TW201608133A - 用於在精密系統及應用中的馬達驅動元件之抗背隙機構 - Google Patents

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Abstract

可使用一抗背隙裝置減小或消除一精密系統(諸如一泵抽系統)中之背隙，該抗背隙裝置具有耦合至一活塞且相對於該活塞固定之一第一螺母。該第一螺母及一第二螺母可與驅動該活塞之一馬達之一導螺桿嚙合。限制或防止該第一螺母與該第二螺母之間之相對旋轉。一偏壓構件維持沿該導螺桿之該第一螺母與該第二螺母之間之一間隔關係，使得該第一螺母保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿旋轉時減小或消除背隙。

Description

用於在精密系統及應用中的馬達驅動元件之抗背隙機構 [相關申請案之交叉參考]
本申請案主張2014年5月28日申請之美國臨時申請案第62/004,117號之優先權權利，該案之全文(包含附件)以引用之方式併入本文中。
本發明大體上係關於抗背隙機構，且更特定言之，本發明係關於一種用於半導體製造及其他精密應用中之馬達驅動元件(諸如活塞或閥)之抗背隙機構。
在一機械系統中，部件之間之空隙或間隙可在未將可觀力或運動施加至一機械序列中之下一部件之情況下引起一部件在一方向上移動。此指稱背隙且係機械系統之一已知特性。
背隙可容許潤滑、製造誤差、負載下撓曲、熱膨脹等等。實際上，諸多應用容許某一背隙來防止卡住。
然而，對於一些應用，背隙可為非所要的。其實，可期望最小或零背隙用於精密應用。
舉例而言，用於半導體製程中之單級泵及多級泵需要提供對將一流體施配至(例如)一晶圓上所依之量及/或速率之精密控制。然而，此等泵中之馬達驅動活塞總成會經受背隙，此會減小其準確度。作為 另一實例，背隙會成為感測及控制應用(其中由一馬達驅動一閥打開及關閉)之一爭議。作為又一實例，採用馬達驅動閥之液體流控制系統會經受背隙。
當前抗背隙解決方案可對由各種因數(諸如製造容限、流體流方向、用於新增一抗背隙裝置之可用空間、歸因於新增一抗背隙裝置之可放置於一馬達上之額外負載、馬達大小、可由馬達產生之額外熱量等等)約束之某些應用有頗多限制或甚至不適用於該等應用。舉例而言，一抗背隙解決方案可涉及增大一馬達之功率來消除背隙。然而，若提供更大功率，則馬達亦產生更多熱量。在其中使用一溫度敏感流體之應用中，此抗背隙解決方案將不可行或非所要的，此係因為較高溫度會損害流體。此外，若需要增大馬達之大小來提供更大功率，則此抗背隙解決方案將不適用於其中空間受限制或約束之系統或將不期望此抗背隙解決方案用於其中空間受限制或約束之系統。
鑑於上文，仍需要一抗背隙解決方案用於精密系統，例如半導體製程流體輸送、流體施配及流體流控制系統。本文所揭示之實施例可處理此需要及其他。
根據所揭示之實施例之一抗背隙裝置可包含具有一第一嚙合特徵部及一第一旋轉鎖定特徵部之一第一螺母。該第一嚙合特徵部可為諸多嚙合特徵部之一者，其包含內螺紋及滾珠(在一滾珠螺桿配置中)。該第一螺母之該第一嚙合特徵部經結構化以與一馬達之一導螺桿嚙合。該第一螺母耦合至由該馬達驅動之一活塞且相對於該活塞固定。
該抗背隙裝置可進一步包含具有一第二嚙合特徵部及一第二旋轉鎖定特徵部之一第二螺母。如同該第一嚙合特徵部，該第二嚙合特徵部可為諸多嚙合特徵部之一者，其包含內螺紋及滾珠。該第二螺母 之該第二嚙合特徵部亦經結構化以與該導螺桿嚙合。該第二螺母之該第二旋轉鎖定特徵部及該第一螺母之該第一旋轉鎖定特徵部可互補，使得其等可經耦合或互鎖以限制或防止該第一螺母與該第二螺母之間之相對旋轉。
該抗背隙裝置可進一步包含一彈簧力偏壓構件，其用於維持沿該導螺桿之該第一螺母與該第二螺母之間之一間隔關係，使得該第一螺母之該第一嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第一方向上旋轉時減小或消除背隙。該第二螺母之該第二嚙合特徵部可保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第二方向上旋轉時減小或消除背隙。
該抗背隙裝置可為一活塞總成之部分。該活塞可具有一隔膜及一空腔，該空腔用於容置該抗背隙裝置之全部或一實質部分。該活塞可包含：一開口，其位於遠離該隔膜之一端處以用於接納該第一螺母；及側開口，其用於接納固定螺釘以防止反向旋轉或防止該第一螺母退出。該活塞總成可包含一抗旋轉機構來防止該抗背隙機構相對於該活塞旋轉。
該活塞總成可為一施配泵之部分，該施配泵繼而可為一泵抽系統之部分。該活塞總成進一步包括一抗旋轉機構來防止該抗背隙機構相對於該活塞旋轉。該抗背隙裝置可沿該導螺桿與該馬達間隔開一距離。具體言之，該第一螺母、該第二螺母及該偏壓構件可沿該導螺桿軸向對準且穿過該導螺桿。該第一螺母可定位成比該第二螺母更接近於該馬達。
諸多其他實施例亦係可能的。
將在結合下列描述及附圖考量時更佳地暸解及理解本發明之此等及其他態樣。儘管下列描述指示本發明之各種實施例及其諸多特定細節，但下列描述僅供說明且非意在限制。可在本發明之範疇內作出 諸多替換、修改、新增或重新配置，且本發明包含所有此等替換、修改、新增或重新配置。
10‧‧‧泵抽系統
15‧‧‧流體源
20‧‧‧泵控制器
25‧‧‧晶圓
27‧‧‧電腦可讀媒體
30‧‧‧控制指令
35‧‧‧處理器
40‧‧‧通信鏈路
45‧‧‧通信鏈路
100‧‧‧多級泵
105‧‧‧供給級部分/供給級
110‧‧‧施配級部分/施配級
112‧‧‧壓力感測器
114‧‧‧壓力感測器
120‧‧‧過濾器
125‧‧‧入口閥
130‧‧‧隔離閥
135‧‧‧阻障閥
140‧‧‧清洗閥
145‧‧‧排氣閥
147‧‧‧出口閥/輸出閥
150‧‧‧供給泵
155‧‧‧供給腔室
160‧‧‧供給級隔膜
165‧‧‧活塞
170‧‧‧導螺桿
175‧‧‧供給馬達
180‧‧‧施配級泵
185‧‧‧施配腔室
190‧‧‧施配級隔膜
192‧‧‧活塞
195‧‧‧導螺桿
200‧‧‧施配馬達
500‧‧‧馬達驅動活塞總成
505‧‧‧馬達
510‧‧‧導螺桿
530‧‧‧活塞
531‧‧‧間隙/空間
532‧‧‧外部分
534‧‧‧內部分
536‧‧‧內螺紋
538‧‧‧彈性指狀物
539‧‧‧銷開口
540‧‧‧外殼
542‧‧‧開口
550‧‧‧隔膜
552‧‧‧部分
554‧‧‧基底
560‧‧‧抗背隙機構
562‧‧‧第一螺母
564‧‧‧第二螺母
566‧‧‧彈簧力偏壓構件/彈簧
567‧‧‧棘爪/掣子/突出部
