阅读说明：本技术 膜片阀、阀部件和用于形成阀部件的方法 (Diaphragm valve, valve part and method for forming valve part ) 是由 J·舒格鲁 于 2019-07-09 设计创作，主要内容包括：公开一种膜片阀。所述膜片阀可以包含阀体,所述阀体包括阀通道,所述阀通道包含入口通道和出口通道。所述膜片阀还可以包含：阀座,其邻近于所述阀通道；及柔性膜片,其包括润湿表面和相对的非润湿表面,所述柔性膜片安置成邻近于所述阀通道。所述膜片阀还可以包含：柔性加热器,其安置在所述柔性膜片的所述非润湿表面上方；及阀致动器,其能够用于将所述柔性膜片的所述润湿表面移动到与所述阀座接触和不与所述阀座接触。还公开了包含柔性加热器的阀部件和用于形成此类阀部件的方法。(A diaphragm valve is disclosed. The diaphragm valve may comprise a valve body including a valve passage comprising an inlet passage and an outlet passage. The diaphragm valve may further comprise: a valve seat adjacent to the valve passage; and a flexible diaphragm comprising a wetted surface and an opposing non-wetted surface, the flexible diaphragm disposed adjacent to the valve channel. The diaphragm valve may further comprise: a flexible heater disposed over the non-wetting surface of the flexible membrane; and a valve actuator operable to move the wetted surface of the flexible diaphragm into and out of contact with the valve seat. Valve components including the flexible heater and methods for forming such valve components are also disclosed.)

膜片阀、阀部件和用于形成阀部件的方法

技术领域

本公开大体上涉及膜片阀，具体地说，涉及包括包含集成柔性加热器的阀部件的膜片阀。本公开大体上还涉及用于形成包含集成柔性加热器的阀部件的方法。

背景技术

半导体处理设备通常使用一种或多种反应物，即，前体，作为执行衬底工艺的源化学品，所述衬底工艺例如是沉积、清洁和蚀刻工艺。此类半导体处理设备通常包括反应室，前体被供应到所述反应室中以便执行所需工艺。前体到反应室的供应可由前体递送系统执行，且此类前体传递系统可利用一个或多个阀来控制前体到反应室的流动。

前体递送系统可利用定位在前体的源容器与反应室之间的流动路径中的一个或多个膜片阀来启用前体到反应室中的流动控制。例如气相前体的前体可通过打开和关闭前体递送系统中的适当膜片阀以脉冲形式进入反应室中。膜片阀可包括配置成相对于阀座打开和关闭柔性膜片的致动器。当膜片阀处于打开位置时，允许前体穿过阀通道并进入反应室。当膜片阀处于关闭位置时，膜片挡住阀通道，并阻止前体进入反应室。

可利用包括一个或多个膜片阀的前体递送系统的半导体处理设备的实例是原子层沉积(ALD)设备。ALD是一种包括连续和交替自饱和表面反应的在衬底上沉积薄膜的方法，其中一种或多种气相前体可以脉冲形式进入ALD反应室中以实现膜沉积。ALD工艺可能需要对前体的精确温度控制，不仅在反应室中需要，在用于将前体提供到反应室的前体递送系统中也需要。具体地说，前体递送系统的润湿表面的精确温度，即，与前体直接接触的那些表面的精确温度可能是实现最佳膜沉积和设备寿命所需要的。

组成前体递送系统的润湿表面可包含膜片阀的内部润湿表面。例如，如果膜片阀的润湿表面超过特定前体的操作温度范围，那么前体可在进入反应室之前在膜片阀内分解。相反地，如果膜片阀的润湿表面低于特定前体的操作温度范围，那么前体可在阀通道中冷凝或甚至固化，使得膜片阀泄漏或甚至阻塞阀通道。因此，极其需要并有用于对膜片阀的内部润湿表面的精确温度控制的构件的膜片阀。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开的实例实施例的详细描述中更详细地描述这些概念。本概述不打算标识所要求的主题的关键特征或必要特征，也不打算用于限制所要求的主题的范围。

在本公开的一些实施例中，提供一种膜片阀。膜片阀可包括：阀体，其包括阀通道，所述阀通道包含入口通道和出口通道；阀座，其邻近于所述阀通道；柔性膜片，其包括润湿表面和相对的非润湿表面，所述柔性膜片安置成邻近于所述阀通道；柔性加热器，其安置在所述柔性膜片的所述非润湿表面上方；以及阀致动器，其可用于将所述柔性膜片的所述润湿表面移动到与所述阀座接触和不与所述阀座接触。

在本公开的一些实施例中，提供一种阀部件。阀部件可包括：柔性膜片，其包括润湿表面和相对的非润湿表面；以及柔性加热器，其安置在所述柔性膜片的所述非润湿表面上方。

在本公开的一些实施例中，可提供用于形成阀部件的方法。方法可包括：提供柔性膜片，所述柔性膜片包括润湿表面和相对的非润湿表面；以及在所述柔性膜片的所述非润湿表面上方形成柔性加热器。

