TWI822191B

TWI822191B - 一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置及翻新方法

Info

Publication number: TWI822191B
Application number: TW111126850A
Authority: TW
Inventors: 段蛟; 楊桂林
Original assignee: 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2022-07-18
Publication date: 2023-11-11
Also published as: TW202306070A; CN115692148A

Abstract

本發明公開了一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置及翻新方法，所述構件為待翻新構件，該待翻新構件包括構件本體、覆蓋在構件本體上的耐腐蝕塗層及覆蓋在所述耐腐蝕塗層上的氟化層，該翻新裝置包含：加熱組件，用於對待翻新構件進行加熱，使氟化層昇華而所述耐腐蝕塗層保持原狀以形成翻新構件。本發明通過控制加熱區域，只對待去除的氟化層快速加熱，利用氟化層與耐腐蝕塗層本體的物理特性差異去除氟化層，使翻新後的耐腐蝕塗層不含有氟化層，同時由於耐腐蝕塗層及構件本體所承受的溫度並不高，不會破壞耐腐蝕塗層和構件本體，使得翻新的耐腐蝕塗層表面回到原始狀態，即，耐腐蝕塗層表面接近新品狀態，使得構件可以繼續使用，大大降低運行成本。

Description

一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置及翻新方法

本發明涉及半導體元件領域，具體涉及一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置及翻新方法。

在半導體元件的製造過程中，等離子蝕刻是將晶圓加工成設計圖案的關鍵製程。在典型的等離子體蝕刻製程中，製程氣體在射頻（Radio Frequency，RF）激勵作用下形成等離子體。這些等離子體在經過上電極和下電極之間的電場作用後與晶圓表面發生物理轟擊作用及化學反應，從而蝕刻出具有特定結構的晶圓。在等離子體蝕刻製程過程中，物理轟擊及化學反應作用也同樣會作用於蝕刻腔室內部所有與等離子體接觸的部件，造成腐蝕。對於處在蝕刻腔體內的構件而言，通常會塗覆一些耐等離子體腐蝕的塗層以保護構件不被腐蝕。

然而，現有塗覆的耐等離子體腐蝕的塗層（例如，含釔塗層）在使用過程容易與蝕刻腔體環境中的F發生化學反應，形成薄薄的氟化層（厚度＜1um內），並且氟化層會隨著蝕刻時間（RF時間）的延長而進一步擴大，使得塗層表面的含釔塗層的物理化學發生變化，一方面，造成蝕刻環境發生漂移，蝕刻穩定性受到破壞；另一方面，不斷增長的氟化層會由於熱膨脹的影響而脫離塗層本體，掉落在待蝕刻的晶圓上，形成微小的顆粒污染物，造成蝕刻良率下降。

目前，對於經過蝕刻腔室使用過的構件，通常採用化學清洗和機械拋光的方式去除氟化層，對構件進行翻新，以延長構件的使用壽命，降低成本。然而，由於構件表面塗層比較緻密，常規的化學作用（酸液腐蝕）和物理作用（機械拋光）去除氟化層的同時，也會對塗層本體造成傷害，使得翻新的塗層表面不能回到原始狀態，進而使得翻新件仍然不能很好的延長使用壽命，只能使用全新的構件替換掉有氟化層的構件，大大增加了運行成本。

本發明的目的是提供一種構件翻新方法，在完全去除氟化層的同時不損傷構件的緻密塗層，使得構件恢復如初，延長其使用壽命，降低成本。

為了達到上述目的，本發明提供了一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，所述構件為待翻新構件，所述待翻新構件包括構件本體、覆蓋在構件本體上的耐腐蝕塗層及覆蓋在所述耐腐蝕塗層上的氟化層，該翻新裝置包含：加熱組件，用於對待翻新構件進行加熱，使氟化層昇華而所述耐腐蝕塗層保持原狀以形成翻新構件。

