EP1318306B1 - Abgabevorrichtung für ein Fluid - Google Patents

Abgabevorrichtung für ein Fluid Download PDF

Info

Publication number
EP1318306B1
EP1318306B1 EP02405937A EP02405937A EP1318306B1 EP 1318306 B1 EP1318306 B1 EP 1318306B1 EP 02405937 A EP02405937 A EP 02405937A EP 02405937 A EP02405937 A EP 02405937A EP 1318306 B1 EP1318306 B1 EP 1318306B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
fluid
accordance
dispensing apparatus
rotary pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02405937A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1318306A1 (de
Inventor
Reto Schröb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thoratec Delaware LLC
Original Assignee
Levitronix LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Levitronix LLC filed Critical Levitronix LLC
Priority to EP02405937A priority Critical patent/EP1318306B1/de
Publication of EP1318306A1 publication Critical patent/EP1318306A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1318306B1 publication Critical patent/EP1318306B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/16—Pumping installations or systems with storage reservoirs

Definitions

  • the invention relates to a dispensing device for a fluid according to the The preamble of independent claim 1 and the use of a such dispenser.
  • CMP chemical-mechanical polishing processes
  • slurry typically very fine solid particles and one liquid at a time applied rotating wafer and serves there for polishing or lapping the very fine semiconductor structures.
  • Photoresist on the wafer.
  • Another example concerns the pumping of Wastewater.
  • a corresponding device is for example in the US 6,241,485 B1.
  • the dispensing device 1 ' comprises a reservoir 2 'which communicates with the fluid, e.g. B. slurry, is filled.
  • a reservoir 2 ' which communicates with the fluid, e.g. B. slurry, is filled.
  • Reservoir 2 ' has an outlet 4' to which a pressure line 5 ' connected via a recirculation pump R 'up to a Input 6 'extends to the reservoir 2'.
  • Downstream of Recirculation pump R ' are a plurality of removal points 7' in the pressure line 5 ' provided that to nozzles or other - usually as a tool designated - equipments lead, with which the fluid on the wafers is applied.
  • Each removal point 7 ' is provided with a valve 8' to to open or close the flow connection to the respective apparatus closure. Are all sampling points 7 'closed, then causes the Recirculation pump R 'a mere circulation of the fluid.
  • an inlet to the reservoir 2 ' 10 ' is provided, through which a pressure regulating valve 11' via a pressure medium in the reservoir can be introduced, as symbolically by the arrow G. is shown.
  • a pressure medium is usually a gas, for. Nitrogen, used, with the in the reservoir 2 ', an overpressure of, for example 0.5 bar is maintained.
  • the task solving dispensing device is characterized by the features of independent claim 1.
  • a dispensing device for a fluid proposed with a reservoir for the fluid, which has an outlet having, which is connectable to a pressure line for the fluid, and with a rotary pump having a rotor for conveying the fluid into the Having pressure line, wherein the rotor for mixing the fluid is arranged directly in the outlet of the reservoir, wherein the rotor in a Rotor housing is provided, which is part of the wall of the reservoir forms.
  • the rotary pump thus fulfills two functions: First, it promotes that Fluid in the pressure line (pumping function), and on the other ensures the Arrangement of the rotor directly in the outlet of the reservoir a good and constant mixing of the fluid in the reservoir (Stirring function). This can be a separation or settling of particles in Suspensions, clumping or phase separation in the fluid be effectively prevented.
  • the Rotary pump has an inlet, the opening at least thirty Percent, in particular at least fifty percent of the diameter of the Rotor is.
  • a control unit is provided for the rotary pump, which the delivery pressure of the rotary pump on the speed of the rotor established.
  • the rotary pump in a work area with a operated low efficiency, there is a one-to-one for a given fluid Relationship between the speed of the rotor and the Pressure at the outlet of the pump. This has the great advantage that the pressure, with which the fluid is provided, in a simple manner and in a very short time Time, can be set or changed. An elaborate one Pressurization of the fluid in the reservoir is thus no longer necessary.
  • the stirring function of the rotor can be positively influenced when the rotor is designed and arranged so that it at least partially in the Inlet tank extends.
  • the rotor comprises a plurality of wings extending in the Extend reservoir into it. This is especially possible Realize that the wings compared to known rotary pumps are oversized, so are significantly larger. The wings are thus used in addition to the pressure generation as stirring elements, which the fluid in the Keep the storage container in motion.
  • the rotary pump has a stator for driving of the rotor, wherein the rotor with respect to the stator without contact is magnetically stored.
  • the rotary pump is a bearingless motor is designed and the rotor as integral rotor, because this is a very compact and space-saving design represents.
  • the invention serves Dispensing device for dispensing suspensions, in particular of Slurry, especially in a CMP process, or for delivering photoresist.
  • inventive Dispensing device are determining the viscosity of a liquid as well the verification of properties of a fluid, in particular the Verification of the mixing ratio in a fluid resulting from composed of several components.
  • Fig. 1 shows a dispensing device 1 ', which represents prior art and has already been explained at the beginning.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of an embodiment of a inventive dispensing device, the total with the Reference numeral 1 is designated.
  • the dispensing device 1 comprises a Reservoir 2 for a fluid F having an output 4.
  • a rotary pump 3 is provided with a rotor 31, here as Centrifugal pump is formed.
  • the outlet 41 of the rotary pump 3 is connected to a pressure line 5 extending from this outlet 41 of the Rotary pump 3 via a pressure reducing valve 9 to an input 6 of the Reservoir 2 extends.
  • the pressure line 5 faces upstream of the Pressure Reducing Valve 9 at least one - here, for example, three - Ent Seastellen 7, each of which via a line 71 with a Apparatus T for dispensing the fluid F, e.g. As a nozzle, or a tool connected is.
  • a valve 8 is provided, with which the flow connection between the sampling point 7 and the tool T can be opened or closed separately.
  • the outlet 4 is arranged at the bottom of the storage container 2.
  • the opening the output 4 - which means its diameter - is identical to the Opening B of the inlet 30 of the rotary pump 3. This opening B is greater than half the diameter of the rotor 31.
  • CMP chemical-mechanical polishing
  • the apparatus or Tools T each include a nozzle or other means with which the fluid F can be applied to the wafer.
  • rotary pumps which are also referred to as centrifugal pumps, are all those pumping devices which include a rotor 31 and a Impeller, by the rotation of a momentum transfer to the promoting fluid takes place.
  • the term rotary pump includes in particular Centrifugal pumps, axial and side channel pumps.
  • the inlet and the outlet are more constant Flow connection. For example, there are no valves between Pump inlet and outlet 41 is provided.
  • the rotor 31 is for mixing the fluid F arranged directly in the outlet of the reservoir 2.
  • the rotor 31 protrudes the rotor 31 for mixing of the fluid F. at least partially into the reservoir 2 inside.
