JP2025504657A - コーティング除去システムおよびコーティング除去システムの操作方法 - Google Patents
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Abstract
コーティング除去プロセスは、密閉可能な処理空間(106)を有するコーティング除去容器(100)を提供することと、密閉可能な処理空間(106)内に、除去容器の周囲の外気温度を上回る上昇した温度でコーティングと反応するコーティング除去流体(126)を提供することと、処理空間内に、除去されるべきコーティングを上部に有するコンポーネントを配置することと、処理空間の周囲の外気から密閉可能な処理空間(106)を密閉することと、コーティング除去流体(126)を周囲外気の圧力でのその沸点よりも高い温度まで加熱することと、コーティングを、周囲外気の圧力でのその沸点よりも高い温度でコーティング除去流体(126)を使用してコンポーネントから除去することと、コーティング除去流体(126)の温度を、周囲外気の圧力でのその沸点よりも低い温度まで低減させることと、密閉可能な空間(106)を周囲外気に通気させることと、処理空間(106)からコンポーネントを除去することとを含む。
【選択図】図1
【選択図】図1
Description
本開示は、半導体処理設備で使用されるコンポーネントの洗浄の分野に関し、処理設備で実行されるプロセスの副産物としてコンポーネントの表面に材料が堆積または形成され、コンポーネント上に形成される堆積物の量が処理設備における処理に悪影響を与える可能性があるかまたは悪影響を与えることになる場合、コンポーネントは、その上に堆積されたコーティングを処理設備において実行されるプロセスの副産物として除去するように処理される。
プロセスチャンバ内の対象物をコーティングするために堆積プロセスもしくはコーティングプロセスが実行されるか、またはプロセスチャンバ内の対象物上のコーティングをエッチングもしくは除去するためにエッチングもしくは材料除去プロセスが実行される、プロセスチャンバなどのプロセス設備における特定のプロセス環境で使用されるコンポーネントは、堆積材料で、またはエッチングもしくは材料除去プロセスの副産物でコーティングされることが多い。このコーティングは段階的に作られる場合があり、例えば、処理設備において対象物がコーティングされるように処理されるたびに、プロセスチャンバ内のプロセス環境に曝されるチャンバコンポーネント上に、コーティングされる対象物上のコーティングと同じ厚さまたはそれよりも薄いコーティングが形成または堆積される。同様に、エッチングまたは材料除去プロセスでは、エッチングまたは材料除去プロセスの副産物が、プロセス環境に曝されるチャンバコンポーネントの壁またはその他の表面に堆積することがある。このコーティングは、一定の厚さに達するとコンポーネントから剥がれ落ち、例えば、コーティングされる対象物に付着するようになることによって、または対象物処理チャンバもしくはシステム内で対象物を支持するために提供された支持体に沈殿することによって、プロセス汚染物質になる可能性があり、これにより処理チャンバまたはシステム内で、コーティングされる対象物の表面をその支持される側で傷つける可能性がある。プロセスチャンバコンポーネントは、典型的に、処理チャンバの高コストのコンポーネントであるため、コンポーネントは、通常、1回または複数回の再利用のためにリサイクルされる。このコンポーネントのリサイクルは、コンポーネントが曝されたプロセスの副産物としてその上に形成されたコーティングを除去し、コンポーネントを洗浄することを必要とし、その後、コンポーネントは再利用に好適となり得る。場合によっては、コンポーネントは、プロセス環境またはプロセスチャンバ内で使用される前に上部に保護コーティングを施されることになり、プロセス環境の副産物であるコーティングを除去すると、保護コーティングの一部または全てが除去されることもある。その場合、保護コーティングも交換する必要がある。さらなる望ましくないコーティングは、コンポーネントの自然酸化またはその他の影響、例えば、内燃機関、ガスタービンエンジンなどにおける燃焼の副産物として生じるものなどによって生じることがある。この場合も、コンポーネントを再生するには、副産物コーティングを除去する必要がある。コンポーネントの使用の副産物としてその上に望ましくないコーティングを形成する材料に曝されたコンポーネントを再生する間、コンポーネントの表面の望ましくないコーティングを必ず除去しなければならない。除去プロセスとしては、典型的に、以下のものが挙げられる。
a)化学プロセス、例えば、ウェットエッチングプロセスであって、コンポーネントが液体エッチング剤に曝され、エッチング剤の化学組成がコンポーネント上の望ましくないコーティングと反応して、コーティングを化学的に除去するもの。
b)プラズマエッチングなどのドライエッチング技法であって、プラズマで活性化された化学種が望ましくないコーティングと反応して、コンポーネントから望ましくないコーティングを除去するもの。
c)グリットブラストなどの物理的除去プロセスであって、コンポーネントにグリットまたは微粒子を衝突させて、コンポーネントの下層表面から望ましくないコーティングを物理的に削り取るもの。
a)化学プロセス、例えば、ウェットエッチングプロセスであって、コンポーネントが液体エッチング剤に曝され、エッチング剤の化学組成がコンポーネント上の望ましくないコーティングと反応して、コーティングを化学的に除去するもの。
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c)グリットブラストなどの物理的除去プロセスであって、コンポーネントにグリットまたは微粒子を衝突させて、コンポーネントの下層表面から望ましくないコーティングを物理的に削り取るもの。
コンポーネントから望ましくないコーティングを除去するために、これらのプロセスまたは技法の組合せを用いることもできる。
下層コンポーネント上の特定の金属、金属酸化物、およびその他の材料コーティングなどの多くの材料は、下層コンポーネントを同様に損傷することなく、ウェットエッチングまたはドライエッチングの化学物質および技法を使用して除去することが困難であるか、または非実用的もしくは不可能であると考えられている。例えば、酸化ハフニウム、および酸化アルミニウム、ならびにその他のコーティング組成物は、化学エッチング技法を使用しても容易に除去できないことが多い。例えば、望ましくないコーティングを除去するための時間が過大であり得るか、または既知のウェットエッチング技法を使用してコーティングを除去するためのコーティングのウェットエッチングに利用可能な、考えられる化学物質が、商業的に使用することが実行可能であるほど十分に高い除去率で、望ましくないコーティングを効果的に除去することがないか、もしくはコンポーネントの下層材料も不利にエッチングする可能性がある。加えて、望ましくないコーティングが上部から除去されるコンポーネントは、重要な寸法、例えば、重要な孔のサイズ、材料の厚さ、または物理的な特徴部寸法を有する場合があり、これらは、プロセスチャンバ内でコンポーネントを効果的に再利用するために、製造業者または他の指定された公差内に留まる必要がある。望ましくないコーティング材料がエッチング剤とゆっくりと反応し、エッチング剤もコンポーネント材料と反応する場合、材料がコンポーネントから除去され、重要な特徴部寸法がコンポーネントに存在しなくなる可能性がある。これが発生すると、コンポーネントは意図した目的に使用可能でなくなり、交換が必要となる。エッチング剤材料は、下層コンポーネントとの反応速度と比較して、望ましくないコーティングの材料とのエッチング速度または反応速度が大きくなることが多い。ただし、望ましくないコーティングは部品の表面にわたって異なる厚さを有することが多く、ウェットエッチングの等方性により、コンポーネント表面の部分がエッチング剤に曝される一方で、コンポーネントの他の部分は除去されるべき望ましくないコーティング材料で覆われたままになる。その結果、下層コンポーネントの一部分の過剰エッチングまたは除去が生じる可能性がある。
いくつかの材料は、コーティングのエッチング速度が非常に遅いため、コーティングを除去するための時間が過大になるため、ウェットエッチング技法またはドライエッチング技法では容易に除去を施すことができない。この場合、コーティングはビードまたはグリットブラストによって頻繁に除去され、コーティングはビードまたはグリットがコーティングに突き当たり、コンポーネントの表面からコーティングを剥がすことによって物理的に除去される。ただし、下層コンポーネント表面は衝突するビードまたはグリットに曝され、ビードまたはグリットは曝されたコンポーネント表面を侵食し、そこから材料を除去し、最終的にはコンポーネントの交換が必要となる寸法の変化をもたらす。コンポーネントが半導体の製造に使用されるプロセスチャンバにおいて使用される部品である場合、部品の寸法完全性は、電気、流体の流れ、温度、またはその他のプロセス特性のうちの少なくとも1つにとって重要であることが多く、ひいては製造プロセスの再現性にとって重要である。これらのコンポーネントに、酸化ハフニウム、酸化アルミニウム、およびその他の除去することが困難な材料、またはそれらのエッチング副産物などの材料が堆積している場合、コーティングとエッチング剤との反応速度が非常に遅いため、望ましくないコーティングをエッチングで除去する時間が商業的に非現実的であると考えられるため、ビードまたはグリットブラストがコーティングを除去する唯一の実用的な手段であると考えられる。