可選地，所述氟化層的熔點低於所述耐腐蝕塗層的熔點。

可選地，所述氟化層的熔點低於1800℃；所述耐腐蝕塗層的熔點大於2200℃。

可選地，所述的加熱組件的加熱源包含：雷射、等離子體火焰、離子束、電子束和氙燈加熱燈中的一種或者多種組合。

可選地，所述的翻新裝置還包含：均勻板，其設置在加熱源與待翻新構件之間，用於對所述的氟化層均勻輻射加熱。

可選地，所述的翻新裝置還包含驅動元件，用於驅動均勻板在加熱源與待翻新構件之間移動，以根據需要改變所述均勻板與氟化層的距離，和/或，用於驅動均勻板沿著垂直穿透於該均勻板的中心軸自轉，以提高均勻板溫度的均勻性。

可選地，所述均勻板的材質為熔點高於2000℃的金屬材質或陶瓷。

可選地，所述均勻板的金屬材質包含：鎢、鉬、鉭或其合金中的至少一種。

可選地，用於提供雷射的加熱組件為二氧化碳雷射發射器，所述的均勻板為金屬均勻板。

可選地，所述均勻板的陶瓷為氧化物陶瓷，該氧化物陶瓷材質包含氧化鋁和/或氧化鋯。

可選地，用於提供雷射的加熱組件為半導體雷射發射器，所述的均勻板為陶瓷板。

可選地，該翻新裝置還包括供氣部，用於提供保護氣。

可選地，當均勻板為金屬材質或者非氧化物陶瓷時，其保護氣體為惰性氣體中的至少一種。

可選地，當均勻板為氧化物陶瓷時，其保護氣體包括氧氣。

可選地，用於提供雷射的加熱組件為若干均勻排布的雷射發射器。

可選地，每個雷射發射器獨立控制或者若干雷射發射器分組控制。

可選地，所述的雷射與所述均勻板之間還設置有分束器、若干反射鏡，用於改變單束光路為光束陣列。

可選地，所述的雷射的波長＞700nm。

可選地，所述的加熱源為等離子體火焰，所述翻新裝置還包括：氣源和直流電源，所述氣源用於提供工作氣體，所述工作氣體為非還原性氣體，所述工作氣體通過直流電源加熱電離形成等離子體火焰。

可選地，用於提供等離子體火焰的加熱組件為噴槍，所述工作氣體在噴槍中電離，噴出等離子火焰，對所述的氟化層進行熱處理。

可選地，所述的翻新裝置還包含：密閉處理腔，用於容納加熱組件及待翻新構件。

可選地，所述的翻新裝置還包含光學監測組件，用於對待翻新構件的表面進行監測，並給出是否繼續熱處理的反饋信息；該光學監測組件包含：

一發射器，用於向耐腐蝕塗層的表面發射信號，在耐腐蝕塗層的表面形成光學檢測信號；

一接收器，用於接收所述的光學檢測信號；

一控制器，用於處理所述的光學檢測信號，並給出是否繼續熱處理的反饋信息。

可選地，所述的監測組件為傅立葉變換紅外光譜儀，以傅立葉紅外變換光譜圖中O-F鍵消失作為構件翻新結束的判斷依據，O-Y鍵吸收強度達到標準庫中O-Y鍵吸收強度作為構件翻新結束的輔助判斷依據。

可選地，以傅立葉紅外變換光譜圖中，534nm處的吸收峰作為氟化層的監測信號，當該吸收峰強度消失時，結束對構件表面的熱處理過程。

可選地，所述的監測組件為拉曼光譜儀，以拉曼光譜圖中O-F鍵消失作為構件翻新結束的判斷依據，O-Y鍵振動峰強度達到標準庫中O-Y鍵振動峰強度作為構件翻新結束的輔助判斷依據。

可選地，以拉曼光譜圖中，以140cm ^-1和/或378cm ^-1處的振動峰作為氟化層的監測信號，當該振動峰強度消失時，結束對構件表面的熱處理過程。

可選地，所述的等離子體處置裝置為電感耦合等離子體處理裝置，所述的構件包括：陶瓷板、內襯套、氣體噴嘴、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤組件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。

可選地，所述的等離子體處置裝置為電容耦合等離子體處理裝置，所述的構件包括：噴淋頭、上接地環、移動環、氣體分配板、氣體緩衝板、靜電吸盤組件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。

