CN101360678A - 用于泵的误差容积系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例涉及一种使用泵来精确分配流体的泵送系统。本发明的实施例提供了通过校准分配系统的柔量来降低由泵分配的流体量的误差的系统和方法。

Description

用于泵的误差容积系统和方法
相关申请
本发明在35U.S.C119(e)下要求美国临时专利申请No.60/742304的权利和优先权，该临时申请由Cedrone等人提交，名称为“误差容积系统和方法”，其全部内容在此引为参考。
技术领域
本发明总体上涉及一种流体泵。更特别地，本发明的实施例涉及泵的误差校正。
背景技术
在很多应用情况下，精确控制由泵送装置分配的流体的量和/或速度是必需的。在半导体的处理过程中，例如，控制光化学试剂，例如光致抗蚀剂施加到半导体晶片上的量和速度是重要的。在处理过程中施加到半导体晶片上的涂层通常要求其在晶片表面上具有以埃测量的均匀性。施加到晶片上的处理用化学试剂的速度不得不被控制，以确保工艺流体被均匀地施加。
用于将流体分配到晶片上的泵和相关的系统部件通常具有一定的柔量(compliance)。即，它们可在其标称的压力下适当扩大。因此，由泵产生的一些功引向系统柔量，而不是移动流体。如果不考虑泵和系统柔量，泵将分配比预定量要少的流体，或者可产生较差流体特性的分配。因此，需要一种用来解决分配系统整体柔量的系统和方法。
发明内容
本发明的实施例提供了用于降低由泵分配的流体量的误差的系统和方法。
本发明的一个实施例包括一种补偿分配泵的分配容积误差的方法，该方法包括：根据分配配方来确定分配容积量，根据分配配方来确定流体特性值(例如粘度或其它特性)，根据误差容积和流体特性之间的相关性来确定基于流体特性值的误差容积量，该误差容积量引起分配系统柔量；以及控制分配马达，以使得分配泵中的活塞移动到某一位置，该位置用于引起根据配方和误差容积量确定的分配容积量，以便从喷嘴分配流体的所述分配容积。该方法还包括补偿其它误差容积，例如用户规定的容积。该泵可被控制以便将活塞移动到某一位置，该位置可引起由配方指定的时间内的分配容积和误差容积，以便分配所述分配容积。
本发明的另一实施例包括多级泵，该多级泵包括：限定了分配室的泵体，设置在分配室中的隔膜，在分配室内往复运动以便移动隔膜的活塞，连接至活塞以使得活塞往复运动的马达，连接至马达的控制器(即，能够直接或间接控制马达)。该控制器包括用于储存流体特性和误差容积之间的相关性的存储器。此外，该控制器是可操作的，以便根据分配配方来确定分配容积量，根据分配配方来确定流体特性值，访问存储器，以便根据基于相关性的流体特性来确定误差容积量，以及控制分配马达，以便将活塞移动到与控制器相关的某一位置，该位置通过代替至少误差容积量和分配容积量来确定。
本发明的另一个实施例包括一种在由泵执行的分配操作中补偿系统柔量的方法，该分配操作包括：通过安装在测试分配系统中的测试泵来执行的部分，和通过安装在半导体制造设备中的泵来执行的部分。安装在半导体制造设备中的泵可与测试泵相同或不同。通过测试泵，该方法包括通过一系列具有不同流体特性值的测试流体来执行对相应的预期分配容积量的一系列测试分配，并且相对于预期分配容积量来分析一系列测试分配的实际分配容积量，以确定用于引起分配系统(即，当流体从泵分配到某一位置时，具有柔量的泵、管和相关的部件)柔量的流体特性和误差容积之间的关系。通过将泵安装在半导体制造设备中，该方法可包括根据用于分配工艺流体的分配配方来确定预期的制造工艺分配容积量，根据分配配方来确定用于工艺流体的流体特性值，通过流体特性值和误差容积之间的相关性，根据用于工艺流体的流体特性值来确定误差容积量，以及控制分配马达，以便将活塞移动到某一位置，该位置用于引起根据配方和误差容积量确定的预期制造工艺分配容积量，以便从喷嘴向晶片分配流体的所述分配容积。
示例性步骤可在测试泵中执行，包括a)通过从一系列测试流体中选出的测试流体来执行对相应的预期分配容积量的测试分配；b)确定实际分配容积量的平均值；c)对于每一系列的额外预期分配容积量重复步骤a-b；d)当从一系列测试流体中选择新的测试流体作为选定的测试流体时，重复步骤a-c，其中每一测试流体具有不同的流体特性值；e)根据实际分配容积量的平均值和对应的预期分配容积量，确定误差容积和流体特性之间的关系。
本发明的实施例通过增加分配操作的精度，而对先前的泵送系统提供了优点。
本发明的实施例通过补偿整个分配系统的柔量，而对先前的误差补偿方法提供了额外的优点。
附图说明
对本发明及其优点的更完全地理解可通过参照下面的说明书并结合附图获得，其中相同的附图标记指示相同的部件：
图1是泵送系统的一个实施例的概略图；
图2是根据本发明的一个实施例的多级泵的概略图；
图3A、3B、4A、4C和4D是多级泵的不同实施例的概略图；
图4B是分配区的一个实施例的概略图；
图5A是多级泵的一个实施例的某一部分的概略图；
图5B是图5A中的包括分配室的多级泵的一个实施例的断面概略图；
图5C是图5B中的多级泵的一个实施例的断面概略图；
图6是根据本发明一个实施例的具有无刷DC马达的马达组件的概略图；
图7是一个系统概略图，该系统用来确定误差容积和用于分配系统的流体特性之间的相关性；
图8是误差容积和粘度之间的相关性的示例性图表；
图9是流程图，示出了确定误差容积和流体特性之间的相关性的一个实施例；
图10是流程图，示出了用于控制泵的方法的一个实施例；以及
图11是单级泵的概略图。
具体实施方式
附图示出了本发明的优选实施例，在各附图中，同样的数字用于指代相同和相应的部件。
本发明的实施例涉及使用多级泵来精确分配流体的泵送系统。本发明的实施例提供了用于减小由泵分配的流体量的误差的系统和方法，它通过柔量的因子分解来实现—其形状由于分配系统的压力而改变。
一般地说，在隔膜泵中，活塞在腔室内的移动将排出特定量的流体。在严格的系统中，无论压力怎样，特定活塞位移量排出的流体量不会改变。但是，大多数系统具有一定量的柔量(例如，部件由于压力而拉伸)，从而产生同样的活塞移动量由于压力不同而分配出不同量流体的问题。预期的分配容积和泵实际分配的流体量之间的差值被称为误差容积。本发明的实施例提供了减小误差容积的系统和方法，它通过提供一种机构来实现，其中误差容积被预测，并且在移动活塞时被考虑。
