KR20170069254A - 저압 요동 유동 제어 장치 및 방법 - Google Patents

저압 요동 유동 제어 장치 및 방법 Download PDF

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벤자민 패트릭 바이어
라우라 석 총 찬
파디 칼릴 에라이페즈
다니엘 발렌틴 로이발
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버슘 머티리얼즈 유에스, 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 액체 블렌드를 형성하거나 다른 장비 또는 공구들에 공급하는데 사용될 수 있는 낮은 압력 요동으로 일정량의(steady volume) 액체를 공급하는 장치들 및 방법들을 제공한다. 본 발명은 거기에 연결된 재순환 루프로부터 액체 공급 파이프로 공급되는 액체의 유량을 제어하는 유동 제어기를 사용하고, 재순환 루프는 액체 공급 용기, 펌프, 및 액체 배압 제어 디바이스 내로의 삽입을 위한 딥튜브를 갖는다.

Description

저압 요동 유동 제어 장치 및 방법{LOW PRESSURE FLUCTUATION FLOW CONTROL APPARATUS AND METHOD}
본 출원은 발명의 명칭이 "Slurry Supply Apparatus and Method"인 2014 년 10 월 8 일자로 선출원된 미국 특허 출원 일련번호 62/061,538에 대해 35 U.S.C. §119(e) 하에 우선권의 이익을 주장하며, 이는 인용에 의해 본원에 전체가 포함된다.
반도체 제조 설비에서 사용하기 위해 성분들(ingredients)을 블렌딩하기(blend) 위해 일반적으로 채용되는 수개의 블렌딩(blending) 기술들이 존재한다. 성분들은 물, CMP 슬러리(연마제들(abrasives) 및 물 또는 다른 희석제(diluent)), 과산화수소(hydrogen peroxide), 산들(acids), 염기들(bases) 및 다른 화학 물질들(chemicals)과 같은 액체들 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다. 일반적인 블렌딩 방법들은 믹스 탱크(mix tank)에서 성분들을 칭량하기 위해 로드 셀들(load cells)을 갖는 스케일(scale)을 사용하는 스케일 블렌딩(scale blending)을 포함한다. 또 다른 일반적인 방법은 성분들을 측정하기 위해 볼류메트릭 용기들(volumetric vessels)을 사용하는 비이커 블렌딩(beaker blending)이며, 이 성분들은 그 다음에 볼류메트릭 용기들로부터 믹스 탱크로 전달된다. 마지막 일반적인 방법은 유동 제어기들(flow controllers)을 사용하여 성분들을 측정하는 유동 제어기 블렌딩(flow controller blending)이다
시판중인 많은 유형들의 유동 제어기들이 존재한다. 본 문서에서 채용되는 바와 같이 용어 "유동 제어기"는 3 초 미만의 셋포인트 변화들(setpoint changes)에 대한 응답 시간을 갖는 폐쇄 루프(closed-loop) 제어 시스템을 생성하는, 유량계(flow meter)로부터의 피드백에 기초한 제어 밸브를 제어하는 유형을 의미한다.
스케일 블렌딩 및 비이커 블렌딩의 이점은 이들이 슬러리 공급 용기들로부터 믹스 탱크(칭량될) 또는 볼류메트릭 용기들로 성분들을 직접 전달하기 위해 펌프들을 채용할 수 있다는 것이다. 이에 반해, 신뢰성 있는 유동 제어기 블렌딩은, 본 발명에 앞서, 유사한 작업을 성취하기 위해 요구되는 2 개의 펌프들 및 탱크를 갖는다. 스케일 및 비이커 기술들의 한 가지 문제점은 믹스 탱크에 대한 요구사항이다. 또 다른 문제점은 믹스 탱크에서 믹싱하는 동안 프로세스에서 발생하는 지연(delay)이다.
유동 제어기 블렌딩의 이점은 블렌드의 즉시 사용 가능함(immediate availability)이다. 스케일 및 비이커 블렌딩은 믹스 탱크에서의 믹싱에 대한 지연을 요구한다. 유동 제어기 블렌딩은 지연 또는 믹스 탱크를 요구하지 않는다. 스케일 또는 비이커 블렌딩 기술들의 이점은 성분 공급 펌프들이 상당한 압력 변동(pressure variation)을 유발하는 경우에조차 이 기술들은 정확하게 블렌딩할 수 있다는 것이다. 이에 반해, 유동 제어기 블렌딩은 압력 변동(pressure variation)에 민감하다. 높은 공급 압력 변동은 유동 제어기를 과도하게 조정되는 것을 유발할 수 있다. 과도-조정(over-adjustment)은 단기간에 급속하게 변하는 신호들에 대한 응답으로 급속하게 조정하는 것으로 규정되며, 이는 감소보다는 프로세스 변동의 증폭을 야기한다.
압력 변동은 전형적으로 압력(PSIG)의 변동 계수(CV)로 규정된다. CV는 하기 방정식에 따라 600 데이터 포인트(1 데이터 포인트는 초당 수집됨)로부터 계산된다.
Figure pct00001
여기서, σ는 액체 압력(PSIG)의 표준 편차(standard deviation)(1σ)로 규정되고 μ는 액체 압력(PSIG)의 평균으로 규정된다.
유동 제어기 감도(sensitivity) 문제에 대한 하나의 해법은 베어링리스(bearingless) 자기 부상(magnetically levitated)("매그리브(maglev)") 펌프와 같은 저압 변동 펌프를 통해 유동 제어기들에 공급하는 장치를 사용하는 것이다. 매그리브 펌프들은 반드시 중력 프라이밍되어야(gravity primed) 한다. 중력 프라이밍은 따라서, 콘-저부 탱크(cone-bottom tank)를 가지며 펌프를 콘의 저부의 레벨 아래에 물리적으로 로케이팅시키는 슬러리 공급 용기를 요구한다. 이 장치는 유동 제어기로의 낮은 압력 변동 이송(pressure variation delivery)을 허용한다. 베어링리스 자기 부상 원심 펌프들은 흡입 리프트 능력(suction lift capability)을 갖지 않는다. 따라서, 탱크로 성분들을 전달하는 것은 흡입 리프트 능력을 갖는 다른 펌프를 요구한다. 최종 결과들은 압력 변동을 감소시키기 위해 요구되는 추가 탱크 및 매그리브 펌프로 인해 유동 제어기 블렌딩이 스케일 또는 비이커 블렌딩보다 비용이 많이 든다는 것이다.
본 발명의 장치는 매그리브 펌프 또는 중력 프라임 탱크를 요구하지 않는다.
관련 문헌들은 하기를 포함한다: US6168048, US5573385, US6364640, US6095194, US7108241, US5983926, US5983926, US6889706, US8155896, US7885773, US7447600, US7650903 및 US7292945이며, 이들 모두는 인용에 의해 본원에 포함된다.
소형이며, 복잡성이 적고, 압력 용기들과 같은 값비싼 부품을 제거하며, 슬러리들을 포함하는 다양한 유체들을 위해 사용될 수 있는 액체 스트림의 저압 요동(low pressure fluctuation)을 제공하기 위한 신뢰 가능한 장비 및 방법들을 사용하는 유동 제어기로의 펌프로부터의 일관된 유동을 제공하는 장치 및 방법에 대한 필요가 여전히 존재한다.
본 발명은 저압 요동을 갖는 (볼류메트릭 액체) 유동 제어기를 공급하기 위한 개선된 장치 및 방법을 제공한다. 본 발명은 펌프 및 유동 제어기를 포함한다. 펌프는 폐쇄 루프 유량(closed-loop flow rate) 콘트롤을 갖는다. 펌프 유량 콘트롤은 압력 요동을 제거하는 것을 돕는다. 펌프는 저압 요동 펌프 및/또는 압력 조절기와 직렬식인 펌프일 수 있다. 펌프 유동 용량(flow capacity)은 압력 요동에 대한 압력 조절기와 일정한 비율이 효과적으로 감소되게 할 수 있다.
본 발명의 장치는 본 발명의 일 양태이다. 다른 양태는 저압 변동을 허용하는 본 발명의 프로세스이다. 신중하게 프로세스를 조정함으로써, 장치는 저압 변동을 제공한다. 반대로, 장치의 조정 가능한 특성들 없이, 프로세스는 저압 변동을 제공하지 않을 것이다. 요약하면, 본 발명은 저압 변동을 성취하여 이에 의해 블렌딩될 원료 슬러리(raw slurry) 또는 본 발명의 장치의 하류에서 블렌딩되거나 소비될 수 있는 다른 액체들의 유동의 낮은 변동을 성취하기 위한 조절 가능한 장치 및 이 장치를 작동시키는 프로세스이다.
용어 "유동 제어기"는 유량계, 제어 밸브, 및 제어기를 갖는 디바이스를 지칭하며, 또한 유량계를 갖는 볼류메트릭 액체 유동 제어기, 및 제어기, 그리고 일체형 조절기 및 제어 밸브 (regulator-and-control-valve-in-one)를 포함하는 것이 사용된다. 용어 "일체형 조절기 및 제어 밸브"는 조절기, 유량계 및 제어기를 포함하는 유동 제어기를 제공하는 본 발명의 일부 실시예들에 사용되는 특유의 특징을 지칭하여, 압력 요동 억제(pressure fluctuation suppression)를 제공하는 조절기 기능 및 유량 조절을 제공하는 제어 밸브 기능 양자 모두가 동일한 디바이스에 의해 동시에 구현된다. 일체형 조절기 및 제어 밸브는 유량계에 대해 상류 포지션에 일체형 조절기 및 제어 밸브를 배치함으로써 본 발명의 일부 실시예들에서 추가로 개선되어, 유량계가 일체형 조절기 및 제어 밸브의 압력 억제 효과를 측정할 수 있다. 일체형 조절기 및 제어 밸브는 사용자가 작동 압력 범위들을 규정하는 것을 허용하는 제어기에 의해 본 발명의 일부 실시예들에서 추가로 개선되며, 이에 의해 일체형 조절기 및 제어 밸브가 압력 요동을 억제하고 유속을 제어하는데 최적으로 효과적이다. 용어 "제어식 조절기"는 용어 "일체형 조절기 및 제어 밸브"와 호환 가능하게 사용될 수 있다. 추가로, 용어 "조절기"의 사용은 제어기가 없는 조절기와 제어식 조절기를 포함한다. 본 발명은, 유동을 효과적으로 제어하면서 압력 요동 억제를 제공하는 소정의 파일럿 압력(가스, 공기를 위함) 범위에서 조절기를 작동시킨다. 이러한 혁신은 별도의 조절기 및 제어 밸브에 대한 필요를 제거한다.
본 발명은 하기 이점들 중 하나 또는 그 초과를 제공한다. 본 발명은 CMP 슬러리들의 침강(settling)을 적합하게 하는 압력 용기(pressure vessel)를 포함하지 않는다. 본 발명은 신뢰성 결점들을 갖는 펄스 감쇠기(pulse dampener)를 채용하지 않는다. 일부 실시예들에서, 저압 요동 펌프는 하나의 챔버가 작동하고 하나의 챔버가 펄스를 억제함으로써 펌프 신뢰성을 증가시키는 종래 기술에서와 같이 작동하지 않을 수 있다. 그 대신에, 본 발명에서 유용한 펌프는 두 개의 작동 다이어프램들(diaphragms)을 가질 수 있다. 압력 조절기는 2 개의 다이어프램들을 가질 수 있고 트래블 스탑(travel stop)이 없을 것이다. 일부 실시예들에서, 압력 조절기는 제 1 및 제 2, 종종 상부 및 하부 다이어프램들을 가지며, 여기서, 제 1 다이어프램(전형적으로, 하부 다이어프램)이 입구 압력을 감지한다. 본 발명은 조절기로 안내하는 벽들에 웨이브-소산 돌출부들(wave-dissipating projections)이 없을 수 있다. 일부 실시예들에서, 이들 돌출부들은 예컨대, CMP 액체에서 응집을 촉진시킬 것이다. 상기 언급된 바와 같이, 본 발명의 조절기는 별도의 제어 밸브에 대한 필요를 제거할 수 있다. 추가로, 따라서, 본 발명의 제어기는 제어 밸브가 아니라 조절기로 피드백할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 압력 조절기는 폐쇄 부재(closure member)를 갖는 샤프트 ― 샤프트는 밸브 오리피스를 통해 이어짐 ― 에 의해 연결되는 2 개의 다이어프램들을 갖는 표준적이고 입증된 설계이다. 입구 압력은 입구 유체와 접촉하는 하부 다이아프램에 의해 감지된다. 조절기의 맥동 감쇠(pulsation dampening) 효율성을 제한하는 트래블 스탑이 존재하지 않으며; 이는 트래블 스탑이 자유롭다. CMP 액체 응집을 촉진시키는 웨이브-소산 돌출부들이 존재하지 않는다. 본 발명의 제어 밸브는 별도의 디바이스 대신에 오히려 동일한 압력 조절기이다. 이는 공간 효율적이고 비용 효과적이다.
2 개의 다이어프램들을 포함하는 조절기들은 스프링-로딩식(spring-loaded)(직접 작동식), 공압식(돔-로딩식(dome-loaded)) 또는 웨이트-로딩식(weight-loaded), 리니어-구동식(linear-actuated), 모터-로딩식 등일 수 있다.
본 발명은 본 발명자들이 발견한 권장 작동 파라미터들을 개시한다. 본 발명은 압력 요동의 효과적 억제를 발생시키는 돔 로딩식 압력 조절기들에 대한 파일럿 압력 범위들을 개시한다. 본 발명은 또한 일부 실시예들에서, 유동 용량(flow capacity) 관점에서 조절기들을 과대하게 하여(oversizing) 상대적으로 낮은 파일럿 압력에서 조절기를 작동시켜 압력 요동을 효과적으로 억제하면서 충분한 유동을 하류로 여전히 제공하는 이점을 개시한다.