本發明還提供了一種等離子體處置裝置用構件的翻新方法，該方法包含：

提供待翻新構件，其包含構件本體、覆蓋在構件本體上的耐腐蝕塗層及覆蓋在所述耐腐蝕塗層上的氟化層；

採用上述的翻新裝置對所述構件的氟化層表面進行熱處理，除去氟化層，得到翻新構件。

可選地，所述耐腐蝕塗層為稀土元素的氧化物、氟化物和氟氧化物中的至少一種。

可選地，所述耐腐蝕塗層的厚度為1微米~1000微米之間。

可選地，所述的氟化層中，F含量以原子數百分比計為0~70%之間。

可選地，所述的熱處理包含：驅動一均勻板受熱，再驅動均勻板對氟化層均勻輻射熱量。

可選地，均勻板的受熱溫度＞1000℃；均勻板的受熱速率＞10℃/s；均勻板的受熱溫度均勻性＜5℃/cm。

可選地，該方法還包含：快速熱處理結束時，在待翻新構件上方輔助冷卻氣體以冷卻耐腐蝕塗層表面，降低殘餘熱場對耐腐蝕塗層膨脹的影響。

可選地，所述的熱處理採用等離子火焰作為加熱源進行加熱處理，工作氣體為非還原性氣體，其不與耐腐蝕塗層、構件本體發生反應。

可選地，所述的工作氣體選擇Ar、N ₂、O ₂中的任意一種以上。

可選地，加熱溫度＞1000℃，加熱速率＞10℃/s。

可選地，該方法還包含：通入輔助氧化性氣體，以加速熱處理。

可選地，所述的輔助氧化性氣體包含：O ₂和/或O ₃。

可選地，所述的熱處理以輔助脈衝方式實現。

本發明的翻新裝置可實現對加熱區域精準控制，只對氟化層表面局部進行熱處理，利用氟化層與耐腐蝕塗層本體的物理特性差異去除掉氟化層，同時，不會破壞耐腐蝕塗層本體和構件本體，使得翻新的耐腐蝕塗層表面回到原始狀態，進而可以實現運行成本大大降低。

而且，本發明由於通過對表面的快速熱處理，使得耐腐蝕塗層本體所承受的溫度並不高，不會發生大的熱膨脹，大大降低了耐腐蝕塗層本體熱膨脹造成的裂紋、脫落等風險。

下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬本發明保護的範圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

以氧化釔塗層為例，構件（襯底）表面塗覆有氧化釔塗層。等離子體蝕刻腔體中含有大量的F等離子體。在電場的作用下，具有一定能量的F等離子體在氧化釔表面發生物理轟擊及化學腐蝕作用，使得耐腐蝕塗層表面被腐蝕，形成一定厚度的氟化層。厚度從數十奈米到百奈米不等。隨著等離子體蝕刻製程的進行，氟化層不斷向氧化釔塗層本體滲透，氟化層厚度不斷增加，使得蝕刻環境發生漂移。對於含有氟化層的氧化釔塗層而言，最表面（＜1um）的氟化層結構和成分都發生了變化，而對於氧化釔本體而言，其成分和結構都沒有發生變化，因而只需要將表面的氟化層去除，同時不破壞氧化釔本體塗層，就可以對構件進行翻新，實現進一步使用，從而提高服役壽命，大大降低成本。

如圖1所示，經等離子蝕刻製程使用過的等離子體處置裝置用構件為本發明的翻新構件，包括構件本體10、覆蓋在構件本體10上的耐腐蝕塗層20及覆蓋在所述耐腐蝕塗層20上的氟化層30。

實踐表明，含有氟化層的氧化釔塗層，其F含量隨著RF時間的增加而提高，原子百分比含量從0%~70%不等，對其結構進行分析，發現表面可能含有Y-O-F甚至是YF ₃的成分。