本明細書で提供されるのは、少なくともコンポーネントの外部表面、その中にあるコンポーネントの凹状表面、例えば、孔もしくは開口部、コンポーネントの外部からアクセス可能なコンポーネントの内部表面、または除去することが望ましい材料が上部もしくはそこに付着しているその他のコンポーネント表面を含む、コンポーネントの表面からコーティング層を除去するための方法および装置である。一態様では、コーティング除去容器は、処理空間および処理空間内への開口部を備える外側本体と、開口部を覆うカバーであって、外側本体の表面およびカバーと接触可能な密閉部を内部に含む、開口部を覆うカバーと、処理空間内に取り外し可能に配置可能なコンポーネントホルダと、処理空間に供給されたときに、洗浄流体を、コーティング除去容器の周囲の外気圧力での洗浄流体の沸点よりも高い温度まで加熱するように構成されたヒータと、圧力調整器とを含み、コンポーネントホルダが処理空間内に配置され、カバーが容器に密閉接続されて開口部を閉じ、処理空間を周囲外気から密閉し、処理空間内に配置可能な洗浄流体は、周囲外気におけるその沸点を上回る温度まで加熱可能であるが、圧力容器内の洗浄流体の沸騰を防ぐのに十分な圧力まで自己加圧する。
別の態様では、コンポーネントからコーティングを除去する方法は、密閉可能な処理空間を内部に有するコーティング除去容器を提供することと、密閉可能な処理空間内に、除去容器の周囲の外気温度を上回る上昇した温度でのコーティングと反応するコーティング除去流体を提供することと、コーティング除去容器内のその処理空間内に、除去されるべきコーティングを上部に有するコンポーネントを配置することと、処理空間の周囲の外気から密閉可能なプロセス空間を密閉することと、コーティング除去流体を、周囲外気の圧力での沸点よりも高い温度まで加熱することと、周囲外気の圧力での沸点よりも高い温度でのコーティング除去流体を使用して、コンポーネントからコーティングを除去することと、コーティング除去流体の温度を、周囲外気の圧力での沸点よりも低い温度まで低減させることと、密閉可能な空間を周囲外気に通気させることと、処理空間からコンポーネントを除去することとを含む。
別の態様では、コーティング除去システムは、内部空間および密閉可能なドアを有する格納容器と、格納容器内に受容されるように構成された1つまたは複数のコーティング除去容器とを含む。
別の態様では、コンポーネントからコーティングを除去する方法は、内部空間および密閉可能なドアを有する格納容器を提供することと、格納容器内に受容されるように構成された1つまたは複数のコーティング除去容器を提供することと、コーティング除去容器内にコーティング除去液を提供することと、コーティング除去容器内にコンポーネントを配置することと、コーティング除去容器を格納容器の内部空間内に配置し、密閉可能なドアを閉じて内部空間を密閉することと、コーティング除去流体を液体状態に維持しながら、コーティング除去流体の圧力および温度をコーティング除去流体の沸点よりも高い温度まで増加させることとを含む。
本明細書では、下層コンポーネント、例えば、半導体製造設備で使用され、半導体処理環境に曝されるコンポーネントを含む、製造設備において使用されるコンポーネントからコーティングを除去するための方法および装置について説明する。ここで、基本コンポーネント、すなわち、ある種の処理設備内に置かれてプロセス環境に曝される前の状態にあるコンポーネントは、単一の材料で作られたコンポーネント、複数の異なる材料で構成された部品、コーティングが製造環境への露出から下層コンポーネント材料を保護することが意図されているコーティングされた部品、またはその他の組成を含むことができる下層材料組成を有する。
このような例示的な部品は、リングなどの炭化ケイ素コンポーネント、および処理設備で使用されるシールド、チャンバ、シャワーヘッド、排気ダクトなどの金属コンポーネントを含む。これらのコンポーネントは、重要な厚さ、重要な孔寸法、およびその他の重要な特徴部寸法を有する。直径、先細り角度、深さなどを含む孔の寸法は、製造環境、例えば半導体処理チャンバにおいて、シールドを効果的に使用するために重要であると考えられている。使用中に、これらのコンポーネントの表面にフィルム層がコーティングとして形成され、一定期間、堆積厚さ、プロセス設備の稼働時間、またはその他の基準に従って除去する必要があることはよく知られている。コンポーネントは高価なため、製造設備のユーザは、それらを洗浄して再利用し、使用中に上部に堆積したフィルム層、すなわち望ましくないコーティングを除去することを含む。コンポーネントを再利用できる回数は、部分的には、コーティング除去プロセス中にコンポーネントの下層材料がどの程度除去されるか、特にその孔などの重要な寸法領域でどの程度除去されるかによって決まる。コンポーネントのユーザは、コンポーネントからコーティングを除去し、コンポーネントを可能な限り多く再利用することを望んでいる。
ここで、コーティングを除去するために、コーティング除去流体、すなわち、室温(20C)で望ましくないコーティングをエッチング除去、すなわち除去することができるが、エッチング率が許容できないほど低い、または室温では下層コーティングの材料を除去することができない活性化学物質を内部に有する除去流体が、大気圧での流体の沸点を上回る流体温度で使用される。これは、コンポーネントがコーティング除去流体に曝されている間、コンポーネントが内部に配設された除去流体を、超大気圧、すなわち、プロセスが実行される局所的な外気大気圧を上回る圧力に維持することによって達成される。したがって、処理チャンバまたは製造環境でコンポーネントを使用している間に、その上に堆積した望ましくないコーティングの材料は、通常のまたは局所の大気圧、すなわち、760トルまたはそれに近い気圧でのその沸点よりも高い温度でコーティング除去流体と接触する。代わりに、除去流体は、コーティング材料流体が、その過剰な蒸発により液体状態を維持することが困難になる温度、例えば、大気圧での沸点温度の70%~100%の温度に維持することができる。
したがって、一態様では、コーティング除去容器100が提供され、コーティング除去容器100は、大気圧でコンポーネントを内部に受容するように機能し、除去流体が沸騰しないような内部の条件を維持しながら、内部のコーティング除去流体の温度を大気圧でのその沸点よりも高い温度まで上昇させる密閉環境を提供する。これは、容器100内の密閉環境にコーティング除去流体を維持し、次いで流体を環境の周囲の外気におけるその沸点を下回る温度からその沸点を上回る温度まで加熱することによって達成される。流体空間が密閉されているため、流体はその大気圧の沸点に近づくと蒸気を放出し、蒸気は、容器の固定空間内に密閉される。蒸気はコーティング除去流体よりも低い密度を有し、コーティング除去流体の上または上方にあるヘッドスペースに留まり、コーティング除去流体の温度が増加するにつれて加圧され、その結果、コーティング除去流体の蒸気圧がもたらされ、そこからより多くの蒸気が発生し、ヘッドスペース内の増加した圧力と等しくなり、その圧力は、コーティング除去流体が大気圧でのその沸点を上回る温度であっても、コーティング除去流体が沸騰するのを防ぐのに十分である。コーティング除去流体が外気の大気条件に曝されたときに液体コーティング除去流体で達成可能な温度よりも高いこの温度では、特定のコーティング除去流体の化学物質に対してコーティング材料のエッチング率が大幅に増加する。これにより、従来技術のウェットエッチング剤を使用して不可能または非実用的であったコンポーネント上のコーティングのウェットエッチング除去が可能になる。
ここで、一態様では、コーティング除去容器100は、図1に断面で示されており、全体として、処理空間106を内部に形成する略直線環状の本体104と、本体104に解放可能に固定された除去可能なカバー102と、温度維持システム108と、カバー102を通して処理空間106と流体連通する第1の流体ライン110と、カバー102を介して処理空間106と流体連通する第2の流体ライン112と、本体104のベース116を通して処理空間106と流体連通する流体出口を形成する第3の流体ライン114入口100とを含む。第1の流体ライン110は、カバー102から遠位にあるその端部において、破裂ディスク120で閉じられている。破裂ディスク120は、コーティング除去容器100がその過圧状態に起因して故障することになるかまたは漏出することになる圧力よりも低い圧力で壊れるか破裂するように構成されている。代わりに、破裂ディスク120の代わりに圧力逃し弁を使用することもできる。第2の流体ライン112は、図2に示されるように、通気弁122を通して収集容器199に接続されている。通気弁122は、手動または自動で操作して、コーティング除去容器100のヘッドスペース128内に、内部の除去流体126を加熱することによって生成される、超大気圧蒸気124を含む、処理空間106内の流体を、処理空間106から解放することを可能にすることができる。第3の流体ライン114は、ここでは流体排出口を提供するように構成されており、液体形状にある除去流体をコーティング除去容器100の処理空間106から重力によって排出することを可能にする。ここでは、排出弁130が、フランジ付き接続部132を通して、本体104のベース116の外部の遠位にある第3の流体ライン114の端部に接続されている。排出弁130は、手動もしくは自動操作、またはその両方を有することができ、排出弁130は、概略的に示され、処理空間106内に配設されたコンポーネント200からコーティングを除去するためのコーティング除去容器100の操作中は、閉じた状態に維持される。
本体104は、通常、直線環状ハウジングとして構成され、処理空間106の周りに円周方向に延在する円周容器壁134と、容器壁134の下側円周端壁138から延在する凸状ベース壁136と、本体104の上端壁140を形成する円周フランジ152とを有する。凸状ベース壁136の内面144上には、処理空間106の下側部分に面し、その境界をなす着地面142が提供される。着地面142は、凸状ベース壁136の内面144から処理空間106の内側に延在する円周レッジ、凸状ベース壁136の内面144から処理空間106の内側に延在し、円周経路において互いに離隔される一連の突起、凸状ベース壁136の内面144から処理空間106の内側の延在上に配置される別個のインサート、または別の構造とすることができる。着地面142は、望ましくは、重力方向に対して垂直な方向、すなわち、上端壁140に対して概ね水平および平行に延在し、ケージまたはバスケット146などのコンポーネントホルダを容器壁134に向く方向に滑らせることなく、その上に置くことを可能にするように構成されている。バスケット146は、コーティング除去容器100内で、除去されるべきコーティング(単数または複数)を上部に有する1つまたは複数のコンポーネント200を格納または保持するために使用される。
