KR102640176B1 - 코팅된 트랜스미터 코일을 갖는 코팅 디바이스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나 이상의 프로세스 가스들을 프로세스 챔버(1)로 공급함으로써 기판(4) 상에 층을 증착시키기 위한 디바이스에 관한 것으로, 여기서 기판(4)을 지지하는 서셉터(3)는 하나 이상의 트랜스미터 코일들(5)에 의해 생성된 전자기적 교번 필드에 의해 프로세스 온도로 가열될 수 있으며, 여기서 하나 이상의 트랜스미터 코일들은 코팅(9)을 갖는다. 그러한 디바이스에 대해, 동시에 낮은 방사율을 가지며 그에 따라서 염소 화합물들 및 수분의 존재 시에 효과적인 내식성 트랜스미터 코일 코팅을 정의하기 위해, 본 발명에 따르면, 코팅(9)은 주석 및 니켈로 구성된다.
Description
[0001] 본 발명은 하나 또는 복수의 프로세스 가스들을 프로세스 챔버 내로 공급함으로써 기판 상에 층을 증착시키기 위한 디바이스에 관한 것으로, 여기서 기판을 지지(bear)하는 서셉터(susceptor)는 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일(transmitter coil)들에 의해 생성된 전자기적 교번 필드(electromagnetic alternating field)에 의해 프로세스 온도로 가열될 수 있으며, 여기서 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일들은 코팅을 갖는다.
[0002] 이러한 타입의 디바이스는 DE 10 2010 016 471 Al에서 설명된다. 기판이 놓이는 전기 전도성 재료로 구성된 서셉터가 있는 프로세스 챔버는 환경에 대해 기밀(gas-tight) 방식으로 밀폐된 하우징 내에 로케이팅된다. 반응성 프로세스 가스들은 가스 유입구 디바이스에 의해 프로세스 챔버로 공급된다. 서셉터는 가열 디바이스에 의해, 기판 상에 층을 증착시키기 위해 프로세스 가스들이 열분해적으로 분해되는 프로세스 온도로 가열된다. 서셉터의 가열은 라디오 주파수를 갖는 전자기적 교번 필드에 의해 발생한다. 서셉터에 유도된 와전류들은 열을 생성하며, 이 열은 기판을 가열한다.
[0003] 전자기적 교번 필드가 생성되는 트랜스미터 코일들에 금 층이 제공된다. 다른 귀금속들과 같이 금은 시간이 지남에 따라 변화하지 않는 낮은 광학적 방사율의 속성을 갖는다.
[0004] 트랜스미터 코일을 통한 열 손실들이 그에 의해 최소화될 수 있기 때문에 낮은 광학적 방사율이 유리하다. 예컨대, 산화물 층들 또는 반응 층들로 인한 방사율 변화는 반응기의 열 균형에 악영향을 미칠 것이다. 금의 물리적 및 화학적 속성들이 그러한 애플리케이션(application)들에 충분하지만, 수분 및 Cl2 (또는 HCl)에 대해 내식성(corrosion resistant)이고 더욱이 시간에 따라 일정한 낮은 방사율을 갖는 코팅들을 사용하는 것을 열망한다. 종래 기술은 또한 DE 10 2009 025 971, US 7,897,205, US 4,699,675, US 2012/052216, US 7,241,506 및 US 2011/259879를 포함한다.
[0005] 본 발명의 기본 목적은, 부식에 내성이 있고 동시에 낮은 방사율을 가지며 그에 따라서 염소 화합물들 및 수분의 존재 시에 효과적인 일반적 디바이스용 트랜스미터 코일 코팅의 사양이다.
[0006] 그 목적은 청구항들에 특정된 발명에 의해 달성되며, 여기서 종속 청구항들은 주요 청구항의 유리한 발전들뿐만 아니라 그 목적의 독립적 달성들을 나타낸다. 청구항들의 개별 특징들은 다른 청구항들의 개별 특징들과 조합될 수 있다.
[0007] 개선된 디바이스 및 개선된 트랜스미터 코일이 본 발명에 따라 특정된다.