如圖2所示，本發明的快速熱翻新處理製程原理為：採用表面加熱技術，只對耐腐蝕塗層20表面的區域進行加熱，即，重點對氟化層30進行快速加熱，控制對氟化層30的加熱溫度高於氟化層30的昇華點，所述氟化層30的熔點低於所述耐腐蝕塗層20的熔點，所述氟化層30的熔點低於1800℃；所述耐腐蝕塗層20的熔點大於2200℃，對所述耐腐蝕塗層20的加熱溫度低於該耐腐蝕塗層的熔點。上述快速加熱使得氟化層30中的Y-O-F或者YF ₃成分發生昇華（600℃以上就可以氣化），使得這些成分從氧化釔塗層表面脫離，進而去除氟化層。氟化層中的Y-O-F或者YF ₃成分能夠發生昇華，是因為相比於氧化釔而言，這些成分均屬離子化合物，並且熔點較低（YOF熔點~1800℃，YF ₃熔點~1300℃），比氧化釔（熔點2400℃）具有更低的飽和蒸氣壓，因而在一定的溫度下會優先昇華，從構件本體10脫離。熱處理完成後的構件如圖3所示，恢復如初，即：只含有構件本體10及緻密的耐腐蝕塗層20。

為進行上述熱處理，本發明提供了一種翻新裝置，包含加熱組件，用於對待翻新構件進行加熱，使氟化層昇華而所述耐腐蝕塗層保持原狀以形成翻新構件。所述的加熱組件的加熱源包含：雷射、等離子體火焰、離子束、電子束和氙燈加熱燈中的一種或者多種組合。

如圖4所示，為實現對所述的氟化層均勻輻射加熱，降低溫度差，提高溫度均勻性，在加熱源41與待翻新構件1之間還可設置一均勻板42。

為實現對均勻板42的位置或角度調節，所述的翻新裝置還可設置驅動元件（圖中未示），用於驅動均勻板42在加熱源41與待翻新構件1之間上下移動，以根據需要改變所述均勻板42與氟化層30的距離，和/或，用於驅動均勻板42沿著垂直穿透於該均勻板的中心軸自轉，以提高均勻板42溫度的均勻性。當均勻板42的溫度升高至目標處理溫度後，通過驅動元件移動到待翻新構件表面附近，例如距離3cm處，通過快速熱輻射方式，將氟化層30去除之後，上升均勻板42，用以降低熱場對耐腐蝕塗層20的影響。

所述均勻板42的材質為熔點高於2000℃的金屬材質或陶瓷，該陶瓷可以是氧化物陶瓷或非氧化物陶瓷，該氧化物陶瓷材質可以是氧化鋁和/或氧化鋯。

所述均勻板42的金屬材質包含：鎢、鉬、鉭或其合金中的至少一種。

一些實施例中，用於提供雷射的加熱組件為二氧化碳雷射發射器，所述的均勻板42為金屬均勻板。可選地，該翻新裝置還包括供氣部，用於提供保護氣，以防止金屬均勻板高溫下氧化。

一些實施例中，用於提供雷射的加熱組件為半導體雷射發射器，所述的均勻板42為陶瓷板，此時可以不用保護氣。

如圖5所示，本發明還提供了一種等離子體處置裝置用構件的翻新方法，該方法包含：

步驟S1，提供待翻新構件，其包含構件本體、覆蓋在構件本體上的耐腐蝕塗層及覆蓋在所述耐腐蝕塗層上的氟化層。

所述構件本體的材質包括：鋁及其合金、陶瓷、單晶/多晶矽、碳化矽/氮化矽、氧化矽中至少一種。

所述耐腐蝕塗層為稀土元素的氧化物、氟化物和氟氧化物中的至少一種。所述的稀土元素包括Y、La、Ce、Pr、 Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一種。

所述耐腐蝕塗層的厚度為1um~1000μm。

所述的氟化層中，F含量以原子數百分比計為0~70%之間，氟化層的厚度在100nm以下。

步驟S2，採用上述的翻新裝置對所述構件的氟化層表面進行熱處理，除去氟化層，得到翻新構件。

所述熱處理方式包括離子束、雷射、等離子體火焰、電子束、氙燈（輻射）加熱燈方式中的至少一種；加熱溫度在400~1200℃之間。

一些實施例中，所述的熱處理包含：驅動均勻板受熱，均勻板的受熱溫度＞1000℃，受熱速率＞10℃/s，受熱溫度均勻性＜5℃/cm，再驅動均勻板對氟化層均勻輻射熱量。