  • the serves Rotary pump 3 not only the pumping of the fluid F, but also as Agitator, which mixes the fluid F in the reservoir 2.
  • the rotor 31 has a plurality of blades 311, which clearly are designed larger than comparable with known rotary pumps Dimensioning. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the wings are sufficient 311 in the reservoir 2 into and and provide here (during rotation of the Rotor 3) for a circulation of the fluid as indicated by the arrows Z. is.
  • the representation of the wings 311 in Fig. 2 and Fig. 3 is of course only exemplary to understand.
  • the wings can still further approaches or larger areas or other suitable means to positively affect the stirring function influence.
  • the rotor 31 is arranged in a rotor housing 312, which is a part of the Wall of the reservoir 2 forms.
  • the rotor housing 312 may be integral part of the reservoir 2 or as a separate part be attached to this.
  • the rotatipon pump 3 further includes a stator 32 having a Stator winding 322 to electrically drive the rotor 31. Furthermore, a Control unit 12 is provided, which controls the rotary pump 3 and regulates.
  • the stator 32 surrounds the rotor housing 312.
  • the Stator 32 designed as a stator of a so-called temple motor.
  • the means (see Fig. 2 and Fig. 3), the stator 32 has several by a Conclusion associated stator teeth, each stator tooth L-shaped is formed with a shorter and a longer leg. The longer one Leg extends in each case parallel to the axis of rotation of the rotor and the shorter leg extends radially inwardly toward the axis of rotation.
  • the longer legs carry the stator winding 322nd
  • the rotary pump 3 preferably has a complete magnetically mounted rotor 31, that is, the rotor 31 is with respect to the Stators 32 non-contact magnetically mounted.
  • the absence mechanical bearing for the rotor 31 has several advantages. That's how it works Problem avoided that abrasive particles damage mechanical bearings can. Furthermore, there is no risk of contamination of the fluid Lubricant or bearing wear. Also sealing problems are avoided.
  • the rotor 31 is permanently magnetic.
  • the rotor 31 comprises a Permanent magnet, for example, a permanent magnetic ring 313rd
  • This ring 313 is disposed around a central bore 314 which along the desired axis of rotation of the rotor 31 therethrough extends.
  • the magnetization of the ring 313 is indicated by the arrows (without Reference numeral) indicated in its interior.
  • a particularly preferred rotary pump z In EP-A-0 819 330 or US-A-6,100,618.
  • This rotary pump has a So-called integral rotor and is designed as a bearingless engine.
  • integral rotor is meant that the pump rotor and the Rotor of the motor driving the pump are identical.
  • the rotor 31 acts both as a rotor of the motor drive and as the rotor of the Pump.
  • bearingless engine is meant that the rotor is stored completely magnetic, with no separate magnetic bearing are provided.
  • the stator 32 is both stator of the electric drive as also stator of magnetic bearing. This includes the stator winding 322 a drive winding of the pole pair number p and a control winding of Pole pair number p ⁇ 1. This makes it possible to both drive the rotor 31 and also to store completely contact-free magnetically in the stator.
  • Further details of such a rotary pump is here on the already referenced documents.
  • Stator winding 322 is a rotary drive field that provides torque to the rotor 31 causes and this set in rotation. Furthermore, the generated Control winding of the stator winding 322 a magnetic control panel, with in which the position of the rotor 31 with respect to the stator 32 is controllable.
  • the fluid F passes from the pressure line 5 through the lines 71 to the individual tools T.
  • the remainder of the fluid F, which is not delivered to the tools T. is, passes through the pressure reducing valve 9 and the input 6 back into the Reservoir 2, whereby a recirculation of the fluid F and thus a Mixing in the reservoir 2 is realized.
  • the inventive Dispensing device 1 in contrast to known Dispensing devices (Fig. 1), the delivery pressure with the rotary pump. 3 is generated and not by pressurizing the fluid with a Gas G, results in a much simpler construction.
  • the must Reservoir 2 is not designed to be gas-tight, which is a simpler Refilling possible.
  • control unit 12 the delivery pressure of Rotary pump 3 via the rotational speed of the rotor 31 a, which is hereafter is explained.
  • efficiency is the hydraulic efficiency of Rotation pump meant, that is the ratio of hydraulic Performance of the pump and mechanical power for the pump Drive of the rotor (without possibly existing friction losses in Storage or similar).
  • EP-A-1284369 becomes explains that for such operating ranges of the rotary pump 3, in which the efficiency is well below the maximum efficiency, one-to-one Relationship between the speed of the pump rotor and the delivery pressure (delivery) and also between the speed and the Volume flow (flow) exists. In these operating areas is the Delivery pressure approximately proportional to the square of the speed of the Rotor. This opens up the possibility of conveying pressure directly and without adjust additional pressure measurement on the speed of the rotor 31 and to regulate.
  • the one-to-one relationship between speed and delivery pressure or of course also depends on the speed between the flow and volume promoting fluid F, in particular from its viscosity.
  • EP-A-1284369 therefore becomes proposed the one-to-one context in Very low efficiency operating ranges exist for determining the viscosity or the dynamic viscosity of the fluid to use.
  • the explanations in this European Referenced patent application in the same way, the same Inventive dispensing device 1 can be used to Properties of the fluid F, such as its viscosity or else determine its density or other quantities derived therefrom monitor.
  • the inventive Dispensing device 1 additionally a quality control of the fluid online or to perform inline.
  • the determination of the viscosity of the fluid F is based on the motor current, with which the rotation of the rotor 31 is driven.
  • the motor current is directly a measure of the torque at which the rotor 31 is driven becomes.
  • the torque at which the rotor is driven in very good Approximation coincides with the torque transmitted to the fluid.
  • the torque corresponding to the rotor on the Liquid transfers, essentially, that is, except for mechanical Frictional losses, the driving torque with which the rotor is driven becomes. This is especially true for magnetically mounted rotors.
  • the Drive torque in turn is given by the motor current, which drives the rotor.
  • the motor current is doing as the armature current denoted torque-forming portion of the current in the electrical Drive meant.
  • the armature current is a very good measure of the Torque with which the rotor is driven.
  • a Temperature sensor 315 (see FIG. 3) is provided, with which the Temperature of the fluid F is detected.
  • the Delivery pressure under which the fluid F provided in the pressure line 5 is, from the control unit 12 directly on the rotational speed of the rotor 31st be set and regulated.
  • the Delivery pressure is, for example, at time intervals of less than 100 Adjustable in milliseconds.
  • Fig. 4 illustrates another embodiment, which especially suitable for those uses where the viscosity of the fluid or other of its properties. in the The following is based only on the differences from the embodiment Fig. 2 received.
  • the reference numerals have the already introduced Importance.
