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DE102017223600A1 - Method and apparatus for cleaning a material damage substrate - Google Patents

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DE102017223600A1
DE102017223600A1 DE102017223600.0A DE102017223600A DE102017223600A1 DE 102017223600 A1 DE102017223600 A1 DE 102017223600A1 DE 102017223600 A DE102017223600 A DE 102017223600A DE 102017223600 A1 DE102017223600 A1 DE 102017223600A1
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reaction space
substrate
metal
gas
vapor
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German (de)
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Jens Dahl Jensen
Ralph Reiche
Gabriele Winkler
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Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung (14) aufweisenden Substrats (12), bei welchem das Substrat (12) in einem Reaktionsraum (20) angeordnet und in dem Reaktionsraum (20) gereinigt wird, wobei:
- das Substrat (12) in dem Reaktionsraum (20) wenigstens einem Ätzvorgang zum Reinigen des Substrats (12) unterworfen wird, und
- das Substrat (12) in dem Reaktionsraum (20) nach dem Ätzvorgang wenigstens einem Abscheidevorgang unterworfen wird.

Figure DE102017223600A1_0000
The invention relates to a device and a method for cleaning at least one substrate (12) having at least one material damage (14), in which the substrate (12) is arranged in a reaction space (20) and cleaned in the reaction space (20), wherein:
- the substrate (12) in the reaction space (20) is subjected to at least one etching process for cleaning the substrate (12), and
- The substrate (12) in the reaction space (20) after the etching process is subjected to at least one deposition process.
Figure DE102017223600A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen eines eine Materialschädigung aufweisenden Substrats gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Reinigen eines eine Materialschädigung aufweisenden Substrats gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 15.The invention relates to a method for cleaning a material damage having a substrate according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a device for cleaning a material damage having a substrate according to the preamble of claim 15th

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung aufweisenden Substrats sind beispielsweise bereits der WO 2011/057829 A1 als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren wird das beispielsweise als Bauteil oder Komponente einer technischen Einrichtung, insbesondere eines technischen Geräts, ausgebildetes Substrat in einem Reaktionsraum der Vorrichtung angeordnet und in dem Reaktionsraum gereinigt.Such a method and such a device for cleaning at least one at least one material damage substrate having, for example, already WO 2011/057829 A1 to be known as known. In the method, the substrate formed, for example, as a component or component of a technical device, in particular a technical device, is arranged in a reaction space of the device and cleaned in the reaction space.

Außerdem ist aus der WO 2010/051174 A1 ein System zum Reinigen eines Substrats bekannt.Moreover, from the WO 2010/051174 A1 a system for cleaning a substrate is known.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Substrat besonders vorteilhaft gereinigt und insbesondere auf eine sich an das Reinigen anschließende Reparatur vorbereitet werden kann, ohne das Substrat mit übermäßig hohen Temperaturen beaufschlagen zu müssen.The object of the present invention is to further develop a method and a device of the type mentioned above such that the substrate can be cleaned particularly advantageously and in particular can be prepared for repair following cleaning, without having to subject the substrate to excessively high temperatures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device having the features of claim 15. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung wie beispielsweise ein Riss aufweisenden Substrats. Das Substrat ist vorzugsweise eine Komponente beziehungsweise ein Bauteil einer technischen Einrichtung, insbesondere eines technischen Geräts beziehungsweise einer technischen Maschine. Insbesondere ist das Substrat beispielsweise eine Komponente aus dem Turbinenbau und somit beispielsweise ein Bauteil beziehungsweise eine Komponente einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine. Bei dem Verfahren wird das Substrat in einem Reaktionsraum angeordnet und in dem Reaktionsraum gereinigt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich somit um ein Reinigungsverfahren. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist das erfindungsgemäße Verfahren jedoch nicht nur ein Reinigungsverfahren, sondern insbesondere auch ein Vorbereitungsverfahren, da mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens das Substrat nicht nur gereinigt, sondern auch beispielsweise auf eine sich an das Reinigen anschließende Reparatur vorbereitet, das heißt konfektioniert wird. Insbesondere ist es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass die beispielsweise als Riss oder anderweitige Materialtrennung ausgebildete Materialschädigung gereinigt und konfektioniert, das heißt beispielsweise auf eine sich an das Reinigen anschließende Reparatur vorbereitet wird. Im Rahmen der Reparatur wird die Materialschädigung beispielsweise repariert, indem die Materialschädigung, insbesondere der Riss, beispielsweise zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, gefüllt beziehungsweise ausgebessert wird.A first aspect of the invention relates to a method for cleaning at least one at least one material damage such as a crack having substrate. The substrate is preferably a component or a component of a technical device, in particular a technical device or a technical machine. In particular, the substrate is, for example, a component of the turbine construction and thus, for example, a component or a component of a turbine, in particular a gas turbine. In the method, the substrate is placed in a reaction space and cleaned in the reaction space. The process according to the invention is thus a purification process. However, as will be explained in more detail below, the inventive method is not only a cleaning process, but in particular a preparation process, since by means of the method according to the invention not only cleaned the substrate, but also prepared, for example, for a subsequent repair to the cleaning, that is is made up. In particular, it is provided in the context of the method according to the invention that the formed, for example, as a crack or other material separation material damage cleaned and assembled, that is, for example, is prepared for a subsequent repair to the cleaning. As part of the repair, the material damage is repaired, for example, by the material damage, in particular the crack, for example, at least partially, in particular at least predominantly or completely, filled or repaired.

Um nun das Substrat besonders vorteilhaft reinigen sowie insbesondere für eine sich gegebenenfalls an das Reinigen anschließende Reparatur vorbereiten zu können, ohne das Substrat mit übermäßig hohen Temperaturen beaufschlagen, das heißt übermäßig stark erhitzen zu müssen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Verfahren wenigstens einen Ätzvorgang aufweist, welchem die Komponente in den Reaktionsraum unterworfen wird. Mit anderen Worten wird der Ätzvorgang wenigstens einmal in dem Reaktionsraum durchgeführt, sodass das Substrat - während es in dem Reaktionsraum angeordnet ist - mittels des Ätzvorgangs behandelt wird. Insbesondere dient der Ätzvorgang dem Reinigen des Substrats, insbesondere der Materialschädigung. Der Ätzvorgang umfasst einen ersten Schritt, bei welchem zumindest gasförmiger Fluorwasserstoff und Wasserdampf in den Reaktionsraum eingeleitet werden. Da das Substrat in dem Reaktionsraum dem Ätzvorgang unterworfen wird, werden der gasförmige Fluorwasserstoff und der Wasserdampf in den Reaktionsraum eingeleitet, während sich das Substrat in dem Reaktionsraum befindet.In order to be able to clean the substrate in a particularly advantageous manner and in particular to be able to prepare for a subsequent repair to the cleaning, without having to subject the substrate to excessively high temperatures, that is to heat excessively, it is provided according to the invention that the method has at least one etching process to which the component is subjected in the reaction space. In other words, the etching process is carried out at least once in the reaction space, so that the substrate is treated by means of the etching process while it is arranged in the reaction space. In particular, the etching process serves to clean the substrate, in particular the material damage. The etching process comprises a first step in which at least gaseous hydrogen fluoride and water vapor are introduced into the reaction space. Since the substrate in the reaction space is subjected to the etching process, the gaseous hydrogen fluoride and the water vapor are introduced into the reaction space while the substrate is in the reaction space.

Der Ätzvorgang und somit das erfindungsgemäße Verfahren umfassen ferner einen zweiten Schritt, welcher zeitlich nach dem ersten Schritt durchgeführt wird. Bei dem zweiten Schritt wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum abgesaugt. Des Weiteren umfasst der Ätzvorgang einen dritten Schritt, welcher zeitlich nach dem zweiten Schritt durchgeführt wird. Bei dem dritten Schritt wird gasförmiges Trimethylaluminium in den Reaktionsraum eingeleitet. Des Weiteren umfasst der Ätzvorgang einen vierten Schritt, welcher nach dem dritten Schritt durchgeführt wird. Bei dem vierten Schritt wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum abgesaugt. Des Weiteren werden bei dem vierten Schritt der Reaktionsraum und das Substrat mit wenigstens einem Inertgas, insbesondere mit Stickstoff, gespült, indem beispielsweise das Inertgas in den Reaktionsraum eingeleitet und gegebenenfalls daraufhin aus dem Reaktionsraum ausgeleitet beziehungsweise abgesaugt wird.The etching process and thus the method according to the invention furthermore comprise a second step, which is carried out after the first step. In the second step, at least one Sucking gas comprehensive fluid from the reaction space. Furthermore, the etching process comprises a third step, which is carried out after the second step. In the third step, gaseous trimethylaluminum is introduced into the reaction space. Furthermore, the etching process includes a fourth step, which is performed after the third step. In the fourth step, a fluid comprising at least one gas is sucked out of the reaction space. Furthermore, in the fourth step, the reaction space and the substrate are purged with at least one inert gas, in particular with nitrogen, for example, by introducing the inert gas into the reaction space and, if appropriate, then discharging or sucking it out of the reaction space.

Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Verfahren wenigstens einen Abscheidevorgang, welchem das Substrat in den Reaktionsraum nach dem Ätzvorgang unterworfen wird. Mit anderen Worten wird der Abscheidevorgang nach dem Ätzvorgang wenigstens einmal durchgeführt, wobei der Abscheidevorgang in dem Reaktionsraum durchgeführt wird, während sich das Substrat in dem Reaktionsraum befindet. Mittels des Ätzvorgangs wird beispielsweise das Substrat, insbesondere die Materialschädigung, gereinigt. Mittels des Abscheidevorgangs wird beispielsweise das Substrat, insbesondere die Materialschädigung, auf die sich gegebenenfalls an das Reinigen anschließende Reparatur vorbereitet.In addition, the method according to the invention comprises at least one deposition process, to which the substrate is subjected in the reaction space after the etching process. In other words, the deposition process is performed at least once after the etching process, wherein the deposition process is performed in the reaction space while the substrate is in the reaction space. By means of the etching process, for example, the substrate, in particular the material damage, cleaned. By means of the deposition process, for example, the substrate, in particular the damage to the material, is prepared for the repair possibly following the cleaning.

Der Abscheidevorgang umfasst einen fünften Schritt, bei welchem zumindest ein Metall aufweisender Dampf in den Reaktionsraum eingeleitet wird. Des Weiteren umfasst der Abscheidevorgang einen sechsten Schritt, welcher nach dem fünften Schritt durchgeführt wird. Bei dem sechsten Schritt wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum abgesaugt. Darüber hinaus umfasst der Abscheidevorgang einen siebten Schritt, welcher nach dem sechsten Schritt durchgeführt wird. Bei dem siebten Schritt wird Wasserstoff in den Reaktionsraum eingeleitet. Außerdem umfasst der Abscheidevorgang einen achten Schritt, welcher nach dem siebten Schritt durchgeführt wird. Bei dem achten Schritt wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum abgesaugt. Des Weiteren werden bei dem achten Schritt das Substrat und beispielsweise der Reaktionsraum mit wenigstens einem Inertgas, insbesondere Stickstoff, gespült.The deposition process comprises a fifth step, in which at least one metal-containing vapor is introduced into the reaction space. Furthermore, the deposition process comprises a sixth step, which is performed after the fifth step. In the sixth step, a fluid comprising at least one gas is sucked out of the reaction space. Moreover, the deposition process comprises a seventh step, which is performed after the sixth step. In the seventh step, hydrogen is introduced into the reaction space. In addition, the deposition process includes an eighth step performed after the seventh step. In the eighth step, a fluid comprising at least one gas is sucked out of the reaction space. Furthermore, in the eighth step, the substrate and, for example, the reaction space are rinsed with at least one inert gas, in particular nitrogen.

Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Komponenten beziehungsweise Bauteile wie beispielsweise Hochtemperaturbauteile von Gasturbinen können während des Betriebs Materialschädigungen wie zum Beispiel Risse ausbilden, deren Oberflächen durch eine Heißgasatmosphäre, welche während des Betriebs in der Gasturbine herrscht, oxidieren. Bei einem solchen Hochtemperaturbauteil handelt es sich beispielsweise um eine Turbinenschaufel der Gasturbine. Um beispielsweise das die auch als Materialschaden bezeichnete Materialschädigung aufweisende Bauteil nicht vollständig gegen ein neues Bauteil ersetzen zu müssen, wird das Bauteil beispielsweise einer strukturellen Reparatur unterzogen beziehungsweise es ist gewünscht, das Bauteil einer strukturellen Reparatur zu unterziehen, mittels welcher beispielsweise der Materialschaden ausgebessert beziehungsweise repariert oder behoben wird. Aufgabe einer solchen strukturellen Reparatur, die eine weitere Nutzung des Bauteils beziehungsweise der dann reparierten Komponente erlauben soll, ist es, Materialschäden insbesondere in Form von beispielsweise als Risse ausgebildeten Materialtrennungen zu verschließen und hierbei ein Maximum an Festigkeit, vorzugsweise mit den Werkstoffeigenschaften des Substrats, zu erreichen. Hierzu wird beispielsweise der Riss mit Reparaturmaterial aufgefüllt beziehungsweise geschlossen. Zum Erreichen von guten Festigkeitseigenschaften ist es vorteilhaft, durch das zuvor beschriebene Oxidieren entstandene Oxide von der Materialschädigung, insbesondere von deren Oberfläche, zu entfernen, da sonst kein Benetzen des auch als Grundmaterial bezeichneten Substrats mit dem beispielsweise als Löt- oder Schweißmaterial ausgebildeten und auch als Reparaturwerkstoff bezeichneten Reparaturmaterial stattfinden kann. Bruchmechanisch kommt der Reinigung von sogenannten Riss-Spitzen besondere Bedeutung zu, da gerade diese Bereiche für eine nachhaltige Reparatur geschlossen werden müssen. Gleichzeitig sind gerade diese Bereiche geometrisch und fluidtechnisch schwer zugänglich.The invention is based in particular on the following finding: Components or components such as, for example, high-temperature components of gas turbines can form material damage during operation, such as cracks, whose surfaces oxidize due to a hot gas atmosphere prevailing during operation in the gas turbine. Such a high-temperature component is, for example, a turbine blade of the gas turbine. In order, for example, not to have to completely replace the material damage described material damage component having a new component, the component is, for example, a structural repair or it is desired to subject the component of a structural repair, by means of which, for example, the material damage repaired or repaired or is corrected. The object of such a structural repair, which is to allow further use of the component or the component then repaired, is to seal material damage, in particular in the form of, for example, formed as cracks material separations and this maximum strength, preferably with the material properties of the substrate to to reach. For this purpose, for example, the crack is filled with repair material or closed. In order to achieve good strength properties, it is advantageous to remove oxides formed by the oxidation described above from the damage to the material, in particular from its surface, since otherwise no wetting of the substrate, which is also referred to as the base material, with the material formed, for example, as soldering or welding material and also as Repair material designated repair material can take place. Fracture mechanics, the cleaning of so-called crack tips is of particular importance, since just these areas must be closed for sustainable repair. At the same time, these areas are difficult to access geometrically and fluidically.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, die Reinigung insbesondere in Form einer Desoxidation von geschädigten Heißgasbauteilen in einem separaten Prozess mittels Hydrogenfluoride (HF) Ion Cleaning (FIC-Reinigen) auszuführen. Bei einem solchen Prozess wird durch eine In-Situ-Reaktion zwischen einem flüssigen oder gasförmigen Fluoridträger und Wasserstoffhydrogenfluorid (HF) gebildet. Als Fluoridträger werden Chlorofluorocarbon (CFC)- oder Hydrofluorcarbon (HFC)-Verbindungen, zum Beispiel Tetrafluorethan, auch Freon genannt, verwendet. Zur Verbesserung des Prozesses wird in die jeweilige, insbesondere als Riss ausgebildete Materialschädigung eine Dispersion aus fluorhaltigen Polymeren wie zum Beispiel Polytetrafluorethylen (PTFE) mit einer Partikelgröße von circa 100 Mikrometern infiltriert. Das PTFE dient als Fluoridspender. Die In-Situ-Reaktionen zur Bildung von Hydrogenfluorid finden bei 400 Grad Celsius bis 1200 Grad Celsius statt. Als Nebenprodukt entstehen niedrige Kohlenwasserstoffe wie beispielsweise Methan, das es mit Wasser zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff reagiert. Das Wasser entsteht bei der Umwandlung der Metalloxide zu Metallfluoriden. Einige Metallfluoride wie beispielsweise Molybdän-, Wolfram- und Titanfluoride sind bei niedrigen Temperaturen flüchtig und können über ein Absorptionsmittel durch Abpumpen entfernt werden. Andere Metallfluoride wie beispielsweise Aluminiumfluorid oder Chromfluorid jedoch benötigen Temperaturen von über 1300 Grad Celsius. Können Substrate beziehungsweise Bauteile wie beispielsweise Turbinenbauteile nicht auf solch hohe Temperaturen erhitzt werden, so bleiben diese Fluoride als Verunreinigungen auf der Oberfläche zurück.It is known from the prior art to carry out the cleaning in particular in the form of a deoxidation of damaged hot gas components in a separate process by means of hydrogen fluoride (HF) ion cleaning (FIC cleaning). In such a process is formed by an in situ reaction between a liquid or gaseous fluoride carrier and hydrogen fluoride (HF). Chlorofluorocarbon (CFC) or hydrofluorocarbon (HFC) compounds, for example tetrafluoroethane, also called freon, are used as fluoride carriers. To improve the process, a dispersion of fluorine-containing polymers, such as, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE) having a particle size of approximately 100 micrometers, is infiltrated into the respective material damage, in particular as a crack. The PTFE serves as a fluoride donor. The in situ reactions to form hydrogen fluoride take place at 400 degrees Celsius to 1200 degrees Celsius. By-products are low hydrocarbons, such as methane, which react with water to form carbon monoxide and hydrogen. The water is formed during the conversion of metal oxides to metal fluorides. Some metal fluorides, such as molybdenum, tungsten and titanium fluorides, are volatile at low temperatures and can be removed by pumping through an absorbent. However, other metal fluorides, such as aluminum fluoride or chromium fluoride, require temperatures in excess of 1300 degrees Celsius. Can not substrates or components such as turbine components on heated to such high temperatures, these fluorides remain as impurities on the surface.

