專利名稱：帶動(dòng)態(tài)金屬閥座和其它組件的微機(jī)加工集成流體傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種節(jié)省空間的集成流體傳送系統(tǒng)，其對(duì)于將氣體散布在半導(dǎo)體處理設(shè)備中特別有用。本發(fā)明還涉及一種開/關(guān)閥的精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，其被設(shè)計(jì)來容許或禁止氣體流進(jìn)入半導(dǎo)體處理設(shè)備中。本發(fā)明還涉及其它集成流體組件，如過濾器、壓力感應(yīng)器、流體熱感應(yīng)器、層流組件、壓力調(diào)節(jié)器、控制閥、流量限制器及止回閥，它們可被不同程度地整合至流體傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的結(jié)構(gòu)中。
背景技術(shù)：
在依賴流體運(yùn)送的化學(xué)處理中，特別是當(dāng)將被運(yùn)送的流體是危險(xiǎn)且具活性的物質(zhì)時(shí)，流體運(yùn)送裝置與網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的系統(tǒng)泄漏可靠度的改善及小心地整合至該處理系統(tǒng)中都是很重要的。此外，使用在流體運(yùn)送中的所有構(gòu)件裝置被良好地整合到整個(gè)流體網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中是很重要的，以確保系統(tǒng)泄漏可靠度、縮小尺寸并提供控制上的彈性。在像是半導(dǎo)體處理的應(yīng)用中，流體構(gòu)件裝置也必須表現(xiàn)出特殊的能力來確保流體傳送處理的潔凈性，使得被制造的這些固態(tài)裝置不受污染、不影響其性能及可靠度。
最被廣泛地使用的流體構(gòu)件中的一種為開/關(guān)閥，其在過去為微粒污染物的來源。該流體開/關(guān)閥必需表現(xiàn)出數(shù)項(xiàng)特殊的能力。第一，其必須能夠容許及防止流體流量，包括在一大氣壓力的壓差下將氦氣的流量實(shí)質(zhì)上截?cái)嘀良s1×10-9cc/sec，以及零外漏(即在一大氣壓力的壓差下將氦氣的外漏量?jī)H約1×10-9cc/sec)。由于氦氣的原子小，擴(kuò)散性小及高活動(dòng)性的特性因而常被用來作泄漏測(cè)試。這可作為防止極端毒性及腐蝕性處理流體曝露到周圍環(huán)境中的能力的標(biāo)示。該流體開/關(guān)閥也必需保持流體被要求的高純凈度，不會(huì)造成明顯的微粒，微粒典型地是由閥內(nèi)濕的部分的零件磨損所造成的。該流體開/關(guān)閥必需具有良好的抗流體腐蝕特性。因?yàn)樵S多被傳送的流體都有毒性，所以流體開/關(guān)閥具有很高的系統(tǒng)泄漏可靠度及長(zhǎng)的使用壽命(可避免停機(jī)及更換零件的需求)是很重要的。同樣重要的是設(shè)計(jì)精簡(jiǎn)及成本合理。
當(dāng)在本發(fā)明的節(jié)省空間的集成流體傳送系統(tǒng)工作時(shí)，開/關(guān)閥被設(shè)計(jì)成可提供許多上述的優(yōu)點(diǎn)。除了集成流體傳送系統(tǒng)的說明之外，該開/關(guān)閥也在本文中被加以詳細(xì)說明。
本發(fā)明將集成流體流量系統(tǒng)的觀念提升到新的集成層級(jí)，其不僅可改善功能，而且還可相當(dāng)程度地降低制造成本。制造成本降低及模塊化程度的適當(dāng)?shù)鼐獾慕Y(jié)果為，可通過更換集成模塊來降低流體流量系統(tǒng)的維修成本，而不是將系統(tǒng)停機(jī)進(jìn)行個(gè)別構(gòu)件裝置(其在本發(fā)明中為集成模塊中的零件)的長(zhǎng)時(shí)間維修操作。
在半導(dǎo)體工業(yè)中的極高的系統(tǒng)泄漏可靠度及長(zhǎng)的使用壽命(可避免停機(jī)及更換零件的需求)的重要性是用設(shè)計(jì)開/關(guān)閥時(shí)必需被考量的因子來闡明。例如，在流體流量閥中，每一被流體弄濕的零件都必需是由高度抗腐蝕性的材質(zhì)制成。在一般的化學(xué)處理工業(yè)中，處理控制閥經(jīng)常使用抗腐蝕塑料或彈性體閥座。金屬閥座在降低閥座的維修及保持流體潔凈度上可提供優(yōu)點(diǎn)；然而，金屬閥座與聚合物閥座比較起來需要較大安裝固定力量，以提供可靠的緊密的截流效能。其結(jié)果為，具有金屬閥座的所有閥典型地在尺寸上都較大且成本也被聚合物閥座高許多。全金屬的閥的額外優(yōu)點(diǎn)包括它們可被加熱至高溫及它們絕佳的濕度瀝干特性。
具有金屬對(duì)金屬安裝的用來控制氣體流量非有利的閥的一個(gè)例子使用了安裝在該閥中的可撓曲的金屬膜片，使得該膜片可移動(dòng)而與該金屬閥座接觸來關(guān)閉氣體信道或與金屬閥座分離以開啟氣體信道。閥座具有圓角化的截面半徑很小的金屬密封突起位于安裝固定區(qū)附近并延伸至氣體流通道左近。可撓曲的金屬膜片被致動(dòng)器移動(dòng)而與金屬閥座的金屬密封突起接觸來該致動(dòng)器使用一金屬背撐件其在將氣體流通道變窄及關(guān)閉期間強(qiáng)有力地與該膜片接觸。熟知技術(shù)的人員可參閱1988年五月26日授予LouisOllivier的美國(guó)專利第5,755,428號(hào)來獲得有關(guān)此全金屬閥的額外信息。
如上文所述，處理流體外漏及/或處理流體攻擊閥的構(gòu)件的潛在問題可通過使用具有金屬濕化的零件的膜片閥來應(yīng)付。然而，在以前的設(shè)計(jì)中，當(dāng)閥座是金屬時(shí)，即需要比聚合物閥座高許多的安裝固定力量。典型地，當(dāng)塑料閥座被使用在高循環(huán)性的應(yīng)用中時(shí)，閥座的塑性變形會(huì)導(dǎo)致閥的可靠度被降低。閥典型地是在被閉合的位置上操作用以在損失(電子或氣動(dòng))運(yùn)動(dòng)功率至致動(dòng)器的情形中提供”不會(huì)失效(fail safe)”的狀態(tài)。當(dāng)致動(dòng)器設(shè)計(jì)包含能夠施加金屬閥座所需求的大的安裝力量的彈簧時(shí)，彈簧典型地會(huì)非常大，如3公分至10公分高，且閥本身也很貴，通常是相同能力的塑料座閥的5-6倍的價(jià)錢。對(duì)于一種所有被流弄濕的零件都是金屬的抗腐蝕開/關(guān)閥存在極大的需求，其中閥在設(shè)計(jì)上相當(dāng)精巧且被良好地整合至其終端使用應(yīng)用中。
關(guān)于流體流量裝置的集程序網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及信道與集成控制系統(tǒng)，一直都存在著更高的集成程度，操作上的簡(jiǎn)化及便利的要求。除了性能及運(yùn)送上的優(yōu)點(diǎn)之外，集成流體流量系統(tǒng)在成本上也要有競(jìng)爭(zhēng)力。這表示不同的流體運(yùn)送裝置的制造方法連結(jié)網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)及集成控制系統(tǒng)在工廠的整修上必須能夠輕易地改變以進(jìn)行大量制造，不同的制造需求及有成本效益的NRE(非循環(huán)工程)收費(fèi)。本發(fā)明在所有這些領(lǐng)域都提供實(shí)質(zhì)上的優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種節(jié)省空間的集成流體傳送系統(tǒng)，其對(duì)于將氣體散布在半導(dǎo)體處理設(shè)備中特別有用。本發(fā)明可應(yīng)用到不同的集成流體運(yùn)送裝置上，包括過濾器，壓力感應(yīng)器，流體熱感應(yīng)器，層流組件，及集成開/關(guān)閥的精巧設(shè)計(jì)，其被設(shè)計(jì)來精確地控制在半導(dǎo)體處理應(yīng)用中的氣體流量。集成流體傳送系統(tǒng)及集成流體運(yùn)送裝置，如開/關(guān)閥，在不同的程度上都運(yùn)用層迭基材技術(shù)。在層迭基材技術(shù)中，作為構(gòu)件裝置結(jié)構(gòu)的一部分且在某些情形中其為整個(gè)構(gòu)件裝置結(jié)構(gòu)的流體流通道，被集成于流體運(yùn)送互連的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。這些流體流通道使用被形成圖案的金屬及金屬合金層來制造，這些層可用此技術(shù)中任何已知的方法來形成，但最好是被化學(xué)地或電化學(xué)地蝕刻然后彼此粘附在一起用以產(chǎn)生層迭的基材。用來將形成圖案的金屬層粘附在一起的方法為擴(kuò)散粘結(jié)。部分的構(gòu)件裝置結(jié)構(gòu)及完整的裝置結(jié)構(gòu)也使用被形成圖案之彼此粘附在一起的金屬及金屬合金層來制造，典型地是與流體流通道同時(shí)被制造用以形成流體流網(wǎng)絡(luò)。將構(gòu)件裝置部分集成及完全集成為層迭的基材的擴(kuò)散粘結(jié)將于本文中詳細(xì)說明。
一種被設(shè)計(jì)來使用在半導(dǎo)體處理操作中控制處理流體之集成開/關(guān)閥的例子被制造成可使得該閥之被流體弄濕的表面是由一抗腐蝕金屬或金屬合金構(gòu)成，包括一金屬膜片其將該閥之被弄濕的區(qū)域與該閥之沒有被弄濕的驅(qū)動(dòng)區(qū)域分隔開來。在被弄濕的區(qū)域中，處理流體經(jīng)由一或多個(gè)入口埠進(jìn)入。該被弄濕的區(qū)域的出口端口包含一環(huán)形金屬閥座。該閥座被形成為該出口埠的內(nèi)唇部或是被形成在該出口埠的內(nèi)唇部上。當(dāng)該閥被關(guān)閉時(shí)，流體流被該膜片之緊密壓抵該閥座的區(qū)域所截?cái)?。流體可在兩個(gè)方向上流動(dòng)。
該金屬閥座最好是一動(dòng)態(tài)閥座，其在被該膜片與其背撐片壓擠時(shí)可彈性變形，使得該閥座被關(guān)閉并重新開啟時(shí)恢復(fù)回來，而不是被閥的關(guān)閉造成永久變形。
在該閥的被弄濕的區(qū)域中，金屬對(duì)金屬的結(jié)合可通過使用擴(kuò)散粘結(jié)來完成。擴(kuò)散粘結(jié)為一種直接結(jié)合處理，其可提供一種不會(huì)吸收或釋出流體，且不會(huì)產(chǎn)生雜質(zhì)至處理流體中的強(qiáng)有力的結(jié)合，就如同焊接結(jié)合一樣。在該被弄濕的流體流路中不可出現(xiàn)粘劑(或粘劑殘留物)是很重要的。擴(kuò)散粘結(jié)可在不實(shí)施昂貴的加工下形成復(fù)雜形狀。
為了要讓擴(kuò)散粘結(jié)最有效，將被結(jié)合的金屬表面在擴(kuò)散粘結(jié)之前必需具有約0.1Ra至約30Ra范圍內(nèi)的平均表面粗糙度。典型地，將被結(jié)合的金屬表面具有約0.5Ra至約10Ra范圍內(nèi)的平均表面粗糙度。吾人發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬表面具有約1.5Ra至約3.0Ra范圍內(nèi)的平均表面粗糙度時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)的效果相當(dāng)好。
在某些例子中，金屬表面需要用電子研磨或機(jī)械平坦話來預(yù)處理用以在擴(kuò)散粘結(jié)之前具有所想要的表面粗糙度。例如，根據(jù)此技術(shù)中的已知的標(biāo)準(zhǔn)方法，不銹鋼可使用氯化鐵來加以化學(xué)地或電化學(xué)地蝕刻。很難蝕刻的物質(zhì)，如HASTELLOY，的電化學(xué)蝕刻處理被描述在2001年四月24日授予Gebhart之美國(guó)專利第6,22,235號(hào)中。某些材質(zhì)可能需要機(jī)械式平坦化用以在一化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理實(shí)施之前將表面磨平，用以獲得表面粗糙度在所想要的范圍內(nèi)的表面。金屬表面的機(jī)械式平坦化可依據(jù)此技術(shù)中所已知的技術(shù)來實(shí)施。
在其它的例子中，金屬表面可在具有所想要的表面粗糙度下被制造，且在擴(kuò)散粘結(jié)之前無需電化學(xué)或機(jī)械式預(yù)處理。例如，不銹鋼板的表面粗糙度的ASTM標(biāo)準(zhǔn)為0.5Ra至4.0Ra(ASTM480BA—光亮退火)。此材質(zhì)在擴(kuò)散粘結(jié)之無需作電子研磨處理。然而，在擴(kuò)散粘結(jié)之后，對(duì)于將與腐蝕性物質(zhì)接觸的鋼鐵表面必需作處理用以改善此等表面的抗腐蝕性。
在該閥的沒有被弄濕的驅(qū)動(dòng)區(qū)域中，一滑移圓柱上下移動(dòng)將一包含一外凸接觸表面的下水平件壓抵一膜片，該膜片接著被擠壓抵住該閥座用以關(guān)閉該閥。該膜片被容許可移離開該閥座用以打開該閥。該滑移圓柱可以是單件氏結(jié)構(gòu)。該閥被一施夾在該滑移圓柱的上水平件的頂部之彈簧力保持在一正常的關(guān)閉為置。該彈簧驅(qū)使該具有一外凸表面(其作為一背撐片用)的該滑移圓柱的下水平件抵住該膜片。該滑移圓柱在該上水平件與該下水平件的周圍具有一氣密的密封件。一典型的氣密密封件為聚合物的”O(jiān)型”環(huán)。該閥是被來自一加壓空氣的氣動(dòng)力所打開，該加壓空氣被施加在介于該滑移圓柱的上水平件與該下水平件之間的空間中。當(dāng)該加壓空氣被施加到該空間中時(shí)，該加壓氣體將位于該上水平件上方的彈簧或彈簧組件壓縮，讓該滑移圓柱能夠上升，并讓位于該下水平件底下的膜片能夠上升至該金屬閥座之上，并讓流體流過該金屬閥座的環(huán)狀開口。