出于概述本发明以及所实现的优于现有技术的优势的目的，上文中描述了本发明的某些目标和优势。当然，应当理解，未必所有这些目的或优势都可以根据本发明的任何特定实施例来实现。因此，例如，所属领域的技术人员将认识到，本发明可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一种优势或一组优势但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优势的方式来实施或进行。

所有这些实施例都意图在本文中所公开的本发明的范围内。对于所属领域的技术人员来说，这些和其它实施例将根据参考附图的某些实施例的以下详细描述而变得显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

附图说明

虽然本说明书以具体地指出并明确地要求保护被视为本发明实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可以根据本公开的实施例的某些实例的描述更容易地确定本公开的实施例的优势，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的处于打开位置的示例性膜片阀的横截面示意图；

图2是根据本发明的实施例的处于关闭位置的示例性膜片阀的横截面示意图；

图3A、3B和3C说明用于形成阀部件的方法的透视图，所述阀部件包括柔性膜片、集成柔性加热器和集成柔性温度传感器，其中所述柔性加热器和柔性温度传感器直接安置在所述柔性膜片上；

图4A、4B和4C说明用于形成阀部件的方法的透视图，所述阀部件包括柔性膜片、集成柔性加热器和集成柔性温度传感器，其中所述柔性加热器和所述柔性温度传感器在中间柔性衬底上形成并随后接合到所述柔性膜片；

图5A、5B和5C说明用于形成阀部件的方法的透视图，所述阀部件包括柔性膜片、集成柔性加热器和集成柔性温度传感器，其中所述柔性加热器和所述柔性温度传感器在中间柔性衬底的上表面上形成并随后接合到所述柔性膜片；

图6A、6B和6C说明用于形成阀部件的方法的透视图，所述阀部件包括柔性膜片、集成柔性加热器和集成柔性温度传感器，其中所述柔性加热器和所述柔性温度在单独的柔性衬底上形成并随后接合到所述柔性膜片；

图7A、7B和7C说明用于形成阀部件的方法的另一透视图，所述阀部件包括柔性膜片、集成柔性加热器和集成柔性温度传感器，其中所述柔性加热器和所述柔性温度在单独的柔性衬底上形成并随后接合到所述柔性膜片；以及

图8说明根据本发明的实施例的包含包括一个或多个膜片阀的前体递送系统的示例性半导体处理设备。

具体实施方式

尽管下文公开了某些实施例和实例，但所属领域的技术人员将理解，本发明延伸超出了本发明具体公开的实施例和/或用途以及显而易见的修改和其等效物。因此，希望本发明所公开的范围不应受下文所描述的特定公开实施例的限制。

本文中呈现的图示并不打算作为任何特定材料、设备、结构或装置的实际视图，而仅仅是用以描述本公开的实施例的理想化表现。

如本文中所使用，术语“衬底”可以指可以使用的，或在上面可以形成装置、电路或膜的任何底层材料。

如本文中所使用，术语“原子层沉积(ALD)”可以指在处理室中进行沉积循环，优选地多个连续沉积循环的气相沉积工艺。通常，在每个循环期间，用化学方法将前体吸附到沉积表面(例如衬底表面或先前沉积的底层表面，如来自先前ALD循环的材料)，由此形成不易与额外前体反应的单层或亚单层(即，自限性反应)。此后，必要时，可以随后将反应物(例如另一种前体或反应气体)引入到处理室中，以用于将用化学方法吸附的前体转换成沉积表面上的所需材料。通常，此反应物能够与前体进一步反应。此外，在每个循环期间，还可以利用冲洗步骤以在转换用化学方法吸附的前体之后从处理室移除多余的前体和/或从处理室移除多余的反应物和/或反应副产物。此外，当使用前体组合物、反应性气体和冲洗(例如惰性载体)气体的交替脉冲执行时，如本文所使用的术语“原子层沉积”还意图包含由相关术语如“化学气相原子层沉积”、“原子层外延”(ALE)、分子束外延(MBE)、气体源MBE或有机金属MBE和化学束外延所指定的工艺。

如本文中所使用，术语“化学气相沉积”可以指其中衬底暴露于一种或多种挥发性前体的任何工艺，所述前体在衬底表面上反应和/或分解以产生所要沉积。

如本文中所使用，术语“润湿表面”可以指可与化学前体直接接触的阀的表面。

如本文中所使用，术语“非润湿表面”可以指可能不与化学前体直接接触的阀的表面。

在说明书中，应理解，术语“在……上”或“在……上方”可以用于描述相对位置关系。另一元素或层可以直接在所提及层上，或者可以在其间***另一层(中间层)或元素，或者可以在所提及层上安置不完全覆盖所提及层的表面的层。因此，除非单独使用术语“直接”，否则术语“在……上”或“在……上方”将被解释为相对概念。与此类似，应理解，术语“在……下”、“位于……之下”或“在……下方”将被解释为相对概念。

本公开的实施例可包括膜片阀、阀部件和用于形成阀部件的相关方法。具体地说，本公开的实施例提供一种膜片阀，所述膜片阀并有安置在膜片的非润湿表面上方的柔性加热器，所述柔性加热器允许对膜片的润湿表面进行精确的温度控制。例如，本公开的膜片阀可用作用于将一种或多种前体递送到例如ALD设备的沉积设备的反应室的前体递送系统的构成部件，因此本公开的膜片阀可使膜沉积具有减小的缺陷度。此外，本公开的膜片阀可增加半导体处理设备的使用寿命(即，“可运用时间”)，还减少了维护周期之间的时间段。