  • means for controlling the level of the Reservoir 2 comprise a tank 13 a Connecting line 14, which the tank 13 with the reservoir. 2 connects, and a constant volume of gas 15, which in the reservoir. 2 is provided. Of course, this gas volume 15 can also be zero. purpose this means 13, 14, 15 is to the level in the reservoir 2 to constant hold.
  • the tank 13 has a variable level, it can also be refilled become. If now by means of the rotary pump 3 from the reservoir. 2 Fluid F is removed, then flows from the tank 13 through the Connecting line 14 fluid after. In this way, a constant Adjust level FS in storage tank 2.
  • the level control in the reservoir 2 is particularly advantageous then if with the inventive dispensing device 1, the viscosity or other properties of the fluid F are to be determined or monitored. Due to the constant level FS in the reservoir 2 is namely ensures that always the same amount of fluid F or liquid (ie the same amount) is applied in the reservoir 2 with stirring power. This stirring power is therefore a particularly good measure of the specific fluid friction and thus provides an accurate measure of the Viscosity. This is a much more accurate determination of the viscosity or other properties of the fluid.
  • the reservoir 2 serves as a mixing container, in which the two Components are mixed to the fluid.
  • the mixing ratio of the two Components are monitored or checked.
  • Fig. 4 shows a variant of the embodiment and the Arrangement of the rotor 31.
  • the rotor 31 is configured and arranged that its wings 311 not into the reservoir 2 into it pass.
  • the opening B and the diameter B of the inlet 30 is here too, more than fifty percent of the diameter of the rotor 31, around one to achieve good mixing.
  • Fig. 3 shows a variant of the reservoir 2.
  • the reference numerals have the same meaning as explained with reference to FIG.
  • static guide elements 21 are provided in the storage container 2 . These cause that of the Rotary pump 3 generated fluid flows further upwards (as shown in FIG. 3) are directed, as the arrows with the reference Z indicate.
  • Storage containers 2 can be ensured by such a measure be that the constant mixing of the fluid F the entire Reservoir 2 includes and not locally to the vicinity of the rotor. 3 remains limited.
  • the dispensing device 1 is particularly suitable for such Fluids F, which lead to clumping, phase separations, Precipitates or settling of particles tend, for example Suspensions, especially slurry solutions.
  • Fluids F which lead to clumping, phase separations, Precipitates or settling of particles tend, for example Suspensions, especially slurry solutions.
  • inventive dispensing device 1 is not on here described application, namely the promotion of a slurry suspension or limited CMP processes. It is also suitable among other things generally for the conveyance of suspensions, emulsions, paints, Foods (eg juices or concentrates).
  • a special advantage is the combination of pumping function and Stirring function, the delivery pressure in a very simple manner and extremely can be quickly adjusted and controlled electronically.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Abgabevorrichtung für ein Fluid gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 sowie die Verwendung einer solchen Abgabevorrichtung.
In vielen industriellen Prozessen, beispielsweise in der Halbleiter- und Chip-Herstellung, besteht die Notwendigkeit, Fluide in kontrollierter Weise über Düsen oder ähnliche Vorrichtungen abzugeben. Als ein Beispiel seien hier chemisch-mechanische Polierprozesse (CMP, chemical-mechanical polishing) genannt, wie sie in der Halbleiterindustrie eingesetzt werden. Bei solchen Prozessen wird eine üblicherweise als Slurry bezeichnete Suspension aus typischerweise sehr feinen Feststoffpartikeln und einer Flüssigkeit auf einen rotierenden Wafer aufgebracht und dient dort zum Polieren bzw. Läppen der sehr feinen Halbleiterstrukturen. Ein anderes Beispiel ist das Aufbringen von Fotolack auf den Wafer. Ein weiteres Beispiel betrifft das Pumpen von Abwässern. Eine entsprechende Vorrichtung ist zum Beispiel in der US 6,241,485 B1 offenbart.
Eine hierfür geeignete und vom Stand der Technik bekannte Abgabevorrichtung ist in Fig. 1 veranschaulicht. Die Abgabevorrichtung 1' umfasst einen Vorratsbehälter 2', der mit dem Fluid, z. B. Slurry, gefüllt ist. Der Vorratsbehälter 2' hat einen Ausgang 4', an dem eine Druckleitung 5' angeschlossen ist, die sich über eine Rezirkulationspumpe R' bis zu einem Eingang 6' an dem Vorratsbehälter 2' erstreckt. Stromabwärts der Rezirkulationspumpe R' sind mehrere Entnahmestellen 7' in der Druckleitung 5' vorgesehen, die zu Düsen oder sonstigen - üblicherweise als Tool bezeichneten - Apparaturen führen, mit denen das Fluid auf die Wafer aufgebracht wird. Jede Entnahmestelle 7' ist mit einem Ventil 8' versehen, um die Strömungsverbindung zu der jeweiligen Apparatur zu öffnen oder zu verschliessen. Sind alle Entnahmestellen 7' geschlossen, so bewirkt die Rezirkulationspumpe R' eine blosse Zirkulation des Fluids.
Der gewünschte Druck, mit dem das Fluid durch die Druckleitung 5' und die offenen Entnahmestellen 7' zu den Apparaturen gefördert und dort bereitgestellt wird, lässt sich durch Druckbeaufschlagung des Fluids in dem Vorratsbehälter 2' generieren. Dazu ist an dem Vorratsbehälter 2' ein Einlass 10' vorgesehen, durch welchen über ein Druckregelventil 11' ein Druckmittel in den Vorratsbehälter einbringbar ist, wie dies symbolisch durch den Pfeil G dargestellt ist. Als Druckmittel wird üblicherweise ein Gas, z. B. Stickstoff, verwendet, mit dem im Vorratsbehälter 2' ein Überdruck von beispielsweise 0,5 bar aufrechterhalten wird.
Eine solche Vorrichtung weist jedoch Nachteile auf. Um den Überdruck im Vorratsbehälter 2' zu generieren, muss dieser gasdicht ausgestaltet sein, was apparativ ziemlich aufwändig ist. Zudem ist es nicht ohne weiteres möglich, neues Fluid in den Vorratsbehälter 2' einzufüllen, wenn der Füllstand zu niedrig wird. Auch ist eine Änderung des Drucks im Vorratsbehälter 2' und damit eine Änderung des Förderdrucks umständlich und zeitintensiv. Ferner ist es möglich, dass das Druckmedium (Gas) in das Fluid eindringt bzw. in dem Fluid in Lösung geht, was zu unerwünschten Änderungen in der Zusammensetzung des Fluids führen kann. Ein weiteres Problem kann bei Suspensionen wie z. B. Slurry auftreten, oder bei Fluiden, die zu Separationen oder Verklumpungen neigen, weil die durch die Rezirkulationspumpe R' verursachte Zirkulation in der Regel zu gering ist, um im Vorratsbehälter 2' eine für eine stetige Durchmischung ausreichende Fluidbewegung zu gewährleisten. Daher sind oft zusätzliche Massnahmen notwendig, um eine ausreichende Bewegung bzw. Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter 2' dauerhaft zu sichern.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Abgabevorrichtung für ein Fluid bereitzustellen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist. Die Abgabevorrichtung soll in einfacher Weise eine ausreichende Durchmischung des Fluids und seine Bereitstellung in einer Druckleitung ermöglichen.
Die diese Aufgabe lösende Abgabevorrichtung ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Erfindungsgemäss wird also eine Abgabevorrichtung für ein Fluid vorgeschlagen, mit einem Vorratsbehälter für das Fluid, der einen Ausgang aufweist, welcher mit einer Druckleitung für das Fluid verbindbar ist, und mit einer Rotationspumpe, die einen Rotor zum Fördern des Fluids in die Druckleitung aufweist, wobei der Rotor zur Durchmischung des Fluids unmittelbar im Ausgang des Vorratsbehälters angeordnet ist, wobei der Rotor in einem Rotorgehäuse vorgesehen ist, das einen Teil der Wandung des Vorratsbehälters bildet.
Die Rotationspumpe erfüllt somit zwei Funktionen: Zum einen fördert sie das Fluid in die Druckleitung (Pumpfunktion), und zum anderen gewährleistet die Anordnung des Rotors unmittelbar im Ausgang des Vorratsbehälters eine gute und ständige Durchmischung des Fluids im Vorratsbehälter (Rührfunktion). Damit kann ein Ausscheiden oder Absetzen von Partikeln in Suspensionen, ein Verklumpen oder eine Phasenseparation in dem Fluid wirkungsvoll verhindert werden.