温度維持システム108は、処理空間106内の除去流体126を、処理空間106内のコンポーネント200上のコーティング(単数または複数)を除去するための所望の温度まで加熱し、コーティング除去プロセス中に除去流体126の所望の温度を維持するために提供される。コーティング除去流体126流体の温度は、コンポーネント200からコーティングを除去する間、単一の温度もしくは所望の温度範囲内に維持することができるか、またはコーティング除去プロセス中の異なる時間に、異なる温度もしくは温度範囲を使用することができる。この機能を容器100に提供するために、温度維持システム108は、容器壁104の外部表面150の周囲のヒータ148と、その対向する第1の端部154および第2の端部156において円周フランジ152を通り、その間を処理空間106内に延在し、除去流体126と接触する冷却チャネル151とを含む。ここで、冷却チャネル151は、流体冷却剤を流すことができる長さの配管として構成されており、処理空間106内のその部分は、コイル内径160を有する直線環状コイル158の形状に構成されている。コイル内径160は、バスケット146の最大幅寸法よりも大きくなるように構成されており、バスケット146を自由に処理空間内に置き、そこから除去することを可能にし、バスケット146の側面とコイル158の隣接する周囲表面との間に間隙を維持して、その間に除去流体が存在することを可能にする。冷却チャネル151の対向する第1の端部154および第2の端部156は、図2に概略的に示される、チラー162およびポンプ164に流体接続されており、チラー162およびポンプ164は、システムコントローラ166に動作可能に接続されている。チラー162は、冷却チャネル151の第2の端部156から流れる流体冷却剤を冷却し、ポンプ164は、冷やされたまたは冷却された流体が冷却チャネル151の第1の端部154内に流れ込むようにする。ヒータ148は、容器壁134の外部表面150を包囲することができる加熱ジャケットまたはその他の加熱システムとして提供される。ヒータ148は、加熱ブランケットなどの単一の包囲要素として、各々が容器壁134の高さよりも小さい高さで、互いに積み重ねられた複数の包囲要素として、容器壁134の外部表面150の周りに並んで配設された個々のヒータセグメントとして、またはそれらの組合せとして提供することができる。ヒータ148、または用いられる場合のヒータの個々の別個の部分は、システムコントローラ166(図2)に動作可能に接続された電源172に動作可能に接続された電気抵抗ヒータである。熱電対174が、処理空間内に配置され、熱電対ワイヤによってシステムコントローラ166に動作可能に接続されている。システムコントローラ166は、熱電対174を使用して処理空間内の除去液の温度を監視する。熱電対174は1つしか示されていないが、処理空間106内の異なる位置に複数のこのようなデバイスを配備することができる。
本明細書でさらに説明されるように、ヒータ148は、電源172に動作可能に接続されたシステムコントローラ166の制御下で、コーティング除去流体126をその所望のコーティング除去温度まで加熱するために使用される。冷却チャネル151を流れる流体は、除去流体から熱を除去するために使用される。処理空間106内のコンポーネント200に対するコーティング除去プロセス中にコーティング除去流体の冷却および加熱を引き起こすシステムコントローラ166の動作によって、コーティング除去プロセス中に1つまたは複数の所望の設定点温度または温度範囲に到達し、これを維持することができる。
カバー102は、本体104の上端壁140を形成する円周フランジ152に解放可能に固定されるように構成されている。除去されると、処理空間106は、内部のバスケット146およびコンポーネント200を処理空間106内に置くため、または処理空間106から除去するためにアクセス可能である。カバー102の円周フランジ152への固定は、クランプ、ボルトなどによって提供することができ、ここで、カバー102は、そのカバー上面176から突出する、カバー102を本体104の上端壁140から持ち上げるためにホイストまたは天井吊りクレーンを接続することができるリフティングアイ178と、それを通って延在し、ボルトサークル180に沿って互いに離隔される複数のファスナ開口部180とを含む。円周フランジ152は、ファスナ開口部180に対応する数の、本体104の上端壁140に対して概ね垂直に出るスタッド182を含む。スタッドの各々は、ボルトサークルに沿って配置され、ファスナ開口部180と同じ間隔で互いから離隔されている。各スタッド182は、本体104の上端壁140から円周フランジ152の内側に延在するベース部分184と、本体104の上端壁140から離れる方向に、カバー102を通るファスナ開口部180の位置にあるカバー102の厚さよりも大きい距離だけ延在するねじ付きシャンク部分186とを含む。
カバー102を本体104に解放可能に固定するために、異なるスタッド182のシャンク部分186が異なる各ファスナ開口部180を通過するように位置合わせされるように、カバー102を本体104の上端壁140上に下ろす。その後、カバー102をさらに下ろして、その周辺に隣接するその内側カバー表面を本体104の上端壁140に対して静止させる。その結果、スタッド182の各々のシャンク部分186の一部分が、ワッシャ190およびねじ付きナット192を各スタッド182の突出部分上に置くのに十分な距離だけ、外側カバー表面188から外側に延在する。ねじ付きシャフト上のナット192を締めることによって、内側カバー表面は、上壁表面140に対して偏向される。内側カバー表面と上壁表面140との間で流体が外側に漏れるのを防ぐために、密閉溝194が、スタッド182のボルトサークルの内側の位置において上端壁140の内側に延在し、上端壁140の周り円周方向および上端壁140内にも延在している。密閉リング196は、密閉リング196が密閉溝194のベース198とその円周方向の広がりにわたって接触するように、密閉溝194に位置付けられている。密閉リング196および密閉溝194は、密閉リング196が自由で圧縮されていない状態で、密閉溝194のベース198に接触しながら密閉溝194の外側に延在するようにサイズ決めされている。カバー102が上端壁140に下ろされると、内側カバー表面が密閉リング196のこの突出部分に係合し、カバー102が上端壁140の方向にさらに下ろされると、密閉リング196が圧縮されるようになって、密閉リング196と密閉溝194のベース198との間の接触を維持し、内側カバー表面と密閉リング196と間の接触を維持する。これにより、内側カバー表面と上端壁140との間の境界領域が密閉されて、その境界面を通る流体の漏れを防ぐ。
除去容器100を使用してコンポーネント200から不要なまたは望ましくないコーティングを除去する間、コンポーネント200または複数のコンポーネント200をバスケット146に置き、コンポーネント200を内部に有するバスケット146を処理空間106内に存在する除去流体126内に下ろす。次いで、カバー102を上端壁140上に下ろし、各スタッド182の各突出部分の上にワッシャ190を置き、各スタッド182の突出部分にナット192をねじ込むことによって上端壁140に固定する。次いで、ナット192を締めて、ワッシャの各々を外側カバー表面188に対して固定し、これによりカバー102を本体104に固定する。
カバー102が本体104に固定されると、システムコントローラ166は、電源172を起動してヒータ148に電力を供給し、ポンプ164を起動して冷却チャネル151を通して冷却流体を圧送し始める。冷却流体は、除去流体126の加熱中、加熱後、または加熱中および加熱後の両方で圧送することができる。除去流体が所望の温度に達すると、システムコントローラ166は、冷却チャネル151を通って流れる間に熱を吸収した冷却流体を適切に冷却するようにチラー162を制御し、同時に、電源172によってヒータ148に供給される電圧、電流、またはその両方を変化させることによってヒータ148の動作を制御して、除去流体126の所望の温度を維持する。
コーティングが除去されるべきコンポーネント200を有するバスケット146を除去流体126内に置き、カバー102が上端壁140に固定されている場合、除去流体、および除去流体126とカバー102との間に配設されたあるあらゆる空気は、大気圧にあるか、または大気圧に曝される。その後、除去流体を所望のプロセス温度まで加熱してコンポーネント200上のコーティングを除去する間、通気弁122および排出弁130は閉位置に維持され、これにより流体が処理空間106の外側に流れるのを防ぐ。処理空間106は通気弁122および排出弁130の位置と上端壁140に接続されたカバー102によって密閉されているため、除去流体126が加熱されると、蒸気124が発生する。蒸気は、液体状態で存在し、処理されるべきコンポーネント200の周囲の除去流体126よりも低い密度を有するため、蒸気124は、液体除去流体126の上にあるヘッドスペース128に集まることになる。この蒸気124が発生し続けると、ヘッドスペース128内の圧力は、周囲外気大気圧よりも高いレベルまで増加する。この圧力により、液体除去流体の蒸気圧力がヘッドスペース内の増加した圧力と等しくなり、これにより大気圧よりも高い圧力にあるコーティング除去流体は、容器100のすぐ周囲の外気大気圧でのその沸点よりも処理空間106内で高い沸点を有する圧力にある。したがって、液体除去流体126から発生した蒸気124がヘッドスペース128内に昇り、処理空間106内の圧力をさらに増加させるため、液体状の除去流体126を、周囲外気大気圧でのその沸点を十分に上回る温度まで加熱することができる。
