[發明專利]用于泵中的機械活塞的位置控制的系統和方法

有效

• 申請號: 201210365592.8
• 申請日: 2006-11-20
• 公開（公告）號: CN103016324A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: G·戈納拉;J·塞德羅恩;I·加什蓋
• 申請（專利權）人: 恩特格里公司
• 主分類號: F04B49/06
• 分類號: F04B49/06;F04B17/03
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 蔣旭榮

本分案申請是基于申請號為200680050665.7（其國際申請號為PCT/US2006/044907）、申請日為2006年11月20日、發明名稱為“用于泵中的機械活塞的位置控制的系統和方法”的中國專利申請的分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求美國臨時專利申請No.60/741660（申請日為2005年12月2日，標題為“SYSTEM?AND?METHOD?FOR?POSITION?CONTROL?OF?A?MECHANICAL?PISTON?IN?A?PUMP”）和60/841725（申請日為2006年9月1日，標題為“SYSTEM?AND?METHOD?FOR?POSITION?CONTROL?OF?A?MECHANICAL?PISTON?IN?A?PUMP”）的優先權，因此這兩篇文獻都被本文參引。

技術領域

本發明通常涉及流體泵。特別是，本發明的實施例涉及用于在半導體制造中使用的馬達驅動單級或多級泵中的機械活塞的位置控制的系統和方法。

背景技術

已經有很多用途需要對由泵送裝置分配流體的量和/或速率進行精確控制。在半導體處理中，例如重要的是控制光化學藥品（例如光致抗蝕劑）施加在半導體晶片上的量和速率。在處理過程中施加在半導體晶片上的涂層通常需要在晶片表面上有特定平直度和/或均勻厚度（它以埃來測量）。處理化學藥品施加（即分配）在晶片上的速率必須仔細控制，以便保證處理液體均勻施加。

在目前，在半導體工業中使用的光化學藥品通常非常昂貴，價格為每升$1000或更高。因此很希望保證使用最少但足夠量的化學藥品，并保證該化學藥品不會由于泵送裝置而受到損害。

不幸的是，由于很多相互關聯的問題，在目前的泵送系統中可能很難獲得這些希望的量。例如，由于引入供給源的問題，不同系統的壓力可能變化。由于流體動力學特性，不同流體所需的壓力也不同（例如，具有更高粘性的流體需要更大壓力）。在工作時，來自泵送系統（例如步進馬達）各個部件的振動可能對泵送系統的性能有不利影響，特別是在分配階段。在利用氣動泵的泵送系統中，當螺線管起動時，可能引起較大的壓力峰值。在利用多級泵的泵送系統中，工作中的較小故障可能在液體中引起尖銳的壓力峰值。這些壓力峰值和隨后的壓力降可能損害流體（即可能不利地改變流體的物理特征）。另外，壓力峰值可能導致流體壓力積累，這可能使得分配泵分配比預定更多的流體，或者以具有不利動態特征的方式來分配流體。而且，由于這些問題相互關聯，因此有時解決一個問題可能引起更多問題和/或使得情況更差。

通常，泵送系統不能在循環過程中令人滿意地控制壓力變化。因此需要新的泵送系統，它能夠提供實時、平滑的運動以及對流體運動和分配量進行極其精確和可重復的位置控制。特別是，泵中的機械活塞需要精確和可重復的位置控制。本發明實施例能夠解決這些和更多需要。

發明內容

本發明實施例提供了用于泵中的機械活塞的精確和可重復位置控制的系統和方法，它基本消除或減少了在半導體制造中使用的現有泵送系統和方法的缺點。特別是，本發明實施例提供了具有馬達驅動泵的泵送系統。

在本發明的一個實施例中，馬達驅動泵是分配泵。

在本發明的實施例中，分配泵可以是多級或單級泵的一部分。

在本發明的一個實施例中，兩級分配泵通過永磁體同步馬達（PMSM）和利用場定向控制（FOC）的數字信號處理器（DSP）來驅動。

在本發明的一個實施例中，分配泵由無刷DC馬達（BLDCM）來驅動，該無刷DC馬達有位置傳感器，用于實時位置反饋。

這里所述的本發明實施例的優點包括能夠提供實時平滑運動以及對于流體運動和分配量的極其精確和可重復的位置控制。

本發明的目的是降低發熱，同時不會不希望地損害分配閥的精確位置控制。該目的可通過具有定制控制方案的本發明實施例來實現，該定制控制方案設置成增加用于關鍵函數（例如分配）的馬達位置控制算法的操作頻率，并減少對于非關鍵函數的可選范圍的操作頻率。

本發明實施例的另一優點是提高速度控制。這里的定制控制方案可以使馬達在非常低的速度下運轉，同時仍保持恒定速度，這使得這里所述的新泵送系統能夠在很寬的速度范圍內工作，且變化最小，從而大大提高了分配性能和工作能力。

附圖說明

參考下面的說明并結合附圖，可以更完全地了解本發明和本發明的優點，在附圖中，相同參考標號表示相同特征，且附圖中：