[0008] 제일 먼저, 귀금속들로 구성된 코팅 대신에 주석 및 니켈의 코팅이 사용될 것으로 예상된다. 코팅의 가장 바깥 층은 바람직하게 오직 주석 및 니켈 엘리먼트들만을 지닌다. 특히 비-철 금속으로 구성되며 나선-형상의 중공 바디(spiral-shaped hollow body)로서 설계된 트랜스미터 코일은 코팅 이전에 적합한 방식으로, 예컨대, 유리 구슬들로 블라스팅(blast)함으로써 기계적으로 세정되는 외부 표면을 지닌다. 본 발명의 코팅은 베이스 층(1 - 50 ㎛의 화학적 NiP(Hi-인(10 - 14 중량 ％))) 상에 도포된다. 코팅은 2개의 니켈/주석 화합물들의 혼합물, 즉 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물이다. 혼합물은 비-화학량론 조성물을 가질 수 있다. 특히, 코팅은 60/40 중량 ％ 내지 70/30 중량 ％의 주석/니켈 비를 갖는 것으로 예상된다. Sn/Ni 비는 특히 바람직하게 65/35 중량 ％이다. 층 두께는 1 내지 50 ㎛, 및 1 내지 30 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 바람직하게 그것은 대략 20 ㎛이다. 트랜스미터 안테나의 베이스 바디(base body) 상의 층의 증착(이는 사전-처리될 수 있음)은 갈바니 전기식으로(galvanically) 발생한다. 그러나, 스퍼터링(sputtering) 또는 딥 코팅(dip coating)과 같은 다른 코팅 옵션들이 또한 구상가능하다. 바람직하게 적어도 30 ㎛의 층 두께를 갖는 니켈-함유 베이스 층은 확산 배리어(diffusion barrier)를 형성한다.
[0009] 본 발명의 코팅은 한편으로는 염소 및 염소-함유 화합물들에 대해 내성이 있는 것으로 증명되었으며, 다른 한편으로는 낮은 광학적 방사율, 즉, 높은 광학적 반사율을 갖는다. 더욱이, 방사율/반사율은 시간이 지남에 따라 안정적이다. 그것은 심지어 더 높은 온도들에서도 심지어 코팅을 염소 또는 염소-함유 화합물에 장시간 노출한 이후에도 변화하지 않는다. 그 층은 염소 이온들에 대해 내성이 높으며, 염소 이온들에 대한 효과적 확산 배리어를 형성한다. 염소 이온들이 코팅을 통해 금속 트랜스미터 코일의 기본 재료로 확산되는 것이 방지된다. 예컨대, 니켈 또는 크로뮴과 달리, 본 발명의 혼합물/합금은 본질적으로 일정한 방사율을 갖는다. 표면의 광학적 속성들은 심지어 표면이 더 긴 시간 기간 동안 염소 또는 염소-함유 화합물들에 노출된 경우에도 변화하지 않는다. 내화학성은 특히 염소가 풍부하고 습한 환경에서 보장된다.
[0010] 이하에서, 본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 설명된다. 여기서:
도 1은 코팅 디바이스의 단면도를 개략적으로 도시하고,
도 2는 트랜스미터 코일(5)에 대한 평면도를 도시하고, 그리고
도 3은 트랜스미터 코일(5)의 단면도를 도시한다.
도 1은 코팅 디바이스의 단면도를 개략적으로 도시하고,
도 2는 트랜스미터 코일(5)에 대한 평면도를 도시하고, 그리고
도 3은 트랜스미터 코일(5)의 단면도를 도시한다.
[0011] 기밀 하우징은 가스 유입구 디바이스(2)가 개방되는 프로세스 챔버(1)를 둘러싸고, 그 가스 유입구 디바이스(2)를 통해 (다른 전구체(precursor)들 이외에) 염소-함유 가스들, 예컨대, III-주족(III-main group)의 엘리먼트들의 염소-함유 화합물들이 또한 공급된다. 그러나, 다른 염소-함유 화합물들은 또한, 예컨대, 에칭 단계에 의해 코팅 프로세스 이후 프로세스 챔버(1)를 세정하기 위해 가스 유입구 디바이스(2)를 통해 공급될 수 있다. 여기서, 특히 Cl2 또는 HCl가 가스들로 간주될 수 있다.
[0012] 프로세스 챔버(1)에는, 흑연 또는 다른 전기 전도성 재료로 구성되고 코팅될 하나 또는 복수의 기판들(4)을 지지하는 서셉터(3)가 있다. 특히, 이들은 반도체 층, 특히 III-V 반도체 층으로 코팅될 수 있다.
[0013] 동일한 프로세스 챔버(1) 아래 및 동일한 프로세스 챔버(1) 내에는, 금속으로 이루어지며 나선 형상을 갖는 트랜스미터 코일(5)이 로케이팅된다. 트랜스미터 코일(5)은 프로세스 챔버(1) 외부에 배열된 라인들을 공급하기 위해 전기 전도성 방식으로 연결되는 2개의 단부들(6, 7)을 갖는다(WO 01/78105 참조). 이러한 공급 라인들을 통해 냉각제가 또한 공급될 수 있고, 이는 트랜스미터 코일(5)의 캐비티(8)를 통해 흐르며, 이 캐비티는 직사각형 또는 원형 단면을 갖는다.