본 발명에서, 유량계는 조절기(및 일체형 제어 밸브)의 바로 하류에 로케이팅될 수 있다. 하류 유량계 로케이션은 본 발명의 다단식(multi-stage) 압력 요동 억제에 유용할 수 있다. 상류 조절기는 제어 밸브 및 압력 요동 억제 디바이스로 기능할 수 있다. 이에 따라, 유량계 하류는 조절기에 의한 압력 요동으로부터 보호된다. 유량계는 조절기에 배압을 제공하여 그 효율성을 개선한다. 조절기가 페일 클로즈드(fail-closed) 기포 밀폐(bubble-tight) 디바이스일 수 있기 때문에, 유량계의 상류에 차단 밸브(isolation valve)가 본 발명에서 반드시 필수는 아니다. 이렇게 하여, 압력 요동 억제 장치(suppressor) 및 제어 밸브로서 기능할뿐만 아니라, 이는 추가로 차단 밸브(isolation valve)로서 기능할 수 있다.
본 발명에 유용한 조절기의 일 유형은 돔 로딩식 압력 조절기이다. 완전히 기계식임에도 불구하고, 이들 디바이스들은 정교하고 2 개의 다이어프램들 ― 하나는 입구와 접촉하고, 다른 하나는 출구와 접촉함 ― 을 사용하여 입구 및 출구 압력의 차이를 감지할 수 있다. 다이어프램들이 압력 변화를 감지할 때, 양쪽 다이어프램들에 부착되고, 오리피스를 통해 이어지는 폐쇄 부재를 포함하는 샤프트가 포지션을 변화시켜서, 압력 요동이 제거된다. 예컨대, 입구 압력이 증가하면, 샤프트가 입구 다이어프램을 하방으로 프레싱하여, 폐쇄 부재를 움직여 오리피스가 개방되는 것을 유발하며, 이는 압력을 해제한다. 조절기들은 프로세스의 에너지로 작동한다. 조절기들의 기계적 작동 원리는, 유리하게는, 압력 요동들에 대해 신속하고 직접적이며 일관되고 신뢰할 수 있는 반응을 제시한다.
본 발명은 볼류메트릭 액체 유동 제어기를 공급하는 펌프-구동식 시스템에 관한 것으로, 여기서, 볼류메트릭 액체 유동 제어기로의 피드-인(feed-in)은 가능한 한 적은 압력 요동을 가지며, 여기서 유동 제어기는 폐쇄 루프 유동 제어 시스템의 일부이며, 여기서 펌프는 용기로부터 액체를 제거하기 위해 흡입을 사용할 수 있고, 그리고 장치의 습윤 부분들(wetted parts)의 구조의 재료들은 PFA 또는 PTFE와 같은 고순도 내화학성 재료들(high purity chemical resistant materials)이다.
본 발명자들은 액체들 및 블렌딩 컴포넌트들을 유동 제어하고 일부 실시예들에서, 이들 액체들을 블렌딩하기 위한 장치들 및 이 장치들을 작동시키기 위한 프로세스를 설계하였다. 이들 장치들은 반도체 제작 프로세스에 사용하기에 적합하다. 본 발명의 장치는 용기로부터 액체를 빼내고 루프에서 이 액체를 순환시키기 위해 흡입을 사용하는 펌프, 및 이 루프로부터 액체를 흡입하는 유동 제어기를 포함하며, 유동 제어기는 상류 펌프의 유형에도 불구하고 매우 민감하고 정확하다. 본 발명의 다른 양태에서, 본 발명은, 적어도 하나의 다른 슬러리 컴포넌트 공급관에서 수송된 적어도 하나의 다른 슬러리 컴포넌트와 블렌딩되는 원료 슬러리 공급관으로 공급되는 원료 슬러리의 유량을 제어하는 유동 제어기를 포함하며, 각각의 슬러리 컴포넌트는 그 자체의 슬러리 컴포넌트 공급관에서 수송되며, 상기 슬러리 공급관은 재순환 루프에 연결되며, 상기 재순환 루프는 슬러리 공급 용기, 펌프 및 액체 배압 제어 디바이스 내로의 삽입을 위한 딥튜브를 포함하는 본 발명의 장치를 제공한다. 적어도 하나의 다른 슬러리 컴포넌트와 블렌딩되는 원료 슬러리 공급관으로 공급되는 원료 슬러리의 유량은 적어도 하나의 다른 슬러리 컴포넌트 공급관에서 수송되고, 각각의 슬러리 컴포넌트는 그 자체의 슬러리 컴포넌트 공급관에서 수송되며, 상기 슬러리 공급관은 재순환 루프에 연결되며, 상기 재순환 루프는 슬러리 공급 용기, 펌프 및 액체 배압 제어 디바이스 내로의 삽입을 위한 딥튜브를 포함한다. 이 장치는 다음과 같이 다양한 특성들이 조정될 수 있게 이루어진다: 재순환 루프에서의 액체(예컨대, 원료 슬러리), 펌프 벤츄리(venturi) 압력, 펌프 다이어프램 또는 벨로우(bellow) 가스 및 진공 유동, 펌프 속도, 펌프 다이어프램(또는 벨로우즈) 오버랩, 펌프 가스 배압, 및 유동 제어기 셋포인트 ― 이는 블렌디드 슬러리 또는 다른 액체를 제조하기 위해 블렌딩되기를 원하는 원료 슬러리 또는 다른 액체의 양임 ―, 2 개의 펌프들 ― 하나는 흡입 리프트 능력을 가지고 하나는 최소 압력 변동 또는 요동(이들 용어들 중 하나가 본원에서 사용될 수 있고 서로 대체될 수 있음)을 가짐 ― 을 사용하는 것 대신에, 흡입 리프트 능력과 압력 변동 또는 요동 양자 모두를 갖는 단일 펌프가 사용된다. 본 발명에 의해, 라인들에서의 펄싱 또는 왕복 펌프(이는 흡입 리프트를 제공함)에 의해 유발되는 압력 변동 또는 요동이 제어되어, 장치에 대한 압력 변동 또는 요동의 효과가 최소화되고 유동 제어기 퍼포먼스가 최적이 되며, 일부 실시예들에서, 일관되게 블렌딩되는 슬러리가 성취될 수 있다. 펌프 압력 변동 또는 요동이 본 발명의 장치 및 프로세스를 사용함으로써 감소되며, 이는 유동 제어기 과다 조절(over-adjustment)을 방지한다. 본 발명은 슬러리 또는 다른 액체 공급 용기들로부터의 펄싱 펌프를 사용하여 유동 제어기들의 직접 공급을 허용한다. 본 발명의 최종 결과들은 종래 기술에 비해 기계적으로 더 간단하고, 보다 직접적이고, 덜 비싼 블렌딩 방법이다.
본 발명의 또 다른 양태는, 액체(및 선택적으로 후속하는 블렌딩 슬러리)의 저압 요동 유동 제어를 제공하는 장치 또는 프로세스를 제공하고, 이는 원료 슬러리 또는 다른 액체를 재순환시키기 위한 재순환 루프; 재순환 루프와 유체 연동하는 슬러리 또는 다른 액체 재료 공급 라인 ― 상기 슬러리 또는 다른 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가짐 ―; 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형이며, 상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량을 갖는 펌프를 포함하며, 상기 펌프는 그 속도를 조절하기 위한 수단, 및 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 하나 또는 그 초과의 다이어프램들 또는 벨로우즈로의 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 모두를 조정하기 위한 수단을 제공하며; 장치를 작동시키는 프로세스는 재순환 루프의 슬러리 또는 다른 액체의 20 % 또는 그 미만을 슬러리 재료 공급 라인으로, 또는 다른 실시예들에서, 유동 제어 시스템으로 지향시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 장치 및 방법은 슬러리 블렌드를 만들기 위해 원료 슬러리와 슬러리 컴포넌트가 혼합되도록 제 2 유동 제어기 ― 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―, 및 원료 슬러리 및 하나 또는 그 초과의 다른 슬러리 컴포넌트들이 블렌딩된 슬러리를 형성하는 접합부(junction) 또는 매니폴드(manifold)를 포함한다.
본 발명의 또다른 양태를 단독으로 또는 다른 양태들과 함께, 프로세스는, 슬러리 또는 다른 액체 공급 압력이 슬러리 또는 다른 액체 재료 공급관과의 접합부와 펌프 사이 재순환 루프에서 측정될 때, 재순환 루프의 슬러리 다른 액체 압력과 같거나 큰 펌프 내 가스 배압을 갖는 장치를 작동시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 양태를 단독으로 또는 다른 양태들과 함께, 장치를 작동시키는 프로세스는 펌프에서의 가스 배압 및 벤츄리 압력을 ± 10 %로 동일하게 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 양태를 단독으로 또는 다른 양태들과 함께, 슬러리 또는 액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스는, 원료 슬러리 또는 다른 액체를 재순환시키기 위한 재순환 루프; 재순환 루프와 유체 연동하는 슬러리 또는 다른 액체 재료 공급 라인 ― 상기 슬러리 또는 다른 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가짐 ―; 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형이며; 슬러리 블렌드를 만들도록 슬러리 컴포넌트와 혼합되도록 슬러리 컴포넌트를 위한 제 2 유동 제어기 ― 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임―; 원료 슬러리 및 하나 또는 그 초과의 다른 슬러리 컴포넌트들이 블렌디드 슬러리를 형성하는 믹싱 접합부 또는 매니폴드; 여기서 상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량을 갖는 펌프를 포함하며, 여기서 상기 펌프는 그 속도를 조절하기 위한 수단, 및 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 하나 또는 그 초과의 다이어프램들 또는 벨로우즈로의 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 모두를 조정하기 위한 수단을 제공하며; 장치를 작동시키는 프로세스는, 액체 공급 압력이 액체 재료 라인과의 접합부와 펌프 사이의 재순환 루프에서 측정될 때, 재순환 루프의 액체 압력과 동일하거나 그보다 큰 펌프에서의 가스 배압을 갖는 단계를 포함한다.
본 발명의 또다른 양태를 단독으로 또는 다른 양태들과 함께, 액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스는, 액체를 재순환시키기 위한 재순환 루프; 재순환 루프와 유체 연동하는 액체 재료 공급 라인 ― 상기 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가짐 ―; 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형이며; 슬러리 블렌드를 만들도록 원료 슬러리 컴포넌트와 혼합되도록 슬러리 컴포넌트를 위한 제 2 유동 제어기 ― 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―; 원료 슬러리 및 하나 또는 그 초과의 다른 슬러리 컴포넌트들이 블렌디드 슬러리를 형성하는 접합부 또는 매니폴드; 여기서 상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량을 갖는 펌프를 포함하며, 여기서 펌프는 그 속도를 조절하기 위한 수단, 및 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 하나 또는 그 초과의 다이어프램들 또는 벨로우즈로의 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 모두를 조정하기 위한 수단을 제공하며; 장치를 작동시키는 프로세스는, ± 10%과 동일한 펌프에서의 가스 배압 및 벤츄리 압력을 조절하는 단계를 포함한다.
상기 설명된 장치들 또는 프로세스들 중 어느 하나에서, 재순환 루프의 배압 제어기(또는 배압을 조정하는 수단)는 수동, 전자 또는 공압으로 조절가능하다.
상기 설명된 장치들 또는 프로세스들 중 어느 하나에서, 액체에 대한 상기 제 1 유동 제어기는 1 - 20 또는 2 - 8 또는 1 - 3 리터/분(LPM)으로 설정된다.
본 발명의 다른 양태는 액체들을 블렌딩하는 장치 및 방법을 제공하며, 여기서, 장치 및 프로세스는 단독으로 또는 다른 양태들과 함께, 제 1 액체를 재순환시키기 위한 재순환 루프; 재순환 루프와 유체 연동하는 제 1 액체 재료 공급 라인 ― 상기 제 1 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가짐 ―; 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형이며; 액체 블렌드를 만들도록 제 1 액체와 혼합되도록 제 2 액체 컴포넌트를 위한 선택적인 제 2 유동 제어기 ― 선택적인 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―; 제 1 액체 및 하나 또는 그 초과의 다른 액체 컴포넌트들이 블렌드 액체를 형성하는 접합부 또는 매니폴드; 여기서 상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량을 갖는 펌프를 포함하며, 여기서 펌프는 그 속도를 조절하기 위한 수단, 및 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 하나 또는 그 초과의 다이어프램들 또는 벨로우즈로의 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 모두를 조정하기 위한 수단을 제공한다.
본 발명의 다른 양태에서, 장치 또는 방법은 유동 제어된 액체를 형성하도록 유동 제어되는 추가 컴포넌트 스트림들 및 추가 컴포넌트 공급 라인들을 포함한다. 장치는 혼합물을 구성하기 위해 이들 컴포넌트들을 공급 및 블렌딩하기 위한 추가의 유동 제어기들 및/또는 매니폴드들을 포함할 수 있다.
본원의 설명에 기초하여, 상업적으로 이용 가능한 펌프들, 제어 밸브들, 필터 하우징들, 체크 밸브들, 제어 디바이스들, 기기들(instruments), 액체 공급 용기들, 배압 제어기들 및 혼합기들이 존재하며, 이는, 장치가 기능하고 블렌드가 본 발명에 따라 정확하고 반복 가능하며 고순도이며 부식 생성물들로 오염되지 않도록 선택될 수 있다.
내식성은 일반적으로 구조의 재료들로서 내식성 플라스틱들의 사용을 요구한다. 일부 내식성 플라스틱들은 폴리에틸렌(polyethylene), 폴리프로필렌(polypropylene), 퍼플루오로알콕시(perfluoroalkoxy), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene) 및 폴리염화비닐(polyvinylchloride)을 포함한다. 디바이스들은 이러한 재료들 중 하나 또는 그 초과 재료 그리고 다른 특수 내식성 재료들로 구성될 수 있다. 이러한 디바이스들을 입수할 수 있는 많은 공급업체들이 존재한다. 적절한 펌프들의 일부 공급업체들은 Yamada, Ingersoll-Rand, Nippon Pillar, Wilden 및 Trebor를 포함한다. 적합한 밸브들의 일부 공급업체들은 Entegris, SMC, Swagelok, Gemu 및 Mega Flow Corporation을 포함한다. 적합한 제어 디바이스들의 일부 공급업체들은 Rockwell Automation, SMC, Trebor 및 Entegris를 포함한다. 적합한 필터 하우징들의 일부 공급업체들은 Pall 및 Entegris를 포함한다. 적합한 체크 밸브들의 일부 공급업체들은 Entegris, SMC 및 Parker를 포함한다. 적합한 기기들의 일부 공급업체들은 Levitronix, Entegris, SMC, TEM-TECH 및 Gemu를 포함한다. 액체 공급 용기들의 일부 공급업체들은 Entegris 및 Schutz를 포함한다. 재순환에서 배압을 조정하는데 사용되는 배압 제어기들의 일부 공급업체들은 Gemu, Futurestar, Entegris 및 SMC를 포함한다. 혼합기들의 일부 공급업체들은 Edlon 및 SMC를 포함한다.
