流体输送安装面板及系统

技术领域

本公开内容的实施方式涉及流体输送安装面板及相应系统。

背景

当前处理流体面板(诸如气体面板)是使用分离的管线、流体控制部件，及监测传感器来设计及构建。这些设计最终变得非常复杂，占用了大量空间，并且实施成本很高。穿过这样的面板的不同受控路径可能难以排除故障，因为许多不同的管线及部件从处理流体源沿所有不同方向路由至处理目的地，诸如处理腔室。泄漏的风险也增加了用于路由流体管线的更多耦合器、托架、弯头，及其类似者。此外，使这样的流体管线达到一定的温度和/或压力并且保持该温度和/或压力，诸如以防止流体管线中的冷凝及颗粒聚集，可能具有挑战性且成本高昂，例如，通常涉及占用进一步空间及成本的温度控制单元。

概述

本文所述的一些实施方式涵盖包括安装面板的装置，该安装面板包括顶板，该顶板具有多个通孔及尺寸不同于该多个通孔的多个孔口。顶板的内表面包括第一切口区域，及穿过其流动处理流体的多个通道。第一切口区域可为其中含有处理流体的储存器。多个通孔经调适成将处理流体输送穿过顶板，并且多个孔口经调适成将多个处理流体控制部件附接至安装面板。该装置进一步包括具有多个额外通孔的内板。该装置进一步包括底板，其中内板在顶板与底板之间经压紧以形成其中含有且流动处理流体的集成金属体。

在一些实施方式中，一种系统包括安装面板，该安装面板包括多个扩散粘接的金属板，所述金属板形成：容纳处理流体的储存器；多个通道，使处理流体穿过其流动，其中该多个通道中的至少一对与储存器连接；及多个通孔，处理流体穿过该多个通孔流入且流出附接至安装面板的处理流体控制部件。该系统进一步包括附接至安装面板顶部的温度传感器，该温度传感器经由多个通孔中的一者与储存器流体连通。该系统进一步包括附接至安装面板的一组入口端口，该一组入口端口用以接收处理流体。该系统进一步包括附接至安装面板的至少一个出口端口，该至少一个出口端口用以从安装面板输出处理流体。

在另外或相关的实施方式中，提供了一种操作处理流体输送系统的方法，其中该系统包括安装面板，该安装面板形成含有处理流体的储存器；多个通道，使处理流体穿过其流动；多个通孔，在安装面板的顶部与储存器之间并且在安装面板的顶部与多个通道之间。该系统进一步包括附接至安装面板顶部的压力传感器，并且该压力传感器与储存器流体连通。操作该系统的方法包括使得处理流体从入口端口流过多个通道的第一通道。该方法进一步包括使得处理流体从第一通道穿过第一阀流动至多个通道的第二通道中，该第二通道与储存器流体连通。该方法进一步包括使用压力传感器确定储存器之内的处理流体的压力。该方法进一步包括使得处理流体从储存器流动至多个通道的第三通道中。

根据本公开内容的这些及其他实施方式提供了众多其他特征。本公开内容的其他特征及实施方式将从以下详细描述、权利要求书及附图中变得更加显而易见。

附图简要说明

本公开内容以实例的方式而非限制的方式在附图的诸图中示出，其中相同的附图标记指示相似的元件。应注意，本案中对“一(an)”或“一个(one)”实施方式的不同引用并不一定指同一实施方式，此类引用意谓至少一个实施方式。