对于上下文来说，图1-6提供了分配系统和多级分配泵的例子，它可执行误差容积补偿。多级泵的额外实施例描述在美国临时专利申请No.60/742435，题为“具有减小波形系数的用于多级泵的系统和方法”中，其发明人为Cedrone等，申请日为2005年12月5日(案卷编号为No.ENTG 1720)，以及美国专利申请No.＿，题为“具有减小波形系数的用于多级泵的系统和方法”中，其发明人为Cedrone等，申请日为＿，(案卷编号为No.ENTG 1720-1)。但是，应该理解，本发明的实施例可以其它系统和泵来实现。图1是泵送系统10的略图。泵送系统10可包括流体源15，泵控制器20和多级泵100，它们一起工作以便将流体分配到晶片25上。多级泵100的操作可通过泵控制器20来控制，该泵控制器20可以附在多级泵100上或通过一个或多个通信链路连接至多级泵100，该通信链路用于控制信号、数据或其它信息的通信。此外，泵控制器20的功能性可分布在随车携带控制器和其它控制器之间。泵控制器20可包括计算机可读介质27(例如，RAM、ROM、闪存、光盘、磁驱动器或其它计算机刻度介质)，该介质包括一系列用于控制多级泵100的操作的控制指令30。处理器35(例如，CPU、ASIC、RISC、DSP或其它处理器)可执行这些指令。处理器的一个例子是德州仪器生产的TMS320F2812PGFA 16位DSP(德州仪器是位于德克萨斯达拉斯的一家公司)。在图1的实施例中，控制器20通过通信链路40和45与多级泵100连通。通信链路40和45可以是网络(例如，以太网、无线网、全球网、设备网或其它本领域中已知的或已开发的网络)，总线(例如SCSI总线)或其它通信链路。控制器20可以作为随车携带PCB板、远程控制或其它适当的方式来执行。泵控制器20可包括通向控制器的适当界面(例如网络界面、I/O界面、模拟-数字转换器有极强其它部件)，以便与多级泵100连通。此外，泵控制器20可包括各种本领域中公知的计算机部件，包括处理器、存储器、界面、显示设备、外围或其它为简单起见而未示出的计算机部件。泵控制器20可通过多级泵来控制各种阀门和马达，以使得多级泵精确分配流体，包括低粘度的流体(即，小于100厘泊)或其他流体。I/O界面连接器描述在美国临时专利申请No.60/741657，题为“用于泵的I/O界面系统和方法”中，其发明人为Cedrone等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG 1810)，以及美国专利申请No.＿，题为“用于连接泵控制器的I/O系统、方法和设备”中，其发明人为Cedrone等，申请日为＿，(案卷编号为No.ENTG1810-1)，该两篇文献在此并入而因为参考，可用于将泵控制器20连接至各种界面和制造工具。
图2是多级泵100的图示。多级泵100包括进料级105和单独的分配级110。从流体流动透视图看去，位于进料级105和分配级110之间的是过滤器120，用于从工艺流体中过滤杂质。多个阀门可控制流体流过多级泵100，包括例如，进气阀125、阻隔阀130、阻隔阀135、放气阀140、通风阀145以及排出阀147。分配级100还可包括用于确定分配级100的流体压力的压力传感器112。由压力传感器112确定的压力可用于如下述那样控制各个泵的速度。示例性的压力传感器包括陶瓷和聚合物压阻和电容式压力传感器，包括由德国Korb的Metallux AG制造的那些压力传感器。根据一个实施例，压力传感器112的表面与工艺流体接触的是全氟聚合物。泵100可包括额外的压力传感器，例如用于读取进料室155的压力的压力传感器。
进料级105和分配级110可包括滚动隔膜泵，用来泵送多级泵100中的流体。例如，进料泵150包括用于收集流体的进料室155，在进料室155内移动并分配流体的进料隔膜160，用于移动进料隔膜160的活塞165，导螺杆170以及步进马达175。导螺杆170通过螺母、齿轮或其它机构与步进马达175连接，用于将能量从马达供给至导螺杆170。根据一个实施例，步进马达175转动螺母，反过来，该螺母又转动导螺杆170，从而使得活塞165起动。类似地，分配泵180包括分配室185、分配隔膜190、活塞192、导螺杆195，和分配马达200。分配马达200可通过带螺纹的螺母(例如，托朗或其它材料的螺母)驱动导螺杆195。
根据其它实施例，进料级105和分配级110可以是多种其它的泵，包括气动或液压驱动泵、水压泵或其他泵。对于进料级和步进马达驱动的水压泵使用气动泵的多级泵的一个例子描述在美国专利申请No.11/051,576中，题为“用于精密泵送装置的泵控制器”，其发明人为Zagars等，申请日为2005年2月4日(案卷编号为No.ENTG1420-2)。但是，其在两个阶段都使用马达带来的优点是，可排除水压管、控制系统和流体，从而可减小空间和潜在的渗漏。
进料马达175和分配马达200可以是任何适当的马达。根据一个实施例，分配马达200是永磁同步马达(PMSM)。该PMSM可通过数字信号处理器(DSP)来控制，它使用场定向控制(FOC)或马达200领域中公知的其他类型的活塞/速度控制，附在多级泵100上的控制器或单独的泵控制器(例如，图1所示)。PMSM200还可包括编码器(例如，精细线路旋转位置编码器)，用于实时反馈分配马达200的位置。使用位置传感器可精确及可重复地控制活塞192的位置，这可精确和可重复控制分配室185内的流体流动。例如，根据一个实施例，使用2000线性编码器，可像DSP提供8000个脉冲，这有可能精确测量和控制0.045度的旋转。此外，PMSM可在较少振动或不振动的情况下低速旋转。进料马达175也可以是PMSM或单独的马达。应该指出的是，进料泵可包括原位传感器，用于指示进料泵处于原始位置。
在多级泵100的操作过程中，多级泵100的阀门打开或关闭，以允许或限制流体流向多级泵100的不同部分。根据一个实施例，这些阀门可以是气动(即，气体驱动)隔膜阀，它可根据是否达到了所宣称的压力或真空而打开或关闭。但是，在本发明的实施例中，可以使用任何适当的阀门。
下面简述多级泵100的各个操作阶段。但是，多级泵100可根据各种控制模式被控制，这包括但不限于公开在下列文献中的控制模式：美国临时专利申请No.60/742168，题为“用于泵的阀门先后顺序的系统和方法”，申请人为Gonnella等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1740)；美国专利申请No.＿，题为“用于泵的阀门先后顺序的系统和方法”，申请人为Gonnella等，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG1740-1)；美国临时专利申请No.60/741682，题为“用于泵的压力补偿系统和方法”，申请人为Cedrone等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1800)；美国专利申请No.＿，题为“用于泵的压力补偿系统和方法”，申请人为Cedrone等，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG1800-1)；美国临时专利申请No.60/741657，题为“用于泵的I/O界面系统和方法”，发明人为Cedrone等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG 1810)；美国专利申请No.＿，题为“用于连接泵控制器的I/O系统、方法和设备”，其发明人为Cedrone等，申请日为＿，(案卷编号为No.ENTG 1810-1)；美国专利申请No.11/502729，题为“用于浸入式平板印刷术系统的流体流动控制的系统和方法”，发明人为Clarke等，申请日为2006年8月11日(案件编号为No.ENTG1840)；临时专利申请No.60/741681，题为“使用马达校正压力变化的系统和方法”，发明人为Gonnella等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1420-3)；美国专利申请No.