일 실시예에서, 본 발명의 장치는 재순환 루프와 유체 연통하는 슬러리 또는 액체 공급 용기에 삽입하기 위한 딥튜브를 포함한다. 재순환 루프는 ― 이와 함께 유체 연통함 ― 재순환 루프와 유체 연통하는 원료 슬러리 또는 액체 공급 라인에 연결하기 위한 펌프 및 티(tee) 또는 다른 접합부를 더 포함한다. 액체 공급 라인은 본 발명의 장치의 일부일 수 있는 선택적인 혼합 또는 블렌딩 장비를 공급하거나 액체를 위한 공구 또는 다른 다운스트림 용도(이는 이 장치의 일부가 아님)를 공급한다. 슬러리 또는 액체 공급 용기는 원료 CMP 슬러리 또는 다른 액체를 포함한다. (원료 CMP 슬러리는 원료 슬러리가 물 또는 희석제들로 희석되고 그리고/또는 사용하기 이전에 화학물질 컴포넌트들과 조합되어야 함을 의미한다.) 슬러리 또는 액체 공급 용기, 펌프, 유동 제어기, 및 재순환 루프의 모든 다른 컴포넌트들(화학물질 컴포넌트들이 아닌 부분들) 간의 연결은 이러한 컴포넌트들(부분들)을 연결하는 튜빙을 통하는 것일 수 있으며(바람직하게는, 통하는 것), 유체는 상류 컴포넌트의 유체 출구 포트로부터 하류 컴포넌트의 유체 유입 포트로 자유롭게 통과할 수 있다. (튜빙은 배관(piping) 등으로 교체될 수 있다.)
펌프는 2 개의 가스 포트들을 통해 펌프 제어 디바이스에 연결된다. 용어 "가스"는 압축된 클린 드라이 공기(clean dry air)(CDA), 질소 및/또는 다른 불활성 가스, 일반적으로 CDA를 총괄하여 지칭하는데 사용된다. 펌프, 펌프 제어 디바이스 및 가스 소스 사이의 연결은, 튜빙이 가스를 펌프에 연결하는 것을 의미하는 것으로 이해되며 액체 공급 용기, 펌프 및 유동 제어기를 연결하는 재순환 루프의 튜빙과는 별개이다. 고순도 및 화학적으로 내성이 있는 유체 연결들은 펌프, 액체 공급 용기, 유동 제어기들 및 다른 컴포넌트들의 플레어(Flare) 또는 FNPT(Female National Pipe Taper) 포트들에 들어맞는 PFA(perfluoroalkoxy) 튜빙 및 PFA 피팅들(fittings)을 사용함으로써 형성될 수 있다. 가스 연결들은 펌프 가스 입구들, 솔레노이드들 및 가스 소스에 FNPT 또는 원터치 포트들에 들어맞는 폴리에틸렌 또는 나일론 튜빙 및 폴리프로필렌 피팅들을 사용함으로써 형성될 수 있다. 가스 공급에 부착된 펌프 제어 디바이스는 솔레노이드 밸브들을 턴온(on)시키거나 턴오프(off)시켜서 펌프의 두 개의 챔버들을 개별적으로 공급한다. 각각의 솔레노이드의 턴온 및 턴오프 시간들은 펌프 제어 디바이스에 로딩된 제어 프로그램에 의해 제어된다. 솔레노이드 밸브들은 티에 연결되며, 이는 결국 가스 소스에 연결된다. 펌프 제어 디바이스는 요구에 따라 펌프 제어 디바이스를 작동시키는 상위(higher-level) 제어 디바이스에 연결된다.
재순환 루프로 복귀하면, 티 또는 다른 접합부(접합부는 재순환 루프와 액체 공급 라인 사이의 임의의 형상 커넥터일 수 있음이 이해되지만, 티로 지칭됨)에서, 티의 일측은 펌프에 직접 또는 간접적으로 유체 연결되며, 티의 제 2 측은 궁극적으로 액체 공급 용기의 복귀 입구에 연결하는 라인에 연결되고(그리고 재순환 루프의 일부임) 그리고, 티의 제 3 측은 액체 공급 라인(또한, 본원에서 액체 재료 공급 라인으로 지칭됨)을 통해 유동 제어 디바이스(유동 제어기)에 액체를 공급한다. 티의 액체 복귀 측은 니들 밸브(배압 제어기로서 작용하고 그리고 대안의 실시예들에서는, 배압 제어기의 다른 유형일 수 있으며, 나머지들은 하기에 설명됨)를 갖는 가변 영역 유량계(variable area flow meter)("rotameter")에 연결되고 그리고/또는 유체 연통된다. 니들 밸브는 재순환 루프의 배압을 조절하는 수단이다. 니들 밸브는 액체 공급 용기에 연결되거나 유체 연통되며, 이는 바람직하게는, 재순환 루프로부터 액체의 복귀를 위해 용기에 삽입되는 제 2 의 더 짧은 딥튜브를 갖는다. 티의 제 3 측은 유량계(유동 제어기의 일부)에 연결된다. 유량계는 셋포인트 신호들을 수신하고 셋포인트와 실제 유동 사이의 차이들을 계산하고 조정 신호를 생성하는 제어 디바이스 또는 회로에 전자식으로 연결된다. 조정 신호는 제어 밸브로 전송된다. 제어 밸브는 공압 또는 전자 신호에 응답하여 부분적으로 또는 전체로 개방 또는 폐쇄될 수 있는 밸브로서 규정된다. 셋포인트는 상위 제어 디바이스에 의해 공급되거나 다른 방식으로 제어기에 입력된다. 유량계는 전자식 작동되는 제어 밸브에 연결된다. 제어 밸브는 제어 디바이스에 의해 제공되는 조정 신호에 반응하여 개폐된다. 유량계 및 제어 밸브는 또한 유동 제어기로 언급된다. 유량계가 제어 밸브의 하류에 있을 수 있거나 제어 밸브가 유량계의 하류에 있을 수 있다. 제어 밸브 또는 유량계의 하류에는 유체 연결식 체크 밸브가 있다. 일부 실시예들에서, 체크 밸브는 라인의 제 2 티(이는 임의의 형상의 접합부일 수 있음이 이해됨)에 연결된다.
(본 발명의 임의의 그리고 모든 양태들 및 부분들을 설명하기 위해 "~에 연결된(connected to)"의 어떠한 사용도 용어 "~에 유체 연결됨" 및/또는 "~ 와 함께 유체 연통된"로 대체될 수 있음에 주목한다.) 또한, 용어 "연결된"은 장치의 컴포넌트들이 하나 또는 그 초과의 튜빙의 섹션들 및/또는 다른 파이핑 및/또는 연결들 및/또는 다른 부품들 또는 그 사이에 연결되는 컴포넌트들에 서로 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있음을 의미하는 것으로 이해된다. 연결이 "~에 직접 또는 간접적으로 연결된" 등으로 설명되는 임의의 것이 본원에 추가될 수 있다.
특정 실시예들에서, 바로 언급된 제 2 티의 일측은 제어 밸브 또는 유량계의 출구에 연결된다. 제 2 티의 제 2 측은 블렌딩된 액체를 위한 저장조 또는 사용 지점에 연결되는 선택적인 혼합 디바이스에 연결된다. 제 2 티의 제 3 측은 체크 밸브, 선택적인 유동 제어기, 및 화학물질 컴포넌트(chemical component) 예컨대, 물, 산화제 등으로 언급되는 제 2 액체 컴포넌트의 공급원에 연결된다. 선택적 혼합 디바이스 또는 혼합기는 2 개의 성분들을 혼합하여 이들이 완전 혼합된다. 혼합기는 블렌딩된 액체 생성물을 저장하거나 사용하는 저장소 또는 사용 지점에 연결된다.
특정 실시예들에서, 제 2 화학물질 컴포넌트(또한, 성분으로 지칭됨)의 공급원은 외부 시스템에 의해 공급될 수 있다. 제 2 성분 공급원은 제 2 유동 제어기에 연결될 수 있다. 유동 제어기는, 존재한다면, 유량계 및 제어 밸브를 포함할 수 있다. 제어 밸브와 유량계 양자 모두는 상기 설명된 제 1 유동 제어기와 같이 작동할 수 있는 제어 디바이스에 연결된다. 제어 밸브의 하류에서 또는 일부 실시예들에서, 유량계는 제 2 체크 밸브이다. 제 2 체크 밸브는 제 2 티에 연결된다.
대체 실시예들에서, 본 발명의 2 개의 저압 요동 유동 제어 장치들이 함께 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 설명된 실시예의 제 2 유동 제어기는, 본원에서 설명된 바와 같은 별도의 저압 요동 유동 제어 장치의 유동 제어 시스템(재순환 루프의 하류)의 일부일 수 있다.
전술한 단락들은 본 발명의 장치들의 실시예들을 설명한다. 대안의 실시예들에서, 장치는 단독으로 또는 임의의 조합으로 다음 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다: 추가 혼합 디바이스들, 유동 제어기들, 필터 하우징들, 루프의 배압을 조절하는 전자식 또는 공압식 제어 밸브들, 셔틀을 포함하는 펌프, 제어기가 없는 펌프, 유량계들, 압력 변환기들, 펄스 감쇠기들, 충격 차단기들(shock blockers), 유동 스위치들, 공압식 밸브들, 수동 밸브들 및 Y-스트레이너들(strainers). 이러한 엘리먼트들은 재순환 루프 또는 장치의 파이핑 또는 튜빙에 있는 다양한 지점들에서 단독으로 추가되거나 배가될 수 있다.
본 발명의 프로세스는 다음을 포함하는 선행 기술의 장치들의 문제점들을 극복하기 위해 사용될 수 있다 : 장치가 재순환 라인에 필터 하우징을 포함한다면 시동(startup) 중에 시스템으로부터 가스를 제거하는 어려움들; 높은 유동, 압력 및 낮은 압력 요동을 동시에 얻는 어려움; 유동 제어기가 재순환 루프로부터 액체를 배출할 때 낮은 압력 요동을 유지하는 것의 어려움. CMP 액체는 연마제의 침강을 방지하기 위해 연마제에 따라 1 - 2.5 ft/s의 최소 유동을 요구한다. 전형적으로, 1/2" 튜빙에서, 최소 2.5 ft/s 속도를 유지하기 위해서 대략 3.3 LPM이 요구된다. 본 발명의 프로세스는 침강을 방지하기 위해 약 3.3 LPM 유동을 유동 제어기에 제공하고자 한다. 일부 유동 제어기들은 유동 제어기 모델 및 브랜드에 따라 작동하기 위해서 12PSIG 또는 그 미만을 요구한다. 본 발명의 프로세스는 유동 제어기 작동이 손상되지 않는 것을 보장하도록 적어도 12 PSIG 액체 압력을 유동 제어기에 제공하고자 한다. 블렌딩을 위해 재순환 루프에서 유동 제어기로 액체의 유동을 지향시키는 것은 추가적인 도전을 제공한다. 재순환 루프의 유동들과 압력들은 이전에 설명된 최소 요구사항들을 충족해야 한다. 액체가 유동 제어기로 전환되면, 재순환 루프의 압력이 감소하여 이에 의해 루프의 압력 요동이 증가한다. 본 발명의 프로세스는 재순환 루프에서 유지되도록 적절한 압력 및 유동들을 제공하는 장치 및 방법을 제공한다.
설명된 문제들에 대한 해결을 복잡하게 하는 것은 인자들 유동(factors flow), 압력 및 압력 요동이 상당히 상호 작용한다는 사실이다. 배압과 유동은 부정적으로(negatively) 상호작용한다. 이는 높은 배압이 낮은 유동을 유발한다는 것을 의미한다. 처음에는, 배압-유동 상호 작용은 배압이 부적절했던 경우에만 유동을 적절하게 만들며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이러한 상호 작용에 대한 해법은 장치가 CMP 슬러리 또는 액체 블렌딩 응용을 위해 적절하게 작동하도록 요구되었다. 이로 인해 문제를 극복하고 유동-배압 상호 작용이 감소하며 동시에 유동과 배압이 적절해지는 것이 허용되는 설정들을 발견한 최적화 실험들을 유도하였다. 바람직한 실시예에서, 액체의 적어도 일부는 펌프가 작동할 때 연속적으로 재순환 루프의 모든 부분들을 통해 유동하고, 액체의 다른 부분(나머지(balance))은 유동 제어기로 유동한다.
도 1은 본 발명의 장치의 일 실시예이다.
도 2는 본 발명의 장치의 제 2 실시예이다.
도 3은 본 발명의 장치의 제 3 실시예이다.
본 발명, 장치 및 방법은 블렌디드 슬러리를 제조하기 위해 원료 CMP 슬러리를 다른 화학물질 컴포넌트들과 블렌딩하기 위한 제어된 유동을 제공하기 위해 설계되었다. 이는, 임의의 액체를 위해 사용될 수 있음이 인식된다. 또한, 다중화 장치들이 단일 블렌딩 장치에 상이한 액체들을 공급하기 위해 함께 사용될 수 있음이 인식된다. 본 발명의 장치 및 방법은 예컨대, 액체의 잘 제어된 유동을 필요로 하는 (블렌딩 장치뿐만 아니라) 임의의 도구 또는 사용을 직접 제공하는데 사용될 수 있음이 또한 인식된다. 따라서, 문맥에서 달리 요구되지 않는 한, 본원에서 용어 "슬러리", "원료 슬러리" 또는 "CMP 슬러리"의 어떠한 사용도 "액체"로 대체될 수 있고, "액체"의 사용은 "슬러리", "원료 슬러리 "또는 "CMP 슬러리"로 대체될 수 있음이 이해된다. 또한, 본 발명의 장치는 그에 부착되는 블렌딩 장비를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 본원에서 설명되거나 도시된 혼합 또는 블렌딩 장비 대신에 임의의 툴 또는 다운스트림 사용이 대체될 수 있음이 이해된다.