Des Weiteren haben die herkömmlichen Verfahren den Nachteil, dass Teilchen eines Gases, einer Flüssigkeit und/oder einer Schmelze hauptsächlich durch Diffusion in die jeweiligen, beispielsweise als Risse oder enge Spalte ausgebildeten Materialschädigungen gelangen müssen. Bei der Diffusion bewegen sich die Teilchen im engen Spalt ungerichtet aufgrund ihrer thermischen Energie und bedecken die Substratoberfläche zufällig, sodass unter Umständen nicht die gesamte Oberfläche der Materialschädigung bis in die zuvor genannten Riss-Spitzen von den Reinigungsmedien erreicht werden kann. Damit können Verunreinigungen auf der zu reparierenden Oberfläche verbleiben und für eine schlechte Benetzung des Reparaturwerkstoffs sorgen. Bei einem anschließenden Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen entstehen durch die Verunreinigungen entweder Poren oder spröde Metall-Oxidphasen im Substrat, insbesondere in dessen Werkstoff. Im weiteren Betrieb des reparierten Bauteils können an diesen Stellen wieder Schäden auftreten, insbesondere nach kurzer Zeit.Furthermore, the conventional methods have the disadvantage that particles of a gas, a liquid and / or a melt must pass mainly by diffusion into the respective, for example, as cracks or narrow gaps formed material damage. During diffusion, the particles in the narrow gap move undirectedly due to their thermal energy and cover the substrate surface at random, so that it may not be possible to reach the entire surface of the material damage up to the aforementioned crack tips from the cleaning media. This allows impurities to remain on the surface to be repaired and provide for poor wetting of the repair material. In a subsequent repair brazing and / or repair welding caused by the impurities either pores or brittle metal oxide phases in the substrate, in particular in its material. In the further operation of the repaired component damage can occur again at these points, especially after a short time.

Um beim Reparaturlöten beziehungsweise Reparaturschweißen eine besonders hohe Festigkeit zu erhalten, werden jedoch sehr saubere und hochkonformale Metallschichten benötigt. Es wurde gefunden, dass diese Metallschichten durch das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere durch die Kombination des Ätzvorgangs mit dem Abscheidevorgang gebildet beziehungsweise realisiert werden können. Der Ätzvorgang und der Abscheidevorgang sind somit zwei Prozesse, welche im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens miteinander kombiniert werden, da die Prozesse nacheinander durchgeführt werden. Der Ätzvorgang ermöglicht ein schichtweises Abtragen von insbesondere durch Korrosion gebildeten Oxiden und/oder Korrosionsschäden. Der Abscheidevorgang ermöglicht ein anschließendes Abscheiden des zumindest einen Metalls beziehungsweise von Metallen, insbesondere in Atomlagen, wodurch beispielsweise das Substrat besonders vorteilhaft für einen anschließenden Reparaturvorgang insbesondere in Form von Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen vorbereitet, das heißt konfektioniert werden kann. Auf diese Weise können konforme Schichtabscheidungen auf beliebig geformte Substrate mit sehr hohem Aspektverhältnis erhalten werden. Das Reinigen und Konfektionieren der beispielsweise als Riss ausgebildeten Materialschädigung des Substrats kann in einer Anlage oder einer Vorrichtung durchgeführt werden, welche ebenfalls zur Erfindung gehört.In order to obtain a particularly high strength during repair soldering or repair welding, however, very clean and highly conformal metal layers are needed. It has been found that these metal layers can be formed or realized by the method according to the invention and in particular by the combination of the etching process with the deposition process. The etching process and the deposition process are thus two processes which are combined with one another in the context of the method according to the invention, since the processes are carried out successively. The etching process enables stratified removal of oxides formed in particular by corrosion and / or corrosion damage. The deposition process allows a subsequent deposition of the at least one metal or metals, in particular in atomic layers, whereby, for example, the substrate particularly advantageous for a subsequent repair process, in particular in the form of repair brazes and / or repair welding prepared, that can be assembled. In this way, conformal layer deposits can be obtained on arbitrarily shaped substrates with a very high aspect ratio. The cleaning and finishing of the material damage of the substrate, for example, formed as a crack can be carried out in a plant or a device which also belongs to the invention.

Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn bei dem fünften Schritt der Dampf zumindest Nickel (Ni) und/oder Kobalt (Co) als das Metall aufweist. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Metallschicht, insbesondere als Atomlage, auf dem Substrat, insbesondere auf der Materialschädigung, abgeschieden werden, sodass das Substrat insbesondere anschließend besonders vorteilhaft repariert werden kann.It has proven to be particularly advantageous if, in the fifth step, the vapor has at least nickel (Ni) and / or cobalt (Co) as the metal. In this way, a particularly advantageous metal layer, in particular as an atomic layer, can be deposited on the substrate, in particular on the material damage, so that the substrate can be repaired particularly advantageously in particular subsequently.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei dem fünften Schritt der Dampf aus einer flüssigen Lösung eines zumindest das Metall aufweisenden Metallkomplexes mit Aminidat-Liganden gewonnen. Hierdurch können der Dampf und somit das Metall besonders vorteilhaft in den Reaktionsraum eingeleitet werden, wobei das Metall aus dem Dampf auf besonders vorteilhafte Weise aus dem Substrat abgeschieden werden kann. Hierdurch kann beispielsweise aus dem Metall ein Metallfilm auf dem Substrat, insbesondere auf dessen Oberfläche, gebildet werden, wobei der Metallfilm insbesondere auf einer Oberfläche der Materialschädigung ausgebildet wird. In der Folge kann die Materialschädigung beispielsweise besonders vorteilhaft repariert werden, insbesondere indem die Materialschädigung beispielsweise durch Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen mit Reparaturwerkstoff zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, befüllt und somit aufgefüllt wird.In a particularly advantageous embodiment of the invention, in the fifth step, the vapor is obtained from a liquid solution of an at least metal-containing metal complex with aminidate ligands. In this way, the steam and thus the metal can be introduced into the reaction space particularly advantageously, wherein the metal can be deposited from the vapor in a particularly advantageous manner from the substrate. As a result, for example, a metal film can be formed on the substrate, in particular on its surface, from the metal, the metal film being formed in particular on a surface of the material damage. As a result, the material damage can be repaired for example particularly advantageous, in particular by the material damage, for example by repair brazing and / or repair welding with repair material at least partially, in particular at least predominantly or completely, filled and thus filled.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Lösung wenigstens einen wasserfreien Kohlenwasserstoff aufweist, in welchem der Metallkomplex mit Aminidat-Liganden gelöst ist. Hierdurch können beispielsweise unerwünschte wie Oxidationen vermieden werden, welche durch Wasser hervorgerufen werden könnten.Another embodiment is characterized in that the solution comprises at least one anhydrous hydrocarbon in which the metal complex is dissolved with aminidate ligands. As a result, for example, unwanted oxidations can be avoided, which could be caused by water.

Um das Substrat besonders vorteilhaft reinigen und konfektionieren zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Dampf derart aus der flüssigen Lösung gewonnen wird, dass die Lösung auf oder über ihre Verdampfungstemperatur erhitzt wird, woraus der Dampf resultiert beziehungsweise aus der flüssigen Lösung entsteht. Mit anderen Worten wird durch Erhitzen der Lösung der Dampf erzeugt. Der Dampf wird bei dem fünften Schritt zusammen mit einem Transportgas den Reaktionsraum eingeleitet. Als das Transportgas wird vorzugsweise wenigstens ein Inertgas, insbesondere Stickstoff, verwendet. Mit anderen Worten wird hierbei zum Beispiel Stickstoff insbesondere als Transport- beziehungsweise Trägergas verwendet, mittels welchem der Dampf aus der flüssigen Lösung zu dem und insbesondere in den Reaktionsraum transportiert und somit in den Reaktionsraum eingeleitet wird. Hierbei wird insbesondere der Dampf mit dem Transportgas vermischt, sodass beispielsweise das Trägergas und der Dampf ein Gemisch beziehungsweise einen Stoffstrom bilden, das beziehungsweise der in den Reaktionsraum eingeleitet wird und somit in den Reaktionsraum einströmt. Der Stickstoff wirkt dabei insbesondere als Inertgas, um unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.In order to be able to clean and assemble the substrate particularly advantageously, it is provided in a further embodiment of the invention that the vapor is recovered from the liquid solution in such a way that the solution is heated to or above its evaporation temperature, from which the vapor results or from the liquid Solution arises. In other words, by heating the solution, the steam is generated. The vapor is introduced into the reaction space in the fifth step together with a transport gas. At least one inert gas, in particular nitrogen, is preferably used as the transport gas. In other words, in this case, for example, nitrogen is used in particular as a transport or carrier gas, by means of which the vapor is transported from the liquid solution to and in particular into the reaction space and thus introduced into the reaction space. Here is the particular Steam mixed with the transport gas, so that, for example, the carrier gas and the vapor form a mixture or a stream that is or is introduced into the reaction space and thus flows into the reaction space. The nitrogen acts in particular as an inert gas to avoid undesirable reactions.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird bei dem ersten Schritt der gasförmige Fluorwasserstoff aus einem einen Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex aufweisenden Ausgangsstoff gewonnen. Dieser Ausgangsstoff wird auch als Pyridinhydrofluorid bezeichnet, wobei der Ausgangsstoff beziehungsweise der Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex die CAS-Nummer 62778-11-4 hat. Der Ausgangsstoff weist vorzugsweise ausschließlich den Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex auf beziehungsweise besteht ausschließlich aus dem Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex, wobei der Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex beziehungsweise der Ausgangsstoff vorzugsweise 30 Molprozent Pyridin und 70 Molprozent Fluorwasserstoff umfasst beziehungsweise zu 70 Prozent aus Fluorwasserstoff und zu 30 Prozent aus Pyridin besteht.In a particularly advantageous embodiment of the invention, in the first step, the gaseous hydrogen fluoride is obtained from a hydrogen fluoride-pyridine complex having starting material. This starting material is also referred to as pyridine hydrofluoride, wherein the starting material or the hydrogen fluoride-pyridine complex has the CAS number 62778-11-4. The starting material preferably has exclusively the hydrogen fluoride-pyridine complex or consists exclusively of the hydrogen fluoride-pyridine complex, the hydrogen fluoride-pyridine complex or the starting material preferably comprises 30 mole percent of pyridine and 70 mole percent of hydrogen fluoride or 70 percent of hydrogen fluoride and to 30 percent pyridine.

Pyridinhydrofluorid beziehungsweise der Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex ist zwar giftig und wirkt ätzend, ist aber nicht so gefährlich wie gasförmiger Fluorwasserstoff oder Flusssäure. Im Folgenden wird gasförmiger Fluorwasserstoff auch als HF-Gas bezeichnet. Gegenüber Pyridinhydrofluorid hat Flusssäure zudem den Nachteil, dass es sich um eine wässrige Lösung von gasförmigem Fluorwasserstoff handelt, die bei 112 Grad Celsius siedet. Dabei bilden sich azeotrope Gemische. Das bedeutet, dass der Dampf die gleiche Zusammensetzung wie die flüssige Phase hat (circa 38 Prozent reiner Fluorwasserstoff und 62 Prozent Wasser). Da neben beziehungsweise zusätzlich zu dem HF-Gas noch Wasserdampf in den Reaktionsraum eingeleitet wird, läuft die Auflösung von sich auf dem Substrat befindenden Metalloxiden nur sehr schleppend und unvollständig ab, da der Wasserdampf entgegengesetzt dem Fluorwasserstoff oxidierend wirkt. Pyridinhydrofluorid hingegen ist wasserfrei und spaltet beispielsweise HF-Gas bei 50 Grad Celsius ab, sodass beispielsweise in einem den Ausgangsstoff aufnehmenden Behältnis wie beispielsweise einem sogenannten Bubbler nach dem Abschalten von HF-Gas Pyridin zurückbleibt.Although pyridine hydrofluoride or the hydrogen fluoride-pyridine complex is toxic and corrosive, but is not as dangerous as gaseous hydrogen fluoride or hydrofluoric acid. In the following, gaseous hydrogen fluoride is also referred to as HF gas. Compared with pyridine hydrofluoride, hydrofluoric acid also has the disadvantage that it is an aqueous solution of gaseous hydrogen fluoride which boils at 112 degrees Celsius. This forms azeotropic mixtures. This means that the vapor has the same composition as the liquid phase (about 38 percent pure hydrogen fluoride and 62 percent water). Since water vapor is introduced into the reaction space in addition to or in addition to the HF gas, the dissolution of metal oxides on the substrate proceeds only very slowly and incompletely since the water vapor has an oxidizing effect opposite to the hydrogen fluoride. By contrast, pyridine hydrofluoride is anhydrous and splits off, for example, HF gas at 50 degrees Celsius, so that, for example, remains in a starting material receiving container such as a so-called bubbler after switching off of HF gas pyridine.

Somit hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn der gasförmige Fluorwasserstoff (HF-Gas) derart aus dem Ausgangsstoff, insbesondere aus dem Pyridinhydrofluorid (Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex), gewonnen wird, dass der in dem zuvor genannten Behältnis aufgenommene Ausgangsstoff derart erwärmt wird, dass der Ausgangsstoff den gasförmigen Fluorwasserstoff (HF-Gas) von Pyridin abspaltet. Hierdurch können die Nachteile von bereits vorliegendem HF-Gas und Flusssäure vermieden werden, wobei HF-Gas dennoch in den Reaktionsraum eingeleitet und zum Reinigen genutzt werden kann.Thus, it has been found to be particularly advantageous if the gaseous hydrogen fluoride (HF gas) in such a way from the starting material, in particular from the Pyridinhydrofluorid (hydrogen fluoride-pyridine complex) is recovered, that the recorded in the aforementioned container starting material is heated in such a way in that the starting material splits off the gaseous hydrogen fluoride (HF gas) from pyridine. As a result, the disadvantages of already existing HF gas and hydrofluoric acid can be avoided, wherein HF gas can nevertheless be introduced into the reaction space and used for cleaning.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass bei dem ersten Schritt der gasförmige Fluorwasserstoff mit Stickstoff in den Reaktionsraum eingeleitet wird. Wie bereits zuvor hinsichtlich des Dampfes erläutert, kann dabei vorgesehen sein, den Stickstoff als Transport- beziehungsweise Trägergas zu verwenden, mittels welchem das HF-Gas in den Reaktionsraum transportiert und somit geleitet wird. Hierbei wird beispielsweise der Stickstoff mit dem gasförmigen Fluorwasserstoff vermischt beziehungsweise der Stickstoff und der gasförmige Fluorwasserstoff bilden einen Stoffstrom, welcher in den Reaktionsraum eingeleitet wird und somit in den Reaktionsraum einströmt. Beispielsweise auf dem Weg von dem Behältnis in den Reaktionsraum und/oder in den Reaktionsraum kann der Stickstoff als Inertgas wirken, um beispielsweise unerwünschte Effekte beziehungsweise Reaktionen zu vermeiden. Hierdurch kann das Substrat besonders vorteilhaft gereinigt und auf eine etwaig darauf folgende Reparatur vorbereitet werden.Another embodiment is characterized in that in the first step, the gaseous hydrogen fluoride is introduced into the reaction space with nitrogen. As already explained above with regard to the vapor, it may be provided to use the nitrogen as transport or carrier gas, by means of which the HF gas is transported into the reaction space and thus conducted. Here, for example, the nitrogen is mixed with the gaseous hydrogen fluoride or the nitrogen and the gaseous hydrogen fluoride form a stream, which is introduced into the reaction space and thus flows into the reaction space. For example, on the way from the container into the reaction space and / or into the reaction space, the nitrogen can act as an inert gas, for example in order to avoid undesired effects or reactions. In this way, the substrate can be cleaned particularly advantageous and prepared for any subsequent repair.

Um das Substrat besonders effizient und effektiv reinigen sowie auf eine etwaig darauffolgende Reparatur vorbereiten zu können, ist es bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass bei dem ersten Schritt der Reaktionsraum und das Substrat auf eine vorgebbare Temperatur, insbesondere aktiv, aufgeheizt werden. Insbesondere ist es dabei vorgesehen, dass nach dem Aufheizen der Reaktionsraum und das Substrat auf der vorgebbaren Temperatur, insbesondere durchgängig, gehalten werden. Die vorgebbare Temperatur ist eine Prozesstemperatur, welche gewünschte Reaktionen besonders vorteilhaft ablaufen lässt.In order to be able to clean the substrate particularly efficiently and effectively and to be able to prepare for any subsequent repair, it is provided in a further embodiment of the invention that in the first step the reaction space and the substrate are heated to a predeterminable temperature, in particular actively. In particular, it is provided that, after heating, the reaction space and the substrate are maintained at the predeterminable temperature, in particular continuously. The predeterminable temperature is a process temperature which allows desired reactions to take place particularly advantageously.

Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Prozesstemperatur in einem Bereich von einschließlich 300 Grad Celsius bis einschließlich 400 Grad Celsius liegt. Hierdurch kann das Substrat besonders effizient und effektiv gereinigt und konfektioniert werden.It has proven to be particularly advantageous if the process temperature is in a range of from 300 degrees Celsius up to and including 400 degrees Celsius. As a result, the substrate can be cleaned and assembled particularly efficiently and effectively.

Um beispielsweise eine feste Verbindung zwischen dem Substrat und dem die Materialschädigung füllenden Reparaturwerkstoff gewährleisten zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei dem Abscheidevorgang eine zumindest das Metall aus dem Dampf aufweisende Schicht auf dem Substrat abgeschieden wird. Die Schicht ist vorzugsweise besonders dünn und wird daher auch als Film bezeichnet. Da die Schicht zumindest das Metall aus dem Dampf aufweist, ist die Schicht beispielsweise eine Metallschicht, insbesondere ein Metallfilm, der beispielsweise als Verbindungsschicht fungieren kann. Über die Verbindungsschicht kann beispielsweise der Reparaturwerkstoff besonders vorteilhaft mit dem Substrat verbunden werden, sodass das Substrat besonders vorteilhaft repariert werden kann. Die Schicht kann insbesondere als Schutzschicht fungieren, um das gereinigte und beispielsweise von Metalloxid befreite Substrat gegen Oxidation und Korrosion zu schützen.In order to be able to ensure, for example, a firm connection between the substrate and the repair material filling the material damage, it is provided in a further embodiment of the invention that in the deposition process, at least the metal from the vapor-containing layer is deposited on the substrate. The layer is preferably particularly thin and therefore also as a film designated. Since the layer comprises at least the metal from the vapor, the layer is, for example, a metal layer, in particular a metal film, which can function, for example, as a bonding layer. By way of example, the repair material can be connected to the substrate in a particularly advantageous manner via the connection layer, with the result that the substrate can be repaired particularly advantageously. In particular, the layer can act as a protective layer to protect the cleaned and, for example, metal oxide-freed substrate against oxidation and corrosion.