[0014] 금속, 특히 Cu-합금으로 이루어진 트랜스미터 코일(5)은 프로세스 챔버(1)에 공급된 프로세스 가스, 특히 염소-함유 가스들과 접촉할 수 있는 외측으로 향하는 표면을 갖는다. 염소 이온들이 트랜스미터 코일 바디의 금속을 부식적으로(corrosively) 공격하는 것을 방지하기 위해, 트랜스미터 코일(5)은 그것의 외부 표면 상에 코팅을 갖는다. 본 발명에 따른, 종래 기술에서 귀금속 및 특히 금으로 구성된 코팅(9)은, 주석/니켈 비가 65/35 중량 ％인 주석-니켈 합금에 의해 형성되며, 층 두께가 20 ㎛이다. 코팅은 갈바니 전기식으로 도포된다.
[0015] 트랜스미터 코일(5)의 코팅 이전에, 그것은 적합한 방식으로 사전-처리될 수 있고; 예컨대, 그것은 유리 구슬들로 블라스팅함으로써 기계적으로 세정될 수 있다. 화학적 사전-처리는 예컨대, 베이스 층(NiP, NiCo, 청동)을 증착시킴으로써 발생할 수 있다. 베이스 층은 두께가 50 ㎛일 수 있다. 주석-니켈 코팅은 2개의 상(phase)들로 구성될 수 있다: Ni3Sn2 및 Ni3Sn4. 그에 따라서, 그것은 2개의 상들의 준안정 상 혼합물(metastable phase mixture)의 형태를 취한다.
[0016] 트랜스미터 코일(5)의 코팅은 바람직하게 다-층 코팅이다. 트랜스미터 코일(5)은 바람직하게, 구리 또는 본질적으로 구리로 구성된다. 본질적으로 니켈을 함유하는 층이 먼저 구리 베이스 바디의 표면 상에 증착된다. 이러한 베이스 층은 바람직하게 화학적 니켈 층이다. 베이스 층은 추가적 확산 배리어로서 역할을 하며, 바람직하게 적어도 30 ㎛의 층 두께를 갖는다. 층 두께는 30 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위에 있을 수 있다. 이러한 베이스 층 상에는, 주석 및 니켈로 구성된 층이 증착되는데, 이것의 두께는 1 내지 50 ㎛일 수 있다. 그것은 바람직하게 10 내지 20 ㎛의 범위에 있다. 주석/니켈 비는 위에서 특정된 범위 내에 있다.
[0017] 위의 서술문들은 전체적으로 출원에 의해 기록된 발명들을 설명하는 역할을 하며, 이들은 적어도 다음과 같은 특징들의 조합들에 의해 종래 기술을 개발하고, 각각의 경우 또한 독립적으로, 이러한 특징들의 조합들 중 2개, 복수개 또는 모두가 또한 조합될 수 있으며, 즉:
[0018] 코팅(9)은 주석 및 니켈로 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0019] 코팅(9)은 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물인 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0020] 코팅(9)은 40 내지 30 중량 ％의 니켈 함량 및 60 내지 70 중량 ％의 주석 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0021] 코팅(9)은 가장 바깥 층이 오로지 니켈 및 주석 엘리먼트들로만 구성되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0022] 코팅(9)의 주석/니켈 비는 65/35 중량 ％인 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0023] 코팅(9)의 두께는 1 내지 50 ㎛, 또는 1 내지 30 ㎛이며, 바람직하게 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0024] 코팅(9)은 트랜스미터 코일(5) 상에 갈바니 전기식으로 증착되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0025] 본질적으로 니켈을 함유하며 코팅(9)을 지지하는 베이스 층이, 본질적으로 구리를 함유하는 트랜스미터 코일 상에 도포되는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0026] 베이스 층은 1 내지 50 ㎛, 특히 적어도 30 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 디바이스.
[0027] 코팅은 주석 및 니켈로 구성되는 것을 특징으로 하는 트랜스미터 코일.
[0028] 코팅(9)은 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물인 것을 특징으로 하는 트랜스미터 코일.
[0029] 주석/니켈 비는 60/40 중량 ％ 내지 70/30 중량 ％의 범위에 있으며, 특히 65/35 중량 ％이고, 그리고/또는 층 두께는 1 내지 50 ㎛의 범위에 있으며, 특히 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 트랜스미터 코일.