본 발명의 또는 사용되는 액체 습윤식 부품들은 폴리플루오로알콕시(PFA; ployfluoroalkoxy) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE;polytetrafluoroethylene)과 같은 내화학성, 고순도 재료들 또는 달리 언급되지 않는 한 유사한 유형들의 재료들로 제조된다. 튜브에 대한 디바이스 액체 포트 연결은 달리 언급되지 않는 한, Flare, Primelock, NPTF, NPTM 또는 PFA 또는 PTFE와 같은 내화학성, 고순도 재료들로 만든 다른 피팅들과 같은 피팅들로 만들어진다. 일부 디바이스들은 또한 공기 포트들을 갖는다. 공기 포트 피팅들 및 튜브들은 논-PFA, 논-PTFE 재료들로 만들어질 수 있다.
본원에서 용어 "유량계"는 유량 측정을 측정하고 게이지, 다이얼 또는 전자 디스플레이 등을 통해 측정을 표시하는 유량계들 및 유량 측정들을 제어기들에 전자식으로 통신하는데 사용할 수 있는 유동 전송기들을 포함한다.
용어 "전기적으로 연결된"의 사용은 하드 와이어들(hard-wires) 또는 라디오 또는 전기파들에 의한 신호 통신의 임의의 형태를 포함한다.
도 1은 다음의 컴포넌트들을 포함하는 재순환 루프(100)를 포함하는 본 발명의 장치를 도시한다: 액체 공급 용기(1), 흡입 딥튜브(2), 액체 전달 펌프(3), 펌프 제어기(4), 가스의 공급원(5), 필터 하우징(6), 접합부 또는 티(7), 니들 밸브(9)를 갖는 가변 영역 유량계(8), 및 복귀 딥튜브(10). 재순환 루프는 재순환 루프로부터 재순환 루프와 유체 연통하는 유동 제어기(100)에 액체를 공급한다. 액체가 원료 슬러리라면, 다른 슬러리 컴포넌트 스트림과 혼합하여 블렌딩된 슬러리를 형성할 수 있다.
도 1에서, 본 발명의 장치는 액체 공급 용기(1)로부터 액체를 제거하기 위한 적어도 하나의 액체 전달 펌프(3)를 포함한다. 액체는, 전형적으로 55 갤런 또는 전체로 300 갤런의 액체 공급 용기들에 공급된다. 전형적으로, 액체 공급 용기들은 상부에만 개구들을 가지며, 이에 의해 전형적으로 액체 공급 용기 내로 삽입되고 펌프가 작동할 때 흡입을 제공하는 딥튜브(2)를 요구한다. 딥튜브(2)는, 전형적으로, 팁이 액체 공급 용기의 저부에 가깝도록 충분히 길어서 액체 공급 용기의 대부분의 액체가 제거될 수 있다. 또한, 흡입 리프트 능력을 갖는 펌프가 요구되므로, 펌프가 액체를 용기로부터 리프팅할 수 있다. 펌프는 또한 유동 제어기를 공급하는데 충분한 유량을 제공해야 한다. 장치에서 펌프를 작동시키는 것은 유동 제어기(100) 입구에서 낮은 압력 요동을 발생시켜야 한다. 펌프 입구 포트들은 Flare, FNPT 또는 플랜지식일 수 있다. 펌프 입구 포트 크기는 1/4", 3/8", 1/2", 3/4" 또는 1"이될 수 있다. 펌프 출구 포트는 펌프 입구 포트와 같은 크기이거나 다른 크기일 수 있다. 바람직한 실시예 펌프 포트 크기는 플레어 피팅들을 갖는 1/2" 입구, 1/2"출구이다. 펌프는 Trebor Purus CP일 수 있다.
펌프(3)는 흡입 리프트 능력을 갖는 유형, 전형적으로 하나 또는 그 초과의 다이어프램들 또는 벨로우즈를 갖는 벨로우즈 펌프 또는 다이어프램 펌프로서, 일부 실시예들에서는 이중 다이어프램들 또는 벨로우즈로서 규정된다. 펌프(3)의 최대 유동은 유동 제어기(100)의 최대 유동과 일치할 수 있거나 펌프(3)는 유동 제어기(100)의 최대 유동의 1 내지 3 배를 공급할 수 있거나 펌프(3)는 유동 제어기(100)의 최대 유량의 1 내지 5 배를 공급할 수 있다. 펌프(3)는 그것이 펌핑할 때 50 LPM 최대 유동, 또는 25 LPM 최대 유동, 또는 6 LPM 최대 유동을 공급할 수 있도록 선택될 수 있다. 유동 제어기(100)는 0 - 20 LPM, 또는 0 - 10 LPM, 또는 0 - 5 LPM, 또는 0 - 2.5 LPM, 또는 0 - 1.25 LPM으로부터 유동을 제어하도록 선택될 수 있다.
본 실시예의 펌프(3)는 저압 요동 펌프일 수 있다. 저압 요동은 5 단계로 작동하는 2 개의 독립 다이어프램 챔버들 ― 제 1 챔버 및 제 2 챔버 ― 을 갖는 펌프에 의해 생성되는 종류이다. 각 단계에서, 펌프는 거의 일정한 액체의 유동을 배출한다. 제 1 단계에서, 제 1 챔버는 압력을 받는 한편(배출중), 제 2 챔버는 진공 하에 있다(흡입). 제 2 단계에서, 제 1 및 제 2 챔버들은 압력을 받는다(배출중, 교차상(cross-phase)). 이 단계에서, 용어 교차상은 종래 기술에서 언급된 왕복 펌프 체인지-오버 압력 강하를 방지하는 밸런스에서 2 개의 챔버들로부터의 배출물을 조합하는 이 펌프의 능력을 지칭한다 제 2 단계에서, 제 1 챔버 압력은 떨어지는 한편, 동시에 제 2 챔버 압력은 상승한다. 제 3 단계에서, 제 1 챔버는 진공 하에 있는 한편(흡입), 제 2 챔버는 압력을 받는다(배출중). 단계 4에서, 제 1 및 제 2 챔버들은 압력을 받는다(배출중, 교차상). 단계 4에서, 제 1 챔버 압력은 상승하는 한편, 동시에 제 2 챔버 압력은 떨어진다. 단계 5는 단계 1을 반복하여 계속해서 반복되는 새로운 5 단계 사이클을 시작한다. 사이클이 진행됨에 따라, 각각의 챔버는 압력을 받는 것, 그 다음에 진공 하에 있는 것, 그 사이에서 교차상 기간을 교번한다.
펌프(3)는 최대 파일럿 압력이 80 psig이고 최대 액체 압력이 60 psig이다. 펌프(3)의 최대 유동 용량은 6 LPM이다. 10 - 20의 사이클 레이트(cycle rate) 및 50 % 오버랩(overlap)을 갖는 이러한 펌프의 공칭 작동 파라미터들(nominal operating parameters)은 약 3 LPM의 유량을 생성한다. 20 - 30 psig의 배압으로 이 펌프를 작동시키는 것이 가능하며, 실제로 이는 본 실시예에서 니들 밸브(9) 및 로토미터(rotometer)(8) 인 배압 제어기에 의해 제공될 수 있는 펌프(3) 압력 요동 억제를 개선한다. 이 펌프는 챔버가 흡입으로부터 배출로 전환할 때 대부분 다이어프램 펌프들에서 발견되는 압력 강하 문제를 해결한다. 전환(switch-over) 동안 압력 강하 대신에, 이 펌프는 교차상 배출을 채용한다. 이는 종래 기술의 펌프들이 압력 강하를 겪는 기간 동안 압력을 안정하게 유지하는 것을 유발한다. 이 펌프에는 압력 요동 억제 디바이스가 존재하지 않는다. 따라서, 이 설계는 맥동 감쇠기들(pulsation dampeners)과 관련된 신뢰성 문제들에 대해서 견고하다.
펌프(3)는 바람직하게는, 장치에서 가능한 한 낮게 위치된다. 이는 장치의 나머지 부분에 대한 진동 전달을 최소화하기 위해 플로어에서 펌프를 상승시키는 새들(saddle)(도시 생략) 상에 장착될 수 있다. 펌프는 가스로 작동된다. 이 저압 요동 펌프(3)는 압력 요동 억제의 제 1 단계를 구성한다.
본 발명의 장치는 펌프에 연결되어 펌프를 제어하는 펌프 제어기(4)를 더 포함한다. 펌프 제어기는 가스 공급원으로부터 펌프의 하나 또는 그 초과의 다이아프램들 또는 벨로우즈에 가스를 공급한다. 펌프 제어기는 또한 펌프의 다이어프램들 또는 벨로우즈에 음압(진공)을 공급한다. 펌프 제어기는 가스 또는 진공을 펌프의 다이어프램들 또는 벨로우즈에 별도로 공급할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프 제어기는 프로그램 가능한 로직 릴레이, 2 개의 솔레노이드 밸브들, 2 개의 벤츄리 진공 발생기들, 펌프 다이어프램들 또는 벨로우즈에 가스 또는 진공 유동을 제한하는 2 개의 가변 제한기 너트들, 정밀 조절기, 배기 머플러, 및 제어기의 부품들을 연결하는 튜빙 및 피팅들을 포함할 수 있다. 프로그램 가능한 로직 릴레이(PLR;programmable logic relay)는 솔레노이드들에 전기적으로 연결된다. 작동시, PLR은 PLR 메모리에 로드된 응용 프로그램에 의해 지시될 때 솔레노이드들을 키고 끈다. 벤츄리 진공 발생기들은, 솔레노이드들이 꺼지면 펌프 가스 포트들에 음압을 공급한다. PLR 및 솔레노이드 밸브들은 전자식이며 전원 공급원을 요구한다. 정밀 조절기는 펌프의 가스 배압을 제어한다. 솔레노이드 밸브들은 가변 제한기 너트들(variable restrictor nuts)에 가스를 공급한다. 가변 제한기 너트들 각각은 펌프의 하나의 다이어프램을 공급한다. 정밀 조절기, 벤츄리들, 및 펌프 제어기의 솔레노이드 밸브들 모두는 가스 공급원(5)을 요구한다. 하나의 유용한 펌프 제어기가 Trebor로부터 입수가능하다.
본 발명의 장치는 단일 필터 하우징(6)으로 도시된, 하나 또는 그 초과의 필터 하우징들에 선택적인 필터(들)를 더 포함한다. 도 1은 펌프의 배출 측의 필터 하우징을 도시한다. 본 발명의 대안의 실시예들은 대안으로 또는 추가로 하나 또는 그 초과의 필터 하우징들을 펌프의 흡입 측 상에 또는 유동 제어기의 입구 옆에, 또는 니들 밸브와 액체 공급 용기 사이에 배치할 수 있다. 필터 하우징은 임의의 크기, 예컨대, 수직 길이 10 내지 20 인치 또는 10 또는 20 인치일 수 있으며, 폴리프로필렌 또는 PFA 재료로 제조될 수 있다. 하우징은 입구와 출구 포트들 아래에 보울이 로케이팅되어 정확히 사이드 업되거나, 입구와 출구 포트들 위에 보울이 있어 뒤집힐 수 있다. 하우징은 또한 하우징의 사이드 대신에 보울의 저부에 입구 포트를 가질 수 있다. 바람직한 실시예는, 필터 입구를 가깝게 ― 이는 펌프 배출 포트의 24 인치 내에 또는 12 인치 내에 ―, 보울 및 사이드 입구가 반전되게 로케이팅되는 것이다.
본 발명의 장치는 재순환 루프 내에 접합부 또는 티(7)를 더 포함한다. 티는 액체를 액체 공급 용기로 재순환시키는 경로뿐만 아니라 액체 유동 제어기에 공급하는 경로를 제공한다. 재순환 경로는 액체가 CMP 슬러리인 경우 안정적인 콜로이달 현탁액(colloidal suspension)을 장치 및 액체 공급 용기에서 유지시켜 CMP 슬러리 또는 다른 액체가 균질화되고 침전물이없는(sediment-free) 상태로 유지하는데 유용하다. 액체 공급 용기의 흡입(2) 및 복귀(10) 삽입 튜브들의 상이한 길이들은 재순환이 액체 공급 용기를 뒤집어감에 따라 농도 또는 밀도 구배들을 붕괴시키는 수단을 제공한다. 재순환 루프는 니들 밸브 또는 공압 또는 전자 제어 밸브 또는 유동 제어기와 같은 재순환 루프의 배압을 조정하는 수단을 더 갖는다.
티(7)의 하류의 일 측 상에, 도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 재순환 루프의 배압을 조정하는 수단으로서 가변 영역 유량계(8) 및 니들 밸브(9)를 더 포함한다. 유량계(8)는 유동을 표시하도록 표시된 창 뒤의 플로트(float)의 움직임에 의해 유동의 시각적 표시를 제공한다. 수동으로 작동되는 니들 밸브(9)를 닫으면 밸브의 상류 배압 증가를 유발하고 그리고 유동 감소를 유발한다. 본 발명의 대안의 실시예들에서, 유량계(8)는 전자식 유량계일 수 있다. 대안의 실시예들에서, 밸브(9)는 전자식 또는 공압식으로 동력을 공급받는 제어 밸브일 수 있다. 대안의 실시예들에서, 밸브(9)는 제어 밸브의 상류에서 재순환 루프에 부가된 압력 변환기(pressure transducer)로부터의 피드백에 대해 작동하는 제어 밸브일 수 있다.