加热膜片阀且具体地是加热膜片阀的膜片的当前技术可包括外部加热器，例如安置成紧邻膜片阀的主体的块式加热器。外部加热器向膜片阀的主体提供热能，热能通过膜片阀的主体传导到位于膜片阀的主体内的膜片。然而，用于加热膜片阀的膜片的此类间接外部方法可导致膜片阀的润湿内表面具有温度不均匀性。例如，外部加热器可用于将膜片阀的膜片加热到特定前体的操作温度；然而，由于温度不均匀性，膜片阀的其它润湿区域可能在前体的操作温度范围之外，从而导致前体在膜片阀内分解或冷凝。

因此，本公开的实施例提供一种膜片阀，所述膜片阀包括：阀体，其包括阀通道，所述阀通道包含入口通道和出口通道；阀座，其安置成邻近于所述阀通道；柔性膜片，其包括润湿表面和相对的非润湿表面，所述柔性膜片安置成邻近于所述阀通道；柔性加热器，其安置在所述柔性膜片的所述非润湿表面上方；以及阀致动器，其可用于将所述柔性膜片的所述润湿表面移动到与所述阀座接触和不与所述阀座接触。

图1和2说明根据本公开的实施例的示例性膜片阀的横截面示意图。应注意，图1和2的膜片阀是并有包括柔性加热器的阀部件的膜片阀的非限制性实例配置，并且可以设想可并有本公开的柔性加热器的膜片阀的替代配置。还应注意，图1和2说明显示理解本公开的实施例所需要的膜片阀的关键特征的示例性膜片阀的简化横截面图。

更详细地说，图1说明处于打开位置的示例性膜片阀100的横截面图示，即，安置在入口通道104和出口通道106之间的阀通道102未受柔性膜片108阻挡，从而允许前体自由地流动通过膜片阀100。图2说明处于关闭位置的示例性膜片阀100的横截面图示，即，安置在入口通道104和出口通道106之间的阀通道102受柔性膜片108阻挡，从而阻止前体流动通过膜片阀100。示例性膜片阀100可包括通过环形螺母114连接到阀体112的致动器110。

更详细地说，阀体112可包括包含入口通道104和出口通道106的阀通道102。入口通道104可以流体连接到容纳合适的前体的源容器(未说明)。例如，源容器可以容纳呈固相、液相、气相的前体或其混合物。在其中前体呈固相或液相的实施例中，源容器还可包含用于将前体转换成气相前体的构件，例如一个或多个加热器。出口通道106可以流体连接到半导体处理设备的反应室。例如，反应室可以用于一种或多种沉积工艺、蚀刻工艺和/或清洁工艺。在本公开的具体实施例中，出口通道106可以流体连接到半导体沉积设备的反应室，所述半导体沉积设备例如是原子层沉积(ALD)设备或化学气相沉积(CVD)设备。

阀座114可以安置成邻近于阀通道102，并且可围绕入口通道104的上部部分。阀座114包含存在密封表面的上表面116，柔性膜片108的润湿表面118压抵所述密封表面以便关闭阀通道102。阀座114的上表面116可进行抛光或以其它方式变得平滑，以减小接触电阻，并在柔性膜片108处于关闭位置时减少阀座114和柔性膜片108之间的前体的泄漏，如图2中所说明。尽管阀座114的上表面116在图1和2中说明为平面表面，但是可以利用上表面116的替代密封表面。例如，阀座114的上表面116可包含从上表面116朝向柔性膜片108向上延伸的座脊，其中所述座脊可足够突出，且其大小设定成当柔性膜片108压抵阀座114时使柔性膜片108的润湿表面118变形。

安置在阀体112内的是阀部件122，所述阀部件122包括柔性膜片108和柔性加热器124。如图1和2中所说明的柔性加热器124以简化的块形式示出，并在下文更详细地描述。柔性膜片108可包括润湿表面118和非润湿表面120，润湿表面118就是可与流过穿过膜片阀100的前体直接接触的表面，非润湿表面120就是不可与流过穿过膜片阀100的前体直接接触的表面。柔性膜片108可以安置成邻近于阀通道102，并且可在边缘126处固定到阀体112。阀部件122另外包括柔性加热器124，其中所述柔性加热器124可以安置在柔性膜片108的非润湿表面120上方。关于阀部件122和用于形成阀部件的方法的另外细节在下文公开。

膜片阀100另外包括致动器110，所述致动器可用来将柔性膜片108的表面移动到与阀座114接触和不与阀座114接触，从而打开和关闭阀通道102。更详细地说，致动器110可包括致动器杆128，且视需要包括接触按钮130，所述接触按钮接触连接到柔性膜片108的柔性加热器124的上表面。致动器110可包含数个致动机构，包含但不限于气动、液压和压电机构。在一些实施例中，致动器110可包含螺线管(未示出)，所述螺线管可通过施加电流通电，以驱动致动器杆128向柔性膜片108传输力，从而通过将致动器杆128驱动到与连接到柔性膜片108的柔性加热器124接触和不与其接触来打开和关闭阀通道102。

