專利名稱：：擴散接合的半導體生產中有用的流體流設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明是有關于一種生產在半導體處理設備中特別有用的流體輸送系統(tǒng)的方法，其中該流體輸送系統(tǒng)常暴露在腐蝕性環(huán)境中。該流體輸送系統(tǒng)的一識別特征在于至少一部分的流體輸送系統(tǒng)組件是經擴散接合(diffusionvonded)。該方法可用來生產一種也可用于其它產業(yè)的流體輸送系統(tǒng)，其中所使用的起始材料是經選擇以利特定的終端用途。該流體輸送系統(tǒng)可包含整合式流體部件，例如為過濾器、壓力傳感器、流體熱傳感器(fluidicthermalsensors)、層流組件、壓力調節(jié)器、控制閥、流量限制器、以及止回閥(checkvalves)，其可以不同程度整合至該流體輸送系統(tǒng)網(wǎng)絡架構的結構中。
背景技術：
：此部分描述與所揭示的本發(fā)明實施例有關的背景標的物。并無意，無論是明示或暗示，使在此所述的背景技藝合法構成先前技藝。在通常依賴流體處理的化學處理中，并且尤其是當欲處理的流體有毒、有害并且可能與建構材料或環(huán)境空氣產生反應時，改善的系統(tǒng)泄漏可靠度以及該流體處理設備的審慎整合至構成該流體處理系統(tǒng)的網(wǎng)絡架構中是最重要的。此外，用于該流體處理中的所有部件設備皆完善整合至該總流體流量網(wǎng)絡架構中是很重要的，以確保系統(tǒng)泄漏可靠度，提供一小尺寸，并允許具彈性的控制。在例如半導體處理的應用中，例如，該等流體部件設備也必須展現(xiàn)出確保該流體輸送系統(tǒng)工藝的潔凈度的特定能力，以使所制造的固態(tài)組件不會受到污染，并不會影響其效能及可靠度。如在相關的2004年5月18日核準予Crockett等人，并且
專利名稱：為「擁有動態(tài)金屬座及圓推狀圓盤彈簧的膜片閥(DiaphragmValveWithDynamicMetalSeatAndConedDiskSprings)J的美國專利第6,736,370號中所述，為確保該流體輸送設備不會產生微粒，流體流動通道的內部表面平滑并且沒有可磨損并做為微粒來源的尖角是很重要的。此外，形成該等流體流動通道的材料不會被通過該等流體流動通道的流體所腐蝕，并且該等通道中沒有可容許腐蝕且在該流體流動系統(tǒng)關閉進行維修時做為有害材料的來源的死角也是很重要的。在半導體處理設備中，該流體流動系統(tǒng)不會發(fā)生泄漏是關鍵性的；此外，流體輸送系統(tǒng)通常使用例如氫氣和氦氣的氣體。氫氣是最輕的元素，并且在自然界中是以無色、無味、高度可燃氣體的H2分子型態(tài)存在。從一配管系統(tǒng)的小孔所泄漏的氫氣可點燃，并以近乎不可見的藍色火焰燃燒，這對于在附近行走的人而言是非常危險的。氦氣也是一種重量輕的小原子，其因為其小原子尺寸、擴散性及高流動性，故常用于泄漏測試。雖然氦氣的泄漏不如氫氣的泄漏般危險，但該流體流動系統(tǒng)必須適于容納氦氣而無實質泄漏。一般的半導體產業(yè)的氦氣泄漏標準是在一大氣壓的壓差下為低至約1x1(T9cc/sec的氦氣?？煞洗撕庑孤┮蟮牧黧w流動系統(tǒng)是防止讓環(huán)境暴露在通常極具毒性及腐蝕性的工藝流體中的能力的象征。因為所輸送的眾多流體的毒性，非常高的系統(tǒng)泄露可靠度及長的使用壽命(避免關機及替換部件的需要)是極重要的。小型的設計以及合理的成本也是重要的。在相關的Crockett等人于2003年7月12日提出申請的
專利名稱：為「擁有動態(tài)金屬座閥及其它組件的微機械整合流體輸送系統(tǒng)(MicromachinedIntegratedFluidDeliverySystemWithDynamicMetalSeatValveAndOtherComponents)」的美國專利申請案第10/617,950號中，提供關于擁有高水平的組件整合度的整合流體系統(tǒng)的一般概念，其不但容許改善的功能性，也在制造上有可觀的成本撙節(jié)。如在，950專利申請案中所述，由于減少制造成本，加上模塊化程度的適切平衡，可能通過置換整合模塊而非關閉該系統(tǒng)以進行個別組件裝置(其在本設計中是該整合模塊的一部分)的長時間維護及修復操作來減少流體流動系統(tǒng)的維修費用。在擁有一整合式控制系統(tǒng)的流體流動裝置及通道的整合式網(wǎng)絡架構方面，對于較高整合度、操作簡易度有恒常的需要。除了效能及處理優(yōu)勢之外，該整合式流體流動系統(tǒng)的成本必須有竟爭性。這表示各流體處理裝置、內連接網(wǎng)絡架構及整合式控制系統(tǒng)的制造方法在工具制造上必須可輕易調整以因應大量生產、可變的生產要求及符合成本效益的NRE(Non-recurringEngineering;非重復性工程)費用，本發(fā)明在所有這些領域中提供實質上的優(yōu)勢。有許多關于常用于半導體產業(yè)以傳送流體往返半導體處理室和與該處理室并用的設備的這一類的氣棒(gassticks)的美國專利。這些氣棒通常是利用加工抗腐蝕材料塊制出。關于氣棒的美國專利的某些范例包含1994年4月19曰核準的
專利名稱：為r液態(tài)流量控制器(LiquidFlowController)J的美國專利第5,303,731號，其描述擁有機器加工在其內的導管的流體流量控制器的主體單元；1997年2月25日核準的
專利名稱：為r整合式氣體分配盤(IntegratedGasPanel)」的美國專利第5,605,179號，其描述數(shù)個個別的氣體工藝模塊，其是利用數(shù)個位于其間的襯墊連結在一起；其中該等模塊是經連結在一起而使每一個模塊各自的端口彼此流體連通，以形成一連通管或端口；1998年3月24日核準的
專利名稱：為r擁有垂直凈化器的質流控制器(MassFlowControllerwithVerticalPurifier)J的美國專利第5,730,181號，其描述含有凈化器金屬單元、質流計量單元、以及閥門單元的凈化器，其中該等單元之間的密封是利用一"z"形密封件，并且每一個單元皆擁有經機器加工的流體流動導管在其中。1998年11月17曰核準的
專利名稱：為r整合式氣體分配盤的建構單元(BuildingBlocksforIntegratedGasPanel)」的美國專利第5,836,355號，其描述含有數(shù)個不同單元的氣體分配盤，其中氣體管線由堆棧的單元取代的，而堆棧單元擁有一系列以不同方向定位的導管，其是經設計以與其它單元并用以形成一流體通道；1999年11月30日核準的
專利名稱：為r氣體分配盤(GasPanel)」的美國專利第5,992,463號，其描述一單件式歧管主體，其擁有至少一個在氣流的一般方向上延伸的橫向側壁。該橫向側壁包含至少一個主動組件地址(即一主動組件將附接在此地址)，該地址擁有一主動組件位于其上(一系列的開口及導管是經機器加工至該歧管內)。這些氣棒通常包含利用機器加工抗腐蝕材料塊制出的組件和歧管。此類氣棒的制造成本可觀，并且該等機器加工的歧管常是流體流經該機器加工工藝所造成的粗糙表面或轉角附近時產生微粒的來源。軸向負載(axiallyloaded)的擴散接合技術是經發(fā)展以用于制造例如熱交換器；例如扇葉的氣體渦輪引擎氣翼，和壓縮機葉片；以及，用于氣態(tài)或液態(tài)樣本分析的分離管柱裝置。用于軸向負載擴散接合的技術與所制造的裝置緊密關聯(lián)。該等擴散接合條件取決于欲擴散接合的材料、所制造的裝置的形狀的復雜度、以及該擴散接合裝置的效能標準?；讷@得均勻地擴散接合的對象所具有的困難度，故當該應用許可時可使用使一裝置的組件結合在一起的其它方法，例如銅焊或施力W交黏劑。除了軸向負載擴散接合之外，也可用另一種形式的擴散接合來制造層壓部件。熱均壓(HIP)據(jù)稱特別適于不同材料的接合。例如為氮化硅、英高合金909(lncoloy909)、；夭其斤田4岡(austeniticsteel)、月巴4立4岡(ferriticsteel)、氧化鋯、及氧化鋯-羥基磷灰石(zirconia-hydroxyapatite)的不同材料，據(jù)10稱是利用HIP技術來接合。可取得關于用于工具制造應用這一類的燒結碳化物的結合的一系列的出版文獻。有時候會建議使用HIP擴散接合技術做為軸向負栽擴散接合的另一種選擇。但是，HIP擴散接合(一種均壓負栽技術)需要不一樣的、更復雜的配件。兩種工藝皆落在擴散接合的廣義范疇內。擴散接合技術常使用中間層來確保該等配接面之間的良好接觸，并且確保從該接合工藝得到接近該材料的體強度(bulkstrength)的接合強度。同時，在該組件設計要求高公差(tolerance)的情況中并不建議使用中間層。本發(fā)明是有關于擴散接合基板，其包含流體流動導管。這些流體流動導管較佳地是由經蝕刻的平板形成，該些平板是經設計以在需要時經合并以產生形狀復雜的流體流動導管，并且在導管轉彎或扭曲時產生圓滑表面，以容納安裝在或包含在該基板內的裝置。該等擴散接合基板提供減少死角并產生較少微粒的優(yōu)勢；但是，該擴散接合工藝需要審慎控制工藝材料及處理條件，以產生可接受的接合部件。對于上述文件及將擴散接合描述為一種特定裝置用的制造技術的其它出版品和專利的詳細審閱，則可清楚得知所用的制造方法大幅度取決于執(zhí)行該裝置功能所要求的裝置設計，以及建構該裝置的材料。在本例中，該裝置可以是任何流體流動裝置，其是用來做為半導體制造設備的一部分。