티(7)의 하류의 타측 상에서, 본 발명의 장치는 공압 밸브(11)일 수 있는 선택적인 차단 밸브(11)를 더 포함한다. 이 밸브는 유동 제어기에 대한 유동을 차단하여 시스템의 나머지가 작동을 유지하는 동안 유동 제어기의 유지 보수 또는 교체를 허용하는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 장치는 액체 유동 제어기(100)를 더 포함한다. 유동 제어기(100)는 유량계(12), 제어 밸브(13) 및 제어 디바이스(제어기)(14)를 포함한다. 유동 제어기(100) 유량계(12)는 초음파, 회전 터빈 또는 휠, 와류(vortex), 전자기, 코리올리(coriolis) 또는 차압 원리(differential pressure principle)로 작동할 수 있다. 선호되는 유량계 작동 원리는 차압이며, 이는 작동 원리들 중 임의의 원리에 가장 빠른 응답을 제공한다. 유량계(12)는 제어 디바이스(14)에 전자식으로 연결되고 유체는 유량계(12)로부터 제어 밸브(13)로 유동한다. 제어 밸브(13)는 상시-폐쇄된다(normally closed). 제어 디바이스(14)에 의해 지시될 때, 제어 밸브(13)는 유량계(12)에 의해 감지된 유동에 따라 부분적으로 또는 완전히 개방된다. 유동 제어기 유닛들은 상이한 유동 범위들을 갖는다. 본 발명에서 유용한 유동 제어기들은 Entegris에 의해 제조된다. 유동 제어기의 유용한 제어식 조절기들(13)은 폐쇄 부재를 갖는 샤프트에 의해 결합된 상부 및 하부 다이어프램을 가질 수 있으며, 샤프트는 밸브 오리피스를 통해 이어진다. 하부(입구) 다이어프램은 압력 요동들에 응답하여 폐쇄 부재를 움직일 것이다. Entegris 6510 유동 제어기에 매립된 이러한 제어된 조절기(13)는 2 단계 압력 요동 억제를 구성한다. 도시된 바와 같이, 제어되는 조절기(13)가 도 1의 유량계(12)의 하류에 있기 때문에, 압력 요동 억제 효과는 유량계(12)에 의해 측정될 수 없다. 일부 유동 제어기들에서, 유량계(12) 및 제어 밸브(13)는 배열체의 단일 본체(single body)에 매립된다. 유량계가 도 2 및 도 3의 실시예들에 도시된 바와 같은 제어 밸브 또는 조절기의 하류에 있는 유동 제어기들을 사용하는 것이 유익할 수 있다.
유동 제어기(200) 성능은 유량계(12)의 속도 및 정확도, 제어 디바이스(14)의 제어 알고리즘의 속도 및 정확도, 제어 밸브(13)의 속도 및 정확도, 및 유량계(12)의 입구에서의 압력 및 압력 요동에 의존한다. 압력 요동이 적으면, 블렌딩 결과가 개선된다. 펌프(3)의 압력 요동은 장치의 압력 요동에 영향을 미치는 하나의 인자이지만, 유일한 인자는 아니다. 다른 인자들은 필터 하우징의 배향 ―존재한다면 ―, 역전된 필터 하우징의 상부에 있을 수 있는 필터 하우징의 가스의 존재, 필터 하우징의 트랩된 가스의 양, 트랩된 가스의 압력, 필터 하우징의 액체에 대한 트랩된 가스의 비율, 필터 하우징의 필터, 필터 하우징의 크기, 배압 제어 디바이스(9)에 의해 제공되는 펌프 압력 요동에 대한 보상, 및 튜브 크기, 체적 및 배향을 포함한다. 유동 제어기 정확도에 영향을 미치는 다른 인자들은 유량계(9)에 공급되는 압력 및 유동이다.
본 발명자들은 유동 제어기(100)의 유량계의 입구에 저압 요동, 적절한 유동 및 적절한 압력을 제공하는 펌프(3), 필터 하우징(6), 튜빙, 및 배압 제어 디바이스(9)를 포함하는 장치를 고안 하였다. 장치는 단지 하나의 펌프를 요구한다. 이전에 언급된 바와 같이, 이러한 디바이스들의 각각의 디바이스에 적합한 유형들을 만드는 수개의 공급업체들이 존재한다. 본 발명은 하나의 공급업체 또는 디바이스에 구속되지 않는다. 또한, 공급업체들은 이러한 디바이스들의 각각의 디바이스에 대해 수개의 크기들을 제공한다. 예컨대, 본 발명의 펌프는 1/2" 플레어 포트들을 가질 수 있으며, 3 LPM의 유동을 공급할 수 있으며, 또는 1" 플레어 포트들 가질 수 있으며, 100 LPM의 유동을 공급할 수 있다.
장치의 압력 요동이 클 때, 블렌딩 성능이 저하된다. 유량계(12)는 이러한 요동을 신속하게 검출한다. 제어 디바이스(14)는 요동에 응답하여 조정하도록 제어 밸브(13)에 신호를 보낸다. 이 제어 밸브, 유량계, 및 제어 디바이스는 신속한 응답 디바이스들이지만, 즉시 응답하지 않는다. 압력 요동이 ± 10 % 또는 ± 5 % 또는 ± 3 %보다 큰 경우 응답 지연(lag in response)이 문제가 된다. 종래 기술의 다이어프램 펌프로부터의 압력 요동 펄스들은 고주파수(high-frequency)이다. 요동의 주파수가 유량계(12), 제어 밸브(13) 및 제어 디바이스(14)의 지연 시간들의 합보다 큰 경우(이는, "유동 제어기 지연"이라 함), 유량계(12)의 변화를 검출하는 사이클과, 제어 밸브(13)를 조정하도록 신호를 보내는 장치(14)는 작동되는데 너무 느리게 발생할 것이다. 작동되기 위해서는, 유동 제어기 지연은 감소되어야만 하며 또는 펄스 주파수를 줄여야만 한다. 본 발명은 펄스 주파수를 감소시켜 유동 제어기가 응답하는데 충분한 시간을 갖는 것을 보장하는 방법을 제공한다.
본 발명의 장치는 액체 체크 밸브(15)를 더 포함한다. 도 1에 도시된 실시예들에서, 체크 밸브는 블렌딩된 슬러리일 수 있는 블렌딩된 액체를 만들기 위해 제 1 액체 컴포넌트와 블렌딩될 제 2 액체 컴포넌트를 포함하는 공급 라인(40)에 연결되는 티에 연결된다. 제 2 성분(ingredient)은 가압 공급원(pressurized source)에 의해 공급될 수 있다. 제 2 성분의 압력이 제 1 성분의 압력보다 더 높다면, 혼합보다는 역류(backflow)가 발생할 것이다. 체크 밸브(15)는 역류를 방지하여 이에 의해 혼합 발생을 보장한다.
본 발명의 장치는 체크 밸브(15) 및 체크 밸브(22) 양자 모두의 하류에 연결된 티(23) 및 티(23)의 하류에 있는 혼합 디바이스(16)를 더 포함한다. 선택적으로 하나 또는 그 초과의 체크 밸브들 및/또는 선택적으로 하나 또는 그 초과의 혼합 디바이스들을 이들 선택적인 디바이스들을 연결하는 튜빙에 더하여 티를 단독으로 또는 혼합하여 혼합 매니폴드를 생성한다. 본원에 설명된 혼합 매니폴드는 단순히 하나이며 2 개의 성분들을 혼합하며, 단지 접합부 또는 티일 수 있다. 대안으로, 추가의 하나 그리고/또는 그 초과의 체크 밸브(들), 믹서(들) 및 티(들)가 추가될 수 있다. 대안으로, 하나 또는 그 초과의 티들, 하나 또는 그 초과의 체크 밸브들, 및 임의의 조합으로 된 하나 또는 그 초과의 혼합기들을 갖는 제 2 매니폴드는 2 개 초과의 성분들을 혼합하는데 사용될 수 있다. 제 2 혼합 매니폴드 다음에는 2 개의 제 1 매니폴드들의 생성물들을 최종 생성물로 결합시키는 최종 혼합기가 될 수 있다. 2 개의 혼합 매니폴드들에 더하여 최종 혼합기는 4 개의 성분들까지 혼합하기 위한 본 발명의 실시예이다. 또 다른 실시예는 3 개의 성분들을 한번에 혼합하는 단일 혼합 매니폴드이다. 상이한 많은 조합들이 가능하다.
혼합 매니폴드들에는 유동 제어기들을 통해 혼합하도록 성분들이 공급될 수 있다. 이들은 또한 볼류메트릭 비이커들, 압력 용기들 또는 펌프들로 공급할 수 있다. 다른 실시예들에서, 혼합 매니폴드들은 티의 사용없이 성분들을 함께 갖도록 구성될 수 있다. 티없는 매니폴드들(tee-less manifolds)은 다수의 유체 포트들을 갖는 재료의 단일편(single piece)에 다수의 통로들을 형성함으로써 성분들을 함께 모아서, 이에 의해 통로들은 매니폴드 내부로 합친다. 매니폴드는 단일 플라스틱 매니폴드일 수 있다. 이러한 통합된 혼합 매니폴드들은 매니폴드에 물리적으로 부착되는 체크 밸브들을 가질 수 있다.
혼합 매니폴드들 또는 혼합기들은 수개의 혼합 기술들을 채용할 수 있다. 하나의 일반적인 혼합 기술은 유로(flow path)에 특별히 설계된 인서트들을 통해 유로에 난류(turbulence)를 발생시키는 것이다. 이들 인서트들은 연산 유체 역학(computation fluid dynamics) 및 실제 테스트들을 사용하여 설계되어, 이들이 성분들의 혼합을 돕기에 충분한 난류를 발생 시킨다. 또다른 혼합 방법은 사이클론 혼합(cyclonic mixing)이며, 이는 2 개 또는 그 초과의 성분들을 보울에 함께 소용돌이 치며(swirls), 성분들에 비틀림 운동(twisting motion)을 부여하는 나선 부싱을 통해 각각의 성분을 통과시키며, 이들의 혼합을 돕는다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 제 2 성분 저장조(18)를 더 포함한다. 이 저장조는 사용 지점들로 분배하기 위해 벌크 화학물질 분배 매니폴드에 공급하도록 가압될 수 있다. 설명된 본 발명의 장치는 그러한 사용 지점 중 하나일 것이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 장치는 선택적인 제 2 성분 유동 제어기(200)를 더 포함한다. 도시된 바와 같이, 선택적인 유동 제어기(200)는 유량계(19), 제어 밸브(20) 및 제어 디바이스(21)를 포함한다. 유량계(19)는 제어 밸브(20)에 연결된다. 유량계(19)는 또한 제어 디바이스(21)에 전기적으로 연결된다. 제어 밸브(20)는 또한 제어 디바이스(21)에 전기적으로 연결된다. 유동 제어기(200)의 작동은 상기 설명된 유동 제어기(100)의 작동과 유사하다. 포트 크기들, 유동 범위들 및 압력 범위들은 유량계들(12 및 19)과 동일하거나 상이할 수 있다. 제어 밸브들(13 및 20)은 동일하거나 상이한 포트 크기들, 최대 유동, 내부 오리피스 크기 및 다른 특징들을 가질 수 있다.
블렌딩 정확도가 최대가 되도록 유량계(19) 입구에 공급되는 압력의 변동은 최소화되어야 한다. 압력 분배 시스템의 압력 변동은 일반적으로 ± 10 %, 또는 ± 5 %, 또는 ± 3 %보다 훨씬 적으며, 바람직하게는, 발생하는 임의의 변동은 일반적으로 저주파수이며, 유동 제어기 변동의 유형은 쉽게 제어할 수 있다.
본 발명의 장치는 블렌딩된 제품용 저장조(17)를 더 포함한다. 일반적으로, 제품은 사용 지점들 또는 추가 여과 또는 다른 프로세싱에 분배하기 이전에 탱크 또는 다른 용기에 저장된다. 본 발명의 대안의 실시예는 블렌딩된 제품을 사용 지점에 직접 분배를 제공하는 작은 저장소 또는 저장소가 없을 수 있다. 또한, 저장조(17)를 우회하여 블렌딩 매니폴드들 및 공급 장치에 라인들을 포장하기 위해 시간 기간 동안 배출물을 폐기하도록 블렌딩된 제품을 지향시켜 노후된 제품을 제거하는 것이 일반적이며, 따라서 유동 제어기들은 안정화될 충분한 시간을 갖는다. 유동 제어기들은 전형적으로 3 초 후에 안정화되며, 최소 3 초의 라인 팩 시간이 최적인 것을 의미한다. 라인 팩 시간이 만료된 이후에, 장치는 저장조(17)를 채우거나 블렌딩된 슬러리 제품을 사용 지점에 분배하거나 블렌딩된 슬러리 생성물을 일부 다른 방법으로 처분될 것이다.
본 발명의 프로세스는 본 발명의 배경에서 언급된 문제들을 해결한다. 이들 문제들은 상이한 조건들(여과, 프라이밍 및 일반적인 동작) 하에서 유동, 압력 및 압력 요동의 물리량들과 관련된다. 목표는 유동 제어기의 유량계의 입구에 충분한 유동, 충분한 압력 및 최소 압력 요동을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가 실시예가 도 2에 도시된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 화학물질 용기(1)는 유량계(12a)에 이송될 액체를 포함한다. 이 액체는 고순도 반도체 등급의 화학물질, CMP 슬러리 또는 임의의 액체일 수 있다. 흡입 라인(28)은 화학물질 용기를 벨로우즈 펌프(3a)에 연결한다. 흡입 라인은 바람직하게는, Daikin AP-231SH 수지로 제조된 1/2"외경 Entegris Fluoroline XKT 튜빙일 수 있다. Saint Gobain 또는 Zeus 또는 Dupont 450HP 또는 950과 같은 다른 수지들의 대안의 튜빙도 적합하다. 흡입 라인 성능을 개선시키기 위해서 더 큰 직경들, 이를테면, 3/4" 또는 1"이 사용될 수 있다. 달리 언급되지 않는 한 시스템의 다른 튜브들은 동일한 Entegris Fluoroline XKT 튜빙이다.
일부 대안의 실시예들에서, 흡입 라인(28)은 스트레이너, 수동 차단 밸브들 또는 공압 공기 작동식 밸브들을 포함할 수 있다.
펌프(3a)는 적당한 압력 요동을 갖는 벨로우즈 펌프이다. 하나의 유용한 펌프는 Saint Gobain Asti로부터 입수가능하다. 적당한 압력 요동은 최대 펌프 작동 압력이 0.5 MPa 또는 그 미만인 공기 소비량이 6 SCFM 또는 그 미만인 벨로우즈 펌프에 의해 생성되는 종류이다. 이는 비교적 낮은 주파수 및 진폭을 갖는 압력 요동을 생성시킨다. 펌프는 바람직하게는 장치에서 가능한 한 낮게 위치된다. 이는 장치의 나머지 부분에 대한 진동 전달을 최소화하기 위해 새들 상에 장착될 수 있다. 펌프는 공기 또는 질소 또는 다른 불활성 가스로 작동된다. 불활성 가스는 공기 튜브(29)를 통해 펌프(3a)의 파일럿 포트에 공급된다. 공기 튜빙은, 바람직하게는, 외경의 1/8 " 또는 그보다 크다. 튜빙(29)은 FEP 또는 다른 플라스틱으로 제조될 수 있다. 펌프를 공급하는 공기 튜브(29)는 라인이 3 미터보다 더 길면 더 큰 외경일 필요가 있을 수 있다. 펌프(3a)는 튜브(29)에 의해 연결되는 제어기(4a)에 의해 공급된다. 일부 대안의 실시예들에서, 공기 튜브(29)는 펌프로의 공기 공급을 켜고 끄기 위한 2 방향 또는 3 방향 솔레노이드-구동식 밸브를 포함할 수 있다.