示例性膜片阀100还可包含额外加热器132，所述额外加热器可以安置在阀体外部和/或安置在阀体自身内但在前体的润湿流之外。例如，一个或多个加热器132可包括安置成紧邻阀体112的电阻加热器。

本公开的实施例可用于确保膜片阀100的润湿表面的热均匀性，其中润湿表面可包含膜片阀100中可与流过穿过膜片阀的前体直接接触的那些内表面，并且可包含：阀通道102(包含入口通道104和出口通道106)的润湿表面、阀座114的润湿表面，和膜片108的润湿表面118。本公开的实施例可用于提供热均匀性，即，膜片阀100的润湿表面的最大温度和最小温度之间的差温在大致小于1℃或大致小于0.5℃或甚至小于0.25℃的温度范围内。膜片阀的润湿表面的温度均匀性可以通过利用一个或多个外部加热器和与膜片阀的膜片邻接的内部柔性加热器来实现。

阀部件122包括至少一柔性膜片108和柔性加热器124。参考图3A至3C、图4A至4C、图5A至5C、图6A至6C和图7A至7C更详细地描述示例性阀部件和用于形成示例性阀部件的方法。

参考图3A至3C说明示例性阀部件和用于形成示例性阀部件的方法，图3A至3C说明其中柔性加热器直接安置在柔性膜片的非润湿表面上的实施例的透视图。

更详细地说，阀部件可包括柔性膜片308，如图3A中所说明。柔性膜片308可包括润湿表面318和相对的非润湿表面320。柔性膜片308可由柔性塑料、弹性材料、金属或金属合金形成。在本公开的一些实施例中，柔性膜片308可由塑料材料模制薄盘形成，例如聚四氟乙烯(“PTFE”)或聚偏二氟乙烯(“PVDF”)。在一些实施例中，柔性膜片308可由弹性材料形成，例如氟弹性体、三元乙丙橡胶(“EPDM”)、聚硅氧橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶(氯丁橡胶)、天然橡胶或全氟弹性体。在一些实施例中，柔性膜片可包括金属合金或金属合金层压体，例如Hastelloy合金。

柔性加热器可以在柔性膜片的非润湿表面上方形成，如在图3B中由柔性加热器324说明。柔性加热器324可以直接安置在柔性膜片308的非润湿表面320上方。柔性加热器324可包括柔性印刷加热器，所述加热器包括一个或多个导电迹线。例如，组成柔性加热器324的加热元件的导电迹线可以由导电油墨构成。图3B中所示的柔性加热器324的导电迹线的配置，即布局，是导电迹线的可能非限制性实例布局，并且可以依据加热柔性膜片308所需的热曲线设想替代配置。除导电迹线之外，可以在膜片308的非润湿表面320上方形成两个或更多个接触垫334，接触垫334与柔性加热器324的导电迹线电接触，从而允许电连接到柔性加热器324。如图3B中所说明，柔性加热器324包括单个印刷加热元件，然而，可能需要具有两个或更多个印刷加热元件(具有相关联的接触垫)，这些印刷加热元件可受独立控制以便改进膜片308的热控制。

柔性加热器324的电气迹线可以通过印刷工艺形成。柔性印刷加热器可以通过增材制造工艺形成，增材制造工艺通常被称为三维(3D)印刷。增材制造技术或3D印刷技术典型地通过以逐层方式提供、固化或熔融材料来从3D数据形成物理对象。增材制造技术包含但不限于：基于挤出的3D印刷技术、立体平版印刷技术、选择性激光烧结(SLS)技术、多喷建模成型技术、对粉末施用粘结剂的3D印刷技术、分层实体制造技术与其它技术。

在一些实施例中，柔性加热器324可以通过3D印刷工艺形成，加热元件的导电迹线可以由一种或多种导电油墨积累，例如铝、银、碳、镍铬合金、镍、铬或钨中的至少一种。柔性加热器324的导电迹线可以3D印刷为大于0.25毫米的厚度，或大于0.50毫米的厚度，或甚至大于1毫米的厚度，其中横截面线宽小于3毫米，或小于2毫米，或甚至小于1毫米。在其中柔性膜片包括金属材料的实施例中，绝缘介电材料可以在导电迹线之前进行3D印刷，以提供导电迹线的电隔离。例如，例如氧化铝的绝缘介电质可以直接3D印刷到柔性膜片的表面上，且3D印刷的导电迹线可以直接3D印刷在绝缘介电质上方。

本公开的实施例不限于用于形成柔性加热器324的3D印刷方法，并且可以利用替代印刷方法形成柔性加热器324的导电迹线，例如丝网印刷或喷墨印刷。印刷柔性加热器324的导电迹线的能力使得能够形成具有高功率密度的柔性加热器。例如，柔性加热器324可提供每平方英寸至少100瓦特的功率密度，或每平方英寸至少200瓦特的功率密度，或甚至每平方英寸至少400瓦特的功率密度，其中加热器的功率密度可受柔性膜片308的热特性限制，即，柔性膜片的过度加热可使柔性膜片308变形或以其它方式对柔性膜片308的完整性产生不利影响。