＿，题为“使用马达校正压力变化的系统和方法”，发明人为Gonnella等，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG1420-4)；美国专利申请No.11/292559，题为“用于控制流体压力的系统和方法”，发明人为Gonnella等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1630)；美国专利申请No.11/364286，题为“用于监测泵的操作的系统和方法”，发明人为Gonnella等，申请日为2006年2月28日(案卷编号为No.ENTG 1630-1)，每一篇该文献全部并入，以便对阀门排序并控制压力。根据一个实施例，多级泵100可包括准备阶段、分配阶段、填充阶段，预过滤阶段，过滤阶段、排气阶段、吹扫阶段，以及静态吹扫阶段。在进料阶段，进气阀125打开并且进料泵150移动(例如牵引)进料隔膜160，以便将流体抽吸至进料室155内。一旦足量的流体填充到进料室155后，进气阀125关闭。在过滤阶段，进料泵150移动进料隔膜160，以便从进料室155排除流体。阻隔阀130和阻隔阀135打开，以允许流体流过过滤器120而到达分配室185。根据一个实施例，阻隔阀130首先可被打开(例如，在预过滤阶段)，以允许在过滤器120内产生压力，并且随后阻隔阀135打开，以允许流体流入到分配室185内。根据其它实施例，阻隔阀130和阻隔阀135可被打开，并且进料泵移动以便在过滤器的分配侧上产生压力。在过滤阶段，分配泵180可回到其原始位置。正如在美国临时专利申请No.60/630384，题为“用于可变原始位置分配系统的系统和方法”，发明人为Laverdiere等，申请日为2004年11月23日(案件编号为No.ENTG1590)，以及PCT申请No.PCT/US2005/042127，题为“用于可变原始位置分配系统的系统和方法”，申请人为Entegris公司，发明人为Laverdiere等，申请日为2005年11月21日(案件编号为No.ENTG1590-WO)中描述的那样，分配泵的原始位置可以是这样一个位置，即在用于分配循环的分配泵处具有最大可变容积，但是小于分配泵可提供的最大可变容积。对于分配循环，原始位置可根据各种参数来选择，以降低多级泵100的不使用的容纳容积。类似地，进料泵150可回到原始位置，该原始位置提供的容积小于其最大可变容积。
在排气阶段的开始，阻隔阀130打开，阻隔阀135关闭，并且通风阀145打开。在另一个实施例中，阻隔阀135可在排气阶段保持打开，并在排气阶段的结束关闭。在该期间，如果阻隔阀135打开，压力可通过控制器被了解，这是因为分配室内的可通过压力传感器112测量的压力将受到过滤器120内的压力的影响。进料泵150向流体施加压力，以便通过打开通风阀145从过滤器120中去除气泡。进料泵150可被控制以使得排气可以预定的速率进行，从而允许较长的排气时间和较低的排气速率，这样，允许精确控制排出的废气量。如果进料泵是气动泵，在流体排出路径中将存在流体流动阻力，并且施加到进料泵上的气压可增加或降低，以便保持“排气”设定压力点，从而给出其它非控制方法的一些控制。
在排气阶段的一开始，阻隔阀130关闭，阻隔阀135，如果其在排气阶段打开的话则关闭，通风阀145关闭，放气阀140打开，并且进气阀125打开。分配泵180向分配室185内的流体施加压力，以便经由放气阀140排出气泡。在静态排气阶段，分配泵180停止，但是放气阀140保持打开以继续排气。在排气阶段或静态排气阶段去除的任何过剩流体可被驱逐到多级泵100之外(例如，返回至流体源或被排出)，或再循环至进料泵150。在准备阶段，进气阀125、阻隔阀130和阻隔阀135可以打开并且放气阀140关闭，以使得进料泵150可达到该源的环境压力(例如瓶源)。根据其它实施例，所有的阀门可在准备阶段关闭。
在分配阶段，排气阀147打开并且分配泵180在分配室185的流体上施加压力。由于排气阀147对控制的反应比分配泵180要慢一些，因此排气阀147可事先被打开，并且在之后一段预定的时间，分配马达200起动。这可防止分配泵180经部分打开的排气阀147推动流体。而且，可防止由阀门开度引起的流体向上移动分配喷嘴，之后马达的动作使流体向前流动。在其它实施例中，排气阀147的打开与分配泵180的分配可同时开始。
额外的反吸阶段可被执行，此时，分配喷嘴内的过剩流体可被去除。在反洗阶段，排气阀147可关闭，并且第二马达或真空可被用于抽出出口喷嘴内的过剩流体。可替换地，排气阀147可保持打开并且分配马达200可反转，以使得流体返回至分配室。反吸阶段有助于防止过剩的流体滴到晶片上。
图3A是用于多级泵100的泵组件的一个实施例的视图。多级泵100可包括分配单元205，它限定了流过多级泵100的各种流体路径，并且至少部分限定了进料室155和分配室185。根据一个实施例，分配泵座205可以由整体式PTFE，改进的PTFE或其它材料制成。由于这些材料不会与任何工艺流体反应或具有最小的反应性，这些材料的使用允许流体流动，并且泵室可通过最小的额外硬件直接机械加到分配区205内。因此，分配区205可通过提供整体式流体总管来降低设置导管的需要。
分配区205可包括各种外部入口和出口，它包括例如入口210，通过该入口可接收流体；排气口215，用于在排气阶段排出流体；以及分配口220，用于在分配阶段分配流体。在图3A所示的例子中，分配区205不包括外部吹扫口，因为排出的流体返回到进料室(如图4A和4B所示)。但是，在本发明的其它实施例中，流体可从外部排空。美国临时专利申请No.60/741667，题为“较少O形圈的低截面配合及其组件”，申请人为Lraj Gashgaee，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1760)，以及美国专利申请No.＿，题为“少量O形圈的低截面配合及其装配组件”，发明人为Gashgaee，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG1760-1)，该两篇文献全部并入而引为参考，所描述的那些实施例的配件可被用于将分配区205的外部入口和出口连接至流体管。
分配区205将流体引入到进料泵、分配泵和过滤器120。泵盖225可保护进料马达175和分配马达200不受损坏，同时活塞壳227可对活塞165和活塞192提供保护，并且根据本发明的一个实施例，该活塞壳由聚乙烯或其它聚合物制成。阀板230对阀门系统(例如，图2的进气阀125、阻隔阀130、阻隔阀135、放气阀140以及通风阀145)提供阀壳，该阀壳可构造为将流体引向多级泵100的不同部件。根据一个实施例，进气阀125、阻隔阀130、阻隔阀135、放气阀140以及通风阀145中的每一个至少部分地集成到阀板230中，并且它们可以是隔膜阀，并根据是否有压力或真空施加到相应的隔膜上而打开或关闭。在其它实施例中，一些阀门可置于分配区205外部，或者设置在额外的阀板中。根据一个实施例，一片PTFE夹在阀板230和分配区205之间，以形成不同阀门的隔膜。对于每一个阀门而言，阀板230包括阀门控制入口，用于向相应的隔膜施加压力或真空。例如，入口235与阻隔阀135对应，入口240与放气阀140对应，入口245与阻隔阀130对应，入口250与通风阀145对应，入口255与入口阀125对应(在该情形中，出口阀147处于外部)。通过向入口选择性地施加压力或真空，相应的阀门可以打开和关闭。