與使用線圈彈簧比較起來，使用Belleville彈簧來提供關(guān)閉力量可達(dá)成一更加精巧的閥致動(dòng)器。
在該閥沒有被流體弄濕的驅(qū)動(dòng)區(qū)域中，金屬對(duì)金屬的結(jié)合最好是使用高強(qiáng)度粘劑來實(shí)施，其無需讓閥機(jī)構(gòu)接受在弄濕的區(qū)域中實(shí)施擴(kuò)散粘結(jié)時(shí)所遭遇到的高溫及高壓，且可提供一不同于擴(kuò)散粘結(jié)的雖然抗腐蝕性較差，但較簡(jiǎn)單，低成本的結(jié)合方式。
上文中有關(guān)一開/關(guān)閥的被弄濕的區(qū)域的制造所描述之化學(xué)或電化學(xué)蝕刻及擴(kuò)散粘結(jié)技術(shù)可被使用在一用于腐蝕性環(huán)境中，如半導(dǎo)體處理中，之整體集成流體傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的制備上。該集成流體傳送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括一使用了至少一氣體配送信道之組件，其中該組件包含一使用了復(fù)數(shù)層(至少兩層)金屬層的結(jié)構(gòu)，這些金屬層系被擴(kuò)散粘結(jié)在一起。這些金屬層典型地系選自于由不銹鋼(典型地為400系列不銹鋼)，HASTELLOY(典型地為HASTELLOYC-22)，ELGILOY，及它們的組合所構(gòu)成的組群中。每一金屬層典型地都具有一在約0.0005至0.06英寸范圍內(nèi)的厚度；最典型地為0.025英寸。
一金屬層典型地包括一系列的穿孔，使得當(dāng)這些金屬層以一特定的方式被堆棧時(shí)，穿孔的一對(duì)齊組合可提供所想要的特定內(nèi)部形狀于該堆棧中。該內(nèi)部形狀包括信道或其它功能性的裝置結(jié)構(gòu)。這些穿孔典型地是圓形或卵形，使得不會(huì)有尖銳的角落在該流體傳送系統(tǒng)的操作期間磨損并產(chǎn)生微粒。這些金屬層最好是使用化學(xué)蝕刻，電化學(xué)蝕刻，或它們的組合來加以蝕刻，用以在擴(kuò)散粘結(jié)處理之前提供穿孔，在擴(kuò)散粘結(jié)處理中金屬層被結(jié)合在一起用以變成一流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。使用化學(xué)蝕刻及最好是電化須蝕刻可在穿孔上提供較平滑的表面，這有助于減少來自于該流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的微粒污染。在某些例子中，根據(jù)金屬層在穿孔蝕刻之前的表面狀況，化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理也可降低將被結(jié)合的表面在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間的粗糙度，以達(dá)成較佳的擴(kuò)散粘結(jié)。
不同的構(gòu)件裝置，如層流裝置，質(zhì)量流量控制器或流量感測(cè)裝置，流量限制器，開/關(guān)閥，止回閥，過濾器，壓力調(diào)節(jié)器，及壓力感應(yīng)器，可至少部分地被包含在上述的層迭結(jié)構(gòu)中。在某些例子中，當(dāng)無法將構(gòu)件裝置的組件包括在該多層層迭結(jié)構(gòu)中時(shí)，構(gòu)件裝置的一部分可被表面安裝在該流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上。
通過將構(gòu)件裝置的至少一部分在結(jié)合之前集成在該堆金屬層內(nèi)來將不同的構(gòu)件裝置集成在一多層的層迭結(jié)構(gòu)中是有利的。適合于集成至一擴(kuò)散粘結(jié)的多層結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件包括舉例而言但不局限于，過濾器，壓力感應(yīng)器，及閥。
運(yùn)用多層且擴(kuò)散粘結(jié)的組件之氣體配送組件的一個(gè)實(shí)施例是由包括了以下的步驟之方法來制造的提供復(fù)數(shù)層金屬層；蝕刻至少一特征結(jié)構(gòu)于多于一層的金屬層上(在某些情形中并不是所有的層都需要被蝕刻)；將這些金屬層對(duì)齊；及將這些金屬層擴(kuò)散粘結(jié)。典型地，該蝕刻為電化學(xué)蝕刻，其在被蝕刻的金屬層的表面完工性上可提供好處。
有關(guān)抗腐蝕金屬層的擴(kuò)散粘結(jié)，當(dāng)每一金屬層都是一400系列不銹鋼，或大部分金屬層都是一400系列不銹鋼加上一些擴(kuò)散粘結(jié)溫度較低的材質(zhì)的層時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)典型地是在約1000℃至約1300℃的溫度范圍，約3000psi至約5000psi的壓力范圍條件下實(shí)施約3小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。當(dāng)每一金屬層都是HASTELLOYC-22或大部分金屬層都是HASTELLOYC-22加上一些擴(kuò)散粘結(jié)溫度較低的材質(zhì)的層時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)典型地是在約1000℃至約1300℃的溫度范圍，約8000psi至約10000psi的壓力范圍條件下實(shí)施約3小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。當(dāng)一400系列不銹鋼金屬層與HASTELLOYC-22金屬層被擴(kuò)散粘結(jié)時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)是在約1000℃至約1300℃的溫度范圍，約4000psi至約10000psi的壓力范圍條件下實(shí)施約3小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。當(dāng)一400系列不銹鋼金屬層與ELGILOY金屬層被擴(kuò)散粘結(jié)時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)是在約1000℃至約1300℃的溫度范圍，約4000psi至約10000psi的壓力范圍條件下實(shí)施約3小時(shí)至約6小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。
半導(dǎo)體處理室構(gòu)件也可使用擴(kuò)散粘結(jié)處理來附裝至半導(dǎo)體處理室。該半導(dǎo)體處理室構(gòu)件可以是一氣體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，或可以是一構(gòu)件裝置其系選自于由手動(dòng)操作的閥，自動(dòng)閥，壓力及溫度感應(yīng)器，流量控制器，過濾器，壓力調(diào)節(jié)器，止回閥，計(jì)量閥，針閥，及濾清器所組成的組群。該構(gòu)件結(jié)合于其上之半導(dǎo)體處理室典型地為一蝕刻室，一化學(xué)氣相沉積(CVD)室，或物理氣相沉積(PVD)室。所使用之特定的擴(kuò)散粘結(jié)處理與構(gòu)成該室及室構(gòu)件的材質(zhì)，以及將被結(jié)合的表面的形狀及可親近性有關(guān)。
本文中也揭示一種可提高金屬的可蝕刻性的方法，該金屬具有可抗化學(xué)腐蝕的微形結(jié)構(gòu)(如HASTELLOYC-22)。這是通過暫時(shí)地移除提供該金屬抗腐蝕性的微形結(jié)構(gòu)來達(dá)成。該微形結(jié)構(gòu)通過將該金屬加熱至約1800℃至約2000℃的溫度達(dá)至少數(shù)分鐘的時(shí)間來從該金屬上移除。該經(jīng)過熱處理的金屬比未經(jīng)過熱處理之前更易于被蝕刻。在化學(xué)蝕刻之后，該微形結(jié)構(gòu)必需被加回到該金屬用以讓該金屬重新獲得抗腐蝕性。這是通過將該金屬加熱達(dá)2100°F以上達(dá)至少30分鐘，接著將該金屬快速冷卻至低于300°F的溫度持續(xù)5分鐘以內(nèi)的時(shí)間來達(dá)成。第二個(gè)熱處理步驟可在將兩層或更多層的金屬層擴(kuò)散粘結(jié)的同時(shí)實(shí)施之。上述的方法對(duì)于含有重量百分比介于約43至約71的鎳及重量百分比介于約1至約30的鉻之抗腐蝕金屬合金的處理特別有用。


圖1為本發(fā)明開/關(guān)閥一個(gè)實(shí)施例的示意剖面圖。
圖2為圖1中開/關(guān)閥100的三維示意側(cè)視圖。
圖3A為利用擴(kuò)散粘結(jié)處理所制造的開/關(guān)閥300的示意剖面圖。
圖3B為圖3A中閥縮小為3/4的三維示意圖。
圖3C為圖3B的閥的示意圖，其也顯示暫時(shí)剛硬但可溶解的支撐件363，其在開/關(guān)閥300的下區(qū)303的擴(kuò)散粘結(jié)期間，用來使閥座314遠(yuǎn)離膜片302及底下的層348。
圖4A為環(huán)形密封件的實(shí)施例放大圖，密封件可作為本發(fā)明控制閥實(shí)施例中的金屬閥座。
圖4B為圖4A的環(huán)形密封件的側(cè)視圖。
圖5A為一連串被不同地構(gòu)圖、化學(xué)或電化學(xué)蝕刻的金屬層(510，520，530，540及550)的俯視圖，這些金屬層可被擴(kuò)散粘結(jié)以形成流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)。
圖5B為圖5A中這些已圖案的金屬層組件的三維放大視圖，但是被旋轉(zhuǎn)180度。金屬層530重復(fù)五次，以在九層結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)男螤畛叨取?br> 圖6A為氣體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組件600的示意側(cè)視圖，其除了不同的構(gòu)件裝置620之外，還包括復(fù)數(shù)個(gè)擴(kuò)散粘結(jié)的子單元610(與圖5B中的結(jié)構(gòu)500相類似)，某些子單元比其它子單元更加集成于底下的基材605中。
圖6B類似于圖6A中組件的氣體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)組件的三維分解圖，其中不同的構(gòu)件裝置被高度集成至下方的基材中。
圖7A為可集成式多層壓力感應(yīng)器700的三維示意圖，其可被完全地集成至多層流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。
圖7B為圖7A中的壓力感應(yīng)器700的側(cè)邊702的示意側(cè)視圖，其上標(biāo)記有A-A剖面記號(hào)。
圖7C為圖7A中的壓力感應(yīng)器700的側(cè)邊704的示意側(cè)視圖，其上標(biāo)記有B-B剖面記號(hào)。
圖7D為圖7B中的壓力感應(yīng)器700沿著A-A所取的剖面圖。
圖7E為圖7C中的壓力感應(yīng)器700沿著B-B所取的剖面圖。
圖7F為示于圖7A中的壓力感應(yīng)器700的三維分解圖，其顯示構(gòu)成完整的可集成壓力感應(yīng)器的每一構(gòu)件層。
圖7G為陶瓷圓板724的底側(cè)742的放大視圖，其顯示出中央電極744及外部電極746。
圖8A為啟始結(jié)構(gòu)800的示意分解圖，其用以形成包含有完全的可集成線上過濾器的層迭式結(jié)構(gòu)830。
圖8B顯示由啟始結(jié)構(gòu)800所產(chǎn)生的層迭式結(jié)構(gòu)830的示意俯視圖，其上標(biāo)記有剖面記號(hào)A-A。
圖8C為示意圖，其顯示沿著層迭式結(jié)構(gòu)830的A-A線所取的剖面，該結(jié)構(gòu)包括被完全地集成的線上微粒過濾器850。
圖8D為示意圖，其顯示層迭式結(jié)構(gòu)830的三維立體圖并顯示出線上過濾器850的入口832及出口834。
圖9A為集成流體配送系統(tǒng)900的俯視圖，其包括數(shù)個(gè)示于圖6B中的氣體配送組件910(氣條)，其中氣條附裝至歧管系統(tǒng)930及940上。
圖9B為示于圖9A中的集成流體配送系統(tǒng)900的三維立體圖。
圖10為用來對(duì)不銹鋼表面作鈍態(tài)化處理的處理流程圖。
附圖標(biāo)記說明100閥 102金屬膜片104被弄濕的區(qū)域106驅(qū)動(dòng)區(qū)域107箭頭108入口埠115下表面 103S閥密封界面131室 138通氣孔103下被弄濕的本體區(qū)117未被弄濕的驅(qū)動(dòng)本體區(qū)105表面137殼體121滑移圓柱122圓錐盤彈簧110出口埠 112內(nèi)唇114金屬閥座119上表面116下水平件123外凸表面3環(huán)形本體件4中央孔5徑向內(nèi)表面6徑向外表面11第一軸向表面 17第二軸向外表面