發(fā)明內容本發(fā)明是有關于一種鋼及鋼合金的擴散接合方法，以制造一種流體輸送系統(tǒng)。雖然一般可用該方法來接合鋼及鋼合金部件，但對于擴散接合流體輸送部件最迫切的需求組的一是存在于半導體產業(yè)中，因為常在該產業(yè)中處理的流體具有腐蝕性及毒性。用于半導體流體輸送系統(tǒng)的最重要的流體流動裝置的一是氣棒(gasstick)，其供應工藝氣體至一半導體處理室。為了說明，本發(fā)明是以氣棒制造的觀點來描述，但熟知技藝者，在讀過本揭示之后，可設想出許多其它可用于半導體制造，及要求超高純度的其它產業(yè)的流體流量裝置，其中可用本發(fā)明教示來制造裝置。在一典型實施例中，該擴散接合方法使用數(shù)個不銹鋼或不銹鋼合金平板，以形成如要求般執(zhí)行的流體流動處理結構。該擴散接合方法需要許多特定步驟以確保該擴散接合流體流動處理結構會提供半導體處理設備中所要求的類型的抗蝕性及高抗漏能力(leakintegrity)。該方法步驟中包含如下操作選擇欲擴散接合以形成一流體流動處理結構的平板，其中該平板呈現(xiàn)一化學組成及結構，該化學組成及結構可提供針對欲在該流體處理結構中流動的流體的機械強度、化學兼容性、抗蝕性及高抗漏能力的適當平衡；圖案蝕刻或圖案機器加工該平板，以在該平板表面中產生一凹部，或一通孔，或其組合；在經過圖案蝕刻或圖案機器加工的至少一區(qū)域中進行電拋光或磨料流動機器力口工(abrasiveflowmachining);細磨或研磨該平板的一接合表面或多個接合表面，以提供介于約0.5微英寸Ra至約35微英寸Ra的表面粗糙度；以可產生一期望流體流動處理結構的方式而將該些平板相對于彼此對齊；以及使該些平板經受足以造成當使用單軸擴散接合時而測得的介于約0.75%和約3%間的壓迫(crush)的壓力，其中該些平板具有介于約0.5微英寸Ra至約35微英寸Ra之間的接合表面粗糙度，并且在介于約900。C至約1075。C的溫度下，及介于約1000psi至約7000psi的壓力下處理一段介于約1小時至約8小時的時間。當該等平板在約1075。C的溫度下接合時，該等平板內的塊材晶粒尺寸在根據(jù)ASTME-112-96(2004)測試時約是0.5,這相當于302微米平均直徑。根據(jù)相同的測試方法，沿著該接合線的晶粒尺寸約是8.5，這相當于18.9微米平均直徑。使用此擴散接合技術而接合的平板，其具有位于該測試片(coupon)頸部中心的接合線，而測試該平板的抗張強度(tensilestrength)是提供該等接合樣品的如下機械性質平均13,100磅的尖峰負載，平均75,200psi的抗張強度，平均29,600psi的0.2。/o偏位降伏強度(offsetyieldstrength),以及平均75的斷裂伸長率(elongationpercentatbreak)。這些性質是以機械強度的觀點來看可接受的部件的象征。典型地，當使用單軸接合來擴散接合不銹鋼或不銹鋼合金時，該等接合表面的表面粗糙度是介于約1微英寸Ra至約16微英寸Ra,并且該等平板是在介于約900。C至約1000。C的溫度下，以及介于約1000psi至5000psi的壓力下處理一段介于約2小時至約6小時的時間。更典型地，該等接合表面的表面粗糙度是介于約2微英寸Ra至約10微英寸Ra，并且該等平板是在介于約95(TC至約985。C的溫度下，并且在介于3000psi至3500psi的壓力下處理一段介于約3小時至約4小時的時間?？墒褂玫匿摷颁摵辖鸬姆N類取決于該流體輸送系統(tǒng)的終端用途。顯示出特別有用的某些代表性鋼及鋼合金包含不銹鋼316L(或UNSS31603)、不銹鋼317L(或UNSS31703)、不銹鋼317LN(或UNSS31726)、Avesta254SMO(或UNSS31254)、AvestaA16XN(或N08367)、Duplex2205(或UNSS32205)、及Duplex2507(或UNSR30003),上述僅做為范例而不做為限制。但是，重要的是，就我們所知，這些材料并無法在軋鋼機產出的型態(tài)下直接使用。若欲將該些材料用在擴散接合上而不在該等接合層之間使用界面層，則必須對該些材料進行特定處理。在欲用來制造該流體流動處理設備的片料的買主的要求下，此特定處理可在軋鋼機，或在碾磨或拋光現(xiàn)場4丸行?？梢蟛讳P鋼316L符合SEMI-F20規(guī)格中與化學組成、機械性要求、晶粒尺寸、夾雜物評級(inclusionratings)、以及抗腐蝕性篩選有關的要求。就流體輸送應用而言，我們判定符合這些SEMI-F20規(guī)格的特定要件可確保后續(xù)處理會在最少成本下成功接合。此特定處理/選擇的應用僅關于316L不銹鋼，而并未針對上列的其它合金或鋼。關于上述的其它不銹鋼，就要求更高的應用而言，建議這些不銹鋼被處理/選擇以符合上面關于不銹鋼316L所述的相同的SEM卜F20規(guī)格。此外，取決于應用，較適當?shù)氖牵雍喜考煞细鶕?jù)SEMI-F77所測得的大于10。C的關鍵痕蝕溫度(criticalpittingtemperature)值，以及根據(jù)ASTMG-48F所測得(以利用傾斜13。的剖面制備的樣品)的在界面處^0±TC的關lt間隙溫度(criticalcrevicetemperature)。關于上述所有的不銹鋼，建議沿著該接合線的晶粒尺寸是在根據(jù)ASTME112的約5(63.5微米平均直徑)或更細小的范圍內。在坯料階段的ASTME45的建議夾雜物要求為A型夾雜物薄(thin)=1.5或更低，并且重(heavy)=1.0或更低；B型夾雜物薄-1.0或更低，并且重=1.0或更低；C型夾雜物薄=1.0或更低，并且重-1.0或更低；以及D型夾雜物薄=1.5或更低，并且重=1.0或更低。也建議ASTM-240的機械性要求。當該應用是用于高度腐蝕環(huán)境時，該材料應符合根據(jù)ASTMA262的實施弁的粒間腐蝕要求(intergranularcorrosionrequirement)。必須處理欲擴散接合的鋼或鋼合金的配接面(matingsurface)以提供低于10Ra微英寸的表面粗糙度。典型地，該表面粗糙度是介于約3Ra微英寸和約10Ra微英寸之間，并且更典型地，該表面粗糙度是介于約5Ra微英寸和約10Ra微英寸之間。雖然僅需拋光該等平板的接合表面，以得到構成所制造的流體流動部件的平板的擴散接合，但在欲擴散接合的配接面獲得期望表面粗糙度的整體工藝的一部分可包含一電拋光工藝(或提供等效結果的機械拋光)，其拋光圖案化通道表面和通孔表面以及欲接合的平板的主表面。這些表面的拋光對于減少可由在該流體流動設備(組件)經定位使用后流經這些表面的流體所產生的微粒上是有幫助的。用來獲得10微英寸Ra或更低的平板表面粗糙度的方法的詳細描述隨后提出的「實施方式」中描述。除了表面粗糙度之外，為了獲得良好的擴散接合，欲接合的平板的整體平坦度應為±0.001英寸，并且在任4平方英寸面積內為±0.0005英寸。就單軸負載擴散接合方法而言，在未受限情況下(unrestrainedcondition),該平板的整體平行性(parallelism)應是土0.001英寸，并且在任4平方英寸面積內為±0.0005英寸，其中未受限表示該部件的移動并未因夾鉗或其它限制方法而受到實體限制。此外，若使用觸止塊(stopblock)和堆棧，則就單軸負載而言，該平板的厚度公差應是士0.005英寸。一旦該等平板上的表面處理已經完成，在擴散接合內部邊緣處的去毛邊(deburring)需要0.005英寸的最大半徑。除了表面粗糙度之外，欲擴散接合的配接面的清潔度必須審慎控制。該等配接面的氧化是特別有害的。欲擴散接合的不銹鋼板通常是利用一個11步驟的工藝進行清潔，并且常包含第12個步驟以除去在周圍條件(ambientcondition)下傾向于形成在該等平板表面上的自然氧化層。執(zhí)行如下的清潔步驟1)將該等平板浸泡在一堿性去脂劑(degreaser)中。此種去脂劑的一范例是Enbond(3527頂或依據(jù)功能性觀點的等效物；2)在周圍溫度下將該等平板牽曳通過^200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬??；3)將該等平板浸漬在一酸性蝕刻溶液內達2分鐘，其中該酸性蝕刻溶液是由1%(體積百分比)-5%(體積百分比)的氫氟酸、15%(體積百分比)-25%(體積百分比)的硝酸、以及剩余體積百分比的Dl(去離子)水組成；4)在周圍溫度下將該等平板牽曳通過g200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬?。?)在室溫下以^4M歐姆-公分的水而動力噴灑(powerspraying)該等平板達一段0.5分鐘至4分鐘的時間；6)將該等平板浸漬在一酸性清潔溶液內達約2至約15分鐘，其中該酸性清潔溶液是由40%(體積百分比)-60%(體積百分比)的硝酸、并以Dl水補足剩余體積百分比所組成；7)在周圍溫度下將該等平板牽曳通過^200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬?。?)在室溫下以嘗4M歐姆-公分的水而動力噴灑該等平板達一段0.5分鐘至4分鐘的時間；9)將該等平板浸漬在2M歐姆-公分的水中達一段10分鐘至30分鐘的時間；10)將該等平板浸漬在4M歐姆-公分的水中達一段10分鐘至30分鐘的時間；以及11)在一黑光(blacklight)下檢查該等平板的松散微粒。若微粒濃度不符合依經驗決定的特定擴散接合工藝的可容許水準，則可能需要重復該清潔工藝。在大部分情況中，因為該清潔表面在暴露于周圍氧氣下時的自然氧化，故執(zhí)行一額外的步驟是適當?shù)?2)利用激剝離法或例如電子轟擊或離子濺射的其它動力工藝以除去原生氧化物。建議此激剝離法在一惰性氣體下執(zhí)行，并且該擴散接合處理的環(huán)境也是一惰性氣體環(huán)境，直到所有平板皆已堆棧并且點焊(tacwelded)就定位為止，以避免該等接合表面在該擴散接合工藝之前氧化?？闪繙y清潔品質以追蹤離子污染物。如下陽離子物種是用離子層析儀量觀寸紹、銻、砷、鋇、鈹、鉍、硼、鎘、鈣、鉻、鈷、銅、鎵、鍺、金、鐵、鉛、鋰、鎂、錳、鉬、鎳、鈮、鉀、銀、鈉、鍶、鉭、鉈、錫、鈦、釩、鋅、鋯、及NH/。下列的陰離子物種是用ICPMS(感應耦合等離子質譜儀)量測(F)、(CI-)、(N02-)、(Br-)、(N03》、(SCV)、及^04)—3。陰離子和陽離子的總質量和會產生以每單位面積的微克量表示的總離子污染，并且可符合SEMASPEC90120399B-STD量測。我們判定總離子污染低于每平方英寸0.33微克的表面清潔度是適用于高品質接合。若要達到高品質接合，形成厚度大于約10埃(以SEMIF72內所述的方法測量)的層的自然鈍化氧化物(其是從周圍氧氣產生的氧化鉻和氧化鐵及其它金屬氧化物)在平板上是無法接受的。就單軸擴散接合而言，當不可能在非氧化環(huán)境下堆棧該等部件時，則重要的是，在除去該等氧化物后立即開始堆棧該等平板，并且盡快開始該擴散接合工藝。就使用該HIP接合技術的擴散接合而言，重要的是，在清潔后盡快執(zhí)行真空外圍焊接，并且較佳地在一惰性環(huán)境中執(zhí)行該焊接直到施加真空為止。在可能的狀態(tài)下，10—6托耳的真空是適當?shù)?