阀门控制气体和真空通过阀门控制供给管260提供至阀板230，该供给管260从阀门控制歧管(由泵盖263或外壳盖225覆盖)，经由分配区205延伸到阀板230。阀门控制气体供给入口265将加压气体供给阀门控制歧管，并且真空入口270将真空(或低压)提供给阀门控制歧管。阀门控制歧管用作三向阀，以便通过供给管260起动相应的阀门，将加压气体或真空提供给阀板230的适当入口。
图3B是多级泵100的另一个实施例的视图。图3B中的很多部件与上述结合图3A描述的部件类似。但是，图3B的实施例包括几个部件，可防止流体滴下而进入到多级泵100的容纳有电子设备的那些区域。流体在下列情况下可发生滴漏，例如，操作员将管与入口210、出口215或通风口220连接或断开连接时。“防滴漏”部件被设计成可防止潜在的有害化学液滴进入到泵中，特别是电子设备室，并且不必需要泵是“防水的”(例如，可浸没在水中而不渗漏)。根据其它实施例，泵可以是完全密封的。
根据一个实施例，分配区205可包括垂直突出法兰或凸缘272，它从与顶盖263接触的分配区205的边缘向外突出。根据一个实施例，在顶部边缘上，顶盖263的顶部与凸缘272的顶面平齐。这使得液滴位于分配区205的顶部界面附近，并且顶盖263倾向于延伸到分配区205上，而不会穿过界面。但是，在两侧，顶盖263与凸缘272的底部平齐或者从凸缘272的外表面向内偏移。这使得液滴倾向于向下流到由顶盖263和凸缘272形成的拐角，而不是流到顶盖263和分配区205之间。此外，在顶盖263的顶部边缘和后板271之间设有橡胶密封，用于防止液滴渗漏到顶盖263和后板271之间。
分配区205还可包括倾斜部件273，它包括限定在分配区205中的倾斜面，该倾斜面向下倾斜而远离泵100的容纳电子设备的区域。因此，分配区205的顶部附近的液滴被引导远离电子设备。此外，泵盖225也可从分配区205的外侧边缘略微向内偏移，以使得从泵100的侧面滴下的液滴流过泵盖225和泵100的其它部分。
根据本发明的一个实施例，在与分配区205交界的金属盖的任何地方，金属盖的垂直面可从分配区205的相应垂直面略微向内偏移(例如，1/64英寸或0.396875毫米)。此外，多级泵100可包括密封件、倾斜部件和其它部件，用于防止液滴进入到多级泵100的容纳电子设备的部分。而且，如图4A所示，如下所述，后板271可包括使多级泵100进一步“防滴漏”的部件。
图4A是多级泵100的一个实施例的视图，其中分配区205做成透明状，以显示限定在那里的流体流道。分配区205限定了用于多级泵100的多种部件和流体流道。根据一个实施例，进料室155和分配室185可直接加工到分配区205内。此外，各流道可被加工到分配区205内。流体流道275(图4C所示)从入口210延伸到入口阀。流体流道280从入口阀延伸到进料室155，以实现泵的入口路径从入口210至进料泵150。阀壳体230的入口阀125调节入口210和进料泵150之间的流量。流道285通过阀板230将流体从进料泵150输送到阻隔阀130。阻隔阀130的出口通过其它流道(未示出)输送至过滤器120。这些流道用作进料阶段的通向过滤器120的出口流。从过滤器120经这些流道的流体流动将过滤器120连接至通风阀145和阻隔阀135。通风阀145的出口通向通风口215以建立通风流道，而阻隔阀135通过流道290通向分配泵180。这样，从过滤器120至阻隔阀135的流道以及流道290用作进料阶段的入口流道。在分配阶段，分配泵可通过流道295(例如泵出口流道)将流体输出到出口220或者，在吹扫阶段，将流体经由流道300输出到放气阀。在吹扫阶段，流体可通过流道305返回到进料泵150。这样，流道300和流道305可用作使流体返回到进料室155的吹扫通道。因为流体流道可直接形成在PTFE(或其它材料)块中，分配区205可用作在多级泵100的不同部件之间的工艺流体的管道，以消除或降低对额外管道的需要。在其它情形下，管道可插入到分配区205中，以限定流体流道。图4B是根据一个实施例的被做成透明状的分配区205的视图，用于显示其中的数个流道。
返回图4A，图4A还示出了多级泵100，其中泵盖225和顶盖263被除去以显示进料泵150，该进料泵150包括进料马达190，还包括分配泵180，其包括分配马达200，以及阀门控制歧管302。根据本发明的一个实施例，进料泵150的部分、分配泵180和阀板230可通过插入到分配区205的相应空腔中的杆(例如，金属杆)连接至分配区205。每一个杆可包括一个或多个用于接收螺栓的螺纹孔。作为一个例子，分配马达200和活塞壳227可通过一个或多个螺栓(例如，螺栓312和314)安装到分配区205，其中螺栓在分配区205的螺纹孔内移动，以便螺接到杆316的相应孔内。应该指出的是，用于将部件连接至分配区205的机构是通过示例方式给出的，任何适当的连接机构都可以使用。
根据本发明的一个实施例，后板271可包括向内延伸的翼片(支架274)，其中顶盖263和泵盖225安装在该翼片上。由于顶盖263和泵盖225叠置在支架274上(例如位于顶盖263的底部和后部边缘以及泵盖225的底部和后部边缘)，因此，可防止液滴流入到任何空间之间的电子设备区域，其中该空间位于顶盖263的底部边缘和泵盖225的顶部边缘之间或者顶盖263和泵盖225的后部边缘。
根据本发明的一个实施例，歧管302可包括一组电磁阀，用于向阀板230选择性地输送压力/真空。当开启特定电磁阀，并根据执行过程向阀门输送真空或压力时，电磁阀将产生热量。根据一个实施例，歧管302安装在PCB板下面(该PCB板安装到后板271并且更好地显示在图4C中)，并且其远离分配区205，特别是分配室185。歧管302可安装到支架上，即，依次安装到后板271或连接至后板271。这可防止歧管302的电磁阀中的热量影响分配区205中的流体。后板271可由不锈钢、加工铝或其它材料制成，以便从歧管302和PCB散热。换句话说，后板271可用作歧管302和PCB的散热支架。泵100还可安装到一个表面或其它结构，其中热量可通过后板271传导至给表面或结构。这样，后板271和与其连接的该结构可用作歧管302和泵100的电子设备的散热片。
图4C是多级泵100的视图，示出了用于向歧管302提供压力或真空的供给管260。正如结合图3所述的那样，阀板230中的阀门被构造为允许流体流向多级泵100的不同部件。阀门的启动通过向每一个供给管260输送压力或真空的阀门控制歧管302来控制。每一个供给管260可包括具有小孔的配件(该配件的一个例子的附图标记为318)。该孔的直径可小于与配件318连接的相应供给管260的直径。在一个实施例中，该孔的直径约为0.010英寸。这样，配件318的孔可用作供给管260的限制。每一个供给管260中的孔有助于减轻施加到供给管的压力和真空之间的急剧压差的影响，并且因此，可实现向阀门施加压力和真空的平滑过渡。换句话说，该孔有助于降低下游阀门隔膜上的压力变化冲击。这允许阀门更平滑地打开和关闭，从而在该系统内提高更平滑的由阀门打开和关闭引起的压力过渡，并实际上增加阀门本身的寿命。
图4C还示出了PCB 397。根据本发明的一个实施例，歧管302可接收来自PCB 397的信号，以促使该歧管打开/关闭，以便向不同的供给管260输送真空/压力，以此控制多级泵100的阀门。而且，如图4C所示，歧管302可位于远离分配区205的PCB 397的远端，以降低热量对分配区205上的流体的影响。此外，根据PCB设计和空间限制的可行性程度，产生热量的那些部件可置于远离分配区205的PCB的侧边上，这可进一步降低热量的影响。来自歧管302和PCB 397的热量可由后板271散去。另一方面，图4D是泵100的一个实施例的视图，其中歧管302直接安装到分配区205。