568‧‧‧凹口/凹槽/凹陷部
570‧‧‧扣環
572‧‧‧固定螺釘
580‧‧‧銷
582‧‧‧銷
590‧‧‧間隔件
包含隨附於本說明書且構成本說明書之部分之圖式來描繪本發明之某些態樣。將藉由參考圖式中所繪示之例示性且因此非限制性實施例而使本發明及本發明所提供之系統之元件及操作之一更清楚印象變得更容易明白，其中相同元件符號標示相同元件。應注意，圖式中所繪示之特徵未必按比例繪製。
圖1描繪一例示性泵抽系統之一圖解表示。
圖2描繪一例示性多級泵之一圖解表示。
圖3A及圖3B描繪用於一例示性多級泵之閥及馬達時序圖。
圖4A及圖4B係繪示一背隙事件之一實例及藉由操縱就緒壓力而消除背隙事件的曲線圖。
圖5A描繪一例示性馬達驅動活塞總成之一分解透視圖，其中一抗背隙機構之一實施例安裝於一活塞上。
圖5B描繪一例示性馬達驅動活塞總成之一橫截面圖，其中一抗背隙機構之一實施例安裝於一活塞上。
圖6A及圖6B係例示本文所揭示之一抗背隙機構可如何消除背隙(不管就緒壓力設定值如何)的曲線圖。
參考附圖中繪示且下列描述中詳述之非限制性實施例來更完全地解釋系統及方法及其等之有利細節。省略熟知起始材料、處理技術、元件及設備之描述以免不必要地使本發明之細節不清楚。然而，應瞭解，儘管詳細描述及特定實例指示本發明之較佳實施例，但詳細描述及特定實例僅供說明且非意在限制。熟習技術者將自本發明明白本發明之精神及/或範疇內之各種替換、修改、新增及/或重新配置。
在描述實施例之前，可有益地描述可與各種實施例一起利用之一例示性泵或泵抽系統。圖1描繪一泵抽系統10之一圖解表示。泵抽系統10可包含一流體源15、一泵控制器20及一多級泵100，其等一起工作以將流體施配至一晶圓25上。流體源15可為多級泵100可自其獲得一處理流體(例如一半導體製程流體)之任何適當源，諸如一貯槽、一容器、一流體處理系統或一流體載運網路。半導體製程已為熟習技術者所知且因此本文不再加以描述。
多級泵100之操作可由泵控制器20控制，泵控制器20可板載於多級泵100上或經由用於傳送控制信號、資料或其他資訊之一或多個通信鏈路而連接至多級泵100。泵控制器20可包含此項技術中已知之各種電腦元件，其包含處理器、記憶體、介面、顯示裝置、周邊設備或其他電腦元件。舉例而言，泵控制器20可包含一處理器35，其實施一中央處理單元(CPU)、特定應用積體電路(ASIC)、數位信號處理器(DSP)、精簡指令集計算(RISC)處理器或其他處理器。一適合處理器之一實例係Texas Instruments之TMS320F28335PGFA 16位元DSP(Texas Instruments係總部設於Dallas,TX之一公司)。另外，泵控制器20可包含至少一電腦可讀媒體27(例如隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、光碟、磁碟機或其他電腦可讀媒體)。
在圖1之實例中，泵控制器20經由通信鏈路40及45而與多級泵100通信。通信鏈路40及45可為網路(例如此項技術中已知或開發之乙太網路、工業乙太網路、無線網路、全域網路、DeviceNet網路或其他網路)、一匯流排(例如小型電腦系統介面(SCSI)匯流排)或其他通信鏈路。熟習技術者已知此等通信元件。
泵控制器20可經實施為一板載印刷電路板(PCB)、遠端控制器，或依其他適合方式實施。泵控制器20可包含適當介面(例如工業乙太網路、網路介面、輸入/輸出(I/O)介面、類比轉數位轉換器及其他元 件)來容許泵控制器20與多級泵100、泵軌道、管理站等等通信。
一泵軌道係指具有所需硬體及軟體來對一晶圓表面執行一操作(例如一化學沈積或流體塗佈程序)之一工具或系統。藉此，需要將一精確容積之流體施加至晶圓25之表面。泵控制器20可控制多級泵100中之各種閥及馬達以引起多級泵100準確地施配各種類型之流體，其包含低黏度流體(即，小於5厘泊)。用於控制多級泵100之操作之控制邏輯可體現於泵控制器20、一管理站及/或其他計算裝置上。在泵控制器20中，控制指令30可體現於非暫時性電腦可讀媒體27上。可在下列各者中找到控制方案之實例：名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR PRESSURE COMPENSATION IN A PUMP」之美國專利第8,029,247號、名稱為「SYSTEMS AND METHODS FOR FLUID FLOW CONTROL IN AN IMMERSION LITHOGRAPHY SYSTEM」之美國專利第7,443,483號、名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTING FOR PRESSURE VARIATIONS USING A MOTOR」之美國專利第8,172,546號、名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR CONTROL OF FLUID PRESSURE」之美國專利第7,850,431號、名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING OPERATION OF A PUMP」之美國專利第7,878,765號、及名稱為「I/O SYSTEMS,METHODS AND DEVICES FOR INTERFACING A PUMP CONTROLLER」之美國專利第7,940,664號，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。
圖2描繪多級泵100之一圖解表示。在此實例中，多級泵100包含一供給級部分105及一分離施配級部分110。自一流體流觀點，過濾器120經定位於供給級部分105與施配級部分110之間以自一處理流體濾除或依其他方式移除雜質。
供給級部分105及施配級部分110可包含泵150、180來引導處理流 體自一流體源(例如圖1中所展示之流體源15)流動至供給級105，至過濾器120，至施配級110，至一施配或使用點。為控制流體流，多級泵100包含數個閥，其包含(例如)入口閥125、隔離閥130、阻障閥135、清洗閥140、排氣閥145及出口閥147。此等閥經打開或關閉以容許或限制流體流動至多級泵100之各種部分。舉例而言，此等閥可為根據是否確證壓力或一真空而打開或關閉之氣動(即，氣體驅動)閥或隔膜閥。然而，可使用任何適合閥。