为了向阀部件添加其它功能性，且具体来说，为了添加对膜片的进一步热控制，还可将柔性温度传感器集成到阀部件中。例如，图3B说明安置在柔性膜片320的非润湿表面320上方的柔性温度传感器336。在特定实施例中，柔性温度传感器336可以直接安置在柔性膜片308的非润湿表面320上方。

在一些实施例中，柔性温度传感器336可包括柔性印刷热电偶。柔性印刷热电偶可包含包括第一含金属油墨的第一印刷热电偶元件338和包括第二含金属油墨的第二印刷热电偶元件340，所述第一印刷热电偶元件与第二印刷热电偶元件电接触，从而形成热电偶结。第一含金属油墨和第二含金属油墨可包括两种不同的金属种类，它们具有足够不同的Seebeck系数以产生热电偶效应，作为非限制性实例，为了产生可再现温度信号，这两种含金属油墨种类可包括银-镍或钨-镍。在一些实施例中，第一印刷热电偶元件338和第二热电偶元件340可以通过3D印刷工艺、丝网印刷工艺或喷墨印刷工艺来印刷，如本文中先前所描述。柔性温度传感器336还可包括接触垫342，使得能够与柔性温度传感器336电接触。在其中柔性膜片包括金属材料的实施例中，绝缘介电质可以在印刷柔性温度传感器之前直接印刷在柔性膜片的非润湿表面上方，使得柔性温度传感器能够与金属柔性膜片电隔离。

阀部件可另外包括安置在柔性加热器上方且在(如果存在)柔性温度传感器上方的柔性衬底。更详细地说，图3C说明示例性阀部件322的透视图，所述示例性阀部件322包括柔性膜片308、柔性加热器324和直接安置在柔性膜片308的非润湿表面320上方的柔性温度传感器336，以及安置在柔性加热器324和柔性温度传感器336上方的柔性衬底344。在特定实施例中，柔性衬底344可以直接安置在柔性加热器324和柔性温度传感器336上方。柔性衬底344在图3C中说明为透透明衬底，但是在一些实施例中，柔性衬底可以是不透明的，这一示例性阀部件322的柔性衬底344以透明形式示出是为了说明阀部件322的各个元件之间的方位关系。

柔性衬底344可以与柔性膜片308的非润湿表面320邻接，以在柔性加热器324和任选的柔性温度传感器336上方形成罩盖层。例如，当阀部件322被驱动到如图2中所说明的关闭位置时，致动器杆128和任选地接触按钮130可与柔性加热器的上表面直接接触，以使柔性膜片的变形，从而关闭阀通路102。因此，柔性衬底344安置在柔性加热器324和任选的柔性温度传感器336上方，以确保致动器杆(或任选的接触按钮)不与柔性加热器直接接触，直接接触会通过反复地接触致动器机构而导致柔性加热器电短路和磨损。

在本公开的一些实施例中，柔性衬底344可由塑料材料的模制薄盘形成，例如聚四氟乙烯(“PTFE”)或聚偏二氟乙烯(“PVDF”)。在一些实施例中，柔性衬底344可由弹性材料形成，例如氟弹性体、三元乙丙橡胶(“EPDM”)、聚硅氧橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶(氯丁橡胶)、天然橡胶或全氟弹性体。在本公开的一些实施例中，柔性衬底344可包括聚酰亚胺衬底。

在本公开的一些实施例中，柔性衬底344可包括柔性旋涂介电材料，例如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。例如，由含有PMMA聚合物的溶剂组成的溶液可以直接安置在包含柔性加热器324且视需要包含柔性温度传感器336的柔性膜片308的非润湿表面320上方。接着，上面有PMMA溶液的柔性膜片进行自旋以在柔性膜片308的非润湿表面320的整个表面上分配PMMA，从而同时覆盖柔性加热器324和任选的柔性温度传感器336。PMMA可接着进行自旋后烘烤以驱除多余溶剂，从而形成柔性衬底344，所述柔性衬底344密封上面有柔性加热器324和柔性温度传感器336的柔性膜片308的非润湿表面320。

在本公开的一些实施例中，柔性衬底344可以通过在柔性衬底344和柔性膜片308的接合表面之间施加胶粘剂而与柔性膜片308邻接。

在本公开的一些实施例中，柔性衬底344可以利用接合工艺与柔性膜片308的非润湿表面320邻接，从而形成安置在柔性衬底344的下表面和柔性膜片308的非润湿表面320之间的接合界面348。例如，接合工艺可包括使柔性衬底344的下表面与柔性膜片308的非润湿表面320接触并在柔性衬底344和柔性膜片308之间施加压力，同时向包括柔性衬底344和柔性膜片308的组件施加热。在一些实施例中，包括柔性衬底344和柔性膜片308的组件可放置到接合设备中，并且可以在将所述组件加热到大致小于250℃的温度时施加压力，从而将柔性衬底344接合到柔性膜片308，且从而形成安置在柔性衬底344的底表面和柔性膜片308的非润湿表面320之间的接合界面348。

