从部件的表面受控地除去保护层的方法技术

从部件(10)的表面受控地除去保护层(3)的方法(14)，其中所述部件包括：‑基体(1)；‑中间层(2)，其至少部分地覆盖基体；和‑所述的保护层(3)，其包括非晶固体，尤其是非晶非金属，尤其是非晶陶瓷，并且至少部分地覆盖中间层；其中所述方法包括以下步骤：‑使保护层(3)与蚀刻‑或溶解介质(4)接触(11)；和‑在蚀刻‑或溶解介质(4)的作用下除去(12)保护层(3)，直至露出中间层(2)；并且其中蚀刻‑或溶解介质产生保护层的第一蚀刻‑或溶解速度和中间层的第二蚀刻‑或溶解速度，并且其中第一蚀刻‑或溶解速度大于第二蚀刻‑或溶解速度。本发明专利技术进一步涉及替换部件上的旧的保护层的方法，操作薄层‑处理设备的方法，用于薄层‑处理设备中的部件和该部件的制造方法。

Method of controlled removal of the protective layer from the surface of the component

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从部件的表面受控地除去保护层的方法本专利技术涉及从部件的表面受控地除去保护层的方法。本专利技术进一步涉及用新的保护层替换部件上的旧的保护层的方法，操作具有带有保护层的部件的薄层-处理设备的方法，用于薄层-处理设备中的部件和该部件的制造方法。在各种应用中，暴露于反应性处理介质的部件涂覆有保护层。例如，在半导体工业中，在处理室中使用的由不锈钢或铝制成的部件具有耐腐蚀的保护层，以保护它们免受经常反应性极强的处理气体和等离子体的影响。由此意在防止腐蚀产物沉积在晶圆上以及不希望的副反应。因此，例如，由铝制成的部分被阳极化，从而形成了化学上非常耐受的Al2O3（氧化铝）保护层。不锈钢制部件可以以用化学气相沉积（英语：chemicalvapordeposition，CVD）的方法涂覆Al2O3，以防止铁原子或铁颗粒从不锈钢中释放出来。尽管保护层的特征在于，面对处理介质它比要保护的部件稳定得多，但是保护层的使用寿命也大都是有限的。保护层在处理介质的影响下通常被不均匀地除去。如果在关键性位置处的保护层被除去，则在某些情况下就已经存在从部件的基材释放颗粒的风险，由此达到保护层的使用寿命的终点。如果保护层的保护效果变差，则现今通常必须更换整个部件。尽管保护层使得位于其下的部分能具有更长的使用寿命，但是在保护层部分磨损之后，产生更换整个部件的成本。通常绝不可能通过在尚存的保护层的残余物上施加新的保护层来延长保护层的使用寿命。在仍存在保护层的那些位置处增加保护层的总层厚度会不利影响关键特性，诸如保护层在基材上的粘附性和保护层的形态。较厚的保护层的不利影响可能在于，新的整个层具有掉落的趋势，使得保护作用降低，并且通过掉落的保护层部分形成不希望的颗粒。本专利技术的目的在于，提供解决至少一个现有技术问题的方法或部件。本专利技术的另一目的在于，使暴露于反应性处理介质的部件能够具有更长的使用期。根据本专利技术，所述目的通过根据权利要求1的方法来实现。根据本专利技术的方法是从部件的表面受控地除去保护层的方法。在此，所述部件包括：-基体；-中间层，其至少部分地覆盖基体；和-所述的要通过所述方法除去的保护层，其包括非晶固体，尤其是非晶非金属，尤其是非晶陶瓷，并且至少部分地覆盖中间层。根据本专利技术的方法包括以下步骤：-使保护层与蚀刻-或溶解介质接触；和-在蚀刻-或溶解介质的作用下除去保护层，直至露出中间层。在此，蚀刻-或溶解介质产生保护层的第一蚀刻-或溶解速度和中间层的第二蚀刻-或溶解速度，其中第一蚀刻-或溶解速度大于第二蚀刻-或溶解速度。将根据本专利技术的方法应用于包括基体和保护层的部件，并且其中在基体和保护层之间布置中间层，所述中间层在该方法中使用的蚀刻介质中比保护层更慢地被蚀刻。保护层具有在工件经受除去处理步骤的处理室中保护部件免受反应性处理介质（通常是气体或等离子体）影响的功能。该功能在部件的使用寿命期间起作用。与机加工过的工件相比，该部件恰恰不应被除去，并且具有较长的使用寿命。因此，蚀刻-或溶解介质可以是蚀刻介质或溶解介质。蚀刻介质可以是液体，例如蚀刻溶液，或者其可以是气态的，例如具有蚀刻活性颗粒的等离子体，或者其可以是蚀刻气体，例如氯气或氟气。替代蚀刻介质，在本专利技术范围内可以使用能够溶解保护层的溶解介质。相应地，则替代蚀刻速度，溶解速度是相关的性质，即，中间层被溶解介质溶解得比保护层慢。溶解介质可以是液体或是气态的。可能的溶解介质可以是例如液体水或水蒸气。在下文中，应将术语蚀刻介质或溶解介质，或者也应将蚀刻速度或溶解速度，理解为是指各自另外的术语，如果其在上下文中有意义的话，并且其是否是酸性、碱性或中性的介质是无关紧要的。