，以從該等接合區(qū)域除去氧氣。在HIP接合工藝的初始部分期間無法得到真空的情況中，則可能允許讓任何受制空氣擴散通過該金屬，并在該HIP周期期間排出至該HIP容器內。但是，無論特定環(huán)境條件為何，會需要在最初實驗判定可容忍度。若必須在清潔后及擴散接合前存放平板，該等平板需要打包裝入以惰性氣體壓力填充的袋子內，以保護該接合表面直到使用為止。在使用單軸負載擴散接合時，重要的是，設計欲擴散接合的平板/薄片以使該擴散接合工藝期間發(fā)生的尺寸變化在圖案化該等平板時被計算在內。熟知技藝者，鑒于欲在該等平板的接合期間應用的處理條件，可計算在個別平板內的預期圖案移動應是多少，并且可調整該平板內的圖案尺寸以做適當補償。例如，假設在整個接合期間有均勻的膨脹及3%的壓迫，則可估計預期的尺寸變化。在此隨后討論壓迫。欲擴散接合的材料平板需在該擴散接合工藝期間對齊并保持在定位。在此間隨后描述的實施例中，在該等平板外部周圍點焊期間，該等平板是利用對位銷保持在定位。該等平板的單軸負載擴散接合期間所使用的壓力、溫度、和時間條件是經設計以達到某程度的壓迫量。其中壓迫是定義為組合的平板在厚度上的縮減％。壓迫是一個需控制的一重要量，以增強在一已知的固定壓力下的接合品質。通常，本發(fā)明設計擴散接合的壓迫量是介于約0.75%至約3.5%。擴散接合層的界面的空隙密度(voiddensity)也是重要的?？障睹芏仁菣z驗該接合對象的剖面時在接合層界面所觀察到的空隙量的度量。我們判定使用在此所述的單軸負載擴散接合方法中的約1.5%和3.0%之間的壓迫所獲得的高品質接合會產生低于10%的空隙密度，其中該空隙是以100x的放大倍率查看該等接合層的剖面來測量，并且該空隙密度是沿著該界面長度的線總長度內的斷裂長度總合，再除以視野內該界面的總長度，然后乘以100。可設計一擴散接合流體流動歧管(在一氣棒中使用的種類的一例)的入口及出口端口，以與目前在技藝中所用的既存模塊單元種類回溯兼容(backwardcompatible)。此外，可設計使功能性流體流動裝置能夠連接在該擴散接合流體流動歧管表面上所需的密封構件，以與此功能性流體流動裝置接合。第1A圖是一工藝流程圖的第1頁體流動通道(例如一氣棒)的基本步驟第1B圖是一工藝流程圖的第2頁體流動通道(例如一氣棒)的基本步驟第1C圖是一工藝流程圖的第3頁體流動通道(例如一氣棒)的基本步驟，其示出可用來制備一擴散接合流,其僅做為范例而不做為限制。，其示出可用來制備一擴散接合流，其僅做為范例而不做為限制。，其示出可用來制備一擴散接合流,其僅做為范例而不做為限制。第2A圖是欲擴散接合至一底板上以形成一基板的圖案化材料的頂板的簡要圖。該基板可用來做為一氣棒的流體流動系統(tǒng)的一部分，該氣棒是可用來做為半導體工藝設備的一部分的類型。此第2A圖標出該頂板內的通孔，其可應用在單軸擴散接合上，但無法用于使用HIP接合技術的擴散接合上。第2B圖是欲接合至第2A圖的頂板上的圖案化材料的底板的簡要圖。第2C圖是用于一氣棒的基板的頂板和底板的組件的簡要圖，該氣棒是可用來做為半導體工藝設備的一部分。第2D圖標出該擴散接合氣棒組件的簡要視圖，其強調該組件的頂表面，該頂表面被隨后加工以在該頂表面上提供密封裝置，并提供此裝置的附接。第2E圖標出該擴散接合氣棒組件的簡要視圖，其強調該組件的底表面，以顯示用于裝置附接的加工以及供凈化氣體進出該氣棒組件的開口，以及工藝氣體出口。第2F圖標出各裝置組件安裝在該氣棒頂部之后的擴散接合氣棒。第3A圖標出一材料板，其是經圖案化以做為用來制造兩個氣棒及會產生測試圖案(測試片)的空白區(qū)(未加工區(qū))的材料頂板。第3B圖標出一材料板，其是經圖案化以做為用來制造兩個氣棒、位于左上角的測試圖案、及會產生另外的測試圖案(測試片)的空白區(qū)(未加工區(qū))的材料底板。第3C圖標出第3A和3B圖所示的材料頂板和材料底板的組件。第3D圖標出將材料頂板及底板的組件擴散接合成為可切割出兩個氣棒基板的接合基板。此圖式也示出在該頂板表面上所做的額外加工，以提供欲連結至每一個氣棒頂部的裝置密封界面和附接孔。也示出會產生另外的測試圖案(測試片)的其它空白區(qū)(未加工區(qū))。第3E圖標出該擴散接合氣棒基板的頂視圖，其具有待從該擴散接合基板切下的兩個氣棒及多個測試片的布局的圖標。第4A圖是用于形成包含可完全整合的在線式過濾器的多層結構430的初始結構400的簡要分離圖。此結構400是取自讓與本發(fā)明的受讓人的的操作的更完整的呈現(xiàn)。第4B圖是示出由初始結構400產生的多層結構430的概要頂示圖，其具有示于其上的剖面標記A-A。第4C圖是示出包含一可完全整合的微粒在線式過濾器450的多層結構430的A-A剖面線的概要剖面圖。第4D圖是多層結構430的更為立體的四分的三側視圖，并示出在線式過濾器450的入口432及出口434。第5A圖是可完全整合在一多層流體處理網(wǎng)絡架構中的類型的可整合式多層壓力傳感器550的概要立體圖式。第5B圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的側502的概要側視圖，其具有示于其上的剖面標記A-A。第5C圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的側504的概要側視圖，其具有示于其上的剖面標記B-B。第5D圖是第5B圖所示的壓力傳感器500的剖面A-A的概要圖式。第5E圖是第5C圖所示的壓力傳感器500的剖面B-B的概要圖式。第5F圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的分解立體圖，示出組成該可完全整合的壓力傳感器的個別組件層。第5G圖是該陶資盤524底側542的放大圖，示出該中心電極544和該外部電極546。第6圖是示出用于擴散接合在此所述的抗腐蝕鋼的類型的主要處理參數(shù)的一范例組的圖式，其中當該擴散接合部件是用于半導體流體流動系統(tǒng)應用時，可預期該些處理參數(shù)可提供有利的物理特性。第7圖是示出用來擴散接合316L不銹鋼的主要處理參數(shù)的第二范例組的圖式，其中在泄漏測試及測試機械性質時，處理參數(shù)提供一令人滿意的部件。這些處理參數(shù)在范例1中示出。主要組件符號說明100流程圖102、104、106、108、200、300頂板202、222表面204、232、235、237、206、226厚度208、228寬度210、230長度212直徑220、320底板224、323、324、325、232深度240組件260氣棒歧管262頂表面264、270區(qū)域266螺紋孔282底表面/閥284、294三口閥286過濾器288轉換器290、296二口閥292MFC/質流控制器301、341對位孑L302、322上表面333、335、337通孔340擴散接合結構342、344氣棒346埋頭孔350、352、354、356測試片400初始結構405結構407狹縫404、406、408、410、412、414、416、420、512、516、518、522422頂層430多層基板432流體入口434流體出口436通道448介質450過濾器500壓力傳感器502封閉側504側506開口/出口/入口510外基部/底層513、521狹縫514組件515通道/導管第一室520膜片521523第二室524盤526間隔物528蓋529(第三)室530吸氣泵532銷538絕緣孔542下側544、546電極/接點600圖式602、604、606軸具體實施例方式做為細節(jié)描述的開端，應注意到，如在此說明書及附屬申請專利范圍所使用者，單數(shù)形式"一"、及"該"包含數(shù)個指涉對象，除非上下文清楚指定其它意涵。在使用「金屬」或「金屬的(metallic)」的用詞時，了解到這包含金屬合金。在本發(fā)明各處對于本發(fā)明的了解有重要性的其它用詞在上下文中定義。當在此使用"大約"一字時，這是想要表示所表達的標稱值是精確至±10%以內。本發(fā)明是有關于一種擴散接合、節(jié)省空間的整合式流體輸送系統(tǒng)，其特別是用于半導體處理設備中的氣體分配上。該擴散接合流體輸送系統(tǒng)可包含例如但不限于為整合式裝置，包含過濾器及凈化器、壓力傳感器、壓力調節(jié)器、流體熱傳感器、層流組件、開/關閥、質流控制器、以及止回閥。該等整合式流體處理裝置在該擴散接合的整合式流體輸送系統(tǒng)中可以是在線式(inline);或者，該等流體處理裝置可表面li著在一擴散接合歧管上，該歧管含有許多流體流動通道；或者，該等流體處理裝置和流體輸送系統(tǒng)可包含模塊單元的組合，其是以各種順序連接以提供特別功能。無論設計為何，本發(fā)明包含經擴散接合以在該等擴散接合層之間產生密封(leaktight)接合的數(shù)個層。用來形成該多層結構的該等層是圖案化層，其中一圖案的第一部分可貫穿一層，而該圖案的第二部分是存在至該層內的一標稱深度，但并不貫穿該層。在某些情況中，所有的圖案皆可貫穿一層，而在其它情況中，所有的圖案皆存在至該層內的一標稱深度。部分部件裝置結構，且在某些情況中的整個裝置結構是利用圖案化鋼及鋼合金層制造，其是利用擴散接合耒黏著。較佳地，但并非必要(取決于設計)，整合在一般流體處理結構中的一部件裝置或該部件裝置的一部分是同時與該一般流體處理結構(通常是一歧管)擴散接合。一整合式流體輸送系統(tǒng)網(wǎng)絡架構通常包含使用至少一個氣體分配通道的組件，其中該組件包含使用已經擴散接合在一起的數(shù)個(即，至少兩個)金屬層(通常是平板)的結構。該等金屬層通常是由選自由不銹鋼316(或UNSS31600)、不銹鋼316L(ilUNSS31603)、不4秀《岡317L(islUNSS31703)、不、《秀4岡317LN(i^UNSS31726)、Avesta⑧254SMO(或UNSS31254)、Avesta⑧A16XN(或N08367)、';夭其斤田一月巴Duplex⑧2205(ilUNSS32205)、以及Duplex⑧2507(或UNSS32750)所組成的群族的沃斯田不銹鋼來制造。該等金屬層(板)也可由固溶強化型(solidsolutionstrengthened)的lcone瞎625(或UNSN06625)、HastelloyC22(或UNSN06022)、Elgiloy⑧(或UNSR30003)及基本上與這些材料等效的其它含鋼材料，及其組合物來制造。通過基本上等效，想要表示在此所述的工藝條件可用來擴散接合該含鋼材料，當該接合溫度和壓力經調整以達到10%或更低的界面空隙密度(在100%放大倍率的界面的剖面圖上)。Avesta254SMO(或UNSS31254)及AvestaA16XN(或UNSN08367)為沃斯田不銹鋼，且由于其高鉬含量，故對于痕蝕(pittingcorrosion)和裂縫腐蝕(crevicecorrosion)具有高抗性。Duplex2205(或UNSS32205)為最常用的肥粒鐵不銹鋼/沃斯田不銹鋼，乃因為其具有絕佳的抗蝕性及高強度。Duplex2507(或UNS32750)為具有高鉻、鉬及鎳含量的超級雙相(superduplex)不銹鋼，其是針對高強度及高抗蝕性的應用而設計的。鋼對于氯化物應力腐蝕開裂(chloridestresscorrosioncrackin)具有絕佳抗性，以及低的熱膨脹系數(shù)。lcone鵬25(或UNSN06625)及Hastelloy(或N06022)是已知具有高強度及較佳的抗蝕性。Elgiloy(或UNSR30003)具有絕佳的抗蝕性及疲勞應力(fatiguestress)特性。所有的這些鋼可以使用上述方法而擴散接合。下方的表1顯示出不銹鋼316、不銹鋼316L、不銹鋼327、不銹鋼317L、不銹鋼317LN、Avesta254SMO、AvestaA16XN、Duplex2205及Duplex2507的比較數(shù)據(jù)。熟悉該