當均勻板為金屬材質或者陶瓷時，還可根據需要通入保護氣體，對均勻板表面進行保護。當均勻板為金屬材質或者非氧化物陶瓷時，其保護氣體包含He，Ne，Ar中的至少一種；當均勻板為氧化物陶瓷時，其保護氣體包含He，Ne，Ar，O ₂中的至少一種。

一些實施例中，還將所述的均勻板置於真空環境中快速熱處理，以縮短處理時間；快速熱處理結束時，在待翻新構件上方輔助冷卻氣體以冷卻耐腐蝕塗層表面，降低殘餘熱場對耐腐蝕塗層膨脹的影響。

一些實施例中，所述的熱處理可以輔助脈衝方式實現，所述的熱處理的加熱源可以為脈衝雷射束、脈衝電子束或脈衝離子束，可以降低對耐腐蝕塗層熱膨脹的破壞影響。

以下結合附圖和實施例具體說明。

實施例1

如圖6所示，一種翻新裝置，包含加熱組件，其加熱源41選擇雷射，雷射的波長＞700nm；該加熱組件包含：

用於提供雷射的加熱組件，可選若干均勻排布的雷射發射器；

均勻板42，用於吸收加熱源41的熱量，再將該熱量輻射傳遞到待翻新構件。

可選地，該翻新裝置還包含一驅動元件，用於驅動均勻板上下移動或沿著垂直穿透於該均勻板的中心軸自轉。

可選地，該翻新裝置還設有供氣部（圖中未示），能為所述的均勻板42提供保護氣。

可選地，為了更靈活地控制均勻板42的加熱均勻性，每個雷射發射器獨立控制或者若干雷射發射器分組控制，分別獨立控制溫場在均勻板上的均勻性，從而提高表面處理效果。

採用本實施例的翻新裝置，對待翻新構件進行熱處理：先通過驅動元件將均勻板42平移到靠近加熱源41，吸收熱量，然後將均勻板42驅動平移到靠近待翻新構件1，通過均勻板42向氟化層30表面的輻射熱量，快速加熱氟化層30，除去F和/或含氟雜質，得到恢復如初的翻新構件，其中，構件表面在處理前後的形貌和成分對比圖如6a所示。可以看到，在表面熱處理之前，構件表面F原子百分比為10.07%，在表面熱處理之後，已檢測不到F原子，Y和O原子的百分比接近於2:3，說明經過表面熱處理之後，耐腐蝕塗層表面已經接近新品狀態。

實施例2

如圖7所示，一種翻新裝置，包含加熱組件，其加熱源41選擇雷射，雷射的波長＞700nm；該加熱組件包含：

用於提供一束雷射的點光源；

均勻板42，用於吸收加熱源41的熱量，再將該熱量輻射傳遞到待翻新構件；

在所述加熱源41與所述均勻板42之間還設置有分束器411、若干反射器412，用於改變單束光路為光束陣列，該光束陣列可均勻地輻照到均勻板42上加熱均勻板42。其中，分束器411用於將光源的單束光分散成具有陣列結構的多束光；反射器412用於將分散後的多束光反射到均勻板42上；均勻板42被分散的多束光源陣列加熱，產生高溫，傳遞到下表面，通過熱輻射方式對構件進行加熱。

可選地，該翻新裝置還設有供氣部（圖中未示），能為所述的均勻板42提供保護氣體，用於保護高溫的均勻板42表面不被空氣腐蝕。

採用本實施例的翻新裝置，對待翻新構件進行熱處理，除去F和/或含氟雜質，得到恢復如初的翻新構件。

實施例3

如圖8所示，一種翻新裝置，包含加熱組件，其加熱源41選擇等離子體火焰，該加熱組件包含：氣源、直流電源和噴槍。

所述氣源用於提供工作氣體，所述工作氣體為非還原性氣體，其不與耐腐蝕塗層20、構件本體10發生反應，所述工作氣體通過直流電源加熱電離形成等離子體火焰。所述的工作氣體可選擇Ar、N ₂、O ₂中的任意一種以上。