Um beispielsweise eine Schleuse und eine Aufbewahrung des Substrats in Inertgas zu vermeiden, insbesondere nach dem Abscheidevorgang, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass auf der Schicht wenigstens eine zumindest ein Metalloxid aufweisende weitere Schicht abgeschieden wird, indem eine Reaktion des aus dem Dampf stammenden Metalls mit Wasserdampf bewirkt wird, sodass das Metalloxid der weiteren Schicht aus dem Dampf stammenden Metall gebildet wird.In order to avoid, for example, a lock and storage of the substrate in inert gas, in particular after the deposition, it is preferably provided that on the layer at least one at least one metal oxide further layer is deposited by a reaction of the vapor-derived metal with water vapor is effected so that the metal oxide of the further layer is formed from the vapor-derived metal.

Um beispielsweise den Ätzvorgang und/oder den Abscheidevorgang zu unterstützen und somit effektiv und effizient ablaufen zu lassen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest während eines Teils des Ätzvorgangs und/oder zumindest während eines Teils des Abscheidevorgangs Ultraschallschwingungen des Substrats bewirkt werden, sodass das Substrat zumindest während des Teils die bewirkten Ultraschallschwingungen ausführt, das heißt mit den Ultraschallschwingungen schwingt. Zum Bewirken der Ultraschallschwingungen des Substrats wird beispielsweise eine Ultraschall-Einwirkung auf das Substrat ausgeübt, wobei durch eine solche Ultraschall-Einwirkung der auch als Ätzprozess bezeichnete Ätzvorgang und/oder der auch als Abscheideprozess bezeichnete Abscheidevorgang positiv beeinflusst werden kann. Durch die Ultraschall-Einwirkung können beispielsweise Reinigungs-, Reduktionsgase und Ausgangsstoffe, insbesondere Metall-Ausgangsstoffe, auch in sehr enge beziehungsweise schmale Bereiche und kleinste Winkel des Substrats, insbesondere der beispielsweise als Riss ausgebildeten Materialschädigung, vordringen. Die Ultraschall-Einwirkung beziehungsweise die Ultraschallschwingungen können beispielsweise durch Piezoelemente und/oder Piezokeramiken bewirkt werden, welche beispielsweise in eine Substrathalterung eingebaut sind. Mittels der Substrathalterung wird beispielsweise das Substrat während des Ätzvorgangs und während des Abscheidevorgangs in dem Reaktionsraum gehalten beziehungsweise abgestützt.In order to support, for example, the etching process and / or the deposition process and thus to proceed effectively and efficiently, it is provided in a further embodiment of the invention that ultrasonic vibrations of the substrate are effected at least during a part of the etching process and / or at least during part of the deposition process so that the substrate, at least during the part, carries out the induced ultrasonic vibrations, that is, oscillates with the ultrasonic vibrations. For effecting the ultrasonic vibrations of the substrate, for example, an ultrasound action is exerted on the substrate, wherein the etching process referred to as etching process and / or the deposition process, also referred to as deposition process, can be positively influenced by such ultrasound action. For example, cleaning, reducing gases and starting materials, in particular metal starting materials, can penetrate into very narrow or narrow regions and smallest angles of the substrate, in particular the damage to the material, for example as a crack, due to the effect of ultrasound. The ultrasound action or the ultrasonic vibrations can be effected, for example, by piezo elements and / or piezoceramics, which are installed, for example, in a substrate holder. By means of the substrate holder, for example, the substrate is held or supported during the etching process and during the deposition process in the reaction space.

Um den Ätzvorgang besonders effektiv und effizient ablaufen zu lassen und somit das Substrat, insbesondere die Materialschädigung, besonders intensiv reinigen zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass bei dem ersten Schritt in dem Reaktionsraum, insbesondere aus dem gasförmigen Fluorwasserstoff, durch Anlegen einer elektrischen Spannung, insbesondere einer elektrischen Hochspannung, ein Plasma gebildet wird. Durch die elektrische Spannung beziehungsweise durch das Plasma, welches beispielsweise aus dem HF-Gas und/oder einem davon unterschiedlichen, zusätzlichen Plasmagas gebildet ist, wird das HF-Gas ionisiert, wodurch das Plasma gebildet wird. Das Plasmagas wird beispielsweise in den Reaktionsraum eingeleitet, woraufhin das Plasma gebildet wird.In order to allow the etching process to proceed particularly effectively and efficiently, and thus to be able to clean the substrate particularly intensively, it is provided in a further embodiment of the invention that in the first step in the reaction space, in particular from the gaseous hydrogen fluoride, through Applying an electrical voltage, in particular an electrical high voltage, a plasma is formed. By the electrical voltage or by the plasma, which is formed for example from the HF gas and / or a different, additional plasma gas, the HF gas is ionized, whereby the plasma is formed. The plasma gas is introduced, for example, into the reaction space, whereupon the plasma is formed.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung aufweisenden Substrats. Vorzugsweise ist die Vorrichtung zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet. Die Vorrichtung weist dabei einen Reaktionsraum auf, in welchem das Substrat anordenbar und zu reinigen ist. Der Reaktionsraum ist beispielsweise durch einen Reaktor der Vorrichtung gebildet.A second aspect of the invention relates to a device for cleaning at least one substrate having at least one material damage. Preferably, the device is designed to carry out a method according to the invention. The device has a reaction space in which the substrate can be arranged and cleaned. The reaction space is formed for example by a reactor of the device.

Um nun Substrat besonders vorteilhaft reinigen und insbesondere auf einen sich an das Reinigen etwaig anschließenden Reparaturvorgang, welcher beispielsweise Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen umfasst, vorbereiten zu können, ohne das Substrat übermäßig stark erhitzen zu müssen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Vorrichtung wenigstens eine Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, gasförmigen Fluorwasserstoff (HF-Gas) und Wasserdampf bereitzustellen und in den Reaktionsraum einzuleiten. Des Weiteren ist die Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung dazu ausgebildet, gasförmiges Trimethylaluminium bereitzustellen und in den Reaktionsraum einzuleiten. Außerdem ist die Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung dazu ausgebildet, einen zumindest ein Metall aufweisenden Dampf bereitzustellen und in den Reaktionsraum einzuleiten. Die Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung ist darüber hinaus dazu ausgebildet, Wasserstoff bereitzustellen und in den Reaktionsraum einzuleiten. Zusätzlich ist die Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung dazu ausgebildet, Stickstoff bereitzustellen und in den Reaktionsraum einzuleiten, um dadurch den Reaktionsraum und das Substrat mit dem Stickstoff zu spülen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst darüber hinaus eine Absaugeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum abzusaugen. Durch das Absaugen können beispielsweise unerwünschte Bestandteile beziehungsweise Reaktionsprodukte aus dem Reaktionsraum entfernt werden, um beispielsweise in nachfolgenden Schritten unerwünschte Reaktionen beziehungsweise Effekte zu vermeiden. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung anzusehen und umgekehrt.In order to clean the substrate particularly advantageously and in particular to be able to prepare for cleaning any subsequent repair process, which includes repair soldering and / or repair welding, for example, without having to heat the substrate excessively, it is provided according to the invention that the device at least one Provision and introduction device which is adapted to provide gaseous hydrogen fluoride (HF gas) and water vapor and to introduce it into the reaction space. Furthermore, the supply and introduction device is designed to provide gaseous trimethylaluminum and to introduce it into the reaction space. In addition, the supply and introduction device is designed to provide at least one metal-containing vapor and to introduce it into the reaction space. The provisioning and introduction device is furthermore designed to provide hydrogen and to introduce it into the reaction space. In addition, the supply and introduction means is adapted to provide nitrogen and to introduce into the reaction space, thereby to purge the reaction space and the substrate with the nitrogen. The device according to the invention further comprises a suction device, which is designed to suck a fluid comprising at least one gas from the reaction space. For example, unwanted components or reaction products can be removed from the reaction space by aspiration in order to avoid undesired reactions or effects, for example, in subsequent steps. Advantages and advantageous embodiments of the method according to the invention are to be regarded as advantages and advantageous embodiments of the device according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche zum Durchführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung aufweisenden Substrats ausgebildet ist;
  • 2 die Strukturformel von HF X Pyridin;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Austauschs von Fluorid-Ionen gegen Methyl-Gruppen;
  • 4 die Strukturformel eines Bis-Aminidat-Ligand mit zweiwertigem Metall;
  • 5 eine weitere Strukturformel;
  • 6 eine weitere Strukturformel;
  • 7 eine chemische Reaktionsgleichung;
  • 8 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Substrats, nachdem es dem Verfahren gemäß einer ersten Ausführungsform unterworfen wurde;
  • 9 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Substrats, nachdem es dem Verfahren gemäß einer zweiten Ausführungsform unterzogen wurde; und
  • 10 eine Reaktionsgleichung eines jeweiligen Metall-Amidinats mit Wasserdampf.
The drawing shows in:
  • 1 a schematic side view of a device according to the invention, which is designed for performing a method according to the invention for cleaning at least one at least one material damage substrate having;
  • 2 the structural formula of HF X pyridine;
  • 3 a schematic representation of an exchange of fluoride ions for methyl groups;
  • 4 the structural formula of a bis-aminidate ligand with divalent metal;
  • 5 another structural formula;
  • 6 another structural formula;
  • 7 a chemical reaction equation;
  • 8th 1, a schematic and sectional side view of the substrate after it has been subjected to the method according to a first embodiment;
  • 9 1, a schematic and sectional side view of the substrate after it has been subjected to the method according to a second embodiment; and
  • 10 a reaction equation of a respective metal amidinate with water vapor.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 10 zum Reinigen wenigstens eines aus 8 und 9 ausschnittsweise erkennbaren Substrats 12, welches - wie aus 1, 8 und 9 erkennbar ist, wenigstens eine Materialschädigung vorliegend in Form eines Risses 14 oder mehrere Risse 14 aufweist. Das Substrat 12 ist beispielsweise ein Bauteil beziehungsweise eine Komponente einer Turbine, insbesondere einer Gasturbine. Dabei kann die Komponente ein Bauteil beziehungsweise ein Bauelement sein, das beispielsweise während des Betriebs der Turbine besonders hohen Temperaturen beziehungsweise einem Gas mit einer besonders hohen Temperatur ausgesetzt ist. Insbesondere kann die Komponente als eine Turbinenschaufel der insbesondere als Gasturbine ausgebildeten Turbine ausgebildet sein. Wie besonders gut aus 8 und 9 erkennbar ist, ist es während des Betriebs der Turbine zu der auch als Materialschaden bezeichneten Materialschädigung in Form des Risses 14 gekommen. Während des Betriebs kann der Riss 14, insbesondere dessen Oberfläche 16, oxidieren, was insbesondere durch eine während des Betriebs herrschende Heißgasatmosphäre bewirkt beziehungsweise unterstützt wird. 1 shows a schematic representation of a device 10 for cleaning at least one of 8th and 9 partially recognizable substrate 12 which - how out 1 . 8th and 9 recognizable, at least one material damage present in the form of a crack 14 or more cracks 14 having. The substrate 12 is for example a component or a component of a turbine, in particular a gas turbine. In this case, the component may be a component or a component which is exposed to particularly high temperatures or a gas having a particularly high temperature, for example during operation of the turbine. In particular, the component can be designed as a turbine blade of the turbine designed in particular as a gas turbine. How very good 8th and 9 can be seen, it is during operation of the turbine to the material damage referred to as material damage in the form of the crack 14 come. During operation, the crack can 14 , especially its surface 16 , oxidize what is caused or supported in particular by a prevailing during operation hot gas atmosphere.

Insbesondere kann somit das Substrat 12 im Bereich des Risses 14 an der Oberfläche 16 oxidieren, sodass sich Oxide insbesondere in Form von Metalloxiden in dem Riss 14 beziehungsweise an der Oberfläche 16 bilden können.In particular, thus, the substrate 12 in the area of the crack 14 on the surface 16 oxidize, so that oxides, especially in the form of metal oxides in the crack 14 or on the surface 16 can form.

Um beispielsweise die Komponente nicht vollständig austauschen und gegen eine neue Komponente ersetzen zu müssen, ist es wünschenswert, die Komponente einer strukturellen Reparatur und somit einem Reparaturvorgang zu unterziehen, in dessen Rahmen beispielsweise die Komponente (Substrat 12) repariert wird. Daran anschließend kann beispielsweise die reparierte Komponente weiter verwendet werden, sodass die Turbine weiter mit der reparierten Komponente betrieben werden kann. Aufgabe der strukturellen Reparatur beziehungsweise des Reparaturvorgangs ist es, den Riss 14 zu verschließen. Die folgenden und vorigen Ausführungen zu dem Riss 14 können auch andere Materialschädigungen, insbesondere Materialtrennungen, übertragen werden. Um beispielsweise den Riss 14 zu verschließen, wird dieser zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, mit einem Reparaturwerkstoff gefüllt, insbesondere durch Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen. Mit anderen Worten wird beispielsweise durch Reparaturlöten und/oder durch Reparaturschweißen ein Reparaturwerkstoff in den Riss 14 eingebracht, um diesen zu verschließen. Bei dem Reparaturwerkstoff handelt es sich somit um ein Löt- und/oder Schweißmaterial. Dabei ist es wünschenswert, beim Verschließen des Risses 14 ein Maximum an Festigkeit, vorzugsweise mit den Werkstoffeigenschaften des Substrats 12, zu erreichen. Zum Erreichen von hinreichenden Festigkeitswerten ist es jedoch vorteilhaft, die zuvor genannten Oxide von der Oberfläche 16 des Risses 14 zu entfernen, da sonst kein Benetzen des auch als Grundmaterial bezeichneten Substrats 12 mit dem Reparaturwerkstoff stattfinden kann beziehungsweise um eine besonders feste und innige Verbindung zwischen dem Reparaturwerkstoff und dem Substrat 12 gewährleisten zu können. Bruchmechanisch kommt insbesondere der Reinigung von sogenannten Riss-Spitzen besondere Bedeutung zu, da gerade diese Bereiche für eine nachhaltige Reparatur geschlossen werden müssen. Gleichzeitig sind gerade diese Bereiche geometrisch und fluidtechnisch schwer zugänglich.For example, in order not to completely replace the component and replace it with a new component, it is desirable to subject the component to a structural repair, and thus a repair operation, in the framework of which, for example, the component (substrate 12 ) is repaired. Following this, for example, the repaired component can continue to be used so that the turbine can continue to operate with the repaired component. The task of the structural repair or the repair process is the crack 14 to close. The following and previous comments on the crack 14 Other material damage, in particular material separations, can also be transferred. For example, the crack 14 to be closed, this is at least partially, in particular at least predominantly or completely filled with a repair material, in particular by repair brazing and / or repair welding. In other words, for example, by repair brazing and / or by repair welding a repair material into the crack 14 introduced to close this. The repair material is thus a soldering and / or welding material. It is desirable when closing the crack 14 a maximum of strength, preferably with the material properties of the substrate 12 , to reach. To achieve sufficient strength values, however, it is advantageous to remove the aforementioned oxides from the surface 16 the crack 14 otherwise there is no wetting of the substrate, which is also referred to as the base material 12 can take place with the repair material or a particularly strong and intimate connection between the repair material and the substrate 12 to be able to guarantee. In particular, fracture mechanics is of particular importance for the cleaning of so-called crack tips, since it is precisely these areas that must be closed for sustainable repair. At the same time, these areas are difficult to access geometrically and fluidically.

Aus 1 ist erkennbar, dass die Vorrichtung 10 einen Reaktor 18 aufweist, welcher beispielsweise einen Reaktionsraum 20 der Vorrichtung 10 bildet beziehungsweise begrenzt und mit einer, insbesondere elektrischen, Heizung 22 ausgestattet ist. Mittels der Heizung 22 kann der Reaktionsraum 20, insbesondere aktiv, erwärmt beziehungsweise aufgeheizt werden.Out 1 it can be seen that the device 10 a reactor 18 which, for example, a reaction space 20 the device 10 forms or limited and with a, in particular electrical, heating 22 Is provided. By means of heating 22 can the reaction space 20 , in particular active, heated or heated.

Darüber hinaus umfasst die Vorrichtung 10 eine Halteeinrichtung 24, welche auch als Substrathalterung oder Chuck bezeichnet wird. Die Halteeinrichtung 24 ist in dem Reaktionsraum 20 angeordnet, wobei während des Verfahrens das Substrat 12, welches beispielsweise als Turbinenschaufel ausgebildet ist, in dem Reaktionsraum 20 an der Halteeinrichtung 24 abgestützt ist. Insbesondere wird das Substrat 12 mittels der Halteeinrichtung 24 während des Verfahrens gehalten, insbesondere dadurch, dass beispielsweise das Substrat 12 an der Halteeinrichtung 24 fixiert, insbesondere gegen die Halteeinrichtung 24 gespannt, ist. Hierzu umfasst die Halteeinrichtung 24 beispielsweise eine Spanneinrichtung, insbesondere ein Spannfutter. Dies bedeutet, dass sich das Substrat 12 mit dem zu reinigenden Riss 14 beziehungsweise mit mehreren, zu reinigenden Rissen, zu denen beispielsweise der Riss 14 gehört, während des Verfahrens in dem Reaktionsraum 20 und dabei auf der Halteeinrichtung 24 befindet, wobei beispielsweise das Substrat 12 mittels einer geeigneten Einrichtung auf beziehungsweise an der Halteeinrichtung 24 gehalten wird.In addition, the device includes 10 a holding device 24 , which is also referred to as substrate holder or chuck. The holding device 24 is in the reaction space 20 arranged during the process, the substrate 12 , which is designed for example as a turbine blade, in the reaction space 20 on the holding device 24 is supported. In particular, the substrate becomes 12 by means of the holding device 24 held during the process, in particular in that, for example, the substrate 12 on the holding device 24 fixed, especially against the holding device 24 curious, is. For this purpose, the holding device comprises 24 For example, a clamping device, in particular a chuck. This means that the substrate is 12 with the crack to be cleaned 14 or with several, to be cleaned cracks, such as the crack 14 heard during the process in the reaction space 20 and while on the holding device 24 where, for example, the substrate 12 by means of a suitable device on or on the holding device 24 is held.

