CN117813459A - 温度致动阀和其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本文中公开了一种温度致动阀，所述温度致动阀包括固定构件和可动构件，其中固定构件被配置为接收可动构件。第一流动路径被限定在固定构件的外表面与壳体的内表面之间，第二流动路径由可动构件限定并限定在可动构件内。所述温度致动阀进一步包括至少一个温度致动构件，所述温度致动构件具有靠在所述固定构件的基部上的第一端，和靠在所述可动构件的基部上的第二端。所述温度致动阀进一步包括偏压构件，所述偏压构件具有与所述固定构件的所述基部连接的第一端，和与所述可动构件的所述基部连接的第二端，所述至少一个温度致动构件被配置为在第一温度下压缩，并在第二温度下膨胀。

Description

温度致动阀和其使用方法
技术领域
本公开内容涉及电子器件制造，更具体而言，涉及温度致动阀和其使用方法的一个或多个实施方式。
背景技术
大型半导体制造工厂每小时可以使用多达100兆瓦(megawatt)时的电力；这种工厂一年的用电量相当于约5万个家庭的用电量。在一些市场中，电可以占到半导体制造工厂运营成本的30％。这种消耗可以超过许多炼油厂和汽车厂的消耗。虽然在过去的几年里，半导体芯片所消耗的电力已经大大减少，但在制造过程期间对使用的能源的改进却落后了。
半导体制造商继续寻找方法来减少工厂整体的能源消耗，包括减少用于执行各种单元操作的工艺设备(equipment)的能源消耗。例如，调制冷却剂流是一个降低工艺设备的能源占用的机会。需要有不用电或用电少的新部件。
发明内容
依据一个或多个实施方式，本文中公开了一种温度致动阀，所述温度致动阀包括：固定构件和可动构件，其中固定构件被配置为接收可动构件；第一流动路径，所述第一流动路径限定在固定构件的外表面与壳体的内表面之间；第二流动路径，所述第二流动路径由可动构件限定并限定在可动构件内；至少一个温度致动构件，所述温度致动构件包括靠在固定构件的基部上的第一端，和靠在可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及偏压构件，所述偏压构件包括与固定构件的基部连接的第一端，和与可动构件的基部连接的第二端，所述至少一个温度致动构件被配置为在第一温度下压缩以减小通往第二流动路径的开口，并在第二温度下膨胀以增大通往第二流动路径的开口。
在一些实施方式中，公开了一种电子器件制造系统，所述电子器件制造系统包括：
流体管路，所述流体管路包括具有可变温度的流体，所述流体管路进一步包括温度致动阀，所述温度致动阀包括：固定构件和可动构件，其中固定构件被配置为接收可动构件；第一流动路径，所述第一流动路径限定在固定构件的外表面与壳体的内表面之间；第二流动路径，所述第二流动路径由可动构件限定并限定在可动构件内；至少一个温度致动构件，所述温度致动构件包括靠在固定构件的基部上的第一端，和靠在可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及偏压构件，所述偏压构件包括与固定构件的基部连接的第一端，和与可动构件的基部连接的第二端，所述至少一个温度致动构件被配置为在第一温度下压缩以减小通往第二流动路径的开口，并在第二温度下膨胀以增大通往第二流动路径的开口。
在一个或多个实施方式中，本文中公开了一种减少电子器件制造系统中的流体消耗的方法，所述方法包括：使流体流过位于电子器件制造系统的流体管路中的温度致动阀，所述温度致动阀包括：固定构件和可动构件，其中固定构件被配置为接收可动构件；第一流动路径，所述第一流动路径限定在固定构件的外表面与壳体的内表面之间；第二流动路径，所述第二流动路径由可动构件限定并限定在可动构件内；至少一个温度致动构件，所述温度致动构件包括靠在固定构件的基部上的第一端，和靠在可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及偏压构件，所述偏压构件包括与固定构件的基部连接的第一端，和与可动构件的基部连接的第二端；以及基于流体的温度打开和关闭温度致动阀，其中所述至少一个温度致动构件被配置为当流体处于第一温度时压缩，从而使阀门减小通往第二流动路径的开口，并当流体处于第二温度时膨胀，从而使阀门至少部分打开以增大通往第二流动路径的开口。
附图说明
下面描述的附图是出于说明的目的，不一定按比例绘制。附图并不旨在以任何方式限制本公开内容的范围。
图1示出了依据一些实施方式的适合与温度致动阀一起使用的处理腔室。
图2A示出了依据本公开内容的各种实施方式的温度致动阀。
图2B示出了依据本公开内容的各种实施方式的温度致动阀的截面。
图2C示出了依据本公开内容的各种实施方式的温度致动阀的内部部件。
图2D示出了依据本公开内容的各种实施方式的可动构件连同温度致动阀的温度致动构件和其他内部部件。
图2E示出了依据本公开内容的各种实施方式的可动构件连同温度致动阀的其他内部部件。