除去流体が、コンポーネント200からコーティングを除去するために所望の処理温度まで加熱されると、コンポーネント200の周囲の除去流体126のエッチングまたは除去率が増加する。この増加により、以前にビードもしくはグリットブラストまたは他の物理的除去技法を使用して除去したコーティングを、除去流体で除去することが可能になる。ここで、除去流体の化学物質は、除去されるべきコーティングの下層のコンポーネントの材料に対して相対的に非反応性であるが、商業的に妥当な期間内にコンポーネントからコーティングを除去することを可能にするほど十分に反応性であるように選択される。コンポーネントからコーティングが除去されると、洗浄プロセスは終了し、すなわちエンドポイントに到達し、その後、除去流体を受動的または能動的に冷却し、ヘッドスペース128を第2の流体ライン112および通気弁122を介して大気圧に通気させる。
通気弁122を開位置に移動させることによって、除去容器100の処理空間106を第2の流体ライン112を通していつ通気させるかを決定するために、多数のプロセスエンドポイントパラダイムを使用することができる。例えば、コーティング除去プロセスの時間、温度、エッチング速度、および除去されるべきコーティングの厚さを考慮することができる。部品が高温除去流体に曝される時間の長さ、ならびに初期の除去流体温度からよりも高いプロセス温度まで、およびより高いプロセス温度から大気圧で著しい蒸気が発生しない温度までの間のランプ時間は、除去されるべきコーティング層の厚さに基づいて選択される。温度がプロセス温度まで上昇しているか、または除去流体の開口温度まで下がっている状態で、除去液は依然としてコーティングと反応するため、どのぐらいの速さで温度を上昇および低下させるか、ならびにどのくらいの時間コンポーネント200およびコンポーネント200の周囲の除去流体を上昇した温度で液体状態に維持するかを決定するために、この点を考慮する必要がある。
コンポーネント200をコーティング除去容器100から除去するために、システムコントローラ166は、冷却チャネル151を通って流れる間に熱を吸収した冷却流体を冷却し続けるようにチラー162を制御し、同時に、ヒータ148への電力供給を停止するように電源172を制御する。システムコントローラ166は、ポンプ164を通る冷却剤の流量を増加させるか、チラー162による冷却流体からの熱除去を増加させてコイル158に入る冷却流体の温度を低減させるか、またはその両方を行って、除去流体126からの熱除去を増加させ、除去流体126がコーティング除去容器を通気して開くことを可能にするのに十分な温度まで冷却されるまでの時間を減少させることができる。除去流体126の温度が大気圧でのその沸点を下回る場合、通気弁122を開いてヘッドスペースから蒸気を通気し、対向する外側カバー表面188および内側カバー表面上またはそれらの表面での圧力を均等化することができる。通気は、除去流体126の温度が大気圧でのその沸点を下回る前または後のいずれかで、いつでも実行することができる。しかし、除去流体126の温度が大気圧でのその沸点以上にあるときに通気すると、通気ラインが加圧されていない限り、除去流体の即時沸騰が開始される可能性がある。ヘッドスペース128の圧力が周囲外気圧力と等しくなると、ナット192をスタッド182から外し、ワッシャ190を除去し、バスケット146にアクセスすることを可能にするためにカバー102を本体から持ち上げる。バスケット146を除去し、1つまたは複数のコンポーネント200を内部に有する追加のバスケットと交換して、1つまたは複数の追加のコンポーネント200の同じコーティング材料の除去を実行する。
除去流体の化学物質は、排出弁130を開いて除去流体126を処理空間106から排出させることを可能にすることによって、コーティング除去流体126を除去することによって変更することができる。その後、本体の内壁およびカバーを、例えば緩衝剤で洗い流し、続いて脱イオン水で1回または複数回洗い流し、排出弁130を閉位置に移動させる。カバー102を本体104から外し、排出弁130が閉位置にある状態で、新しい除去化学物質を処理空間106に注入する。代わりに、第3の流体導管193を使用して、新しい除去流体を処理空間106に流し込むこともできる。ここで、第3の流体ライン114入口の下流の排出ライン上の一連の弁および少なくとも1つのT型接続部は、使用済みの除去液を収集容器199などの収集設備に導くように、または新鮮なもしくは異なる除去流体が第3の流体ライン114入口の内側に、および除去流体貯蔵庫197から処理空間106に流れることを可能にするように構成することができる。例えば、図2に示されるように、排出弁130を閉じ、補充弁191を開き、除去流体貯蔵庫197内の除去流体126が第3の流体ライン114を通って処理空間106の内側を通過することを可能にすることができる。その後、補充弁191を閉じ、コンポーネントからのコーティング除去を実行するための容器100の操作のための上記のサイクルを、1つまたは複数のコンポーネント200に対して1回または複数回実行する。
別の態様では、コンポーネント自体が、高温でその内部からコーティング除去を実行するための圧力容器であるか、または圧力容器を提供することができる。ここでは、例えば、プロセスチャンバ自体は洗浄され、チャンバの内壁が、その内部の部品の処理中にコーティングされており、コーティングが除去される必要がある。他のコンポーネント、例えば、使用中にガスが流れ、ガスがマニホールドまたは配管の内面に堆積物を形成する可能性があるガスマニホールドおよびプロセス導管も、このように使用して、コーティングの高温除去流体温度除去のための内部密閉環境、例えば、局所的な外気大気圧での除去流体の沸点の少なくとも50%の温度、および局所的な外気大気圧での除去流体の沸点を上回る温度を形成することができる。コンポーネントの内側空間から堆積したコーティングを除去する必要がある場合、内側空間を密閉して上方の外気周囲圧力まで安全に加圧することができれば、そのコンポーネントを用いて、大気圧でのその沸点を上回って加熱された、加熱された除去流体を格納するための圧力容器を提供することができる。
図4は、このようなコンポーネント、ここではマニホールド222を概略的に示しており、処理環境での使用時に、ガスは密閉可能なねじ式接続部を介してその内部に入り、密閉可能なねじ式接続部を介してその内部から出る。ここで、マニホールド222は中空体202を含み、中空体202は、2つのガス流をその中で混合できるように構成された内部バッフル、内部の蛇行経路、またはその他の内部アーキテクチャ(図示せず)を含むことができる。第1のマニホールド入口204および第2のマニホールド入口206は、マニホールド222の内部空間と流体連通する流体導管を備え、マニホールド222の流体出口208も同様に、マニホールド222の内部空間と流体連通している。ここで、マニホールド222自体が、その内部表面を洗浄するための密閉された圧力容器を提供する。これを可能にするために、マニホールドをその外面の周りのコンポーネントヒータ210に包み、または代わりにオーブン内に置き、マニホールド222およびその中のコーティング除去流体を、周囲の大気圧での除去流体126の沸点を上回る温度まで加熱する。
コーティング除去容器100と同様に、ここでは破裂ディスク212が第2のマニホールド入口206に接続され、密閉され、逃し弁214が解放流体回路216内で第1のマニホールド入口204に流体接続されている。同様に、マニホールド排出弁218が排出ライン220内で出口208に流体接続されている。
マニホールド222の内部表面、または洗浄する内部表面を有する別のコンポーネントの材料除去を実行するために、除去流体を第1のマニホールド入口204を介して、または代わりに出口208を介してその内部に流し込み、その後、逃し弁214を閉じ、コンポーネントヒータ210を通電して熱を生成し、除去流体の温度を増加させる。マニホールド排出弁218も同様に閉じられ、破裂ディスク212が第2の入口206を密閉すると、除去流体が加熱されてその蒸気またはガスが発生したときに、蒸気またはガスは、マニホールドの内側空間内に捕捉され、マニホールド222内の圧力は、除去流体126が大気圧で過剰に蒸発または沸騰する温度まで増加する。マニホールド222を、その内面の望ましくないコーティングが完全に除去されることを確実にするために、この上昇した温度で所定の時間保持し、その後、ヒータ210への電力を除去し、マニホールドはより低い温度に戻ることが可能になる。次に、逃し弁214をその開位置に移動させ、マニホールド排出弁218も同様にその開位置に移動させ、除去流体を図2のような収集容器に排出させる。次に、マニホールド222の内部を、残留除去流体126を除去するために緩衝液で洗い流し、次いで脱イオン水で洗い流して、内部から残留除去流体を除去する。
図5を参照すると、コーティング除去システムの代替の構成が示されており、ここでは、1つまたは複数のコーティング除去容器300が密閉可能な格納容器302の内側に配設可能であり、格納容器が加圧されて、コーティング除去容器300内のコンポーネントの超大気圧ウェットエッチングまたは液体エッチングを可能にする。ここでは、図1~図4の除去容器100とは対照的に、コーティング除去容器300は、その周囲外気に対して独立して加圧される必要はなく、すなわち、格納容器302の周囲の内部格納空間304に対して独立して加熱される必要はなく、代わりに、コーティング除去容器300は、格納容器302内にある間、加圧されたコーティング除去流体で充填されて、その中に配置されたコーティング除去容器300内の圧力が、格納容器302の周囲の上方の局所的な大気の外気圧力に維持されることを許容するかまたは可能にする。ここでは、格納容器302自体を加熱することができるため、その中の流体は、コーティング除去チャンバ300内のコーティング除去流体の所望の温度以上に維持される。このように、コーティング除去容器300は、その内部と外部との圧力差に耐えるのに十分な強度を有する材料で構築する必要はない。したがって、コーティング除去容器は、部品からコーティングを除去するために使用される除去化学物質との反応に対するそれらの耐性、および除去プロセスの反応生成物との反応に対する耐性、ならびにその表面の洗浄の容易さについて選択された材料で構築することができる。