在圖2之實例中，供給級泵150(「供給泵150」)包含：一供給腔室155，其用於收集流體；一供給級隔膜160，其用於在供給腔室155內移動且排出流體；一活塞165，其用於移動供給級隔膜160；一導螺桿170，其連接至活塞165；及一供給馬達175(例如一步進馬達)，其用於驅動導螺桿170且因此驅動活塞165。作為一實例，導螺桿170可透過一螺母、齒輪或其他機構而耦合至馬達175以將能量自馬達175賦予導螺桿170。具體言之，馬達175可操作以使螺母旋轉，螺母繼而將線性運動賦予導螺桿170以引起活塞165致動。
類似地，在圖2之實例中，施配級泵180(「施配泵180」)包含一施配腔室185、一施配級隔膜190、一活塞192、一導螺桿195及一施配馬達200。熟習技術者應瞭解，各種泵可用於供給級105及施配級110中，且供給泵150及施配泵180無需限於為滾動隔膜泵。
同樣地，供給馬達175及施配馬達200可為任何適合馬達。作為一實例，施配馬達200可為一永磁同步馬達(「PMSM」)。PMSM可由一數位信號處理器(「DSP」)(其利用施配馬達200處之利用磁場導向控制(「FOC」)或其他類型之速度/位置控制)、板載於多級泵100上之一控制器、或一分離泵控制器(例如圖1中所展示之泵控制器20)控制。實施一PMSM之施配馬達200可進一步包含用於即時回饋馬達位置之一編碼器(例如一細線旋轉位置編碼器)。使用一位置感測器能夠 準確且可重複地控制馬達位置且因此控制活塞192之位置，此導致準確且可重複地控制施配腔室185中之流體移動。舉例而言，可使用一2000線編碼器(其將每一馬達轉數之8000次計數給予DSP)準確地量測馬達之旋轉且依0.045度控制馬達之旋轉。另外，一PMSM可依低速度運行且振動很小或無振動，此適用於施配操作。供給馬達175亦可為一PMSM或一步進馬達。
在操作中，多級泵100可包含數個分段，其包含(但不限於)一就緒分段、一施配分段、一填充分段、一預過濾分段、一過濾分段、一排氣分段、一清洗分段及一靜態清洗分段。可在下列各者中找到分段及相關聯之閥及馬達時序之實例：名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF A PUMP」之WO 2008/066589 A2、名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR VALVE SEQUENCING IN A PUMP」之美國專利第8,025,486號、名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID」之WO 2013/028542 A2、及名稱為「METHOD AND SYSTEM FOR PUMP PRIMING」之WO 2012/054706 A2，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。
例如，在填充分段(其亦可指稱一供給分段)期間，打開入口閥125且供給級泵150移動(例如，牽引)供給級隔膜160以將流體吸取至供給腔室155中。一旦足夠量之流體已填充供給腔室155，則關閉入口閥125。在過濾分段期間，供給級泵150移動供給級隔膜160以自供給腔室155排出流體。隔離閥130及阻障閥135經打開以容許流體流動通過過濾器120而至施配腔室185。隔離閥130可經首先打開(例如，在「預過濾分段」中)以容許壓力建立於過濾器120中，且接著阻障閥135經打開以容許流體流入至施配腔室185中。在過濾分段期間，可使施配泵180恢復至其原位(在一些情況中，其可為一可變原位)。
可在下列各者中找到一可變原位施配系統之實例：名稱為 「SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM」之美國專利第8,292,598號；及名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM」之WO 2006/057957 A2，該等專利之各者之全文以引用之方式併入本文中。作為一實例，可基於針對一施配循環之各種參數而選擇施配級隔膜190之原位，使得施配泵180處之施配腔室185含有足夠量之流體(其可小於施配腔室185之最大容量)以執行該施配循環之各種步驟，同時最小化施配泵180中之滯留容積。類似地，可使供給泵150到達一原位，該原位界定小於流體之最大容量之流體量之一容積。
隨著流體流入至一泵中之一腔室中，流體之壓力增大。在圖2之實例中，供給泵150包含一壓力感測器114，其耦合至供給腔室155以量測供給級105處之流體壓力。同樣地，施配泵180包含一壓力感測器112，其耦合至施配腔室185以量測施配級110處之流體壓力。壓力感測器可與上文所描述之控制邏輯(例如泵控制器20)通信。由壓力感測器112及壓力感測器114量測之壓力可由控制邏輯用於控制各種泵之速度，執行統計分析，且判定一施配是否為一良好施配。適合壓力感測器(其亦指稱壓力傳感器)之實例可包含(但不限於)壓阻式(壓電式)壓力感測器及電容式壓力感測器，其包含由德國之Metallux AG of Nellmersbach製造之陶瓷壓力感測器及聚合物壓力感測器。
實施例可至少部分基於自感測器112及114接收之量測而調節/控制供給級105及施配級110兩者處之流體壓力。舉例而言，當施配腔室185中之流體壓力在一過濾分段期間達到一預定義壓力設定點(例如由壓力感測器112所量測)時，施配泵180可開始抽出施配級隔膜190。換言之，施配泵180經控制以增大施配腔室185之可用容積以容許流體流入至施配腔室185中。此可(例如)藉由使施配馬達200依一預定義速率 反轉而完成以引起施配腔室185中之壓力減小。
在一施配期間，當施配腔室185中之流體壓力下降至低於設定點(在系統之容限內)時，供給馬達175之馬達速率可經增大以引起施配腔室185中之壓力上升且達到設定點。當施配腔室185中之流體壓力超過設定點(在系統之容限內)時，供給馬達175之馬達速率可經減小以導致下游施配腔室185中之壓力變小。可重複增大及減小供給馬達175之速度之程序，直至施配泵180到達可在該點停止兩個馬達之一原位。
在名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF A PUMP」之上文所引用之WO 2008/066589 A2中，由施配側處之一壓力感測器採取壓力量測(「施配壓力」)。本文所揭示之實施例進一步包含用於感測供給(填充)側之流體壓力(「填充壓力」)之一壓力感測器。偵測填充側之填充壓力及填充壓力之變化之能力可為有益的。舉例而言，其可容許系統偵測施配級之前之一問題或爭議(例如，填充線中或過濾器處之空氣)且提供一早期預警及/或採取適當動作來處理或解決當前問題或爭議。