图2F示出了依据本公开内容的各种实施方式的固定构件连同温度致动阀的温度致动构件和偏压构件的截面。
图3A示出了依据本公开内容的各种实施方式的具有处于伸展配置的温度致动构件的温度致动阀。
图3B示出了依据本公开内容的各种实施方式的具有处于压缩配置的温度致动构件的温度致动阀。
图4A示出了依据本公开内容的实施方式的通过“打开的”温度致动阀的流动路径。
图4B示出了依据本公开内容的实施方式的通过“关闭的”温度致动阀的流动路径。
图5A示出了依据本发明的实施方式的安装在流体管路中的温度致动阀。
图5B示出了依据本发明的实施方式的安装在流体管路中的温度致动阀的截面。
图6示出了依据本发明的实施方式的减少电子器件制造系统中的流体消耗的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开内容的示例性实施方式，这些实施方式在附图中示出。在可能的情况下，在所有附图中，将使用相同的附图标记在几个视图中指代相同或类似的部分。除非另有特别说明，否则本文所述的各种实施方式的特征可以彼此相结合。
半导体制造商对减少制造设备在操作期间的能源消耗和降低这种制造设备的总体拥有成本很感兴趣。处理腔室通常包括在处理期间被冷却的部件。部件的冷却可以经由在处理腔室的部件中的一个或多个通道输送冷却剂来执行。通常，主动阀门(如气动阀和/或电动阀)用来调制冷却剂的流量。这种主动阀门会耗电。本文所述的实施方式涵盖了不需要任何主动部件(例如不需要电或电力消耗)进行致动的温度致动阀。使用这种温度致动阀可以降低半导体制造设备的能源占用。温度致动阀可以基于通过温度致动阀的流体的温度来打开和关闭(例如，增加一个或多个流动通道的尺寸和/或减少一个或多个流动通道的尺寸)。因此，当冷却剂或其他液体的温度升高时，那么升高的温度可以使阀门自动打开，并且流动通道的尺寸可以增加，以增加冷却剂的流量。相反，当冷却剂或其他液体的温度降低时，那么降低的温度可以使阀门自动关闭，并且流动通道的尺寸可以减少，以减少冷却剂的流量。这种流量值的致动可以在不使用另外的传感器、主动或供电的部件和/或控制系统的情况下自动执行，以控制冷却剂流。因此，使用温度致动阀可以减少设备(例如半导体处理设备)的整体能源消耗。
依据本文的一个或多个实施方式，公开了一种温度致动阀(例如滑阀)组件，例如，该温度致动阀组件位于半导体制造设备的冷却剂流动回路的回流管路中。本文的实施方式中描述的阀门利用了温度响应的形状记忆合金弹簧，该弹簧在冷却剂温度超过致动温度时致动。温度致动阀可以包括一个或多个形状记忆合金弹簧、一个或多个偏压弹簧、以及支撑这些弹簧的相关机械结构。当温度降低到低于返回致动温度时，阀门可以经由偏压弹簧恢复到其原始位置。
温度致动阀可以是一个被动系统，该被动系统基于进入和/或离开的冷却剂的温度来致动，而不依赖外部传感器或致动器。在实施方式中，当冷却剂温度超过致动温度时，温度响应的形状记忆合金弹簧操作阀门。当温度降低到超出返回致动温度时，阀门可以在偏压弹簧的帮助下恢复到其原始位置。在一些实施方式中，形状记忆允许弹簧的膨胀量和/或收缩量取决于液体(例如冷却剂)的温度。在这种实施方式中，温度致动阀可以具有许多与不同的流动路径开口尺寸相关联的中间位置，而不是只有打开位置和关闭位置。因此，由阀门提供的流动路径的尺寸可以被动地基于液体的温度来自动调整。
因为在实施方式中，温度致动阀是基于冷却剂的返回温度(即，在冷却剂用于冷却之后冷却剂的温度)来操作，所以在实施方式中，温度致动阀不依赖对应半导体制造设备的操作方案。具有形状记忆合金弹簧的温度致动阀可以在不使用控制系统或调整温度致动阀和/或控制系统的情况下发挥作用。本文的实施方式中描述的温度致动阀是一种具有为系统预先设计好的阀门致动和重置点的稳健设计。在一些实施方式中，对致动和重置温度的调整可以在现场中阀门的设置期间经由操控偏压弹簧中的预载张力来实施。
在一些实施方式中，温度致动阀可以基于最大冷却规格来决定尺寸，并且可以调制冷却剂流。基于冷却规格调制冷却剂流的能力提供了一个节约能源从而减少工具操作成本的机会。
图1示出了依据本文所述的一个或多个实施方式的适合与温度致动阀一起使用的处理腔室100。处理腔室可以是任何类型的腔室，例如蚀刻腔室、沉积腔室、传输腔室等。在一些实施方式中，处理腔室100包括接地腔室主体105，接地腔室主体105限定了可以包括处理容积103的内部容积101。在一个或多个实施方式中，处理容积103可以被定义为设置在基板支撑件121与喷头135之间的区域，基板支撑件121被配置为在处理期间接收和保持基板110，喷头135设置在内部容积101内。真空泵155可以经由排气阀151与内部容积101耦接，以促进内部容积101的排空。