中间层具有在通过蚀刻介质除去保护层时（或者在蚀刻溶液中溶解保护层时，或者在溶解介质中溶解保护层时），在根据本专利技术的方法的范围内保护基体免受蚀刻介质（蚀刻溶液，或溶解介质）的影响的功能。该功能在根据本专利技术的在保护层使用寿命结束时除去保护层的方法中起着中心作用。中间层可以在蚀刻介质中比保护层慢得多地蚀刻，以至于在保护层完全溶解的时刻，中间层的表面基本上仍具有在保护层和中间层之间的原始界面的几何形状。中间层此外可以具有在基体和保护层之间的增粘剂的功能。中间层和保护层是两层，其在蚀刻-或溶解介质中的蚀刻-或溶解速度是不同的。这种不同的蚀刻-或溶解速度可以以多种途径来实现。中间层和保护层可以在如下方面来区别：-化学组成，-原子短程顺序，-微观结构。原子短程顺序可以例如通过非晶结构或晶体结构来确定。例如，保护层可以具有非晶结构，并且中间层可以具有晶体结构，除此以外具有相同的化学组成。原子短程顺序也可以通过各种晶体结构来定义，在TiO2的情况下，例如，通过金红石-、锐钛矿-和板钛矿结构来定义。微观结构可以例如通过晶粒（Kristalliten）的形状和尺寸或通过单层片或多层片的层结构来确定。蚀刻速度的条件可以替代地描述如下：选择蚀刻溶液、保护层和中间层的组合，使得蚀刻溶液具有X∶1的保护层相对于中间层的蚀刻选择性，并且其中X至少大于1。蚀刻选择性可以例如大于10∶1，即X>10。X也可以大于100或大于1000，这意味着如此设计中间层，使得其相对于保护层的除去过程尽可能地呈惰性，从而可以在不损害基体的情况下除去保护层。蚀刻选择性越大，可以选择的中间层越薄，而没有在除去或溶解保护层直至基体时可能将中间层蚀刻除去的风险。作为可以在根据本专利技术的方法中应用的部件，可以考虑例如气体分配头、基板支架、电极或加热板。进一步可以想到的是，气体管线或整个处理室至少在其暴露于处理气体的内表面上涂覆有由中间层和保护层组成的层体系。也就是说，处理室，必要时也与其气体供应管线一起，本身就是具有中间层和保护层的部件。由非晶固体，尤其是由非晶非金属，尤其是非晶陶瓷制成的保护层的优点在于，它不包含可从保护层上脱落的晶粒。保护层可以例如通过原子层沉积（英语：atomiclayerdeposition,ALD）来制造。这种方法的优点是，具有复杂的三维结构，例如具有通孔的部件可以无方向性地涂覆给定数量的原子层。例如，气体分配头（所谓的花洒头）（如其例如在处理室中用于化学气相沉积，尤其是用于等离子体辅助的化学气相沉积（PE-CVD）使用）可以借助于原子层涂覆在所有侧以及在孔和空腔内提供保护层。原子层沉积适用于制造薄的非晶固体层，尤其是用于制造薄的非晶非金属层，尤其是用于制造薄的非晶陶瓷层。在蚀刻介质是蚀刻溶液的情况下，保护层与蚀刻介质的接触可以通过用蚀刻溶液润湿保护层来进行。保护层的润湿可以例如通过用蚀刻溶液喷涂或通过将部件部分地或完全地浸入蚀刻溶液中来进行。中间层不必完全覆盖基体。如果中间层部分地覆盖基体就足够了。然后将蚀刻溶液仅施加在基体的这样的表面区域中，在该区域中基体被中间层保护。这可以例如通过部分浸入到蚀刻溶液中来实现。保护层不必完全覆盖中间层。在某些应用情况中，如果在制造的保护层的情况下，那些表面区域被保护层覆盖，而这些表面区域在处理室本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.从部件(10)的表面受控地除去保护层(3)的方法(14)，其中所述部件包括：/n- 基体(1)；/n- 中间层(2)，其至少部分地覆盖基体；和/n- 所述的保护层(3)，其包含非晶固体，尤其是非晶非金属，尤其是非晶陶瓷，并且至少部分地覆盖中间层；/n其中所述方法包括以下步骤：/n- 使保护层(3)与蚀刻-或溶解介质(4)接触(11)；和/n- 在蚀刻-或溶解介质(4)的作用下除去(12)保护层(3)，直至露出中间层(2)；/n并且其中蚀刻-或溶解介质产生保护层的第一蚀刻-或溶解速度和中间层的第二蚀刻-或溶解速度，并且其中第一蚀刻-或溶解速度大于第二蚀刻-或溶解速度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170714 EP 17181544.21.从部件(10)的表面受控地除去保护层(3)的方法(14)，其中所述部件包括：
-基体(1)；
-中间层(2)，其至少部分地覆盖基体；和
-所述的保护层(3)，其包含非晶固体，尤其是非晶非金属，尤其是非晶陶瓷，并且至少部分地覆盖中间层；
其中所述方法包括以下步骤：
-使保护层(3)与蚀刻-或溶解介质(4)接触(11)；和
-在蚀刻-或溶解介质(4)的作用下除去(12)保护层(3)，直至露出中间层(2)；
并且其中蚀刻-或溶解介质产生保护层的第一蚀刻-或溶解速度和中间层的第二蚀刻-或溶解速度，并且其中第一蚀刻-或溶解速度大于第二蚀刻-或溶解速度。