ここでの格納容器302は、例えばステンレス鋼で形成された略直線環状本体シェル301を有する圧力容器であり、その一方の端部に本体シェル303の1つの略環状の端壁に溶接された半球形キャップ303を有し、本体シェル301の反対側の端部にはドア320がヒンジで接続されている。ドア320は、結果として生じる開口部306を通る格納空間304へのアクセスを提供するために回動式に開くことができ、内部の格納空間304が周囲外気圧力を上回る圧力を維持することを可能にするために閉じて掛け留めすることができる。ラッチは、ドア320を格納容器の開口端部306に対して閉じた状態で固定するために提供され、ドア320と開口端部306の周囲の格納容器の環状壁307との間に気密密閉を作るために、適切な密閉部(単数または複数)が提供される。代わりに、スタッド、ワッシャ、およびナットを使用して、ドア320の外周を本体シェル301の環状端壁307に固定することもできる。
本明細書の図1~図4の一部からのコーティングを除去するための構成とは対照的に、ここでは、コーティングが除去されるべき部品(単数または複数)が、格納容器302の外部の位置において1つまたは複数のコーティング除去容器300内に置かれる。例えば、コーティング除去容器300をウェットベンチ上に配置することができ、コーティングが除去されるべき部品をその中のウェットベンチ上に載置する。コーティング除去容器300は、処理空間を概ね取り囲み、その開口部がカバーで覆われた本体を含むように構成することができる。その後、コーティング除去容器300または容器300を、格納容器302の開口端部306に載置する。棚または台座310は、スタンドオフ311によって本体シェル301の下側部分から支持され、台座310は、その上でコーティング除去容器300(単数または複数)を支持する。内部空間は、圧力容器400内の加熱および加圧されたコーティング除去流体の空間に流体接続され、コーティング除去流体の所望の処理圧力および処理温度またはそれに近い温度の流体で、コーティング除去容器300を選択的に充填する。
本明細書の一態様では、コーティング除去容器300には、コーティングが除去されるべきコンポーネント(単数または複数)が載置され、その中にコーティング除去流体がない状態で格納容器内に置かれる。この態様では、コーティング除去流体は、格納容器302内に置かれた後に、別個の圧力容器400からコーティング除去容器300に送達される。コーティング除去容器300を格納空間304の中に置き、その開口部306をドア320で密閉した後、格納容器302の圧力は、格納容器302の周囲の外気圧力よりも高い圧力まで増加する。ここで、各コーティング除去容器300は、そのカバーを通って延在する通気開口部294を含み、格納空間304内の圧力をコーティング除去容器の内部空間と連通させ、それによって、その中に載置されるコーティング除去流体の圧力を格納空間304の圧力、またはそれと同じ圧力に維持する。
格納空間304内の圧力は、その中に配置されるコーティング除去容器300内で形成されるかまたは存在する圧力以上の圧力まで、1つまたは複数のステップで段階的に増加させることができる。別の態様では、コーティング除去容器300のコーティング除去空間298内の圧力を監視し、コーティング除去空間298内の圧力に基づいて格納空間304内の圧力を増加または減少させて、コーティング除去空間298内のコーティング除去流体の圧力を調整することができる。図5~図7に示される材料除去システムの態様では、格納空間内の加圧流体を、コーティング除去容器300内のコーティング材料流体に熱を供給するように、上昇した温度に維持する。コーティング除去容器300内の部品(単数または複数)からコーティングを除去するためにコンポーネントを処理した後、除去液の温度が減少すると、格納空間304内の圧力は低減するが、コーティング除去空間298内のコーティング除去流体の沸騰を防ぐために必要な圧力以上で維持することができる。格納容器302のドア320を開く前に、格納容器302内の圧力を、その外気周囲の圧力にする。この態様では、コーティング除去容器300に、複数の部品コーティング除去プロセスにわたって部品を載置し、格納容器302内に置くこと、すなわち、再利用することができ、部品を載置し、取り出すために格納容器から除去することができる。
図5のコーティング除去システムは、全体として、内部格納空間304を有する格納チャンバまたは容器302と、その中に交換可能に配置された除去可能なコーティング除去容器300のうちの1つまたは複数と、格納容器302または除去可能なコーティング除去容器300のうちの少なくとも1つに接続され、コーティング除去プロセスの圧力および温度を制御するように構成されたユーティリティとを含む。図5では、ユーティリティは、システムコントローラ324と格納容器302との間を接続し、1つまたは複数の格納容器圧力センサ326と、1つまたは複数の格納容器温度センサ328と、格納容器ヒータ制御ライン330とを含む。1つまたは複数の格納容器圧力センサ326および1つまたは複数の格納容器温度センサ328は、格納空間304内の圧力および温度を示す電気信号を提供するように構成されている。ただし、前述のように、1つまたは複数の格納容器圧力センサ326および1つまたは複数の格納容器温度センサ328は、コーティング除去容器300の内部空間の圧力および温度を直接監視するように接続することができる。コントローラ324は、これらの信号を受信し、格納容器の外部表面の周りに配設された1つまたは複数のジャケットヒータ360(図6)に接続される格納容器ヒータ電源332に、格納容器ヒータ制御信号を送信するように構成されている。コントローラ324は、格納空間304または格納容器302の壁の所望の温度設定点に基づいて、格納容器ヒータ360への電源332の電力出力を制御する。
ここで、格納空間302を加圧するために、別個のポンプ434またはポンプを提供することができ、そのポンプを流体源に接続して、流体を格納容器302内に圧送し、圧力または格納空間を増加させる。別の態様では、格納空間304を大気圧に維持することができる。別の態様では、コーティング除去チャンバ300にコーティング除去流体を充填するために使用されるのと同じ圧力容器400が、コーティング除去流体を格納容器の格納空間304に供給するために使用されてもよい。図5では、圧力容器400は、コーティング除去流体を液体としてコーティング除去容器300に直接供給する。圧力容器400は、外側円周壁404と、加圧可能空間402を密閉して包囲する上側および下側半球形キャップ406、408とを含む。ポンプ410は、圧力容器の内部加圧可能空間402と連通するように、ポンプライン412を介して提供されている。ポンプ410は、加圧可能空間402に流体を圧送することを可能にするように、流体供給ライン412に接続されている。流体供給ライン412は、コーティング除去プロセスを実行するためにコーティング除去チャンバ300に供給されるコーティング除去流体として使用される流体源に接続されている。1つまたは複数の圧力容器温度センサ416および圧力センサ414が、加圧可能空間402の圧力および温度、または圧力容器400の壁温度を示す信号をコントローラ324に供給するために提供されている。コントローラ324は、圧力容器ヒータ電源信号を圧力容器ヒータ電源418に送信するように構成されており、圧力容器ヒータ電源418は、圧力容器400の外部にある1つまたは複数のジャケットヒータ420に電力を供給する。
圧力容器400の加圧可能空間402は、コーティング除去チャンバ300の内部空間に流体接続されており、そこに加圧流体を供給し、コーティング除去容器300から加圧流体を除去することを可能にする。図5では、加圧流体充填ライン422が、加圧可能空間402の下側部分から弁424を通り、格納容器302の上側部分を通って、コーティング除去チャンバ300の上側内部部分へと延在する。コーティング除去チャンバ300の複数のチャンバが単一の格納空間内で一緒に処理される場合、充填ライン422は、複数のコーティング除去容器300にコーティング除去流体を同時に充填するために分岐される。流体戻りライン430は、戻り弁428を通って、コーティング除去容器300の下側部分から、格納空間304の下側壁を通り、そこから加圧可能空間420の上側部分まで延在する。
図5のコーティング除去システムの操作では、格納容器302が局所的な外気圧力322、言い換えれば、局所的な大気圧にある状態で、格納容器302のドア320を開き、格納空間304の高圧、高温環境で処理されたが、コーティング除去流体がパージされているか、または実質的にパージされているコーティング除去容器300を、ドア320を開いた後、開口部306を通して格納空間304から除去する。その中の部品をさらなる処理のために除去し、コーティングが上部から除去された新しい部品を、コーティング除去容器300の同じまたは異なるものに載置し、その後、コーティング除去容器300を開口部306を通して載置し、格納容器302内の台座310上に置く。次に、ドア320を閉じ、掛け留めし、格納容器302の格納空間304を周囲外気322から密閉し、隔離する。