在实施方式中，基板110可以经由基板传输机器人(未示出)通过腔室主体105中的开口115装载，并提供给基板支撑件121。在一个或多个实施方式中，基板支撑件121可以包括一个或多个机构，以将基板110固定在基板支撑件121(例如静电卡盘110)顶部上。基板110可以是传统上在等离子体处理技术中采用的任何类型的基板，本文中公开的发明性方法在这方面不受限制。
在一些实施方式中，处理腔室100可以包括等离子体电源(例如射频源130)，该等离子体电源经由匹配网络131与上部电极(例如腔室顶壁181、喷头135等的导电部分)耦接，以电感地或电容地提供功率，以在处理腔室100的处理容积101中形成等离子体。
等离子体电源130通过匹配131与等离子体产生元件耦接，以提供高频电源，以电感地或电容地激励等离子体。为了便于控制处理腔室100，控制器170可以与处理腔室耦接。控制器170可以是能用于工业环境以控制各种腔室和子处理器的通用计算机处理器的任何形式之一。存储器或CPU 172的计算机可读介质173可以是一种或多种现成的存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘，或任何其他形式的本地或远程数字储存器。支持电路174与CPU 172耦接，用于以传统的方式支持处理器。这些电路包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路系统和子系统，和类似物。
在一些实施方式中，处理腔室100可以包括被配置为提供一种或多种处理气体的喷头135，这些处理气体从气体供应器145经由质量流量控制器149供应到内部容积101。在一个或多个实施方式中，喷头135可以是具有一个或多个加热区(所示的中心或内部加热区164，以及边缘或外部加热区165)的温控喷头，其中每个区是可独立控制的。虽然显示有两个区，但喷头135可以有任何数量的区，例如一个区，或三个或更多个区。
在一些实施方式中，一个或多个加热区中的每一个可以包括加热器153，加热器153具有与加热器元件190耦接的一个或多个电阻式加热元件178、179。加热器元件190可以与加热器驱动器190B耦接，并由温度控制器175控制。加热元件178、179可以基于一个或多个温度传感器166和167(例如加热区164、165的每一个中的光学探针)独立驱动。例如，加热器驱动器190B可以是固态继电器或半导体控制的整流器(SCR)。在一些实施方式中，加热器控制器191提供与冷却液脉冲波调制(PWM)控制器180类似的PWM功能性，以将温度控制器175与加热元件178、179和冷却剂回路171中的任一个或两个介接(interface)。
替代或结合一个或多个加热区，在一些实施方式中，处理腔室100可以包括冷却剂系统169，冷却剂系统169具有一个或多个冷却剂回路171，以便于控制例如喷头135和/或基板支撑件(例如静电卡盘)的温度。在一些实施方式中，冷却剂系统169包括冷却器177，以经由将喷头135与冷却器177热耦接的冷却剂回路171向喷头135提供冷却能力。在操作中，冷却剂(例如，50％的乙二醇、水等)通过嵌入喷头135的内部加热区164和外部加热区165两者(例如在第一区附近进入，在另一区附近离开)中的一个或多个冷却剂通道。在一个实施方式中，通过一个或多个冷却剂回路171和一个或多个冷却剂通道的冷却剂的流率是依据本文的实施方式由脉冲波调制控制器180经由一个或多个温度致动阀(示出了一个阀门123)控制的。替代性地或附加性地，在实施方式中，温度致动阀用于控制通过一个或多个冷却剂回路的冷却剂的流率。温度致动阀可以是被动致动阀，该被动致动阀不依赖传感器、控制器或电源。
依据各种实施方式，温度致动阀可以例如位于冷却剂回路171中。虽然是针对冷却剂回路171来描述，但应理解，依据本文中实施方式的温度致动阀也可以安装在可变温度流体流过的任何流体管路和/或管道中。该流体可以是热传导流体，例如，适合从介质或部件增加或移除热量的液体或气体等。温度致动阀是温度驱动的，并且可以与电子器件制造系统内的任何化学相容的流体或温度变化(例如环境温度变化)发挥作用。温度致动阀适用于流体管路中，在该流体管路中，基于流体的温度改变流体流率是有益的。合适的流体包括但不限于液态水、纯化液态水、水蒸气、甘醇、乙二醇、丙二醇、液态氮、氮气、空气、氩、液态氦、氦气，或前述项中任两个或更多个的相容混合物。
流过冷却剂管路171的冷却剂的温度变化将对应地加热和/或冷却阀门内的一个或多个温度致动构件，从而使阀门与一个或多个偏压构件联合致动或解除致动。依据本文中实施方式的温度致动阀的致动和解除致动将在不使用传感器或控制器的情况下发生。冷却剂以及温度致动阀的合金的物理性质启动了对阀门的致动(或解除致动)。在需要冷却(或需要增加冷却)的处理条件期间，冷却剂的温度随着冷却剂吸收热能而上升，并使阀门内的一个或多个温度致动构件膨胀和打开或增加通过阀门的流量。然而，当处理条件不需要冷却(或需要较少的冷却)时，冷却剂的温度下降，这使温度致动构件收缩(或压缩)并关闭阀门(或减少冷却剂流过其中的开口的尺寸)以减少冷却剂流。在一些实施方式中，温度致动阀以开(即完全打开)或关(即完全关闭)的配置操作。在一个或多个实施方式中，阀门可以被配置为部分打开，以例如控制流率。因此，在一些实施方式中，开口尺寸可以基于冷却剂的温度而变化。