图1A为根据本公开内容的实施方式的扩散粘接安装面板及相应处理流体输送系统的分解透视图。

图1B为根据本公开内容的实施方式的图1A的经组装扩散粘接安装面板及相应处理流体输送系统的透视图。

图1C为根据本公开内容的实施方式的图1A的经组装扩散粘接安装面板及相应处理流体输送系统的顶部平面图。

图2为根据本公开内容的实施方式的安装面板的顶板的底部透视图。

图3为根据本公开内容的实施方式的安装面板的内板的底部透视图。

图4为根据本公开内容的的一个实施方式的处理流体输送系统的示意工艺图。

图5为根据本公开内容的的实施方式的图示处理流量传感器的处理流体输送系统的横截面图。

图6为根据实施方式的图示互连通道的附接至安装面板的一组阀的横截面图。

图7为根据本公开内容的实施方式的储存器及至储存器的路径内处理流体控制部件的横截面图。

图8为根据实施方式的通常沿着安装面板的中线的安装面板的横截面图。

图9为根据本公开内容的各种实施方式的用于操作包括扩散粘接安装面板的处理流体输送系统的方法的流程图。

实施方式的具体描述

本文所述的实施方式涉及用于使得处理流体流过扩散粘接安装面板及相应处理流体输送系统的设备、系统，及方法。除了现有技术的上述缺陷之外，许多流体面板需要外部储存器以保持液体或气体，该外部储存器随后根据需要向流体面板供应诸如气体的处理流体，以便重新引导至适当的处理腔室。外部储存器的添加也增加了复杂性并占用了处理晶片厂的额外空间，随着时间的推移，该空间的需求量更大并且变得更加成本高昂。

本公开内容的各方面通过提供由多个金属板设计和制造，并且其中集成了多个控制流动路径的安装面板来解决上述及其他缺陷。更特定言之，每一金属板可经模制、铸造、锻造、机加工或切刻以界定不同的切口、通孔及孔口，当该金属板与其他金属板结合时，形成至少一个储存器以及多个通道。多个通道可以以处理流体流过通孔的方式在通孔之间，在安装面板与不同的处理流体控制部件之间形成，所述处理流体控制部件诸如入口端口、输出端口、阀、过滤器、调节器、质量流量控制器，及其类似者。多个通道中的至少一对可形成在储存器的不同侧上，以将处理流体流入且流出储存器。

在一些实施方式中，使用储存器以及精确形成的通孔和/或储存器出口处的计量阀可代替质量流量控制器。因为质量流量控制器更大，需要电子及电气控制，并且成本更高，所以采用所公开的集成特征在安装面板内形成至少一个储存器可节省此费用和空间。此外，通过在安装面板的底部安装温度控制板(例如加热板或冷却板)，可将储存器内、多个通道中以及整个附接的处理流体控制部件中的处理流体保持在恒定的温度下，而无需单独的外部加热器或冷却器的费用及空间。对于下文论述的处理流体面板及相关的处理流体输送系统的领域的技术人员而言，其他优点将是显而易见的。

图1A为根据本公开内容的实施方式的扩散粘接安装面板105及相应处理流体输送系统100的分解透视图。图1B为根据本公开内容的实施方式的图1A的经组装扩散粘接安装面板105及相应处理流体输送系统100的透视图。图1C为根据本公开内容的实施方式的图1A的经组装扩散粘接安装面板105及相应处理流体输送系统100的顶部平面图。

安装面板105可包括顶板102、底板106，及诸如内板104的一个或多个中间板。因此，尽管未图示，安装面板可包括多个内板104。为了易于解释起见还提及“顶部”及“底部”，但该两者可交换或理解为通常分别是安装面板105的第一外板及第二外板。顶板102、底板106，及一个或多个中间板可由金属制成。例如，内板104可在顶板102与底板106之间压紧以形成其中含有且流动处理流体的集成合金属主体，例如有效地替代现有的处理流体面板，诸如气体面板。在一个实施方式中，顶板102、底板106及一个或多个中间板是扩散粘接的，例如经由在高温及高真空压力下钢和钢合金的扩散粘接的方法。参考2010年9月21日授权的美国专利第7,798,388号公开了可使用的扩散粘接的一个实例，该专利经由引用的方式全部并入本文。

在一些实施方式中，安装面板105进一步包括附接至安装面板105的底部，例如，附接至底板106的外表面上的温度控制板160。温度控制板160可具有非常低的轮廓并且因此不占用太多空间。将更详细地论述的温度控制板160可为加热板、冷却板或上述两者的组合，其经设计以向安装面板105提供加热或冷却中的一者。在一些实施方式中，温度控制板160也经扩散粘接至底板106的外表面。