コーティング除去容器300を格納空間に載置する前に、圧力容器400を、格納容器302に移されるかまたは流されるコーティング除去流体432で充填するか、またはほぼ充填する。ここで、部品またはコンポーネントおよびコーティング除去容器300を除去して格納容器に載置する間、圧力容器400は、その中のコーティング除去流体432の所望の流体圧力および温度を維持するように操作することができる。例えば、圧力容器400内のコーティング除去流体432の温度は、大気圧または周囲外気圧力322であれば沸騰する温度を上回って維持することができ、ポンプ410を使用して、液体状態のコーティング除去流体432の加圧可能空間402への流入を増加させ、加圧可能空間402内のその流体の圧力を1気圧よりも高い圧力から、10気圧以上のオーダーまで増加させる。このように、コーティング除去流体を、コンポーネントからコーティングを除去する際に使用するためのその所望のプロセス圧力と温度に保持し、ドア320が閉じられ、開口部が密閉されると、格納容器302内のコーティング除去容器300にすぐに送達することができる。圧力容器400を使用してコーティング除去流体を除去プロセス温度またはそれに近い温度に維持し、その流体をコーティング除去プロセス圧力および温度、またはそれに近い圧力および温度でコーティング除去容器300に流し込むと、加熱ブランケットまたはその他のタイプのヒータを使用して流体をその場で加熱する必要をなくすことができるため、コーティング除去容器300で部品を処理するのに必要な時間が低減される。
コーティングが除去されるべき部品またはコンポーネント200を有するコーティング除去容器300を格納容器302内に載置し、ドア320を閉じて密閉すると、弁424を開いて、コーティング除去流体432を圧力容器432から格納空間304内のコーティング除去容器300に流し込むことを可能にする。加圧可能空間402内の圧力が高いため、コーティング除去流体432をコーティング除去容器300に流れ込む。ここで、コーティング除去容器300のカバーは、通気開口部294を含み、それによって、格納空間304内の圧力がコーティング除去容器300の内側空間に連通される。したがって、格納空間304内の圧力は、コーティング除去流体432の圧力をわずかに下回る圧力に維持されるが、この圧力では、コーティング除去流体432がコーティング除去容器へのその入口温度で沸騰しないため、コーティング除去容器300は、高圧圧力容器400と低圧格納空間304との間の圧力差によってのみ充填することができる。
格納空間逃し弁362は格納空間304に流体連結されており、格納空間304内の圧力を通気して、その内部の逆圧を防ぎ、コーティング除去チャンバ300内のコンポーネントを覆うのに十分な量の加圧流体を防ぐことができるようになっている。ポンプ364は、格納空間304を加圧するために、格納空間304に流体連結されており、逃し弁362は、コーティング除去チャンバ300内の部品またはコンポーネントの処理圧力よりも高い圧力で開くように設定されている。ポンプ364および逃し弁362を使用して格納空間304内の圧力を制御し、これにより格納空間304とコーティング除去容器300に入るコーティング除去流体432の圧力差を制御することによって、コーティング除去容器300へのコーティング除去流体の流量を制御する。各タンクに分配されるコーティング除去流体の量は、コーティング除去容器の内側側壁の流体センサ、充填ライン422の流量計、またはその他の方法によって制御または決定することができる。ポンプ410は、コーティング除去容器300の充填中に、コーティング除去流体432の圧力を、流体がコーティング除去容器300に入るときにその沸騰を防ぐために必要な圧力以上に保ち、格納空間逃し弁362が開いて格納空間304を通気する場合に、その圧力を格納空間304内の圧力を上回るように維持するように操作することができる。コーティング除去容器300を、大気圧で沸騰する温度よりも高い温度にあり、かつコーティング除去容器304内での沸騰を防ぐのに十分な圧力にある熱いコーティング除去流体で充填すると、充填弁424を閉じ、コーティング除去プロセスを実行する。格納空間内のプロセス温度まで、またはプロセス温度を上回って上昇した流体の熱は、コーティング除去容器300の壁を通して伝達され、必要に応じて、その中のコーティング除去流体を加熱し、またはその逆を行う。格納容器ヒータ(単数または複数)460は、好ましくは、格納容器302内の流体を所望のプロセス温度以上に維持し、コーティング除去容器300内のコーティング除去流体からの熱損失を低減する。格納空間304内の圧力が低下した場合、充填ポンプ434を作動させて、格納空間304に追加の流体を提供し、それに流体連結されたコーティング除去容器300内の所望の処理圧力を維持することができる。コントローラ324は、充填弁424および戻り弁428に電気的に結合されており、それらの開閉をコントローラ324からの電気制御信号によって制御する。
コーティング除去容器300に連結された圧力容器400により、コーティング除去流体432をリサイクルして再利用することが可能になる。したがって、コーティング除去容器内の部品からコーティングを除去するプロセスが終わりに近づくと、圧力容器400内の圧力は、格納容器302の圧力を下回るまで低減される。コーティング除去プロセスが完了すると、コントローラ324によって戻り弁428が開かれ、コーティング除去容器300内のより高い圧力の加圧流体が、圧力容器400のより低い圧力の加圧可能空間402に流れ込む。圧力容器逃し弁423が、戻ってきた加圧流体の上にあるヘッドスペースを通気させ、圧力容器400に加圧可能流体432が再充填されるのを防ぐ逆圧の蓄積を防ぐことを可能にするために提供されている。ポンプ434を使用して、外気空気などの流体を格納容器内に選択的に連通させ、加圧流体が圧力容器400に戻されるときに、格納容器内の流体が圧力容器400内の圧力よりも高く維持させるように、格納容器内の十分な圧力を維持することができる。同時に、格納容器ヒータ360への電力を除去し、格納容器がドア320を開けても安全な温度まで冷却を開始することを可能にする。加圧流体が圧力容器400に戻されると、通気弁428は閉位置に切り替えられて、加圧空間402と格納空間304とを互いに分離させ、格納容器302は、コントローラ324の操作下で格納容器逃し弁362または別の弁を通して通気される。本明細書の図1~図4の態様と同様に、冷却コイルを提供して圧力容器400内の加圧流体に浸漬させ、その温度をより正確に制御することができる。コイルを使用して、加圧流体が除去された後に格納容器302の壁を冷却することもできる。格納容器302の他の冷却、例えば、格納容器の外部に空気を吹き付ける1つまたは複数の送風機を用いることができる。圧力容器400に戻されたコーティング除去流体を必要に応じて圧力容器内で加熱および加圧し、格納容器302に新しいコーティング除去容器300を再び載置し、その中のコンポーネント200を処理してコーティングを除去するまで、その圧力および温度で維持する。単一の圧力容器400が単一の格納容器302に接続されているように示されているが、複数の格納容器302を単一の圧力容器400に接続することもできる。この場合、最初の格納容器302内のコーティング除去容器300を充填した後、圧力容器400にコーティング除去流体を再充填して、加圧流体を加熱および加圧し、別の格納容器内のコーティング除去容器300を充填することができる。代わりに、圧力容器加圧空間402は、2つ以上の格納容器内のコーティング除去容器300を充填するのに十分な加圧流体を保持するようにサイズ決めすることができる。加えて、2つ以上の圧力容器400を単一の格納容器に接続して、圧力容器のうちの1つをプロセス温度および圧力にしながら、コーティング除去容器300内の流体を別の圧力容器400に通気させることができる。加えて、圧力容器400の異なる容器は、異なるタイプのコーティング除去流体を保持することができる。
コーティング除去システムのこの態様では、コーティング除去容器300は、耐圧性ではないことを除いて、本明細書の図1~図4のコーティング除去容器100と実質的に同じに構成されている。言い換えれば、コーティング除去容器300は、その壁を通って延在する1つまたは複数の通気開口部294を含み、流体、または少なくとも流体圧力が、そのコーティング除去空間298と周囲の格納空間304との間で連通することを可能にする。これにより、コーティング除去容器300内の圧力を格納空間304内の圧力と同じにすることが可能になり、その結果、コーティング除去容器の材料は、コーティング除去空間298内でコーティング除去容器300の外部よりも高い圧力を保持することができる高強度材料を必要とせず、それによってシステムのユーザは、コーティング除去容器300内で使用される材料をより自由に選択することが可能になる。格納空間の加圧は、本明細書では空気またはガスを使用するものとして説明されているが、脱イオン水などの液体、またはコーティング除去流体432を使用して、格納空間304を加圧することができる。次に図8を参照すると、コーティング除去システムのさらなる態様が示されており、コーティング除去容器100と同様に、コーティング除去容器300は、コーティング除去空間298およびその中の除去流体の所望の温度を維持するために、加熱され、同時に冷却されるように構成されている。ここで、コーティング除去容器300の下側部分は流体リザーバとして構成され、ケージ、プラットフォーム、またはその他の保持構造、例えば、図2のケージがリザーバ上に配置されて、室温(約20摂氏度)におけるコーティング流体の液体体積が、コーティング除去容器300内のコーティングが除去されるべき部品の下に配置されるようになっている。