Die Halteeinrichtung 24 weist vorzugsweise eine weitere, insbesondere elektrische, Heizung auf, mittels welcher das Substrat 12 erwärmt beziehungsweise aufgeheizt werden kann. Die Heizung 22 und die Heizung der Halteeinrichtung 24 sind somit beispielsweise Bestandteil einer Heizeinrichtung beziehungsweise bilden eine Heizeinrichtung, mittels welcher der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 aufgeheizt werden können beziehungsweise im Rahmen des Verfahrens aufgeheizt werden.The holding device 24 preferably has a further, in particular electrical, heating, by means of which the substrate 12 can be heated or heated. The heating system 22 and the heating of the holding device 24 Thus, for example, are part of a heater or form a heater, by means of which the reaction space 20 and the substrate 12 can be heated or heated in the context of the process.

Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, weist die Vorrichtung 10 eine Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung 26 auf, welche dazu ausgebildet ist, gasförmigen Fluorwasserstoff, Wasserdampf, gasförmiges Trimethylaluminium, einen zumindest ein Metall aufweisenden Dampf, Wasserstoff und Stickstoff bereitzustellen und in den Reaktionsraum 20 einzuleiten. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 10 eine Absaugeinrichtung 28, welche dazu ausgebildet ist, wenigstens ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20 abzusaugen.As will be explained in more detail below, the device 10 a provisioning and introduction device 26 which is adapted to provide gaseous hydrogen fluoride, water vapor, gaseous trimethylaluminum, a vapor having at least one metal, hydrogen and nitrogen and into the reaction space 20 initiate. Furthermore, the device comprises 10 a suction device 28 , which is adapted to at least one fluid comprising at least one gas from the reaction space 20 suck.

Insbesondere umfasst die Vorrichtung 10, insbesondere die Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung 26, einen oder mehrere sogenannte Bubbler 30 mit einer Mehrzahl von Ventilen 32a-h. Ferner umfasst der jeweilige Bubbler 30 beispielsweise jeweilige, in 1 nicht dargestellte Behältnisse. Der gasförmige Fluorwasserstoff, der Wasserdampf, das Trimethylaluminium, der Dampf, der Wasserstoff und der Stickstoff sind beispielsweise jeweilige Stoffe, die in den jeweiligen Behältnissen aufgenommen beziehungsweise von den jeweiligen Behältnissen bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann über das Ventil 32a aus dem dem Ventil 32a zugeordneten Behältnis Stickstoff, insbesondere im gasförmigen Zustand, bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32b und das dem Ventil 32b zugeordnete Behältnis kann beispielsweise Argon, insbesondere im gasförmigen Zustand, bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32c und das dem Ventil 32c zugeordnete Behältnis kann beispielsweise der auch als HF-Gas bezeichnete gasförmige Fluorwasserstoff bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32d und das dem Ventil 32d zugeordnete Behältnis kann beispielsweise das gasförmige Trimethylaluminium bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32e und das dem Ventil 32e zugeordnete Behältnis kann beispielsweise der Wasserstoff, im gasförmigen Zustand, bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32f und das dem Ventil 32f zugeordnete Behältnis kann beispielsweise ein zumindest Nickel aufweisender Dampf, das heißt ein sogenannter Nickel-Präkursor bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise über das Ventil 32g und das dem Ventil 32g zugeordnete Behältnis ein zumindest Kobalt aufweisender Dampf und somit ein Kobalt-Präkursor bereitgesellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Über das Ventil 32h und das dem Ventil 32h zugeordnete Behältnis kann beispielsweise der zuvor genannte Wasserdampf bereitgestellt und in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Der Stickstoff, das Argon, das HF-Gas, das Trimethylaluminium, der Wasserstoff, der Nickel-Präkursor, der Kobalt-Präkursor und der Wasserdampf sind somit jeweilige Stoffe, welche mittels der Behältnisse bereitgestellt und beispielsweise aus den Behältnissen über die Ventile 32a-h in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden können.In particular, the device comprises 10 , in particular the provisioning and introduction device 26 , one or more so-called bubblers 30 with a plurality of valves 32a-h , Furthermore, the respective bubbler includes 30 for example, in each case 1 not shown containers. The gaseous hydrogen fluoride, the steam, the trimethylaluminum, the steam, the hydrogen and the nitrogen, for example, respective substances that can be received in the respective containers or provided by the respective containers. For example, via the valve 32a from the valve 32a associated container nitrogen, in particular in the gaseous state, provided and in the reaction space 20 be initiated. About the valve 32b and that the valve 32b associated container, for example, argon, in particular in the gaseous state, provided and in the reaction space 20 be initiated. About the valve 32c and that the valve 32c associated container, for example, the gaseous hydrogen fluoride also referred to as HF gas provided and into the reaction space 20 be initiated. About the valve 32d and that the valve 32d associated container can be provided, for example, the gaseous trimethylaluminum and into the reaction space 20 be initiated. About the valve 32e and that the valve 32e associated container, for example, the hydrogen, in the gaseous state, provided and in the reaction space 20 be initiated. About the valve 32f and that the valve 32f associated container, for example, a steam having at least nickel, that is, a so-called nickel precursor and provided in the reaction space 20 be initiated. Alternatively or additionally, for example via the valve 32g and that the valve 32g associated container provided at least cobalt steam and thus a cobalt precursor bereitgesellt and into the reaction space 20 be initiated. About the valve 32h and that the valve 32h associated container, for example, provided the aforementioned water vapor and into the reaction space 20 be initiated. The nitrogen, the argon, the HF gas, the trimethylaluminum, the hydrogen, the nickel precursor, the cobalt precursor and the water vapor are thus respective substances which are provided by means of the containers and, for example, from the containers via the valves 32a-h in the reaction space 20 can be initiated.

Hierzu bildet der jeweilige Stoff beispielsweise einen Fluidstrom, insbesondere einen Volumen- und/oder Massenstrom, welcher über das jeweilige Ventil 32a-h in den Reaktionsraum 20 einströmen kann. Dabei kann mittels des jeweiligen Ventils 32a-h eine jeweilige, in den Reaktionsraum 20 einströmende Menge des jeweiligen Stoffes eingestellt werden, sodass die in den Reaktionsraum 20 einströmende Menge des jeweiligen Stoffes gezielt und bedarfsgerecht eingestellt, insbesondere gesteuert oder geregelt, werden kann. Das jeweilige Ventil 32a-h ist beispielsweise fluidisch mit einer den Ventilen 32a-h gemeinsamen Leitung 34 fluidisch verbunden, welche beispielsweise in den Reaktionsraum 20 mündet. Der jeweilige Stoff kann somit beispielsweise die Leitung 34 durchströmen und über die Leitung 34 in den Reaktionsraum 20 einströmen. Dabei kann beispielsweise mittels des jeweiligen Ventils 32a-h eine jeweilige, die Leitung 34 durchströmende und somit über die Leitung 34 in den Reaktionsraum 20 einströmende Menge des jeweiligen Stoffes eingestellt, insbesondere geregelt oder gesteuert, werden.For this purpose, the respective substance forms, for example, a fluid flow, in particular a volume and / or mass flow, which flows via the respective valve 32a - H in the reaction space 20 can flow in. It can by means of the respective valve 32a - H a respective, in the reaction space 20 inflowing amount of the respective substance can be adjusted, so that in the reaction space 20 inflowing amount of the respective substance can be set specifically and as needed, in particular controlled or regulated, can be. The respective valve 32a - H For example, it is fluidic with one of the valves 32a - H common line 34 fluidly connected, which, for example, in the reaction space 20 empties. The respective substance can thus, for example, the line 34 flow through and over the line 34 in the reaction space 20 flow. In this case, for example, by means of the respective valve 32a -h a respective, the line 34 flowing through and thus over the line 34 in the reaction space 20 inflowing amount of the respective substance set, in particular regulated or controlled, be.

Hierzu umfasst die Vorrichtung 10 beispielsweise eine insbesondere als Computer ausgebildete, elektronische Recheneinrichtung 36. Das jeweilige Ventil 32a-h kann beispielsweise von der elektronischen Recheneinrichtung 36 angesteuert werden beziehungsweise wird von der elektronischen Recheneinrichtung 36 angesteuert, um dadurch mittels des jeweiligen Ventils 32a-h die jeweilige, in den Reaktionsraum 20 einströmende Menge des jeweiligen Stoffes einzustellen beziehungsweise einstellen zu können. Zum Ansteuern des jeweiligen Ventils 32a-h stellt beispielsweise die elektronische Recheneinrichtung 36 wenigstens ein, insbesondere elektrisches, Signal bereit, welches auch als Ansteuersignal bezeichnet wird. Das jeweilige Ventil 32a-h ist somit geregelt oder gesteuert, insbesondere computergeregelt oder computergesteuert, sodass der jeweilige Stoff geregelt oder gesteuert, insbesondere computergeregelt oder computergesteuert, in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden kann. Dadurch kann der jeweilige Stoff besonders bedarfsgerecht in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden.For this purpose, the device comprises 10 For example, an especially designed as a computer, electronic computing device 36 , The respective valve 32a - H can, for example, from the electronic computing device 36 be controlled or is from the electronic computing device 36 controlled, thereby by means of the respective valve 32a - H the respective, into the reaction space 20 to be able to adjust or adjust inflowing amount of the respective substance. To control the respective valve 32a - H represents, for example, the electronic computing device 36 at least one, in particular electrical, signal ready, which is also referred to as a drive signal. The respective valve 32a - H is thus regulated or controlled, in particular computer-controlled or computer-controlled, so that the respective substance is regulated or controlled, in particular computer-controlled or computer-controlled, into the reaction space 20 can be initiated. As a result, the respective substance can be particularly demand-oriented in the reaction space 20 be initiated.

Der Nickel-Präkursor und der Kobalt-Präkursor werden beispielsweise auch als Metall-Präkursoren bezeichnet. Außerdem ist die Leitung 34 beispielsweise ein Rohr- oder Leitungssystem oder Bestandteil eines solchen Rohr- beziehungsweise Leitungssystems, über welches der jeweilige Stoff aus dem jeweiligen Bubbler 30 in den Reaktionsraum eingeleitet werden kann. Der Bubbler 30 wird auch als Bubbler-System oder als Dampfdrucksättiger bezeichnet und ist beispielsweise Bestandteil einer Anlage zur metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung und/oder Atomlagenabscheidung. Zweck des Bubblers 30 ist es insbesondere, den jeweiligen, auch als Ausgangsstoff bezeichneten Präkursor, insbesondere dessen metallorganische Verbindung oder metallorganische Verbindungen, in einen gesättigten Dampf zu überführen und diesen Dampf mit Hilfe von eingeleiteten Gasbläschen eines inerten Träger- beziehungsweise Transportgases durch Mitnahme kontrolliert in den auch als Reaktionskammer bezeichneten Reaktionsraum 20 einzuleiten. Als das inerte Träger- beziehungsweise Transportgas wird beispielsweise der Wasserstoff und/oder das Argon und/oder der Stickstoff verwendet.For example, the nickel precursor and the cobalt precursor are also referred to as metal precursors. Besides, the line is 34 For example, a pipe or pipe system or part of such a pipe or pipe system, via which the respective substance from the respective bubbler 30 can be introduced into the reaction space. The bubbler 30 is also referred to as a bubbler system or as a vapor pressure saturator and is for example part of a plant for organometallic chemical vapor deposition and / or atomic layer deposition. Purpose of the bubbler 30 it is in particular, the respective precursors, also referred to as the starting material, in particular its organometallic compound or organometallic compounds to convert into a saturated vapor and this steam by means of introduced gas bubbles of an inert carrier or transport gas by entrainment controlled in the also called the reaction chamber reaction chamber 20 initiate. As the inert carrier or transport gas, for example, the hydrogen and / or argon and / or nitrogen is used.

Im Rahmen des Verfahrens wird in dem Reaktionsraum 20 wenigstens ein Ätzvorgang zum Reinigen des Substrats 12 durchgeführt, sodass im Rahmen des Verfahrens das Substrat 12 in dem Reaktionsraum 20 dem Ätzvorgang unterworfen wird. Der Ätzvorgang wird beispielsweise wenigstens oder genau einmal oder mehrmals durchgeführt. Nach dem Ätzvorgang wird im Rahmen des Verfahrens in dem Reaktionsraum 20 wenigstens ein Abscheidevorgang durchgeführt, welcher genau oder wenigstens einmal oder mehrere Male durchgeführt wird. Somit wird das Substrat 12 in dem Reaktionsraum 20 dem Ätzvorgang unterworfen. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, umfasst der Ätzvorgang einen ersten Schritt, bei welchem der gasförmige Fluorwasserstoff (HF-Gas) und der Wasserdampf in den Reaktionsraum 20 eingeleitet werden. Bei einem auf den ersten Schritt folgenden zweiten Schritt des Verfahrens wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugt, insbesondere mittels der Absaugeinrichtung 28. Bei einem auf den zweiten Schritt folgenden dritten Schritt des Verfahrens, insbesondere des Ätzvorgangs, wird das gasförmige Trimethylaluminium in den Reaktionsraum 20 eingeleitet. Der Ätzvorgang umfasst einen vierten Schritt, welcher nach dem dritten Schritt durchgeführt wird und bei dem vierten Schritt wird ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20, insbesondere mittels der Absaugeinrichtung 28, abgesaugt, und der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 werden mit dem Stickstoff gespült.As part of the process is in the reaction chamber 20 at least one etching process for cleaning the substrate 12 performed so that in the process the substrate 12 in the reaction space 20 is subjected to the etching process. The etching process is carried out, for example, at least once or more than once. After the etching process is in the context of the process in the reaction chamber 20 performed at least one deposition process, which is performed exactly or at least once or more times. Thus, the substrate becomes 12 in the reaction space 20 subjected to the etching process. As will be explained in more detail below, the etching process comprises a first step, in which the gaseous hydrogen fluoride (HF gas) and the water vapor in the reaction space 20 be initiated. In a second step of the method following the first step, a fluid comprising at least one gas is removed from the reaction space 20 sucked off, in particular by means of the suction device 28 , In a third step of the process following the second step, in particular the etching process, the gaseous trimethylaluminum is introduced into the reaction space 20 initiated. The etching process comprises a fourth step, which is carried out after the third step, and in the fourth step, a fluid comprising at least one gas from the reaction space 20 , in particular by means of the suction device 28 , sucked off, and the reaction space 20 and the substrate 12 are flushed with the nitrogen.

Der Abscheidevorgang umfasst einen fünften Schritt, bei welchem der zuvor genannte, das zumindest eine Metall aufweisende Dampf, das heißt wenigstens einer der Metall-Präkursoren, in den Reaktionsraum 20 eingeleitet wird. Der Abscheidevorgang umfasst einen sechsten Schritt, welcher nach dem fünften Schritt durchgeführt wird, wobei bei dem sechsten Schritt ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20 mittels der Absaugeinrichtung 28 abgesaugt wird. Der Abscheidevorgang umfasst einen siebten Schritt, welcher nach dem sechsten Schritt durchgeführt wird. Bei dem siebten Schritt wird der Wasserstoff in den Reaktionsraum 20 eingeleitet, woraufhin bei einem achten Schritt des Abscheidevorgangs ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20 mittels der Absaugeinrichtung 28 abgesaugt wird. Außerdem wird bei dem achten Schritt zumindest das Substrat 12 mit dem Stickstoff gespült. The deposition process comprises a fifth step, in which the aforementioned, the at least one metal having vapor, that is, at least one of the metal precursors, in the reaction space 20 is initiated. The deposition process comprises a sixth step, which is carried out after the fifth step, wherein in the sixth step, a fluid comprising at least one gas from the reaction space 20 by means of the suction device 28 is sucked off. The deposition process comprises a seventh step, which is performed after the sixth step. At the seventh step, the hydrogen enters the reaction space 20 initiated, whereupon in an eighth step of the deposition process, a fluid comprising at least one gas from the reaction space 20 by means of the suction device 28 is sucked off. In addition, at the eighth step, at least the substrate becomes 12 flushed with the nitrogen.