另外参看图2至图3，图2为根据实施方式的安装面板105的顶板102的底部透视图。图3为根据实施方式的安装面板105的内板104的底部透视图。在一些实施方式中，顶板102包括多个通孔103及多个孔口101。多个通孔103可经调适成将处理流体通过顶板102，并且在一些实施方式中，多个通孔103中的至少一些在尺寸上变化以使得不同速率的处理流体流过安装面板105的不同流体控制路径。多个孔口101可经调适成将多个处理流体控制部件附接至安装面板105。在一些实施方式中，孔口101在多个通孔103或多个通道209中的任何一者内部。在各种实施方式中，多个通孔103中的每一者通常可在直径上大于多个孔口101中的每一者，因为通孔103经设计(例如，经调整尺寸)以将处理流体流入且流出安装面板105，如所将描述的。相反，多个孔口101可经设计(例如，经调整尺寸)以接收诸如机器螺钉或螺栓的附接机构，以将处理流体控制部件附接至顶板102。

在经公开的实施方式中，顶板102还包括第一切口区域207(图2)及多个通道209，安装面板105内的处理流体流过所述通道。在一个实施方式中，第一切口区域207为储存器。多个通道209的通道可由不同的形状形成，所述形状包括圆形、半圆形、V形等。内板104还包括多个通孔103中的一些，并且可视情况地包括第二切口区域107。在一些实施方式中，第一切口区域207和第二切口区域107对应(在扩散粘接之后)以形成储存器(最佳可见于图7至图8中)。

在各种实施方式中，储存器(无论是仅形成在一个板内还是多个板内)用于储存处理流体，诸如气体；或储存器可用于储存液体，该液体随后转化为气体，然后将该气体在处理流体输送系统100内部的其他地方流动。该转换可经由加热安装面板得以促进，如将更详细地论述。储存器也可用作校准流量参数以及排除故障和调整工艺配方的参考空间。此外，内板104还可包括形成在内板104的内表面上的多个通道309，如图3中所示。这些通道309可穿过顶板和内板104中的通孔103连通。在一些实施方式中，多个通道309可省略并且因此为可选的。在其他实施方式中，多个内板的另外者也包括通道。

另外参看图2，例如，顶板102的内表面可包括多个凹槽222，所述凹槽界定了通道与处理流体路径之间的分隔。凹槽222可用作泄漏检查以确定扩散粘接的泄漏完整性，并防止多个通道209中的相邻通道之间的串扰。

在一些实施方式中，多个通道209包括从储存器的第一侧通向储存器的第一通道209A，以及从储存器的第二侧退出的第二通道209B。此外，多个通孔103可包括至少一个尺寸精确的通孔103A，其定位在第二通道209B的出口处并且经设计以控制离开储存器的处理流体的流动速率。另外，多个通孔可包括更大的或矩形的通孔103B，穿过该通孔插入流量传感器130。在一些实施方式中，多个通道109还包括至少一个尺寸减小的通道211。可以预期其他尺寸。以此方式，多个通道109的不同尺寸能够实现可能由不同工艺需要的各种流动速率，并且可经由配置包括各种通道尺寸的混合的处理流体流动路径来实现。

在各种实施方式中，处理流体输送系统100包括附接至安装面板105，例如，使用多个孔口101附接至顶板102的顶部的多个处理流体控制部件。这些处理流体控制部件可包括但不限于入口端口110A、与入口端口110A耦接的阀114A、出口端口110B、与出口端口110B耦接的阀114B、过滤器116、压力调节器120、质量流量控制器124、至少一个流量传感器130、至少一个温度传感器134及至少一个压力传感器136。尽管未图标，但处理流体控制部件还可包括取样口及其他测量传感器，例如用于检测处理流体成分的红外线传感器。

在一些实施方式中，一组入口端口110A可附接至安装面板105的顶部，而一组出口端口110B也可附接至安装面板的顶部。该组入口端口110A及该组出口端口110B可经附接以使得端口的连接器延伸超出安装面板105以便于存取。该组入口端口可接收处理流体，而该组出口端口可从安装面板105输出处理流体。