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者必定能夠選擇可以使用在本發(fā)明中的相似材料。表1抗腐蝕、可擴散接合的含鋼材料的關鍵元素含量<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>在上面提供的每一種鋼配方中，量最大的成分(通常是材料的上述剩余成分)是鐵(Fe),其是該組合物的重量百分比的剩余部分。所述的所有百分比皆為重量百分比。雖然可使用上面提供的任何配方，但建議的配方提供改善的結果，如較低含量的錳、硅、或硫輔助夾雜物最小化；以及，較高的鉻及鉬含量提供改善的抗蝕性?？纱嬖谟诤摬牧蟽龋⑶矣蒘EMIF20設下最大限制，以用于半導體生產設備內的其它成分包含0.30%的最大銅含量、0.05%的最大鈮含量、0.01。/。的最大鋁含量；0.02。/。的最大鈣含量；0.02%的最大鈦含量，以及0.02。/。的最大硒含量。符合SEM卜F20關于硫含量和銅含量的規(guī)格的材料對于半導體裝置制造應用是特別有幫助的。就擴散接合應用而言，我們判定低碳含量，例如^0.010%(重量百分比)，對于在長時間冷卻周期期間防止敏化(sensitization)而言是重要的(在后方討論)。避免碳支撐結構與該不銹鋼的接觸亦十分重要，因其在高溫接合工藝期間會增加碳濃度并影響對于腐蝕的敏感度。鋼或鋼合金內的晶粒尺寸對于維持機械強度而言是重要的。擁有依據(jù)ASTME112的5(635微米平均直徑)或更微細的晶粒尺寸是有利的。小晶粒也較不易于在晶粒邊界處析出碳化鐵，此種碳化物在該處會降低抗蝕性。若擴散接合期間的溫度太高，而且碳含量太高，則大晶粒會成長，并且即使因為大尺寸晶粒的成長而可產生良好的接合，但材料強度會較低并且抗蝕性會惡化。該"低碳"沃斯田不銹鋼的優(yōu)勢在于其在一段特定時間內承受一特定溫度水準期間維持抗蝕性的能力，其和碳含量成反比。此特性在鋼鐵產業(yè)中稱為r敏化(sensitization)」。因此，最小化該不銹鋼內的碳并且最小化該擴散接合的冷卻時間是非常重要的。需時一整天的冷卻周期可能使該敏化區(qū)內的部件承受太多時間，并且可能造成敏化材料。快速冷卻時間，在30分鐘至幾個小時的等級，對于在上表中所示的碳含量(0.08%重量百分比或更低，并且通常約0.02%重量百分比或更低)是較適當?shù)?。?圖標出用來擴散接合上述鋼鐵的主要參數(shù)、溫度、壓力、和時間的圖式。第6圖也顯示出若碳含量過高，會發(fā)生敏化的區(qū)域。若該鋼鐵含有有意或無意添加的污染物(識別為夾雜物)所造成的缺陷，此種夾雜物可能是腐蝕的起始點，可能產生強度較低的材料，并且可能是泄漏的根本原因，或甚至一般地抑制高品質接合。依據(jù)SEMIF20，必須符合ASTME45下的夾雜物要求，而使得鋼坯階段A型夾雜物薄(thin)=1.5或更低，并且重(heavy)=1.0或更低；B型夾雜物薄=1.0或更低，并且重=1.0或更低；C型夾雜物薄=1.0或更低，并且重=1.0或更低；以及D型夾雜物薄=1.5或更低，并且重=1.0或更低。為達到高品質接合，必須處理欲擴散接合的鋼或鋼合金的該或該等配接面，以提供低于10Ra微英寸的表面粗糙度。通常表面粗糙度范圍在約3Ra微英寸和約10Ra微英寸之間，并且更典型地，表面粗糙度范圍在約5Ra微英寸和約10Ra微英寸之間。為了在擴散接合之前得到此表面粗糙度，通常在從軋鋼機接收欲接合的該等表面之后，利用研磨、細磨、冷軋、或電拋光進行處理。此表面處理是在所有的將圖案機器加工及/或蝕刻進入及/或穿過欲接合的平板表面之后進行；在產生對位孔之后(但在嵌入對位梢之前)進行；在欲產生埋頭孔(counterbore)的區(qū)域內的任何表面處理之后進行；以及，在電拋光孔洞及通道之后進行。研磨(lapping)是一種通過在拋光化合物的存在下將一材料薄片/平板置于旋轉表面之間來拋光平坦材料的方法。能夠執(zhí)行研磨的設備，例如但不限于為營業(yè)處在伊利諾州Mt.Prospect的Lapmaster公司取得的L_apmasterModel56。另一種選才奪，細磨(finegrinding),其與研磨的區(qū)別在于其使用研磨盤而不是使用拋光化合物，其中鉆石研磨微粒是接合在移動的研磨盤上。此工藝擁有增加制造產量的優(yōu)勢。例如碾磨系統(tǒng)，其也輔助符合表面粗糙度、平坦度、厚度及平行性的要求(其中平行性就單軸擴散接合的多平板堆棧而言是重要的)，以及止動塊技術(隨后描述)的低0.001英寸厚公差，其常用于單軸擴散接合。能夠執(zhí)行細磨的設備例如但不限于可從Lapmaster公司取得的MelchiorreELC1200。達到所要求的表面粗糙度的另一種方法是冷軋。冷軋在使用高度拋光滾輪時能夠提供精細表面粗糙度。冷軋是非常有效率的工藝，并且能夠符合對于薄片/平板的平坦度、厚度、及平行性的要求。此外，該冷軋工藝能夠通過執(zhí)行多道次軋制來添加差排(dislocation)。此種材料中的差排會在高溫接合工藝期間初始新的晶粒成長，藉此增加較小晶粒的量。四重軋機(4-highrollingmill)能夠符合需求，并且若要求進一步的精確度，建議使用廿重軋機(zmill)或荀茲曼壘輥冷軋機(sendzimermill)。最后，可利用形成在一預先形成表面上的金屬在熱或冷狀態(tài)下紋理化該表面。雖然僅需研磨、細磨、冷軋、或紋理化該等薄片/平板的接合表面以得到構成所制造的流體流動部件的平板的擴散接合，但在欲擴散接合的配接面上得到預期表面粗糙度的整體工藝的一部分可包含電拋光工藝，其也可用來拋光該等圖案化通道表面和通孔表面，如上所述般。這些表面的拋光在減少該流體流動裝置(部件)設置就定位后可由流經這些表面的流體所產生的微粒方面也是有幫助的。目前技藝中，已知拋光流體流動部件的內部表面的其它方法，并且我們目前正在發(fā)展特別設計以改善擴散接合流體流動裝置的內部表面的方法。除了表面粗糙度之外，為得到良好的擴散接合，欲接合的平板的整體平坦度應是±0.001英寸，并且在任2平方英寸面積內為±0.0005英寸，或在一限制情況下更大。就單軸擴散接合而言，該平板的整體平行性應是±0.001英寸，并且在任2英寸或更大面積內為±0.0005英寸。此外，就擁有多部件堆棧和使用止動塊技術的單軸擴散接合而言，該平板的厚度公差應是土0.0005英寸。就HIP擴散接合而言，因為在所有表面上的均勻壓力負栽，該平板的厚度公差和平行性要求并不相關。一旦該等平板上的表面處理已經完成，在擴散接合邊緣處的去毛邊(deburring)不應超過最大半徑0.005英寸。除了表面粗糙度，必須控制欲擴散接合的配接面的清潔度。雖然熟知技藝者可依經驗發(fā)展一清潔工藝，其可提供擴散接合所需的特別清潔的表面，但我們已發(fā)展出執(zhí)行得特別好的清潔工藝。執(zhí)行如下清潔步驟1.將該等平板浸泡在一堿性去脂劑(degreaser)中。此種去脂劑的一范例是EnbondQ527TM或依據(jù)功能性觀點的等效物。2.在周圍溫度(ambienttemperature)下將該等平板牽曳通過^200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬浴。3.將該等平板浸漬在一酸性蝕刻溶液內2分鐘，其中該酸性蝕刻溶液是由1%(體積百分比)-5%(體積百分比)的氮氟酸、15%(體積百分比)-25%(體積百分比)的硝酸、以及剩余體積百分比的Dl(去離子)水組成。4.在周圍溫度下將該等平板牽曳通過^200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬浴。5.在室溫下以^4M歐姆-公分的水而動力噴灑(powerspraying)該等平板達一段0.5分鐘至4分鐘的時間。6.將該等平板浸漬在一酸性清潔溶液內約2至約15分鐘，其中該酸性清潔溶液是由40%(體積百分比)-60%(體積百分比)的硝酸、并以Dl水補足體積百分比所組成。7.在周圍溫度下將該等平板牽曳通過^200K歐姆-公分的水的噴霧或浸漬浴。8.在室溫下以^4M歐姆-公分的水而動力噴灑該等平板達一段0.5分鐘至4分鐘的時間。9.將該等平板浸漬在2M歐姆-公分的水中達一段10分鐘至30分鐘的時間。10.將該等平板浸漬在4M歐姆-公分的水中達一段10分鐘至30分鐘的時間。11.在一黑光(blacklight)下檢查該等平板的松散微粒。在大部分情況中，因為周圍氧氣的存在下原生氧化物在該清潔的薄片/平板表面上的形成，故在擴散接合之前必須先除去該等氧化物。這需要一額外步驟12.利用激剝離法(laserablation)，或一般的動力工藝，來除去原生氧化物。此激剝離法應在一惰性氣體下執(zhí)行，并且該擴散接合處理區(qū)的環(huán)境也應在一惰性氣體環(huán)境下，直到所有平板皆已堆棧并點焊(tackwelded)就定位為止，以避免該等接合表面在該擴散接合工藝之前氧化。