Vorzugsweise wird vor dem ersten Schritt mittels der Absaugeinrichtung 28 eine Absaugung durchgeführt, in deren Rahmen ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugt wird. Diese vor dem ersten Schritt durchgeführte Absaugung sorgt insbesondere dafür, dass sich zunächst im Reaktionsraum 20 befindliche Luft vor Beginn des auch als Ätzprozess bezeichneten Ätzvorgangs aus dem Reaktionsraum 20 zumindest teilweise abgesaugt wird, insbesondere derart, dass beispielsweise in dem Reaktionsraum 20 ein Feinvakuum beziehungsweise ein Druck von circa 0,1 Millibar herrscht. Die Präkursoren, welche auch als Ausgangsstoffe bezeichnet werden, befinden sich in flüssigem Zustand in dem Bubbler 30 beziehungsweise in jeweiligen Behältnissen, insbesondere unter Abschluss von Luft, Sauerstoff und Feuchtigkeit. Der jeweilige Präkursor wird dabei zum Ätzen der zuvor genannten Metalloxide und zur Metallabscheidung genutzt. Bei den Präkursoren handelt es sich um metallorganische Verbindungen, wobei auch das Trimethylaluminium, insbesondere in flüssiger Form, ein Präkursor ist. Das Trimethylaluminium wird auch als TMA oder mit (CH3)3A1 bezeichnet. Als der Nickel-Präkursor wird beispielsweise Bis(N,N'-Di-t-Butylazetamidinato)Nickel(II) verwendet, wobei beispielsweise als der Kobalt-Präkursor Bis(N,N'-Di-i-Propylazetamidinato)Kobalt(II) verwendet wird. Als Fluorid-Präkursor zum Bereitstellen des HF-Gases wird beispielsweise ein Ausgangsstoff in Form von HF-Pyridin verwendet, wobei der Fluorid-Präkursor das Ätzen der Metalloxide einleitet. Der Stickstoff und das Argon dienen als Trägergase, damit die Präkursoren durch die Leitung 34 beziehungsweise durch das Rohrsystem in den auch als Reaktionskammer bezeichneten Reaktionsraum 20 eingespeist werden. Außerdem werden der Stickstoff und das Argon als Spülgas zum Entfernen von überschüssigen Reaktanten und Reaktionsprodukten aus dem Reaktionsraum 20 verwendet. Die Gase Stickstoff, Argon und Wasserstoff stammen beispielsweise aus einer Gasflasche.Preferably, before the first step by means of the suction device 28 an extraction carried out, in the context of which at least one gas comprising fluid from the reaction space 20 is sucked off. This extraction carried out before the first step ensures in particular that initially in the reaction space 20 located air before the beginning of the etching process also referred to as etching process from the reaction space 20 is sucked at least partially, in particular such that, for example, in the reaction space 20 a fine vacuum or a pressure of about 0.1 millibar prevails. The precursors, which are also referred to as starting materials, are in the liquid state in the bubbler 30 or in respective containers, in particular with the conclusion of air, oxygen and moisture. The respective precursor is used for etching the aforementioned metal oxides and for metal deposition. The precursors are organometallic compounds, and trimethylaluminum, in particular in liquid form, is also a precursor. The trimethylaluminum is also referred to as TMA or (CH3) 3A1. As the nickel precursor, for example, bis (N, N'-di-t-butylazetamidinato) nickel (II) is used, for example, as the cobalt precursor bis (N, N'-di-i-propylazetamidinato) cobalt (II) is used. As a fluoride precursor for providing the HF gas, for example, a starting material in the form of HF-pyridine is used, wherein the fluoride precursor initiates the etching of the metal oxides. The nitrogen and the argon serve as carrier gases, thus the precursors through the pipe 34 or through the pipe system in the reaction chamber, which is also referred to as the reaction chamber 20 be fed. In addition, the nitrogen and argon are used as purge gas to remove excess reactants and reaction products from the reaction space 20 used. For example, the gases nitrogen, argon and hydrogen come from a gas cylinder.

Die jeweiligen Behältnisse, in denen die Präkursoren gelagert beziehungsweise aufgenommen sind, sind beispielsweise Bestandteile des Bubblers 30 beziehungsweise an sich als jeweilige Bubbler ausgebildet, wobei der jeweilige Bubbler beispielsweise mit wenigstens einem Zuleitungsrohr und mit wenigstens einem Entnahmerohr ausgestattet ist. Beispielsweise wird in das jeweilige Zuleitungsrohr Stickstoff eingeleitet, welcher dann durch den jeweiligen Präkursor blubbert. Ferner wird in dem jeweiligen Bubbler der jeweilige Präkursor erwärmt, insbesondere mittels einer, insbesondere elektrischen, Heizung. Insbesondere wird der jeweilige Präkursor beispielsweise derart erwärmt, dass aus dem Präkursor ein auch als Präkursor-Dampf bezeichneter Dampf entsteht. Der Präkursor-Dampf vermischt sich mit dem kontrolliert in den jeweiligen Bubbler eingeleiteten Stickstoff, sodass sich ein den jeweiligen Präkursor-Dampf und den Stickstoff umfassendes Gemisch bilden. Dieses Gemisch aus Präkursor-Dampf und Stickstoff verlässt den jeweiligen Bubbler über das Entnahmerohr und wird über das Rohrsystem beziehungsweise über die Leitung 34, insbesondere pneumatisch, mit Hilfe des jeweiligen Ventils 32a-h in den nachgeschalteten Reaktionsraum 20 und dabei auf das Substrat 12 geleitet. Eine jeweilige Temperatur des jeweiligen Präkursors im jeweiligen Bubbler wird beispielsweise über einen jeweiligen Thermostaten überwacht beziehungsweise kontrolliert, sodass ein definiert konstanter Dampfdruck, insbesondere des jeweiligen Präkursor-Dampfs, erreicht wird. Dabei sollte eine jeweilige Rohrleitung zwischen dem jeweiligen Bubbler und dem Reaktionsraum 20 eine höhere Temperatur als der jeweilige Bubbler an sich haben, damit der jeweilige Präkursor beziehungsweise der Präkursor-Dampf an Wänden der Rohrleitung, mittels welcher der jeweilige Präkursor beziehungsweise Präkursor-Dampf von dem jeweiligen Bubbler zu dem und insbesondere in den Reaktionsraum 20 geleitet wird, nicht kondensiert und, insbesondere in flüssiger Form, in den Reaktionsraum 20 auf das Substrat 12 tropft. Eine kontrollierte Zufuhr des jeweiligen Präkursor beziehungsweise Präkursor-Dampfs in den Reaktionsraum 20 erfolgt durch einen geregelten Durchfluss des Stickstoffs und durch die Temperatur des jeweiligen Bubblers, aus der sich der Dampfdruck des jeweiligen Präkursors beziehungsweise Präkursor-Dampfes ergibt.The respective containers in which the precursors are stored or recorded are, for example, components of the bubbler 30 or per se as a respective bubbler, wherein the respective bubbler is equipped, for example with at least one supply pipe and at least one discharge pipe. For example, nitrogen is introduced into the respective supply pipe, which then bubbles through the respective precursor. Furthermore, the respective precursor is heated in the respective bubbler, in particular by means of one, in particular electric, heating. In particular, the respective precursor is heated, for example, in such a way that a precursor vapor, also referred to as precursor vapor, is formed from the precursor. The precursor vapor mixes with the nitrogen introduced in a controlled manner into the respective bubbler, so that a mixture comprising the respective precursor vapor and the nitrogen is formed. This mixture of precursor vapor and nitrogen leaves the respective bubbler via the sampling tube and is via the pipe system or via the line 34 , in particular pneumatically, with the aid of the respective valve 32a-h in the downstream reaction space 20 and while on the substrate 12 directed. A respective temperature of the respective precursor in the respective bubbler is monitored or controlled, for example via a respective thermostat, so that a defined constant vapor pressure, in particular of the respective precursor vapor, is achieved. In this case, a respective pipe between the respective bubbler and the reaction space 20 have a higher temperature than the respective bubbler per se, so that the respective precursor or the precursor vapor on walls of the pipeline, by means of which the respective precursor or precursor vapor from the respective bubbler to the and in particular into the reaction space 20 is passed, not condensed and, in particular in liquid form, in the reaction space 20 on the substrate 12 drips. A controlled supply of the respective precursor or precursor vapor into the reaction space 20 takes place by a regulated flow of the nitrogen and by the temperature of the respective bubbler, from which the vapor pressure of the respective precursor or precursor vapor results.

Der zuvor genannte Ätzvorgang und der zuvor genannte Abscheidevorgang sind jeweilige Prozesse oder Schritte, wobei diese Prozesse das Entfernen der Metalloxide und die Herstellung von sauberen konformalen Metallschichten umfassen, an denen der beispielsweise als Löt- und/oder Schweißmaterial ausgebildete Reparaturwerkstoff besonders gut haftet.The aforementioned etching process and the aforementioned deposition process are respective processes or steps, which processes include the removal of the metal oxides and the production of clean conformal metal layers to which the repair material formed, for example, as a soldering and / or welding material adheres particularly well.

Um die Metalloxide besonders vorteilhaft entfernen zu können, werden beispielsweise, insbesondere bei dem ersten Schritt, der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 auf eine Temperatur aufgeheizt, welche vorzugsweise in einem Bereich von einschließlich 300 Grad Celsius bis einschließlich 400 Grad Celsius liegt. Diese Temperatur ist eine Prozesstemperatur. Nach Erreichen der Prozesstemperatur wird mit Hilfe eines Stickstoffstroms der gasförmige Fluorwasserstoff, das heißt das zuvor genannte HF-Gas in den Reaktionsraum 20 über das Substrat 12 geleitet. Das HF-Gas stammt aus dem auch als fluoridhaltiger Präkursor bezeichneten Fluorid-Präkursor, welcher vorzugsweise als HF X Pyridin ausgebildet ist. Dieses HF X Pyridin wird auch als Pyridinhydrofluorid oder als Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex bezeichnet und hat beispielsweise die CAS-Nummer 62778-11-4. Das HF X Pyridin besteht beispielsweise zu 70 Prozent aus Fluorwasserstoff und zu 30 Prozent aus Pyridin und hat die in 2 gezeigte Strukturformel. In order to be able to remove the metal oxides particularly advantageously, for example, in particular in the first step, the reaction space 20 and the substrate 12 heated to a temperature which is preferably in a range of including 300 degrees Celsius up to and including 400 degrees Celsius. This temperature is a process temperature. After reaching the process temperature, the gaseous hydrogen fluoride, that is, the aforementioned HF gas into the reaction space with the aid of a nitrogen stream 20 over the substrate 12 directed. The HF gas originates from the fluoride precursor, also referred to as fluoride-containing precursor, which is preferably formed as HF X pyridine. This HF X pyridine is also referred to as pyridine hydrofluoride or as a hydrogen fluoride-pyridine complex and has, for example, the CAS number 62778-11-4. For example, the HF X pyridine consists of 70 percent hydrogen fluoride and 30 percent pyridine and has the in 2 Structural formula shown.

Pyridinhydrofluorid ist zwar giftig und wirkt ätzend, ist aber nicht so gefährlich wie HF-Gas an sich oder Flusssäure. Flusssäure hat zudem den Nachteil, dass es sich um eine wässrige Lösung von gasförmigem Fluorwasserstoff handelt, die bei 112 Grad Celsius siedet. Dabei bilden sich azeotrope Gemische. Dies bedeutet, dass der Dampf die gleiche Zusammensetzung wie die flüssige Phase hat (circa 38 Prozent reines HF und 62 Prozent Wasser). Zusätzlich zu beziehungsweise neben dem HF-Gas wird auch noch Wasserdampf in den Reaktionsraum 20 eingeleitet, sodass die Auflösung der Metalloxide nur sehr schleppend und unvollständig abläuft, wobei der Wasserdampf entgegengesetzt der HF oxidierend wirkt. Pyridinhydrofluorid hingegen ist wasserfrei und spaltet HF-Gas bei 50 Grad Celsius ab und bleibt im jeweiligen Bubbler als Pyridin zurück.Although pyridine hydrofluoride is toxic and corrosive, it is not as dangerous as HF gas itself or hydrofluoric acid. Hydrofluoric acid also has the disadvantage that it is an aqueous solution of gaseous hydrogen fluoride which boils at 112 degrees Celsius. This forms azeotropic mixtures. This means that the vapor has the same composition as the liquid phase (about 38 percent pure HF and 62 percent water). In addition to or in addition to the HF gas also steam is still in the reaction chamber 20 initiated, so that the dissolution of the metal oxides is very slow and incomplete, the water vapor opposite to the HF acts oxidizing. By contrast, pyridine hydrofluoride is anhydrous and splits off HF gas at 50 degrees Celsius and remains in the respective bubbler as pyridine.

Da das Einleiten des HF-Gases und somit ein in den Reaktionsraum 20 einströmender HF-Gas-Strom durch den Dampfdruck des Präkursors und durch das Trägergas in Form des Stickstoffes, insbesondere durch dessen Druck, genau mittels der elektronischen Recheneinrichtung 36 eingestellt, insbesondere geregelt oder gesteuert, wird, wird eine Monolage HF-Gas auf die Metalloxid-Oberfläche des Substrats 12 chemisorbiert. Dabei werden die Metalloxide in Metallfluoride gemäß den folgenden Gleichungen umgewandelt: AL2O3 + 6 HF = 2 AlF3 + 3 H2O

Figure DE102017223600A1_0001
B2O3 + 6 HF = 2BF3 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0002
Cr2O3 + 6HF = 2CrF3 + 3H2O
Figure DE102017223600A1_0003
ZrO2 + 4 HF = ZrF4 + 2 H2O
Figure DE102017223600A1_0004
TiO 2 + 4 HF = TiF 4 + 2 H2O
Figure DE102017223600A1_0005
WO 3 + 6 HF = WF 6 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0006
MoO 3 + 6 HF = MoF 6 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0007
NiO + 2 HF = NiF2 + H2O
Figure DE102017223600A1_0008
CoO + 2 HF = CoF 2 + H2O
Figure DE102017223600A1_0009
As the introduction of the HF gas and thus into the reaction space 20 inflowing HF gas flow through the vapor pressure of the precursor and by the carrier gas in the form of nitrogen, in particular by its pressure, precisely by means of the electronic computing device 36 is set, in particular regulated or controlled, a monolayer of HF gas is applied to the metal oxide surface of the substrate 12 chemisorbed. The metal oxides are converted into metal fluorides according to the following equations: AL2O3 + 6 HF = 2 AlF3 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0001
B2O3 + 6 HF = 2BF3 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0002
Cr2O3 + 6HF = 2CrF3 + 3H2O
Figure DE102017223600A1_0003
ZrO2 + 4 HF = ZrF4 + 2 H2O
Figure DE102017223600A1_0004
TiO 2 + 4 HF = TiF 4 + 2 H2O
Figure DE102017223600A1_0005
WHERE 3 + 6 HF = WF 6 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0006
MoO 3 + 6 HF = MoF 6 + 3 H2O
Figure DE102017223600A1_0007
NiO + 2 HF = NiF2 + H2O
Figure DE102017223600A1_0008
CoO + 2 HF = CoF 2 + H2O
Figure DE102017223600A1_0009

Nickel-Superlegierungen, aus welchen beispielsweise die zuvor genannten Bauteile für Gasturbinen gebildet sind, wobei beispielsweise das Substrat 12 aus einer solchen Nickel-Superlegierung gebildet ist, enthalten hauptsächlich die Elemente Nickel (Ni), Kobalt (Co), Aluminium (Al), Wolfram (W), Molybdän (Mb), Titan (Ti), Chrom (Cr), Bor (B) und Zirkon (Zr). Insbesondere werden vorliegend die Oxide dieser Elemente beziehungsweise Metalle betrachtet.Nickel superalloys, of which, for example, the aforementioned components are formed for gas turbines, wherein, for example, the substrate 12 is made of such a nickel superalloy, the elements mainly include nickel (Ni), cobalt (Co), aluminum (Al), tungsten (W), molybdenum (Mb), titanium (Ti), chromium (Cr), boron ( B) and zirconium (Zr). In particular, the oxides of these elements or metals are considered here.

Anschließend werden beispielsweise überschüssige HF-Gasmoleküle und Wasserdampfmoleküle sowie bei 200 Grad Celsius bis 400 Grad Celsius flüchtige Fluoride wie Molybdän-Fluorid, Wolfram-Fluorid, Titan-Fluorid und Bor-Fluorid mittels der Absaugeinrichtung 28 aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugt, woraufhin beispielsweise der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 mit Stickstoff gespült werden. Dies erfolgt insbesondere bei dem zweiten Schritt. Bei dem dritten Schritt wird gasförmiges Trimethylaluminium in den Reaktionsraum 20 eingeleitet. Das Trimethylaluminium wird von den Metallfluoriden absorbiert. Dabei reagieren die Metallfluoride mit dem Trimethylaluminium durch Austausch ihrer Liganden. Die Methylgruppe von dem Trimethylaluminium werden gegen die Fluorid-Ionen der Metallfluoride ausgetauscht, was in 3 veranschaulicht ist. Dabei bedeutet in 3 g gasförmig und f bedeutet fest. Dabei entstehen flüchtige AlF(CH3)2- und Me(CH3)3-Verbindungen. Beispielsweise bei dem vierten Schritt werden die flüchtigen AlF(CH3)2- und Me(CH3)3-Verbindungen sowie überschüssiges Trimethylaluminium aus dem Reaktionsraum 20 mittels der Absaugeinrichtung 28 abgesaugt, und anschließend werden das Substrat 12 und der Reaktionsraum 20 mit Stickstoff gespült, den Stickstoff in den Reaktionsraum 20 eingeleitet wird.Subsequently, for example, excess HF gas molecules and water vapor molecules and at 200 degrees Celsius to 400 degrees Celsius volatile fluorides such as molybdenum fluoride, tungsten fluoride, titanium fluoride and boron fluoride by means of the suction device 28 from the reaction space 20 aspirated, whereupon, for example, the reaction space 20 and the substrate 12 be purged with nitrogen. This is done especially in the second step. In the third step, gaseous trimethylaluminum is introduced into the reaction space 20 initiated. The trimethylaluminum is absorbed by the metal fluorides. In doing so, they react Metal fluorides with the trimethylaluminum by exchange of their ligands. The methyl group of the trimethylaluminum is exchanged for the fluoride ions of the metal fluorides, which in 3 is illustrated. This means in 3 g gaseous and f means solid. This gives rise to volatile AlF (CH 3) 2 and Me (CH 3) 3 compounds. For example, in the fourth step, the volatile AlF (CH 3) 2 and Me (CH 3) 3 compounds and excess trimethylaluminum from the reaction space 20 by means of the suction device 28 sucked off, and then become the substrate 12 and the reaction space 20 purged with nitrogen, the nitrogen in the reaction space 20 is initiated.

Wie zuvor beschrieben sind der erste Schritt, der zweite Schritt, der dritte Schritt und der vierte Schritt Bestandteile des auch als Ätzzyklus bezeichneten Ätzvorgangs beziehungsweise bilden den Ätzvorgang, welcher beispielsweise mehrmals wiederholt werden kann. Der jeweilige Schritt des Ätzvorgangs ist ein Einwirkungsschritt, welcher bei dem jeweiligen Ätzvorgang jeweils vollständig abläuft, das heißt die Moleküle des Fluorwasserstoff- und des Trimethylaluminium-Gases werden chemisorbiert und reagieren mit den Sauerstoff-Atomen der Metalloxide und den Fluorid-Atomen der Metallfluoride, bis die Oxidoberfläche und die Fluoridoberfläche vollständig belegt ist. Danach finden keine weiteren Adsorptionsvorgänge auf den Oxid- und Fluoridflächen mehr statt. Der Ätzvorgang ist unter diesen Reaktionsbedingungen selbstbegrenzend, das heißt die Menge des in jedem Reaktionszyklus abgeätzten Metalloxids ist konstant. Die zu ätzende Oxidschicht nimmt mit jedem nachfolgenden Zyklus ab.As described above, the first step, the second step, the third step and the fourth step are components of the etching process, also referred to as the etching cycle, or form the etching process, which can be repeated several times, for example. The respective step of the etching process is an exposure step, which in each case proceeds completely in the respective etching process, that is, the molecules of the hydrogen fluoride and the trimethylaluminum gas are chemisorbed and react with the oxygen atoms of the metal oxides and the fluoride atoms of the metal fluorides, to the oxide surface and the fluoride surface is fully occupied. Thereafter, no further adsorption processes take place on the oxide and fluoride surfaces. The etching process is self-limiting under these reaction conditions, that is, the amount of metal oxide etched in each reaction cycle is constant. The oxide layer to be etched decreases with each successive cycle.