在一些实施方式中，第一切口区域207包括经由其附接温度传感器134的突起201A及经由其附接压力传感器138的突起201B。在这些实施方式中，多个通孔103包括通向第一切口区域207的第一通孔203A，该第一通孔203A经调适成与温度传感器134流体连通，以及通向第一切口区域207的第二通孔203B，该第二通孔203B经调适成与压力传感器138流体连通。处于流体连通可通常代表与处理流体接触。在一些实施中，温度传感器的感测部分穿过第一通孔203A插入，且压力传感器138的感测部分穿过第二通孔203B插入。以此方式，温度传感器134及压力传感器138与储存器中含有的处理流体流体连通，并且能够检测储存器内的处理流体的温度及压力。

在各种实施方式中，多个通孔103中的不同通孔通向多个通道209中的各相应一者，每一通孔经调适成与入口端口110A的一者、流量传感器130、压力调节器120、过滤器116、阀114A、114B的一者或出口端口110B的一者流体连通。以此方式，处理流体可经由许多可能的处理流体路径中的一者流动，例如，从入口端口110A开始流过第一通道，从第一通道流入阀114A，从阀114A流入第二个通道，从第二通道流入压力调节器120或过滤器116，从压力调节器120或过滤器16流入第三通道，并且处理流体从第三通道流入储存器或质量流量控制器124。当处理流体进一步流入第四通道时，储存器或质量流量控制器124可进一步控制处理流体，其中处理流体从第四通道流入阀114B，处理流体从阀114B流入第五通道，并且处理流体从第五通道通过出口端口110B流出。当处理流体在图1C中从左向右流动时，所述路径为一些可能的流动路径，例如，从入口端口110A至出口端口110B，但是设想了包括不同处理流体控制部件或相同处理流体控制部件的不同布置的不同路径。

图4为根据本公开内容的一个实施方式的处理流体输送系统400的示意工艺图。处理流体输送系统400包括如图1A至图1C中所示的多个相同或相似的处理流体控制部件，所述部件可经由多个通孔103及多个通道209和309连接。例如，处理流体输送系统400包括一组入口端口410A、至少一个出口端口410B、与入口端口410A耦接的多个阀414A，以及与多个阀414A耦接的多个过滤器416。在一些处理流体路径中，压力调节器420置于阀414A与过滤器416之间。

在一个实施方式中，可为多个通道309之一者的附加通道450连接在多个通道209中的两者之间，并且附加通道450包括与附加通道450流体连通的一个或多个附加阀414A。附加通道450可实现处理流体在多个通道209中的两者之间的选择性交叉混合。此外，多个通道309的一者可耦接在通向出口端口110B的阀414B中的至少两者之间，例如，以便选择性地交叉混合处理流体和/或共享出口端口110B以将处理流体流出安装面板105。

另外参看图4，一组质量流量控制器424中的每一者可与过滤器416中的一者耦接。如前所述，代替质量流量控制器424，储存器421可形成在安装面板105中。因为质量流量控制器更大，需要电子及电气控制，并且成本更高，所以采用集成特征在安装面板105内形成储存器421可节省该费用以及节省流体控制面板所需的先前空间。在一些实施方式中，代替储存器421，多个通道209或309中的一者或多者可在宽度上扩大并且在长度上缩短。该改良的通道或通道组可提供更高的处理流体馈送压力，同时仍然提供在特定温度及压力下容纳处理流体的位置。可例如在经改良的通道的入口和/或出口处，使用一个或多个阀，以控制流入和流出将取代储存器的经改良通道的流量。

在一些实施方式中，一组阀414B中的每一者可连接在储存器421、质量流量控制器424的一者或流量传感器430与出口410B的一者之间。如图4中可见，可在处理流体输送系统400内配置多个流量控制路径。例如，多个孔口101可用于改变附接至安装面板105并与安装面板105集成的处理流体控制部件的设计和组合，以产生不同的处理流体输送系统。

图5为根据本公开内容的实施方式的图示处理流量传感器130的处理流体输送系统100的横截面图。如图所示，流量传感器130可位于图1A中所示的较大或矩形通孔103B内。流量传感器130的突出部分530可为流量传感器130的部分，该部分实际通过通道109内部以检测通道109内的处理流体的流动速率。