应注意，在柔性膜片上方且具体地在柔性加热器和任选的柔性温度传感器上方形成柔性衬底之前，可以通过到接合垫334的连接电导线而与柔性加热器324进行两个或更多个电连接，同样地，可以通过到接合垫342的连接电导线而与柔性温度传感器336进行电连接。

因此，如图3C中所说明，完成的阀部件322包括柔性膜片308，其中柔性加热器324和柔性温度传感器336直接安置在非润湿表面320上，即，柔性加热器324和柔性温度传感器336均安置于同一表面上。阀部件322可另外包括柔性衬底344，所述柔性衬底直接安置在柔性膜片308的非润湿表面320上方，从而密封柔性加热器324和柔性温度传感器336。阀部件322可用于图1和2的示例性膜片阀100，以提供对膜片阀100的内部润湿表面的改进的热控制。

在替代实施例中，柔性加热器和任选的柔性温度传感器可以在中间柔性衬底上方形成，并随后与柔性膜片的非润湿表面邻接。更详细地说，图4A说明柔性中间衬底446，其包括在柔性中间衬底446的上表面上方形成的柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436。柔性中间衬底446可包括柔性塑料或弹性材料，如本文中先前所描述。在一些实施例中，柔性中间衬底446可包括聚酰亚胺材料。柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436均可通过一种或多种印刷工艺在柔性中间衬底446的上表面上形成，如本文中先前所描述。在其中柔性膜片包括金属材料的实施例中，绝缘介电层可以印刷在柔性加热器424和柔性温度传感器两者的上表面上方，以在之后提供与金属膜片的电隔离。

接着，倒置上面安置有柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436的柔性中间衬底446，如图4B所示，并将其与柔性膜片408的非润湿表面420邻接。例如，倒置后的上面安置有柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436的柔性中间衬底446可以通过向柔性膜片408的非润湿表面420和/或包含柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436的柔性中间衬底446的表面中的一个或多个施加胶粘剂而与柔性膜片408的非润湿表面420邻接。包括柔性膜片408和柔性中间衬底446的组件可接着经受压力，以引发柔性膜片408和柔性中间衬底446之间的接合。

在本公开的替代实施例中，柔性中间衬底446可以通过接合工艺与柔性膜片408的非润湿表面420邻接。例如，包含柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436的柔性中间衬底446的表面可以放置成与柔性膜片408的非润湿表面420直接接触，并且如本文中先前所描述，通过施加压力和热，可以在柔性中间衬底446的底表面和柔性膜片408的非润湿表面420之间形成接合界面448，从而产生图4C的阀部件422。

如图4C中所说明，完成的阀部件422包括：通过接合界面448直接接合到柔性中间衬底446的柔性膜片408、柔性加热器424，及任选的安置在柔性膜片408的非润湿表面420上方的柔性温度传感器436。在此示例性实施例中，柔性中间衬底446包括在柔性加热器424和任选的柔性温度传感器436上方的罩盖层，从而保护柔性加热器424和柔性温度传感器436不与图1和2的膜片阀100的致动机构直接接触。

在本公开的额外实施例中，柔性加热器和任选的柔性温度传感器可以在柔性中间衬底的上表面上方形成，并随后与柔性膜片的非润湿表面邻接。更详细地说，图5A说明柔性中间衬底546，其包括在柔性中间衬底546的上表面上方形成的柔性加热器524和任选的柔性温度传感器536。柔性中间衬底546可包括柔性塑料或弹性材料，如本文中先前所描述。在一些实施例中，柔性中间衬底546可包括聚酰亚胺材料。柔性加热器524和任选的柔性温度传感器536均可通过一种或多种印刷工艺在柔性中间衬底546的上表面上形成，如本文中先前所描述。

与先前实施例(如图4A至4C中所说明)相反，在此特定实施例中，柔性中间衬底546不倒置，而是柔性中间衬底546的下表面，即，柔性中间衬底546中不包含柔性加热器524和任选的柔性温度传感器的表面邻接到柔性膜片508的非润湿表面520。例如，柔性中间衬底546可以利用胶粘工艺或接合工艺与柔性膜片508的非润湿表面520邻接，如本文中先前所描述。

在邻接柔性中间衬底546与柔性膜片508的非润湿表面520后，形成过渡结构560(图5B)，其包括上面安置有柔性中间衬底546的柔性膜片508，其中柔性膜片508的非润湿表面520和柔性中间衬底546的下表面之间安置有接合界面548。过渡结构560的上表面包括柔性加热器524和任选的柔性温度传感器536。