图2A和2B示出了温度致动阀200的实施方式。阀门200的内部部件位于壳体202内。壳体202可以包括连接构件207，连接构件207被配置为与流体管路和/或管道的两个部分附接。也就是说，温度致动阀200可以与管道和/或流体管路以直列式的方式安装。在一些实施方式中，壳体202的内表面具有圆柱形形状和/或与流体管路和/或管道的内表面一致的形状。壳体202的内表面中可以接收有固定构件204。在一些实施方式中，固定构件204的外表面的至少一部分与壳体202的内表面的至少一部分隔开，以经由其中限定第一流动路径。第一流动路径(例如外部环形流动路径)可以限定在固定构件204的外表面与壳体202的内表面之间的空间内。在一些实施方式中，无论阀门200是处于打开位置还是关闭位置，外部环形流动路径都会在流动的某一段具有相同直径的开口。例如，外部环形流动路径可以具有固定的打开位置。在一些实施方式中，通过外部环形流动路径的所得流动可以是阻流(例如第一流率)，从而提供一定背压。温度致动阀200的第二流动路径可以是设置在可动构件206内的内部环形流动路径，可动构件206位于固定构件204内。当内部环形流动路径打开时，流体可以流过外部环形流动路径和内部环形流动路径两者，并且可以减少背压，从而导致高流量(例如比第一流率更高的第二流率)。
如图2A-2C所示，温度致动阀200可以包括接收在固定构件204(例如路由阀轴(router spool))内的可动构件206。固定构件204和可动构件206各自可以具有圆柱形形状，使得可动构件206被配置为在固定构件204内可动地滑动。第二流动路径可以由可动构件206限定并限定在可动构件206内。例如，固定构件204可以包括一个或多个流动元件203。一个或多个流动元件203可以是开口、孔口(orifice)、孔(hole)、穿孔(perforation)、凹孔(divot)、突起、鳍片、百叶窗、粗糙元件、粗糙化表面，或前述项中任两个或更多个的组合。同样地，可动构件206可以包括一个或多个流动元件205。一个或多个流动元件205可以是开口、孔口(orifice)、孔(hole)、穿孔(perforation)、凹孔(divot)、突起、鳍片、百叶窗、粗糙元件、粗糙化表面，或前述项中任两个或更多个的组合。正如将参照图3A-5B更详细地描述的，固定构件204的一个或多个流动元件203被配置为至少部分地与移动构件206的一个或多个流动元件205对准，以允许流过第一流动路径的流体进入移动构件206的内部，以形成第二流动路径。
温度致动阀200可以进一步包括至少一个温度致动构件216、217、218。每个温度致动构件216、217、218可以独立地呈弹簧、螺旋弹簧、波纹管弹簧、碟型弹簧(Bellevillespring)、板弹簧或弹簧筒的形式。在一些实施方式中，每个温度致动构件216、217、218是螺旋弹簧。在操作期间，温度致动构件216、217、218可以被润湿，并与流过其中的流体直接接触。
在一个或多个实施方式中，至少一个温度致动构件216、217、218可以由形状记忆合金形成。在一些实施方式中，形状记忆合金包括但不限于镍、钛、铁、铜和其组合。合适的形状记忆合金包括但不限于仁合金(benevolent alloy)、镍钛合金、镍钛钴合金、镍钛铜合金或其组合。形状记忆合金被配置为使温度致动构件216、217、218在第一温度下至少部分地膨胀，在第二温度下至少部分地收缩。本文中所使用的术语“膨胀”指的是形状记忆合金材料的刚性的增加。术语“收缩”或“压缩”指的是形状记忆合金材料的刚性的减少。在一个或多个实施方式中，第一温度为约40℃至约90℃，或此范围内任何单独的值或子范围。在一个或多个实施方式中，第二温度为约12℃至约40℃，或此范围内任何单独的值或子范围。温度致动构件216、217、218可以各自由对应的引导构件220、221、222支撑。引导构件220、221、222被配置为与移动构件206一起线性移动。当温度致动构件216、217、218膨胀和收缩时，引导构件220、221、222确保构件216、217、218的线性(并且不是横向的)移动。
每个温度致动构件216、217、218可以包括靠在固定构件204的基部211上的第一端219，和靠在可动构件206的基部223上的第二端。如图2B、2D、2E、2F所示，每个引导构件220、221、222可以被接收在开口内并固定至基部223。在一些实施方式中，每个引导构件220、221、222由任何合适的手段固定至基部223，包括但不限于螺钉、螺栓、铆钉、机加工的凹口、熔接、焊接、胶水等。当温度致动构件216、217、218膨胀时，温度致动构件216、217、218推动基部223，使可动构件206在力的方向上移动，从而对准流动元件203、205。