Für eine möglichst gute Durchmischung ist es vorteilhaft, wenn die Rotationspumpe einen Einlass aufweist, dessen Öffnung mindestens dreissig Prozent, insbesondere mindestens fünfzig Prozent des Durchmessers des Rotors beträgt.
Vorzugsweise ist eine Kontrolleinheit für die Rotationspumpe vorgesehen, welche den Förderdruck der Rotationspumpe über die Drehzahl des Rotors einstellt. Wird die Rotationspumpe in einem Arbeitsbereich mit einem geringen Wirkungsgrad betrieben, so existiert für ein gegebenes Fluid ein eineindeutiger Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Rotors und dem Druck am Ausgang der Pumpe. Dies hat den grossen Vorteil, dass der Druck, mit dem das Fluid bereitgestellt wird, in einfacher Weise und in sehr kurzer Zeit, eingestellt bzw. verändert werden kann. Eine aufwändige Druckbeaufschlagung des Fluids im Vorratsbehälter ist somit nicht mehr notwendig.
Die Rührfunktion des Rotors lässt sich positiv beeinflussen, wenn der Rotor so ausgestaltet und angeordnet ist, dass er zumindest teilweise in den Vorratsbehälter hineinreicht.
Vorzugsweise umfasst der Rotor mehrere Flügel, die sich in den Vorratsbehälter hinein erstrecken. Dies lässt sich insbesondere dadurch realisieren, dass die Flügel im Vergleich zu bekannten Rotationspumpen überdimensioniert sind, also deutlich grösser sind. Die Flügel dienen somit neben der Druckerzeugung auch als Rührelemente, welche das Fluid im Vorratsbehälter in Bewegung halten.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Rotationspumpe einen Stator zum Antreiben des Rotors aufweist, wobei der Rotor bezüglich des Stators berührungslos magnetisch gelagert ist. Durch diese Massnahme sind keine Dichtungen an Wellenlagern notwendig und die Gefahr von Beschädigungen solcher Dichtungen, beispielsweise durch abrasive Partikel, wird vermieden.
Besonders bevorzugt ist die Rotationspumpe als lagerloser Motor ausgestaltet ist und der Rotor als Integralrotor, weil dies eine sehr kompakte und platzsparende Ausgestaltung darstellt.
Um die Durchmischung und/oder Homogenisierung des Fluids im Vorratsbehälter noch zu verbessern, kann es vorteilhaft sein, Leitelemente in dem Vorratsbehälter vorzusehen.
In einer bevorzugten Verwendung dient die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung zum Abgeben von Suspensionen, insbesondere von Slurry, speziell in einem CMP-Prozess, oder zum Abgeben von Fotolack.
Weitere bevorzugte Verwendungen der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung sind das Bestimmen der Viskosität einer Flüssigkeit sowie die Überprüfung von Eigenschaften eines Fluids, insbesondere die Überprüfung des Mischungsverhältnisses in einem Fluid, das sich aus mehreren Komponenten zusammensetzt.
Weitere vorteilhafte Massnahmen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen:
Fig. 1:
Eine schematische Darstellung einer bekannten Abgabevorrichtung (Stand der Technik),
Fig. 2:
eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Abgabevorrichtung,
Fig. 3:
eine Variante für einen Vorratsbehälter, und
Fig. 4:
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemässen Abgabevorrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Abgabevorrichtung 1', die Stand der Technik darstellt und bereits eingangs erläutert wurde.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Abgabevorrichtung, die gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Die Abgabevorrichtung 1 umfasst einen Vorratsbehälter 2 für ein Fluid F, der einen Ausgang 4 aufweist. Im Ausgang 4 ist eine Rotationspumpe 3 mit einem Rotor 31 vorgesehen, die hier als Zentrifugalpumpe ausgebildet ist. Der Auslass 41 der Rotationspumpe 3 ist mit einer Druckleitung 5 verbunden, die sich von diesem Auslass 41 der Rotationspumpe 3 über ein Druckreduzierventil 9 bis zu einem Eingang 6 des Vorratsbehälters 2 erstreckt. Die Druckleitung 5 weist stromaufwärts des Druckreduzierventils 9 mindestens eine - hier beispielsweise drei - Entnahmestellen 7 auf, von denen jede über eine Leitung 71 mit einer Apparatur T zum Abgeben des Fluids F, z. B. einer Düse, oder einem Tool verbunden ist. In jeder Leitung 71 ist ein Ventil 8 vorgesehen, mit welchem die Strömungsverbindung zwischen der Entnahmestelle 7 und dem Tool T separat geöffnet bzw. geschlossen werden kann.
Der Ausgang 4 ist am Boden des Vorratsbehälters 2 angeordnet. Die Öffnung des Ausgangs 4 - womit sein Durchmesser gemeint ist - ist identisch mit der Öffnung B des Einlasses 30 der Rotationspumpe 3. Diese Öffnung B ist grösser als der halbe Durchmesser des Rotors 31.
Im Folgenden wird beispielhaft auf eine für die Praxis besonders wichtige Verwendung Bezug genommen, nämlich, dass die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung 1 in einem CMP-Prozess (CMP: chemical-mechanical polishing) in der Halbleiterindustrie eingesetzt wird. Bei diesen Prozessen wird eine als Slurry bezeichnete Suspension von feinen Festkörperteilchen in einer Flüssigkeit auf einen rotierenden Wafer aufgebracht und dient dort zum Läppen bzw. Polieren der sehr feinen Halbleiterstrukturen. Das Fluid F ist in diesem Beispiel die als Slurry bezeichnete Suspension. Die Apparate oder Tools T umfassen jeweils eine Düse oder ein sonstiges Mittel, mit welchem das Fluid F auf den Wafer aufbringbar ist.
Mit Rotationspumpen, die auch als Kreiselpumpen bezeichnet werden, sind alle diejenigen Pumpvorrichtungen gemeint, die einen Rotor 31 bzw. ein Flügelrad aufweisen, durch dessen Rotation ein Impulsübertrag auf das zu fördernde Fluid erfolgt. Der Begriff Rotationspumpe umfasst insbesondere Zentrifugalpumpen, Axialpumpen und Seitenkanalpumpen. Typischerweise stehen bei einer Rotationspumpe der Einlass und der Auslass in ständiger Strömungsverbindung. Es sind also beispielsweise keine Ventile zwischen Pumpeneinlass und Auslass 41 vorgesehen.
Erfindungsgemäss ist der Rotor 31 zur Durchmischung des Fluids F unmittelbar im Ausgang des Vorratsbehälters 2 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel ragt der Rotor 31 zur Durchmischung des Fluids F zumindest teilweise in den Vorratsbehälter 2 hinein. Somit dient die Rotationspumpe 3 nicht nur dem Pumpen des Fluids F, sondern auch als Rührwerk, welches das Fluid F in dem Vorratsbehälter 2 durchmischt. Zu diesem Zwecke weist der Rotor 31 mehrere Flügel 311 auf, welche deutlich grösser ausgestaltet sind als bei bekannten Rotationspumpen vergleichbarer Dimensionierung. Wie dies Fig. 2 und auch Fig. 3 zeigen, reichen die Flügel 311 in den Vorratsbehälter 2 hinein und und sorgen hier (bei Rotation des Rotors 3) für eine Zirkulation des Fluids wie sie durch die Pfeile Z angedeutet ist.
Die Darstellung der Flügel 311 in Fig. 2 und Fig. 3 ist natürlich nur beispielhaft zu verstehen. Die Flügel können noch weitere Ansätze oder grössere Flächen oder andere geeignete Mittel aufweisen, um die Rührfunktion positiv zu beeinflussen.
Der Rotor 31 ist in einem Rotorgehäuse 312 angeordnet, das einen Teil der Wandung des Vorratsbehälters 2 bildet. Das Rotorgehäuse 312 kann integraler Bestandteil des Vorratsbehälters 2 sein oder als separates Teil an diesem befestigt sein.
Die Rotatiponspumpe 3 umfasst ferner einen Stator 32 mit einer Statorwicklung 322, um den Rotor 31 elektrisch anzutreiben. Ferner ist eine Kontrolleinheit 12 vorgesehen, welche die Rotationspumpe 3 ansteuert und regelt. Der Stator 32 umgibt das Rotorgehäuse 312. Vorzugsweise ist der Stator 32 als Stator eines sogenannten Tempelmotors ausgestaltet. Das heisst (siehe Fig. 2 und Fig. 3), der Stator 32 weist mehrere durch einen Rückschluss verbundene Statorzähne auf, wobei jeder Statorzahn L-förmig mit einem kürzeren und einem längern Schenkel ausgebildet ist. Der längere Schenkel erstreckt sich jeweils parallel zur Drehachse des Rotors und der kürzere Schenkel verläuft radial nach innen auf die Drehachse zu. Die längeren Schenkel tragen die Statorwicklung 322.