在單軸負載擴散接合的情況中，設計欲擴散接合的平板中的圖案以使得該擴散接合工藝期間發(fā)生的尺寸變化在圖案化該等平板時被計算在內是重要的。例如一通孔的位置和尺寸會因為該擴散接合工藝期間由于在接合溫度下施加的壓力而稍微變動。熟知技藝者，鑒于欲在該等平板的接合期間應用的處理條件，可計算在個別平板內的預期圖案移動應是多少，并且可調整該平板內的圖案尺寸以做適當補償。例如，假設在整個接合期間有均勻的膨脹及3%的壓迫(crush),則可估計預期的尺寸變化。使用HIP技術的擴散接合而不需計算因為壓力的施加的尺寸改變，因為該壓力是從所有方向平均地施加。欲擴散接合的材料平板上的圖案需對齊并在該擴散接合工藝期間保持在定位。在此間隨后描述的實施例中，在該等平板外部周圍點焊期間，該等平板是利用對位銷而保持在定位。若該等對位銷是由與欲接合的該等平板相同的材料制成，其在接合期間可保持就定位。若使用HIP擴散接合技術，則該等對位銷所用的孔洞不應延伸通過整個平板厚度，并且該等孔洞應含有一通道，因此空氣不會在真空焊接之前被囿限在該對位銷的下。對于該等鋼板的機械要求，如在ASTMA240中所陳述以及SEMIF20所要求者是抗張強度(tensilestrength)最小值70ksi(485Mpa)(49.2Kgf/mm2);0.2°/0偏移下的降伏強度(yieldstrength)最小值25ksi(170Mpa)(17.6Kgf/mm2);伸長度是2英寸或50毫米，最小40%;以及硬度最大值是217畢氏硬度(HB)或95洛氏硬度B。該等平板的擴散接合期間所使用的壓力、溫度、和時間條件是經設計，以當該等配接面的表面粗糙度范圍在約0.5微英寸Ra至約10微英寸Ra時，可達到范圍在約0.75%和約3%之間的壓迫量(定義為被接合的平板的高度的縮減比例)。通常所用的壓迫量是在約1.5%至2.5%范圍內。第6圖的處理圖式600在軸602示出以psi計的壓力、在軸606示出以。C計的溫度，以及在軸604示出以小時計的時間。平板堆棧是如第2C圖中所示者，其隨后在此討論。一旦平板堆棧的溫度在約970°C，則將該堆棧在約3,500psi的壓力下保持一段約4小時的熱煉時間(soaktime)以達到良好的擴散接合。然后以提供可接受的產品的速率來冷卻該平板堆棧，但是，后來發(fā)現(xiàn)為了改善抗蝕性，該平板堆棧應該更快速冷卻，以最小化耗費在該敏化區(qū)上的時間。在接合后，該材料應符合如SEMIF20關于ASTMA262的實施E的粒間腐蝕(intergranularcorrosion)需求。測量應在敏化條件下(677。C下1小時)執(zhí)行。此類型的測試通常被金屬制造產業(yè)用來做為腐蝕性的篩選試驗。如前所述，雖然可能將圖案機器加工至欲擴散接合的金屬層內，但更經濟的做法是將圖案蝕刻至該層內，在大部分情況中，是使用在金屬處理技藝中已知的化學蝕刻類型或在半導體技藝中已知的等離子蝕刻類型。當欲將該圖案完全蝕刻穿過一金屬層時，該金屬層的厚度通常在約0.0005英寸至約0.06英寸范圍內；更典型地，約0.002英寸至約0.05英寸；最典型地，約0.025英寸。當欲利用計算機數(shù)控銑制法(CNCmilling)來機器加工該圖案時，該金屬板或層的厚度在約0.060英寸至約0.375英寸范圍內，更典型地約0.125英寸至約0.3125英寸，并且最典型地，約0.250英寸。使用一系列擴散接合的薄金屬層容許在一基板內形成更復雜的流體流動導管以及更復雜的裝置部件，同時控管該擴散接合的基板或裝置內的內表面粗糙度。該流體流動導管的內部表面粗糙度的平滑度是通過使用磨料流動加工來除去在該機器加工圖案化工藝期間產生的任何起伏(waviness)(其中起伏是指長波長表面起伏，通常是該等層的厚度的等級)以及在該等平板的對齊和堆棧期間產生的內部間隙的該流體流動導管的內表面的處理來改善。一金屬板/層通常包含一系列通孔及盲溝槽和通道，因此，當該等層以一特定方式堆棧時，一對齊的通孔組合在該堆棧內提供特定的預期內部形狀。該等內部形狀包含通道或其它功能性裝置結構。該等通孔通常是圓形或橢圓形，以最小化突出的尖銳邊和角，該些尖銳邊和角可在該流體輸送系統(tǒng)的操作期間磨損并產生微粒。當利用計算機數(shù)控銑制法來產生該等通孔、盲溝槽和通道時，該等內部形狀在接合前非常可能會有角落及粗糙表面。該等金屬層有利地是利用化學蝕刻、電化學蝕刻、或其組合來進行圖案蝕刻?；瘜W蝕刻或電化學蝕刻通常提供較高的生產力。圖案化層/平板的其它方法可以是沉模放電才幾器力口工(diesinkelectro-dischargemachining)、或超音波攪動研磨料結合電化學機器加工、等離子蝕刻、脈沖電化學機器加工、或其組合，上述僅做為范例而不做為限制。某些上述工藝在該材料內引起某程度的應力量，其會擾亂該平板的平坦度。因此，用來圖案化該等平板的任何方法應經過設計以有低的應力產生，或是需要在該平板上執(zhí)行一后續(xù)去除步驟，例如退火或超音波處理。從該等平板除去應力確保該最終部件的平坦度，例如第2A-2F圖所示類型的流體流動歧管。使用電化學蝕刻來除去金屬會傾向于在通孔上提供較平滑的表面，這輔助減少來自該流體處理網(wǎng)絡架構的微粒污染源。在該電化學蝕刻是在微影光罩的輔助下執(zhí)行的實例中，在除去該光罩之后，該電化學處理方法可用來降低欲在該擴散接合工藝期間接合的表面的粗糙度，進而容許較佳的擴散接合。利用光電化學金屬去除技術的等向性蝕刻在深孔內產生波浪狀輪廓。為減少該等波浪狀特征結構，使用超音波攪動研磨料增加金屬去除的各向異性(anisotropy)，其在該電化學蝕刻工藝期間提供與該金屬表面垂直的優(yōu)先材料射出。在某些情況中，當欲在其上執(zhí)行微影圖案化的金屬板厚度超過0.06英寸時，計算機數(shù)控加工該圖案進入該金屬內，然后在符合上述要求的加工層上產生表面粗糙度可能是較實際的。多種部件裝置，例如層流裝置、質流控制器或流量感測裝置、流量限制器、開/關閥門、止回閥、過濾器、壓力調節(jié)器、以及壓力傳感器(例如并且不做為限制)，可至少部分并入上述多層結構中。在某些情況中，當包含裝置組件在該多層結構中為不實際時，則一部分的部件裝置可表面都著在該流體處理網(wǎng)絡架構上。下面提供的該示范性實例是有關于圖案化鋼板的擴散接合，用以形成可與"頂部黏著"裝置所連接的流體流動歧管，或是有關于圖案化鋼板的擴散接合，該圖案化鋼板包含整合式裝置結構，其為該擴散接合配置/結構的一部分。圖1標出一擴散接合工藝的工藝流程圖100,其大體而言是本發(fā)明方法的代表。取決于所用材料及該擴散接合結構的終端用途，可不使用圖1所示的某些步驟。在某些情況中，可購買已經過工藝流程圖100上所列的一部分步驟處理過的基板材料。參見圖1,從在此早先描述過的抗蝕性材料的種類中選擇欲用來形成基板的坯料(步驟102)。該坯料的角落可經切割而成為圓形(步驟104)。然后，通常將該坯料鍛造為一材料平板，并成為可進行熱軋的尺寸，藉此從材料坯料成為材料平板或薄片。熱軋該材料板(步驟106),其是使用技藝中已知技術而將材料坯料變成為擁有冷軋或碾磨所期望的厚度的平板或薄片。通常，在熱軋程序后，會修整該等平板的末端(步驟108)。在平板制備之后，利用技藝中已知技術而酸洗并退火(較佳地在真空中退火)該平板(步驟110)。隨后，細磨或冷軋該平板(步驟112)至最終厚度以改善平坦度、平行性和表面粗糙度。在該冷軋程序(步驟112)之后，該表面粗糙度范圍是介于約2微英寸Ra至約10微英寸Ra。接著將經過冷軋或細磨過的平板進行真空退火(步驟114)。可在該真空退火工藝(步驟114)后，產生欲在擴散接合處理(步驟134)之前用于堆棧及對齊的對位孔(步驟116)。然后在該平板上的埋頭孔位置處選擇性地超音波處理(未示出)該等平板，其中會在擴散接合結構或裝置的制造期間需要用到埋頭孔。然后，對該等材料平板118進行圖案蝕刻，或圖案機器加工及去毛邊。當欲產生的圖案的深度，或一開口欲蝕穿的厚度超過約0.06英寸至約0.10英寸時，則加工該圖案通常是較不昂貴的。當欲產生的圖案的深度，或一開口欲蝕穿的厚度范圍從約0.0005英寸至約0.10(并且更典型地0.06)英寸時，化學蝕刻或等離子蝕刻欲處理的該等平板通常是較經濟的。取決于生產者規(guī)格，該平板厚度的精確度會改變，但生產者可生產在熱軋時具有厚度公差約+0.025英寸至-0.025英寸的平板，以及當熱軋之后進行細磨時具有厚度公差為+0.001英寸至-0.001英寸的平板，或當熱軋之后進行冷軋或雙盤碾磨時具有厚度公差為+0.005英寸至-0.005英寸的平板。對鋼薄片/平板進行圖案蝕刻，或對薄片/平板進行圖案化機器加工及去毛邊，或上述的組合的工藝步驟是示于圖1的步驟118中。或者，除了加工或圖案蝕刻或上面直接描述的其它方法之外，可"鑄造(coined)"、或冷壓或冷成形、或熱閉模鍛造該平板，以在該等平板內提供該等圖案化特征結構。在該等平板進行圖案化(步驟118)之后，該等特征結構可能需要經由氧化鋁纖維刷來機械拋光，或者可能需要進行電拋光(步驟120)，以在并未由步驟118或122中的工藝處理的該等孔和通道上提供較精細的表面粗糙度。能夠切割一孔，并且例如提供5微英寸Ra至20微英寸Ra的表面粗糙度的工藝為脈沖電化學加工、鑄造、及電化學蝕刻。如圖1的步驟120所示者，在擴散接合之前，該等平板的表面通常利用技藝中已知的技術類型而被電拋光，用以平滑化該等圖案化平板內的孔和通道的表面。通常，對欲擴散接合的整個平板進行電拋光，因此不止該平板的圖案化區(qū)域被電拋光，并且該平板的整個表面也會被電拋光。因為擴散接合界面處的氧化物形成會造成不佳的接合，故重要的是，要注意到太厚的氧化物層，其可能在電拋光期間產生，并會抑制良好的接合。因此，當該氧化物層厚度不大于40A(埃)時，則可接受使用初電拋光(as-electropolished)的表面來進行擴散接合。擁有10埃至40埃厚的氧化物層是可接受的。移除該氧化物層至10?；蚋〉暮穸仁怯欣?以增強圖案化的內部流動通道上的抗蝕性)。當在高于約95(TC的溫度下執(zhí)行擴散接合，并且該接合表面上的氧化物薄膜低于約40埃時，該氧化物層在受壓下被壓迫至一不穩(wěn)定狀態(tài)，該氧化物層并不顯著影響該界面處的接合品質。在電拋光之后，使該等平板外表面的所有擴散接合配接面經受細磨及/或研磨(步驟122),藉此除去最終平板厚度超過該預期最終厚度的0.003英寸內的厚度，并且將該等配接面的表面粗糙度是經處理至范圍從約5微英寸Ra至約10微英寸Ra的粗糙度。