펌프(3a)는 바람직하게는, 0.35MPa의 파일럿 압력으로 작동된다. 최대 파일럿 압력은 0.5MPa이고 최소 파일럿 압력은 0.2MPa이다.
제어기(4a)는 바람직하게는, Numatics Sentronic D 또는 Sentronic Plus이다. 이 제어기는 유량계(34)로부터 셋포인트, 파워 및 외부 피드백 신호(35)를 수신하기 위한 전기 커넥터를 갖는다. 제어기는 유량계(34)로부터 신호를 수신한다. 이 신호는 제어기(4a) 펌웨어에 설정된 캐스케이드 제어 계획(cascade control scheme)에 대한 기초가 된다. 캐스케이드 제어는 2 개의 루프들 ― 슬레이브 루프와 마스터 루프 ― 이 존재하는 것을 의미하며, 여기서, 마스터 루프는 슬레이브 루프에 입력을 제공한다. 마스터 루프는 외부 피드백(유량계 34)에서 작동한다. 슬레이브 루프는 제어기(4a)의 내부에 있으며 라인(29)의 압력을 측정하는 출구 압력 전송기(transmitter)에서 작동한다. 유량계(34) 셋포인트와 유량계 피드백 신호(35) 사이에 차이가 존재할 때, 이는 제어기(4a)의 내부 압력 셋포인트로의 변화를 유발한다. 변화의 적극성(aggressiveness)은 마스터 펌웨어가 튜닝되는 방법에 따른다. 이는, 결국, 내부 압력 전송기가 압력 제어 루프에 에러 신호를 등록하게 한다. 압력 전송기 에러는 제어기가 펌프(3a)로의 압력 공급을 조절하게 한다. 변화의 적극성은 슬레이브 펌웨어가 튜닝되는 방법에 따른다. 제어기가 신호들에 응답하는 방법에 영향을 주는 펌웨어에는 엔지니어가 조정할 수 있는 많은 매개변수들이 존재한다. 펌웨어는 압력 범위가 0.5 - 0.2 Mpa가 되도록 설정된다. 요약하면, 제어기(4a)는 유량계로부터 신호를 수신하고 유량 셋포인트를 유지하기 위해 펌프(3a)로의 압력 공급을 조정한다.
펌프(3a)는 튜브를 통해 선택적인 필터 하우징(6)에 연결된다. 필터 하우징은 제 1 실시예에서 설명한 것과 동일하다.
필터 하우징(6)은 튜브를 통해 돔 로딩식 압력 조절기(30)에 연결된다. 유용한 조절기는 40 LPM의 유동 용량(flow capacity)으로 SMC에서 입수 가능하다. (다른 실시예들에서, 조절기의 볼류메트릭 유동 용량은 대략 20 내지 50 LPM일 수 있다). 이는 최대 볼류메트릭 유량이 2.5 GPM(9.5 LPM)과 대략 4 : 1의 비율의 펌프(3a)와 비교한다. 다른 실시예들에서, 이 비율은 2.5 : 1 내지 5.5 : 1 또는 3 : 1 내지 5 : 1 또는 3.5 : 1 내지 4.5 : 1일 수 있다. 최대 압력(파일롯 및 액체)은 0.5MPa이며, 0.4MPa(파일럿 및 액체)이 실제 공칭 작동 최대 압력들이다. 최대 압력 요동 억제를 위한 최적의 파일럿 압력 범위는 0.15 ± 0.05 MPa이다. 파일럿 압력이 낮을수록, (액체의) 압력 요동이 더 양호하게 억제된다. 파일럿 압력은 밸브 개방 %를 제어하며; 더 낮은 압력은 밸브가 덜 개방되는 것을 유발한다. 이는 유량을 감소시킨다. 펌프(3a)에 0.35 MPa의 파일럿 압력이 공급되고 조절기(30)에 0.1 MPa의 파일럿 압력이 공급되면, 시스템의 유량은 약 3 LPM이며, 압력 요동은 매우 작아서 로토미터의 플로트가 눈에 띄게 안정화된다. 0.2MPa 조절기(30) 파일럿 압력에서, 로토미터 플로트는 약간 휘게되어 약간의 압력 요동을 나타낸다. 0.2MPa에서 더 큰 조절기 밸브 개방은 유량 증가를 유도한다. 이 조절기는 압력 요동 억제의 제 1 단계를 구성한다.
돔 로딩식 조절기(30)는 감압 조절기(pressure reducing regulator)이다. 조절기(30)에 0.1MPa 파일럿 압력을 공급하는 것은 출구 액체 압력이 0.1MPa 미만으로 감소된다는 것을 의미한다. 액체 공급 압력은 0.1 MPa 출구 압력을 얻기 위해서 적어도 0.2 Mpa이어야 한다. 더 높은 입구 압력(0.35 MPa이 펌프 공칭 작동 파일럿 압력임)이 더 큰 압력 감소와 더 큰 압력 요동 억제의 효율성을 야기한다.
돔 로딩식 조절기(30)에는 공기 튜빙(31)을 통해 압력이 제공된다. 이 튜브는 외경이 ¼ "또는 5/32"일 수 있으며 FEP가 바람직하지만, 임의의 플라스틱 재료로 만들어질 수 있다. 튜브는 직접 작동식 공기 조절기(32)로 안내된다. 사용되는 공통 부품이 SMC로부터 입수 가능하다. 상업적으로 입수 가능한 다른 많은 것들이 존재한다.
조절기(30)는 유량계(34)에 연결된다. 이들을 연결하는 튜브는 내화학성 PFA이며 조절기(30)로부터 유량을 처리할 수 있을 정도로 큰 임의의 크기일 수 있다. ½ "튜브 크기가 바람직하다. 적합한 유량계 부품은 SMC로부터 제공된다. 유량계(34)는 점선(35)에 의해 도시된 제어기(4a)와 전기 통신한다. 일부 실시예들에서, 유량계(34)는 Futurestar로부터 입수 가능한 것과 같은 가변 영역 유량계이다.
액체는 그 다음에 티(7)를 통해 통과한다. 제 1 브랜치(10)는 화학물질 용기(1)로의 복귀 튜브이다. 이는 유동 제어 시스템(200)에 의해 소비되지 않는 액체의 재순환 경로를 제공한다.
재순환 루프(300)는 (선택적인 화학물질 용기(1), 흡입 튜브(2)(화학물질 용기(1) 내로), 펌프(3a), 조절기(30), 유량계(34), 및 복귀 튜브(10) 그리고 복귀 튜브(10) 상에 로케이팅되는 하나 또는 그 초과의 배압 유닛들(24a 및 24b)(화학 약품 용기(1) 내로)을 포함한다. 조절기는 펌프의 하류에 로케이팅되고 유량계는 조절기의 하류에 로케이팅된다. 조절기는 전자식으로 제어되는 조절기 또는 기계적으로 제어되는 조절기일 수 있다. 이 루프는 유량계(34), 펌프(3a) 및 제어기(4a)가 결합하여 펌프 유동을 제어하기 때문에 펌프 유동 제어 루프로 지칭될 수 있다.
일부 대체 실시예들에서, 복귀 라인(10)(접합부(7)의 하류에 로케이팅됨)은, 필터, 수동 차단 밸브들, 공압식 공기 작동식 밸브들, 가변 영역 유량계(8) 및 수동 배압 제어 밸브(9)를 갖는 수동 배압 제어 시스템(24a), 및/또는 공압 구동식 제어 밸브(27)를 제어하는 제어기(26)에 전기적으로 연결되는 압력 변환기(25)를 갖는 배압 제어 시스템(24b) 중 하나 또는 그 초과를 가질 수 있다.
접합부(7)의 하류에는 유체 연결되는 돔 로딩식 조절기(13a), 유량계(12a) 및 선택적인 차단 밸브(11)를 가지며 또한 전기 연결부(30)를 통해 유량계와 연통하고 조절기(13a)를 제어하는 제어기(14a)를 가지는 유동 제어 시스템(100)이 있는데, 이는 장치의 이 부분의 목적이 유량계(12a)를 통해 유동을 제어하기 위한 것이기 때문이다. 조절기(13a)는 선택적인 차단 밸브(11)를 통해 티(7) 및 이에 의해 재순환 루프(300)에 연결되는 튜브(36)에 유체 연결된다. 일부 실시예들에서, 유용한 차단 밸브들은 티(tee)(7)와 조절기(13a) 사이에 유체 연결되는 공압 또는 수동 차단 밸브(11)일 수 있다.
차단 밸브(11)의 하류 튜브(36)는 조절기(13a) 및 유량계(12a)에 공급한다. 튜브 크기는 바람직하게는 ¼" 외경일 수 있다. 조절기(13a)가 전자 제어기(14a)(이는 유량계(12a)로부터 신호 입력들을 얻고 라인(39)을 통해 가스 서플라이(5)로부터 조절기(13a)로의 가스의 유동을 제어하는 전자 제어기(14a)의 밸브(도시 생략)를 제어함)에 의해 제어되기 때문에, 이는 제어식 조절기로서 지칭될 수 있다. (이는 고정된 수동 조정 방법을 사용하는 수동 조절기(32)로부터 공기압이 공급되는 조절기(30)와는 대조적이다.) 또한, 제어된 조절기(13a, 14a)가 또한 제어된 밸브(또한 제어 밸브로서 지칭됨)를 가지며, 유동 전송기(12)에 응답하여 작동하기 때문에, 이들 3 개의 컴포넌트들은 함께 유동 제어기로 또한 지칭될 수 있다.
튜브(36)는 돔 로딩식 압력 조절기(13a)에 연결된다. 유용한 조절기는 4.5 LPM의 유동 용량을 갖는 SMC로부터 입수 가능하다. 최대 압력(파일롯 및 액체)은 0.5MPa이며, 0.4MPa(파일럿 및 액체)이 실제 공칭 작동 최대 압력들이다. 최대 압력 요동 억제를 위한 최적의 파일럿 압력 범위는 0.15 ± 0.05 MPa이다. 파일럿 압력이 낮을수록, 압력 요동이 더 양호하게 억제된다. 파일럿 압력은 밸브 개방 %를 제어하며; 더 낮은 압력은 밸브가 덜 개방되는 것을 유발한다. 이는 유량을 감소시킨다. 압력 조절기(30)로부터의 출력이 약 0.2MPa 압력이고 압력 조절기(13a)에 0.1MPa 파일럿 압력이 공급되면, 조절기는 압력 요동을 억제하면서 액체 압력을 0.1MPa 미만으로 감소시킬 것이다. 이 조절기(13a)는 압력 요동 억제의 제 2 단계를 구성한다. 이 실시예에서, 압력 요동 억제의 영향은 압력 조절기(13a)의 하류에 있는 유량계(12a)에 의해 측정될 것이다.
조절기(13a)는 공기 튜브(37)를 통해 제어기(14a)에 연결된다. 공기 튜브(37)는 외경이 1/4" 또는 5/32"일 것이며 FEP보다 바람직하지만, 임의의 플라스틱일 수 있다. 제어기(14a)는 Sentronic D 또는 Plus이다. 제어기는 제어기가 조절기(13a)에 대한 가스 압력을 조절한다는 점을 제외하고는, 4a에서 설명한 것과 동일한 방식으로 작동된다. 제어기 펌웨어는 조절기(13a)에 0.15 ± 0.05 MPa의 가스 압력 범위를 공급하도록 설정된다. 요약하면, 제어기(14a)는 유량계(12)로부터 신호를 수신하고 유량계(12a)에 의해 측정된 유량 셋포인트를 유지하기 위해 조절기(13a) 로의 가스 압력 공급을 조절한다.
조절기(13a)는 튜브를 통해 유량계(12a)에 연결된다. 유량계(12a)는 전기 연결부(39)를 통해 제어기(14a)에 연결된다. 유량계(12a)는 0 - 4 LPM의 유동 범위를 갖는 Levitronix Leviflow 초음파 유량계일 수 있다. 초음파 유량계들은 액체 압력이 10 psig 미만인 경우에도 정확하게 유량을 측정할 수 있다.
제어기(14a), 조절기(30) 및 제어기(4a)는 모두 조절기(40)에 의해 공급된다. 조절기(40)은 최대 유량 용량이 1500 LPM인 대용량 조절기이다. 일반적인 부품이 SMC로부터 입수가능하다. 상업적으로 입수 가능한 많은 유사한 부품들이 존재한다. 조절기(40)는 가압 가스, 전형적으로 공기 또는 질소 서플라이(5)에 의해 공급된다.
유량계(12a)에 후속하여, 유체는 역류를 방지하는 체크 밸브(15)를 통해 유동하고, 그리고 그 다음에, 상기 설명되고 도 1에 도시된 바와 같이 블렌딩될 수 있는 공구 또는 시스템의 다른 부품으로 유동한다. 재순환 루프들 및 유동 제어 시스템을 각각 포함하는 다수의(하나보다 많은) 저압 요동 유동 제어 장치들은 다수의 액체 컴포넌트들이 소비되거나 블렌딩되는 더 큰 시스템 등에서 채용될 수 있다. 유용한 체크 밸브들은 Entegris 또는 Parker의 체크 밸브들을 포함한다.
본 발명의 제 3 실시예는 도 3에 도시된다. 본 실시예의 펌프(3b)는 이중 다이어프램들을 포함하는 저압 요동 펌프이다. 이 펌프는 실시예 1의 펌프와 같이 작동한다. 흡입 및 배출 스트로크들은 흡입과 배출 사이에서 발생하는 교차 단계와 배출 단계를 교번한다. 펌프는 대부분의 다른 다이어프램 또는 벨로우즈 펌프들에서 발견되는 압력 강하를 감소시키고, 신뢰할 수 없는 통합 펄스 감쇠기가 없다. 펌프(3b)는 최대 파일럿 압력이 100 psig이고 최대 액체 압력이 80 psig이다. 펌프(3b)의 최대 유동 용량은 20 LPM이다. 이는 실시예 1의 펌프보다 더 높은 압력 및 유동 용량이다.