Insbesondere für solche Fluide, die Festkörperpartikel enthalten oder die hochrein sind, hat die Rotationspumpe 3 vorzugsweise einen vollständig magnetisch gelagerten Rotor 31, das heisst der Rotor 31 ist bezüglich des Stators 32 berührungslos magnetisch gelagert. Die Abwesenheit mechanischer Lager für den Rotor 31 hat mehrere Vorteile. So wird das Problem vermieden, dass abrasive Partikel mechanische Lager beschädigen können. Ferner besteht keine Gefahr der Verunreinigung des Fluids durch Schmiermittel oder Lagerabrieb. Auch werden Dichtungsprobleme vermieden.
Apparativ besonders einfach und energetisch günstig ist es, wenn der Rotor 31 permanentmagnetisch ist. Dazu umfasst der Rotor 31 einen Permanentmagnet, beispielsweise einen permanentmagnetischen Ring 313. Dieser Ring 313 ist um eine zentrale Bohrung 314 herum angeordnet, die sich entlang der Soll-Drehachse des Rotors 31 durch diesen hindurch erstreckt. Die Magnetisierung des Rings 313 ist durch die Pfeile (ohne Bezugszeichen) in seinem Innem angedeutet.
Eine besonders bevorzugte Rotationspumpe wird z. B. in der EP-A-0 819 330 bzw. der US-A-6,100,618 offenbart. Diese Rotationspumpe weist einen sogenannten Integralrotor auf und ist als lagerloser Motor ausgestaltet. Mit dem Begriff Integralrotor ist dabei gemeint, dass der Pumpenrotor und der Rotor des die Pumpe antreibenden Motors identisch sind. Der Rotor 31 fungiert sowohl als Rotor des motorischen Antriebs als auch als Rotor der Pumpe. Mit dem Begriff lagerloser Motor ist gemeint, dass der Rotor vollkommen magnetisch gelagert ist, wobei keine separaten Magnetlager vorgesehen sind. Der Stator 32 ist sowohl Stator des elektrischen Antriebs als auch Stator der magnetischen Lagerung. Dazu umfasst die Statorwicklung 322 eine Antriebswicklung der Polpaarzahl p sowie eine Steuerwicklung der Polpaarzahl p±1. Damit ist es möglich, den Rotor 31 sowohl anzutreiben als auch vollkommen berührungslos magnetisch im Stator zu lagern. Bezüglich weiterer Details einer solchen Rotationspumpe sei hier auf die bereits zitierten Dokumente verwiesen.
Während des Betriebs generiert die von der Kontrolleinheit 12 angesteuerte Statorwicklung 322 ein Antriebsdrehfeld, das ein Drehmoment auf den Rotor 31 bewirkt und diesen in Rotation versetzt. Ferner generiert die Steuerwicklung der Statorwicklung 322 ein magnetisches Steuerfeld, mit welchem die Position des Rotors 31 bezüglich des Stators 32 regelbar ist.
Durch die Rotation des Rotors 31 wird das Fluid F durch den Einlass 30 der Rotationspumpe 3 angesaugt und durch den Auslass 41 in die Druckleitung 5 gefördert, wo das Fluid unter dem Förderdruck, beispielsweise 0,5 bar bis ein bar, bereitsteht. Ein kleiner Teil des Fluids F strömt durch die Bohrung 314 (wie dies der Doppelpfeil am darstellungsgemäss unteren Ende der Bohrung 314 in den Fig. 2 und 3 andeutet) und sorgt somit dafür, dass der Rotor 31 bezüglich des Axialschubs entlastet wird.
Je nachdem, welches oder welche der Ventile 8 geöffnet ist bzw. sind, gelangt das Fluid F aus der Druckleitung 5 durch die Leitungen 71 zu den einzelnen Tools T. Der Rest des Fluids F, der nicht an die Tools T abgegeben wird, gelangt über das Druckreduzierventil 9 und den Eingang 6 zurück in den Vorratsbehälter 2, wodurch eine Rezirkulation des Fluids F und damit eine Durchmischung im Vorratsbehälter 2 realisiert wird.
Neben dieser Pumpfunktion bewirkt die Rotationspumpe 3 auch noch direkt eine Durchmischung des Fluids F im Vorratsbehälter 2., weil die in den Vorratsbehälter 2 hineinragenden Flügel 311 als Rührwerkzeuge wirken und das Fluid 2 im Vorratsbehälter durchmischen.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung 1 (Fig. 2) im Unterschied zu bekannten Abgabevorrichtungen (Fig. 1) der Förderdruck mit der Rotationspumpe 3 generiert wird und nicht durch Druckbeaufschlagung des Fluids mit einem Gas G, resultiert ein deutlich einfacherer Aufbau. Zudem muss der Vorratsbehälter 2 nicht gasdicht ausgelegt sein, was ein einfacheres Nachfüllen ermöglicht. Ausserdem besteht keine Gefahr, dass das als Druckmedium dienende Gas G das Fluid F im Vorratsbehälter 2 verunreinigt.
Ganz besonders bevorzugt stellt die Kontrolleinheit 12 den Förderdruck der Rotationspumpe 3 über die Drehzahl der Rotors 31 ein, was im Folgenden erläutert wird.
In der europäischen Patentanmeldung EP-A-1284369 der gleichen Anmelderin, wird vorgeschlagen, eine Rotationspumpe mit einem Wirkungsgrad zu betreiben, der deutlich kleiner ist als der maximale Wirkungsgrad der Rotationspumpe, beispielsweise höchsten 20 Prozent des maximalen Wirkungsgrads.
Mit dem Begriff Wirkungsgrad ist dabei der hydraulische Wirkungsgrad der Rotationspumpe gemeint, das heisst das Verhältnis aus hydraulischer Leistung (Förderleistung) der Pumpe und mechanischer Leistung für den Antrieb des Rotors (ohne gegebenenfalls vorhandene Reibungsverluste in Lagern oder ähnliches).
In der europäischen Patentanmeldung EP-A-1284369 wird erläutert, dass für solche Betriebsbereiche der Rotationspumpe 3, in denen der Wirkungsgrad deutlich unter dem maximalen Wirkungsgrad liegt, ein eineindeutiger Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Pumpenrotors und dem Förderdruck (Förderhöhe) und auch zwischen der Drehzahl und dem Volumenstrom (Fluss) existiert. In diesen Betriebsbereichen ist der Förderdruck näherungsweise proportional zum Quadrat der Drehzahl des Rotors. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Förderdruck direkt und ohne zusätzliche Druckmessung über die Drehzahl des Rotors 31 einzustellen bzw. zu regeln.
Der exakte mathematische Zusammenhang zwischen dem Förderdruck und der Drehzahl, der natürlich auch von den Eigenschaften des Fluids F abhängt, braucht nicht bekannt zu sein. Wesentlich ist nur, dass dieser Zusammenhang für solche Betriebsbereiche, in denen die Rotationspumpe 3 mit einem sehr kleinen Wirkungsgrad arbeitet ein-eindeutig ist. Es werden beispielsweise vorab Kalibrierungsmessungen durchgeführt, um die Druck-Drehzahl-Kurve zu ermitteln. Diese Kurve kann dann als mathematische Funktion, z. B. eine Polynomapproximation, oder als elektronische Nachschlag-Tabelle (look-up table) in einem Speicher der Kontrolleinheit 12 abgelegt werden. Während des Betriebs der Rotationspumpe 3 wird dann für den gewünschten Förderdruck die zugehörige Drehzahl in der Nachschlag-Tabelle nachgeschaut. Durch Einstellen der entsprechenden Drehzahl kann dann der gewünschte Förderdruck realisiert werden.
Der ein-eindeutige Zusammenhang zwischen Drehzahl und Förderdruck bzw. zwischen Drehzahl und Volumenstrom hängt natürlich auch von dem zu fördernden Fluid F, insbesondere auch von seiner Viskosität ab. In der bereits zitierten europäischen Anmeldung EP-A-1284369 wird deshalb vorgeschlagen, den ein-eindeutigen Zusammenhang, der in Betriebsbereichen mit sehr niedrigem Wirkungsgrad existiert, zum Bestimmen der Viskosität bzw. der dynamischen Viskosität des Fluids zu verwenden. Diesbezüglich wird auf die Erläuterungen in dieser europäischen Patentanmeldung verwiesen. In sinngemäss gleicher Weise kann auch die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung 1 dazu verwendet werden, um Eigenschaften des Fluids F, wie beispielsweise seine Viskosität oder auch seine Dichte oder andere daraus ableitbare Grössen zu bestimmen oder zu überwachen. Somit eröffnet sich die Möglichkeit, mit der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung 1 zusätzlich eine Qualitätskontrolle des Fluids online bzw. inline durchzuführen.