然后例如可真空退火該等平板(步驟124)以減輕由研磨所引發(fā)的應力。選擇性地，或取代研磨，在有足夠的剩余材料之前提下，可用一細磨工藝來處理該等平板(步驟126),以獲得0.0005英寸的平坦度、0.0005英寸的平行性(就單軸擴散接合而言)，以及土0.0005英寸內的厚度，并擁有預期的表面粗糙度?，F(xiàn)在，該等薄片已制備并準備好繼續(xù)進行檢測及擴散接合。然后利用坐標量測儀(步驟128)以及光學掃描(步驟130)來檢測該等平板。在該等薄片/平板的檢測(步驟128和130)之后，則清潔該等平板。在檢測該等平板(步驟128和130)之后，則以先前描述的方式清潔該等平板；通過壓接定位該些銷，并使用液態(tài)氮而使該些銷暫時縮小以裝設至該等對位孔內，用以將該些銷定位；以及堆棧該等平板以進行接合(步驟132)。點焊該等堆棧的平板(步驟132),以使該些銷留置在定位上。點焊是用來在堆棧操作期間，以及在施加壓力時出現(xiàn)不平均負栽的情形下，用來保持該等平板不動。該等平板是在平板之間的界面外圍處，且在該堆棧每一側的3或4個位置上進行點焊。隨后，該等平板可使用液壓而進行單軸擴散接合(步驟134)。在第2A-2F圖所示類型的流體流動歧管的制造中，該等不銹鋼板是成對堆棧，因為存在有頂板及底板。在堆棧時可以有任意數(shù)量的多重接合平板。在此情況中，每一個多重堆棧平板稱為一平板組。在單一個擴散接合爐(furnace)周期中可接合多個平板組。每一個平板組是由分隔板以及負栽重配塊(loadredistributionblock)分隔開。一般來說，該負栽重配塊是2-5英寸厚，并且對于厚度、平坦、及平行的公差與該部件平板有相同要求。該等分隔板防止該平板組與該重配塊接合。該等分隔板可由鉬或不銹鋼制成，但必須涂覆有例如氧化釔的材料，以避免該等部件翻附在通常是石墨的該等重配塊上。氧化釔可經電子束濺鍍沉積以制造強力附著在該分隔板上的薄膜。該負載重配塊是用來將接合負載平均地重新分配在下一個堆棧平板組上。由于一平板組擁有分散在整個平板組上的高及低負載點(由孔及無孔所界定)，故該負栽重配塊將負栽平均地重新分配在該下一個部件上。該負載重配塊和負載重配圓錐體是由石墨制成。使用一組觸止塊(stopblock)來限制該等平板組上的壓迫。該等觸止塊也由石墨制成，其是執(zhí)行若干功能。首先，該等觸止塊限制施加至該等部件上的壓迫量。該觸止塊尺寸是經選擇以在達到壓迫時降低至少50%的負載。再者，一旦接合后，該等觸止塊會造成均勻負栽，因此肇因于厚度、平坦度、及平行性的變異則會在整個負載表面上重新分配。爐內的整組部件是用來確保高品質接合。該等平板組是連同分隔板、負載重配塊、以及觸止塊而堆棧進入該爐。各個這些部件的平坦度、以及平行性公差累計必須最佳化，以確保該等平板組上的均勻橫向負栽。必須控管厚度公差以達到精準的壓迫％。在該等平板擴散接合后，利用坐標量測儀執(zhí)行該擴散接合的尺寸檢測(步驟136),以查看在接合之前已存在于該等平板內的所有圖案是否在接合期間(步驟134)適當排列，以提供可接受的成品結構。在該擴散接合結構的擴散接合(步驟134)和檢測(步驟136)之后，選擇性地，在隨后會制作埋頭孔的位置執(zhí)行超音波處理(步驟138)。接著執(zhí)行鉆孔、去毛邊、磨光及刻螺紋(tapping)(步驟140),以提供終端用途所需的任何外部裝配或連結點。若執(zhí)行超音波處理則不需要進行磨光。在接合之后進行的鉆孔、去毛邊、磨光和刻螺紋(步驟140)之后，該接合結構的內部表面可經磨料流動加工(步驟142)至可接受的粗糙度，其通常是在約5微英寸Ra至約10微英寸Ra范圍內。該
技術領域：
所熟知的技術r擠壓研磨(ExtrudeHone)」是在ExtrudeHone所制造的設備中執(zhí)行，而其為可用的磨料流動加工的方法的一。當該擴散接合結構包含多于一個部件時，定位個別部件的尺寸，將該等部件由該結構切下，并且所切下部件的邊緣是經去毛邊(步驟144)。在該等部件從一結構分離之后，并且在電拋光之前，鈍化并清潔該等個別部件(步驟146)。在此情況中，"鈍化"表示強化表面處的鉻至約20埃的深度，以產生一氧化鉻表面，進而具有改善的抗蝕性。當該制造平板是316L不銹鋼時，此材料需要鉻鈍化，若是例如Inconel⑧625和HastelloyC22的其它材料，則不需要此種鈍化以獲得較佳的抗蝕性。應執(zhí)行清潔以使該部件不包括有處理期間所產生的微粒。然后標記每一個部件(步驟148)?？捎眉せ蚱渌鍧嵉臉擞浄椒▉韴?zhí)行上述的部件標記。在標記之后，對每一個部件進行壓力及泄漏測試(步驟150)以確定所有平板皆適當?shù)財U散接合并且適于使用。可用氦氣來進行泄漏測試，并且可使用氮氣來進行壓力測試。泄漏測試應符合利用氦氣的1e—9atmcc/s的要求。該等部件的最終檢測選擇性地包含超音波成像及/或X射線(步驟152)。兩種方法皆提供該接合界面的定性量測。超音波掃描提供該界面的表面圖(surfacemap)，其是通過投射超音波通過該部件，然后測量反射訊號的振幅而得。較高振幅反射是該界面處的空隙的效果，并且可產生接合品質的2D圖。X射線與該界面處的空隙反應以提供接合品質的指示?？墒褂萌我换騼煞N方法在采樣的基礎上分析接合品質。將通過最終檢測的部件裝入一密封袋中、裝箱、并運送(步驟154)。裝袋可保護該等部件在使用前的運送及儲存期間不受到暴露?？稍谥圃旃に嚻陂g視需求而重復工藝流程圖100中的任何步驟(步驟156)。例示實施例范例1此實施例是用于半導體處理的類型的氣棒的一級生產(firstlevelproduction)。擴散接合兩個材料板以產生含有流體流動通道的抗腐蝕、防漏的歧管，該等通道可連接至"頂部黏著"在該歧管外表面上的各個裝置。擁有黏著在表面上的裝置的歧管，其在半導體產業(yè)中稱為「氣棒(gasstick)」。用來生產該歧管的材料板是利用CNC(計算機數(shù)控)加工設備來進行加工，以在欲擴散接合以形成該歧管的材料板內產生開口及/或通道。在第2A至2F圖中示出在本例中生產的歧管。第2A圖標出在穿過該頂板200而加工制作開口(通孔)204之后的歧管的頂板200。開口的圖案是基于欲與完成的氣棒歧管表面202連接的裝置(未示出)。頂板200的厚度206(t)是0.130英寸。頂板200的寬度208(w)是1.380英寸。頂板200的長度210(1)是12.537英寸。每一個開口204的直徑212(d)是0.177英寸。建構頂板200的材料是不銹鋼316L，因為這是目前市面上可得的具有較佳抗蝕性的不銹鋼材料的一。第2B圖標出在加工制作通道224至該底板220表面222內之后的歧管的底板220。底板220中的該等通道224的圖案也取決于欲與完成的氣棒歧管表面202連接的裝置。底板220的厚度226(t)是0.230英寸。底板220的寬度228(w)是1.380英寸。底板220的長度230(1)是12.537英寸。該等通道的通道長度230(cl)會改變，其是取決于與欲和完成的氣棒歧管連接的裝置并用所需的通道。排除該等通道的終點半徑(endradius),該通道長度230范圍介于約0.305英寸至約0.840英寸之間。該通道的深度(cd)232(并非示出所有通道)在該通道中心是約0.190英寸。建構底板220的材料也是不銹鋼316L。第2C圖標出頂板200覆于底板220上的組件240，其擁有存在于頂板200的頂表面202上的開口204。此組件在通過第1A和1B圖所示的預備步驟102至134后進行擴散接合。該擴散接合是經執(zhí)行，其中該組件接受該爐中的真空，并擠壓于兩個平板之間。在接合期間，在頂部及底部負載重配板和該組件之間是使用以電子束涂覆有氧化釔的3化L不銹鋼的分隔板，以容許輕松地將該接合組件從該接合期間使用的該堆棧石墨負載重配塊上移除。第7圖標出擴散接合期間的一般處理條件。在擴散接合期間，將真空爐保持在9.7x10《托耳(Torr)至2x10^托耳。軸向施加的壓力約為930psi。擴散接合該組件的保持溫度約為1,075°C，并且保持時間約為5小時。低于約950。C的溫度無法揮發(fā)接合表面處的氧化物，而此揮發(fā)在該接合工藝中是有幫助的。關于最大接合溫度，就316L不銹鋼而言，高于約985。C的溫度增加被接合的平板內的晶粒成長，因此降低該等接合平板的總強度。在范例1中，該保持溫度是高于所欲者，且根據(jù)先前描述的ASTM測試方法進行測試時，該塊材的晶粒尺寸高于所欲者(約0.5，即約302微米的平均晶粒直徑)))。雖然1，075X:的保持溫度是高于所欲，但該擴散接合部件的機械性質和泄漏測試是可接受的。第2D圖標出與第2A至2C圖所示者稍微不一樣的設計，此設計是擁有改道的一毒性SDS(toxicSDSw/divert)。該擴散接合的氣棒歧管260,圖中是示出頂表面262，其已在擴散接合之后進行進一步的加工。開口(通孔)204保持如原始圖案加工的狀態(tài)。圍繞開口204的區(qū)域264已經過硬化處理并加工以提供一密封件的配接面，該密封件是用于開口204和表面私著在開口204上的裝置(未示出)之間。螺紋孔266是經加工至接合的氣棒歧管260內，以容許表面都著在開口204上的裝置(未示出)的附接。第2E圖標出該擴散接合氣棒歧管260,其示出該底表面282，該底表面282已在擴散接合之后進行進一步的加工。額外的開口(通孔)232、235、口232、235、237的區(qū)域264已經經過加工通過擴散接合的氣棒歧管260的底表面282，并在237處使流體流出該氣棒。圍繞開口232、235、237的區(qū)域270已經經過硬化處理至300維克(vickers)或更大，以使能加工一密封件(未示出)的配接面，該密封件是用于開口232、235、237以及連接至該凈化氣體系統(tǒng)(未示出)以及一下游歧管(未示出)或至一工藝腔室(未示出)的裝置(未示出)之間。該300維克硬度確保一頂部熟著密封件會經歷塑料形變而非基板或該頂部黏著組件上相對的埋頭孔。增加埋頭孔區(qū)域內的硬度的一方法是在該頂板內形成該等孔之前執(zhí)行該表面的超音波沖擊(ultrasonicpeening)。若在切割該等孔之后才執(zhí)行該超音波沖擊，則會使材料在超音波沖擊期間流入該孔內，而影響孔的輪廓。再次，螺紋孔266是存在于擴散接合的氣棒歧管260上，以容許表面都著在第2D圖所示的開口204上的裝置(未示出)的附接。