Die gesamte Reaktion des Ätzvorgangs für die nicht flüchtigen Metallfluoride lautet beispielsweise: Al203 + 6 HF+4 ( CH3 ) 3 AI = 6 ( CH3 ) 2 FAI + 3 H20

Figure DE102017223600A1_0010
Cr203 + 6 HF + 6 ( CH3 ) 3 AI = 2 Cr ( CH3 ) 3 + 6 ( CH3 ) 2 FAI + 3 H20
Figure DE102017223600A1_0011
Zr02 + 4HF + 4 ( CH3 ) 3AI = ( CH3 ) 4 Zr + 4 ( CH3 ) 2 FAI + 2 H20
Figure DE102017223600A1_0012
NiO + 2 HF + 2 ( CH3 ) 3 AI = ( CH3 ) 2 Ni + 2 ( CH3 ) 2 FAI + H20
Figure DE102017223600A1_0013
CoO + 2 HF + 2 ( CH3 ) 3AI = ( CH3 ) 2 Co + 2 ( CH3 ) 2 FAI + H20
Figure DE102017223600A1_0014
The overall reaction of the etch process for the non-volatile metal fluorides is, for example: Al203 + 6 HF + 4 ( CH3 ) 3 AI = 6 ( CH3 ) 2 FAI + 3 H20
Figure DE102017223600A1_0010
Cr203 + 6 HF + 6 ( CH3 ) 3 AI = 2 Cr ( CH3 ) 3 + 6 ( CH3 ) 2 FAI + 3 H20
Figure DE102017223600A1_0011
Zr02 + 4HF + 4 ( CH3 ) 3AI = ( CH3 ) 4 Zr + 4 ( CH3 ) 2 FAI + 2 H20
Figure DE102017223600A1_0012
NiO + 2 HF + 2 ( CH3 ) 3 AI = ( CH3 ) 2 Ni + 2 ( CH3 ) 2 FAI + H20
Figure DE102017223600A1_0013
CoO + 2 HF + 2 ( CH3 ) 3AI = ( CH3 ) 2 Co + 2 ( CH3 ) 2 FAI + H20
Figure DE102017223600A1_0014

Die Anzahl der notwendigen Prozesszyklen, die Einwirkzeit der Ätzreaktanten, sowie die Mengenbelegung an HF-Gas und Trimethylaluminium pro Flächeneinheit und Zyklus richtet sich nach der Schwere der Materialschädigung und somit nach Riss-Tiefe und damit verbundener Metalloxid-Dicke und Reaktionsfähigkeit des Werkstoffes.The number of necessary process cycles, the contact time of the Ätzreaktanten, as well as the quantity of HF gas and trimethylaluminum per unit area and cycle depends on the severity of material damage and thus crack depth and associated metal oxide thickness and reactivity of the material.

Im Folgenden wird der Abscheidevorgang näher erläutert. Im Rahmen des Abscheidevorgangs wird wenigstens eine insbesondere als Metallschicht ausgebildete Schutzschicht auf dem Substrat 12, insbesondere auf dem Riss 14, abgeschieden, wobei diese Schutzschicht beispielsweise aus dem aus dem Dampf stammenden Metall gebildet wird. Das gereinigte und vom Metalloxid befreite Substrat 12 verbleibt im Reaktionsraum 20 und wird sofort zum Schutz gegen Oxidation und Korrosion mit einem dünnen Metallfilm aus Kobalt und/oder Nickel versehen. Dieser Metallfilm ist die zuvor genannte Schutzschicht und wird beispielsweise aus aus dem Dampf stammenden Kobalt und/oder aus aus dem Dampf stammenden Nickel gebildet, indem der zumindest Kobalt umfassende Dampf und/oder der zumindest Nickel umfassende Dampf in den Reaktionsraum 20 eingeleitet wird. Der Nickel-Präkursor und der Kobalt-Präkursor werden auch als Metall-Präkursoren bezeichnet. Mit anderen Worten wird beispielsweise aus dem Nickel-Präkursor stammender und zumindest Nickel umfassender Dampf und/oder aus dem Kobalt-Präkursor stammender und somit zumindest Kobalt umfassender Dampf in den Reaktionsraum 20 eingeleitet, sodass aus dem Nickel und/oder aus dem Kobalt die Schutzschicht gebildet wird. Da durch die Anwendung der organischen Metall-Präkursoren nur einige Nanometer Metallfilm auf dem Substrat 12, insbesondere auf dem Riss 14, abgeschieden werden, stört dieser Metallfilm nicht weitere Reparaturarbeiten durch Löten und/oder Schweißen. Auf der anderen Seite dient der beispielsweise als dünne Kobalt- und/oder Nickelschicht ausgebildete Metallfilm eine sehr gute Korrosionsschicht, wobei der Metallfilm beispielsweise aus Nickel und/oder aus Kobalt, insbesondere aus einer Nickel- und/oder Kobalt-Legierung, gebildet ist. Zur Abscheidung von Nickel und Kobalt auf dem Substrat 12, insbesondere auf dessen gereinigter Oberfläche 16, werden beispielsweise die folgenden Präkursoren verwendet: Als der Nickel-Präkursor wird beispielsweise verwendet:

  • Bis(N,N'-Di-t-Butylazetamidinato)Nickel(II), (99.99%-Ni)Puratrem
  • Als der Kobalt-Präkursor wird beispielsweise verwendet: Bis(N,N'-Di-i-Propylazetamidinato)Kobalt(II),min.98%
The deposition process will be explained in more detail below. In the context of the deposition process, at least one protective layer, in particular formed as a metal layer, is deposited on the substrate 12 , especially on the crack 14 deposited, for example, this protective layer is formed from the vapor-derived metal. The purified and freed from the metal oxide substrate 12 remains in the reaction space 20 and is immediately provided with a thin metal film of cobalt and / or nickel for protection against oxidation and corrosion. This metal film is the aforesaid protective layer and is formed, for example, from cobalt-derived cobalt and / or nickel-derived nickel, by passing the steam comprising at least cobalt and / or the steam comprising at least nickel into the reaction space 20 is initiated. The nickel precursor and cobalt precursor are also referred to as metal precursors. In other words, for example, steam which originates from the nickel precursor and comprises at least nickel and / or steam which originates from the cobalt precursor and thus comprises at least cobalt, is introduced into the reaction space 20 introduced so that the protective layer is formed from the nickel and / or cobalt. Because of the application of organic metal precursors only a few nanometers of metal film on the substrate 12 , especially on the crack 14 , deposited, this metal film does not interfere with further repair work by soldering and / or welding. On the other hand, the metal film formed, for example, as a thin cobalt and / or nickel layer serves as a very good corrosion layer, the metal film being formed, for example, from nickel and / or from cobalt, in particular from a nickel and / or cobalt alloy. For the deposition of nickel and cobalt on the substrate 12 , in particular on its cleaned surface 16 For example, the following precursors are used: As the nickel precursor, for example:
  • Bis (N, N'-di-t-butylazetamidinato) nickel (II), (99.99% Ni) puratrem
  • As the cobalt precursor, for example, there is used: bis (N, N'-di-i-propylazetamidinato) cobalt (II), min.98%

Bei den genannten Metall-Präkursoren handelt es sich um Metallkomplexe mit Amidinat-Liganden, die zwei organische Kohlenstoffradikale an den Amidinat-Stickstoffatomen enthalten und im koordinierten, metallierten Zustand viergliedrig gespannte Chelatringstrukturen bilden. 4 bis 6 zeigen die molekulare Struktur der genannten Metallkomplexe.These metal precursors are metal complexes with amidinate ligands that contain two organic carbon radicals on the amidinate nitrogen atoms and form four-membered chelate ring structures in the coordinated, metallated state. 4 to 6 show the molecular structure of said metal complexes.

Somit zeigt 4 eine Grundstruktur eines Bis-Amidinat-Liganden mit zweiwertigem Metall. 5 zeigt den Nickel-Präkursor in seiner Strukturformel, und 6 zeigt den Kobalt-Präkursor in seiner Strukturformel. Insbesondere zeigt 4 die monomerische Grundstruktur der organischen Metall-Präkursoren. In 4 steht der jeweilige Buchstabe R für einen Kohlenwasserstoff-Rest wie zum Beispiel Alkyl-, Aryl-, Alkymil-, Gruppen, die kein Metall-Atom enthalten. Die Metall-Amidinate sind ausreichend flüchtig, thermisch stabil und hochreaktiv. Die hohe Volatilität wird einerseits durch die äußeren Bereiche dieser Metall-Chelatkomplexe erreicht und andererseits durch die niedrige Anzahl der Struktureinheiten (meistens monomer) verbessert. Die äußeren Bereiche sind überwiegend verzweigte Iso-Propyl- und Tertiär-Butyl-Reste, die als sperrige Liganden Interaktionen der Moleküle zur Bildung Oligomeren verhindern. Die niedrige Anzahl an C-Atomen, wobei die Anzahl beispielsweise 1-4 beträgt, in dem kurzen Kohlenwasserstoff-Resten und die damit verbundene geringe Molmasse dieser Moleküle führt zu einer schnellen Verdampfung und einer hohen Flüchtigkeit der Metall-Amidinate. Durch die Komplex bildenden Effekte der Amidinat-Liganden sind die Metall-Amidinate bei Raumtemperatur stabil, damit erfolgt keine Zersetzung vor dem Abscheidevorgang. 5 zeigt den koordinierten Nickel-Amidinat-Komplex. Der Schmelzpunkt von diesem Nickel-Komplex beträgt 87 Grad Celsius. Der entsprechende Kobalt-Amidinat-Komplex ist in 6 dargestellt. Für den Kobalt-Komplex beträgt der Siedepunkt, an dem die Sublimation beginnt, 50 Grad Celsius bei 50 mTorr. Der Schmelzpunkt beträgt 84 Grad Celsius. Da die Metall-Amidinate mit Sauerstoff und Wasserdampf sehr reaktiv sind, lagern diese Verbindungen in den jeweiligen Bubblern und werden so gegen Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und Sauerstoff geschützt.Thus shows 4 a basic structure of a bis-amidinate ligand with divalent metal. 5 shows the nickel precursor in its structural formula, and 6 shows the cobalt precursor in its structural formula. In particular shows 4 the monomeric basic structure of the organic metal precursors. In 4 the respective letter R stands for a hydrocarbon radical such as, for example, alkyl, aryl, alkymil, groups which contain no metal atom. The metal amidinates are sufficiently volatile, thermally stable and highly reactive. The high volatility is achieved on the one hand by the outer regions of these metal chelate complexes and on the other hand by the low number of structural units (mostly monomeric) improved. The outer regions are predominantly branched iso-propyl and tertiary-butyl radicals, which, as bulky ligands, prevent interactions of the molecules to form oligomers. The low number of C atoms, the number being for example 1-4, in the short hydrocarbon residues and the associated low molecular weight of these molecules leads to rapid evaporation and high volatility of the metal amidinates. Due to the complex-forming effects of amidinate ligands, the metal amidinates are stable at room temperature, so there is no decomposition before the deposition. 5 shows the coordinated nickel-amidinate complex. The melting point of this nickel complex is 87 degrees Celsius. The corresponding cobalt amidinate complex is in 6 shown. For the cobalt complex, the boiling point at which the sublimation begins is 50 degrees Celsius at 50 mTorr. The melting point is 84 degrees Celsius. Since the metal amidinates are very reactive with oxygen and water vapor, these compounds store in the respective bubblers and are thus protected against environmental conditions such as moisture and oxygen.

Da die Zersetzungstemperatur für den Nickel- und den Kobalt-Amidinat-Komplex bei circa 300 Grad Celsius liegt, sollte die Temperatur in dem Reaktionsraum 20 und/oder die Temperatur des Substrats 12 unter der Zersetzungstemperatur der genannten Präkursoren, insbesondere der Metall-Präkursoren, gehalten werden.Since the decomposition temperature for the nickel and the cobalt amidinate complex is about 300 degrees Celsius, the temperature in the reaction space should be 20 and / or the temperature of the substrate 12 below the decomposition temperature of said precursors, in particular metal precursors.

Um die Kobalt- und Nickel-Amidinate als Dampf auf das Substrat 12 und insbesondere auf den gereinigten Riss 14 zu leiten, wird der jeweilige, zunächst flüssige Metall-Präkursor in ein inertes Trägergas wie zum Beispiel Stickstoff durch Verneblung verdampft. Dazu werden die festen Kobalt- und Nickel-Amidinate in wasserfreie Kohlenwasserstoffe wie Dodecan, Tetradecan, Toluol, Xylol, Mesitylen, Ether, Ester, oder Ketone gelöst. Somit wird beispielsweise der jeweilige, das zumindest eine Metall aufweisende Dampf aus einer flüssigen Lösung eines zumindest das jeweilige Metall aufweisende Metallkomplexes mit Aminidat-Liganden gewonnen, wobei die Lösung wenigstens einen wasserfreien Kohlenwasserstoff aufweist, in welchem der Metallkomplex mit Aminidat-Liganden gelöst ist.Add the cobalt and nickel amidinates as a vapor to the substrate 12 and especially on the cleaned crack 14 to direct, the respective, initially liquid metal precursor is vaporized by nebulization in an inert carrier gas such as nitrogen. For this purpose, the solid cobalt and nickel amidinates are dissolved in anhydrous hydrocarbons such as dodecane, tetradecane, toluene, xylene, mesitylene, ethers, esters, or ketones. Thus, for example, the respective vapor having at least one metal is obtained from a liquid solution of an amide ligand metal complex having at least the respective metal, the solution comprising at least one anhydrous hydrocarbon in which the amine complex ligand metal complex is dissolved.

In dem jeweiligen Bubbler wird die jeweilige Kobalt- oder Nickel-Amidinat-Lösung über ihre Verdampfungstemperatur auf 100 Grad Celsius bis 200 Grad Celsius erhitzt und mit Stickstoff als Präkursor-Nebel pneumatisch über die Leitung 34 in den Reaktionsraum 20 eingeleitet. Die Metall-Amidinat-Moleküle werden chemisch auf dem Substrat 12, insbesondere auf dessen Oberfläche 16, und somit insbesondere auf der Oberfläche 16 des Risses 14 durch Chemisorption gebunden. Nach vollständiger Belegung der Oberfläche 16 mit Metall-Amidinat-Molekülen stoppt die Sorption auf dem Substrat 12. Hierdurch wird beispielsweise eine Monolage aus Kobalt- und/oder Nickel-Amidinat erzeugt. Nach Bildung dieser Monolage ist beispielsweise der erste Schritt des auch als Metallabscheidung bezeichneten Abscheidevorgangs abgeschlossen.In the respective bubbler, the respective cobalt or nickel amidinate solution is heated above its evaporation temperature to 100 degrees Celsius to 200 degrees Celsius and pneumatically via the line with nitrogen as precursor mist 34 in the reaction space 20 initiated. The metal amidinate molecules chemically become on the substrate 12 , especially on its surface 16 , and thus especially on the surface 16 the crack 14 bound by chemisorption. After complete occupancy of the surface 16 With metal amidinate molecules, sorption stops on the substrate 12 , As a result, for example, a monolayer of cobalt and / or nickel amidinate is produced. After formation of this monolayer, for example, the first step of the deposition process, also referred to as metal deposition, is completed.

Beispielsweise bei einem zweiten Schritt werden überschüssige Metall-Amidinat-Moleküle und eventuell vorhandene flüchtige Reaktions-Nebenprodukte mittels der Absaugeinrichtung 28, insbesondere mittels einer Vakuumpumpe der Absaugeinrichtung 28, aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugt und mit Hilfe eines Durchflusses eines inerten Trägergases entfernt. Somit werden beispielsweise der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 mit einem inerten Trägergas beziehungsweise mit einem Inertgas gespült, welches ebenfalls mittels der Absaugeinrichtung 28 beispielsweise abgesaugt wird. Als das inerte Trägergas wird wenigstens ein Inertgas wie beispielsweise Stickstoff verwendet.For example, in a second step, excess metal amidinate molecules and any volatile reaction byproducts present are removed by means of the suction device 28 , in particular by means of a vacuum pump of the suction device 28 , from the reaction space 20 aspirated and removed by means of a flow of an inert carrier gas. Thus, for example, the reaction space 20 and the substrate 12 flushed with an inert carrier gas or with an inert gas, which also by means of the suction device 28 is sucked, for example. As the inert carrier gas, at least an inert gas such as nitrogen is used.

Beispielsweise bei dem dritten Schritt wird der Wasserstoff als zweiter Reaktant in den Reaktionsraum 20 eingeleitet. Der Wasserstoff reagiert sofort mit dem Kobalt- und/oder Nickel-Amidinat und Bildung eines reinen Kobalt- und/oder Nickelfilms und volatilem Acetamidin. Die Fragmentierung der Metall-Amidinate erfolgt an der Metall-Stickstoff-Bindung. Die Metall-Stickstoff-Bindung und C-N-Bindung in Liganden sind geeignete Soll-Bruchstellen, wobei die verzweigten Kohlenwasserstoff-Reste am N-Atom die Bindungselektronen stärker an sich ziehen als das Nickel- beziehungsweise Kobalt-Atom und damit eine niedrigere Bindungsenergie gegenüber C-O-, C-H- und C-C-Bindungen aufweisen. Der Zerfall der Metall-Amidinate ist in 7 veranschaulicht. For example, in the third step, the hydrogen as the second reactant in the reaction space 20 initiated. The hydrogen reacts immediately with the cobalt and / or nickel amidinate to form a pure cobalt and / or nickel film and volatile acetamidine. Fragmentation of the metal amidinates occurs at the metal-nitrogen bond. The metal-nitrogen bond and CN bond in ligands are suitable target break points, with the branched hydrocarbon radicals on the N atom attracting the bonding electrons more strongly than the nickel or cobalt atom and thus a lower binding energy to CO atoms. , Have CH and CC bonds. The decomposition of the metal amidinates is in 7 illustrated.