25孔27側(cè)壁300閥 348-356層321滑移圓柱 313，320滑移密封件314金屬閥座 316活塞部分303層迭式基材 363可溶解的支撐件365上表面 367中央圓形頂區(qū)369杯形唇 302膜片310埠 323外凸表面331室 364頂端通氣孔304被弄濕的區(qū)域 306驅(qū)動(dòng)區(qū)域322彈簧 318上水平件316下水平件 334垂直件337殼體 339氣動(dòng)室319密封接觸表面 328上表面324埠 309氣動(dòng)室311活動(dòng)表面面積 330活動(dòng)表面面積332開孔 510-550金屬層560穿孔 565槽道570穿孔 580總組件590側(cè)緣 600集成的結(jié)構(gòu)605擴(kuò)散粘結(jié)的基材 610基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)620，625表面安裝構(gòu)件630氣體配送組件617，618，619，621子單元611-616子單元622閥 623比例閥624速度感應(yīng)器 625過濾器626壓力感應(yīng)器 627壓力調(diào)節(jié)器700壓力感應(yīng)器 702閉合側(cè)704流體入口(出口)側(cè) 706開孔(入口或出口)730吸氣泵 728蓋732電子接腳 726間隔件
715信道714層的組件713槽道716層717開孔719第一室720金屬膜片723第二室724電氣絕緣盤 725開孔712層 718層729第三室 721槽道722層 727開孔800啟始結(jié)構(gòu)830層迭式基材850線上過濾器 808-816層807槽道848可燒結(jié)的媒介物805塊狀結(jié)構(gòu)822頂層832流體入口834流體出口836流體流量信道804，820層900流體傳送系統(tǒng)910氣體配送組件(氣條)920基板930輸入歧管940輸出歧管具體實(shí)施方式
在閱讀以下的詳細(xì)說明之前應(yīng)被了解的是，除非文中特別作出相反解釋，否則此說明書及權(quán)利要求中所用到的單數(shù)用詞”一”，”一個(gè)”，及”該”系包括復(fù)數(shù)意涵。當(dāng)在本文中用到”金屬”一詞時(shí)，其應(yīng)被解讀為包括金屬合金。對(duì)于了解本發(fā)明而言很重要的其它的用詞在本申請(qǐng)案中以上下文內(nèi)容來界定。
為了舉例的目的，一層迭式結(jié)構(gòu)概念的第一實(shí)施例將參照精巧的流體開/關(guān)閥的設(shè)計(jì)來說明，其中該流體開/關(guān)閥的一部分被集成到一流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中。第1及2圖顯示包含數(shù)個(gè)本發(fā)明特征之閥100的實(shí)施例。在第1及2圖中，所有與流過該閥之流體接觸的閥零件都是金屬。詳言之，零件102、103、114均為弄濕部分。通常，該金屬材質(zhì)是高度抗腐蝕性的。閥100包括一金屬膜片102，其將該閥100之被弄濕的區(qū)域104與該閥100之驅(qū)動(dòng)區(qū)域106分隔開來。當(dāng)該閥位于其正常的關(guān)閉位置時(shí)，該金屬膜片102密封該金屬閥座114。當(dāng)以箭頭107所標(biāo)示的一流體已由入口埠108進(jìn)入時(shí)，無論該閥是被關(guān)閉或是被打開，膜片102的下表面115會(huì)與流體接觸。較佳系使用一抗腐蝕材質(zhì)于該膜片102的表面115上。該膜片102若要能經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)期的開/關(guān)循環(huán)的話，除了是高度抗腐蝕性之外，還必需具有良好的撓曲特性。為了要確保不會(huì)有泄漏物進(jìn)入環(huán)境中，必需在橫跨整個(gè)該閥密封界面103S處的一大氣壓力的氦氣氣壓差下，使從該閥100的被弄濕區(qū)域104泄漏至該閥100的驅(qū)動(dòng)區(qū)域106中的處理氣體保持在1×10-9cc/sec或以下(SEMI F1標(biāo)準(zhǔn))至少15秒鐘。關(guān)于在膜片102的大氣壓力側(cè)之低壓力的室131，此室通常被一膜片頂側(cè)通氣孔138通至大氣，而無法提升壓力。
金屬膜片102最好是由一鎳鈷合金所制成，如ELGILOY、SPRONTM510(可由Seiko電子公司購(gòu)得)、SPRONTM100、HASTELLY或INCONEL。該膜片可以是單一厚度或是一層壓板。在許多例子中，該膜片將會(huì)是由兩或參層膜片層迭在一起所形成之多層式膜片。多層式膜片可提供較佳的密封性及增加彈性。一單獨(dú)的膜片典型地具有一介于約0.001至約0.007英寸(0.1mil至7mil)范圍內(nèi)的厚度。在一多層式膜片中之各別膜片典型地(但并不一定是)為相同材質(zhì)?；蛘撸墒褂帽患庸こ煽勺兒穸鹊膯为?dú)膜片來取代該多層式膜片。
膜片102被其粘到被弄濕的本體區(qū)103的表面103S上的邊緣保持在定位，使得膜片102被保持在被弄濕的本體區(qū)103與沒有被弄濕的驅(qū)動(dòng)本體區(qū)117之間。介于膜片102與被弄濕的本體區(qū)103之間的接點(diǎn)典型地為一擴(kuò)散粘結(jié)接點(diǎn)?；蛘?，該接點(diǎn)可使用雷射焊接來結(jié)合。然而，擴(kuò)散粘結(jié)典型地提供一較強(qiáng)且更可靠的結(jié)合。
閥100的下本體區(qū)103包括被通過閥100的流體弄濕的表面105。典型地，最好是用諸如400系列不銹鋼、HASTELLOYC-22(HaynesInternational Inc.of Kokomo)、INCONEL(Special Materials Metal Corp.，New Hartford，New York)及ELGILOY(Elgiloy Specialty Metals，Elgin，Illinois)等抗腐蝕金屬或金屬合金來形成該下本體區(qū)103。這些材質(zhì)也可用來制造膜片102。如上文提及的，膜片102必需有一點(diǎn)撓曲性，該膜片的厚度典型地在約0.025公厘(mm)至約0.18公厘的范圍內(nèi)，且在本文中所示的實(shí)施例中，膜片的厚度為約0.1公厘。
閥100的驅(qū)動(dòng)區(qū)域106可用上述材質(zhì)來制造，或因?yàn)轵?qū)動(dòng)區(qū)域106的構(gòu)件表面并不會(huì)被流過該閥100的流體所弄濕，而可用抗腐蝕性較低之較便宜的材質(zhì)來制造。舉例而言，殼體137及滑移圓柱121可用鋁及不銹鋼制成。然而，圓錐盤彈簧122典型地是由諸如如ASTM A510等高碳鋼所制成。
現(xiàn)將參照?qǐng)D1及2以閥在操作時(shí)的各部分的功能方式來說明閥的不同部分。
以箭頭107表示的處理流體經(jīng)由位于該閥100的下本體區(qū)103內(nèi)的入口埠108進(jìn)入。在如此作時(shí)，處理流體會(huì)與位于被弄濕的區(qū)域104內(nèi)的下本體區(qū)103的表面105接觸。當(dāng)閥100處于可讓流體流過閥100的打開或部分打開的位置時(shí)，以箭頭109表示的離開流體會(huì)從位于該環(huán)形金屬閥座114之內(nèi)唇112上方的出口埠110流出。
當(dāng)閥100是在關(guān)閉位置時(shí)，流體流動(dòng)會(huì)被該膜片102的一部分所遮斷，該膜片部分系被該滑移圓柱121的下水平件116緊密地壓頂住該金屬閥座114的上表面。該下水平件115的下表面123是外凸形，使得其可如該膜片102背后的一背撐片般地作用。下水平件116被認(rèn)定為驅(qū)動(dòng)區(qū)域06的一部分，因?yàn)橄滤郊?16并沒有被流過閥100的流體弄濕。膜片102可以是自由活動(dòng)的，或是可通過e-型梁焊接，或直接結(jié)合，或此技術(shù)中所已知的其它結(jié)合技術(shù)結(jié)合至下水平件116的外凸表面123。該下水平件116之與膜片102接觸的外凸表面123典型地是由硬度小于膜片材質(zhì)的材質(zhì)所制成的。如果膜片102是由鎳鋯合金(例如，但不局限于ELGILOY、SPRONTM510、SPRONTM100、HASTELLY或INCONEL)的話，則外凸表面123是由，舉例而言但不局限于，304不銹鋼制成。
金屬閥座114被形成為該出口埠110的內(nèi)唇112的一部分或被形成于內(nèi)唇之上。根據(jù)金屬閥座114的設(shè)計(jì)，其最好是由金屬或金屬合金所制成，舉例而言但不局限于，ELGILOY、SPRONTM510、SPRONTM100。最典型地，金屬閥座114是由400系列不銹鋼所制成。金屬閥座114可以是市面上可購(gòu)得的任何C型密封件，舉例而言但不局限于，可由MicroflexTechnologies LLC所制售的MICROSEAL環(huán)形密封件，其被示于2002年3月19日授予Doyle的美國(guó)專利第6,375,760號(hào)中的第4圖中且在該專利中被說明。因?yàn)樵揗ICROSEAL環(huán)形密封件的特殊形狀，所以其比許多其它市面上可購(gòu)得的密封件典型地具有更佳的彈性范圍，提供作為本發(fā)明的閥座所需的撓曲性。
參照?qǐng)D4A，該可作為本發(fā)明的閥內(nèi)之閥座的環(huán)形密封件被示出，其具有一環(huán)形本體件3，其具有一軸向?qū)R孔4用來讓氣體或流體由其中通過。該密封件包括一徑向內(nèi)表面5，一徑向外表面6，一第一軸向表面11，及一第二軸向表面17，如圖4B所示。每一表面都可有多種外形。
圖4A及4B中所示的環(huán)形密封件進(jìn)一步包括復(fù)數(shù)個(gè)孔25，其由密封件的徑向外表面6朝內(nèi)地突伸出，朝向該密封件的中央孔4。形成孔25之非軸向?qū)R的側(cè)壁27被認(rèn)為對(duì)于密封件需要很大的變形以應(yīng)付一特殊的負(fù)荷的應(yīng)用而言是特別適合的，且此種環(huán)形密封件在本發(fā)明的閥中表現(xiàn)非常好。其它的環(huán)形密封件也可被使用，且上述說明并不是要將閥的設(shè)計(jì)局限在使用上述特殊設(shè)計(jì)的環(huán)形密封件上。
除了該金屬閥座114的高度抗腐蝕性之外，其尚具有一動(dòng)態(tài)閥座的特性。該閥座被設(shè)計(jì)成當(dāng)其被該膜片102壓擠時(shí)可充分地變形用以將該出口埠110完全密封起來達(dá)到不會(huì)有橫跨密封件的泄漏的程度。當(dāng)閥100位于正常的關(guān)閉位置時(shí)，橫跨密封件的泄漏程度必需達(dá)到在閥膜片/閥座界面處一大氣壓力的氦氣氣壓差下保持在不大于1×10-9cc/sec(SEMI F1標(biāo)準(zhǔn))達(dá)至少15秒鐘。最好是，金屬閥座114的變形保持在彈性范圍內(nèi)，使得金屬閥座114可在每次閥100被關(guān)閉及在打開時(shí)都能夠恢復(fù)，而不會(huì)因?yàn)殚y的關(guān)閉而被永久變形。此特征可大幅地提高閥的可靠度及使用壽命。
閥100的沒有被弄濕的驅(qū)動(dòng)本體區(qū)117與被弄濕的下本體區(qū)103之間的結(jié)合，及金屬閥座114與環(huán)形金屬閥座114的內(nèi)唇112之間的結(jié)合最好是使用擴(kuò)散粘結(jié)處理來完成。擴(kuò)散粘結(jié)是一種直接結(jié)合處理，其提供不會(huì)吸收處理流體或釋出處理流體，且不會(huì)產(chǎn)生處理流體雜質(zhì)污染之平滑且強(qiáng)有力的結(jié)合，就如同焊接接合一般。將兩個(gè)金屬構(gòu)件加以擴(kuò)散粘結(jié)的處理涉及了將匹配表面加工成為一非常干凈，平滑，且平整的表面，然后施加壓力并加熱構(gòu)件直到各自的表面的原子互相擴(kuò)散形成一互鎖層為止，其不會(huì)將匹配表面液化或?qū)庀?，凹坑或雜物導(dǎo)入其內(nèi)。另一種處理，如雷射焊接，可在一兩步驟擴(kuò)散粘結(jié)處理被用來制造本體區(qū)103時(shí)被使用。
為了要讓擴(kuò)散粘結(jié)有效率，將被結(jié)合的金屬表面在擴(kuò)散粘結(jié)之前必需具有約0.5Ra至約30Ra范圍內(nèi)的表面粗糙度。典型地，將被結(jié)合的金屬表面具有約0.5Ra至約10Ra范圍內(nèi)的表面粗糙度，特別是介于1.5Ra至約5Ra之間。吾人發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬表面具有約1.5Ra至約3.0Ra范圍內(nèi)的表面粗糙度時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)的效果相當(dāng)好。
在許多例子中，金屬表面需要用電子研磨或機(jī)械平坦話來預(yù)處理用以在擴(kuò)散粘結(jié)之前具有所想要的表面粗糙度。例如，根據(jù)此技術(shù)中之已知的標(biāo)準(zhǔn)方法，不銹鋼可使用氯化鐵來加以化學(xué)地或電化學(xué)地蝕刻。很男蝕刻的物質(zhì)，如HASTELLOY，的電化學(xué)蝕刻處理被描述在2001年4月24日授予Gebhart之美國(guó)專利第6,22,235號(hào)中。
某些材質(zhì)可能需要機(jī)械式平坦化用以在一化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理實(shí)施之前將表面磨平，用以獲得表面粗糙度在所想要的范圍內(nèi)的表面。金屬表面的機(jī)械式平坦化可依據(jù)此技術(shù)中所已知的技術(shù)來實(shí)施。