所述噴槍相當於離子發生器，用於提供等離子體火焰，所述工作氣體在噴槍中電離，噴出等離子火焰，對所述的氟化層30進行熱處理。

採用本實施例的翻新裝置，對待翻新構件1進行熱處理：等離子體焰迅速掃過耐腐蝕塗層20表面的氟化層30，僅氟化層30受熱，產生瞬時高溫，加熱溫度＞1000℃，加熱速率＞10℃/s，而耐腐蝕塗層20及構件本體10則始終維持在較低溫度，從而，既可以實現快速升溫作用，又可以保持只對構件表面的氟化層進行均勻加熱的功能。

為了加速熱處理，減少熱處理時間和/或降低熱處理溫度，還可向待翻新構件表面通入輔助氧化性氣體，如O ₂和/或O ₃。該氧化性氣體還可以對耐腐蝕塗層中失去F的Y-O或Y起到補充氧的作用，進而實現耐腐蝕塗層的恢復如初。特別地，當輔助以O ₃等強氧化氣體時，加熱溫度有一定程度的降低。

進一步地，本例還採用光學檢測手法實時監測耐腐蝕塗層中F元素的含量，判斷構件翻新進程。所述的翻新裝置還包含一光學監測組件，該光學監測組件包含：

一發射器51，用於向耐腐蝕塗層的表面發射雷射信號，獲取耐腐蝕塗層的表面的檢測信息；較佳地，該發射器通過第一棱鏡521改變入射雷射光束方向；

一接收器53，用於接收所述的檢測信息；較佳地，該接收器通過第二棱鏡522改變雷射光束的反射方向，便於接收器接收；

一控制器（圖中未示），用於處理所述的檢測信息，並給出是否繼續熱處理的反饋信息。

鑒於光譜檢測靈敏，快捷方便。本例中，所述的光學監測組件為傅立葉變換紅外光譜儀。傅立葉變換紅外光譜圖吸收峰的強度大小與樣品濃度正相關，可以將O-F鍵吸收峰消失作為構件翻新結束的標誌。此外翻新過程中Y-O鍵吸收峰會逐漸增大，對於標準構件，耐腐蝕塗層厚度為定值，因此，對每種構件建立紅外吸收光譜圖數據庫，翻新時，將實時測量的譜圖與數據庫對比，Y-O鍵吸收峰達到特定吸收強度也可作為判斷翻新即將結束的信號。

相應的，如果採用紅外吸收光譜，可以檢測的特徵吸收峰位置為256nm，424nm, 500nm和534nm的峰強度，優選534nm處的吸收峰作為氟化層的監測信號，如果特徵吸收峰位置處的峰強度消失，則結束相應的表面熱處理過程。如果採用拉曼（Raman）振動光譜，可以檢測的特徵振動峰位置為140cm ^-1，243cm ^-1, 311cm ^-1, 378cm ^-1, 468cm ^-1, 482cm ^-1，優選140cm ^-1和378cm ^-1處的振動峰作為氟化層的監測信號，如果特徵振動峰位置處的峰強度消失，則結束相應的表面熱處理過程。

特別的，為了加強訊號雜訊比，還可以在檢測信號的光路外圍引入暗環境裝置，降低環境光的干擾。

特別的，在訊號雜訊比無法進一步提高的情況下，可以對初始具有氟化層的工件（待翻新構件）和全新的工件進行測量，其特徵峰的強度分別作為初始強度信號和結束時強度信號，以此為判據，在進行表面熱處理過程中判斷氟化層是否有殘留。

由於翻新後的耐腐蝕塗層不含有氟化層，耐腐蝕塗層表面已經接近新品狀態，使得本構件可以繼續使用，大大降低運行成本。

一些實施例中，為避免空氣中的雜質成分對耐腐蝕塗層或均勻板的影響，所述的翻新裝置還包含：密閉處理腔，用於容納加熱組件、及待翻新構件。

一些實施例中，所述構件為等離子體處理裝置的構件，當等離子體處理裝置為電感耦合等離子體處理裝置，所述的構件包括：陶瓷板、內襯套、氣體噴嘴、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤組件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。

一些實施例中，所述構件為等離子體處置裝置的構件，當等離子體處理裝置為電容耦合等離子體處理裝置，所述的構件包括：噴淋頭、上接地環、移動環、氣體分配板、氣體緩衝板、靜電吸盤組件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。