Die Bestimmung der Viskosität des Fluids F erfolgt anhand des Motorstroms, mit welchem die Rotation des Rotors 31 angetrieben wird. Der Motorstrom ist direkt ein Mass für das Drehmoment, mit welchem der Rotor 31 angetrieben wird. Insbesondere im Falle der bevorzugten Ausgestaltung der Rotationspumpe als lagerloser Motor ist aufgrund der magnetischen Lagerung des Rotors keine mechanische Lagerreibung vorhanden, sodass das Drehmoment, mit welchem der Rotor angetrieben wird, in sehr guter Näherung mit dem auf das Fluid übertragenen Drehmoment übereinstimmt.
Aufgrund des sehr geringen Wirkungsgrads, mit welchem die Rotationspumpe 1 in dem hier beschriebenen Betriebszustand betrieben wird, wird praktisch das gesamte Drehmoment und damit die mechanische Leistung, die das Flügelrad bzw. der Rotor 31 auf das Fluid überträgt, in Flüssigkeitsreibungsverluste umgewandelt. Somit ist das Drehmoment des Rotors 31 direkt ein Mass für die Viskosität, genauer gesagt die dynamische Viskosität des Fluids, denn die mechanische Leistung des Rotors 31 wird fast vollständig in Reibungsverluste des Fluids umgewandelt.
Wie bereits erwähnt, entspricht das Drehmoment, welches der Rotor auf die Flüssigkeit überträgt, im wesentlichen, das heisst bis auf mechanische Reibungsverluste, dem Antriebsdrehmoment, mit dem der Rotor angetrieben wird. Dies trifft insbesondere für magnetisch gelagerte Rotoren zu. Das Antriebsdrehmoment wiederum ist durch den Motorstrom gegeben, welcher den Rotor antreibt. Mit dem Motorstrom ist dabei der auch als Ankerstrom bezeichnete drehmomentbildende Anteil des Stroms in dem elektrischen Antrieb gemeint. Insbesondere in feldorientierten Drehstrommotoren und auch in Gleichstrommotoren ist der Ankerstrom ein sehr gutes Mass für das Drehmoment, mit welchem der Rotor angetrieben wird.
Somit existiert in dem Betriebsbereich, in dem die Rotationspumpe 3 nur mit einem Bruchteil ihres maximalen Wirkungsgrads arbeitet, ein direkter Zusammenhang zwischen dem Motorstrom, mit dem die Pumpe angetrieben wird, und der Viskosität des Fluids. Durch eine Messung des Motorstroms kann somit die dynamische Viskosität des zu fördernden Fluids in einfacher Weise und online bestimmt werden.
In sinngemäss gleicher Weise lassen sich auch andere Eigenschaften des Fluids, beispielsweise seine Dichte oder das Mischverhältnis zweier Komponenten des Fluids F ermitteln, wenn die Rotationspumpe 3 in solchen Betriebszuständen betrieben wird, in denen sie einen sehr geringen Wirkungsgrad hat.
Gerade im Hinblick auf die Qualitätsüberwachung oder die Bestimmung von Parametern des Fluids F kann es vorteilhaft sein, wenn an der Rotationspumpe 3, beispielsweise aussen am Rotorgehäuse 312 ein Temperatursensor 315 (siehe Fig. 3) vorgesehen ist, mit welchem die Temperatur des Fluids F erfassbar ist.
In solchen Betriebsbereichen, in denen die Rotationspumpe 3 nur mit einem Bruchteil ihres maximalen Wirkungsgrads arbeitet, kann also der Förderdruck, unter welchem das Fluid F in der Druckleitung 5 bereitgestellt wird, von der Kontrolleinheit 12 direkt über die Drehzahl des Rotors 31 eingestellt und geregelt werden. Somit lässt sich eine extrem schnelle elektrische bzw. elektronische Einstellung des Förderdrucks realisieren. Der Förderdruck ist beispielsweise in Zeitintervallen von weniger als 100 Millisekunden Länge regelbar.
Fig. 4 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel, welches insbesondere für solche Verwendungen geeignet ist, bei denen die Viskosität des Fluids oder andere seiner Eigenschaften ermittelt werden sollen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 2 eingegangen. Die Bezugszeichen haben die bereits eingeführte Bedeutung.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Mittel zum Regeln des Füllstands des Vorratsbehälters 2 vorgesehen. Diese Mittel umfassen einen Tank 13 eine Verbindungsleitung 14, welche den Tank 13 mit dem Vorratsbehälter 2 verbindet, und ein konstantes Gasvolumen 15, das in dem Vorratsbehälter 2 vorgesehen ist. Dieses Gasvolumen 15 kann natürlich auch Null sein. Zweck dieser Mittel 13, 14, 15 ist es, den Füllstand im Vorratsbehälter 2 konstant zu halten. Der Tank 13 hat einen variablen Füllstand, er kann auch nachgefüllt werden. Falls nun mittels der Rotationspumpe 3 aus dem Vorratsbehälter 2 Fluid F entnommen wird, so strömt aus dem Tank 13 durch die Verbindungsleitung 14 Fluid nach. Auf diese Weise lässt sich ein konstanter Füllstand FS im Vorratsbehälter 2 einregeln.
Die Füllstandsregelung im Vorratsbehälter 2 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn mit der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung 1 die Viskosität oder andere Eigenschaften des Fluids F bestimmt oder überwacht werden sollen. Durch den konstanten Füllstand FS im Vorratsbehälter 2 ist nämlich gewährleistet, dass immer gleich viel Fluid F bzw. Flüssigkeit (das heisst die gleiche Menge) im Vorratsbehälter 2 mit Rührleistung beaufschlagt wird. Diese Rührleistung ist daher in besonders guter Weise ein Mass für die spezifische Flüssigkeitsreibung und stellt somit ein genaues Mass für die Viskosität dar. Damit wird eine deutlich genauere Bestimmung der Viskosität oder anderer Eigenschaften des Fluids ermöglicht.
Ferner ist es möglich - wie dies in Fig. 4 angedeutet ist - dass der Vorratsbehälter 2 mit zwei -beispielsweise unterschiedlichen- Komponenten wie Flüssigkeiten und/oder Gasen gespeist wird, nämlich mit einer ersten Komponente die aus dem Tank 13 durch die Verbindungleitung 14 in den Vorratsbehälter einströmt, und mit einer zweiten Komponente, die durch eine weitere Leitung 16 aus einem weiteren, nicht dargestellten Tank einströmt.
Der Vorratsbehälter 2 dient dann als Mischbehälter, in welchemn die beiden Komponenten zu dem Fluid vermischt werden. In sinngemäss gleicher Weise wie dies für die Viskosität erläutert wurde, kann dann mit der erfindungsgemässen Abgabevorrichtung 1 das Mischverhältnis der beiden Komponenten überwacht bzw. überprüft werden.
Ferner zeigt Fig. 4 noch eine Variante für die Ausgestaltung und die Anordnung des Rotors 31. Hier ist der Rotor 31 so ausgestaltet und angeordnet, dass seine Flügel 311 nicht in den Vorratsbehälter 2 hinein reichen. Die Öffnung B bzw. der Durchmesser B des Einlasses 30 beträgt auch hier mehr als fünfzig prozent des Durchmessers des Rotors 31, um eine gute Durchmischung zu erzielen.
Fig. 3 zeigt noch eine Variante für den Vorratsbehälter 2. Die Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung, die bezüglich Fig. 2 erläutert wurde. Bei dieser Variante sind das Rotorgehäuse 312 am Boden des Vorratsbehälters 2 und die Flügel 311 etwas modifiziert. Zudem sind in dem Vorratsbehälter 2 statische Leitelemente 21 vorgesehen. Diese bewirken, dass die von der Rotationspumpe 3 generierten Fluidströmungen weiter nach oben (darstellungsgemäss bezüglich Fig. 3) geleitet werden, wie dies die Pfeile mit dem Bezugszeichen Z andeuten. Insbesondere bei grösseren Vorratsbehältern 2 kann durch eine solche Massnahme gewährleistet werden, dass die ständige Durchmischung des Fluids F den gesamten Vorratsbehälter 2 umfasst und nicht lokal auf die Nachbarschaft des Rotors 3 beschränkt bleibt.
Die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung 1 ist insbesondere für solche Fluide F vorteilhaft, die zu Verklumpungen, Phasenseparationen, Ausscheidungen oder Absetzen von Partikeln neigen, beispielsweise für Suspensionen, speziell Slurry Lösungen. Durch die Rezirkulation und die direkt vom Rotor 31 erzeugte Rührwirkung bleibt das im Vorratsbehälter 2 befindliche Fluid F in Bewegung, sodass eine stetige Durchmischung erfolgt.
Natürlich ist die erfindungsgemässe Abgabevorrichtung 1 nicht auf die hier beschriebene Anwendung, nämlich der Förderung einer Slurry-Suspension bzw. CMP-Prozesse beschränkt. Sie eignet sich unter anderem auch allgemein für das Fördern von Suspensionen, Emulsionen, Farben, Lebensmitteln (z. B. Säfte oder Konzentrate).
Ein besonderer Vorteil ist die Kombination von Pumpfunktion und Rührfunktion, wobei der Förderdruck in sehr einfacher Weise und äusserst schnell auf elektronische Weise einstellbar und regelbar ist.