在某些例子中，金屬表面可在具有所想要的表面粗糙度下被制造，且在擴(kuò)散粘結(jié)之前無需電化學(xué)或機(jī)械式預(yù)處理。例如，不銹鋼板的表面粗糙度的ASTM標(biāo)準(zhǔn)為0.5Ra至4.0Ra(ASTM480BA—光亮退火)。
當(dāng)將被結(jié)合的金屬表面已被研磨達(dá)所想要的表面粗糙度時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)即被實(shí)施。在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間被施加的特定壓力，及在擴(kuò)散粘結(jié)處理被實(shí)施時(shí)所施加的特定溫度都與被結(jié)合的材質(zhì)有關(guān)。在上文中提及之相同的金屬表面或不同的金屬表面之間形成一成功的擴(kuò)散粘結(jié)的某些典型的條件被列在下面的表1中。
表1 不同金屬的擴(kuò)散粘結(jié)條件


在表1中所示范圍內(nèi)的壓力與溫度對(duì)于在該閥的驅(qū)動(dòng)區(qū)域106中的某些材質(zhì)是有害的，且這必需在組裝第3A及3B圖的閥300時(shí)加以考量。例如，在制造閥300時(shí)，高溫?cái)U(kuò)散粘結(jié)處理可被首先實(shí)施用以將第3A及3B圖中所示的層338-356結(jié)合(其中層358，360及362是粘著結(jié)合的)。因?yàn)橄袷菍?40及342的層典型地約0.025英寸厚(約0.0635公厘)，所以圖案可使用此技術(shù)中已知的技術(shù)加以化學(xué)地或電化學(xué)地濕蝕刻，用以制造有圖案的板材以擴(kuò)散粘結(jié)至該閥結(jié)構(gòu)中。該化學(xué)或電化學(xué)蝕刻在有圖案的區(qū)域提供平滑的表面，這些平滑的表面出現(xiàn)在內(nèi)部被弄濕的閥結(jié)構(gòu)表面上。這可減少流經(jīng)該閥的流體中的污染。使用0.025英寸厚的金屬層是有利的，因?yàn)榻饘賹拥拇艘缓穸瓤奢p易地從供貨商處獲得；可提供合理的圖案蝕刻時(shí)間；及其為一適當(dāng)?shù)暮穸葋砣菁{一C型密封件于埋頭孔中。該被組裝且結(jié)合良好的結(jié)構(gòu)可以有復(fù)雜的形狀而無需復(fù)雜且昂貴的加工。其它的構(gòu)件(如，滑移圓柱321、滑移密封件313及320及/或金屬座314)可后來被粘合/結(jié)合。該滑移圓柱321的活塞部分316在擴(kuò)散粘結(jié)之前可被升高，這是在組裝之前被實(shí)施的。
金屬座314可通過兩種不同的技術(shù)結(jié)合至層348。參照?qǐng)D3B，在第一種技術(shù)中，包括了層338，340，342，344，346及348的第一層組件可被擴(kuò)散粘結(jié)在一起。然后，在與其它層結(jié)合成為該層疊的基材303之前，金屬座314可通過雷射焊接或擴(kuò)散粘結(jié)而被結(jié)合至層348。一包括了層350，302，354，及356的第二層組件可被擴(kuò)散粘結(jié)在一起。然后，該第一層組件可被擴(kuò)散粘結(jié)至第二層組件。此技術(shù)可在避免施加不當(dāng)?shù)膲毫τ谠摻饘僮?14的同時(shí)，來擴(kuò)散粘結(jié)至該層疊的基材303。在結(jié)合金屬座314的第二種技術(shù)中，參照?qǐng)D3C，一剛硬但可溶解的支撐件363可被用來在一單一步驟中實(shí)施擴(kuò)散粘結(jié)。該可溶解的支撐件363包括一中央圓頂區(qū)367，其在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間使膜片302遠(yuǎn)離該支撐件363的上表面365。此外，該剛硬可溶解的支撐件363包括一杯形唇369，其位于該金屬座314的下表面底下。在結(jié)合該層疊的基材303之后，該剛硬可溶解的支撐件363被溶解在一適當(dāng)?shù)娜芤褐?。該剛硬且可溶解的支撐件必需能夠承受得住基材在擴(kuò)散粘結(jié)期間所經(jīng)歷的溫度，且在溶解后必需不留下任何足以影響該閥實(shí)施其功能的微粒殘留物。在膜片302底下的內(nèi)部空間可用一清潔溶液加以清洗，以去除在移除該剛硬的可溶解支撐件363之處理步驟后留在層348之上表面的殘留物。層疊基材303的內(nèi)部開放表面可使用氮?dú)饣蚱渌g氣將其吹干，且可使用熱及真空，端視所使用的溶解溶液及/或清潔溶液而定。金屬座314然后經(jīng)由埠310結(jié)合至層348。
擴(kuò)散粘結(jié)技術(shù)(如上文所述者)可被使用在其它氣體運(yùn)送組件，像是舉例而言但并不局限于流速控制器，過濾器，及感應(yīng)器，的制造上。這將于下文中以該層疊的基材為例加以詳細(xì)說明。
在位于將該被弄濕的區(qū)域304隔離開來的膜片的上方的閥的驅(qū)動(dòng)區(qū)域306中，該滑移圓柱321移動(dòng)進(jìn)出該驅(qū)動(dòng)區(qū)域使得該滑移圓柱321的下水平件316的外凸表面323將膜片302壓抵住，以限制在該被弄濕的區(qū)域304內(nèi)的流體流量。在膜片302的大氣壓側(cè)之低壓的室331典型地經(jīng)由一膜片頂端通氣口364而通氣，使得壓力無法被升高。該滑移圓柱321的運(yùn)動(dòng)系通過平衡由位于該殼體337內(nèi)的彈簧322施加在上水平件318(其通過垂直件334而被連結(jié)至該下水平件316)的力量與由一存在于一氣動(dòng)室339內(nèi)的流體施加到下水平件316上的力量來達(dá)成的。該滑移圓柱321具有一氣密的滑動(dòng)密封件(典型地為一”O(jiān)型環(huán)”)320位于該上水平件318的周邊，及一氣密的滑動(dòng)密封件313位于下水平件316的周邊。因?yàn)榛瑒?dòng)密封件不會(huì)與通過閥300的流體接觸，所以它不必是金屬制的，且可包含一聚合材質(zhì)?；瑒?dòng)密封件(O形環(huán))320及313典型地是由一彈性體材質(zhì)所制成。
閥300被由彈簧322施加在滑移圓柱321之上水平件318上的力量保持在正常的關(guān)閉位置。當(dāng)閥座314是金屬時(shí)，完全截流(在橫跨該閥處的一大氣壓力的氦氣氣壓差下將氦氣流量保持在1×10-9cc/sec以下達(dá)至少15秒鐘)所需的力量為在閥座314的密封接觸表面319處的壓力為1000N/cm2。對(duì)于具有約0.7公分的外部直徑且總接觸面積約為0.233cm2的一環(huán)形閥座314而言，換算出來的力量約為200至250牛頓。第3A及3B圖顯示用來施加力量于該上水平件318的上表面328上的彈簧322為一”Belleville”彈簧，其也可被稱為一圓錐盤彈簧。
第3B及3A圖顯示8個(gè)圓錐盤彈簧，且本文中所稱的力量為8個(gè)圓錐盤彈簧的力量，惟其它數(shù)目的彈繯也可被使用，端視應(yīng)用之所需。一Belleville彈簧可在一比線圈彈簧所需的垂直距離小很多的垂直距離”d”內(nèi)提供關(guān)閉力量。這會(huì)比使用線圈彈簧所完成的閥致動(dòng)器短小許多。使用線圈彈簧來提供緊密的截?cái)嘀居趫D1中的金屬座閥典型地需要約2.0公分至約3.0公分的垂直距離”d”，而使用Belleville彈簧則”d”的范圍則是在約0.5公分至約2.0公分的范圍內(nèi)。
閥300被氣動(dòng)力量打開，該氣動(dòng)力系通過讓加壓空氣(未示出)經(jīng)由埠324進(jìn)入該氣動(dòng)室309來施加的。因?yàn)樵摶茍A柱321的上水平件318的活動(dòng)表面面積330比下水平件316的活動(dòng)表面面積311大許多，所以該加壓氣體可提供一向上運(yùn)動(dòng)來抵抗該彈簧322的操作。該加壓空氣(未示出)被允許從一外部之40-75psig的加壓空氣供應(yīng)源通過一或多個(gè)埠324。在該上水平件318背后的氣動(dòng)壓力接著克服該Belleville彈簧322的力量迫使滑移圓柱321向上降低在膜片302上的壓力讓其移動(dòng)離開該金屬閥座314，將閥依加壓空氣施加的壓力成比例地打開。對(duì)于第3A及3B圖所示的閥而言，其活動(dòng)表面面積330約為1.5cm2，活動(dòng)表面面積311約為0.4cm2，且彈簧322施加在上水平件318的表面328上以防止閥打開的向下力量約為220牛頓。對(duì)于一個(gè)8彈簧的閥而言，為了打開閥而被施加的加壓空氣的壓力約為1480kPa，及為了提供全流量而被提供的加壓空氣的壓力約為2220kPa。在加壓空氣從滑動(dòng)密封件320漏掉的例子中，空氣可經(jīng)由在殼體337上的開孔332被排出。
在閥300的驅(qū)動(dòng)區(qū)域306中，金屬對(duì)金屬的結(jié)合最好是使用高強(qiáng)度粘劑來達(dá)成。雖然粘劑通常無法提供與擴(kuò)散粘結(jié)相同的結(jié)合強(qiáng)度或可靠度，但粘劑不用讓驅(qū)動(dòng)區(qū)域306內(nèi)的閥機(jī)構(gòu)接受在該被弄濕的區(qū)域304中所實(shí)施的擴(kuò)散粘結(jié)時(shí)的高溫及壓力。粘劑也比擴(kuò)散粘結(jié)來得便宜且更容易使用。使用在此應(yīng)用中的粘劑典型地在24℃時(shí)可提供一不小于3000psi的剪力強(qiáng)度及一不小于45000psi的剪力模數(shù)。一種可以滿足此應(yīng)用的粘劑的例子為SCITCH-WELDTM環(huán)氧樹脂粘劑2216(B/A灰色)，當(dāng)用來結(jié)合特定的材指時(shí)其可用制造商所建議的方法來施用及進(jìn)行結(jié)合處理。此一特定的粘劑的作用除了當(dāng)作粘劑之外還可如一密封劑來使用。熟知技術(shù)的入將可找出可在室溫至40℃的溫度范圍內(nèi)使用在此應(yīng)用中之其它粘劑/密封劑組成。對(duì)于更高溫的應(yīng)用而言，一種可在較高的溫度下使用之粘劑/密封劑也可被選出。
由于使用在半導(dǎo)體處理設(shè)備制造中之抗腐蝕材質(zhì)的成本非常高，以及在半導(dǎo)體制造工廠的無塵室內(nèi)的空間成本相當(dāng)高，所以對(duì)于所使用的流體運(yùn)送裝置的尺寸有一股促使其減小的驅(qū)動(dòng)力。詳言之，最近的重點(diǎn)已放在縮小流體運(yùn)送裝置的尺寸上，也即要縮小傳統(tǒng)上占據(jù)用于處理的整體樓板面積的設(shè)備的尺寸。
本文中所揭示的為使用在空間的使用是一項(xiàng)重要考量的化學(xué)處理工業(yè)中，如半導(dǎo)體處理設(shè)備中，之可節(jié)省空間，可集成的流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。流體傳送網(wǎng)絡(luò)可使用化學(xué)蝕刻及擴(kuò)散粘結(jié)技術(shù)，其在上文中系以膜片閥的下區(qū)303為例加以說明，來制造。
在將被擴(kuò)散粘結(jié)金屬很難被蝕刻的某些例子中，則必需使用電化學(xué)蝕刻來驅(qū)動(dòng)該蝕刻處理。
該集成流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括一氣體配送組件其包含一包括了復(fù)數(shù)個(gè)(即，至少量個(gè))已被擴(kuò)散粘結(jié)之金屬層的結(jié)構(gòu)。在一典型的氣體配送組件中的金屬層數(shù)目范圍是在3層至15層之間。每一金屬層典型地都具有從約0.0005英寸至約0.06英寸的厚度；更典型地為約0.003英寸至約0.05英寸；最典型地為約0.025英寸。這些金屬層可具有相同的厚度，或厚度可不同，端視所想要的最終結(jié)構(gòu)而定。
這些金屬層可從數(shù)種不同的抗腐蝕材質(zhì)中選取。為了舉例的目的，金屬層典型地是從不銹鋼HASTELLOY，ELGILOY及它們的組合物所構(gòu)成的組群中選取。400系列不銹鋼，HASTELLOYC-22及ELGILOY的規(guī)格被列在下面的表2中。
表2、316L及400系列不銹鋼，HASTELLOYC-22及ELGILOY的規(guī)格


這些金屬層被形成圖案用以包含一系列圓形或卵形的穿孔，使得不會(huì)有尖銳的角落在該流體傳送系統(tǒng)的操作期間磨損并產(chǎn)生微粒。這些金屬層最好是使用化學(xué)蝕刻，電化學(xué)蝕刻，或它們的組合來加以蝕刻，用以在擴(kuò)散粘結(jié)處理之前提供穿孔，在擴(kuò)散粘結(jié)處理中金屬層被結(jié)合在一起用以變成一流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。使用化學(xué)蝕刻及最好是電化須蝕刻可在穿孔上提供較平滑的表面，這有助于減少來自于該流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的微粒污染。在某些例子中，根據(jù)金屬層在穿孔蝕刻之前的表面狀況，化學(xué)或電化學(xué)蝕刻處理也可降低將被結(jié)合的表面在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間的粗糙度，以達(dá)成較佳的擴(kuò)散粘結(jié)。