펌프(3b)의 이중 챔버들은 공기 튜브들(29 및 29a)을 통해 개별적으로 공급된다. 공기 튜빙은, 바람직하게는, 외경의 3/8 " 또는 그보다 크다. 튜브(29 및 29a)는 바람직하게는 FEP일 수 있지만, 어떠한 플라스틱도 적합하다. 펌프(3b)는 튜브(29 및 29a)에 의해 연결된 제어기(4)에 의해 공급된다. 펌프(3b)는 바람직하게는, Trebor Evolve 20 "X"모델이다. 이 펌프(3b)는 1 단 압력 요동 억제를 구성한다.
제어기(4)는 바람직하게는, Trebor PC15-02이다. 이 제어기는 도 1에서 설명된 것과 동일하다.
도 3에서, 제어기(4)는 유량계(34)로부터 피드백 신호들을 수신한다. 제어기는 PID 제어기 능력을 포함해야 하고 유량계(34)에 의해 측정된 유량과 제어기(4)에 공급된 셋포인트 사이에 차이가 있을 때, 펌프 속도를 바꾸도록 프로그래밍되어야 한다. 추가로, 제어기는 오버랩 백분율을 변경하도록 프로그래밍되어야 하므로, 펌프 사이클 레이트가 증가함에 따라 오버랩이 감소한다.
펌프(3b)는 튜브를 통해 펌프의 하류에 로케이팅되는 선택적 필터 하우징(6)에 연결된다. 필터 하우징은 도 1에서 설명된 것과 동일하다.
선택적 필터 하우징(6)은 튜브를 통해 다운 스트림 돔 로딩식 압력 조절기(30a)에 연결된다. SMC로부터 입수 가능한 유용한 조절기는 91 LPM의 유동 용량을 갖는다. 이는 최대 유량 20 LPM, 약 4.5 : 1의 비율의 펌프(3b)와 비교한다. 이 실시예에서, 최대 압력(파일럿 및 액체)은 0.5 MPa이고, 0.4 MPa(파일럿 및 액체)이 실제 공칭 작동 최대 압력들이다. 최대 압력 요동 억제를 위한 최적의 파일럿 압력 범위는 0.25 ± 0.05 MPa이다. 이미 설명된 바와 같이, 파일럿 압력이 낮을수록 더 낮은 압력 요동을 발생시키지만, 또한 더 낮은 출구 압력 및 더 낮은 유량들을 발생시킨다. 조절기는 펌프(3b)로부터 더 높은 압력 공급과 함께 압력 요동을 효과적으로 억제하면서 더 높은 출구 압력에서 작동할 수 있다. 최적으로, 펌프(3b)는 60 내지 70 psig에서 펌프를 나가는 액체를 조절기(30a)에 공급해야 한다. 이 조절기(30a)는 2 단 압력 요동 억제를 구성한다.
돔 로딩식 조절기(30a)에는 튜빙(31)을 통해 가스 압력이 제공된다. 이 튜브는 외경이 ¼ "또는 5/32"일 수 있으며 FEP가 바람직하지만, 임의의 플라스틱 재료로 만들어질 수 있다. 튜브는 예컨대, SMC로부터 입수 가능한 직접 작동식 공기 조절기(32로 안내된다.
조절기(30a)는 유량계(34)에 연결된다. 이들을 연결하는 튜브(33)는 내화학성 재료이고 조절기(30a)로부터 유량을 처리할 수 있을 정도로 충분히 큰 임의의 크기일 수 있다. ½ "튜브 크기가 바람직하다. 적합한 유량계 부품은 SMC에 의해 제조된 1.8 - 20 LPM 유량 와류 유량계이다. 유량계(34)는 전기 커넥터(35)를 통해 제어기(4)에 연결된다. 일부 실시예들에서, 유량계(34)는 Futurestar로부와 같은 가변 영역 유량계이다.
액체는 그 다음에 티(7)를 통해 통과한다. 제 1 브랜치(10)는 화학물질 용기(1)로의 복귀 튜브이다. 이는 유동 제어 시스템에 의해 소비되지 않는 액체의 재순환 경로를 제공한다.
재순환 루프(300)는 선택적인 화학물질 용기(1), 제공될 때 화학물질 용기(1) 내에 배치되는 흡입 튜브(2), 펌프(3b), 조절기(30a) 및 티(7)의 상류에 있는 유량계(34)를 가지며, 복귀 튜브(10) 그리고 선택적으로 화학물질 용기(1)로 다시 복귀 튜브(10)의 배압 유닛(24a 또는 24b)이 티에(그리고 그의 하류에) 부착된다. 재순환 루프(300)는, 유량계(34), 펌프(3b) 및 제어기(4)가 결합하여 펌프로부터의 액체의 유동을 제어하기 때문에, 펌프 유동 제어 루프(300)로 또한 지칭될 수 있다. 도시된 바와 같이, 재순환 루프는 또한 필터(6)를 갖는다. 대안의 실시예들에서, 추가적인 컴포넌트들이 재순환 루프에 포함될 수 있다.
예컨대, 일부 대체 실시예들에서, 복귀 라인(10)은, 필터, 수동 차단 밸브들, 공압식 공기 작동식 밸브들, 가변 영역 유량계(8) 및 수동 배압 제어 밸브(9)로 구성된 수동 배압 시스템(24a) 또는 공압 구동식 제어 밸브(27)를 제어하는 제어기(26)에 전기적으로 연결되는 압력 변환기(25)로 구성된 배압 제어 시스템(24b) 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
결합된 돔 로딩식 조절기(13b), 유량계(12b) 및 제어기(14b)는, 이 루프의 목적이 유량계(12b)를 통한 유동을 제어하는 것이기 때문에, 유동 제어 시스템(100)으로 지칭된다. 조절기(13b)는 밸브(11)를 통해 티(7)에 연결되는 튜브(36)에 연결된다.
게다가, 일부 대안의 실시예들에서, 티(7)와 조절기(13b) 사이의 선택적인 공기압 차단 밸브(11) 또는 티(7)와 조절기(13b) 사이의 수동 차단 밸브 또는 양자 모두가 존재할 수 있다.
튜브(36)는 조절기(13b) 및 유량계(12b)에 유체를 제공한다. 튜브의 크기는 바람직하게는 3/8" 외경일 수 있다. 튜브(36)는 돔 로딩식 압력 조절기(13b)에 연결된다. 바람직한 조절기는 15 LPM의 유동 용량을 갖는 SMC이다. 최대 압력(파일롯 및 액체)은 0.5MPa이며, 0.4MPa(파일럿 및 액체)이 실제 공칭 작동 최대 압력들이다. 최대 압력 요동 억제를 위한 최적의 파일럿 압력 범위는 0.15 ± 0.05 MPa이다. 조절기(13b)는 압력 요동 억제를 위한 유효 파일럿 압력 범위에서 작동하면서, 도 2에 도시된 제 2 실시예의 조절기(13b)보다 0.1 내지 0.2 MPa 파일럿 압력에서 작동하는 더 높은 유량들을 얻을 것이다. 이 조절기(13b)는 압력 요동 억제의 제 3 단계를 구성한다. 이 실시예에서, 압력 요동 억제의 영향은 압력 조절기(13b)의 하류에 있는 유량계(12b)에 의해 측정될 것이다.
조절기는 공기 튜브(37)를 통해 제어기(14b)에 연결된다. 공기 튜브(37)는 외경이 1/4" 또는 5/32"일 것이며 FEP보다 바람직하지만, 임의의 플라스틱일 수 있다. 제어기(14b)는 Sentronic D 또는 Plus일 수 있다. 제어기는 제어기가 조절기(13b)에 대한 가스 압력을 조절한다는 점을 제외하고는 4a(도 2)에 대해 설명한 것과 동일한 방식으로 작동된다. 제어기 펌웨어는 조절기(13b)에 0.15 ± 0.05 MPa의 압력 범위를 공급하도록 설정될 수 있다. 요약하면, 제어기(14b)는 유량계(12b)로부터 신호를 수신하고 유량 셋포인트를 유지하기 위해 조절기(13b)로의 압력 공급을 조절한다.
조절기(13b)는 도시된 튜브를 통해 유량계(12b)에 연결된다. 유량계(12b)는 전기 연결부(38)를 통해 제어기(14b)에 연결된다. 유량계(12b)는 0 - 20 LPM의 유량 범위를 갖는 Levitronix Leviflow 초음파 유량계일 수 있다. 초음파 유량계들은 액체 압력이 10 psig 미만인 경우에도 정확하게 유량을 측정할 수 있다.
제어기(14b), 조절기(30a) 및 제어기(4)는 모두 조절기(40)에 의해 공급된다. 조절기(40)는 예컨대, SMC로부터 최대 유량 용량 1500 LPM을 갖는 더 큰 용량 조절기일 수 있다. 조절기(40)는 서플라이(5)로부터 공기 또는 질소에 의해 공급된다.
유량계(12b)에 후속하여, 유체는 역류를 방지하는 체크 밸브(15)를 통해 유동하고, 그리고 그 다음에, 혼합 또는 다른 사용을 위해 시스템의 다른 부품으로 유동한다. 체크 밸브의 하류의 계량된 양의 액체가 도 1에 도시된 바와 같이, 블렌딩된 액체를 형성하기 위해 장치의 혼합 부분 내로 지향될 수 있다. Entegris 또는 Parker 체크 밸브가 사용될 수 있다. 다수의 펌프 루프들(100) 및 유동 제어기 유닛들(100)이 다수의 액체 스트림들을 위한 더 큰 시스템에 채용될 수 있다.
사용시, 조작자는 전형적으로 액체를 포함하는 액체 공급 용기를 부착하고 딥튜브(2)를 삽입해야 한다. 펌프는 흡입을 사용하여 작동하여 용기로부터 액체를 제거한다. 액체는 용기로부터, 펌프, 선택적 필터(6), 일부 실시예들에서는 조절기(30 또는 30a), 그리고 일부 실시예들에서는 배압 유닛들(24a 및 24b)을 통해 재순환하여 용기로 복귀한다.
하류가 필요하고 액체의 유동 제어가 요망되는 경우, 선택적 밸브(11)가 개방되고 제어된 조절기(13, 13a 또는 13b)(실시예에 따라)가 개방되어 유동 제어기 시스템으로의 유동을 시작한다. 조절기의 밸브는 유량계(12, 12a 또는 12b)(실시예에 따라)로부터의 피드백에 기초하여 파일럿 압력을 조정하는 제어기(14, 14a 또는 14b)(실시예에 따라)에 의해 개방되는 비율을 조정할 것이다. 조절기(30 및 30a)는 액체 압력 요동을 감소시킨다. 최적의 맥동 감쇠 및 유동 제어를 제공하기 위해 본 발명에 의해 개시된 범위가 되도록 파일럿 압력이 제어기(14a 또는 14b)에서 설정된다. 따라서, 조절기(13, 13a, 및 13b)는 제 2 또는 제 3 단 압력 요동 억제 및 유동 제어를 동시에 제공한다.
13, 13a 또는 13b가 개방과 동시에, 재순환 루프(300)로부터 액체를 빼내고,
유량계(34)는 유량 변화(이는 셋포인트 유량에 비해 감소됨)를 검출하고 속도를 조정하기 위해 펌프(3, 3a 또는 3b)(실시예에 따라)에 신호를 보낸다. 펌프는 제어기로부터 (만약 존재한다면) 신호들에 따라 다른 변수들을 조정할 수 있다.
본 발명은 액체 블렌드를 형성하거나 다른 장비 또는 공구들에 공급하는데 사용될 수 있는 낮은 압력 요동으로 일정량의(steady volume) 액체를 공급하는 장치들 및 방법들을 제공한다. 본 발명은 특정 실시예들을 참조하여 설명되었다. 설명된 실시예들에 대한 수정들 및 대체들이 이루어질 수 있으며, 따라서 본 발명이 단지 설명된 실시예들로 제한되지 않는다는 것이 이해되고 예상된다.

Claims (34)

  1. 저압 요동(low pressure fluctuation) 제어 장치에 있어서,
    유체 연통시 포함하는 액체를 재순환시키기 위한 재순환 루프(recirculation loop), 딥튜브(dip tube), 펌프(pump), 조절기(regulator), 유량계(flow meter) 및 상기 재순환 루프의 접합부(junction);
    상기 접합부를 통해 그리고 상기 접합부의 하류에서 상기 재순환 루프와 유체 연통하는 유동 제어 시스템을 포함하며,
    상기 재순환 루프는 딥튜브를 통해 공급 용기로부터 상기 액체를 흡입하고 상기 재순환 루프의 상기 접합부의 하류에 있는 복귀 튜브를 통해 상기 액체의 적어도 일부를 상기 공급 용기로 복귀시키며,
    상기 펌프는 다이어프램(diaphragm) 또는 벨로우즈(bellows) 유형 펌프인,
    저압 요동 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템은 유동 제어기를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유동 제어기는 유량계 및 유체 연통 제어식 조절기를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 유량계는 유동 전송기(flow transmitter)인,
    저압 요동 제어 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유량계들은 유동 전송기들인,
    저압 요동 제어 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템의 상기 유량계는 유동 전송기인,
    저압 요동 제어 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 상기 조절기는 직접-작동식 공기 조절기(direct-operated air regulator)에 의해 제어되는,
    저압 요동 제어 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템은 차단 밸브(isolation valve)를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 상기 유동 전송기는 상기 유동 전송기로부터 신호를 수신하고 상기 펌프로의 파일럿 압력을 조정하는 제어기에 전기 연결되는,
    저압 요동 제어 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템은 상기 유동 제어기의 하류에 체크 밸브(check valve)를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프는 상기 딥튜브, 상기 펌프, 상기 액체 유동 조절기, 상기 유량계, 및 상기 재순환 루프의 상기 접합부에 연결되어 그 사이에 상기 유체 연통을 제공하는 튜브들을 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템은 상기 유동 제어기를 상기 접합부에 연결하여 상기 유체 연통을 제공하는 튜브들을 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템의 상기 제어기는 상기 유동 제어 시스템의 상기 유동 전송기로부터 신호를 수신하고 상기 신호에 응답하여 상기 조절기로 상기 가스 압력을 조절하는,
    저압 요동 제어 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프는 상기 복귀 튜브에 로케이팅되는 배압 제어기(back pressure controller)를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 배압 제어기는 밸브 및 유량계를 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 배압 제어기는 니들 밸브(needle valve) 및 로토미터(rotometer)를 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 배압 제어기는 압력 변환기(pressure transducer), 제어기 및 공압 구동식 밸브(pneumatic actuated valve)를 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프는 상기 재순환 루프에 필터를 더 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 또는 그 초과의 조절기들은 두 개의 다이어프램들을 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조절기들은 2 개의 다이어프램들을 포함하는,
    저압 요동 제어 장치.