綜上所述，本發明設計了一種工件翻新裝置和翻新方法，通過控制加熱區域，只對待去除的氟化層快速加熱，利用氟化層與耐腐蝕塗層本體的物理特性差異去除氟化層，同時由於耐腐蝕塗層及構件本體所承受的溫度並不高，不會破壞耐腐蝕塗層和構件本體，使得翻新的耐腐蝕塗層表面回到原始狀態，進而可以實現運行成本大大降低。

儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本案所屬技術領域中具有通常知識者閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的申請專利範圍來限定。

1:待翻新構件 10:構件本體 20:耐腐蝕塗層 30:氟化層 41:加熱源 411:分束器 412:反射器 42:均勻板 51:發射器 521:第一棱鏡 522:第二棱鏡 53:接收器 S1~S1:步驟

圖1為本發明所述的待翻新構件1的層間結構示意圖。圖2為本發明的快速熱翻新處理製程的原理示意圖。圖3為本發明的方法快速熱翻新處理待翻新構件後的層間結構示意圖。圖4為本發明通過均勻板進行熱翻新處理的狀態示意圖。圖5為本發明的翻新方法的流程圖。圖6為本發明的實施例1的翻新裝置的結構示意圖。圖6a為本發明的實施例1翻新處理前後構件表面的形貌、成分對比圖。圖7為本發明的實施例2的翻新裝置的結構示意圖。圖8為本發明的實施例3的翻新裝置的結構示意圖。