图5A是多级泵100的一部分的侧视图，包括分配区205、阀板230、活塞壳227、导螺杆170和导螺杆195。图5B是图5A的A-A断面图，示出了分配区205、分配室185、活塞壳227、导螺杆195、活塞192以及分配隔膜190。如图5B所示，分配室185可至少部分地由分配区205限定。当导螺杆195旋转时，活塞192可向上移动(相对于图5B所示的准线)，以便移动分配隔膜190，从而导致分配室185中的流体经由流出流道295或排空流道300流到腔室外部。应该注意，进入以及排出流道可不同地置于分配室185中。图5C示出了图5B的断面。在图5C所示的实施例中，分配隔膜190包括配合到分配区200的凹槽400内的夹具395。在该实施例中，分配隔膜190的边缘密封在活塞壳227和分配区205之间。根据一个实施例，分配泵和/或进料泵150可以是滚动隔膜泵。
应该注意到，结合图1-5C描述的多级泵100是通过示例的方式给出的，但并不限于此，本发明的实施例可实现其它多级泵结构。
正如上述，根据本发明的一个实施例的进料泵150可由步进马达驱动，而分配泵180可通过无刷DC马达或PSMS马达驱动。下面的图6描述了可用于根据本发明不同实施例的马达组件。
图6是根据本发明特定实施例的马达组件600的视图，它具有与其连接的马达630和活塞传感器640。在图6所示的例子中，隔膜组件610通过导螺杆620连接至马达630。在一个实施例中，马达630是永磁同步马达(PMSM)。对于PMSM的控制模式实施例描述在下列文献中：美国临时专利申请No.60/741660，发明名称为“用于泵的机械活塞的位置控制系统和方法”，申请人为Gonnella等，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG 1750)；美国临时专利申请No.60/841725，发明名称为“用于泵的机械活塞的位置控制系统和方法”，申请人为Gonnella等，申请日为2006年12月1日(案卷编号为No.ENTG1750-1)，以及美国专利申请No.＿，发明名称为“用于泵的机械活塞的位置控制系统和方法”，发明人为Gonnella等，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG 1750-2)，它们被全部并入而引为参考。在有刷DC马达中，电流极性通过换向器和电刷改变。但是，在PMSM中，极性反向可通过与转子位置同步的功率晶体管开关来实现。因此，PMSM可表征为“无刷”，并且被认为比刷式DC马达更可靠。此外，PMSM通过转子磁铁产生的转子磁通量可获得更高的效率，。PMSM的其它优点包括具有下降的振动、降低的噪音(通过排除刷子)、有效的散热、较小的足迹以及较低的转动惯量。根据定子的缠绕方式，由于转子转动在定子中感应的反向电磁力具有不同的曲线。其中一个曲线为梯形，其它外形为正弦形。在该公开内容中，术语PMSM意在代替所有类型的无刷永磁马达，可与术语无刷DC马达(BLDCM)交换。
PMSM 300可按上述那样用作进给马达175和/或分配马达200。在一个实施例中，泵100将步进马达用作进给马达，将PMSM 630用作分配马达200。适当的马达和相关部件可由美国新罕布什尔州，多佛尔的EAD马达或其它得到(Dover，NH，USA)。在操作时，BLDCM630的定子产生定子通量，转子产生转子通量。定子通量和转子通量之间的相互作用限定了扭矩以及BLDCM 630的速度。在一个实施例中，数字信号处理器(DSP)被用于执行所有的场定向控制(FOC)。该FOC算法通过包括在计算机可读介质中的计算机可执行软件指令来实现。与芯片级硬件外围设备独立的数字信号处理器现在可通过计算能力、速度，以及可编程序性来提供，以控制BLDCM 630，并且在数微秒内以相对少量的额外成本完全执行FOC算法。公开在这里的可被用来执行本发明实施例的DSP的一个例子是由美国德克萨斯州，达拉斯的德州仪器生产的16位DSP(零件号码为TMS320F2812PGFA)。
BLDCM 630可包括至少一个位置传感器，用于检测转子的实际位置。在一个实施例中，该位置传感器可位于BLDCM 630外部。在一个实施例中，BLDCM 630可以是无传感器的。在图6所示的例子中，位置传感器640连接至BLDCM 630，用于实时反馈BLDCM 630的实际转子位置，该实时反馈由DSP利用，以控制BLDCM 630。具有位置传感器640的额外优点是，它被证明是特别精确的，并可重复控制机械活塞的位置(例如，图2中的活塞192)，这意味着可特别精确及可重复控制流体移动，以及活塞位移分配泵的分配量(例如图2中的分配泵180)。在一个实施中，位置传感器640是精细线路旋转位置编码器。使用2000线性编码器，有可能精确测量和控制0.045度的旋转。
BLDCM 630可在非常低的速度下运转，但仍保持恒定速度，这意味着较少振动或无振动。在其它技术中，例如步进马达，在不将振动引入到泵送系统的前提下，不可能在较低速度下运转，这种振动是由不太恒定的速度控制引起的。这种变化可导致较低的分配性能，以及非常窄的操作窗口。尽管示出了特定马达组件，但是本发明的实施例可使用用于速度和/或分配马达的多种马达组件来实现。
通常，分配操作需要在特定时间内以特定的流量来分配流体，以便在该时间期间内分配正确的流体容积。分配系统内的流体流量取决于流体粘度和施加在流体上的压力。除了要在特定时间段内分配特定流体外，还需要使得流体以非常均匀的柱状分配。可以看到“好的”分配为直的流体柱，在出口阀打开和关闭时，在端部可具有一些锥度，但是液柱不能是非连续的，产生滴漏或显著变形。
返回图2和3A，在非常严格的系统中，分配活塞192总是移动同样的量，以便以良好的形状来排出特定容积的流体，而无论流体的粘度怎样。但是，在现实中，分配泵100和分配系统的其它部件具有柔量。即，分配系统的不同部件在压力下会拉伸或膨胀，其可塑量取决于压力。当分配活塞192移动时，一些移动将产生系统的柔量。当分配活塞192停止移动时，部件可收缩而返回至它们的原始容积。当液柱的最后一部分由返回至它们未变形(或较少变形)状态的部件移动时，被分配流体的液柱质量可能产生问题。作为一个例子，假定活塞移动x距离，对应的分配量为1mL。将要分配一定容积的流体，例如0.9mL时，由柔量引起的0.1mL流体容积将占据额外的容积。当活塞停止移动(并且如果出口阀关闭)时，额外的0.1mL将由于管、隔膜和其它部件的收缩而被分配。在分配正确的1mL液体时，最后的0.1mL将不会具有好的形状，这是由于在液柱中会出现不连续的液滴或波浪。在已经分配了正确量的流体来实现良好分配(例如以大体上均匀的液柱来分配)时，可通过进一步移动活塞和关闭出口阀来补偿本发明的一些实施例。
对于包括多级泵100的分配系统来说，可根据工艺流体的粘度(或其它参数)来确定误差容积。误差容积是添加到分配容积(或从分配容积减去)的容积，以便补偿计划分配量和流体分配泵100的量之间的偏差，其中流体分配泵100的量可在缺少误差容积因子的前提下进行分配(例如，假定出口阀在任何情形下同时关闭)。误差容积可由泵100的物理或控制特征、处理变量或与泵100连接的系统引起。误差容积可转化成马达必须移动以产生所需分配量的额外量。泵控制器可控制分配马达，以使得活塞移动到占据分配容积和误差容积的位置。例如，如果分配容积是1mL，误差容积是0.1mL，则泵控制器可控制分配马达，以便根据控制器将活塞移动到与1.1mL分配量对应的位置。由于系统的柔量，在该时间期间实际上只有1mL被分配。