図8を参照すると、図5~図7のコーティング除去システムの変更が示されており、ここでは図8の格納容器が使用されているが、図8では概略的に示されており、図5~図7のコーティング除去容器が用いられているが、ここでは個々に加熱されており、したがって圧力容器400は必要とされない。ここで、コーティング除去容器300は、格納容器の格納空間内に保持されるが、個々のコーティング除去容器は、コーティング除去流体の蒸気を発生させて、個々のコーティング除去容器300を加圧するために個々に加熱される。図1~図4のコーティング除去容器100と同様に、このコーティング除去容器300は、温度維持システム108(図1)を含み、温度維持システム108は、コーティング除去容器壁104の外部表面150の周囲のヒータ148と、その対向する第1の端部154および第2の端部156において円周フランジ152を通り、それらの間でコーティング除去空間298内で延在し、除去流体126と接触する冷却チャネル151とを含む。ここで、冷却チャネル151は、流体冷却剤を流すことができる長さの配管として構成され、処理空間106内のその部分は、直線環状コイルの形状に構成されている。コイル内径は、バスケット146(図1)の最大幅寸法よりも大きくなるように構成され、バスケット146を自由にコーティング除去空間298内に置き、そこから除去することを可能にし、バスケット146の側面とコイル158の隣接する周囲表面との間に間隙を維持して、その間に除去流体が存在することを可能にする。冷却チャネル151の対向する第1の端部154および第2の端部156は、流体クイック接続部または他のタイプのコネクタを介して、図5に概略的に示されているチラー162およびポンプ164に流体接続されており、チラー162およびポンプ164は、システムコントローラ166に動作可能に接続されている。ここで、第1の冷却流体ライン312は、格納容器302の壁を通って延在して、冷却チャネル151の第1の端部154と冷却流体ポンプ164との間に接続され、第2の流体ライン314は、冷却チャネル151の第2の端部156とチラー162との間に延在する。チラー162は、冷却剤ポンプ164に流体接続され、冷却流体に圧送するための連続した流体ループが作られるようになっている。チラー162は、冷却チャネル151の第2の端部156から流れる流体冷却剤を冷却し、ポンプは、冷やされたまたは冷却された流体を冷却チャネル151の第1の端部154に流し込む。第1および第2の流体ライン312、314は、その第1の部分が、格納容器の壁、および格納容器の壁を流体が通過することを可能にするように配置された流体コネクタまで延在し、第2の部分は、流体コネクタから冷却チャネル151の対向する端部までつながるように、分岐させることができる。ここで、第2の部分は、可撓性とすることができ、冷却チャネル151の端部で、冷却チャネルに接続されるための第2の連結具を含む。可撓性により、第1および第2の流体ライン312、314の冷却チャネルへの接続をより容易にすることが可能になる。
コーティング除去容器300、ひいてはその中の部品およびコーティング除去流体を加熱するヒータ148は、コーティング除去容器300の容器壁134の外部表面150を包囲することができる加熱ジャケットまたは他の加熱システムとして提供される。ヒータは、単一の包囲要素として、容器壁134の高さよりも各々高さが小さく、互いに積み重ねられた複数の包囲要素として、容器壁134の外部表面150の周りに垂直に延在するヒータストリップとして並んで配設された個々のヒータセグメントとして、またはそれらの組合せとして提供することができる。各コーティング除去容器300のヒータ148、または用いられる場合のその個々の別個の部分は、配線173を介してシステムコントローラ166に動作可能に接続された電源172に動作可能に接続されている。ヒータ148もしくは1つのコーティング除去チャンバに関連付けられたヒータに各々専用化された複数の配線を用いることができるか、または配線173は、マスターバスケーブルを含むことができ、そこから個々のワイヤもしくは電気ケーブルが各コーティング除去容器300に関連付けられた個々のヒータ148まで延在する。可変コントローラ351が、各コーティング除去容器300の各々と電源172との間に配設され、ヒータ148の各々に供給される電力を調整する。代わりに、各個々のコーティング除去容器300に関連付けられたヒータ148に電源が専用化されるように、複数の電源172。熱電対174は、各コーティング除去容器300のコーティング除去空間298内に配置されており、熱電対ワイヤによってシステムコントローラ166に動作可能に接続されている。システムコントローラ166は、熱電対174を使用してコーティング除去空間298内の除去液の温度を監視する。熱電対は1つしか示されていないが、コーティング除去空間298内の異なる位置に複数のこのようなデバイスを配備することができる。ヒータ148に供給される電力、および各コーティング除去容器300の冷却チャネル151への冷却流体の流れを変えることによって、コーティング除去流体の温度を制御することができる。
格納容器304は、格納容器の周囲の圧力よりも高い圧力で密閉性および構造的完全性を維持することができる加圧可能な空間として構成されており、周囲の圧力は、通常、使用中の局所的な外気大気圧である。部品からコーティングを除去するプロセスの動作中、窒素または空気などの相対的に非反応性のガス、またはアルゴンなどの不活性ガスを使用して、格納容器302に積極的に圧送し、その中、すなわちその格納空間304内の圧力を増加させる。格納空間304は、外気周囲圧力よりも高い圧力、例えば、周囲外気圧力の1.1倍、外気周囲圧力の1倍~1.5倍を超える、外気周囲圧力の1倍~2倍を超える、またはそれ以上、例えば、周囲外気圧力の10倍の圧力に維持することができる。格納容器302およびドア320は、格納空間304と周囲外気圧力との圧力差に耐えるのに十分な強度を提供するステンレス鋼で構成されている。
格納空間302は、ポンプ334に連結されたガス供給部336を介して、ガス源または流体源、例えば、窒素、またはコーティング除去流体に対して不活性もしくは比較的非反応性のガスの供給源に接続されている。ポンプは、格納空間内にガスを圧送し、格納容器302の周囲の大気圧よりも高い圧力を達成するように構成されている。ポンプ334はコンプレッサとすることができる。流体除去ライン338は、格納空間304から流体を引き出すために、格納空間に流体連結されている。ここで、流体除去ライン338は、弁340に接続されており、弁340は、弁340を通る流体の伝導率を変化させるために変えることができ、そこからフォアライン341が、流れ込むコーティング除去流体を捕えるまたは凝縮するように構成された回収容器342まで延在し、回収容器342は、弁346を介して真空源344に接続され、真空源344は、真空ポンプの設備真空システムとすることができる。
コーティング除去容器300を使用する1つの方法では、除去されるべきコーティングを上部に有する1つまたは複数の部品をコーティング除去容器300内に配置する。一態様では、ドア320が開いているときに、コーティング除去容器300を開口部306を通して格納容器302から除去し、その中に配置された部品(単数または複数)を、コーティングが除去されるべき部品またはコンポーネントと交換する。次いで、コーティング除去容器300を台座またはプラットフォーム310上に配置し、電源172、コントローラ166に接続し、第1および第2の流体供給ライン312、314を冷却チャネル151の第1および第2の端部154、156に接続する。次いで、ドア320を閉じて、格納空間304を周囲外気322から密閉する。別の態様では、コーティング除去容器300を格納空間304内に維持し、コーティングが除去されるべき部品またはコンポーネントを開口部306を通過させ、プラットフォーム310上のコーティング除去容器300内に置く。その後、ドア320を閉じて、格納空間304を周囲外気322から密閉する。次いで、格納空間304内の圧力をその中にガスを圧送することによって増加させるように、ポンプ334を動作させる。ポンプ334は、格納空間304を周囲外気322よりも高い所定の圧力まで圧送するように動作することができ、または単に格納空間304内の圧力をコーティング除去容器(300)内の圧力以上に維持するように動作させることができる。ヒータ148は、コーティング除去流体を大気圧でのその沸点よりも高い所望の温度に加熱するために電力供給される。コーティング除去容器300内の温度が増加すると、コーティング除去流体の蒸気が発生する。一態様では、コーティング除去容器300は、格納容器の圧力がコーティング除去容器300内に連通するように、1つまたは複数の通気開口部294を含む。この態様では、格納空間304内の圧力を、コーティング除去流体からかなりの蒸気が発生する圧力を上回る圧力、またはコーティング除去流体の温度に基づいて、コーティング除去が沸騰し始める圧力を下回る圧力に維持することができる。別の態様では、通気開口部294は、それに接続された圧力逃し弁を含み、圧力逃し弁はコントローラに接続され、コーティング除去容器300内の圧力が望ましくない圧力に達したときに、コントローラによって動作させられて通気通路を開くことができる。必要に応じて、ポンプ334および真空システム334を使用して格納容器内の圧力を制御して、格納空間圧力を、コーティング除去プロセスのためにコーティング除去流体が高温に加熱されたときに沸騰するのを防ぐのに十分に高いレベルに維持する。加えて、所望の格納空間304の圧力に達すると、ポンプ334から格納空間304への流体入口にある弁350を閉じてポンプを係合解除する一方で、弁340も同様に閉じることができる。ポンプ334は、弁350を開いた後にポンプ334を作動させることによって、格納空間334内の圧力が低下した場合に再度作動させることができる。
部品からコーティングが除去されたことを確認するために適切な時間が経過した後、ポンプ334がまだ係合解除されて格納空間から隔離されていない場合は、弁350を閉じることによって、係合解除して格納空間304から隔離し、弁340を開いて、格納容器が、格納容器302の周囲外気圧力をわずかに下回る可能性がある真空石灰344まで通気することを可能にする。次いで、格納空間が格納容器302の周囲の外気322の圧力を回復したときに、ドア320を開いて、部品または部品を内部に有するコーティング除去容器を格納容器から除去し、別の部品のセットを格納空間および処理されるべきコーティング除去容器内に戻すことができる。
ここでは、格納容器302はガスで加圧されているものとして説明されているが、格納空間は液体を使用して加圧することもできる。