在一些实施方式中，温度致动阀200进一步包括至少一个偏压构件214。该至少一个偏压构件可以具有弹簧、螺旋弹簧、波纹管弹簧、碟型弹簧、板弹簧或弹簧筒的形式。在一些实施方式中，偏压构件214是螺旋弹簧。在一些实施方式中，温度致动构件216、217、218抵靠偏压构件214(例如偏压弹簧)工作，从而在这些元件之间提供负载或张力。偏压构件214可以被配置为当液体的温度低于温度阈值时，使可动构件206和一个或多个温度致动构件216、217、218返回到第一位置(例如关闭位置)。例如，当流过温度致动阀200的流体达到或下降到低于某个阈值温度时，延伸的温度致动构件216、217、218的形状记忆合金收缩，且偏压构件214使温度致动构件返回到第一位置。
依据一个或多个实施方式，偏压构件214可以包括在其相对两端的附接构件210、212。附接构件210可以是例如钩子、金属线、线圈等，且被配置为通过柱子208的开口213，柱子208被配置为通过基部223。在一些实施方式中，柱子208可以具有螺纹部分，螺纹部分被配置为附接到螺母240，以将柱子208和偏压构件214固定在可动构件206上。附接构件212(例如钩子、金属线、线圈等)可以被配置为通过柱子209的开口215，柱子209被配置为通过基部211。在一些实施方式中，柱子209可以具有螺纹部分，螺纹部分被配置为附接到螺母241，以将柱子209和偏压构件214固定在固定构件204上。在一个或多个实施方式中，经由选择合适的形状记忆合金材料和偏压构件214材料的刚性，可以控制阀门200打开和关闭的温度。
在一些实施方式中，温度致动阀200进一步包括与偏压构件214附接的调整构件。调整构件可以可操作以调整偏压构件214中的张力。在一些实施方式中，螺母241可以是调整构件。螺母241可以被拧紧以增加偏压构件214中的张力，或被松开以减少偏压构件214中的张力。预张力(pretension)调整螺母可以设计成具有操作设计表，该操作设计表在边缘周围具有一些标记，因此使用者知道在哪里设定螺母(即作为连续转盘，或阶梯式变化转盘)。对于阶梯式变化转盘，螺母可以是闩锁或棘爪式的设计，使得使用者可以从一个设定跳到另一个设定。
依据一个或多个实施方式，温度致动阀200的部件，特别是经润湿的部件，包括非腐蚀性金属、聚合物、陶瓷、其组合或任何其他合适的固体材料。在一些实施方式中，固定构件203、可动构件206、壳体202和偏压构件214(例如，包括部件208、209、210、212、213、217、221)各自独立地包括不锈钢、塑料、铜、黄铜、青铜、铝、镍钴合金、铁或前述项的任意者的组合。在一些实施方式中，固定构件203、可动构件206和壳体202由316不锈钢合金形成。在一些实施方式中，偏压构件214是由316不锈钢合金以外的不锈钢合金、塑料、铜、黄铜、青铜、铝、镍钴合金、铁或前述项的任意者的组合形成。
图3A和3B示出了温度致动阀300，温度致动阀300具有处于膨胀位置(图3A)和收缩位置(图3B)的温度致动构件316、318。例如，当流过阀门300的流体达到第一温度时，温度致动构件316、318的形状记忆合金膨胀，使温度致动构件拉伸，从而打开阀门300。当温度致动构件316、318膨胀时，温度致动构件316、318向可动构件306施力。可动构件306在固定构件304内线性移动，以使可动构件306的开口305与固定构件304的开口303对准。一旦开口303、305对准，在壳体302的内表面与固定构件304之间沿固定构件304的外表面流动的流体就会流过开口303、305并流过可动构件306的内部。可动构件306可以被同心地包围在固定构件304的内部，从而形成环形流动路径。一旦阀门300打开，流动通过其中的流体就能够进入可动构件306的内部的较大容积，从而增加流率。
当流过阀门300的流体达到第二温度时，温度致动构件316、318的形状记忆合金收缩(图3B)，使温度致动构件压缩，从而关闭阀门300。当温度致动构件316、318压缩时，偏压构件314继续返回到其原始形状，从而将可动构件306向其关闭位置拉回。可动构件306在固定构件304内线性移动，一旦可动构件306与偏压构件314的附接构件310重新啮合，可动构件306就会使开口305和开口303错位，并从开口303关闭开口305。一旦开口303、305关闭，流过可动构件306的内部的流体就会停止。在一些实施方式中，流体开始流过固定构件304的外表面，从而降低流率。
虽然被描述为二进制(即打开/关闭)配置，但在一些实施方式中，形状记忆合金随着流体温度的变化而膨胀和收缩。因此，温度致动构件316、318可以膨胀或收缩，以部分地对准开口303、305，从而提供在阀门300完全打开或完全关闭时之间的流率。在一些实施方式中，形状记忆合金随着温度的变化线性地或非线性地膨胀和收缩。