Beispielsweise bei dem vierten Schritt werden die volatilen Reaktionsprodukte Acetamidin und 2-Propan, sowie überschüssiger Wasserstoff abgepumpt beziehungsweise mittels der Absaugeinrichtung 28 aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugt, und der Reaktionsraum 20 und das Substrat 12 werden mit einem Inertgas wie beispielsweise Stickstoff gespült, indem der Stickstoff in den Reaktionsraum 20 eingeleitet wird. Acetamidin und 2-Propan sind bei 200 Grad Celsius bis 300 Grad Celsius volatil und können, insbesondere aus dem Reaktionsraum 20, vollständig entfernt werden, sodass reine Metallfilme oder Verunreinigungen wie Kohlenstoff- und Stickstoff-Reste abscheiden. Die eingesetzten Amid-Derivate produzieren keine korrosiven Nebeneffekte. Auf diese Weise wird der zuvor beschriebene Metallfilm in Form der Schutzschicht auf dem Substrat 12 und insbesondere auf dem Riss 14 abgeschieden.For example, in the fourth step, the volatile reaction products acetamidine and 2-propane, and excess hydrogen are pumped off or by means of the suction device 28 from the reaction space 20 sucked off, and the reaction space 20 and the substrate 12 are purged with an inert gas such as nitrogen by passing the nitrogen into the reaction space 20 is initiated. Acetamidine and 2-propane are volatile at 200 degrees Celsius to 300 degrees Celsius and can, especially from the reaction space 20 , are completely removed to deposit pure metal films or contaminants such as carbon and nitrogen radicals. The amide derivatives used do not produce any corrosive side effects. In this way, the above-described metal film in the form of the protective layer on the substrate 12 and especially on the crack 14 deposited.

Der fünfte Schritt, der sechste Schritt, der siebte Schritt und der achte Schritt vereinigen sich zu dem auch als Abscheidezyklus bezeichneten Abscheidevorgang, welcher mehrmals wiederholt werden kann. Die Metall-Amidinate und der Wasserstoff werden im Wechsel in den Reaktionsraum 20 eingeleitet und in den Riss 14 solange chemisorbiert, bis beispielsweise die gesamte Oberfläche 16 des Risses 14 bis in dessen Spitze vollständig belegt ist. Danach findet keine weitere Adsorption statt. Die Zeit zwischen der Adsorption der Metall-Amidinate auf der Oberfläche 16 des Risses 14 und der Reaktion mit Wasserstoff und der Abspaltung der Liganden und Bildung einer Metall-Monolage liegt in der Größenordnung von Sekunden. Sie wird so gewählt, dass in einer adäquaten Zeit die gerade eingeleitete Komponente mit der als Rissoberfläche bezeichneten Oberfläche 16 reagiert und der überschüssige Dampf sowie etwaige Nebenprodukte von einem Bereich beziehungsweise Raum über dem Substrat 12 entfernt werden. Durch diese Art der Prozessführung begrenzen sich die Oberflächenreaktionen selbst, sodass reproduzierbare Metallschichten mit kalkulierbarer Zusammensetzung abgeschieden werden. Der abgeschiedene Metallfilm wächst dabei mit jedem nachfolgenden Zyklus. Die Anzahl an erforderlichen Prozesszyklen, die Einwirkzeit der Beschichtungsreaktanten sowie die Mengenbelegung an Metall-Amidinaten und Wasserstoff pro Flächeneinheit und Zyklus richten sich nach der Größe, insbesondere Tiefe und/oder Breite, und Anzahl der Risse. Zur Vermeidung von Oxidationsvorgängen wird das mit Kobalt und/oder Nickel beschichtete Substrat 12 über eine Schleuse, die mit Inertgas gefüllt ist, dem Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen zugeführt.The fifth step, the sixth step, the seventh step and the eighth step combine to form the deposition process, also referred to as the deposition cycle, which can be repeated several times. The metal amidinates and the hydrogen are alternately in the reaction space 20 initiated and in the crack 14 chemisorbed until, for example, the entire surface 16 the crack 14 is completely occupied to the top. Thereafter, no further adsorption takes place. The time between the adsorption of the metal amidinates on the surface 16 the crack 14 and the reaction with hydrogen and cleavage of the ligands and formation of a metal monolayer is on the order of seconds. It is chosen so that in an adequate time the just introduced component with the surface called the crack surface 16 and the excess vapor and any byproducts from a region or space above the substrate 12 be removed. This type of process management limits the surface reactions themselves, so that reproducible metal layers with a calculable composition are deposited. The deposited metal film grows with each subsequent cycle. The number of required process cycles, the reaction time of the coating reactants and the amount of metal amidinates and hydrogen per unit area and cycle depend on the size, in particular depth and / or width, and number of cracks. To avoid oxidation processes, the cobalt and / or nickel coated substrate 12 via a lock, which is filled with inert gas, the repair soldering and / or repair welding supplied.

In 8 ist die genannte Schutzschicht, welche auch als Metall bezeichnet wird und zumindest aus dem aus dem Dampf stammenden Metall gebildet wird, mit 38 bezeichnet. Die Schutzschicht 38 ist somit ein Nickel- und/oder Kobalt-Film, das heißt eine dünne Schicht, welche zumindest oder ausschließlich Nickel- und/oder Kobalt umfasst. Außerdem ist aus 8 eine Korngrenze 40 des Substrats 12 erkennbar. Um beispielsweise die zuvor genannte Schleuse und die Aufbewahrung des Substrats 12 nach dem Ätzvorgang und nach dem Abscheidevorgang zu vermeiden und somit einsparen zu können, wird beispielsweise die Schutzschicht 38 mit einer atomaren Lage aus Metalloxid belegt, wobei diese atomare Lage in 9 erkennbar und dort mit 42 bezeichnet ist. Die atomare Lage 42 wird auch als Film oder Schicht bezeichnet. Die Schutzschicht 38 ist somit eine erste Schicht, die auf dem Substrat 12 abgeschieden wird. Die atomare Lage 42 ist eine weitere Schicht, welche auf der ersten Schicht (Schutzschicht 38) und somit auf dem Substrat 12 abgeschieden wird.In 8th is said protective layer, which is also referred to as metal and is formed at least from the metal originating from the steam, with 38 designated. The protective layer 38 is thus a nickel and / or cobalt film, that is a thin layer which comprises at least or exclusively nickel and / or cobalt. Besides, it is off 8th a grain boundary 40 of the substrate 12 recognizable. For example, the aforementioned lock and the storage of the substrate 12 After the etching process and after the deposition process to avoid and thus be able to save, for example, the protective layer 38 occupied with an atomic layer of metal oxide, said atomic layer in 9 recognizable and there with 42 is designated. The atomic situation 42 is also referred to as a film or layer. The protective layer 38 is thus a first layer on the substrate 12 is deposited. The atomic situation 42 is another layer, which on the first layer (protective layer 38 ) and thus on the substrate 12 is deposited.

Zur Bildung der atomaren Lage 42 wird beispielsweise bei dem achten Schritt eine Reaktion der adsorbierten Metall-Amidinaten mit Wasserdampf bewirkt beziehungsweise zugelassen, sodass die Lage 42 als Metallfilm mit einer Monolage Kobalt- und/oder Nickeloxid abgeschieden wird. Die Lage 42 ist somit aus wenigstens einem Oxid aus dem aus dem Dampf stammenden Metall gebildet, sodass die Lage 42 beispielsweise Nickeloxid und/oder Kobaltoxid aufweist. Die Lage 42 ist eine Monolage aus Metalloxid, welcher einerseits die konfektionierte Rissoberfläche vor weiterer Oxidation schützen soll, wenn das Substrat 12 aus der Vorrichtung 10 entfernt wird. Andererseits sollte die Lage 42 so dünn, dass beispielsweise ein anschließender Reparaturvorgang, in dessen Reparaturlöten und Reparaturschweißen durchgeführt wird, nicht gestört wird. 10 zeigt beispielsweise die Reaktionsgleichung des jeweiligen Metall-Amidinats mit Wasserdampf.For the formation of the atomic situation 42 For example, in the eighth step, a reaction of the adsorbed metal amidinates with water vapor is effected or allowed, so that the position 42 is deposited as a metal film with a monolayer of cobalt and / or nickel oxide. The location 42 is thus formed of at least one oxide of the vapor-derived metal, so that the location 42 For example, nickel oxide and / or cobalt oxide. The location 42 is a monolayer of metal oxide, which on the one hand should protect the prefabricated crack surface from further oxidation when the substrate 12 from the device 10 Will get removed. On the other hand, the situation should be 42 so thin that, for example, a subsequent repair process in which repair brazing and repair welding is performed is not disturbed. 10 shows, for example, the reaction equation of the respective metal amidinate with water vapor.

Wie bei dem Ätzvorgang sorgen auch bei dem Abscheidevorgang die jeweiligen Ventile 32a-h für die Einspeisung beziehungsweise Einleitung der Metall-Präkursoren und des Wasserstoffs und/oder des Wasserdampfs in dem Reaktionsraum 20. Dabei werden die Ventile 32a-h rechnergeschützt verändert und kontrolliert, das heißt mittels der elektronischen Recheneinrichtung 36 betrieben, insbesondere gesteuert oder geregelt. Ein konstanter Fluss an Stickstoff als Trägergas hilft, den auch als Reaktanten-Gas bezeichneten Dampf in dem Rohrsystem beziehungsweise in der Rohrleitung zu entfernen und beispielsweise einer geheizten Abscheidungszone zuzuführen. Eine Nickel-Kobalt-Legierung kann durch Herstellung einer Mischung der Kobalt- und Nickel-Präkursoren erreicht werden. Dabei sollte beachtet werden, dass beide Metall-Präkursoren chemisch den gleichen Liganden und ähnliche Siede- und Schmelzpunkte für die Bildung von flüchtigen Dämpfen aufweisen. Das infolge des Abscheidevorgangs mit Nickel und/oder Kobalt beschichtete Substrat 12 kann nun beispielsweise durch Reparaturlöten und/oder Reparaturschweißen repariert werden, um dadurch beispielsweise den Riss 14 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig zu schließen beziehungsweise zu füllen.As in the case of the etching process, the respective valves also provide for the deposition process 32a - H for the introduction of the metal precursors and the hydrogen and / or water vapor in the reaction space 20 , At the same time the valves become 32a - H computer-protected changed and controlled, that is, by means of the electronic computing device 36 operated, in particular controlled or regulated. A constant flow of nitrogen as the carrier gas helps to remove the steam, also referred to as reactant gas, in the piping or in the pipeline, for example, to a heated deposition zone. A nickel-cobalt alloy can be achieved by preparing a mixture of the cobalt and nickel precursors. It should be noted that both metal precursors chemically have the same ligand and similar boiling and melting points for the formation of volatile vapors. The substrate coated with nickel and / or cobalt as a result of the deposition process 12 can now be repaired for example by repair brazing and / or repair welding, thereby for example the crack 14 at least partially, in particular at least predominantly or completely close or fill.

Das jeweilige, mittels der Absaugeinrichtung 28 aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugte Fluid kann beispielsweise über ein Ventil 44 der Absaugeinrichtung 28 einem ersten Filter 46 und/oder einem zweiten Filter 48 der Absaugeinrichtung 28 zugeführt werden, wobei beispielsweise die Filter 46 und 48 in einer Leitung 50 der Absaugeinrichtung 28 angeordnet sind. Dabei kann das aus dem Reaktionsraum 20 abgesaugte Gas durch die Leitung 50 strömen. In Strömungsrichtung des die Leitung 50 durchströmenden Fluids ist beispielsweise der Filter 48 stromab des Filters 46 angeordnet. Der Filter 48 ist beispielsweise als Aktivkohlefilter ausgebildet, wobei der Filter 46 beispielsweise als Dolomit-Filter ausgebildet ist. Nach den Filtern 46 und 48 wird beispielsweise das Fluid als sogenannte Abluft an eine Umgebung 52 der Vorrichtung 10 entlassen.The respective, by means of the suction device 28 from the reaction space 20 aspirated fluid can, for example via a valve 44 the suction device 28 a first filter 46 and / or a second filter 48 the suction device 28 be fed, for example, the filter 46 and 48 in a pipe 50 the suction device 28 are arranged. This can be done from the reaction space 20 extracted gas through the pipe 50 stream. In the flow direction of the line 50 flowing fluid is for example the filter 48 downstream of the filter 46 arranged. The filter 48 is designed for example as an activated carbon filter, wherein the filter 46 for example, is designed as a dolomite filter. After the filters 46 and 48 For example, the fluid as so-called exhaust air to an environment 52 the device 10 dismiss.

Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn der Ätzvorgang und/oder der Abscheidevorgang durch eine Ultraschall-Einwirkung unterstützt wird, welche auf das Substrat 12 ausgeübt wird. Vor allem der Ätzvorgang kann durch eine auf das Substrat 12 wirkende Ultraschall-Einwirkung positiv beeinflusst werden. Damit die Reinigungs-, Reduktionsgase und Metall-Präkursoren bis in den kleinsten Winkel der Oberfläche 16 und somit in den Riss 14 gelangen, besteht die Möglichkeit, den Ätzvorgang durch eine Ultraschall-Einwirkung zu fördern. Unter der Ultraschall-Einwirkung ist zu verstehen, dass insbesondere mittels einer Anregungseinrichtung Ultraschallschwingungen des Substrats 12 bewirkt werden, sodass das Substrat 12 während des Abscheidevorgangs mit Ultraschallschwingungen in dem Reaktionsraum 20 schwingt. Die Ultraschallschwingungen können beispielsweise durch Piezoelemente und Piezokeramiken erzeugt werden, welche beispielsweise an, insbesondere in, der Halteeinrichtung 24 verbaut sind.In particular, it is advantageous if the etching process and / or the deposition process is assisted by an ultrasound effect which acts on the substrate 12 is exercised. First of all, the etching process can be applied to the substrate 12 acting ultrasonic impact are positively influenced. So that the cleaning, reducing gases and metal precursors down to the smallest angle of the surface 16 and thus in the crack 14 reach, it is possible to promote the etching process by an ultrasonic action. Under the ultrasonic action is to be understood that in particular by means of an exciter ultrasonic vibrations of the substrate 12 be effected so that the substrate 12 during the deposition process with ultrasonic vibrations in the reaction space 20 swings. The ultrasonic vibrations can be generated for example by piezo elements and piezoceramics, which, for example, on, in particular, the holding device 24 are installed.

Ferner ist es möglich, die Reaktivität des HF-Gases durch Erzeugung eines Plasmas in dem Reaktionsraum 20 zu erhöhen. Das Plasma wird beispielsweise mit Hilfe wenigstens einer in dem Reaktionsraum 20 angeordnete Elektrode 54 erzeugt, wobei beispielsweise das Substrat 12 insbesondere über die Halteeinrichtung 24 auf Masse M gelegt sind. Durch Anlegen einer Spannung insbesondere über die Elektrode 54 wird beispielsweise wenigstens ein oder mehrere elektrische Wechselfelder erzeugt, wodurch das Plasma gebildet beziehungsweise erzeugt wird. Das elektrische Wechselfeld wird beispielsweise mittels eines Hochfrequenzgenerators RF erzeugt. Mit anderen Worten wird mittels des Hochfrequenz-Generators RF insbesondere über die Elektrode 54 ein hochfrequentes elektromagnetisches Feld, insbesondere Wechselfeld, erzeugt, mittels welchem das Plasma erzeugt wird. Das Plasma wird insbesondere zumindest oder ausschließlich aus dem HF-Gas und/oder aus einem von dem HF-Gas unterschiedlichen, zusätzlich dazu vorgesehenen Plasmagas erzeugt, welches beispielsweise über einen Plasmagaseinlass 56 in den Reaktionsraum 20 eingeleitet wird. Durch Anlegen der sehr hohen elektrischen Spannung kommt es zur Zündung einer Gasentladung, wodurch das Plasma beispielsweise gebildet wird. Über eine Anpasseinrichtung 58 wird beispielsweise das Wechselfeld beziehungsweise das Plasma kontrolliert und gesteuert beziehungsweise geregelt. Das Wechselfeld weist beispielsweise eine Frequenz auf, welche im radiofrequenten Bereich liegt. Insbesondere wird durch das Anlegen der elektrischen Spannung das HF-Gas und/oder das Plasmagas ionisiert, wodurch das Plasma gebildet wird. Die Bildung des Plasmas beziehungsweise die Ionisierung des HF-Gases, insbesondere dessen HF-Gasmoleküle, findet mittels der Elektrode 54 statt, welche als sogenannte Shower-Head-Elektrode (Duschkopf-Elektrode) ausgebildet ist. Die Wasserstoff- und Fluorid-Ionen werden durch das Plasma beschleunigt und können somit an der Metalloxid-Oberfläche schneller adsorbieren. Um die Konformität des Ätzvorgangs zu erhalten, wird das Plasma gepulst. Durch das Plasma kann die Reaktion der Metall-Oxide mit dem HF-Gas in Richtung von Metallfluoridbildung getrieben werden, ohne dabei hohe Temperaturen anwenden zu müssen.Further, it is possible to increase the reactivity of the HF gas by generating a plasma in the reaction space 20 to increase. The plasma is, for example, with the help of at least one in the reaction space 20 arranged electrode 54 generated, for example, the substrate 12 in particular via the holding device 24 placed on mass M. By applying a voltage, in particular via the electrode 54 For example, at least one or more alternating electrical fields is generated, whereby the plasma is formed or generated. The alternating electric field is generated for example by means of a high-frequency generator RF. In other words, by means of the high-frequency generator RF in particular via the electrode 54 generates a high-frequency electromagnetic field, in particular alternating field, by means of which the plasma is generated. The plasma is generated, in particular, at least or exclusively from the HF gas and / or from a plasma gas which is different from the HF gas and is provided in addition, for example via a plasma gas inlet 56 in the reaction space 20 is initiated. By applying the very high electrical voltage, it ignites a gas discharge, whereby the plasma is formed, for example. About an adjustment device 58 For example, the alternating field or the plasma is controlled and controlled or regulated. The alternating field has, for example, a frequency which lies in the radiofrequency range. In particular, by applying the electrical voltage, the HF gas and / or the plasma gas is ionized, whereby the plasma is formed. The formation of the plasma or the ionization of the HF gas, in particular its HF gas molecules, takes place by means of the electrode 54 instead, which is designed as a so-called shower-head electrode (shower head electrode). The hydrogen and fluoride ions are accelerated by the plasma and thus can adsorb faster at the metal oxide surface. To obtain the conformity of the etching process, the plasma is pulsed. The plasma can drive the reaction of the metal oxides with the HF gas in the direction of metal fluoride formation without the need to use high temperatures.