用來在金屬層上產(chǎn)生開孔圖案之金屬層的化學(xué)或電化學(xué)蝕刻典型地系依據(jù)此技術(shù)中已知的方法來實(shí)施，所用的方法與被蝕刻的材質(zhì)有關(guān)。電化學(xué)加工是一種已被使用在金屬研磨與移除上達(dá)數(shù)十年之久。在此技術(shù)中，使用一電化學(xué)處理的驅(qū)動(dòng)力來來蝕刻很難被蝕刻的材質(zhì)是已知的。例如，一篇由D.M.Allen及P.J.Gillbanks發(fā)表在1986年二月25-27日舉行的NEPCON WESTPacking Production Test會(huì)議上的論文”ThePhotochemical Machining of Sone Difficult-To-Etch Metals”與此一議題有關(guān)。
根據(jù)此技術(shù)中已知的標(biāo)準(zhǔn)方法，不銹鋼可使用氯化鐵來加以化學(xué)地或電化學(xué)地蝕刻。一鋼鐵的電化學(xué)蝕刻處理被描述在2001年四月24日授予Gebhart之美國(guó)專利第6,221,235號(hào)中。雖然Gebhart之專利系關(guān)于可犧牲的核心之大量熔化，但Gebhart所描述之脈沖式電流的應(yīng)用也可被使用在透過一掩膜的金屬蝕刻，如Datta發(fā)表在1998年九月的IBM研究部門期刊第42冊(cè)第5號(hào)的第655-669頁(yè)中者。Datta揭示了將-運(yùn)用了有圖案的光阻的蝕刻處理的大量制造性與Gebhart安利所揭示的脈沖式電化學(xué)熔化相結(jié)合。如前文提及的，電化學(xué)加工技術(shù)已被使用在鉬上；且該處理可被用來蝕刻HASTELLOY及ELGILOY。
通過暫時(shí)地將提供該金屬抗腐蝕性的微形結(jié)構(gòu)移除來讓具有高度抗腐蝕性的金屬，如HASTELLOY及ELGILOY，能夠更容易以化學(xué)及電化學(xué)技術(shù)來蝕刻形成圖案。這可通過將該金屬加熱至約1800°F至約2000°F的范圍內(nèi)；更典型地是在約1825°F至約1975°F的范圍內(nèi)；最佳地為約1900°F。熱處理是在干凈的氮?dú)夥諊卤粚?shí)施達(dá)一段約數(shù)分鐘的時(shí)間。該金屬然后在5分鐘至30分鐘的時(shí)間范圍內(nèi)被冷卻。金屬的化學(xué)或電化學(xué)蝕刻然后依據(jù)此技術(shù)中已知的方法來實(shí)施。使用此方法來在電化學(xué)蝕刻之前調(diào)整抗腐蝕性金屬的微形結(jié)構(gòu)可改善蝕刻率達(dá)100至1000倍，端視特定的合金而定。
在金屬的化學(xué)或電化學(xué)圖案蝕刻之后，該微形結(jié)構(gòu)必需被加回到該金屬用以讓該金屬重新獲得抗腐蝕性。這是通過將該金屬加熱至高于1135℃以上的溫度(典型地，不高于約1200℃)達(dá)至數(shù)分鐘，接著將該金屬快速冷卻(淬火)至130℃或更低的溫度持續(xù)5分鐘以內(nèi)的時(shí)間來達(dá)成。該微形結(jié)構(gòu)會(huì)恢復(fù)至該金屬中的溫度典型地與該金屬被擴(kuò)散粘結(jié)的溫度非常接近，使得該微型結(jié)構(gòu)典型地是在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間被恢復(fù)到該金屬上。然而，在擴(kuò)散粘結(jié)處理期間加熱該金屬之后，金屬必需在短于5分鐘的時(shí)間內(nèi)被冷卻至一低于約135℃的溫度(典型地，在約80℃至約135℃的范圍之間)用以讓該微形結(jié)構(gòu)能夠恢復(fù)。非必要地，該加熱處理/快速冷卻處理可在該擴(kuò)散粘結(jié)處理被實(shí)施之前如獨(dú)立的處理般被各別地實(shí)施。上述的方法對(duì)于含有介于約43至約71重量百分比的鎳及介于約1至約30重量百分比的鉻之抗腐蝕金屬合金的處理特別有用，如HASTELLOY系列合金包括HASTELLOYB-2、HASTELLOYB-3、HASTELLOYC-4、HASTELLOYC-22、HASTELLOYC-2000、HASTELLOYC-276、HASTELLOYG-30及HASTELLOYN。
熟知技術(shù)的人在最少的實(shí)驗(yàn)下即可決定該加熱及淬火循環(huán)應(yīng)如何進(jìn)行方得以調(diào)整該微形結(jié)構(gòu)來讓蝕刻更容易及在蝕刻之后恢復(fù)該微型結(jié)構(gòu)使其具有原來的抗腐蝕特性。
雖然不銹鋼410可在無需調(diào)整其微形結(jié)構(gòu)下被清潔及擴(kuò)散粘結(jié)，但圖3B所示之在該金屬座314底下之鋼鐵層的硬度在擴(kuò)散粘結(jié)之后必需被改善。金屬座314無法提供適當(dāng)?shù)拿芊?，除非在金屬?14底下的金屬層348表現(xiàn)出至少300的維氏(Vickers)硬度。用來改善不銹鋼410的硬度之金屬微形結(jié)構(gòu)的調(diào)整系通過將該金屬加熱到至少980℃的溫度且持續(xù)至少3至10分鐘，接下來在小于5分鐘的時(shí)間內(nèi)淬火至約135℃的溫度來達(dá)成的。
不銹鋼316L的硬度改善更加困難。316L不銹鋼需要表面加工來進(jìn)行硬化。這可通過在擴(kuò)散粘結(jié)之后，將層迭的基材層348的表面的滾子壓光通過埋頭孔(counter bore)310來達(dá)成。
除了調(diào)整在金屬座314底下的金屬層348的硬度之外，不銹鋼之沒有與腐蝕性流體接觸的表面在擴(kuò)散粘結(jié)步驟之后會(huì)需要被處理用以改善抗腐蝕性。當(dāng)該層為316L不銹鋼時(shí)，改善抗腐蝕性的處理可在一不銹鋼層348的表面的滾子壓光之前被實(shí)施。不銹鋼層之改善抗腐蝕性的的處理將于下文中加以說明。
相對(duì)于其它加工方法而言，化學(xué)或電化學(xué)蝕刻的好處之一為，其能夠輕易地且低成本地對(duì)于構(gòu)件的設(shè)計(jì)作改變?；瘜W(xué)或電化學(xué)蝕刻可作出小量或大量經(jīng)過蝕刻的構(gòu)件，且處理會(huì)隨著被處理的構(gòu)件量增加而變得更有成本效益。
大體上，為了要讓擴(kuò)散粘結(jié)最有效，將被結(jié)合的金屬表面在擴(kuò)散粘結(jié)之前必需具有約0.1Ra至約5Ra范圍內(nèi)且最大表面粗糙度不超過30Ra，的平均表面粗糙度。典型地，將被結(jié)合的金屬表面具有約0.5Ra至約5Ra范圍內(nèi)的表面粗糙度。吾人發(fā)現(xiàn)當(dāng)金屬表面具有約1.5Ra至約3.0Ra范圍內(nèi)的表面粗糙度時(shí)，擴(kuò)散粘結(jié)的效果相當(dāng)好。
如前所述，直接購(gòu)買符合表面粗糙度要求的某些等級(jí)的不銹鋼等級(jí)是可能的，且該金屬表面在擴(kuò)散粘結(jié)之前無需被預(yù)處理以具有所想要的表面粗糙度。如果無法獲得所想要的表面粗糙度材質(zhì)的話，則316L及400系列不銹鋼可使用此技術(shù)中已知之技術(shù)對(duì)其實(shí)施電子研磨，用以提供所想要的表面粗糙度。當(dāng)達(dá)到所想要的表面粗糙度時(shí)，這些不銹鋼層可被擴(kuò)散粘結(jié)成所想要的層迭基材組件。在擴(kuò)散粘結(jié)之后，必需對(duì)會(huì)曝露在腐蝕性流下的不銹鋼表面處理用以讓這些表面更具抗腐蝕性。因此之故，將會(huì)曝露在腐蝕性流體下的這些層迭的基材層是由抗腐蝕材質(zhì)，如HASTELLOY及ELGILOY，來制造。然而，在該層迭的基材之會(huì)曝露在腐蝕性的流體下的位置處打算使用不銹鋼材質(zhì)的例子中，會(huì)曝露在腐蝕性流體下之不銹鋼層的表面在擴(kuò)散粘結(jié)步驟之后將被鈍態(tài)化。該鈍態(tài)化步驟典型地會(huì)將更多存在該鋼鐵內(nèi)的鉻帶到鋼鐵的表面。此鈍態(tài)化步驟涉及了將該不銹鋼基材曝露在圖10所示的一系列步驟下。
詳言之，參照?qǐng)D10，一包含了將被鈍態(tài)化的不銹鋼表面之經(jīng)過擴(kuò)散粘結(jié)的層迭式基材使用圖10所示的方法1800來加以處理。在步驟1802，一第一清潔劑被用來清潔這些不銹鋼表面。如果這些表面中的任何一者在擴(kuò)散粘結(jié)后有被加工過的話，則這些表面必需被去油漬，以將油漬、金屬填料或切削/鉆孔流體去除掉。吾人發(fā)現(xiàn)一良好的的清潔劑為一氫氧化鉀溶液，其濃度在去離子水中約35體積百分比。該清潔劑的溶液可被噴灑在將被清潔的表面上，用以提供該表面良好的攪動(dòng)，然后該部分可被浸入到一被超音波地?cái)噭?dòng)的浴內(nèi)用以將孔及腔穴清干凈。一典型的浸入浴溫度約60℃及一典型的處理時(shí)間約為20分鐘。在用清潔劑清洗之后，在步驟1804該層迭式基材(或其它不銹鋼部分)使用去離子水將其沖洗/洗凈，接著在步驟1806用溫度在約65℃至約75℃的熱氮?dú)鈦韺⑵浯蹈?。?jīng)過處理的表面然后用10倍或更高倍率的放大鏡來檢查其潔凈度，且如果這些表面沒有足以影響到該表面實(shí)施其功能的能力之污染物的話，則包含該將被處理的不銹鋼表面在步驟1808被轉(zhuǎn)送以進(jìn)行硝酸鈍態(tài)化。如果這些表面仍有污染物的話，則步驟1802至1808于1810被重復(fù)直到這些表面被適當(dāng)?shù)厍鍧崬橹埂?br> 在步驟1812的硝酸鈍態(tài)化處理包含用一溶液來清潔來處理該經(jīng)過清潔的不銹鋼表面，該溶液系含有20體積百分比之硝酸的去離子水溶液。不銹鋼零件在約45℃至約50℃的溫度下與硝酸溶液接觸25至30分鐘的時(shí)間。
在用硝酸溶液處理之后，在步驟1814中使用去離子水沖洗這些不銹鋼表面，接著用一第二清潔劑來處理之。雖然一熟悉此技術(shù)者可選取一適合的清潔劑，吾人發(fā)現(xiàn)將ALCONOXPowder Precision Cleaner(一種磷酸三鈉)溶于去離子水中，以產(chǎn)生1重量百分比之溶液可發(fā)揮很好的作用。此等不銹鋼表面被浸入到一循環(huán)浴中，該循環(huán)浴是由約2.5至3茶匙的ALCONOXPowder Precision Cleaner溶于一加侖的去離子水中所制成，且允許于約40℃至50℃的溫度下浸在該浴中達(dá)約30分鐘的時(shí)間。此清潔步驟1814之后接著是在步驟1816中用去離子水來清潔/沖洗。
不銹鋼表面接下來在步驟1820中用一比重約1.25且pH值約1.8之檸檬酸去離子水溶液來加以處理。吾人用可從網(wǎng)站stellarsolution.net的Stellar Solutions購(gòu)得的CITRISURFTM2050，其可在約45℃至約70℃的范圍內(nèi)使用。吾人將不銹鋼表面浸到一約65℃的循環(huán)浴中約30分鐘。處理步驟1820之后接著一去離子水沖洗/清潔步驟1822，其是在一約60℃至約70℃的溫度范圍內(nèi)的浸泡浴中實(shí)施約15分鐘。接下來，使這些不銹鋼表面在一約70的氬氣氛圍中干燥約10分鐘。
這些不銹鋼表面然后在步驟1826中于約100℃的一純凈且經(jīng)過濾的氬氣氛圍中進(jìn)行熱處理約1小時(shí)。
最后，這些不銹鋼表面于步驟1828中再次使用20體積百分比的硝酸去離子水溶液于約45℃至約55℃的溫度范圍內(nèi)處理約20分鐘至約25分鐘。步驟1828的處理之后接著一循環(huán)浴中用約65℃至約75℃范圍內(nèi)的去離子水實(shí)施的清潔/沖洗步驟1830持續(xù)約10分鐘至約15分鐘的時(shí)間。該清潔/沖洗步驟1830之后接著一使用熱氮?dú)獾母稍锊襟E1832。
與上文所述相同的鈍態(tài)化處理可被應(yīng)用到會(huì)曝露在腐蝕性流體的不銹鋼層表面上。當(dāng)不銹鋼層被使用在一區(qū)域中時(shí)，即為上述的情形，其中該區(qū)域包含了無法承受擴(kuò)散粘結(jié)的溫度且一粘劑被用來結(jié)合的組件。
在上述的鈍態(tài)化處理之后，包括等待著被結(jié)合成為一層迭式基材之被鈍態(tài)化的不銹鋼表面或不銹鋼層之該經(jīng)過處理的部分應(yīng)被放在一保護(hù)性的包裝中用以儲(chǔ)存。一可被接受的保護(hù)性包裝包含一被包圍在一雙聚氯乙烯袋中之耐龍內(nèi)袋。該包裝可用鈍氣來加以壓力密封或可被真空密封。
該鈍態(tài)化步驟導(dǎo)致鉻從不銹鋼內(nèi)部被拉出朝向被曝露的不銹鋼表面，在該曝露的表面處提供鉻的強(qiáng)化。在曝露的基材表面上形成氧化鉻之鉻的氧化是用鉻的強(qiáng)化同時(shí)實(shí)施的。該不銹鋼織富含鉻的表面是更為化學(xué)上鈍態(tài)的，因此比實(shí)施此鈍態(tài)化步驟之前更具抗腐蝕性。
下文為不同的流體流量網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)構(gòu)件的制造的說明，這些構(gòu)件被至少部分?jǐn)U散粘結(jié)用以成為該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一部分。起先的描述系關(guān)于基本流體流量信道是如何被產(chǎn)生以使用在該網(wǎng)絡(luò)中；接著說明不同的裝置是如何被部分地或完全地集成為包含該基本流體流量信道之該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；接下來是有關(guān)可完全被集成的裝置的實(shí)施例；最后呈現(xiàn)包含該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(不包括控制系統(tǒng))之整個(gè)氣體托板。