  21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 상기 유량계는 상기 재순환 루프의 상기 조절기의 하류에 있고 상기 조절기에 배압을 제공하는,
    저압 요동 제어 장치.
  22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펌프는 교차상 펌프(cross-phase pump)인,
    저압 요동 제어 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 조절기는 상기 조절기의 최대 볼류메트릭 유량(volumetric flow rate) 대 최대 용적 유량 펌프의 비율이 2.5 : 1 내지 5.5 : 1이 되도록 크기가 정해지는,
    저압 요동 제어 장치.
  24. 제 1 항 내지 제 23 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유동 제어 시스템의 상기 유동 제어기의 유량계는 상기 유동 제어 시스템의 상기 유동 제어기의 제어 밸브의 하류에 있는,
    저압 요동 제어 장치.
  25. 액체를 블렌딩하는(blending) 장치 또는 프로세스에 있어서,
    액체를 재순환하기 위한 재순환 루프;
    상기 재순환 루프와 유체 연통하는 액체 재료 공급 라인 ― 상기 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가지며, 상기 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 블렌드를 만들기 위해 액체와 혼합될 액체 컴포넌트용 제 2 유동 제어기 ― 상기 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 및 하나 또는 그 초과의 다른 액체 컴포넌트들이 블렌딩된 액체를 형성하는 접합부 또는 매니폴드를 포함하며;
    상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량(suction lift capacity)을 갖는 펌프를 포함하며, 상기 펌프는 상기 펌프의 속도를 조절하는 수단 그리고 다이어프램들 또는 벨로우즈에 대한 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 전부를 조절하기 위한 수단을 제공하며;
    상기 장치를 작동시키는 프로세스는 상기 재순환 루프의 액체의 20 % 또는 그 미만을 상기 액체 재료 공급 라인으로 지향시키는 단계를 포함하는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 장치를 작동시키는 프로세스는, 액체 공급 압력이 액체 재료 라인과의 접합부와 펌프 사이 재순환 루프에서 측정될 때, 상기 재순환 루프의 액체 압력과 같거나 큰 펌프 내 가스 배압을 단계 포함하는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  27. 제 1 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치를 작동시키는 프로세스는 상기 펌프에서의 가스 배압 및 벤츄리 압력을 ± 10 %로 동일하게 조정하는 단계를 포함하는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  28. 액체를 블렌딩하는(blending) 장치 또는 프로세스에 있어서,
    액체를 재순환하기 위한 재순환 루프;
    상기 재순환 루프와 유체 연통하는 액체 재료 공급 라인 ― 상기 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가지며, 상기 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 블렌드를 만들기 위해 액체와 혼합될 액체 컴포넌트용 제 2 유동 제어기 ― 상기 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 및 하나 또는 그 초과의 다른 액체 컴포넌트들이 블렌딩된 액체를 형성하는 접합부 또는 매니폴드를 포함하며;
    상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량(suction lift capacity)을 갖는 펌프를 포함하며, 상기 펌프는 상기 펌프의 속도를 조절하는 수단 그리고 다이어프램들 또는 벨로우즈에 대한 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 전부를 조절하기 위한 수단을 제공하며;
    상기 장치를 작동시키는 프로세스는, 액체 공급 압력이 액체 재료 라인과의 접합부와 펌프 사이 재순환 루프에서 측정될 때, 상기 재순환 루프의 액체 압력과 같거나 큰 펌프 내 가스 배압을 단계 포함하는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  29. 액체를 블렌딩하는 장치 및 프로세스에 있어서,
    액체를 재순환하기 위한 재순환 루프;
    상기 재순환 루프와 유체 연통하는 액체 재료 공급 라인 ― 상기 액체 재료 공급 라인은 제 1 유동 제어기를 가지며, 상기 제 1 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 블렌드를 만들기 위해 액체와 혼합될 액체 컴포넌트용 제 2 유동 제어기 ― 상기 제 2 유동 제어기는 폐쇄 루프 제어 유형임 ―;
    액체 및 하나 또는 그 초과의 다른 액체 컴포넌트들이 블렌딩된 액체를 형성하는 접합부 또는 매니폴드를 포함하며;
    상기 재순환 루프는 배압 제어기, 흡입 리프트 용량(suction lift capacity)을 갖는 펌프를 포함하며, 상기 펌프는 상기 펌프의 속도를 조절하는 수단 그리고 다이어프램들 또는 벨로우즈에 대한 챔버 오버랩, 가스 배압, 벤츄리 압력 및 가스 및 진공 유동 중 하나 또는 그 초과 또는 전부를 조절하기 위한 수단을 제공하며;
    상기 장치를 작동시키는 프로세스는 상기 펌프에서의 가스 배압 및 벤츄리 압력을 ± 10 %로 동일하게 조정하는 단계를 포함하는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  30. 제 1 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 배압 제어기(또는 배압을 조정하는 수단)는 수동, 전자, 또는 공압으로 조절 가능한,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  31. 제 1 항 내지 제 30 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체에 대한 상기 제 1 유동 제어기는 1 - 20 또는 2 - 8 또는 1 - 3 LPM으로 설정되는,
    액체를 블렌딩하는 장치 또는 프로세스.
  32. 제 1 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 따른 상기 장치 중 임의의 장치를 작동시키는 방법에 있어서,
    압력을 갖는 액체를 제공하도록 일정 압력으로 펌프를 통해 액체 공급 용기로부터 액체를 재순환 루프 내로 펌핑하는 단계;
    상기 재순환 루프의 복귀 부분에 로케이팅되는 배압 제어기를 통해 상기 액체를 통과시킨 이후에 재순환 루프의 복귀 부분에서 상기 액체의 적어도 일부를 다시 상기 액체 공급 용기로 재순환시키는 단계; 및
    상기 액체의 나머지를 상기 재순환 루프로부터 유동 제어기를 통해 통과시는 단계를 포함하며, 상기 유동 제어기는 상기 유동 제어기의 하류에 있는 제어된 체적의 액체를 제공하는,
    상기 장치 중 임의의 장치를 작동시키는 방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 재순환 루프의 조절기를 통해 상기 액체를 유동시키는 단계를 더 포함하는,
    상기 장치 중 임의의 장치를 작동시키는 방법.
  34. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서,
    상기 펌프가 펌핑되는 동안 상기 액체의 적어도 일부를 연속적으로 상기 액체 공급 용기로 다시 재순환시키는 단계를 더 포함하는,
    상기 장치 중 임의의 장치를 작동시키는 방법.
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Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI595339B (zh) * 2014-10-08 2017-08-11 慧盛材料美國責任有限公司 低的壓力波動的流控制設備和方法
US10634538B2 (en) 2016-07-13 2020-04-28 Rain Bird Corporation Flow sensor
CN107170501B (zh) * 2017-05-26 2018-02-23 中国核动力研究设计院 一种抑制汽液两相自然循环系统流动不稳定的方法
US10473494B2 (en) 2017-10-24 2019-11-12 Rain Bird Corporation Flow sensor
JP6849574B2 (ja) * 2017-11-07 2021-03-24 株式会社神戸製鋼所 混合装置
US10451461B2 (en) * 2018-01-12 2019-10-22 Price Industries Limited Venturi air flow sensor and control system
WO2020005657A1 (en) 2018-06-29 2020-01-02 Applied Materials, Inc. Liquid lithium supply and regulation
US11662242B2 (en) 2018-12-31 2023-05-30 Rain Bird Corporation Flow sensor gauge
EP3924085B1 (en) * 2019-03-26 2023-06-28 Versum Materials US, LLC Degassers, degassing systems and the methods of using them
CN110238708B (zh) * 2019-06-20 2024-01-23 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种磁流变抛光机床磁流变液循环系统
TWI774041B (zh) * 2019-10-15 2022-08-11 信紘科技股份有限公司 氣液混合調控系統及調控方法
US11874149B2 (en) 2020-04-27 2024-01-16 Rain Bird Corporation Irrigation flow sensor systems and methods of detecting irrigation flow
TWI809498B (zh) * 2020-09-18 2023-07-21 美商慧盛材料美國責任有限公司 材料供應系統及使從氣體供應和分配系統分配的氣體的壓力變化實質上降低之方法
CN112808054A (zh) * 2020-12-30 2021-05-18 常州市深水城北污水处理有限公司 一种水流式搅拌器
KR20230010072A (ko) * 2021-07-08 2023-01-18 주식회사 제우스 식각 장치 및 그 제어 방법
FR3138326A1 (fr) * 2022-08-01 2024-02-02 Exel Industries Installation de mélange à purge intermédiaire et procédé de commande associé
US20230381725A1 (en) * 2022-05-31 2023-11-30 Exel Industries Mixing plant with intermediate purge and associated control method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140261824A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Slurry Supply and/or Chemical Blend Supply Apparatuses, Processes, Methods of Use and Methods of Manufacture

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5480292A (en) 1993-05-19 1996-01-02 Asti Sae Dual chamber pump
US5924794A (en) 1995-02-21 1999-07-20 Fsi International, Inc. Chemical blending system with titrator control
JP3373144B2 (ja) 1997-09-10 2003-02-04 アドバンス電気工業株式会社 流量コントロールバルブ
US6352592B1 (en) * 1998-01-16 2002-03-05 Silicon Valley Group, Thermal Systems Llc Free floating shield and semiconductor processing system
US6095194A (en) 1998-03-20 2000-08-01 Nippon Pillar Packaging Co., Ltd. Pulsation suppression device for a pump
JP2002513178A (ja) * 1998-04-30 2002-05-08 エフエスアイ インターナショナル インコーポレイテッド スラリー調合における伝導度フィードバック制御システム
US6168048B1 (en) 1998-09-22 2001-01-02 American Air Liquide, Inc. Methods and systems for distributing liquid chemicals
US20030010792A1 (en) * 1998-12-30 2003-01-16 Randy Forshey Chemical mix and delivery systems and methods thereof
JP3179064B2 (ja) * 1999-01-18 2001-06-25 株式会社東京精密 スラリーの供給装置
JP3205909B2 (ja) 1999-10-25 2001-09-04 日本ピラー工業株式会社 脈動低減装置付きポンプ
US7905653B2 (en) * 2001-07-31 2011-03-15 Mega Fluid Systems, Inc. Method and apparatus for blending process materials
SG148839A1 (en) 2000-07-31 2009-01-29 Celerity Inc Method and apparatus for blending process materials
US6561381B1 (en) * 2000-11-20 2003-05-13 Applied Materials, Inc. Closed loop control over delivery of liquid material to semiconductor processing tool
US6554467B2 (en) 2000-12-28 2003-04-29 L'air Liquide - Societe' Anonyme A'directoire Et Conseil De Surveillance Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Process and apparatus for blending and distributing a slurry solution
US6572255B2 (en) * 2001-04-24 2003-06-03 Coulter International Corp. Apparatus for controllably mixing and delivering diluted solution
TW583355B (en) 2001-06-21 2004-04-11 M Fsi Ltd Slurry mixing feeder and slurry mixing and feeding method
TW571182B (en) 2001-12-04 2004-01-11 Smc Kk Flow rate control apparatus
US6732017B2 (en) 2002-02-15 2004-05-04 Lam Research Corp. System and method for point of use delivery, control and mixing chemical and slurry for CMP/cleaning system
US6994464B2 (en) * 2002-04-11 2006-02-07 Mobius Technologies, Inc Control system and method for continuous mixing of slurry with removal of entrained bubbles
JP3621690B2 (ja) * 2002-04-16 2005-02-16 株式会社イワキ コントロールシステム
JP3995543B2 (ja) 2002-07-03 2007-10-24 旭有機材工業株式会社 流体制御弁
SG144762A1 (en) 2002-07-19 2008-08-28 Entegris Inc Fluid flow measuring and proportional fluid flow control device
JP4188651B2 (ja) * 2002-09-24 2008-11-26 森下仁丹株式会社 パイプ
US6860723B2 (en) * 2002-10-05 2005-03-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd Slurry flow control and monitor system for chemical mechanical polisher
EP1694885A4 (en) * 2003-04-18 2007-12-19 Applied Materials Inc GALVANIZATION SYSTEM WITH MULTIPLE CHEMISTRY
CN1713967B (zh) * 2003-06-20 2011-10-19 富士通半导体股份有限公司 药液供给装置
JP4461329B2 (ja) 2004-08-31 2010-05-12 旭有機材工業株式会社 流体制御装置
BRPI1007538A2 (pt) * 2009-01-23 2016-02-16 Rupp Warren Inc método, dispositivo, e, método para detectar uma posição de margem de ajuste ótima de uma unidade de diafragma de uma bomba
US8297830B2 (en) * 2009-03-04 2012-10-30 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Slurry system for semiconductor fabrication
CN101632974B (zh) * 2009-08-17 2011-05-11 清华大学 无稳压器长尺寸喷涂管道压力稳定装置
JP2011115754A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Hitachi Plant Technologies Ltd 化学装置
US20120122373A1 (en) * 2010-11-15 2012-05-17 Stmicroelectronics, Inc. Precise real time and position low pressure control of chemical mechanical polish (cmp) head
CN102133731B (zh) * 2011-01-06 2012-10-10 清华大学 一种用于cmp抛光头多腔室的压力控制系统
EP3076399B1 (en) * 2013-11-26 2019-01-09 Ingeniería Y Marketing, S.A. Portable device for the boration of continuously flowing water
CN203856697U (zh) * 2014-06-11 2014-10-01 北方工具设备（宁波）有限公司 一种稳定输出的双隔膜泵
TWI595339B (zh) * 2014-10-08 2017-08-11 慧盛材料美國責任有限公司 低的壓力波動的流控制設備和方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140261824A1 (en) * 2013-03-18 2014-09-18 Air Products And Chemicals, Inc. Slurry Supply and/or Chemical Blend Supply Apparatuses, Processes, Methods of Use and Methods of Manufacture

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