在分配操作过程中，可使用不同的方法来确定泵和/或整个分配系统的柔量。根据一个实施例，已知直径和柔量的一定长度的管连接至出口210并且垂直延伸。分配室185充满流体，这样，液柱充满管的一部分，室185内的任何空气被排出。液柱顶部在大气压下的位置被标记。压力可施加到管的远离泵的端部，从而在液柱和分配室185内的液体上施加压力。这将使得液柱向管的下部移动。通过测量液柱在起初和施加压力后其顶部的位置之间的不同，基于压力的容积变化可被确定，这是由于管的直径是已知的(即，根据管的直径，滴下1毫米将相应于特定立方厘米的液体)。该容积变化由管和泵的柔量引起。由于管的已知柔量引起的容积变化可被减去，以确定泵的柔量。
由泵的柔量引起的容积误差可被添加到所需的分配容积，从而更精确地实现所需的分配容积。以例子的方式，如果泵在超过大气压5psi的压力下的误差为0.02毫升，并且分配配方需要在特定流量下分配1毫升的流体时，其中给特定流量与超过大气压5psi的分配压力对应，泵控制器将使活塞192移动一定的量，大气压(或非常严格的系统)将使得泵分配1.02毫升的流体。换句话说，泵控制器将使得分配马达200移动额外的距离，以便补偿泵在5psi下的柔量。
但是，泵很少被孤立地使用，而且，用于简单说明泵的柔量的方法学不会足以补偿整个分配系统(包括泵和额外部件)的柔量。此外，上述方法并不能说明这样的事实，即滚动隔膜在移动的不同阶段、在相同压力下可具有不同的柔量。而且，上述方法简单地依靠在分配室内的流体上施加压力，这并不能说明这样的事实，即，阀门正时和其它控制过程可降低泵在分配过程中的柔量。本发明的实施例提供了一种更好地确定由整个系统(包括泵)在分配操作过程中的柔量引起的误差容积的方法，以便精确分配生产设备中的流体。根据一个实施例，泵可在测试系统中被校准，其中该系统被设计用来模拟泵将被操作的环境。由该校准产生的数据可存储在泵控制器中，并且被用于确定给定程序配方的适当误差容积，以便在半导体制造设备中分配工艺流体。
图7示出了根据粘度来确定泵的误差校正的设备的一个实施例。应该注意到，给出的尺寸是以示例方式给出的而不是限制。本发明的实施例可以多种不同的测试系统来执行。多级泵100的入口和排气通过管道(在该例子中，入口管为76英寸(193.04厘米)，排气管为36英寸(91.44厘米)，两者均为1/4英寸OD×0.156英寸(0.396厘米)ID管)与流体源700流体连通。多级泵100的出口通过15英尺的1/4英寸(0635厘米)OD×0.157英寸(0.399厘米)ID管插入到出口阀147和反吸阀704。从出口阀147和反吸阀704起，泵100通过55英寸(139.7厘米)的4mmOD×0.3mmID管和喷嘴与校准天平(例如，秤)(未示出)流体连通。55英寸(139.7厘米)的4mmOD管的端部是2mmID喷嘴。
电磁阀706(例如，美国印第安纳州，印第安纳波利斯的SMC公司生产的SMC VQ11Y-5M电磁阀)通过15英寸的4mmOD×2.5mmID管向反吸阀704(例如，USA Rolling Meadows公司生产的针阀，零件号为No.CKD AS1201FM，和CKDAMDSZO-XO388反吸阀)和出口阀147施加压力。电磁阀706将60psi的压力施加到出口阀147和反吸阀706，以便打开或关闭这些阀门。此外，20in Hg的真空以及38-40psi的加压气体提供至泵100，以便按上述那样打开和关闭阀板230中的不同阀门。
根据一个实施例，泵100最初具有4cP粘度标准，流体的测量密度和分配速率被设定为1.0mL/秒。分配循环被设定为1mL流体。流体被分配到校准天平(即，秤)上，并且5次分配的质量被记录以便确定平均质量。分配容积随后变为2mL流体。再次，校准天平执行5次分配，并确定平均质量。在确定平均分配质量的过程中，对于4，6，8和10mL的分配容积均重复5次分配。对于每一种分配容积(例如，1，2，4，6，8和10mL)来说，在确定5次平均分配质量的过程中，对粘度为23，45，65和100的流体均重复进行。尽管给出了特定例子的分配量和粘度，但这些是以例子方式给出的，而不是限制。
基于粘度的误差容积(例如，实际分配的平均容积和设定分配容积之间的偏差)被标绘成粘度的函数，并进行曲线拟合。该曲线拟合表示用户确定的分配容积和泵的实际分配量之间的误差。该曲线(或表示该曲线的表)可储存在泵100的固件中。当用户准备分配循环时，用户可输入工艺流体的粘度，这样，泵可执行适当的误差校正。如果预期分配以不同的分配速率进行，那么可绘制额外的表或曲线。使用特定泵产生的校准数据可安置在一系列具有相同特性的泵中。
图7的实施例示出了可被用于确定粘度(或其它参数)和误差容积之间相互关系的系统的一个实施例。测试装置的部件可被选择为与预期制造环境近似的部件。例如，从泵100延伸至出口阀147(停止阀)的出口管可以是4-5m的5-6.5mmOD，4-4.35ID管。出口阀147可以是单独的出口阀或组合出口阀，以及反吸阀，例如USA II.RollingMeadows公司生产的CKDAMDSZOX0388反吸阀。从出口阀147(或反吸阀)伸出的管可以是约1-1.5米长的4mmOD，2mmID管。再次，应该注意到，上述不同尺寸和部件是以例子方式给出的，而不是限制。
图8是容积误差作为粘度的函数图。从该示例性图表可以看出，误差容积基于工艺流体的粘度大致是线性的。这样，例如，如果用户设定5mL、10cP的流体分配，泵100对于10cP的流体产生的容积误差因子可为0.05216mL。另一方面，如果用户设定5mL、20cP的流体分配，泵100产生的容积误差因子可为0.088935mL。
应该注意到，本发明的其它实施例可包括不同的测试装置(例如，不同长度和直径的管，不同部件和不同操作条件)。此外，可使用更多或更少的分配容积和粘度流体来执行测试。其它方案也可用来执行对容积误差的确定。
当泵安装在制造设备中时，用户可输入配方(例如，分配量、分配时间或流动速率、流体粘度或其它参数)。根据流体粘度(或其它流体特性)，泵控制器可根据流体特性和误差容积之间的相关性确定适当的误差容积(例如，通过计算、查表或其它机构)。使用图8的图表，如果用户输入配方：粘度为2cP的流体，分配容积为2mL，流动速率为1mL/秒，则泵控制器可向2mL的分配量自动添加0.052.11mL。在分配过程中，泵控制器可促使分配马达200将活塞192移动到2mL分配量和0.0521μL的位置。由于分配系统(包括泵100)的柔量，被分配的量大约为2mL。
安装有泵100的实际分配系统可能不同于误差容积和粘度或其它流体特性之间具有相关性的测试系统。因此，即使是根据图8加上误差容积，但在所需分配和实际分配之间仍可产生较小的误差量。根据一个实施例，用户可具有这样的选择，即，除了根据相关性确定的误差容积(例如，除基于误差容积的粘度之外)，用户可指定特定误差容积以便添加到分配容积。在分配过程中，泵控制器可控制分配马达200，以便根据泵控制器将活塞192移动到某一位置，用于补偿分配容积，基于粘度的误差容积和用户确定的误差容积。