圖5A為五層金屬層的俯視圖，每一金屬層已被形成不同的圖案以使用在形成一網(wǎng)絡(luò)信道結(jié)構(gòu)中。這些形成有圖案的金屬層(510，520，530，540及550)每一層都具有穿孔，這些穿孔都是使用上完所述之化學(xué)或電化學(xué)蝕刻來形成的。這些穿孔在最終的氣體配送組件中提供不同的功能。例如，某些穿孔560及”槽道”565被用來輸送氣體。其它的穿孔570則被設(shè)有螺紋以提供表面安裝件的安裝之用，或用來將數(shù)個(gè)擴(kuò)散粘結(jié)的子單元(如圖6A所示的結(jié)構(gòu)600)螺接在一起。用來形成一信道網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施例的總組件580使用了九層。此組件被示于圖5B中。參照?qǐng)D5A，底層(即，層1)包括用來輸送氣體的穿孔560。層2包括其它形狀的用來輸送氣體的穿孔560。層3-7包括用來輸送氣體之穿孔槽道565。層8及9都包括用來輸送氣體的穿孔560。
在用來形成穿孔的化學(xué)蝕刻之后，兩或更多層的金屬層(如圖5A中所示者)在擴(kuò)散粘結(jié)之被迭起來并對(duì)齊。圖5B為圖5A中之被形成圖案的金屬層的組成的三維立體圖，但是被旋轉(zhuǎn)180度。圖5B顯示所有的層，包括層3-7，其為圖5A中之具有圖案的金屬層530。在一層上的穿孔典型地與一穿孔560對(duì)齊或在至少一相鄰的層上的穿孔槽道565對(duì)齊，用以形成穿過該迭金屬層的氣體流量信道。
金屬層(示于圖5A中之510、520、530、540及550)的擴(kuò)散粘結(jié)如上文中有關(guān)膜片閥的下金屬部分的制造所述般地，根據(jù)表1中所列的處理?xiàng)l件被實(shí)施。
如有關(guān)膜片閥的制造的描述，在該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的某些層可被擴(kuò)散粘結(jié)，而其它的層則可使用適合金屬的高強(qiáng)度結(jié)合之傳統(tǒng)的粘劑來加以結(jié)合。使用擴(kuò)散粘結(jié)或粘劑結(jié)合的選擇端視每一層在該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中的最終功能而定。在某些例子中，一已知圖案的數(shù)個(gè)層可被使用，用以達(dá)到一特定的厚度。在其它的例子中，因?yàn)樵搶拥墓δ艿年P(guān)系，所需要的并不是一可擴(kuò)散粘結(jié)的材質(zhì)且該層將被施用一粘劑。
在擴(kuò)散粘結(jié)(或擴(kuò)散粘結(jié)某些層及粘劑結(jié)合其它的層的組合)之后，被結(jié)合的結(jié)構(gòu)(未示出)的側(cè)緣590可被加工用以提供一更平滑，更均勻的表面。邊緣590(被示于圖5B中之結(jié)合之前的組件)的加工可使用此技術(shù)中所已知的傳統(tǒng)技術(shù)來實(shí)施。其它擴(kuò)散粘結(jié)后的步驟可包括埋頭孔密封表面的滾子壓光，回火，孔的攻螺紋及表面處理，如電子研磨或化學(xué)鈍態(tài)化。
在本發(fā)明的某些實(shí)施例中，不同的構(gòu)件裝置可被表面安裝至該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一部分之一氣體流量信道的網(wǎng)絡(luò)上。這些件裝置典型地系使用有螺紋的銷或螺栓而被附裝置該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上，其中這些銷及螺栓被旋入在該氣體配送組件上，典型地是在組件的邊緣上的螺紋孔內(nèi)。具有上述作用的穿孔為圖5B中所示之組件580上穿孔570(螺紋未被示出)。以此方式裝附的構(gòu)件裝置典型地被平頭地安裝在該被擴(kuò)散粘結(jié)的信道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的上表面上。此等構(gòu)件裝置包括，舉例而言但不局限于，閥、過濾器、壓力感應(yīng)器、致動(dòng)器、壓力轉(zhuǎn)換器及流量控制器。構(gòu)件的表面安裝被揭示在1999年一月19日授予Brzezicki等人的美國(guó)專利第5,860,676號(hào)；2001年五月15日授予Markulec等人的美國(guó)專利第6,231,260號(hào)；2001年其月17日授予Hollingshead等人的美國(guó)專利第6,260,581號(hào)；及2003年一月7日授予Eidsmore等人的美國(guó)專利第6,502,601號(hào)中。
包括有流體流量信道網(wǎng)絡(luò)及不同的構(gòu)件裝置的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)被示于圖6A中。圖6A顯示一經(jīng)過集成的結(jié)構(gòu)600，其中一部分的構(gòu)件裝置被不同程度地集成至該被擴(kuò)散粘結(jié)的基材605上。適合包括在金屬層中且與金屬層擴(kuò)散粘結(jié)的構(gòu)件包含閥、壓力感應(yīng)器、流量感應(yīng)器、溫度感應(yīng)器、過濾器、壓力調(diào)節(jié)器及止回閥(這些只是舉例而不是限制)。圖6A為一氣體配送組件600的一示意側(cè)視圖，其除了表面安裝的構(gòu)件620及625之外，還包括復(fù)數(shù)層用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)610上的擴(kuò)散粘結(jié)層(被擴(kuò)散粘結(jié)的層與示于圖5B的組件相類似)。
圖6B為一氣體配送組件630的三維分解圖，其中構(gòu)件裝置被高度地集成在一擴(kuò)散粘結(jié)的基材中。在此實(shí)施例中，氣體配送組件630包括被擴(kuò)散粘結(jié)之獨(dú)立的子單元617，618，619及621，而其它的子單元611，612，613，614，615及616不是被粘劑結(jié)合就是被雷射焊接。被部分地集成的構(gòu)件包括一閥622、比例閥623、速度感應(yīng)器624、過濾器625、壓力感應(yīng)器626及壓力調(diào)節(jié)器627。
第7A-7E圖顯示一壓力感應(yīng)器700的不同視圖，該壓力感應(yīng)器為一可用本文所述之化學(xué)蝕刻及擴(kuò)散粘結(jié)技術(shù)來加以制備且可完全集成至該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的氣體信道配送網(wǎng)絡(luò)部分中的構(gòu)件裝置。
圖7A顯示該壓力感應(yīng)器700的示意三維立體圖，其包括閉合側(cè)702；具有開口706之流體入口(出口)側(cè)704，流體經(jīng)由該開口進(jìn)出；一吸氣泵730其位于該單元的頂端；電子接腳732；蓋728；及一間隔件726其將于下文中參照?qǐng)D7F加以說明。
圖7B為圖7A中之壓力感應(yīng)器700的閉合側(cè)702的示意側(cè)視圖，其上標(biāo)有剖面標(biāo)記A-A。圖7D為沿著圖7B上的剖面標(biāo)記A-A所取的壓力感應(yīng)器700的示意剖面圖。
圖7C為圖7A中之壓力感應(yīng)器700的側(cè)邊704的示意側(cè)視圖，其包括進(jìn)入到一信道715中的入口(或出口716)以供流體流過。圖7E為沿著圖7C上的剖面標(biāo)記B-B所取的壓力感應(yīng)器700的示意剖面圖。
圖7D為圖7B的A-A剖面，詳細(xì)地顯示壓力感應(yīng)器700的一部分組件在不同層(其被示于圖7F中)的擴(kuò)散粘結(jié)形成一精巧且集成的結(jié)構(gòu)之后的關(guān)系。該被集成的結(jié)構(gòu)為一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)(未示出)的一部分，其中構(gòu)成該壓力感應(yīng)器700的這些層的至少一部分延伸出變成其它構(gòu)件裝置或流體信道網(wǎng)絡(luò)的一部分。圖6B顯示在該網(wǎng)絡(luò)中的一單一層是如何如多個(gè)構(gòu)件裝置的零件般地作用。詳言之，圖7D顯示流體會(huì)流經(jīng)之流體流量信道715，其中信道715是在層714的一組件上的圖案開孔，如圖7F所示者，被結(jié)合在一起時(shí)被產(chǎn)生的?？拷搲毫Ω袘?yīng)器700的外基部710的是一槽道713，其可抵消當(dāng)只有一部分的流體體積被導(dǎo)向感應(yīng)區(qū)域時(shí)在流體流量中的體積改變的效應(yīng)。被送到該感應(yīng)器的流體流量部分(未示出)會(huì)通過位于層716上的開孔717(示于圖7E中)進(jìn)入位于金屬膜片720底下的第一室719。開孔717協(xié)助來防止突然的流量波動(dòng)。被流體延伸至該膜片720上的壓力會(huì)將金屬膜片720(其典型地是由一相對(duì)薄(約0.003英寸)的金屬，如ELGILOY制成)向上變形至一位于介電絕緣盤724(典型地為陶瓷)底下的第二室723中，該介電絕緣盤在其下表面上具有雙電極744及746，然后經(jīng)由開孔725通過(未示出)到達(dá)盤724的上表面，并在該處與電子接腳732接觸。電氣絕緣盤724與金屬膜片720共同形成一電容器的一部分，且當(dāng)該膜片720變形時(shí)會(huì)改變介于該電容器內(nèi)的組件之間的距離，同時(shí)改變通過該電氣絕緣盤724上的電極之間的電流量。此一電流量的改變?yōu)榭杀槐O(jiān)測(cè)之壓力改變的表示。圖7D同時(shí)示出的有層712(其包括槽道713)，四層形成開孔706(導(dǎo)管715)之融合結(jié)合層，層716其包含可提供與膜片720流體接觸的開孔717；層718其包括開孔/第一室719；層722其包含開孔/第二室723；及間隔件726其可讓一第三室729形成在陶瓷盤724之上。吸氣泵730其支持在該第三室729中的真空。該真空的作用為一遠(yuǎn)低于感應(yīng)壓力的參考?jí)毫?，使得壓力至在膜片的一?cè)改變。在第三室729中使用真空可讀出絕對(duì)壓力而不是一相對(duì)于大氣壓力的壓力。
該壓力感應(yīng)器可被設(shè)計(jì)成讓室729內(nèi)的壓力高于將被偵測(cè)的壓力，在此情形下，在室729內(nèi)的壓力會(huì)造成膜片720向下變形。此外，吸氣泵730也不再需要。如果在一特殊的應(yīng)用中需要的話，該壓力感應(yīng)器也可被用作為一相對(duì)于大氣壓力的壓力計(jì)。
圖7E為圖7A中之壓力感應(yīng)器700之側(cè)邊704的側(cè)視圖且為沿著圖7C的B-B線所取的剖面圖。此視圖的壓力感應(yīng)器700顯示出開孔725，室729及723經(jīng)由這些開孔被連接至真空且被保持在真空。
圖7F為圖7A的壓力感應(yīng)器700的三維立體示意圖，其顯示出構(gòu)成該可完全地整合的壓力感應(yīng)器的各個(gè)構(gòu)件層。詳言之，底層710形成該壓力感應(yīng)器700的外部基底。層712包括槽道713，其可抵消體積改變效應(yīng)，用以在過多的流體通過槽道721時(shí)降低該感應(yīng)器700內(nèi)的流體(未示出)通過層716上的開孔717所造成壓降的量。槽道721與槽道713相配合來協(xié)助控制體積效應(yīng)，以及通過開孔717之流體的壓力效應(yīng)。又，槽道721典型地被用來連接至一流體流量信道網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的流量信道。層718被用來形成一位于該膜片720底下且在開孔717之上的第一室719。在第一室719內(nèi)的流體壓抵該膜片720，造成膜片720與形成在層722內(nèi)的第二室723接觸部分的變形。一電絕緣盤724(典型地為陶瓷)包括在其底側(cè)742上的電子接點(diǎn)744及746，如圖7G所示。這些接點(diǎn)穿過位于該絕緣盤724的上表面上的開孔(未示出)來提供電子接腳732，如圖7D所示。這些接腳732系通過電絕緣小孔738來與壓力感應(yīng)器700的金屬本體電氣地隔離開來。間隔件726的內(nèi)部厚到足以產(chǎn)生一第三室729于該絕緣盤724上方，其經(jīng)由開孔725連基至室723。蓋728形成該壓力感應(yīng)器700的主要上外部表面并包括開孔727，被一絕緣小孔及玻璃絕緣體所絕緣電子接腳732可穿過開孔727與絕緣盤724的上表面上的電子接點(diǎn)(未示出)接觸。一位于該蓋728上方之由鈦制成的吸氣泵730被用來在一給定的溫度下保持一穩(wěn)態(tài)真空于第三室729內(nèi)及第二室723內(nèi)。
在該多層式的壓力感應(yīng)器700中的金屬層的典型的厚度約為0.025英寸。大部分的層為不銹鋼(典型地為400系列不銹鋼)。膜片720典型地具有約0.003英寸的厚度且是由ELGILOY或類似的鎳/鈷/鉻合金所制成，其可提供”類彈簧”的行為。電子接腳732典型地是由銅所制成，吸氣泵730典型地包含像是鈦的材質(zhì)，其可從第三室729及第二室723中吸收自由流體分子。