图4A和4B示出了依据本文所述的一个或多个实施方式，当处于打开(图4A)和关闭(图4B)配置时，穿过温度致动阀400的流体的流动路径。当温度致动阀400处于打开位置时，流体流动路径401形成于阀门400的内部内、在固定构件404的外表面与壳体402的内表面之间。附接到基部411的温度致动构件416、418被配置为当在流体流动路径401中流动的流体处于第一温度时至少部分地膨胀。第一温度可以为约40℃至约90℃，或此范围内任何单独的值或子范围。温度致动构件416、418的膨胀使可动构件406在固定构件404内线性移动，从而使固定构件404的开口与可动构件406的开口对准。然后，流体流动路径401分开，使其继续446经过固定构件404的外表面，并且流体也流过构件404、406的开口并流入可动构件406的内部容积，从而产生流动路径448。
当温度致动阀400处于关闭位置(图4B)时，流体流动路径401形成于阀门400的内部内、在固定构件404的外表面与壳体402的内表面之间。附接到基部411的温度致动构件416、418被配置为当在流体流动路径401中流动的流体处于第二温度时至少部分地收缩。第二温度可以为约12℃至约40℃，或此范围内任何单独的值或子范围。温度致动构件416、418的收缩使可动构件406在固定构件404内线性移动，从而将固定构件404的开口与可动构件406的开口关闭。然后，流体流动路径401继续446经过固定构件404的外表面，并且不流过流动路径448。在一些实施方式中，温度致动构件416、418的形状记忆合金材料随着温度的变化而可预测地膨胀和收缩。因此，阀门400可以被配置为部分打开或部分关闭，从而在控制流动通过其中的流体的流率方面提供进一步功能性。
依据一个或多个进一步的实施方式，本文中公开了一种具有如图5A和5B所示的流体管路570的电子器件制造系统，流体管路570带有本文所述的一个或多个实施方式中阐述的温度致动阀500。在实施方式中，流过流体管路570的流体具有可变温度，该温度足以使一个或多个温度致动构件516、518的形状记忆合金膨胀和收缩，因此至少部分地打开和至少部分地关闭阀门500。例如，流过管路570的流体的温度可以为约10℃至约120℃，或此范围内任何单独的值或子范围。在一个或多个实施方式中，流体是冷却剂。合适的液体包括但不限于液态水、纯化液态水、水蒸气、甘醇、乙二醇、丙二醇、液态氮、氮气、空气、氩、液态氦、氦气，或前述项中任两个或更多个的相容混合物。
温度致动阀500可以使用例如螺纹连接器和管道容易地安装在电子器件制造系统的流体管路570内。虽然图5A和5B中示出了具有直列式螺纹连接器，但应理解，也可以使用任何合适的阀门端连接器，包括但不限于管螺纹、承插熔接(socket weld)、对口熔接(buttweld)、焊接、胶套(glue socket)、凸缘、三重夹(tri-clamp)、压缩、推入(push-in)、带刺软管、管套节(union)/真管套节、歧管支座和其组合。
使用依据本文中各种实施方式的温度致动阀200、300、400、500操作的电子器件制造系统可以减少流体(特别是，用于加热或冷却器件、化学物质和/或工艺的具有可变温度的流体)的消耗。在一些实施方式中，将温度致动阀200、300、400、500安装在电子器件制造系统的可变温度流体管路(例如冷却剂管路)中可以减少流体消耗约10％至约50％，或此范围内的任何单独的值或子范围。在一些实施方式中，将温度致动阀200、300、400、500安装在电子器件制造系统的可变温度流体管路(例如冷却剂管路)中可以减少能源需求约1％至约99％，或此范围内的任何单独的值或子范围。
在一些实施方式中，使用依据本文中各种实施方式的温度致动阀200、300、400、500操作的电子器件制造系统可以减少系统消耗的水量，从而减少对环境和健康的影响。公司和政府不断寻求方法降低半导体设备的环境健康和安全成本，从而使这种设备和相关的工艺长期来说是可持续的。除了减少这种系统所消耗的水，也减少了支持设备和工艺使水循环所需的功率和能源。
图6示出了减少电子器件制造系统中的流体消耗的方法600的框图。在方块602处，方法包括依据本文所述的一个或多个实施方式，使流体流过温度致动阀。在一些实施方式中，流体是冷却剂。合适的流体包括但不限于液态水、纯化液态水、水蒸气、甘醇、乙二醇、丙二醇、液态氮、氮气、空气、氩、液态氦、氦气，或前述项中任两个或更多个的相容混合物。
在方块604处，方法600包括基于流体的温度，打开和关闭温度致动阀。依据实施方式，当流体的温度处于第一温度时，温度致动阀中的至少一个温度致动构件压缩，从而使至少一个温度致动构件收缩。至少一个温度致动构件的收缩从固定构件的开口至少部分地关闭可动构件的开口，从而减少流体的流率。在一些实施方式中，第一温度为约12℃至约40℃，或此范围内任何单独的值或子范围。当流体的温度处于第二温度时，至少一个温度致动构件膨胀，从而使至少一个温度致动构件膨胀。至少一个温度致动构件的膨胀至少部分地使可动构件的开口与固定构件的开口对准，从而增加流体的流率。在一些实施方式中，第二温度为约40℃至约90℃，或此范围内任何单独的值或子范围。