如果泵在移动到正好排出分配容积时，该泵以同样的速度移动到占据分配容积和误差容积的位置，则实际分配速率将低于配方的规定值，并且由于活塞要以同样的速度移动较长的距离，因此分配时间很长。为了对此作出补偿，泵控制器可控制分配马达200移动到适当位置，以便在配方规定的时间补偿误差容积。使用前面的例子，泵控制器可控制分配马达200将活塞192移动到某一位置，以补偿2mL的分配容积，0.0521mL的粘度误差容积，以及用户在2秒内规定的误差容积，该误差容积基于原始配方中的规定的1cc/秒的2cc分配。因此，流体的校正量以校正后的时间来分配。在任何情形下，根据一个实施例，出口阀可在活塞192到达适当位置时关闭，这样，不会由于系统部件的收缩而分配额外的流体。
图9是流程图，示出了用于确定泵的误差容积方法的一个实施例。图9的步骤可在测试系统中执行，被设计为模拟预期的制造分配系统。测试泵可被用来推导流体特性和误差容积之间的相关性，并可扩展至多级泵的相关性，包括安装在半导体制造设备中的测试泵。在步骤900处，泵被安装在能较好地模拟预定分配环境的测试分配系统中。最初可构造测试泵的控制器，这样，活塞的特定位置(例如，根据与起动位置有关的实际位置或移动)与特定分配容积对应。在步骤902，包括分配容积的配方被编程到泵中。在步骤904，泵运行基于配方的分配量，以便分配一定容积的流体。在分配过程中，泵控制器可控制分配马达，以便移动活塞与分配容积(即，控制器被配置成与分配容积有关的距离)对应的距离。在步骤906，被分配的流体被测量，以确定实际分配的流体容积。例如，当使用秤时，该质量可被确定，并且该质量除以密度以确定容积。
对于相同的配方和流体，步骤904和906可重复任意次数。在步骤908，分配容积和实际分配容积的测量结果可被分析以确定流体的误差容积。例如，配方规定的所需分配容积可从多次分配，例如5次分配的平均分配容积中减掉，以确定特定状态下的误差容积。对于具有新的预期分配容积的配方，可重复步骤902-906；在使用新的流体，即，流体特性具有不同的导出相关性值时，可重复步骤902至908。在步骤910，误差容积和粘度(或流体的其它性质)之间的相关性被确定。应该注意到，误差容积和流体特性之间的相关性可按照与体积相应的任何测量值来给出，例如设计容积测量值，测量活塞移动距离，质量或与容积相关的其它测量值。
图10示出了用于操作泵来补偿误差容积的方法的一个实施例。对图10来说，假定泵安装在半导体制造设备中，并且按上述那样对误差容积和流体特性之间的相关性编程。在步骤1000，用户可输入配方，包括，例如分配容积(或可导出分配容积的信息)，分配时间(或流动速率)，以及流体类型(或粘度)。根据配方，泵控制器在步骤1002可确定分配容积量、流体特性值(例如粘度)，并根据误差容积和流体特性之间的相关性确定误差容积量。这可通过例如查表、计算或使用误差容积相关性的其它机构来进行。应该注意到，分配容积量和误差容积量的确定可以是任何测量值，它与包括容积测量、距离测量(例如误差容积量可以是移动活塞多远距离以排出特定容积的测量值)或与该容积对应的其它测量值的容积。
如果存在多个相关曲线或一系列相关数据，泵可选择与用户设置的配方最匹配的相关性。作为另外一个例子，对于1cc/秒的分配量和10cc/秒的分配量，如果泵包括粘度和误差容积之间的相关曲线，泵可选择与该配方参数更紧密配合的相关性。根据另外一个例子，如果相关性数据与特定配方不匹配，泵控制器可插入用于配方的相关性数据。例如，对于1cc的分配量和10cc的分配量，如果泵控制器具有粘度和误差容积之间的相关性，但是配方需要7cc的分配量，泵控制器对于7cc/秒的分配量可内插粘度和误差容积之间的关系。
在步骤1004，泵控制器可接收用户规定的额外误差容积。例如，用户可进行一定的分配量，以补偿泵控制器已知的误差容积(即，根据相关性)，并确定泵仍然在分配流体。如果实际分配系统或配方与导出相关性数据的条件显著不同，将发生上述情况。用户可向泵控制器提供适当的额外误差容积。
在步骤1006，泵可执行分配。在分配过程中，泵控制器可根据控制器控制分配马达移动到占据分配容积加上误差容积的位置处。换句话说，泵控制器可将分配容积加上误差容积转换成位置或移动(如果还没有测量位置或移动量的话)，并且可相应地控制分配马达将活塞移动到特定位置。但是，由于该系统的柔量，实际上只有分配容积被分配至晶片。根据一个实施例，控制器可控制分配马达，这样流体的分配可在配方的规定时间进行。这可包括控制分配马达以更高的速度移动，以覆盖误差容积所需的更大距离。
图9和10可根据存储在计算机可读介质(例如图1中的计算机可读介质27)中的计算机指令(例如，图1中的计算机指令30)来执行。图9和10的步骤可按照需要或预期重复。
尽管依照多级泵进行了描述，但是本发明的实施例还可用于单级泵。图11的视图示出了用于泵4000的泵组件的一个实施例。泵4000与上述多级泵100的一级，即分配级类似，并且可包括由步进无刷DC马达或其它马达驱动的滚动隔膜泵。泵4000可包括分配区4005，它限定通过泵4000的不同流体流道，并且至少部分地限定泵室。根据一个实施例，分配泵区4005可以是PTFE，改进PTFE或其它材料制成的整体块。由于这些材料不会与多种工艺流体发生反应或很少发生反应，这些材料的使用允许流道和泵室以最少的额外硬件被直接加工成分配区4005。通过提供整体式流体歧管，分配区4005因此降低了对管道的需要。
分配区4005可包括各种外部入口和出口，包括，例如入口4010，流体可经该入口被接收，用于清除/排出流体的吹扫/排气出口4015，和分配出口4020，在分配阶段流体可经该出口被分配。在图23所示的例子中，当泵只包括一个室时，分配区4005包括外部吹扫出口4010。美国专利申请No.60/741667，题为“少量O形圈的低截面配合及其装配组件”，发明人为Iraj Gashgaee，申请日为2005年12月2日(案卷编号为No.ENTG1760-1)，以及美国专利申请No.＿，题为“少量O形圈的低截面配合及其装配组件”，发明人为Irag Gashgaee，申请日为＿(案卷编号为No.ENTG1760-1)，该两篇文献全部并入而引为参考，所描述的那些实施例的配件可被用于将分配区4005的外部入口和出口连接至流体管。
分配区4005使流体从入口流向入口阀(例如，通过阀板4030至少部分地限定)，从入口阀流向泵室，从泵室流向排气/吹扫阀，以及从泵室流向出口4020。泵盖4225可保护泵用马达不受损坏，同时活塞壳4027可提供对活塞的保护，根据本发明的一个实施例，该活塞壳4027可由聚乙烯或聚合物形成。阀板4030向阀门系统(例如，入口阀，吹扫/排气阀)提供一个阀壳，该阀壳可被构造为将流体引向泵4000的不同部件。阀板4030和相应的阀门可以上述参照阀板230描述的方式类似的方式来形成。根据一个实施例，每一个入口阀和吹扫/排气阀与阀板4030至少部分地结合在一起，并且它是一个可根据压力或真空是否施加到对应的隔膜上而打开或关闭的隔膜阀。在另一个实施例中，一些阀门可设置在分配区4005的外部或设置在额外的阀板中。根据一个实施例，一片PTFE被夹在阀板4030和分配区4005之间，以形成不同阀门的隔膜。对于每一个阀门，阀板4030包括阀门控制入口(未示出)，以用于向对应的隔膜施加压力或真空。
与多级泵100一样，泵4000可包括数个部件，以防止液滴进入到多级泵100的容纳电子元件的区域。“防滴漏”部件可包括凸缘、倾斜部件、位于各部件之间的密封件、位于金属/聚合物界面上的补偿元件，以及上述防止电子元件渗漏的其它部件。电子元件、歧管和PCB板可以与上述类似的方式进行构造，以降低热量对泵室内的流体的影响。