Claims (14)

  1. Abgabevorrichtung für ein Fluid mit einem Vorratsbehälter (2) für das Fluid, der einen Ausgang (4) aufweist, welcher mit einer Druckleitung (5) für das Fluid (F) verbindbar ist, und mit einer Rotationspumpe (3), die einen Rotor (31) zum Fördern des Fluids (F) in die Druckleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31) zur Durchmischung des Fluids (F) unmittelbar im Ausgang (4) des Vorratsbehälters (2) angeordnet ist, wobei der Rotor (31) in einem Rotorgehäuse (312) vorgesehen ist, das einen Teil der Wandung des Vorratsbehälters (2) bildet.
  2. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Rotationspumpe (3) einen Einlass (30) aufweist, dessen Öffnung (B) mindestens dreissig Prozent, insbesondere mindestens fünfzig Prozent des Durchmessers des Rotors (31) beträgt.
  3. Abgabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Kontrolleinheit (12) für die Rotationspumpe (3), welche den Förderdruck der Rotationspumpe (3) über die Drehzahl des Rotors (31) einstellt.
  4. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (31) so ausgestaltet und angeordnet ist, dass er zumindest teilweise in den Vorratsbehälter (2) hineinreicht.
  5. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (31) mehrere Flügel (311) umfasst, die sich in den Vorratsbehälter (2) hinein erstrecken.
  6. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Rotationspumpe (3) einen Stator (32) zum Antreiben des Rotors (31) aufweist, wobei der Rotor (31) bezüglich des Stators (32) berührungslos magnetisch gelagert ist.
  7. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher die Rotationspumpe (3) als lagerloser Motor ausgestaltet ist und der Rotor (31) als Integralrotor.
  8. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Rotor (31) permanentmagnetisch ist.
  9. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher Leitelemente (21) in dem Vorratsbehälter (2) vorgesehen sind.
  10. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Druckleitung (5), die sich von einem Auslass (41) der Rotationspumpe (3) bis zu einem Eingang (6) des Vorratsbehälters (2) erstreckt und mindestens eine Entnahmestelle (7) aufweist.
  11. Abgabevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit Mitteln (13, 14, 15) zum Regeln des Füllstands des Vorratsbehälters.
  12. Verwendung einer Abgabevorrichtung gemäss einem der vorangehenden Ansprüche zum Abgeben von Suspensionen, insbesondere von Slurry, speziell in einem CMP-Prozess, oder zum Abgeben von Fotolack.
  13. Verwendung einer Abgabevorrichtung gemäss einer der Ansprüche 1-11 zum Bestimmen der Viskosität einer Flüssigkeit.
  14. Verwendung einer Abgabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11 zum Überprüfen von Eigenschaften eines Fluids, insbesondere zum Überprüfen eines Mischverhältnisses
EP02405937A 2001-12-04 2002-11-04 Abgabevorrichtung für ein Fluid Expired - Lifetime EP1318306B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02405937A EP1318306B1 (de) 2001-12-04 2002-11-04 Abgabevorrichtung für ein Fluid