在一些实施方式中，在方块606处，方法600包括减少电子器件制造系统中的流体消耗。在一个或多个实施方式中，将温度致动阀200、300、400、500安装在电子器件制造系统的可变温度流体管路(例如冷却剂管路)中可以减少流体消耗约10％至约50％，或此范围内的任何单独的值或子范围。在一些实施方式中，将温度致动阀200、300、400、500安装在电子器件制造系统的可变温度流体管路(例如冷却剂管路)中可以减少能源需求约1％至约99％，或此范围内的任何单独的值或子范围。在一些实施方式中，方法600包括使具有第一温度的液体流动，关闭温度致动阀，使具有第二温度的液体流动，并打开温度致动阀。
本说明书通篇提到的例如“一个实施方式”、“某些实施方式”、“一个或多个实施方式”或“一实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构、材料或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，本说明书通篇在各种地方出现诸如“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在一实施方式中”之类的语句不一定是指本发明的同一实施方式。此外，可以在一个或多个实施方式中以任何合适的方式组合特定特征、结构、材料或特性。
如本文所使用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一”和“所述”包括了多个参照对象。因此，例如，对“机器手臂”的参照包括了单个机器手臂以及多个机器手臂。
如本文所使用的，与测得量相关的术语“约”是指普通技术人员在进行测量并行使与测量目标和测量设备的精度相称的谨慎等级时，所预期的测得量中的正常变化。在某些实施方式中，术语“约”包括所记载的数字的±10％，使得“约10”会包括9到11。
与测得量相关的术语“至少约”是指普通技术人员在进行测量并行使与测量目标和测量设备的精度相称的谨慎等级时，所预期的测得量中的正常变化，以及高于测得量的任何量。在某些实施方式中，术语“至少约”包括所记载的数字减去10％和任何更高的量，使得“至少约10”会包括9和大于9的任何数。这个术语也可以被表示为“约10或更多”。同样，术语“小于约”通常包括所记载的数字加上10％和任何更低的量，使得“小于约10”会包括11和小于11的任何数。这个术语也可以被表示为“约10或更少”。
除非另行说明，否则所有的部分和百分比都是按重量计算的。重量百分比(wt.％)，如果没有另行说明，是基于不含任何挥发物的整体组合物，即基于干固体含量。
前述描述公开了本公开内容的示例性实施方式。对于普通技术人员来说，落在本公开内容的范围之内的对上文公开的组件、装置和方法的修改是很容易看出的。因此，虽然已经结合示例性实施方式公开了本公开内容，但应理解，其他的实施方式也可以落在本公开内容由以下权利要求限定的范围之内。

Claims (20)

1.一种温度致动阀，包括：
固定构件和可动构件，其中所述固定构件被配置为接收所述可动构件；
第一流动路径，所述第一流动路径限定在所述固定构件的外表面与壳体的内表面之间；
第二流动路径，所述第二流动路径由所述可动构件限定并限定在所述可动构件内；
至少一个温度致动构件，所述至少一个温度致动构件包括靠在所述固定构件的基部上的第一端，和靠在所述可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及
偏压构件，所述偏压构件包括与所述固定构件的所述基部连接的第一端，和与所述可动构件的所述基部连接的第二端，
所述至少一个温度致动构件被配置为在第一温度下压缩以减小通往所述第二流动路径的开口，并在第二温度下膨胀以增大通往所述第二流动路径的开口。
2.如权利要求1所述的温度致动阀，进一步包括：与所述偏压构件附接的调整构件，其中所述调整构件能操作以调整所述偏压构件中的张力。
3.如权利要求1所述的温度致动阀，其中所述固定构件、所述可动构件、所述壳体和所述偏压构件各自独立地包括不锈钢、塑料、铜、黄铜、青铜、铝、镍钴合金、铁，或前述项中任两个或更多个的组合。
4.如权利要求1所述的温度致动阀，其中所述形状记忆合金包括弹簧、螺旋弹簧、波纹管弹簧、碟型弹簧、板弹簧或弹簧筒中的至少一个。
5.如权利要求1所述的温度致动阀，进一步包括：至少一个引导构件，所述至少一个引导构件具有靠在所述固定构件的所述基部上的第一端，和靠在所述可动构件的所述基部上的第二端，其中所述至少一个引导构件通过所述至少一个温度致动构件。
6.如权利要求1所述的温度致动阀，其中所述至少一个温度致动构件和所述可动构件各自包括多个流动元件。