为了完成示例性阀部件，可以在过渡结构560的上表面上方形成额外的柔性衬底，从而在柔性加热器和任选的柔性温度传感器上方形成保护性罩盖层。更详细地说，图5C说明包括上面安置有柔性中间衬底546的柔性膜片508的示例性阀部件522的透视图。第一接合界面548可以安置在柔性中间衬底546的下表面和柔性膜片508的非润湿表面520之间。安置在柔性中间衬底546上方的是额外柔性衬底550。额外柔性衬底550可以通过胶粘工艺或接合工艺与柔性中间衬底546邻接，如本文中先前所描述。在一些实施例中，额外柔性衬底550可包括柔性旋涂介电质，如本文中先前所描述。第二接合界面552可以安置在额外柔性衬底550的下表面和柔性中间衬底546之间。额外柔性衬底550可因此在柔性加热器524和任选的柔性温度传感器536上方形成罩盖层，从而保护柔性加热器524和任选的柔性温度传感器536不与图1和2的膜片阀100的致动机构直接相互作用。

在本公开的另外实施例中，柔性加热器和柔性温度传感器可以在不同衬底上方形成，使得柔性加热器和柔性温度传感器的设计布局具有更多的灵活性。因此，在本公开的一些实施例中，柔性加热器和柔性温度传感器可以安置在不同表面上。

更详细地说，图6A说明上面安置有柔性温度传感器636的柔性中间衬底646。如同先前实施例，柔性中间衬底646可由柔性塑料或弹性材料(例如，聚酰亚胺材料)形成，且柔性温度传感器636可以利用一种或多种印刷工艺在柔性中间衬底646的上表面上方形成。柔性中间衬底646可接着进行倒置并与过渡结构660邻接，如图6B中所说明。过渡结构660可包括柔性膜片608、安置在膜片608的非润湿表面上方的柔性衬底644，及安置在柔性衬底644的上表面上方的柔性加热器624。最后，过渡结构660可包括安置在柔性加热器624上方的额外柔性衬底650。包括安置在下表面上(一旦倒置)的柔性温度传感器646的柔性中间衬底646可以通过胶粘工艺或接合工艺与过渡结构660邻接，如本文中先前所描述。

图6C说明在接合柔性中间衬底646与过渡结构660之后的示例性阀部件622。示例性阀部件622包括安置在示例性阀部件622的不同衬底上的柔性加热器624和柔性温度传感器636。例如，示例性阀部件622包括其中柔性衬底644安置在柔性膜片608的非润湿表面上方的柔性膜片608。柔性衬底644包括安置在上表面上方的柔性加热器624。安置在柔性衬底644上方的是额外柔性衬底650，其罩盖并保护柔性加热器624，安置在柔性衬底650上方的是柔性中间衬底646，其包含安置在柔性中间衬底646的下表面上的柔性温度传感器636。倒置的柔性中间衬底646为柔性温度传感器636提供罩盖保护层，使得柔性温度传感器636不与图1和2的示例性膜片阀的致动机构直接接触。

在本公开的另外实施例中，柔性加热器和柔性温度传感器可以安置在不同衬底上方，使得柔性加热器和柔性温度传感器的设计布局具有更多的自由度。更详细地说，图7A说明上面安置有柔性温度传感器736的柔性中间衬底746。如同先前实施例，柔性中间衬底746可由柔性塑料或弹性材料形成，且柔性温度传感器736可以利用一种或多种印刷工艺在柔性中间衬底746的表面上方形成。在此示例性实施例中，柔性中间衬底746不进行倒置，而是柔性中间衬底746的下表面，即，上面没有柔性温度传感器安置的表面与过渡结构760邻接，如图7A中所说明。在此示例性过程中，过渡结构760包括其中柔性衬底744安置在柔性膜片708的非润湿表面上方的柔性膜片708，其中柔性衬底744包含安置在上表面上方的柔性加热器724。柔性中间衬底746的下表面可通过胶粘工艺或接合工艺与过渡结构760的上表面邻接，如本文中先前所描述，从而形成安置在柔性中间衬底746的下表面和过渡结构760的上表面之间的接合界面748，如图7B中所说明。

为了完成阀部件，可以在柔性温度传感器736上方安置额外柔性衬底750，如图7C中所说明，从而保护柔性温度传感器736并确保柔性温度传感器不与图1和2的示例性膜片阀100的致动机构直接接触。

图7C的完成的阀部件722因此包括膜片708，其中柔性衬底744安置在膜片708的非润湿表面上方，所述柔性衬底744包括安置在上表面上方的柔性加热器724。安置在柔性加热器724上方的是柔性中间衬底746，其包含安置在上表面上方的柔性温度传感器736及最后的安置在柔性温度传感器736上方并保护柔性温度传感器736的额外柔性衬底750。

本文中所描述的示例性阀部件和用于形成阀部件的方法是非限制性的，并且设想形成方法和例如柔性膜片、柔性衬底、柔性加热器和柔性温度传感器的阀部件元件可以在替代布置中组合。

本公开的膜片阀可以用于数个应用。作为非限制性实例，本公开的示例性膜片阀可以用作配置成向半导体处理设备的反应室供应一种或多种前体的前体递送系统的部件。

更详细地说，图8说明包括反应室802和前体递送系统812的示例性半导体处理设备800。前体递送系统812可配置成采用本公开的膜片阀来启用对前体的流动控制，从而向反应室802供应前体。应注意，半导体处理设备800是示例性半导体处理设备的简化示意版本，并且不含每个元件，即，例如每个阀、气体管线、加热元件和反应器部件等。图8的半导体处理设备800提供设备的关键特征，以便向所属领域的普通技术人员提供足够的公开内容。