然后根據(jù)ANSI(NFPA)T2.6.1以高至約11,000psi的壓力對該氣棒進行水壓測試，且不偵測該接合界面處的任何泄漏。第2F圖標出擁有許多連接在歧管260頂表面上的部件裝置的氣棒歧管260。這些部件包含手動閥282、三口閥284、過濾器286、轉換器288、二口閥290、MFC(質流控制器)292、三口閥294及二口閥296。第2F圖所示類型的氣棒通常是用于半導體產業(yè)中的氣棒類型。范例2第3A圖標出用來制造擴散接合氣棒和測試圖案的頂板300,其中有兩個氣棒布局在單一個頂板300的上表面302上。開口(通孔)304是完全穿過頂板300，且會成為每一個成品氣棒(未示出)的一部分。開口306不會成為該等氣棒的一部分，但是用來做為測量會在單軸擴散接合該頂板300至第3B圖所示的該底板320期間發(fā)生的橫向孔位移的參考點。對位孔是定位在301。這些孔是用來與位于第3B圖的底板320上的銷相配。開口307是用來做測試圖案，以用于隨后的接合輪廓的剖第3B圖標出用來制造擴散接合氣棒的底板320,其與第3A圖所示的頂板300對應。再次，有兩個氣棒布局在單一個底板320的上表面322上。加工的通道324是用來與隨后會連接至該擴散接合氣棒(未示出)的表面的各個裝置并用。加工的通道323和325也分別含有通孔333和335，其是用來提供至一凈化系統(tǒng)或一分流(divertflow)系統(tǒng)的連接。加工的通道327是用來使氣體透過通孔337流出該氣棒。開口306不會成為該等氣棒的一部分，但是用來做為測量會在單軸擴散接合第3A圖所示的該頂板300至第3B圖所示的該底板320期間發(fā)生的橫向孔位移的參考點。對位孔是定位在341,其中銷是壓接至該等孔內。該等銷是用來與該頂板300內的孔對齊。加工的通道328是用來做測試圖案，以用于隨后的接合輪廓的剖面分析。第3C圖標出欲擴散接合以形成兩個氣棒及一些測試圖案的初始結構的頂板300和底板320的組件。關于范例1所施加的該等擴散接合技術和該等工藝條件在范例2上重復使用。第3D圖標出含有頂板300和底板320的擴散接合結構340。該接合結構340包含用于一第一氣棒342和一第二氣棒344的圖案化開口。進一步加工該接合結構340的頂表面302以提供一密封件的配接面，該密封件是用在通孔開口304和表面翻著在開口306上的裝置(未示出)之間。將埋頭孔346加工至接合的氣棒結構340內，以容許表面黏著在開口304上的裝置(未示出)的附接。第3E圖標出擁有氣棒342和344布局在該上表面302上的擴散接合結構340，并伴隨有測試片350、352、354、和356。利用一銑床從該單一平板切下該等氣棒和該等測試片。該等氣棒隨后根據(jù)ANSI(NFPA)T2.6.1以高至約11,000psi的壓力進行水壓測試，并且預期會符合泄漏要求。范例3第4A圖是形成一多層基板430的初始結構400的簡要分離圖，多層基板43Q包含一可完全整合的在線式過濾器450(在第4C和4D圖中示出)。第4A圖是用來示出如何在一流體流動網(wǎng)絡的空間內形成一可完全整合的過濾器，以使該流體流可在流體通過該網(wǎng)絡架構時在線上被過濾(filteredinline)。該等層408至416的各者皆包含一狹縫407，該狹縫407內會放置一可燒結介質448。通常，生坯態(tài)(greenstate)的可燒結介質448是設置于層406的上表面上的一區(qū)塊或經塑形的結構405內，因此當所有的層均被壓縮時，該可燒結介質448會通過所有的狹縫407,并填充由該等狹縫組成的空間，其如第4C和4D圖所示。第4B圖標出一擴散接合多層基板430的概要頂視圖，其示出該頂層422、流體入口432和流體出口434。第4B圖也經標記以示出剖面標志A-A。第4C圖是多層基板結構430的概要剖面圖。在多層結構430的擴散接合期間，該可燒結介質448被迫填充界定在流體入口432和流體出口434之間的空間。該燒結介質形成一在線式過濾器450，以濾除可進入多層結構430的流體流動通道436內的微粒。多層結構430可以是一更大的多層結構(未示出)的一部分，或者例如為閥門的部件裝置(未示出)，其可連接在流體入口432和流體出口434上。在第4C和4D圖(其是剖面A-A的更為立體的視圖)中示出的層404和420可由ELGILOY⑧制造，以在擴散接合結構430之后提供一硬密封表面。該結構內的其它層可以是例如但不限于為系列316L不銹鋼。ELGILOY層的厚度例如但不限于為在0.004英寸的范圍內，相較于不銹鋼層，其厚度通常例如但不限于為在約0.025英寸范圍內。ELGILOY的成分在表1中列出。雖然第4A至4D圖所示的在線式過濾器的設計是取自相關的Crockett等人于2003年7月12日提出申請的美國專利申請案第10/617,950號，但如下的擴散接合工藝條件是基于后來的研究成果，其是本發(fā)明的標的物。該擴散接合是經執(zhí)行，其中該組件接受該爐中的環(huán)境，并在兩個平板之間受到擠壓。在接合期間，于該等頂部及底部負載重配板和該組件之間是使用以電子束涂覆氧化釔的316L不銹鋼的分隔板，以容許輕松地將該接合組件從該接合期間使用的該堆棧石墨負載重配塊上移除。在擴散接合期間，將爐保持在9.7x10-e托耳至2x1()4托耳。所施加的壓力約為1000psi。擴散接合該組件的保持溫度范圍介于983。C和95(TC之間。低于約950°C的溫度無法揮發(fā)接合表面處的氧化物，而此揮發(fā)在該接合工藝中是有幫助的。關于最大接合溫度，就316L不銹鋼而言，高于約985。C的溫度增加受到接合的平板內的晶粒成長，因此降低該等接合平板的總強度。溫度在1小時內以8.3°C/分鐘的速率從室溫攀升至50CTC，并且以3.2°C/分鐘從500。C攀升至目標溫度。保持目標土10。C的穩(wěn)定溫度4小時。起初的冷卻速率是每分鐘10。C，并隨著溫度降低而減緩?？扇〉脷鍤饫鋮s氣體以用來增加冷卻速率。范例4第5A-5E圖標出一壓力傳感器500的各種視圖，其是可利用化學蝕刻和在此所述的擴散接合技術制備，并且可完全整合至一半導體設備的氣體通道分配系統(tǒng)內的部件裝置。第5A圖標出該壓力傳感器500的概要立體視圖，其包含封閉側502;流體入口(或出口)側504,其具有供流體進出的開口506;—吸氣泵530，位于該單元頂部；電氣接觸銷532;蓋528;以及間隔物526，其會在稍后關于第5F圖中描述。第5B圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的封閉側502的概要側視圖，其具有示于其上的剖面標記A-A。第5D圖是第5B圖所示的壓力傳感器500的剖面A-A的概要圖式。第5C圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的側504的概要側視圖，其包含供流體流入通道515的入口(或出口506)。第5E圖是第5C圖所示的壓力傳感器的剖面B-B的概要圖式。第5D圖，為第5B圖的剖面A-A的視圖，詳細示出擴散接合各層(其在第5F圖中示出)以形成一壓縮的整合結構之后，壓力傳感器500的一部分組件間的關系。更詳細地說，第5D圖標出流體可進入(或離開)的流體流動通道515，其中通道515在多層組件514(例如第5F圖中所示者)內的圖案化開口被接合在一起時產生。接近壓力傳感器500之外基部510是一狹縫513,該狹縫513在儀一部分的流體量被引導朝向該感測區(qū)時可抵銷該流體流的體積改變效應。被送至該感測區(qū)的該部分流體流(未示出)是通過層516內的開口517(在第5D圖標出)而至金屬膜片520下方的第一室519。開口517輔助預防突然的流體流量變動。該流體施加在金屬膜片520上的壓力是使得金屬膜片520(通常是由相對薄(通常約0.003英寸厚)的材料層制造，例如ELGILOY⑧)變形，并往上進入具有雙電極544和546存在于其下表面上的介電絕緣(通常是陶瓷)盤524下方的第二室523，其然后透過開口525而通往(未示出)盤524的上表面，在此，其是由電氣接觸銷532接觸。該電氣絕緣盤524形成一電容器的一部分，并與金屬膜片520結合，且當膜片520變形時，改變該電容器內的組件之間的間距，而通過該電氣絕緣盤524上的該等電極的電流量改變。此電流的改變?yōu)榭杀槐O(jiān)控的壓力改變的指針。同樣在第5D圖標出的是層512(其包含狹縫513);形成開口506(導管515)的四個熔接層；含有開口517的層516,該等開口517提供與膜片520的流體接觸；包含開口/第一室519的層518;包含開口/第二室523的層522;以及容許在陶瓷盤524上形成一第三室529的間隔物526。吸氣泵530在陶資盤524上的第三室529內維持真空。該真空是作用為遠低于感測壓力的參考壓力，因此壓力改變僅是該膜片的一側。在該第三室529使用真空是容許預校正的絕對壓力的讀出，而非讀出相對于環(huán)境壓力的壓力?？蓪⒃搲毫鞲衅髟O計為使室529內的壓力實質上高于所感測到的壓力，在此情況中，室529內的壓力會使該膜片520往下方產生變形，此外，則不需要吸氣泵530。若期望針對特定應用的話，該壓力傳感器也可用來做為壓力計(相對于大氣壓)。第5E圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的側504的概要側視圖，并且為第5C圖的剖面B-B。此壓力傳感器500的視圖是示出開口525，且室529和523透過開口525而連接并保持在真空下。第5F圖是第5A圖所示的壓力傳感器500的分解概要立體圖，其示出構成該可完全整合的壓力傳感器的個別部件層。明確地說，底層510形成該壓力傳感器500的外基部。層512包含狹縫513，該狹縫513會抵銷體積改變效應，以減少當過量流體通過狹縫521時，該傳感器500內的流體(未示出)通過層516內的開口517時的壓降(pressuredrop)的量。該等狹縫521與513結合作用以幫助控制體積效應，且因此協(xié)助控制通過開口517的流體的壓力效應。此外，狹縫521通常是用來連接至一流體流動網(wǎng)絡內的流動通道。層518是用來形成位于膜片520下方以及開口517(流體通過其中)上方的第一室519。第一室519內的流體壓抵膜片520,其造成部分的膜片520變形，而膜片520是與形成在層522內的第二室523接觸。一電氣絕緣(通常是陶瓷)盤524包含存在于其下側542的電氣接點544和546,如第5G圖所示。