圖8A為一形成一層迭式基材830的啟始結(jié)構(gòu)800的分解立體圖，其包括一可完全集成的線上過濾器850(示于第8C及8D圖中)。圖8A顯示一系列之示于第5A及5B圖中之層。圖8A被用來顯示一可完全集成的過濾器是如何被形成在一流體流量網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的一空間中，使得當(dāng)流體通過該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時(shí)該流體流量可被線上地過濾。層808至816每一者都包含一槽道807，一可燒結(jié)的媒介物848被放在該槽道內(nèi)。典型地，在綠色狀態(tài)的可燒結(jié)媒介物被放在一層806的上表面上的一塊狀或造型結(jié)構(gòu)805中，使得所有的層都被擠壓，該可燒結(jié)的媒介物848會(huì)穿過所有的槽道807并填入一由槽道所形成的空間中，如第8C及8D圖所示。
圖8B為一示意圖其顯示一被擴(kuò)散粘結(jié)的層迭式結(jié)構(gòu)830的俯視圖，其中頂層822，流體入口832及流體出口834被示出。圖8B中也標(biāo)有剖面標(biāo)記A-A。
圖8C為為層迭式基材830的剖面示意圖。在層迭式結(jié)構(gòu)830的擴(kuò)散粘結(jié)期間，該可燒結(jié)的媒介物848被迫使填入一界定在流體入口832與流體出口834之間的空間中。該被燒結(jié)的媒介物形成一顯慎的過濾器850用來將進(jìn)入到該層迭式基材830的流體流量信道836中的微粒過濾掉。該層迭式基材830可以是一更大的層迭式基材(未示出)的一部分，或構(gòu)件裝置(未示出)，如閥，可被裝附到流體入口832及流體出口834上。
示于圖8C及8D(其為剖面A-A的三維立體圖)中的層804及820典型地是由ELGILOY所制造用以在結(jié)構(gòu)830的擴(kuò)散粘結(jié)之后提供一硬質(zhì)的密封表面。在該結(jié)構(gòu)中的其它層可以是400系列不銹鋼層，此乃舉例而言并不局限于此。ELGILOY層的厚度，舉例而言但并不局限于此，可以是約0.004英寸，不銹鋼層的厚度，舉例而言但并不局限于此，可以是約0.025英寸。
ELGILOY層如前所述地可被用作為閥300的膜片302，以及感應(yīng)器700的膜片720，且提供用于表面安裝構(gòu)件之埋頭孔的硬質(zhì)密封表面。
圖9A為一集成流體傳送系統(tǒng)900的俯視圖，其包括數(shù)個(gè)具有表面安裝構(gòu)件(與圖6B所示相似者)之氣體配送組件(氣條)910。該集成流體傳送系統(tǒng)900被安裝在基板920上，且也包括輸入歧管930及輸出歧管940。圖9B為圖9A所示之集成的流體傳送系統(tǒng)900的三維立體側(cè)視圖，其顯示集成至該擴(kuò)散粘結(jié)的基材上之構(gòu)件裝置數(shù)量。
示于圖9A及9B中之一集成的流體傳送系統(tǒng)可使用在需要在制程中使用到不同的氣體之任何處理設(shè)備上。以半導(dǎo)體處理而言，該集成的流體傳送系統(tǒng)可與蝕刻室、化學(xué)氣相沉積(CVD)室及物理氣相沉積(PVD)室一起使用。
示于圖9B中的該集成的流體傳送系統(tǒng)900的一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)為獨(dú)立的氣體配送組件(氣條)910可從該流體傳送系統(tǒng)上被移除并在合理花費(fèi)下用一新的氣體配送組件來更換。這在一或多個(gè)流體傳送構(gòu)件裝置故障失效時(shí)可讓整個(gè)半導(dǎo)體處理系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間被減至最小。一獨(dú)立的氣體配送組件可被拆下并實(shí)施離線修理，無需實(shí)施昂貴的拆管及裝管時(shí)間。如果獨(dú)立的氣體配送組件無法被修理的話，則構(gòu)成材料可被回收。
本發(fā)明節(jié)省空間的集成氣體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)比制造傳統(tǒng)大尺寸系統(tǒng)要便宜許多，因?yàn)楸景l(fā)明在制造上需要較少的材質(zhì)，及因?yàn)橛脕碇圃爝@些組件之制程(化學(xué)蝕刻及擴(kuò)散粘結(jié))在規(guī)模上可被調(diào)整用以符合應(yīng)用且在產(chǎn)量上也可調(diào)整以提供成本效益。
上文所述擴(kuò)散粘結(jié)技術(shù)也可被用來將半導(dǎo)體處理室構(gòu)件裝附到流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件上。流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件可以是氣體配送組件，或可以是之前所列的手動(dòng)操作的閥，自動(dòng)閥，壓力及溫度感應(yīng)器，流量控制器，過濾器，壓力調(diào)節(jié)器，止回閥，計(jì)量閥，針閥，及濾清器的等構(gòu)件裝置中的任何一者。流體運(yùn)送網(wǎng)絡(luò)構(gòu)件可結(jié)合于其上的半導(dǎo)體處理室構(gòu)件可以是一蝕刻室，化學(xué)氣相沉積(CVD)室，或物理氣相沉積(PVD)室的凸緣或入口埠。
以上所述的實(shí)施例被提供來讓熟知技術(shù)的人能夠了解本文所揭示的觀念，并非用來限制本發(fā)明范圍。熟知技術(shù)的人在本說明書揭示內(nèi)容的教導(dǎo)下可將使用在層迭式流體信道，感應(yīng)器，致動(dòng)器，及閥的不同組件上的觀念及材質(zhì)加以擴(kuò)大至對(duì)應(yīng)于本案申請(qǐng)權(quán)利要求的范圍。
權(quán)利要求
1.一種流體運(yùn)送(handling)結(jié)構(gòu)，其至少包含一被粘合的金屬層組件，其中復(fù)數(shù)層被粘合的金屬層被形成圖案用以包括至少一開孔，其穿過這些金屬層，使得在粘合這些金屬層時(shí)可形成一流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些被粘合的金屬層的至少一部分是通過擴(kuò)散粘結(jié)來粘合的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些被粘合的金屬層的至少一部分被化學(xué)或電化學(xué)地蝕刻，以提供至少一穿過這些金屬層的開孔。
4.如權(quán)利要求1或2所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含一種金屬，其選自于由不銹鋼、抗腐蝕鎳合金、抗腐蝕鈷合金及其組合物所構(gòu)成的組群中。
5.如權(quán)利要求3所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含一種金屬，其選自于由不銹鋼、抗腐蝕鎳合金、抗腐蝕鈷合金及其組合物所構(gòu)成的組群中。
6.如權(quán)利要求4所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含抗腐蝕鎳合金，及其中抗腐蝕鎳合金為HASTELLOY。
7.如權(quán)利要求4所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含抗腐蝕鈷合金，及其中抗腐蝕鈷合金為ELGILOY。
8.如權(quán)利要求5所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含抗腐蝕鎳合金，及其中抗腐蝕鎳合金為HASTELLOY。
9.如權(quán)利要求5所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層包含抗腐蝕鈷合金，及其中抗腐蝕鈷合金為ELGILOY。
10.如權(quán)利要求2所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中被擴(kuò)散粘結(jié)的金屬層具有厚度范圍在約0.0005英寸至0.06英寸之間。
11.如權(quán)利要求10所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該厚度約0.003英寸至0.025英寸之間。
12.如權(quán)利要求1所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中至少一個(gè)穿孔與在相鄰層上的穿孔對(duì)齊，以在這些金屬層中形成流體流量信道。
13.如權(quán)利要求1所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中這些金屬層的至少一層包括至少一個(gè)穿孔，該穿孔被設(shè)計(jì)來安裝至少一個(gè)構(gòu)件裝置。
14.如權(quán)利要求1或2所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)為使用在半導(dǎo)體處理中的流體配送網(wǎng)絡(luò)的一部分。
15.如權(quán)利要求3所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)為使用在半導(dǎo)體處理中的流體配送網(wǎng)絡(luò)的一部分。
16.如權(quán)利要求14所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)為使用在半導(dǎo)體處理中的一氣體配送結(jié)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求15所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)為使用在半導(dǎo)體處理中的一氣體配送結(jié)構(gòu)。
18.如權(quán)利要求1或2所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)為一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的集成部分，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括有復(fù)數(shù)個(gè)流體運(yùn)送構(gòu)件裝置。
19.如權(quán)利要求3所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)為一網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的集成部分，該網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括復(fù)數(shù)個(gè)流體運(yùn)送構(gòu)件裝置。
20.如權(quán)利要求18所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)為一網(wǎng)絡(luò)的集成部分，該網(wǎng)絡(luò)包括復(fù)數(shù)個(gè)流體流量信道及復(fù)數(shù)個(gè)構(gòu)件裝置的一組合，及其中這些構(gòu)件裝置被至少部分地集成于一層迭式基材中。
21.如權(quán)利要求19所述的流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其中該流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)為一網(wǎng)絡(luò)的集成部分，該網(wǎng)絡(luò)包括復(fù)數(shù)個(gè)流體流量信道及復(fù)數(shù)個(gè)構(gòu)件裝置的一組合，及其中這些構(gòu)件裝置被至少部分地集成于一層迭式基材中。
22.一種用于半導(dǎo)體處理設(shè)備中的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包含流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)，其包括復(fù)數(shù)層被擴(kuò)散粘結(jié)的金屬層，及其中這些金屬層包括至少一個(gè)特征結(jié)構(gòu)，該特征結(jié)構(gòu)在擴(kuò)散粘結(jié)之前以化學(xué)或電化學(xué)地蝕刻穿過金屬層所形成。
23.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些金屬層包含一金屬，其選自于由不銹鋼、抗腐蝕鎳合金、抗腐蝕鈷合金及其組合物所構(gòu)成的組群中。
24.如權(quán)利要求23所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些金屬層包括至少一種抗腐蝕鎳合金層。
25.如權(quán)利要求24所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中抗腐蝕鎳合金為HASTELLOY。
26.如權(quán)利要求23所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些金屬層包括至少一種抗腐蝕鈷合金層。
27.如權(quán)利要求26所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中抗腐蝕鈷合金為ELGILOY。
28.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)的被擴(kuò)散粘結(jié)的金屬層具有的厚度范圍在0.0005英寸至0.06英寸之間。
29.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特征的至少一部分是由復(fù)數(shù)層金屬層所形成，每一金屬層都包括一穿孔。