表1は、例示的な下層材料から例示的なコーティングを除去するために有用な例示的な化学物質を示している。表1のコーティングは、これまで、化学的除去プロセス、すなわちウェットエッチングプロセスを使用して除去することは不可能であるかまたは非実用的であると考えられてきた。したがって、コーティングを除去するためのグリットまたはビードブラスト、およびその結果として下層コンポーネント200の材料が本質的に除去されることが、これらのコーティングを除去するために使用される唯一のプロセスであった。その結果、1回または複数回のコーティング除去プロセスの後、これらのコンポーネント200の重要な寸法が製造元の仕様から外れることになるため、下層コンポーネント200の耐用年数は、コーティング除去プロセスによって制限されていた。
表1に示した各ケースにおいて、コーティングの除去が実行される処理温度は、大気圧における除去流体の沸点を上回る。例えば、10%のNaOHおよび90%のH2OでのNaOH/H2O溶液は105℃の沸点を有し、50%のNaOHおよび50%のH2Oの溶液は140℃の沸点を有する。KOH/H2O溶液は、140~150℃の範囲の沸点を有する。表1の各ケースにおいて、プロセス温度は、コーティングの除去に使用される除去化学物質の大気圧での沸点を上回る。加えて、KOHおよびNaOH除去化学物質は、表1の下層コンポーネントの材料である炭化ケイ素およびチタンと相対的に非反応性であることが知られている。加えて、表1に記載されているKOHおよびNaOH溶液を、溶液が大気圧に曝されるタンクで使用できる温度範囲では、コーティング除去率が非常に低いため、ウェットエッチング技法を使用してこれらのコーティングを除去することは商業的に実行可能ではない。したがって、ここでは、各コーティング除去ステップにおいて、コンポーネントの下層材料の0.1%~0.5%未満が除去されると考えられる。その結果、これらの下層材料組成を有するコンポーネントに対してビードまたはグリットブラストを使用してコーティングを除去する場合とは対照的に、コーティング除去の回数とコンポーネントの再利用回数が大幅に増加する。
Claims (25)
- コーティング除去容器であって、
処理空間および前記処理空間内への開口部を備える外側本体と、
前記開口部を覆うカバーであって、前記カバーが、前記外側本体の表面および前記カバーと接触可能な密閉部を内部に含む、前記開口部を覆うカバーと、
前記処理空間内に取り外し可能に配置可能なコンポーネントホルダと、
前記処理空間に供給されたときに、洗浄流体を、前記コーティング除去容器の周囲の外気圧力での前記洗浄流体の沸点よりも高い温度まで加熱するように構成されたヒータと、
圧力調整器とを備え、
前記コンポーネントホルダが前記処理空間内に配置され、前記カバーが前記容器に密閉接続されて前記開口部を閉じ、前記処理空間を前記周囲外気から密閉し、前記処理空間内に配置可能な洗浄流体は、前記周囲外気におけるその沸点を上回る温度まで加熱可能であるが、前記圧力容器内の前記洗浄流体の沸騰を防ぐのに十分な圧力まで自己加圧する、コーティング除去容器。 - 前記処理空間内に前記カバーに隣接して配置されたヘッドスペースをさらに備える、請求項1に記載のコーティング除去容器。
- 前記カバー上に配設され、前記処理空間と流体連通する第1の流体ラインと、前記カバー上に配設され、前記処理空間と流体連通する第2の流体ラインとをさらに備える、請求項1に記載のコーティング除去容器。
- 前記本体の前記処理空間内に配設された冷却要素をさらに備える、請求項1に記載のコーティング除去容器。
- 前記冷却要素が、前記コーティング除去容器の前記処理空間内の、前記本体の外部に配設された第1の端部、前記本体の外部に配設された第2の端部、および前記本体内に配設された中間部分を有する流体チャネルを備える、請求項4に記載のコーティング除去容器。
- 前記外側本体が、外壁を備え、ヒータが、前記本体の前記外壁の周りに配設されている、請求項1に記載のコーティング除去容器。
- 前記本体の前記処理空間内に配設された冷却要素をさらに備え、前記外側本体が、外壁を備え、ヒータが、前記本体の前記外壁の周りに配設されている、請求項1に記載のコーティング除去容器。
- 前記ヒータに接続された電源をさらに備える、請求項7に記載のコーティング除去容器。
- 前記電源および前記冷却要素に動作可能に連結され、前記ヒータによって生成される熱および前記冷却要素によって前記処理空間から除去される熱を制御して、前記処理空間内に配置されたコーティング除去流体の局所的な周囲外気圧力での前記沸点よりも高い、前記処理空間内の所望の処理温度を維持するように構成されたシステムコントローラをさらに含む、請求項8に記載のコーティング除去容器。
- コンポーネントからコーティングを除去する方法であって、
密閉可能な処理空間を内部に有するコーティング除去容器を提供することと、
前記密閉可能な処理空間内に、前記除去容器の周囲の外気温度を上回る上昇した温度で前記コーティングと反応するコーティング除去流体を提供することと、
前記コーティング除去容器内のその前記処理空間内に、除去されるべきコーティングを上部に有するコンポーネントを配置することと、
前記処理空間の周囲の外気から前記密閉可能な処理空間を密閉することと、
前記コーティング除去流体を、前記周囲外気の圧力でのその沸点よりも高い温度まで加熱することと、
前記コーティングを、前記周囲外気の前記圧力でのその前記沸点よりも高い前記温度での前記コーティング除去流体を使用して、前記コンポーネントから除去することと、
前記コーティング除去流体の前記温度を、前記周囲外気の前記圧力でのその前記沸点よりも低い温度まで低減させることと、
前記密閉可能な空間を前記周囲外気に通気させることと、
前記処理空間から前記コンポーネントを除去することとを含む、方法。 - 前記除去流体を用いて前記コンポーネントの材料の0.05%未満を除去しながら、前記コーティング除去容器内で前記コンポーネントから前記コーティングを除去することをさらに含む、請求項10に記載の方法。
- コンポーネントから除去されるべきコーティングに曝された前記除去流体を前記処理空間から除去し、新鮮な除去流体を前記処理空間に提供することをさらに含む、請求項11に記載の方法。
- 除去されるべき前記コーティングが、酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムのうちの1つであり、前記コンポーネント材料が、炭化ケイ素またはチタンである、請求項10に記載の方法。
- 炭化ケイ素またはチタンのうちの少なくとも1つを含む下層材料から酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つのコーティングを除去する方法であって、
前記コーティングを除去流体に曝すことであって、前記除去流体が、14.7psiの圧力またはそれに近い圧力での大気条件で液体である温度で、前記コーティングに反応性であるが前記コーティングが存在する前記下層材料に非反応性である、前記コーティングを除去流体に曝すことと、
前記除去流体の前記温度を、前記除去流体が14.7psiの圧力またはそれに近い圧力での大気条件で液体である温度よりも高い温度に維持することと、
前記コーティングを前記除去流体と反応させることによって、前記コーティングを除去することと、
前記除去流体の前記温度を、前記除去流体が14.7psiの圧力またはそれに近い圧力での大気条件で液体である温度またはそれより低い温度まで低減させることと
を含む、方法。 - 前記コーティングが、酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムのうちの1つを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記除去流体が、前記コンポーネントの前記下層材料をエッチングしない、請求項14に記載の方法。
- 前記コーティングが、酸化ハフニウムまたは酸化アルミニウムのうちの少なくとも1つを含み、前記コンポーネント材料が、窒化ケイ素またはチタンのうちの少なくとも1つを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記除去流体が、KOHまたはNaOHのうちの少なくとも1つを含む、請求項17に記載の方法。
- コーティング除去システムであって、
内部空間および密閉可能なドアを有する格納容器と、
前記格納容器内に受容されるように構成された1つまたは複数のコーティング除去容器と
を備える、コーティング除去システム。 - 前記格納容器の前記内部空間内のコーティング除去容器の内部空間に選択的に流体接続された圧力容器をさらに備える、請求項19に記載のコーティング除去システム。
- 前記圧力容器に流体接続されたポンプをさらに備える、請求項20に記載のコーティング除去システム。
- 前記コーティング除去容器の外面と接触するヒータをさらに備える、請求項21に記載のコーティング除去システム。
- 前記格納容器の外面と接触するヒータをさらに備える、請求項22に記載のコーティング除去システム。
- コンポーネントからコーティングを除去する方法であって、
内部空間および密閉可能なドアを有する格納容器を提供することと、
前記格納容器内に受容されるように構成された1つまたは複数のコーティング除去容器を提供することと、
前記コーティング除去容器内にコーティング除去液を提供することと、
コーティング除去容器内にコンポーネントを配置することと、
前記コーティング除去容器を前記格納容器の前記内部空間内に配置し、前記密閉可能なドアを閉じて前記内部空間を密閉することと、
前記コーティング除去流体を液体状態に維持しながら、前記コーティング除去流体の圧力および温度を前記コーティング除去流体の沸点よりも高い温度まで増加させることと
を含む、コーティングを除去する方法。 - 前記格納容器の前記内部空間に選択的に流体接続された圧力源を提供することと、
前記圧力容器から前記格納容器内に加圧流体を流すことと
をさらに含む、請求項24に記載のコーティング除去方法。
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