1:待翻新構件

10:構件本體

20:耐腐蝕塗層

30:氟化層

41:加熱源

42:均勻板

Claims

一種等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，適用於一待翻新構件，該待翻新構件包括一構件本體、覆蓋在該構件本體上的一耐腐蝕塗層及覆蓋在該耐腐蝕塗層上的一氟化層，其中，該翻新裝置包含：一加熱組件，用於對該待翻新構件進行加熱，使該氟化層昇華而該耐腐蝕塗層保持原狀以形成一翻新構件；該氟化層的熔點低於該耐腐蝕塗層的熔點。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該氟化層的熔點低於1800℃；該耐腐蝕塗層的熔點大於2200℃。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該加熱組件的一加熱源包含：雷射、等離子體火焰、離子束、電子束和氙燈加熱燈中的一種或者多種組合。
如請求項3所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該翻新裝置還包含：一均勻板，其設置在該加熱源與該待翻新構件之間，用於對該氟化層均勻輻射加熱。
如請求項4所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該翻新裝置還包含一驅動元件，用於驅動該均勻板在該加熱源與該待翻新構件之間移動，以根據需要改變該均勻板與該氟化層的距離，和/或，用於驅動該均勻板沿著垂直穿透於該均勻板的中心軸自轉，以提高該均勻板溫度的均勻性。
如請求項4所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該均勻板的材質為熔點高於2000℃的金屬材質或陶瓷。
如請求項6所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該均勻板的金屬材質包含：鎢、鉬、鉭或其合金中的至少一種。
如請求項6所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，用於提供雷射的該加熱組件為二氧化碳雷射發射器，該均勻板為金屬均勻板。
如請求項6所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該均勻板的陶瓷為一氧化物陶瓷，該氧化物陶瓷的材質包含氧化鋁和/或氧化鋯。
如請求項6所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，用於提供雷射的該加熱組件為半導體雷射發射器，該均勻板為陶瓷板。
如請求項6所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該翻新裝置還包括一供氣部，用於提供一保護氣體。
如請求項11所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，當該均勻板為金屬材質或者非氧化物陶瓷時，該保護氣體為惰性氣體中的至少一種。
如利要求11所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，當該均勻板為氧化物陶瓷時，該保護氣體包括氧氣。
如請求項3所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，用於提供雷射的該加熱組件為若干均勻排布的雷射發射器。
如請求項14所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，每個雷射發射器獨立控制或者若干雷射發射器分組控制。
如請求項4所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該雷射與該均勻板之間還設置有一分束器、若干反射鏡，用於改變單束光路為光束陣列。
如請求項3所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該雷射的波長>700nm。
如請求項3所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該加熱源為等離子體火焰，該翻新裝置還包括：一氣源和一直流電源，該氣源用於提供一工作氣體，該工作氣體為非還原性氣體，該工作氣體通過該直流電源加熱電離形成等離子體火焰。
如請求項18所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，用於提供等離子體火焰的該加熱組件為噴槍，該工作氣體在噴槍中電離，噴出等離子火焰，對該氟化層進行熱處理。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該翻新裝置還包含：一密閉處理腔，用於容納該加熱組件及該待翻新構件。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該翻新裝置還包含一光學監測組件，用於對該待翻新構件的表面進行監測，並給出是否繼續熱處理的反饋信息；該光學監測組件包含：一發射器，用於向該耐腐蝕塗層的表面發射信號，在該耐腐蝕塗層的表面形成一光學檢測信號；一接收器，用於接收該光學檢測信號；一控制器，用於處理該光學檢測信號，並給出是否繼續熱處理的反饋信息。
如請求項21所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該光學監測組件為傅立葉變換紅外光譜儀，以傅立葉紅外變換光譜圖中O-F鍵消失作為構件翻新結束的判斷依據，O-Y鍵吸收強度達到標準庫中O-Y鍵吸收強度作為構件翻新結束的輔助判斷依據。
如請求項22所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，以傅立葉紅外變換光譜圖中，534nm處的一吸收峰作為該氟化層的監測信號，當該吸收峰強度消失時，結束對構件表面的熱處理過程。
如請求項21所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該監測組件為拉曼光譜儀，以拉曼光譜圖中O-F鍵消失作為構件翻新結束的判斷依據，O-Y鍵振動峰強度達到標準庫中O-Y鍵振動峰強度作為構件翻新結束的輔助判斷依據。
如請求項24所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，以拉曼光譜圖中，以140cm^-1和/或378cm^-1處的一振動峰作為該氟化層的監測信號，當該振動峰強度消失時，結束對構件表面的熱處理過程。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該等離子體處置裝置為電感耦合等離子體處理裝置，該構件包括：陶瓷板、內襯套、氣體噴嘴、氣體分配板、氣管法蘭、靜電吸盤組件、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
如請求項1所述的等離子體處置裝置用構件的翻新裝置，其中，該等離子體處置裝置為電容耦合等離子體處理裝置，該構件包括：噴淋頭、上接地環、移動環、氣體分配板、氣體緩衝板、靜電吸盤組件、下接地環、覆蓋環、聚焦環、絕緣環或等離子體約束裝置中的至少一種。
一種等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該方法包含：提供一待翻新構件，其包含一構件本體、覆蓋在該構件本體上的一耐腐蝕塗層及覆蓋在該耐腐蝕塗層上的一氟化層；採用請求項1至27中任意一項所述的翻新裝置對該待翻新構件的該氟化層表面進行熱處理，除去該氟化層，得到一翻新構件。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該耐腐蝕塗層為稀土元素的氧化物、氟化物和氟氧化物中的至少一種。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該耐腐蝕塗層的厚度為1微米~1000微米之間。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該氟化層中，F含量以原子數百分比計為0~70%之間。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該熱處理包含：驅動一均勻板受熱，再驅動該均勻板對該氟化層均勻輻射熱量。
如請求項32的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該均勻板的受熱溫度>1000℃；該均勻板的受熱速率>10℃/s；該均勻板的受熱溫度均勻性<5℃/cm。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該方法還包含：熱處理結束時，在該待翻新構件上方輔助冷卻氣體以冷卻該耐腐蝕塗層表面，降低殘餘熱場對該耐腐蝕塗層膨脹的影響。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該熱處理採用一等離子火焰作為一加熱源進行加熱處理，以非還原性氣體作為一工作氣體，其不與該耐腐蝕塗層、該構件本體發生反應。
如請求項35的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該工作氣體選擇Ar、N₂、O₂中的任意一種以上。
如請求項35的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，加熱溫度>1000℃，加熱速率>10℃/s。
如請求項35的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該方法還包含：通入一輔助氧化性氣體，以加速熱處理。
如請求項38的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該輔助氧化性氣體包含：O₂和/或O₃。
如請求項28的等離子體處置裝置用構件的翻新方法，其中，該熱處理係以輔助脈衝方式實現。