2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在蚀刻-或溶解介质的作用下除去保护层，直至保护层完全除去。


3.根据权利要求1或2中任一项的方法，其特征在于，所述蚀刻-或溶解介质是液体，并且所述方法包括以下步骤：
-用所述液体蚀刻-或溶解介质润湿保护层；和
-在所述液体蚀刻-或溶解介质中溶解保护层。


4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于，中间层(2)包含至少一种金属，金属氧化物，尤其是TiO2、ZnO、Nb2O3、ZrO2、Y2O3或Ta2O5，金属氮化物，金属碳化物，金属氟化物，金属氯化物或金属硼化物。


5.根据权利要求1-4中任一项的方法，其特征在于，中间层(2)包含以晶体形式存在的材料。


6.根据权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于，保护层(3)包括至少一层由非晶金属氧化物，尤其是由非晶AlO3，由非晶金属氮化物，由非晶金属氟化物，由非晶金属氯化物，由非晶金属碳化物或由非晶金属硼化物制成的层片。


7.根据权利要求1-6中任一项的方法，其特征在于，保护层(3)包括多层层片，其中相邻层片在其化学组成方面不同。


8.根据权利要求1-7中任一项的方法，其特征在于，中间层(2)包含不会被蚀刻-或溶解介质(4)蚀刻的材料或者由不会被蚀刻-或溶解介质蚀刻的材料组成。


9.根据权利要求1-中任一项的方法8，其特征在于，保护层(3)包含非晶Al2O3，中间层(2)包含选自下述的至少一种：TiO2、ZnO、Nb2O3、ZrO2、Y2O3和Ta2O5，
并且蚀刻-或溶解介质(4)包含选自下述的至少一种：
-NaOH水溶液，
-KOH水溶液，
-NH4OH水溶液，
-氢氧化四甲基铵水溶液，
-H2O2水溶液，
-液体水，
-气态H2O。


10.用新的保护层（3''）替换...

【专利技术属性】
技术研发人员：B安德烈奧斯，C克里斯托弗，P斯普林，
申请(专利权)人：英飞康有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH