばIII主族の元素の塩素含有化合物も供給される。しかしながら、コーティングプロセス後のエッチングステップによりプロセスチャンバ１を清浄化するために、ガス入口部材２を通って別の塩素含有化合物も供給され得る。ガスとして、ここでは特にＣｌ_２又はＨＣｌが適切である。

プロセスチャンバ１内には、グラファイト又は別の導電性材料からなり、かつコーティングされるべき基板４をその上に担持するサセプタ３がある。それらの基板は、特に半導体により、そして特にIII－V半導体層によりコーティングすることが可能である。

プロセスチャンバ１の下部及び内部には、金属製で渦巻き状形態をもつトランスミッタコイル５がある。トランスミッタコイル５は２つの端部６、７を有し、それらの端部は、ブッシュにより導電性方式でプロセスチャンバ１の外側に配置された供給管と接続される（国際公報０１／７８１０５を参照）。これらの供給管を通して、冷却液も供給することができ、それは、長方形又は円形の断面を有するトランスミッタコイル５の中空８を通過して流れる。

金属製、特に銅合金製のトランスミッタコイル５は、プロセスチャンバ１に供給されるプロセスガスに対して、そして特に塩素含有ガスに対して接触する可能性がある外向きの表面を有する。塩素イオンがトランスミッタコイル本体の金属を腐食するのを防ぐために、トランスミッタコイル５は、その外側にコーティングを施されている。従来技術では貴金属からなり特に金であるコーティング９は、本発明ではスズニッケル合金により形成され、その場合、スズとニッケルの比は、重量％で６５／３５、層厚は２０μｍである。コーティングは、ガルバニック方式で適用される。

トランスミッタコイル５をコーティングする前に、適切な方法でこれを前処理することができ、例えばガラスビーズ研磨により機械的に清浄化する。化学的前処理は、例えば、ベース層（ＮｉＰ、ＮｉＣｏ、ブロンズ）を堆積することにより行うことができる。ベース層は、５０μｍの厚さとすることができる。スズ－ニッケル－コーティングは、Ｎｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４の２つの相から構成できる。したがって、２つの相の準安定な相混合物である。

トランスミッタコイル５のコーティングは、好ましくは多層である。トランスミッタコイル５は、銅又は実質的に銅からなることが好ましい。銅の基体の表面に、先ず、実質的にニッケルを含有する層が堆積される。このベース層は、好ましくは化学ニッケル層である。ベース層は、追加の拡散バリアとして機能すると共に、好ましくは少なくとも３０μｍの層厚を有する。層厚は、３０～５０μｍの範囲とすることができる。このベース層上にスズとニッケルからなる層が堆積され、その層厚は、１～５０μｍの間とすることができる。好ましくは１０～２０μｍの範囲である。スズ／ニッケルの比は、上述した範囲である。

上述した説明は、全体として本願に含まれる発明を説明するためのものであり、少なくとも以下の特徴の組合せにより独立して先行技術をさらに進展させ、特徴のこれらの組合せの２つ、それ以上又は全てを組み合わせることも可能である。すなわち：

コーティング９がスズとニッケルからなることを特徴とする装置。

前記コーティング９が、Ｎｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物であることを特徴とする装置。

前記コーティング９が、４０～３０重量％のニッケル含有量と、６０～７０重量％のスズ含有量とを有することを特徴とする装置。

前記コーティング９の最外層が、ニッケルとスズの元素のみからなることを特徴とする装置。

前記コーティング９のスズとニッケルの比が、重量％で６５／３５であることを特徴とする装置。

前記コーティング９の層厚が、１～５０μｍ又は１～３０μｍ、好ましくは２０μｍであることを特徴とする装置。

前記コーティング９が、前記トランスミッタコイル５上にガルバニック方式でコーティングされていることを特徴とする装置。

前記コーティング９を担持する実質的にニッケルを含有するベース層が、実質的に銅を含有するトランスミッタコイル上に適用されていることを特徴とする装置。

前記ベース層が、１～５０μｍの層厚を有し、かつ、特に少なくとも３０μｍの層厚を有することを特徴とする装置。

コーティングが、スズとニッケルからなることを特徴とするトランスミッタコイル。

前記コーティング９が、Ｎｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物であることを特徴とするトランスミッタコイル。

スズとニッケルの比が、重量％で６０／４０～７０／３０の範囲でありかつ特に重量％で３５／３５であり、かつ／又は、層厚が１～５０μｍの範囲であり特に２０μｍであることを特徴とするトランスミッタコイル。

開示されたすべての特徴は、（それ自体で、しかし互いに組み合わせて）本発明に必須である。関連する／添付された優先書類の開示内容（先の出願の複写）もまた、本願の請求項にこれらの書類の特徴を含める目的で、本願の開示に完全に含まれる。従属請求項は、特にこれらの請求項に基づいて分割出願を行うために、引用項の特徴がなくても、その特徴を備えた先行技術の独立した独創的な進展を特徴付ける。各請求項で特定された発明は、特に参照符号及び／又は参照符号リストで提供された、前述の説明で特定された１又は複数の特徴を追加的に有することができる。本発明はまた、上述した説明で言及された特徴のいくつかが実現されない設計形態にも関係し、特にそれらがそれぞれの意図された用途において認識可能に不要であるか、又は他の技術的に同等の手段によって置換可能である限り、関係する。