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01811180 2001-12-04
EP01811180 2001-12-04
EP02405937A EP1318306B1 (de) 2001-12-04 2002-11-04 Abgabevorrichtung für ein Fluid

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP1318306A1 EP1318306A1 (de) 2003-06-11
EP1318306B1 true EP1318306B1 (de) 2005-06-01

Family

ID=26077446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP02405937A Expired - Lifetime EP1318306B1 (de) 2001-12-04 2002-11-04 Abgabevorrichtung für ein Fluid

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP1318306B1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025166B (zh) * 2006-02-23 2012-11-14 列维特龙尼克斯科技有限责任公司 旋转泵、带旋转泵的流体动力混合器及旋转泵的用途
DE102013010590A1 (de) * 2013-06-26 2014-12-31 Udo Tartler Behälter mit Tauchpumpe
DE102008010360B4 (de) * 2008-02-15 2020-02-27 Flux-Geräte GmbH Pumpeneinrichtung

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111304881B (zh) * 2020-03-02 2023-10-13 珠海格力电器股份有限公司 洗涤液盒、洗衣机、洗涤液液位检测及降低粘稠度的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH426391A (de) * 1965-02-22 1966-12-15 Laeuppi Werner Anlage mit Fluidumpumpen zum Fördern von Flüssigkeiten oder Gasen
FR2536575A1 (fr) * 1982-11-19 1984-05-25 Sfermi Dispositif pour la decontamination de surfaces par electropolissage
FR2782506B1 (fr) * 1998-08-18 2000-09-22 Labeille Ets Dispositif et procede de distribution de suspension abrasive pour le polissage mecanique de substrat

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101025166B (zh) * 2006-02-23 2012-11-14 列维特龙尼克斯科技有限责任公司 旋转泵、带旋转泵的流体动力混合器及旋转泵的用途
KR101344386B1 (ko) 2006-02-23 2013-12-23 레비트로닉스 테크놀로지스, 엘엘씨 로터리 펌프, 로터리 펌프를 갖는 유압 믹서, 및 유체처리를 위한 로터리 펌프의 용도
DE102008010360B4 (de) * 2008-02-15 2020-02-27 Flux-Geräte GmbH Pumpeneinrichtung
DE102013010590A1 (de) * 2013-06-26 2014-12-31 Udo Tartler Behälter mit Tauchpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
EP1318306A1 (de) 2003-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1284370B1 (de) Verfahren und Pumpvorrichtung zum Erzeugen eines einstellbaren, im wesentlichen konstanten Volumenstroms
EP3570415B1 (de) Elektromagnetischer drehantrieb und rotationsvorrichtung
EP1826411B1 (de) Rotationspumpe, hydrodynamischer Mischer mit einer Rotationspumpe, sowie die Verwendung der Rotationspumpe zur Bearbeitung von Fluiden
WO2012028181A1 (de) Rotationspumpe
DE3823497A1 (de) Piezoelektrische schmiereinrichtung fuer ein lager
EP3225315B1 (de) Verfahren und dosiervorrichtung zum druckgeregelten dosieren eines flüssigen oder pastösen produkts
DE60005340T2 (de) Kolloidmühle
DE102005043434A1 (de) Einrichtung zur Leistungsanpassung einer Flüssigkeitsringpumpe
DE102014100346A1 (de) Packmaschine und Verfahren zum Füllen von Schüttgütern in Säcke
EP2626563B1 (de) Pumpe, sowie eine rezikulationseinrichtung für eine pumpe
EP1318306B1 (de) Abgabevorrichtung für ein Fluid
DE1628357A1 (de) Wirbelkompressor mit steuerbarem Ausgangsdruck
DE2027183A1 (de) Hermetisch abgedichtete Pumpe mit Einlaß und AuslaßJeitungen
EP0793566B1 (de) Vorrichtung zum dosierten zuführen der einzelkomponenten von flüssigem mehrkomponenten-kunststoff an einen mischkopf
EP3812583A1 (de) Pump-einheit, damit ausgestattete lagervorrichtung sowie verfahren zum betreiben der lagervorrichtung
EP2463739B1 (de) Mixer für eine Getränkeabfüllanlage
EP3334519A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum dispergieren mindestens einer substanz in einem fluid
EP0760254B1 (de) Vorrichtung zum Homogenisieren fliessfähiger Stoffe
EP1593852A2 (de) Umwälzpumpe und Verfahren zur Flüssigkeitsschmierung eines sphärischen Lagers in einem Elektromotor
EP1691076A1 (de) Auftragsvorrichtung mit volumetrischer Förderpumpe
CH713925A2 (de) Druckluftgetriebenes Werkzeug.
DE102021117381B4 (de) Hydrodynamischer Retarder
DE19514270C1 (de) Viskositätsmesser und Verfahren zur Viskositätsregelung
DE10022901C2 (de) Mischvorrichtung zum Zuführen und Dosieren einer Flüssigkeit in eine Schlammsuspension
DE1041364B (de) Kreiselpumpe stehender Anordnung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL LT LV MK RO SI

17P Request for examination filed

Effective date: 20031201

17Q First examination report despatched

Effective date: 20040116

AKX Designation fees paid

Designated state(s): AT CH DE GB LI

GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT CH DE GB LI

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: NV

Representative=s name: SULZER MANAGEMENT AG PATENTABTEILUNG/0067

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

GBT Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977)

Effective date: 20050601

REF Corresponds to:

Ref document number: 50203258

Country of ref document: DE

Date of ref document: 20050707

Kind code of ref document: P

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20051104

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20060302

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20060601

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20061130

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20061130

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

GBPC Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee

Effective date: 20061104

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20061104