因此，本发明的实施例可包括补偿泵的分配容积误差的方法，该方法包括根据分配配方来确定分配容积量，根据分配配方来确定流体特性值，根据误差容积和流体特性之间的相关性确定基于流体特性值的误差容积量，该误差容积量用于引起分配系统柔量，以及控制分配马达以使得分配泵中的活塞移动到某一位置，该位置用于引起根据配方和误差容积量确定的分配容积量，以便从喷嘴分配所述流体的分配容积。
尽管已经参照示例性实施例对本发明作出了详细描述，但是应该理解，这些说明仅仅是通过例子的方式，因此不应被认为是一种限制。还应该理解，本领域技术人员在参照这些说明后，本发明实施例的细节的各种变化以及本发明的额外实施例将是明显的并且可容易地得出。可以设想，所有这些变化和额外实施例都落在本发明所附权利要求的范围内。

Claims (30)

1、一种补偿分配泵的分配容积误差的方法，包括：
根据分配配方来确定分配容积量；
根据分配配方来确定流体特性值；
根据误差容积和流体特性之间的相关性确定基于流体特性值的误差容积量，所述误差容积量用于引起分配系统柔量；以及
控制分配马达，以使得分配泵中的活塞移动到一位置，该位置用于引起根据配方和误差容积量确定的分配容积量，以便从喷嘴分配流体的所述分配容积量。
2、根据权利要求1所述的方法，其中控制分配马达还包括控制该分配马达，以在由配方规定的时间内将活塞移动到所述位置，以分配所述分配容积量。
3、根据权利要求1所述的方法，还包括：
接收用户规定的误差容积。
4、根据权利要求3所述的方法，其中所述位置还用于引起用户规定的误差容积。
5、根据权利要求4所述的方法，其中控制分配马达还包括控制该分配马达，以在由配方规定的时间内将活塞移动到所述位置，以分配所述分配容积量。
6、根据权利要求1所述的方法，还包括：
在测试分配系统中推导误差容积和流体特性之间的相关性。
7、根据权利要求6所述的方法，其中推导相关性还包括：
用具有不同流体特性值的流体以相应的预期分配容积量来执行一系列测试分配；
相对于预期分配容积量来分析测试分配的一系列实际分配容积量，以确定流体特性和误差容积之间的关系。
8、根据权利要求6所述的方法，其中推导相关性还包括：
a)用测试流体以相应的预期分配容积量来执行一系列测试分配；
b)确定实际分配容积量的平均值；
c)对于一系列的额外预期分配容积量中的每个重复步骤a-b；
d)对于一系列的额外测试流体中的每种重复步骤a-c，其中每种测试流体都具有不同的流体特性值；
e)根据平均实际分配容积量和对应的预期分配容积量，确定误差容积和流体特性之间的关系。
9、根据权利要求6所述的方法，其中测试分配系统被构造为近似于半导体制造晶片涂层系统。
10、根据权利要求6所述的方法，其中测试分配系统包括：
第一长度的管，其连接在多级泵的出口和出口阀之间；和
第二长度的管，其连接在出口阀和喷嘴之间。
11、根据权利要求10所述的方法，其中第一长度的管长度为3-6m，外径为5-6.5mm，内径为4-4.5mm；第二长度的管长度为1-1.5m，外径为3.5-4.5mm，内径为1.5-2.5mm。
12、根据权利要求6所述的方法，其中相关性是使用测试泵来推导的，并且该相关性被扩散到一系列的泵以作随后的用途。
13、根据权利要求1所述的方法，其中流体特性是粘度。
14、一种多级泵，包括：
限定了分配室的泵体；
设置在分配室中的隔膜；
在分配室内往复运动以便移动隔膜的活塞，其中隔膜是滚动隔膜；
连接至活塞以使得活塞往复运动的马达；
连接至马达的控制器，该控制器包括用于储存流体特性和误差容积之间的相关性的存储器，该控制器是可操作的，以便：
根据分配配方来确定分配容积量；
根据分配配方来确定流体特性值；
访问存储器，以便根据基于相关性的流体特性值来确定误差容积量；以及
控制分配马达，以便将活塞移动到一位置，该位置通过控制器与代替至少误差容积量和分配容积量相关。
15、根据权利要求14所述的多级泵，其中控制器也是可操作的，用于控制分配马达以在由配方指定的时期内将活塞移动到所述位置，以便分配所述分配容积量。
16、根据权利要求14所述的多级泵，其中控制器也是可操作的，用于控制分配马达，以便将活塞移动到另一位置，该位置通过控制器与代替至少误差容积量、分配容积量以及用户规定的额外误差容积量相关。
17、根据权利要求16所述的多级泵，其中控制器也是可操作的，用于控制分配马达在由配方指定的时期内将活塞移动到所述位置，以便分配所述分配容积量。
18、根据权利要求14所述的多级泵，其中流体特性是粘度。
19、一种在由泵执行的分配操作中补偿系统柔量的方法，包括：
借助安装在测试分配系统中的测试泵：
用一系列具有不同流体特性值的测试流体以相应的预期分配容积量来执行一系列测试分配；
相对于预期分配容积量来分析测试分配的一系列实际分配容积量，以确定用于引起分配系统柔量的误差容积和流体特性之间的关系；
借助安装在半导体制造设备中的泵：
根据用于分配工艺流体的分配配方来确定预期的制造工艺分配容积量；
根据分配配方来确定用于工艺流体的流体特性值；
通过流体特性和误差容积之间的相关性，根据用于工艺流体的流体特性值来确定误差容积量；以及
控制分配马达，以便将活塞移动到一位置，该位置用于引起根据配方和误差容积量确定的预期制造工艺分配容积量，以便从喷嘴向晶片分配流体的所述分配容积量。
20、根据权利要求19所述的方法，其中，控制分配马达还包括控制该分配马达以在由配方规定的时间内将活塞移动到所述位置，以分配所述分配容积量。
21、根据权利要求19所述的方法，还包括接收用户规定的误差容积。
22、根据权利要求21所述的方法，其中所述位置还用于引起用户规定的误差容积。
23、根据权利要求22所述的方法，其中控制分配马达还包括控制该分配马达以便在由配方规定的时间内将活塞移动到所述位置，以分配所述分配容积量。
24、根据权利要求19所述的方法，其中执行一系列测试分配和分析一系列实际分配容积量还包括：
a)借助从一系列测试流体中选出的测试流体以相应的预期分配容积量来执行测试分配；
b)确定平均实际分配容积量；
c)对于一系列的额外预期分配容积量中的每一个重复步骤a-b；
d)当从所述一系列测试流体中选择新的测试流体作为选出的测试流体时，重复步骤a-c，其中每种测试流体具有不同的流体特性值；
e)根据平均实际分配容积量和对应的预期分配容积量，确定误差容积和流体特性之间的关系。
25、根据权利要求19所述的方法，其中测试分配系统被构造为近似于半导体制造晶片涂层系统。
26、根据权利要求25所述的方法，其中测试分配系统包括：
第一长度的管，其连接在测试泵的出口和出口阀之间；和
第二长度的管，其连接在出口阀和测试喷嘴之间。
27、根据权利要求26所述的方法，其中第一长度的管长度为3-6m，外径为5-6.5mm，内径为4-4.5mm；第二长度的管长度为1-1.5m，外径为3.5-4.5mm，内径为1.5-2.5mm。
28、根据权利要求19所述的方法，还包括将使用测试泵推导的相关性扩散到一系列的泵以作随后的用途。
29、根据权利要求19所述的方法，其中流体特性是粘度。
30、根据权利要求19所述的方法，还包括在所述泵被安装在半导体制造设备中时，安装所述测试泵。
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