作為一實例，參考圖3A(其展示用於圖2之多級泵100之操作之各種分段之閥及施配馬達時序)，在一排氣分段開始時，打開隔離閥130且打開排氣閥145。供給泵150經控制以將壓力施加至流體以透過打開之排氣閥145而自過濾器120移除空氣泡。如圖3A中所展示，阻障閥135可在該排氣分段期間保持打開且在該排氣分段結束時關閉。若如此，則可偵測過濾器120中之壓力(例如，藉由一控制器，諸如上文所描述之泵控制器20)，此係因為可由壓力感測器112量測之施配腔室185中之壓力會受過濾器120中之壓力影響。當關閉阻障閥135時，仍可偵測過濾器120中之壓力，此係因為可由壓力感測器114量測之供給腔室155中之壓力會受過濾器120中之壓力影響。
儘管若干閥在圖3A中經展示為在分段改變期間同時關閉，但閥之關閉時間可略微錯開(例如100微秒)以減小壓力尖峰。舉例而言，在排氣分段與清洗分段之間，可在打開排氣閥145之前短暫關閉隔離閥130。然而，應注意，可在各種實施例中利用其他閥時序。另外，可一起執行分段之若干者(例如，可同時執行填充/施配級，在該情況中，可在施配/填充分段中打開入口閥及出口閥兩者)。應進一步注意，不必使各循環重複特定分段。舉例而言，可無需每一循環執行清洗分段及靜態清洗分段。類似地，可無需每一循環執行排氣分段，如圖3B中所例示。此外，可使用任何適合閥及馬達時序。
供給泵150可經控制以引起排氣依一預定義速率發生以容許較長排氣時間及較低排氣速率，藉此容許準確地控制廢氣排放量。若供給泵150係一氣動式泵，則可對洩流路徑設定一流體流限制，且施加至供給泵150(且由壓力感測器114量測)之氣動壓力可經增大或減小以維持一「排氣」設定點壓力以提供一否則不受控方法之某一控制。
如圖3A及圖3B中所繪示，可在一分段期間(例如，在一清洗分段開始時，如下文所解釋)執行一空氣偵測測試。為執行一空氣偵測測試，阻障閥135、清洗閥140及出口閥147可經關閉以使施配腔室185隔離。施配馬達200經控制以使施配腔室185達到一所要壓力(例如，每平方英寸5磅(5psi))。接著，使施配馬達200移動一固定距離且判定施配腔室185中之壓力(P)之變化(△)。可藉由判定針對經隔離之施配腔室185(或一泵抽系統之其他隔離部分)之容積之一固定變化之壓力變化(△P)而判定施配腔室185(或該泵抽系統之隔離部分，其包含直至噴嘴之前之輸出閥147或其他閥之管道)中之空氣量，如名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID」之上文所引用之WO 2013/028542 A2中所討論。
在一些實施例中，施配馬達200可經控制以維持一預定義壓力變 化(例如，由一使用者經由至一泵抽系統之一介面定義)。為達成該預定義壓力變化，一控制器可判定施配腔室185中之可用容積之一適當變化且控制施配馬達200相應地移動活塞192。此外，可使用此量測來判定施配腔室185或泵抽系統之隔離部分(其包含直至噴嘴之前之輸出閥147或其他閥之管道)中之空氣量，如名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID」之上文所引用之WO 2013/028542 A2中所討論。在一些情況中，若所偵測之空氣之量測小於臨限量，則可略過一清洗及/或靜態清洗分段以縮短循環時間。若所偵測之空氣量大於一臨限值，則可採取一預警或校正動作。
在一些情況中，在一清洗分段期間，關閉隔離閥130，關閉阻障閥135，關閉排氣閥145，打開清洗閥140，且關閉出口閥147。如圖3A及圖3B中所繪示，可在打開清洗閥140之前存在一延遲，在打開清洗閥140期間使施配腔室185隔離。施配泵180可將壓力施加至施配腔室185中之流體，使得可執行空氣偵測測試。
在清洗分段期間，當打開清洗閥140時，施配泵180將壓力施加至施配腔室185中之流體以透過清洗閥140而排放空氣泡。在靜態清洗分段期間，停止施配泵180，但清洗閥140保持打開以繼續排放空氣。清洗或靜態清洗分段期間所移除之任何過量流體可自多級泵100流出(例如，返回至流體源15、一貯存槽，或被捨棄)或再循環至供給級105。
如圖3A及圖3B中所例示，可在就緒分段期間關閉所有閥。在一些情況中，可打開隔離閥130及阻障閥135且關閉清洗閥140，使得供給泵150可達到一流體源(例如一源容器或貯存槽)之周圍壓力。
在施配分段期間，出口閥147打開且施配泵180將壓力施加至施配腔室185中之流體。因為出口閥147可比施配泵180更慢地對控制作出反應，所以可首先打開出口閥147，且在某一預定時間段之後起動 施配馬達200。此防止施配泵180推動流體通過一部分打開之出口閥147或在某一時間段內將流體推入至一關閉閥中。再者，此防止流體因閥打開而一直移動至施配噴嘴，接著防止因馬達動作之向前流體運動。在一些情況中，可打開出口閥147且施配泵180同時可開始施配。
亦可執行其他分段。舉例而言，一回吸分段可經執行以移除施配噴嘴中之過量流體。在該回吸分段期間，出口閥147可關閉且一輔助馬達或真空可用於自出口噴嘴吸出過量流體。替代地，出口閥147可保持打開且施配馬達200可經反轉以將流體吸回至施配腔室185中。該回吸分段可有助於防止過量流體滴落至晶圓25上。
各種閥之打開及關閉可引起流體之壓力尖峰。例如，在靜態清洗分段結束時關閉清洗閥140可引起施配腔室185中之壓力增大。此可發生，因為當各閥關閉時，其可使少量流體排出。舉例而言，清洗閥140可在其關閉時使少量流體排出至施配腔室185中。因為當歸因於清洗閥140之關閉而發生壓力增大時關閉出口閥147，所以若不減小壓力，則可在後續施配分段期間發生將流體「吐出」至一晶圓上。為在靜態清洗分段或一額外分段期間釋放此壓力，施配馬達200可經反轉以使活塞192退出一預定距離以補償由阻障閥135及/或清洗閥140之關閉引起之任何壓力增大。
應注意，在就緒分段期間，施配腔室185中之壓力可基於隔膜性質、溫度或其他因數而改變。施配馬達200可經控制以補償此壓力漂移。
藉由基於來自供給泵及施配泵處之壓力感測器之即時回饋控制填充側及施配側兩者處之泵操作，本文所揭示之一多級泵之實施例可提供平緩流體處置且避免潛在損害性壓力尖峰。如上文所討論，各種泵控制機構及閥時序可進一步有助於減少壓力對一處理流體之有害效應。舉例而言，閥及馬達時序可經選擇以減少一截留空間上之關閉 閥。