示例性半导体处理设备800可包括被构造和布置成固持至少一衬底804的反应室802。在一些实施例中，反应室802可配置成用于沉积工艺、蚀刻工艺或清洁工艺中的一种或多种。例如，反应室802可配置成用于原子层沉积(ALD)工艺或化学气相沉积(CVD)工艺。衬底804可以安置在反应室802中，并通过配置成在上面固持至少一个衬底的基座808保持在适当位置。基座可包括配置成将衬底加热到合适的处理温度的加热器810。

前体递送系统812可包括被构造和布置成向反应室802提供气相前体的一个或多个前体源814A和814B。例如，前体源814A和814B可包括固态前体、液态前体、气态前体或其混合物。前体递送系统812还可包括配置成存储冲洗气体并向反应室802分配冲洗气体的源容器814C。

前体递送系统812可包括数个膜片阀，例如膜片阀822A、822B和822C，所述膜片阀配置成启用对前体和冲洗气体到反应室802的流动的控制。膜片阀822A、822B和822C可包含本公开的膜片阀，并且可因此包含集成柔性加热器，和任选地包含柔性温度传感器。此外，膜片阀822A、822B和822C可另外包括安置在阀体内或紧邻阀体的一个或多个外部加热器(在图1和2中示出为加热器132)。内部柔性加热器和外部加热器的组合可允许对膜片阀的润湿表面进行精确的温度控制，从而阻止流过穿过膜片阀的前体发生分解或冷凝。例如，膜片阀822A、822B和822C的润湿表面的最大温度和最小温度之间的差温可跨越大致小于1℃，或大致小于0.5℃，或甚至小于0.25℃的温度范围。

除膜片阀之外，前体递送系统812可另外包括流动控制器820A、820B和820C，所述流动控制器配置成监测并调节进入反应室802的前体和冲洗气体的质量流。例如，流动控制器820A、820B和820C可包括质量流控制器(MFC)。

一个或多个气体管线，例如气体管线824、826和828，可以同时与前体/冲洗源和反应室802流体连通，以便实现蒸汽到反应室802的供应。在特定实施例中，前体递送系统812可以与气体分配器832流体连通，所述气体分配器832配置成将前体蒸汽和冲洗气体分配到反应室802中并在整个衬底804上分配前体蒸汽和冲洗气体。作为非限制性实例，气体分配器832可包括喷头，如图8中以块形式说明。应注意，尽管以块形式示出，但是喷头可以是相对复杂的结构，并且可以配置成混合来自多个源的蒸汽或保持引入到喷头中的多个蒸汽之间的分离。

示例性半导体处理设备800还可包括被构造和布置成从反应室802中去除气体的气体去除系统。例如，去除系统可包括：安置在反应室802的壁内的排气端口834、与所述排出端口834流体连通的排气管线836，及与所述排气管线836流体连通且配置成从反应室802内抽空气体的真空泵。一旦利用真空泵838将气体从反应室802中排出，气体就可以沿着额外排气管线840递送，并离开设备100以用于其它消除过程。

示例性半导体处理设备800可另外包括顺序控制器842，所述顺序控制器842借助示例性控制线路844A、844B和844C而可操作地连接到前体递送系统812、反应室802和去除系统。顺序控制器842可包括选择性地操作阀、加热器、流动控制器、歧管、泵和与半导体处理设备800相关联的其它设备的电子电路系统。此类电路系统和部件用以从源814A、814B和814C引入前体气体和冲洗气体。顺序控制器842还可控制前体脉冲序列的定时、衬底和反应室的温度以及反应室以及提供半导体处理设备800的适当操作所需要的各种其它操作的压力。顺序控制器842还可包括存储器844，所述存储器844具有在顺序控制器842上运行时执行半导体工艺的程序。例如，顺序控制器842可包含例如软件或硬件部件的模块(例如，FPGA或ASIC)，所述模块执行特定半导体工艺，例如蚀刻工艺、清洁工艺和/或沉积工艺。模块可配置成位于顺序控制器842的可寻址存储介质上，并且可配置成执行一种或多种半导体工艺。

在特定实施例中，顺序控制器842可以连接(以电气方式和/或以光学方式)到膜片阀822A、822B和822C，以实现对膜片阀的热控制和热监测。例如，顺序控制器可以同时连接到与每个膜片阀相关联的内部柔性加热器和外部加热器，从而能够对内部柔性加热器和外部加热器进行独立的温度控制。此外，可与每个膜片阀相关联的柔性温度传感器可向顺序控制器842提供温度反馈信号，使得可以通过膜片阀822A、822B和822C的内部润湿表面维持设定点温度和最小差温。

上文所描述的本公开的实例实施例不限制本发明的范围，因为这些实施例仅仅是本发明实施例的实例，本发明由所附权利要求书和其合法等效物限定。任何等效实施例都希望在本发明的范围内。实际上，所属领域的技术人员根据说明书可以了解除本文中所示出和描述的内容外的对本公开的各种修改，例如，所描述元件的替代有用组合。此类修改和实施例也希望在所附权利要求书的范围内。