Die Reaktivität des Wasserstoffes bei der Abscheidung der Metalle kann durch die Zündung einer Gasentladung beschleunigt werden. Das Plasma wird nur während der Wasserstoffphase erzeugt, falls die Temperatur des Substrats 12 zum Abspalten der Liganden nicht ausreicht.The reactivity of the hydrogen in the deposition of the metals can be accelerated by the ignition of a gas discharge. The plasma is generated only during the hydrogen phase, if the temperature of the substrate 12 is not sufficient to cleave the ligands.

Zur Entfernung überschüssiger Präkursoren und Nebenprodukte werden beispielsweise Gettermaterialien als Filter, insbesondere als die Filter 46 und 48, eingesetzt, die mit dem abgepumpten Fluid und somit mit abgepumpten Gasmolekülen aus dem Reaktionsraum 20 eine chemische Verbindung eingehen oder durch Adsorption festgehalten werden. Zur Entfernung von überschüssigem HF-Gas wird beispielsweise Dolomit verwendet. Dolomit besteht aus Calcium- und Magnesiumkarbonat und reagiert mit HF zu Calcium- oder Magnesiumfluorid nach folgender Gleichung: CaCo 3 + 2 HF = CaF 2 + H 2 CO 3

Figure DE102017223600A1_0015
To remove excess precursors and by-products, for example, getter materials are used as filters, especially as the filters 46 and 48 , used with the pumped fluid and thus with pumped gas molecules from the reaction space 20 enter into a chemical compound or be held by adsorption. For example, dolomite is used to remove excess HF gas. Dolomite consists of calcium and magnesium carbonate and reacts with HF to calcium or magnesium fluoride according to the following equation: CaCO 3 + 2 HF = CaF 2 + H 2 CO 3
Figure DE102017223600A1_0015

Die gasförmigen Metall-Präkursoren und organischen Nebenprodukte werden auf der Oberfläche von Aktivkohle beispielsweise des Aktivkohlefilters absorbiert.The gaseous metal precursors and organic by-products are absorbed on the surface of activated carbon of, for example, the activated carbon filter.

Insgesamt ist erkennbar, dass das Substrat 12 mittels der Vorrichtung 10 und mittels des Verfahrens besonders vorteilhaft gereinigt und für daran anschließende Reparaturvorgänge vorbereitet werden kann, ohne das Substrat 12 übermäßig erhitzen zu müssen. Mit anderen Worten kann eine übermäßig hohe Temperaturbelastung des Substrats 12 vermieden werden, da beispielsweise der Ätzvorgang bei 300 Grad Celsius bis 600 Grad Celsius abläuft. Bei einer FIC-Reinigung müsste zur Entfernung von Metallfluoriden das Substrat 12 auf über 1600 Grad Celsius erhitzt werden. Dies liegt an sehr hohen Sublimations- und Siedetemperaturen, wobei beispielsweise AlF3 eine Sublimationstemperatur von 1260 Grad Celsius, CrF3 eine Schmelztemperatur von mehr als 1000 Grad Celsius, ZrF3 eine Schmelztemperatur von 900 Grad Celsius, MiF2 eine Siedetemperatur von 1750 Grad Celsius und CoF2 eine Siedetemperatur von 1400 Grad Celsius aufweist. Damit die genannten Fluoride in den gasförmigen Zustand übergehen, müsste das Substrat 12 auf über 1600 Grad Celsius erhitzt werden. Diese Temperaturen halten übliche Werkstoffe von Gasturbinen-Komponenten nicht schadfrei aus. Bei demgegenüber niedrigeren Temperaturen bleiben jedoch die oben genannten Fluoride auf der Rissoberfläche erhalten. Mittels des durch die Vorrichtung 10 durchführbaren Verfahrens jedoch werden die Metallfluoride, welche schwer zu verdampfen sind, chemisch bei niedrigen Temperaturen entfernt. Durch den schichtweisen Abtrag der Metalloxide wird der Riss 14 mit einem hohen Aspektverhältnis und konform bis in dessen Spitzen gereinigt. Der Werkstoff, der unter dem Metalloxid liegt, wird nicht angegriffen. Außerdem kann eine Fluorid-Belastung der Vorrichtung 10 und des Substrats 12 besonders gering gehalten werden. Außerdem können chemische Verunreinigungen und sonstige Reste, die das Reparaturschweißen und/oder das Reparaturlöten beeinträchtigen können, vermieden werden.Overall, it can be seen that the substrate 12 by means of the device 10 and can be cleaned particularly advantageously by means of the method and prepared for subsequent repair operations, without the substrate 12 to heat excessively. In other words, an excessively high temperature load on the substrate 12 be avoided because, for example, the etching proceeds at 300 degrees Celsius to 600 degrees Celsius. For a FIC cleaning, the substrate would have to be removed to remove metal fluorides 12 be heated to over 1600 degrees Celsius. This is due to very high sublimation and boiling temperatures, for example AlF3 a sublimation temperature of 1260 degrees Celsius, CrF3 a melting temperature of more than 1000 degrees Celsius, ZrF3 a melting temperature of 900 degrees Celsius, MiF2 a boiling point of 1750 degrees Celsius and CoF2 a boiling point of 1400 degrees Celsius. For the mentioned fluorides to go into the gaseous state, the substrate would have to 12 be heated to over 1600 degrees Celsius. These temperatures do not withstand the usual materials of gas turbine components. However, at lower temperatures, the above-mentioned fluorides remain on the crack surface. By means of the device 10 however, the metal fluorides, which are difficult to evaporate, are chemically removed at low temperatures. Due to the layered removal of metal oxides, the crack 14 with a high aspect ratio and conforming to the tips cleaned. The material under the metal oxide is not attacked. In addition, a fluoride load on the device 10 and the substrate 12 be kept particularly low. In addition, chemical contaminants and other residues that may interfere with repair welding and / or repair soldering can be avoided.

Das Ätzen der Metall-Oxide und die Abscheidung der Metallschicht finden in Teilschritten statt. Überschüssige Reaktionsteilnehmer und Nebenprodukte werden nach jedem Reaktionsschritt abgesaugt, und das zu behandelnde Substrat 12 sowie die Vorrichtung 10 selbst mit Zuleitungen werden mit inertem Gas gespült. Möglich ist insbesondere die Erzeugung einer sauberen, zumindest nahezu Pin-Hole-freien, hochkonformen und dünnen Kobalt-, Nickel- oder Nickel-Kobalt-Schicht zum Löten oder Schweißen mit sehr guter Stufenabdeckung. Ein weiterer Vorteil ist, dass Verunreinigungen vermieden werden, da das Substrat 12 den Reaktionsraum 20 nicht verlässt. Die Reinigung und Beschichtung werden in demselben Reaktionsraum 20 nacheinander durchgeführt. Außerdem können folgende Auswirkungen realisiert werden:

  • - kontrollierter und steuerbarer Einsatz von Chemikalien, damit geringerer Einsatz von umweltbelastenden Chemikalien wie beispielsweise Fluorwasserstoff
  • - überschüssiger Fluorwasserstoff wird chemisch mittels wenigstens eines Filters gebunden und gelangt nicht an die Umwelt
  • - hochreine, konform gut benetzbare Rissoberfläche bis in die Spitzen für eine strukturelle Konstruktionsreparatur mit Löt- oder Schweißmaterial
  • - Digitalisierung des Reinigungs- und Beschichtungsprozesses durch rechnergestützte Steuerung und Kontrolle der Präkursor-Einsatzmengen und -verbrauchsmengen über die Ventile 32a-h und Sensoren möglich.
The etching of the metal oxides and the deposition of the metal layer take place in partial steps. Excess reactants and by-products are removed by suction after each reaction step, and the substrate to be treated 12 as well as the device 10 even with supply lines are flushed with inert gas. In particular, it is possible to produce a clean, highly pinhole-free, highly conformable and thin cobalt, nickel or nickel-cobalt layer for soldering or welding with very good step coverage. Another advantage is that impurities are avoided as the substrate 12 the reaction space 20 does not leave. The cleaning and coating are in the same reaction space 20 performed in succession. In addition, the following effects can be realized:
  • - Controlled and controllable use of chemicals, so less use of polluting chemicals such as hydrogen fluoride
  • - Excess hydrogen fluoride is chemically bound by means of at least one filter and does not reach the environment
  • - Highly clean, conformable, well wettable crack surface right down to the tips for a structural design repair with soldering or welding material
  • - Digitization of the cleaning and coating process by computer-aided control and control of the precursor input quantities and consumption quantities via the valves 32a - H and sensors possible.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • WO 2010/051174 A1 [0003]WO 2010/051174 A1 [0003]

Claims (15)

Verfahren zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung (14) aufweisenden Substrats (12), bei welchem das Substrat (12) in einem Reaktionsraum (20) angeordnet und in dem Reaktionsraum (20) gereinigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass: - das Substrat (12) in dem Reaktionsraum (20) wenigstens einem Ätzvorgang zum Reinigen des Substrats (12) unterworfen wird, wobei der Ätzvorgang zumindest die folgenden Schritte aufweist: a) Einleiten von gasförmigem Fluorwasserstoff und Wasserdampf in den Reaktionsraum (20); b) nach Schritt a): Absaugen eines wenigstens ein Gas umfassenden Fluids aus dem Reaktionsraum (20); c) nach Schritt b): Einleiten von gasförmigem Trimethylaluminium in den Reaktionsraum (20); und d) nach Schritt c): Absaugen eines wenigstens ein Gas umfassenden Fluids aus dem Reaktionsraum (20) und Spülen des Reaktionsraums (20) und des Substrats (12) mit einem Inertgas; und - das Substrat (12) in dem Reaktionsraum (20) nach dem Ätzvorgang wenigstens einem Abscheidevorgang unterworfen wird, wobei der Abscheidevorgang zumindest die folgenden Schritte aufweist: e) Einleiten von zumindest ein Metall aufweisendem Dampf in den Reaktionsraum (20); f) nach Schritt e): Absaugen eines wenigstens ein Gas umfassenden Fluids aus dem Reaktionsraum (20); g) nach Schritt f): Einleiten von Wasserstoff in den Reaktionsraum (20); und h) nach Schritt g): Absaugen eines wenigstens ein Gas umfassenden Fluids aus dem Reaktionsraum (20) und Spülen des Substrats (12) mit einem Inertgas.Method for cleaning at least one substrate (12) having at least one material damage (14), in which the substrate (12) is arranged in a reaction space (20) and cleaned in the reaction space (20), characterized in that: 12) in the reaction space (20) is subjected to at least one etching process for cleaning the substrate (12), wherein the etching process comprises at least the following steps: a) introducing gaseous hydrogen fluoride and water vapor into the reaction space (20); b) after step a): aspirating a fluid comprising at least one gas from the reaction space (20); c) after step b): introducing gaseous trimethylaluminum into the reaction space (20); and d) after step c): aspirating a fluid comprising at least one gas from the reaction space (20) and purging the reaction space (20) and the substrate (12) with an inert gas; and - subjecting the substrate (12) in the reaction space (20) to at least one deposition process after the etching process, the deposition process comprising at least the following steps: e) introducing at least one metal-containing vapor into the reaction space (20); f) after step e): aspirating a fluid comprising at least one gas from the reaction space (20); g) after step f): introducing hydrogen into the reaction space (20); and h) after step g): aspirating a fluid comprising at least one gas from the reaction space (20) and purging the substrate (12) with an inert gas. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt e) der Dampf zumindest Nickel und/oder Kobalt als das Metall aufweist.Method according to Claim 1 , characterized in that at step e) the vapor comprises at least nickel and / or cobalt as the metal. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt e) der Dampf aus einer flüssigen Lösung eines zumindest das Metall aufweisenden Metallkomplexes mit Aminidat-Liganden gewonnen wird.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that in step e) the vapor is obtained from a liquid solution of at least the metal having metal complex with aminidate ligands. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösung wenigstens einen wasserfreien Kohlenwasserstoff aufweist, in welchem der Metallkomplex mit Aminidat-Liganden gelöst ist.Method according to Claim 3 , characterized in that the solution comprises at least one anhydrous hydrocarbon in which the metal complex is dissolved with Aminidat ligands. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Dampf derart aus der flüssigen Lösung gewonnen wird, dass die Lösung auf oder über ihre Verdampfungstemperatur erhitzt wird, woraus der Dampf resultiert, welcher bei Schritt e) zusammen mit wenigstens einem Inertgas in den Reaktionsraum eingeleitet wird.Method according to Claim 3 or 4 characterized in that the vapor is recovered from the liquid solution such that the solution is heated to or above its vaporization temperature, resulting in the vapor which is introduced into the reaction space together with at least one inert gas at step e). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt a) der gasförmige Fluorwasserstoff aus einem einen Fluorwasserstoff-Pyridin-Komplex aufweisenden Ausgangsstoff gewonnen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step a), the gaseous hydrogen fluoride from a hydrogen fluoride-pyridine complex having starting material is obtained. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der gasförmige Fluorwasserstoff derart aus dem Ausgangsstoff gewonnen wird, dass der in einem Behältnis aufgenommene Ausgangsstoff derart erwärmt wird, dass der Ausgangsstoff den gasförmigen Fluorwasserstoff von Pyridin abspaltet.Method according to Claim 6 , characterized in that the gaseous hydrogen fluoride is recovered from the starting material in such a way that the starting material received in a container is heated in such a way that the starting material splits off the gaseous hydrogen fluoride from pyridine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt a) der gasförmige Fluorwasserstoff mit wenigstens einem Inertgas in den Reaktionsraum (20) eingeleitet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step a) the gaseous hydrogen fluoride is introduced with at least one inert gas into the reaction space (20). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt a) der Reaktionsraum (20) und das Substrat (12) auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step a) the reaction space (20) and the substrate (12) are heated to a predeterminable temperature. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in einem Bereich von einschließlich 300 Grad Celsius bis einschließlich 400 Grad Celsius liegt.Method according to Claim 9 , characterized in that the temperature is in a range of including 300 degrees Celsius up to and including 400 degrees Celsius. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Abscheidevorgang eine zumindest das Metall aus dem Dampf aufweisende Schicht (38) auf dem Substrat (12) abgeschieden wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that during the deposition process, a layer (38) comprising at least the metal from the vapor is deposited on the substrate (12). Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Schicht (38) wenigstens eine zumindest ein Metalloxid aufweisende weitere Schicht (42) abgeschieden wird, indem eine Reaktion des aus dem Dampf stammenden Metalls mit Wasserdampf bewirkt wird, sodass das Metalloxid der weiteren Schicht (42) aus dem aus dem Dampf stammenden Metall gebildet wird.Method according to Claim 11 , characterized in that on the layer (38) at least one at least one metal oxide further layer (42) is deposited by causing a reaction of the steam-derived metal with water vapor, so that the metal oxide of the further layer (42) of the formed from the vapor-derived metal. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest während eines Teils des Ätzvorgangs und/oder zumindest während eines Teils des Abscheidevorgangs Ultraschallschwingungen des Substrats (12) bewirkt werden, sodass das Substrat (129 zumindest während des Teils die bewirkten Ultraschallschwingungen ausführt. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least during a part of the etching process and / or at least during a part of the deposition process ultrasonic vibrations of the substrate (12) are effected, so that the substrate (129 performs at least during the part of the induced ultrasonic vibrations. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Schritt a) in dem Reaktionsraum (20) aus dem gasförmigen Fluorwasserstoff durch Anlegen einer elektrischen Spannung ein Plasma gebildet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that in step a) in the reaction space (20) from the gaseous hydrogen fluoride by applying an electrical voltage, a plasma is formed. Vorrichtung (10) zum Reinigen wenigstens eines zumindest eine Materialschädigung (14) aufweisenden Substrats (12), mit einem Reaktionsraum (20), in welchem das Substrat (12) anordenbar und zu reinigen ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - die Vorrichtung (10) wenigstens eine Bereitstellungs- und Einleiteinrichtung (26( aufweist, welche dazu ausgebildet ist: o gasförmigen Fluorwasserstoff und Wasserdampf bereitzustellen und in den Reaktionsraum (20) einzuleiten; o gasförmiges Trimethylaluminium bereitzustellen und in den Reaktionsraum (20) einzuleiten; o einen zumindest ein Metall aufweisenden Dampf bereitzustellen und in den Reaktionsraum (20) einzuleiten; und o Wasserstoff bereitzustellen und in den Reaktionsraum (20) einzuleiten; und o wenigstens ein Inertgas bereitzustellen und in den Reaktionsraum (20) einzuleiten, um dadurch den Reaktionsraum (20) und das Substrat (12) mit dem Inertgas zu spülen; und - die Vorrichtung (10) eine Absaugeinrichtung (28) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, ein wenigstens ein Gas umfassendes Fluid aus dem Reaktionsraum (20) abzusaugen.Device (10) for cleaning at least one substrate (12) having at least one material damage (14), with a reaction space (20) in which the substrate (12) can be arranged and cleaned, characterized in that: - the device (10 ) at least one supply and introduction means (26) adapted to: o provide gaseous hydrogen fluoride and water vapor and introduce it into the reaction space (20) o to provide gaseous trimethylaluminum and to introduce it into the reaction space (20); o one at least one metal and to provide hydrogen and introduce it into the reaction space (20), and o to provide at least one inert gas and introduce it into the reaction space (20), thereby forming the reaction space (20) and the substrate (12) to flush with the inert gas, and - the device (10) has a suction device (28), which in addition ebildet is to suck a at least one gas comprehensive fluid from the reaction space (20).
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