30.如權(quán)利要求29所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些復(fù)數(shù)個(gè)穿孔都與相鄰層上的穿孔對(duì)齊以形成流體流量信道。
31.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些復(fù)數(shù)層金屬層中的至少一層包括至少一個(gè)穿孔，穿孔被設(shè)計(jì)來安裝至少一個(gè)構(gòu)件裝置。
32.如權(quán)利要求31所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中至少一個(gè)構(gòu)件裝置選自于由手動(dòng)閥、自動(dòng)閥、手動(dòng)/自動(dòng)閥組合、壓力及溫度感應(yīng)器、壓力調(diào)節(jié)器、流量感應(yīng)裝置、流量控制器、層流裝置、止回閥、過濾器及濾凈器所構(gòu)成的組群中。
33.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中該結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)構(gòu)件裝置，且構(gòu)件裝置的至少一部分被部分地或完全地集成于且擴(kuò)散粘結(jié)至這些復(fù)數(shù)層金屬層。
34.如權(quán)利要求33所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中至少一個(gè)構(gòu)件裝置選自于由手動(dòng)閥、自動(dòng)閥、手動(dòng)/自動(dòng)閥組合、壓力及溫度感應(yīng)器、壓力調(diào)節(jié)器、流量感應(yīng)裝置、流量控制器、層流裝置、止回閥、過濾器及濾凈器所構(gòu)成的組群中。
35.如權(quán)利要求22所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)包括復(fù)數(shù)個(gè)流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)。
36.如權(quán)利要求35所述的流體配送網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其中這些流體運(yùn)送結(jié)構(gòu)的至少一部分為裝附至歧管上的流體配送組件。
37.一種開/關(guān)閥，其中該開/關(guān)至少包含被流體弄濕的區(qū)域，其包括下本體區(qū)及膜片，下本體區(qū)及膜片共同圍住該被弄濕的區(qū)域的其它組件，其中流體經(jīng)過一或多個(gè)入口埠進(jìn)入下本體區(qū)，且經(jīng)過設(shè)在下本體區(qū)上的至少一個(gè)出口埠離開，及其中出口埠具有一環(huán)形金屬閥座其被形成為出口埠的內(nèi)唇的一部分或形成于該內(nèi)唇上，及其中當(dāng)膜片夠緊密地壓抵金屬閥座時(shí)，閥即被關(guān)閉以切斷處理流體的流動(dòng)；未被流體弄濕的驅(qū)動(dòng)區(qū)，其包括滑移圓柱，該滑移圓柱包含上水平件其被壓力密封以頂?shù)衷撻y的第一上本體及下水平件，該下水平件比該上水平件短，且被壓力密封以頂?shù)衷撻y的第二上本體表面，使得氣動(dòng)室形成在上水平件與下水平件之間，其中上水平件被束縛于下水平件上，及其中滑移圓柱隨著氣動(dòng)室內(nèi)的氣動(dòng)力上下移動(dòng)于膜片上方，藉此下水平件的表面至少周期性地壓頂膜片，其中一彈簧推頂上水平件的上表面且受控制的氣動(dòng)力被施加至氣動(dòng)室中，而推擠上水平件的底面，及其中彈簧與氣動(dòng)力之間的平衡決定閥對(duì)流體流量的打開程度。
38.一種設(shè)在一層迭式基材中的電容雙電極壓力感應(yīng)器，壓力感應(yīng)器包括復(fù)數(shù)層粘合金屬層，該壓力感應(yīng)器至少包含粘合層的組件，其形成流體流量信道，其中該組件與包含復(fù)數(shù)個(gè)開孔的層接觸，這些開孔與包括第一室的上覆層作流體接觸，上覆層與膜片層相接觸，該膜片層與包括第二室的上覆層接觸，第二室與上覆電氣絕緣盤相連通，該絕緣盤上具有一對(duì)電極及復(fù)數(shù)個(gè)開孔，電氣絕緣盤與間隔件接觸，間隔件與上覆蓋層728接觸，以形成第三室，其中第三室保持在參考?jí)毫Α?br> 39.如權(quán)利要求38所述的電容雙電極壓力感應(yīng)器，其中這些粘合層的至少一部分被擴(kuò)散粘結(jié)。
40.一種位于層迭式基材中的線上(in-line)過濾器，該線上過濾器至少包含復(fù)數(shù)層粘合層，其包括其中具有復(fù)數(shù)個(gè)蝕刻穿孔的連串層，其中這些穿孔的一部分對(duì)齊設(shè)置以形成腔穴，其中該腔穴被填充燒結(jié)媒介物以作為過濾劑，及其中這些穿孔的其它部分形成線上過濾器的入口及出口。
41.如權(quán)利要求40所述的線上過濾器，其中這些粘合層的至少一部分被擴(kuò)散粘結(jié)。
42.一種制備用于半導(dǎo)體處理設(shè)備中的氣體配送組件的方法，該方法至少包含a)提供復(fù)數(shù)層金屬層；b)化學(xué)蝕刻或電化學(xué)蝕刻出至少一個(gè)特征結(jié)構(gòu)以穿透這些金屬層的至少一層；c)對(duì)齊這些金屬層；及d)擴(kuò)散粘結(jié)這些金屬層。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中這些金屬層包含一種金屬，其選自于由不銹鋼、抗腐蝕鎳合金、抗腐蝕鈷合金及其組合物所構(gòu)成的組群中。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其中這些金屬層包含抗腐蝕鎳合金，及其中抗腐蝕鎳合金為HASTELLOY。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其中這些金屬層包含抗腐蝕鈷合金，及其中抗腐蝕鈷合金為ELGILOY。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，其中被擴(kuò)散粘結(jié)的金屬層具有厚度的范圍在0.0005英寸至0.06英寸之間。
47.如權(quán)利要求42所述的方法，其中至少一個(gè)特征結(jié)構(gòu)包括穿孔。
48.如權(quán)利要求47所述的方法，其中該穿孔在擴(kuò)散粘結(jié)之前與相鄰層上的穿孔對(duì)齊，以在擴(kuò)散粘結(jié)之后形成氣體流量信道于這些金屬層內(nèi)。
49.如權(quán)利要求42所述的方法，其中這些金屬層中至少一層包括至少一個(gè)穿孔，其被設(shè)計(jì)用來安裝至少一個(gè)構(gòu)件。
50.如權(quán)利要求42所述的方法，其中該方法包括將構(gòu)件裝置的至少一部分與這些復(fù)數(shù)層金屬層對(duì)齊并加以擴(kuò)散粘結(jié)。
51.如權(quán)利要求50所述的方法，其中至少一個(gè)構(gòu)件裝置選自于由手動(dòng)閥、自動(dòng)閥、壓力及溫度感應(yīng)器、壓力調(diào)節(jié)器、流量控制器、止回閥、過濾器、計(jì)量閥、針閥及濾凈器所構(gòu)成的組群中。
52.如權(quán)利要求43所述的方法，其中每一金屬層都是400系列不銹鋼，及其中擴(kuò)散粘結(jié)是在介于1000℃至1300℃的溫度范圍內(nèi)、3000psi至5000psi壓力范圍內(nèi)，實(shí)施3小時(shí)至6小時(shí)。
53.如權(quán)利要求43所述的方法，其中每一金屬層都是HASTELLOYC-22，及其中擴(kuò)散粘結(jié)是在介于1000℃至1300℃的溫度范圍內(nèi)，8000psi至10000psi壓力范圍內(nèi)，實(shí)施3小時(shí)至6小時(shí)。
54.如權(quán)利要求43所述的方法，其中這些復(fù)數(shù)層金屬層的至少一層為400系列不銹鋼，及這些復(fù)數(shù)層金屬層的至少一層為HASTELLOYC-22，及其中擴(kuò)散粘結(jié)是在介于1000℃至1300℃的溫度范圍內(nèi)，4000psi至10000psi壓力范圍內(nèi)，實(shí)施3小時(shí)至6小時(shí)。
55.如權(quán)利要求43所述的方法，其中這些復(fù)數(shù)層金屬層的至少一層為400系列不銹鋼，及這些復(fù)數(shù)層金屬層的至少一層為ELGILOY，及其中擴(kuò)散粘結(jié)是在介于1000℃至1300℃的溫度范圍內(nèi)，4000psi至10000psi壓力范圍內(nèi)，實(shí)施3小時(shí)至6小時(shí)的時(shí)間長(zhǎng)度。
56.一種提高金屬的可蝕刻性的方法，該金屬具有可抵抗化學(xué)蝕刻的微型結(jié)構(gòu)，該方法至少包含a)將金屬加熱至約1800°F至2000°F的溫度范圍內(nèi)約達(dá)25分鐘至35分鐘；b)化學(xué)或電化學(xué)蝕刻該金屬；c)將金屬加熱至高于2100°F的溫度至少30分鐘；及d)在小于5分鐘的時(shí)間內(nèi)將該金屬冷卻至低于300°F的溫度。
57.如權(quán)利要求56所述的方法，其中該金屬為金屬合金，該金屬合金包含約43至71重量百分比的鎳，及1至30重量百分比的鉻。
58.如權(quán)利要求57所述的方法，其中合金選自于由HASTELLOYB-2、HASTELLOYB-3、HASTELLOYC-4、HASTELLOYC-22、HASTELLOYC-2000、HASTELLOYC-276、HASTELLOYG-30及HASTELLOYN所構(gòu)成的組群中。
59.如權(quán)利要求58所述的方法，其中金屬合金為HASTELLOYC-22。
60.如權(quán)利要求56所述的方法，其中在步驟(a)中金屬被加熱至約1825°F至1975°F的溫度范圍。
61.如權(quán)利要求56所述的方法，其中在步驟(c)中金屬被加熱至約2100°F至2200°F的溫度范圍。
62.如權(quán)利要求56所述的方法，其中在步驟(d)中金屬被加熱至約200℃至300℃的溫度范圍。
63.如權(quán)利要求56所述的方法，其中步驟(c)中金屬的熱處理與將金屬的第一層擴(kuò)散粘結(jié)至金屬的第二層的步驟同步實(shí)施。
64.一種將半導(dǎo)體處理室構(gòu)件裝附到半導(dǎo)體處理室的方法，該方法至少包含將半導(dǎo)體處理室構(gòu)件擴(kuò)散粘結(jié)至半導(dǎo)體處理室。
65.如權(quán)利要求64所述的方法，其中半導(dǎo)體處理室構(gòu)件為氣體配送組件。
66.如權(quán)利要求64所述的方法，其中半導(dǎo)體處理室構(gòu)件為選自于由手動(dòng)閥、自動(dòng)閥、壓力及溫度感應(yīng)器、壓力調(diào)節(jié)器、流量控制器、止回閥、過濾器、計(jì)量閥、針閥及濾凈器所構(gòu)成的組群中的構(gòu)件裝置。
67.如權(quán)利要求64所述的方法，其中半導(dǎo)體處理室選自于由蝕刻室、化學(xué)氣相沉積(CVD)室、及物理氣相沉積(PVD)室所構(gòu)成的組群中。
68.一種改善不銹鋼表面抗腐蝕性的方法，該方法至少包含a)用清潔劑或堿性劑或其組合物來清潔不銹鋼表面；b)用去離子水來進(jìn)一步清潔不銹鋼表面；c)用熱氮?dú)鈦砀稍锊讳P鋼表面；d)檢查清潔后的不銹鋼表面，并重復(fù)步驟(a)至(c)直到不銹鋼表面符合表面污染要求為止；e)用硝酸溶液來處理不銹鋼表面，以改善不銹鋼的表面組成；f)用去離子水來進(jìn)一步清潔不銹鋼表面；g)用清潔劑來處理不銹鋼表面；h)用去離子水來進(jìn)一步清潔不銹鋼表面；i)用檸檬酸溶液來處理不銹鋼，以改善不銹鋼的表面組成；j)用去離子水來進(jìn)一步清潔不銹鋼表面；k)在氬氣氛圍中干燥不銹鋼表面；l)在氬氣氛圍中熱處理不銹鋼表面；m)用硝酸溶液來處理不銹鋼，以改善不銹鋼的表面組成；n)用去離子水來進(jìn)一步清潔不銹鋼表面；及o)用熱氮?dú)鈦砀稍锊讳P鋼表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種節(jié)省空間的集成流體傳送系統(tǒng)，其對(duì)于將氣體散布在半導(dǎo)體處理設(shè)備中特別有用。本發(fā)明還涉及一種集成的流體流量網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其除了具有包含流體流量信道的層迭式基材之外還包括不同的流體運(yùn)送(handling)及監(jiān)測(cè)構(gòu)件。層迭式基材被擴(kuò)散粘結(jié)，且這些不同的流體運(yùn)送及監(jiān)測(cè)構(gòu)件可被部分地整合或全部整合至基材中，端視設(shè)計(jì)及材料要求而定。
文檔編號(hào)F16K99/00GK1729369SQ200380106755
公開日2006年2月1日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月20日
發(fā)明者馬克·克羅克特, 約翰·W·萊恩, 邁克爾·J·德謝力斯, 克里斯·梅爾塞, 埃麗卡·R·波拉斯, 阿尼什·胡勒, 巴拉拉貝·N·穆罕默德 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料股份有限公司