然而，可根據所使用之泵之類型而需要額外技術特徵。舉例而言，滾動隔膜泵(用於單級或多級泵抽系統)中之馬達驅動活塞總成可經受可降低泵之準確度之背隙。如上文所討論，與泵活塞一起使用之傳統抗背隙裝置耦合至馬達及導螺桿且可產生馬達必須克服其以推進一活塞之一有效力。此有效力及其產生之熱量亦可不利地影響泵之準確度且潛在地損害處理流體。因此，馬達側處所實施之抗背隙裝置無法用於或不適用於本文所揭示之一泵抽系統之實施例，且甚至無法用於或不適用於各種精密系統(諸如流體流或閥控制系統)，其中需要精密地控制馬達驅動活塞之移動。
本文所描述之實施例包含一抗背隙機構(其在本文中亦指稱一抗背隙裝置)來減小或消除一活塞與一導螺桿之間之背隙。該抗背隙裝置僅需要克服最小額外力。相應地，本文所描述之一抗背隙裝置之實施例可比一傳統抗背隙裝置容許一更小馬達用於驅動活塞以達成一所要壓力。舉例而言，據估計，對於用於半導體製造之施配處理流體中之典型壓力(例如5psi至30psi，且在一些情況中高達60psi)，本文所討論之抗背隙裝置之實施例可比上文所討論之傳統抗背隙機構容許馬達更小若干倍(估計更小約3倍至4倍或更小25%至50%)。使用一較小馬達既減小泵佔用面積，又減少可負面影響敏感流體之熱量產生。
在一些實施例中，一抗背隙裝置可位於活塞外部。在其他實施例中，抗背隙機構可完全或部分地位於活塞內部以容許在一些情況中否則將被浪費之空間用於增大活塞操作之準確度或可重複性。
一抗背隙裝置可與一導螺桿及/或一活塞之任何適合配置一起使用。抗背隙裝置可用於多級或單級泵中。在一多級泵中，一抗背隙裝置可用於供給級、施配級、或供給級及施配級兩者處。
在本文所揭示之實施例中，一抗背隙裝置可增大測試(諸如空氣 偵測及施配確認測試)之可靠性。特定言之，可發生於泵中之一問題係：一背隙事件可發生於低壓力處。此繪示於圖4A中。
若一施配分段或空氣偵測測試開始於過低之一壓力處，則施配確認或空氣偵測測試會受一背隙事件影響以使測試不可靠。舉例而言，若背隙發生於一泵中之小於2psi之一施配腔室就緒壓力處，則一施配確認測試無法可靠地用於具有小於2psi之一就緒壓力之泵設置(例如，配方)。
此問題之先前解決方案係將就緒壓力(其係一系統設定值)設定為一較高值(例如3psi，使用先前實例)。此繪示於圖4B中。應注意，在圖4B中，當將就緒壓力設定為3psi時，消除圖4A中所展示之背隙事件。
然而，此解決方案無法使希望使用具有一就緒壓力(其具有一較低壓力(例如，具有1psi，依照先前實例))之一泵設置之使用者滿意。因此，需要一抗背隙裝置，其可使該處發生一背隙事件之壓力移位至一較低壓力(其包含一負壓力)以容許使用者設定較低就緒壓力，同時維持可靠地執行空氣偵測測試、施配確認測試或其他測試之能力。
圖5A及圖5B係具有抗背隙機構560之一馬達驅動活塞總成500之一實施例之視圖。總成500包括一馬達505、一導螺桿510、一活塞530、一外殼540、耦合至活塞530之一隔膜550、及一抗背隙機構560。活塞530藉由抗背隙機構560而可操作地耦合至導螺桿510。當導螺桿510轉動(即，藉由馬達505而旋轉)時，抗背隙機構560平移以使在外殼540中移動活塞530以致動隔膜550。根據一實施例，隔膜550係一滾動隔膜，其具有在活塞530與外殼540之間之一間隙(空間)531中滾動及展開之一部分552(參閱圖5B)。
可減少或防止活塞530及抗背隙機構560隨著導螺桿510旋轉而旋轉。舉例而言，導件、軌道或其他特徵部可用於防止或限制活塞530 相對於外殼540旋轉。根據一實施例，隔膜550可固定至外殼540或其他結構(例如，藉由使一部分夾置於外殼540與一施配區塊之間，如名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF A PUMP」之上文所引用之WO 2008/066589 A2中所描述)，且活塞530可依防止或限制活塞530相對於隔膜550旋轉之一方式耦合至隔膜550。此外，抗背隙機構560可依防止或限制抗背隙機構560相對於活塞530旋轉之一方式耦合至活塞530。
抗背隙機構560包括一第一螺母562、一第二螺母564及一彈簧力偏壓構件(彈簧)566。在一些情況中，螺母562或螺母564可經整合為活塞530之部分。第一螺母562具有一組第一螺母內螺紋或其他特徵部(例如一滾珠螺桿配置中之滾珠)來嚙合導螺桿510之螺紋，且第二螺母564具有一組第二螺母內螺紋或其他特徵部來嚙合導螺桿510之螺紋。第一螺母562及第二螺母564嚙合導螺桿510之螺紋，使得第一螺母562及第二螺母564可隨著導螺桿510旋轉而沿導螺桿510平移。螺紋整個時間(當由馬達505使導螺桿510旋轉時)與導螺桿510嚙合，且一旦馬達505移動，導螺桿510移動，且活塞530移動，則螺紋準備移動。不存在滯後且因此無背隙。
可使第一螺母562及第二螺母564沿導螺桿510維持一間隔關係，使得在第一螺母562及第二螺母564之面向表面之間之軸向方向上存在一間隙。根據一實施例，第二螺母564能夠沿導螺桿510相對於第一螺母562略微平移，使得第一螺母562與第二螺母564之間之間隙大小可改變(如由(例如)彈簧566所約束)。在一些實施例中，第一螺母562與第二螺母564之間之間隙大小可由彈簧力、摩擦、物理停止器等等限制。第一螺母562與第二螺母564之間之相對旋轉可由旋轉鎖定特徵部(例如一或多個凹口、凹槽、凹陷部568及一或多個棘爪、掣子、突出部567)或其他互補鎖定特徵部限制或防止。
彈簧566可包括一壓縮彈簧或其他彈簧力偏壓構件，其可藉由彈簧力而將第一螺母562及第二螺母564偏壓(推動或牽拉)至一起或分開。彈簧力(F)係指由一彈簧施加之力且依據彈簧受壓縮或牽拉/延伸之位移或距離(d)及取決於彈簧之材料及形狀之彈簧常數(k)而變化，使得F=kd。在一些實施例中，彈簧566可為將第一螺母562及第二螺母564偏壓分開之一壓縮彈簧。在所繪示之配置中，導螺桿510穿過第一螺母562、壓縮彈簧566及第二螺母564。在此實例中，彈簧566鄰接第一螺母562及第二螺母564且將其等偏壓分開。
即，彈簧566在一軸向方向上推動第一螺母562朝向馬達505，使得當由馬達505使導螺桿510旋轉時，第一螺母562保持與導螺桿510嚙合。彈簧566之彈簧常數k可經選擇使得彈簧566提供足夠力(例如，足以模擬一3psi向下力)來確保第一螺母562始終與導螺桿510嚙合，但不足以產生馬達505上之負載。一般技術者可基於馬達強度、負載施加、壓力等等而校準所需彈簧力以使第一螺母562保持與導螺桿510嚙合且不足以負面影響馬達505之功率(考量可相對於馬達功率增大而產生之熱量)。