這些接點通過盤524上表面內的開口(未示出)以提供第5D圖所示的電氣接觸銷532的接觸點。這些接觸銷532是利用電氣絕緣孔538與壓力傳感器500的一般金屬主體為電氣隔離。間隔物526內部的厚度是足夠厚，以在盤524表面上方產生第三室529，而盤524是透過開口525而與室523連接。該蓋528形成壓力傳感器500的主要上部外表面，并包含開口527，利用一絕緣孔(例如一玻璃絕緣體)而絕緣的電氣接觸銷532是通過該開口527以接觸盤524上表面上的電氣接點(未示出)。利用位于蓋528上表面上的吸氣泵530(通常由鈦制成)而在一特定溫度下于第三室529及第二室523內維持穩(wěn)定態(tài)真空。該多層壓力傳感器500內的金屬層的典型厚度是約0.025英寸。大多數(shù)該等層是不銹鋼(通常是系列400不銹鋼)。該膜片520的厚度通常是約0.003英寸，并且是用ELGILOY⑧或類似的鎳/鈷/鉻合金制成，其提供更"類彈性(springlike)"的特性。電氣接觸銷532通常是由銅制成，而吸氣泵530通常含有例如鈦的材料，其會從第三室529和第二室523吸去自由流體分子。雖然第5A至5F圖所示的在線式壓力傳感器的設計是取自相關的Crockett等人于2003年7月12日提出申請的美國專利申請案第10/617,950號，但隨后的擴散接合工藝條件是基于后來的研究成果，其是本發(fā)明的標的物。該擴散接合可以執(zhí)行，其中該組件可接受該爐中的環(huán)境，并在兩個平板之間受到擠壓。在接合期間，應在該等頂部及底部負載重配板和該組件之間使用以電子束涂覆氧化釔的316L不銹鋼的分隔板，以容許輕松地將該接合組件從該接合期間使用的該堆棧石墨負載重配塊上移除。在擴散接合期間，應將爐保持在9.7x10-e托耳至2x10"托耳。所施加的壓力應至少為1000psi。可擴散接合該組件的保持溫度范圍是介于98(TC和950。C之間。低于約95(TC的溫度無法揮發(fā)接合表面處的氧化物，而此揮發(fā)在該接合工藝中是有幫助的。關于最大接合溫度，就316L不銹鋼而言，高于約985。C的溫度增加受到接合的平板內的晶粒成長，因此降低該等接合平板的總強度。預期在本例中有相同效應。溫度應以8.3°C/分鐘的速率在約1小時的時間內攀升至約50(TC，并且以約3.2°C/分鐘的速率從50crc攀升至目標溫度。應保持穩(wěn)定溫度±icrc持續(xù)2至4小時。起初的冷卻速率應是約icrc/分鐘，并隨著溫度降低而減緩?？赡艿脑?，應使用氬氣冷卻氣體以增加冷卻速率。關于抗腐蝕金屬層的擴散接合，當每一個金屬層皆為316L系列不銹鋼，或大多數(shù)的金屬層是316L系列不銹鋼結合在較低擴散接合溫度下接合的材料層時，擴散接合通常是在約925'C至約98(TC范圍內的溫度，約1,000psi至約15,000psi范圍內的壓力下執(zhí)行一段約1小時至約6小時范圍內的時間。當擴散接合316L系列不銹鋼層和ELGILOY⑧層的組合時，擴散接合是在約925'C至約98(TC范圍內的溫度，約4,000psi至約15,000psi范圍內的壓力下執(zhí)行一段約2小時至約6小時范圍內的時間。提供上述實施例以使熟知技藝者能夠了解在此所揭示及主張的概念，并且并非意圖限制本發(fā)明的范圍。熟知技藝者，鑒于本應用的揭示，可延伸該等概念及材料，其可用于該等多層流體通道、傳感器、促動器、及閥的各組件，而與下面所主張的本發(fā)明的標的物對應。權利要求1.一種擴散接合不銹鋼或不銹鋼合金平板(sheet)以形成能夠在一半導體制造設備中運作的一流體流動處理結構的方法，該方法包含選擇數(shù)個平板，以具有針對欲在該流體流動處理結構中流動的流體提供機械強度、化學兼容性、抗蝕性和高抗漏能力(leakintegrity)的一適當平衡的一化學組成及結構；對至少二平板進行圖案蝕刻或圖案機器加工(patternmachining)，以在該至少二平板的表面中產生一凹部(depression)、或一通孔、或其組合；在經過圖案蝕刻或圖案機器加工的至少一區(qū)域中進行電拋光(electropolishing)或磨料流動機器加工(abrasiveflowmachining)；細磨或研磨該些平板的至少二接合表面，以提供35Ra微英寸或更低的一表面粗糙度；以產生一期望流體流動處理結構的一方式而將該些平板相對于彼此對齊；以及利用一單軸壓力施加技術或一HIP壓力施加技術使得該些平板在一足夠的溫度下經受一足夠的壓力達一段足夠的時間，以在該些接合表面間的一界面接合線上產生含有低于10％的空隙密度(voiddensity)的一擴散接合。2.如權利要求1所述的方法，其中該圖案蝕刻的步驟是采用一技術進行，該技術是選自由化學蝕刻、電化學蝕刻、沉模放電機器加工(diesinkelectro-duschargemachining)、超音;皮4覺云力研磨灃+纟吉合電4匕學才幾器力口工、等離子蝕刻、脈沖電化學機器加工、及其組合所組成的群族。3.如權利要求1所述的方法，其中該些接合表面的該粗糙度范圍在約0.5Ra微英寸至約35Ra微英寸之間。4.如權利要求1或3所述的方法，其中該些接合表面已經清潔至一表面清潔度，而使該些接合表面上存在有每平方英寸低于0.33微克的總離子污染。5.如權利要求4所述的方法，其中該圖案蝕刻的步驟是在該些平板的至少其中之一者內執(zhí)行至介于約0.0005英寸至約0.10英寸的一深度。6.如權利要求5所述的方法，其中該深度是介于約0.01英寸至約0.06英寸。7.如權利要求1所述的方法，其中該些凹部或該些通孔是經產生至超過約0.06英寸的一深度，并且其中該些凹部或該些通孔是通過機器加工產生的。8.如權利要求1所述的方法，其中經對齊的該些平板在該擴散接合的步驟之前是經過點焊(Tacwelded)。9.如權利要求7所述的方法，其中該對齊的步驟是使用對位孔和對位銷，并且其中該些對位銷在執(zhí)行該點焊的步驟的時是在其適當位置上(inpl3ce)。10.如權利要求1所述的方法，其中該擴散接合的步驟是在介于900。C和約1050°C之間的一溫度以及介于約1，000psi和約7,000psi之間的一壓力下執(zhí)行一段介于約1小時至約8小時的時間。11.如權利要求10所述的方法，其中該擴散接合的步驟是在介于900'C和約1000。C之間的一溫度以及介于約1,000psi和約5,000psi之間的一壓力下執(zhí)行一段介于約2小時至約6小時的時間。12.如權利要求1所述的方法，其中該些平板的至少其中之一者是經超音波處理，且該超音波處理是作用在制造該流體流動處理結構期間而在一平板表面上即將需要有一埋頭孔(counterbore)的位置處，并且其中該超音波處理是在產生該埋頭孔之前執(zhí)行。13.—種單軸擴散接合不銹鋼或不銹鋼合金平板以形成能夠在一半導體制造設備中運作的一流體流動處理結構的方法，該方法包含選擇數(shù)個平板，以具有針對欲在該流體流動處理結構中流動的流體提供機械強度、化學兼容性、抗蝕性和高抗漏能力的一適當平衡的一化學組成及結構；對至少二平板進行圖案蝕刻或圖案機器加工，以在該至少二平板的表面中產生一凹部、或一通孔、或其組合；處理該至少二平板的接合表面，以使該接合表面具有低于35Ra微英寸的一表面粗糙度；處理該些接合表面以使其具有一清潔度，藉此，該些接合表面上存在有每平方英寸低于0.33微克的一總離子污染；處理該至少二平板，以使其具有±0.001英寸的一整體平坦度，并且在任4平方英寸面積內為±0.0005英寸的一平坦度；處理該至少二平板，以使其展現(xiàn)出±0.001英寸的一整體平行性(parallelism)，并且在一未受卩艮情況下(unrestrainedcondition)而在任4平方英寸面積內展現(xiàn)出±0.0005英寸的一平行性；處理該些平板的該些接合表面以除去氧化物，而使該些接合表面上的一氧化物厚度低于約40埃(A);以及使該些平板經受足以造成在使用單軸擴散接合時而測得的介于約0.75%和約3%之間的壓迫(crush)的一壓力，同時該些平板是在介于約900。C至約1,000。C的一溫度以及在介于約1,000psi至約5,000psi的一壓力下達一段介于約2小時至約6小時的時間。14.如權利要求13所述的方法，其中該至少二平板是經處理以具有約+0.001英寸的一厚度公差(tolerance),且為未受限(unrestrained)。15.如權利要求14所述的方法，其中該至少二平板是經處理以得一最終平板厚度，該最終平板厚度是在超過一預期最終厚度的0.003英寸內。16.如權利要求13所述的方法，其中當在施加壓力以達到擴散接合的期間使用觸止塊(stopblock)時，該至少二平板是經處理以具有±0.0005英寸內的一厚度變異。17.如權利要求13所述的方法，其中該表面粗糙度是介于0.5微英寸Ra和10微英寸Ra之間。18.如權利要求13所述的方法，其中該些平板的該些接合表面是經.處理以除去氧化物，而使該接合表面上的一氧化物厚度為低于約20埃。19.如權利要求18所述的方法，其中該些平板的該些接合表面是經處理以除去氧化物，而使該接合表面上的一氧化物厚度為低于約10埃。20.如權利要求1或3所述的方法，其中在該擴散接合的步驟之后，該流體流動處理系統(tǒng)內的一流體流動導管的一內部表面是經電拋光，或以一超音波能量化漿處理，或其組合，藉此使該內部表面更為平滑。21.如權利要求1項或第3所述的方法，其中在處理一單一平板組件期間產生數(shù)個流體流動處理結構。22.如權利要求1項或第3所述的方法，其中在該些平板的該對齊及該擴散接合的步驟之前，該些平板是裝入一密封袋中并儲存，且等待進一步處理。23.如權利要求22所述的方法，其中該密封袋含有可保護經裝袋的該些平板不受腐蝕影響的環(huán)境。24.如權利要求1項或第3所述的方法，其中在該流體流動處理結構的該擴散接合的步驟之后，該結構是裝入一密封袋中，該密封袋在該結構于使用前的運送及儲存期間可保護該結構。全文摘要本發(fā)明是有關于一種鋼及鋼合金的擴散接合方法，用以制造一種流體輸送系統(tǒng)，而其是用于半導體處理以及要求高純度的流體處理的其它應用中。文檔編號H01L21/00GK101681803SQ200880017962公開日2010年3月24日申請日期2008年5月29日優(yōu)先權日2007年5月31日發(fā)明者H·P·高,J·W·萊恩,M·E·約瑟夫森,M·克羅克特,M·貝斯萬,V·柯什霍夫申請人:應用材料股份有限公司