１ プロセスチャンバ
２ ガス入口部材
３ サセプタ
４ 基板
５ トランスミッタコイル
６ 端部
７ 端部
８ 中空
９ コーティング

Claims (18)

1. １又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置であって、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティング（９）を有する、前記装置において、前記コーティング（９）がスズとニッケルからなること、及び、前記コーティング（９）がＮｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物であることを特徴とする装置。
2. １又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置であって、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティング（９）を有する、前記装置において、前記コーティング（９）がスズとニッケルからなること、及び、前記コーティング（９）が４０～３０重量％のニッケル含有量と６０～７０重量％のスズ含有量とを有することを特徴とする装置。
3. 前記コーティング（９）が、４０～３０重量％のニッケル含有量と、６０～７０重量％のスズ含有量とを有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. １又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置であって、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティング（９）を有する、前記装置において、前記コーティング（９）がスズとニッケルからなること、及び、前記コーティング（９）の最外層が、ニッケルとスズの元素のみで構成されていることを特徴とする装置。
5. 前記コーティング（９）の最外層が、ニッケルとスズの元素のみで構成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の装置。
6. １又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置であって、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティング（９）を有する、前記装置において、前記コーティング（９）がスズとニッケルからなること、及び、前記コーティング（９）のスズとニッケルの比が重量％で６５／３５であることを特徴とする装置。
7. 前記コーティング（９）のスズとニッケルの比が、重量％で６５／３５であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の装置。
8. 前記コーティング（９）の層厚が、１～５０μｍ又は１～３０μｍ、好ましくは２０μｍであることを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の装置。
9. 前記コーティング（９）が、前記トランスミッタコイル（５）上にガルバニック方式でコーティングされていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の装置。
10. １又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置であって、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、１又は複数のトランスミッタコイルがコーティング（９）を有する、前記装置において、前記コーティング（９）がスズとニッケルからなること、及び、前記コーティング９を担持する実質的にニッケルを含有するベース層が、実質的に銅を含有するトランスミッタコイル上に適用されていることを特徴とする装置。
11. 前記コーティング９を担持する実質的にニッケルを含有するベース層が、実質的に銅を含有するトランスミッタコイル上に適用されていることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の装置。
12. 前記ベース層が、１～５０μｍの層厚を有し、かつ、特に少なくとも３０μｍの層厚を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の装置。
13. 無線周波数の交流場を発生するために２つの端部（６、７）を具備する渦巻き状形態を有するトランスミッタコイル（５）の使用であって、１又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置にて、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、前記トランスミッタコイル（５）が、前記端部（６、７）間に延在する中空（８）と、ニッケルとスズからなるコーティング（９）によりコーティングされた外壁とを有する、前記使用において、前記コーティング（９）が、Ｎｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物であることを特徴とするトランスミッタコイルの使用。
14. 無線周波数の交流場を発生するために２つの端部（６、７）を具備する渦巻き状形態を有するトランスミッタコイル（５）の使用であって、１又は複数のプロセスガスをプロセスチャンバ（１）に供給することによって基板（４）上に層を堆積するための装置にて、該装置内で前記基板（４）を担持するサセプタ（３）が１又は複数のトランスミッタコイル（５）により発生した交流電磁場によりプロセス温度に加熱可能であり、前記トランスミッタコイル（５）が、前記端部（６、７）間に延在する中空（８）と、ニッケルとスズからなるコーティング（９）によりコーティングされた外壁とを有する、前記使用において、スズとニッケルの比が、重量％で６０／４０～７０／３０の範囲でありかつ特に重量％で３５／３５であり、かつ／又は、層厚が１～５０μｍの範囲であり特に２０μｍであることを特徴とするトランスミッタコイルの使用。
15. スズとニッケルの比が、重量％で６０／４０～７０／３０の範囲でありかつ特に重量％で３５／３５であり、かつ／又は、層厚が１～５０μｍの範囲であり特に２０μｍであることを特徴とする請求項１３に記載のトランスミッタコイルの使用。
16. 請求項１～１２のいずれかに記載の装置のためのトランスミッタコイル（５）であって、前記トランスミッタコイル（５）が、無線周波数の交流場を発生するために２つの端部（６、７）を具備する渦巻き状形態を有し、前記トランスミッタコイル（５）が、前記端部（６、７）間に延在する中空（８）と、コーティング（９）によりコーティングされた外壁とを有する、前記トランスミッタコイル（５）において、前記コーティング（９）が、スズとニッケルからなることを特徴とするトランスミッタコイル。
17. 前記コーティング（９）が、Ｎｉ_３Ｓｎ_２とＮｉ_３Ｓｎ_４からなる混合物であることを特徴とする請求項１６に記載のトランスミッタコイル。
18. スズとニッケルの比が、重量％で６０／４０～７０／３０の範囲でありかつ特に重量％で３５／３５であり、かつ／又は、層厚が１～５０μｍの範囲であり特に２０μｍであることを特徴とする請求項１６又は１７に記載のトランスミッタコイル。

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