因此，應瞭解，彈簧566可加偏壓於第一螺母562及第二螺母564，使得第一螺母562之內螺紋或其他特徵部維持與導螺桿螺紋之一第一表面嚙合以減少或消除導螺桿旋轉之一第一方向之鬆弛(背隙)。在一些情況中，第二螺母564之內螺紋或其他特徵部可維持與導螺桿螺紋之一第二面嚙合，使得導螺桿旋轉之一第二方向之鬆弛被消除或減少。
在一些實施例中，第一螺母562之內螺紋或其他特徵部可維持與導螺桿螺紋之推進面嚙合，使得當導螺桿510將方向自縮回活塞530改變至推進活塞530時，消除或減少第一螺母562與導螺桿之推進螺紋面之間之鬆弛。第二螺母564之內螺紋或其他特徵部可維持與導螺桿螺 紋之縮回面嚙合，使得當導螺桿510將方向自推進活塞530改變至縮回活塞530時，消除或減少第二螺母564與導螺桿之縮回螺紋面之間之鬆弛。
抗背隙機構560可耦合至活塞530，使得抗背隙機構560之平移引起活塞530平移。在一些情況中，抗背隙機構560可經配置使得抗背隙機構560之至少一部分或全部含於活塞530內。在其他配置中，抗背隙機構560可耦合至活塞530，但含於活塞530中。
第一螺母562(或第二螺母564)可耦合至活塞530，使得第一螺母562(或第二螺母564)之平移引起活塞530平移。根據一實施例，第一螺母562可相對於活塞530固定。舉例而言，在所繪示之實施例中，第一螺母562包含外螺紋且活塞530包含內螺紋536(如圖5B中所展示)，使得第一螺母562可螺合至活塞530中。一反向旋轉機構可防止第一螺母562自活塞530退出。作為一實例，固定螺釘572穿過活塞530之側中之開口且接觸第一螺母562以防止第一螺母562相對於活塞530旋轉。環570亦可防止第一螺母562退出。
根據一實施例，活塞530包括容置抗背隙機構560之全部或一實質部分之一內空腔。該內空腔可在遠離隔膜550之一端處包含一開口，其中螺紋536或其他特徵部安置於該開口接近處以接納第一螺母562。該內空腔亦可容納導螺桿510。活塞530亦可包含側開口來接納固定螺釘572，或包含其他特徵部來防止第一螺母562反向旋轉或退出。
活塞530可包含特徵部來耦合至隔膜550。活塞530可包含自接近於隔膜550之活塞530之端突出之彈性指狀物538。指狀物538可透過該端而安置於一銷開口539周圍。彈性指狀物538可使其端略微或完全皺縮在一起，使得其可插入隔膜550之基底554中之一開口中。插入穿過銷開口539之一銷580可迫使彈性指狀物538分開，使得彈性指狀物538 之特徵部(諸如凸肩)與隔膜之特徵部(諸如凸肩)嚙合以鎖住彈性指狀物538。
活塞530亦可包含特徵部來限制或防止活塞530相對於隔膜550旋轉。在一實施例中，將一或多個銷582接納於活塞530之端及隔膜550之基底554中之對準開口中。當導螺桿510旋轉時，此等銷或其他特徵部可抑制活塞530相對於隔膜550旋轉。
活塞530可為一單一件或可包括多個元件。在一實施例中，活塞530包括：一外部分532，其界定活塞內空腔；及一內部分534，其界定通至內部分534之一端之一內部分空腔。在一些情況中，可將抗背隙機構560之全部或一部分接納於該內部分空腔中。內部分534可位於外部分532內。根據一實施例，內部分534可鄰接接近於隔膜550之外部分532之端之內側以將銷580截留於開口539中。因此，應瞭解，內部分534可提供一活塞銷保持器之一實施例。
外部分532可包括安置於開口接近處之螺紋536或其他特徵部來接納第一螺母562。外部分532亦可包含側開口來接納固定螺釘572，或包含其他特徵部來防止第一螺母562反向旋轉或退出。
總成500可進一步包含扣環570。根據一實施例，穿過環570之中心開口可具有足夠直徑及長度之一部分，使得環570之一部分可配合於活塞530之一端上。根據一實施例，環570可經構形使得穿過環570之固定螺釘開口與穿過活塞530之側之固定螺釘開口對準。開口亦可與穿過外殼540之開口542對準。穿過環570之固定螺釘開口可具有螺紋。環570之中心開口可進一步包括直徑較窄之一部分，使得環570之一部分依進一步防止第一螺母562退出之一方式與第一螺母562重疊。舉例而言，第一螺母562可鄰接扣環570上之凸肩以防止第一螺母562退出。
總成500可進一步包含間隔件590。根據一實施例，間隔件590可 用於防止活塞530或抗背隙機構560之部分接觸馬達505。
圖6A及圖6B係例示本文所揭示之一抗背隙機構可如何消除背隙(不管就緒壓力設定值如何)的曲線圖。具體言之，圖6A展示其中針對一泵抽系統(其具有本文所揭示之抗背隙機構之一實施例)將就緒壓力設定為3psi之一實例。在3psi處，不存在背隙事件。圖6B展示其中將就緒壓力設定為小於3psi之一實例。如圖4A中所繪示，無需本文所揭示之一抗背隙機構之一實施例，一背隙事件可發生於就緒壓力小於3psi時。如圖6B中所繪示，利用本文所揭示之一抗背隙機構之一實施例，即使當將就緒壓力設定為小於3psi時，泵抽系統中不存在背隙事件。
儘管主要從一泵抽系統中之一活塞方面討論本文所揭示之抗背隙機構，但本文所揭示之抗背隙機構可與沿一導螺桿平移之一總成之其他平移部分整合或一起使用。舉例而言，在一些實施例中，用於耦合至一導螺桿之一抗背隙系統可包括：一平移部分；及一抗背隙機構，其耦合至該平移部分以將該平移部分可操作地耦合至該導螺桿。該抗背隙機構可包括：一第一螺母，其與該導螺桿之螺紋嚙合；一第二螺母，其與該導螺桿之螺紋嚙合；及一偏壓構件，諸如一壓縮彈簧。此一抗背隙系統可包含下列態樣以及其他態樣之一或多者：
-該第一螺母或該第二螺母之一者可相對於該平移部分固定。
-該偏壓構件可將該第一螺母及該第二螺母偏壓分開。
-該偏壓構件可使該平移部分偏壓朝向一馬達。
-該偏壓構件可加偏壓於該第一螺母，使得該第一螺母保持與該導螺桿之螺紋之一第一面嚙合。
-該偏壓構件可加偏壓於該第一螺母，使得該第一螺母保持與該導螺桿之螺紋之一推進面嚙合。
-該偏壓構件可包括一壓縮彈簧。
-該偏壓構件、該第一螺母及該第二螺母可經軸向對準。
-該導螺桿可穿過該第一螺母、該第二螺母及該偏壓構件。
-該第一螺母及該第二螺母可沿該導螺桿間隔。
-該抗背隙裝置可沿一導螺桿與一馬達間隔開一距離。
-該第一螺母可定位成比該第二螺母更接近於該馬達。
-該第一螺母及該第二螺母可包括特徵部來限制該第二螺母相對於該第一螺母旋轉。
-該第一螺母可相對於該平移部分固定。
-該第一螺母可包含與該平移部分之內螺紋配合之螺紋。
-該抗背隙機構可部分或完全地含於該平移部分中。