[0030] 모든 개시된 특징들은 본 발명에 필수적이다(개별적으로 그리고 또한 서로 조합하여 모두). 본 출원의 개시내용에는, 연관된/첨부된 컨벤션(convention) 문서들(이전 출원의 사본)의 개시 내용이 또한 그에 의해, 또한 본 출원의 청구항들에 이러한 문서들의 특징들을 포함시킬 목적으로 전체적으로 포함된다. 종속 청구항들은 심지어 청구되는 청구항의 특징들 없이도, 특히
이러한 청구항들을 기초로 분할 출원들을 수행하기 위해, 종래 기술의 독립적 발명의 개발들을 그들의 특징들로 갖는 것을 특징으로 한다. 각각의 청구항에서 특정된 발명은 추가적으로, 위의 설명에서 설명된 하나 또는 복수의 특징들, 특히 참조 심볼들이 제공되고 그리고/또는 참조 심볼들의 리스트에 특정된 특징들을 포함할 수 있다. 본 발명은 또한, 위의 설명에서 언급된 특징들 각각이, 특히 이들이 개개의 목적을 위해 인식가능하게 불필요할 수 있거나 또는 다른 기술적으로 동등한 수단으로 대체될 수 있는 한, 구현되지 않는 형태들에 관한 것이다.
참조 심볼들의 리스트
1 프로세스 챔버
2 가스 유입구 디바이스
3 서셉터
4 기판
5 트랜스미터 코일
6 단부
7 단부
8 캐비티
9 코팅
Claims (15)
- 하나 또는 복수의 프로세스 가스들을 프로세스 챔버(1)로 공급함으로써 기판(4) 상에 층을 증착시키기 위한 디바이스로서,
상기 기판(4)을 지지(bear)하는 서셉터(susceptor)(3)는 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일(transmitter coil)들(5)에 의해 생성된 전자기적 교번 필드(electromagnetic alternating field)에 의해 프로세스 온도로 가열될 수 있으며, 상기 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일들은 코팅(9)을 갖고,
상기 코팅(9)은 주석 및 니켈로 구성되고, 상기 코팅(9)은 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 코팅(9)은 40 내지 30 중량％의 니켈 함량 및 60 내지 70 중량％의 주석 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 코팅(9)의 가장 바깥 층은 오로지 니켈 및 주석 엘리먼트들로만 구성되는 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 코팅(9)의 주석/니켈 비는 65/35 중량％인 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅(9)의 층 두께는 1 내지 50 ㎛, 또는 1 내지 30 ㎛, 또는 20 ㎛인 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅(9)은 상기 트랜스미터 코일(5) 상에 갈바니 전기식으로(galvanically) 증착되는 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
니켈을 함유하며 상기 코팅(9)을 지지하는 베이스 층이, 구리를 함유하는 상기 트랜스미터 코일 상에 도포되는 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 제7항에 있어서,
상기 베이스 층은 1 내지 50 ㎛, 또는 적어도 30 ㎛의 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는, 디바이스. - 하나 또는 복수의 프로세스 가스들을 프로세스 챔버(1)로 공급함으로써 기판(4) 상에 층을 증착시키기 위한 방법으로서,
상기 기판(4)을 지지하는 서셉터(3)는 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일들(5)에 의해 생성된 전자기적 교번 필드에 의해 프로세스 온도로 가열될 수 있고, 상기 하나 또는 복수의 트랜스미터 코일들은 코팅(9)을 갖고,
상기 트랜스미터 코일(5)은 RF 교번 필드(alternating field)를 공급하기 위한 2개의 단부들(6, 7)을 갖는 나선 형상을 갖고,
상기 트랜스미터 코일(5)은 상기 단부들(6, 7) 사이에 연장된 캐비티(8) 및 외부 벽을 가지며, 상기 외부 벽은 니켈 및 주석의 코팅(9)으로 코팅되고, 상기 코팅(9)은 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물인, 방법. - 제9항에 있어서,
주석/니켈 비는 60/40 중량％ 내지 70/30 중량％의 범위에 있거나 또는 65/35 중량％이고, 그리고/또는 층 두께는 1 내지 50 ㎛의 범위에 있거나 또는 20 ㎛인 것을 특징으로 하는, 방법. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 디바이스용 트랜스미터 코일(5)로서,
상기 트랜스미터 코일(5)은 RF 교번 필드(alternating field)를 공급하기 위한 2개의 단부들(6, 7)을 갖는 나선 형상을 갖고,
상기 트랜스미터 코일(5)은 상기 단부들(6, 7) 사이에 연장된 캐비티(8) 및 외부 벽을 가지며, 상기 외부 벽은 코팅(9)으로 코팅되고, 상기 코팅(9)은 주석 및 니켈로 구성되고, 상기 코팅(9)은 Ni3Sn2 및 Ni3Sn4의 혼합물인, 트랜스미터 코일(5). - 제11항에 있어서,
주석/니켈 비는 60/40 중량％ 내지 70/30 중량％의 범위에 있거나 또는 65/35 중량％이고, 그리고/또는 층 두께는 1 내지 50 ㎛의 범위에 있거나 또는 20 ㎛인 것을 특징으로 하는, 트랜스미터 코일(5). - 삭제
- 삭제
- 삭제
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