在一些实施方式中，处理流体输送系统100进一步包括入口端口组110A中的第一入口端口，该入口端口组附接至安装面板105的顶部并且经由多个通孔103的第三通孔与多个通道209中的第一通道105A流体连通。阀114A可以附接至安装面板105的顶部，该阀经由多个通孔中的第四通孔与第一通道509A流体连通；并且该阀经由多个通孔103中的第五通孔与多个通道209的第二通道509B流体连通。

此外，过滤器116可附接至安装面板10的顶部，该过滤器经由多个通孔103的第六通孔与第二通道509B流体连通并且该过滤器与第三通道509C流体连通，该第三通道还与流量传感器130流体连通。在这些实施方式中，流量传感器130附接至安装面板105的顶部，并且流量传感器130经由多个通孔103中的第七通孔，例如经由矩形通孔103B，与多个通道209中的第三通道509A流体连通。流量传感器130可感测处理流体穿过第一通道509A的流动速率。另一阀114B可附接至安装面板105并且与第三通道509C及多个通道309中的通道509D流体连通，上述通道可将处理流体输送到阀114B中的另一者。

图6为根据实施方式的，图标互连通道的附接至安装面板105的一组阀114B的横截面图。如图所示，每一阀114B连接至形成在顶板102中的多个通道109的一者，但是一些阀114B区域也连接至形成在内板104中的多个通道309之一者。该多个通道309交叉耦合一些阀114B以便交叉混合处理流体和/或共享出口端口110B。

图7为根据本公开内容的实施方式的储存器721及至储存器721的路径内处理流体控制部件的横截面图。如参看图1A至图1C及图2所论述，顶板102中的第一切口207及内板106中的第二切口107可经组合以在安装面板105内对应，从而形成储存器721。此外，温度控制板760可附接至安装面板105的底部，例如，附接至底板106的外表面。温度控制板760可具有非常低的轮廓并且因此不占用太多空间。

在各种实施方式中，温度控制板760可为加热板、冷却板或上述两者的组合，其经设计以向安装面板105提供加热或冷却中的一者。在一些实施方式中，温度控制板760也经扩散粘接至底板106的外表面。以此方式，因为安装面板105是集成的、扩散粘接的金属板组，所以流过安装面板105的处理流体可以保持在一致的温度及压力下，而无需外部温度单元的费用和空间，该外部温度单元诸如外部加热器单元及相关的热电偶。将处理流体保持在一致的温度及压力下可确保处理流体保持在气态，以便从安装面板105传送至一个或多个处理腔室或其他目的地中。经由使用温度传感器134及压力传感器138，处理流体输送系统100的控制单元可追踪储存器721内的温度及压力，并且经由温度控制板760实时触发调整，例如，以便保持一致的温度和/或压力，尽管存在环境和/或与部件相关的变化。

另外参看图7，在一个实施方式中，一组入口端口110A中的第一入口端口经附接至安装面板105的顶部，并且经由多个通孔103的第二通孔与多个通道209中的第一通道709A流体连通。此外，阀114A可附接至安装面板105的顶部。阀114A可经由多个通孔103中的第三通孔与第一通道709A流体连通；并且阀114A经由多个通孔103中的第四通孔与多个通道209的第二通道709B流体连通。压力调节器120可附接至安装面板105的顶部。压力调节器120经由多个通孔103中的第五通孔与第二通道709B流体连通；并且压力调节器120经由多个通孔103中的第六通孔与多个通道209的第三通道709C流体连通。在该实施方式中，第三通道709C是多个通道对中的一者，例如，是第一通道209A(图2)。

在一个实施方式中，阀114B附接至安装面板105的顶部，该阀经由多个通孔103中的第六通孔与多个通道209的第四通道709A流体连通；并且该阀经由多个通孔103中的第七通孔与多个通道209的第五通道709E流体连通。在一个实施方式中，第四通道709D是多个通道对中的一者，例如，是第二通道209B(图2)。在一个实施方式中，第五通道709E位于内板104中的多个通道309的一者中。至少一个出口端口110B附接至安装面板105的顶部并且与第五通道709E流体连通。在相关实施方式中，阀114B为可变可控地以调节通过阀114B的处理流体的流速的计量阀，或者第三通道709C具有与第二通道709B或第一通道709A不同的尺寸。