-相對於該平移部分固定之螺母可與該平移部分整合。
-一抗旋轉機構可用於防止該抗背隙機構相對於該平移部分旋轉。
-該抗旋轉機構可包括一扣環。
-該抗旋轉機構可包括特徵部來防止該第一螺母或該第二螺母反向旋轉。
-該平移部分可包括一活塞。
-該活塞可包括一活塞內空腔。
-該抗背隙機構之全部或一部分可容置於該活塞內空腔中。
-該活塞可包括一內部分及一外部分。
-該內部分可充當一銷保持部分。
-該活塞可包括自該活塞之一端延伸之一組彈性指狀物。
-該組彈性指狀物可安置於一開口周圍。
-一銷可安置於該銷開口中且可徑向地向外推動該等彈性指狀物以與一隔膜嚙合。
-一反向旋轉機構可防止該活塞相對於該隔膜旋轉。
-一或多個銷或其他特徵部可自該活塞之一端面突出且由該隔膜接納以防止該活塞相對於該隔膜旋轉。
-該抗背隙系統可進一步包括一隔膜。
-該隔膜可為一滾動隔膜，其在該活塞與一外殼之間之一間隙中滾動及展開。
-該隔膜可包括接納一或多個特徵部來將該隔膜耦合至該活塞之一基底，諸如接納銷或彈性指狀物或其他特徵部之開口。
根據一實施例，一種系統(諸如泵或其他系統)可包括一馬達、一導螺桿及一抗背隙系統(例如上文所描述)。舉例而言，在一多級泵中，一或多個抗背隙系統可用於一單級或多個級處。可在上文所引用之下列各者中找到泵、常式、管理系統等等之額外實例：名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF A PUMP」之WO 2008/066589 A2；名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR VALVE SEQUENCING IN A PUMP」之美國專利第8,025,486號；名稱為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID」之WO 2013/028542 A2；及名稱為「METHOD AND SYSTEM FOR PUMP PRIMING」之WO 2012/054706 A2。
應瞭解，可透過控制邏輯而實施本文所描述之一些常式、方法、步驟、操作或其等之部分，該控制邏輯包含儲存於一電腦可讀媒體、硬體、韌體或其等之一組合上之電腦可執行指令。該控制邏輯可經調適以指導一資訊處理裝置執行各種實施例中所揭示之一組步驟。可藉由使用一或多個數位電腦中之軟體程式設計或程式碼，藉由使用特定應用積體電路、可程式化邏輯裝置、場可程式化閘極陣列、光學、化學、生物學、量子或奈米工程系統、元件及機構而實施一些實施例。基於本文所提供之揭示內容及教示，一般技術者將暸解實施本發明之其他方式及/或方法。
任何特定步驟、操作、方法、常式或其等之部分可在一單一電腦處理裝置或多個電腦處理裝置、一單一電腦處理器或多個電腦處理器上執行。資料可儲存於一單一儲存媒體中或分配於多個儲存媒體中，且可駐留於一單一資料庫或多個資料庫(或其他資料儲存器)中。本文所描述之操作之序列可由另一程序(諸如一作業系統、核心等等)中斷、暫停或依其他方式控制。常式可在一作業系統環境中操作或操作為獨立常式。
常式、方法、步驟、操作或其等之部分之實施例可實施於通信地耦合至一網路(舉例而言，網際網路、一內部網路、一互聯網、一WAN、一LAN、一SAN等等)、另一電腦之一或多個電腦中或實施於一獨立電腦中。如熟習技術者所知，電腦可包含一CPU或處理器、記憶體(例如主記憶體或輔助記憶體，諸如用於永久或暫時儲存指令及資料之RAM、ROM、HD或其他電腦可讀媒體)及一或多個I/O裝置。該等I/O裝置可包含鍵盤、監視器、印表機、電子指向裝置(舉例而言，滑鼠、軌跡球、觸控筆等等)、觸控螢幕或其類似者。在實施例中，電腦可存取相同硬體上之至少一資料庫或通過網路而存取至少一資料庫。
如本文所使用，術語「包括」、「包含」、「具有」或其等之任何其他變型意欲涵蓋一非排他性包含。舉例而言，包括一系列元素之一程序、物品或設備不必僅限於該等元素，而是可包含未明確列出或此程序、物品或設備固有之其他元素。
此外，若無明確相反說明，則「或」係指一包含性「或」而非一排他性「或」。即，若無另外指示，則本文所使用之術語「或」一般意欲意謂「及/或」。舉例而言，一條件A或B由下列之任何者滿足：A為真(或存在)且B為假(或不存在)；A為假(或不存在)且B為真(或存在)；及A及B兩者為真(或存在)。
若內文無另外清楚規定，則如本文所使用，前面加「一」(及「該」(若前面出現過「一」))之術語包含此術語之單數及複數兩者。此外，無內文無另外清楚規定，則如本文之描述中所使用，「在…中」之含義包含「在…中」及「在…上」。
另外，本文所給出之任何實例或繪示決不應被視為對與該等實例或繪示一起利用之一或若干任何術語之約束、限制或明確定義。相反地，此等實例或繪示應被視為相對於一特定實施例來描述且僅被視為具繪示性。一般技術者應暸解，與此等實例或繪示一起利用之一或若干術語將涵蓋可或可不與該或該等術語一起給出或位於本說明書之其他位置處之其他實施例，且所有此等實施例意欲包含於該或該等術語之範疇內。標示此等非限制性實例及繪示之語言包含(但不限於)「舉例而言」、「例如」、「在一實施例中」。
參考本說明書中之「一實施例」或「一特定實施例」或類似術語意謂：結合該實施例所描述之一特定特徵、結構或特性包含於至少一實施例中且未必存在於所有實施例中。因此，分別出現於本說明書之各種位置中之片語「在一實施例中」或「在一特定實施例中」或類似術語未必係指相同實施例。此外，任何特定實施例之特定特徵、結構或特性可依任何適合方式與一或多個其他實施例組合。應瞭解，本文所描述及所繪示之實施例之其他變動及修改可鑑於本文之教示且應被視為本發明之精神及範疇之部分。
儘管已相對於本發明之特定實施例而描述本發明，但此等實施例僅繪示而非限制本發明。本發明之所繪示實施例之本文描述不意欲具窮舉性或將本發明限制於本文所揭示之精確形式(且特定言之，包含任何特定實施例、特徵或功能不意欲將本發明之範疇限制於此實施例、特徵或功能)。確切而言，描述意欲描述繪示性實施例、特徵及功能以對一般技術者提供內文來理解本發明，而非將本發明限制於任 何特定描述之實施例、特徵或功能。如熟習相關技術者將認識到及暸解，儘管本文僅出於繪示之目的而描述本發明之特定實施例及實例，但各種等效修改可在本發明之精神及範疇內。如所指示，可鑑於本發明之所繪示實施例之先前描述而對本發明作出此等修改且此等修改將包含於本發明之精神及範疇內。因此，儘管本文已參考本發明之特定實施例而描述本發明，但一定範圍之修改、各種改變及替換意欲存在於先前揭示內容中，且應暸解，在一些例項中，將在背離所闡釋之本發明之範疇及精神之情況下採用本發明之實施例之一些特徵，且無需對應地使用其他特徵。因此，可作出諸多修改以使一特定情形或材料適用於本發明之本質範疇及精神。