7.如权利要求6所述的温度致动阀，其中所述多个流动元件包括开口、孔口、孔、穿孔、凹孔、突起、鳍片、百叶窗、粗糙元件、粗糙表面、或前述项中任两个或更多个的组合中的一个或多个。
8.如权利要求1所述的温度致动阀，其中所述至少一个温度致动构件或所述至少一个偏压构件中的至少一个是呈弹簧、螺旋弹簧、波纹管弹簧、碟型弹簧、板弹簧或弹簧筒的形式。
9.如权利要求1所述的温度致动阀，进一步包括：多个温度致动构件和多个对应的引导构件，每个引导构件具有靠在所述固定构件的所述基部上的第一端，和靠在所述可动构件的所述基部上的第二端，其中所述多个引导构件中的每一个通过对应的温度致动构件。
10.一种电子器件制造系统，包括：
流体管路，所述流体管路包括具有可变温度的流体，且进一步包括温度致动阀，所述温度致动阀包括：
固定构件和可动构件，其中所述固定构件被配置为接收所述可动构件；
第一流动路径，所述第一流动路径限定在所述固定构件的外表面与壳体的内表面之间；
第二流动路径，所述第二流动路径由所述可动构件限定并限定在所述可动构件内；
至少一个温度致动构件，所述至少一个温度致动构件包括靠在所述固定构件的基部上的第一端，和靠在所述可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及
偏压构件，所述偏压构件包括与所述固定构件的所述基部连接的第一端，和与所述可动构件的所述基部连接的第二端，
所述至少一个温度致动构件被配置为在第一温度下压缩以减小通往所述第二流动路径的开口，并在第二温度下膨胀以增大通往所述第二流动路径的开口。
11.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述流体是冷却剂。
12.如权利要求10所述的电子器件制造系统，进一步包括：与所述偏压构件附接的调整构件，其中所述调整构件能操作以调整所述偏压构件中的张力。
13.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述固定构件、所述可动构件、所述壳体和所述偏压构件各自独立地包括不锈钢、塑料、铜、黄铜、青铜、铝、镍钴合金、铁、或前述项中任两个或更多个的组合。
14.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述形状记忆合金包括镍钛合金、镍钛钴合金、镍钛铜合金或其组合中的至少一个。
15.如权利要求10所述的电子器件制造系统，进一步包括：至少一个引导构件，所述至少一个引导构件具有靠在所述固定构件的所述基部上的第一端，和靠在所述可动构件的所述基部上的第二端，其中所述至少一个引导构件通过所述至少一个温度致动构件。
16.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述至少一个温度致动构件和所述可动构件各自包括多个流动元件。
17.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述至少一个温度致动构件或所述至少一个偏压构件中的至少一个是呈弹簧、螺旋弹簧、波纹管弹簧、碟型弹簧、板弹簧或弹簧筒的形式。
18.如权利要求10所述的电子器件制造系统，其中所述温度致动阀包括多个温度致动构件和多个对应的引导构件，每个引导构件具有靠在所述固定构件的所述基部上的第一端，和靠在所述可动构件的所述基部上的第二端，其中所述多个引导构件中的每一个通过对应的温度致动构件。
19.一种减少电子器件制造系统中的流体消耗的方法，所述方法包括：
使流体流过位于所述电子器件制造系统的流体管路中的温度致动阀，所述温度致动阀包括：
固定构件和可动构件，其中所述固定构件被配置为接收所述可动构件；
第一流动路径，所述第一流动路径限定在所述固定构件的外表面与壳体的内表面之间；
第二流动路径，所述第二流动路径由所述可动构件限定并限定在所述可动构件内；
至少一个温度致动构件，所述至少一个温度致动构件包括靠在所述固定构件的基部上的第一端，和靠在所述可动构件的基部上的第二端，其中所述至少一个温度致动构件包括形状记忆合金；以及
偏压构件，所述偏压构件包括与所述固定构件的所述基部连接的第一端，和与所述可动构件的所述基部连接的第二端；以及
基于所述流体的温度打开和关闭所述温度致动阀，其中所述至少一个温度致动构件被配置为当所述流体处于第一温度时压缩，从而使所述阀门减小通往所述第二流动路径的开口，并当所述流体处于第二温度时膨胀，从而使所述阀门至少部分地打开以增大通往所述第二流动路径的开口。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述形状记忆合金包括镍钛合金、镍钛钴合金、镍钛铜合金或其组合中的至少一个。
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