图8为根据实施方式的通常沿着安装面板105的中线的该安装面板的横截面图。该横截面图具有在安装面板105中已图示且论述的多个特征，但是在一个实施方式中，图示了多个通孔103中的第一通孔803A可如何穿过顶板102到达顶板102的通道209(图2)，而多个通孔103中的第二通孔803B可如何穿过顶板102和内板104到达内板104的通道309(图3)。以此方式，顶板102及内板104(或其他中间板)的各种通孔可通向多个通道209及309的组合的一者。对本领域技术人员显而易见的是，额外的中间板可包括额外的通道和通孔，以构建更复杂的3D安装面板，该安装面板包括额外的储存器及通道，以便通过将质量流量控制器及其他控制阀的功能构建到安装面板中来替换更多的质量流量控制器及其他控制阀。

图9为根据本公开内容的各种实施方式的用于操作包括扩散粘接安装面板的处理流体输送系统的方法900的流程图。例如，处理流体输送系统100可包括安装面板，该安装面板形成：含有处理流体的储存器；多个通过，使处理流体穿过其流动；多个通孔，在安装面板的顶部与储存器之间并且在安装面板的顶部与多个通道之间。处理流体输送系统可进一步包括附接至安装面板顶部的压力传感器，并且该压力传感器与储存器流体连通。此外，处理流体输送系统100可包括附接至安装面板的顶部的温度传感器，并且该温度传感器与储存器流体连通。

在操作910处，该系统使得处理流体从入口端口流过多个通道的第一通道。

在操作920处，该系统使得处理流体从第一通道流过第一阀至多个通道的第二通道中。在一些实施方式中，系统使得处理流体从第二通道直接流动至储存器中。在其他实施方式中，处理流体视情况地在流入储存器之前也流过压力调节器，此举为操作930。

在操作930处，该系统使得处理流体从第二通道流过压力调节器至多个通道的第三通道中，该第三通道与储存器流体连通。

在操作940处，该系统使用压力传感器确定储存器之内的处理流体的压力。

在操作950处，该系统进一步使用温度传感器确定储存器之内的处理流体的温度。

在操作960处，该系统使得处理流体从储存器流动至多个通道的第四通道中。

在操作970处，该系统使得处理流体从第四通道流过第二阀至多个通道的第五通道中。

在操作980处，该系统基于储存器中的处理流体的温度及压力来调节穿过第二阀的处理流体的流速。

在操作990处，该系统使得处理流体从第五通道穿过出口端口流出。在各种实施方式中，操作950至990是可选的。

先前的描述阐述了许多特定细节，例如特定系统、部件、方法等的实例，以提供对本公开内容的若干实施方式的良好理解。然而，将对本领域技术人员显而易见的是，本公开内容的至少一些实施方式可在无这些特定细节的情况下实践。在其他情况下，众所熟知的部件或方法未经详细描述或以简单的方块图格式呈现，以避免不必要地混淆本公开内容。因此，所阐述的特定细节仅是示例性的。特定实施可与这些示例性细节不同，并且仍然被预期在本公开内容的范围内。

在整个说明书中对“一个实施方式”或“一实施方式”的引用意谓结合实施方式描述的特定特征、结构或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在整个说明书的不同位置出现的用语“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”不一定皆代表相同的实施方式。此外，术语“或”意欲意谓包含的“或”而非排他的“或”。当本文使用术语“约”或“大约”时，其意欲意谓所呈现的标称值精确在±10％以内。

尽管以特定次序示出和描述了本文方法的操作，但是可改变每种方法的操作次序，从而可以相反的次序执行某些操作，以便可至少部分地与其他操作同时进行某些操作。在另一实施方式中，不同操作的指令或子操作可以间歇和/或交替的方式进行。

应将理解，上述描述意欲为说明性的，而非限制性的。在阅读和理解以上描述之后，许多其他实施方式对于本领域技术人员而言将是显而易见的。因此，本公开内容的范围应当参考随附权利要求书，以及该权利要求书所赋予的等同物的全部范围来确定。