在本文之描述中，提供諸多特定細節(諸如元件及/或方法之實例)以提供本發明之實施例之一透徹理解。然而，熟習相關技術者將認識到，能夠在無該等特定細節之一或多者之情況下或利用其他設備、系統、總成、方法、元件、材料、部件及/或其類似者來實踐一實施例。在其他例項中，未明確展示或描述熟知之結構、元件、系統、材料或操作以避免使本發明之實施例之態樣不清楚。儘管可藉由使用一特定實施例而繪示本發明，但此並非且無法將本發明限制於任何特定實施例，且一般技術者將認識到，額外實施例可易於理解且成為本發明之一部分。
儘管可依一特定順序呈現步驟、操作或運算，但可在不同實施例中改變此順序。在一些實施例中，儘管在一定程度上多個步驟在本說明書中展示為循序的，但可在替代實施例中同時執行此等步驟之某一組合。本文所描述之操作之序列可由另一程序中斷、暫停或依其他方式控制。
亦應暸解，亦可依一更分離或整合之方式實施附圖/圖式中所描繪之元素之一或多者，或甚至在某些情況中移除該一或多個元素或將 其呈現為無法操作，如根據一特定應用所使用。另外，若無另外明確註釋，則附圖/圖式中之任何信號箭頭僅應被視為具例示性而非限制性。本發明之範疇應取決於下列申請專利範圍及其法定等效物。
500‧‧‧馬達驅動活塞總成
505‧‧‧馬達
510‧‧‧導螺桿
530‧‧‧活塞
532‧‧‧外部分
534‧‧‧內部分
540‧‧‧外殼
542‧‧‧開口
550‧‧‧隔膜
560‧‧‧抗背隙機構
562‧‧‧第一螺母
564‧‧‧第二螺母
566‧‧‧彈簧力偏壓構件/彈簧
567‧‧‧棘爪/掣子/突出部
568‧‧‧凹口/凹槽/凹陷部
570‧‧‧扣環
572‧‧‧固定螺釘
590‧‧‧間隔件

Claims (20)

  1. 一種抗背隙裝置，其包括：一第一螺母，其具有一第一嚙合特徵部及一第一旋轉鎖定特徵部，該第一嚙合特徵部經結構化以與一馬達之一導螺桿嚙合，其中該第一螺母耦合至由該馬達驅動之一活塞且相對於該活塞固定；一第二螺母，其具有一第二嚙合特徵部及一第二旋轉鎖定特徵部，該第二嚙合特徵部經結構化以與該導螺桿嚙合，該第二旋轉鎖定特徵部經結構化以與該第一旋轉鎖定特徵部互補以限制或防止該第一螺母與該第二螺母之間之相對旋轉；及一偏壓構件，其用於維持沿該導螺桿之該第一螺母與該第二螺母之間之一間隔關係，使得該第一螺母之該第一嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第一方向上旋轉時減小或消除背隙。
  2. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該第二螺母之該第二嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第二方向上旋轉時減小或消除背隙。
  3. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該第一螺母之該第一嚙合特徵部或該第二螺母之該第二嚙合特徵部包括內螺紋。
  4. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該第一螺母之該第一嚙合特徵部或該第二螺母之該第二嚙合特徵部包括滾珠。
  5. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該第一螺母之該第一旋轉鎖定特徵部包括一或多個凹口、凹槽或凹陷部。
  6. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該第二螺母之該第二旋轉鎖定特徵部包括一或多個棘爪、掣子或突出部。
  7. 如請求項1之抗背隙裝置，其中該偏壓構件包括一壓縮彈簧。
  8. 一種活塞總成，其包括：一活塞；及一抗背隙裝置；其中該活塞包括：一隔膜；及一空腔，其用於容置該抗背隙裝置之全部或一實質部分；及其中該抗背隙裝置包括：一第一螺母，其具有一第一嚙合特徵部及一第一旋轉鎖定特徵部，該第一嚙合特徵部經結構化以與一馬達之一導螺桿嚙合，其中該活塞耦合至該馬達，且其中該第一螺母耦合至該活塞且相對於該活塞固定；一第二螺母，其具有一第二嚙合特徵部及一第二旋轉鎖定特徵部，該第二嚙合特徵部經結構化以與該導螺桿嚙合，該第二旋轉鎖定特徵部經結構化以與該第一旋轉鎖定特徵部互補以限制或防止該第一螺母與該第二螺母之間之相對旋轉；及一偏壓構件，其用於維持沿該導螺桿之該第一螺母與該第二螺母之間之一間隔關係，使得該第一螺母之該第一嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第一方向上旋轉時減小或消除背隙。
  9. 如請求項8之活塞總成，其中該活塞在遠離該隔膜之一端處進一步包括用於接納該第一螺母之一開口。
  10. 如請求項8之活塞總成，其中該活塞進一步包括用於接納固定螺釘以防止反向旋轉或防止該第一螺母退出之側開口。
  11. 如請求項8之活塞總成，其中該活塞進一步包括自接近於該隔膜之該活塞之一端突出之彈性指狀物，其中該活塞之該等彈性指 狀物可皺縮以插入至該隔膜之一基底中之一開口中。
  12. 如請求項8之活塞總成，其中該第二螺母之該第二嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第二方向上旋轉時減小或消除背隙。
  13. 如請求項8之活塞總成，其中該第一螺母之該第一嚙合特徵部或該第二螺母之該第二嚙合特徵部包括內螺紋。
  14. 如請求項8之活塞總成，其中該第一螺母之該第一嚙合特徵部或該第二螺母之該第二嚙合特徵部包括滾珠。
  15. 一種泵抽系統，其包括：一施配泵，其具有：一施配腔室；一馬達；一導螺桿，其耦合至該馬達；及一活塞總成；其中該活塞總成包括：一活塞，其耦合至該導螺桿；及一抗背隙裝置；其中該活塞包括：一隔膜；及一空腔，其用於容置該抗背隙裝置之全部或一實質部分；及其中該抗背隙裝置包括：一第一螺母，其具有一第一嚙合特徵部及一第一旋轉鎖定特徵部，該第一嚙合特徵部經結構化以與該導螺桿嚙合，其中該第一螺母耦合至該活塞且相對於該活塞固定； 一第二螺母，其具有一第二嚙合特徵部及一第二旋轉鎖定特徵部，該第二嚙合特徵部經結構化以與該導螺桿嚙合，該第二旋轉鎖定特徵部經結構化以與該第一旋轉鎖定特徵部互補以限制或防止該第一螺母與該第二螺母之間之相對旋轉；及一偏壓構件，其用於維持沿該導螺桿之該第一螺母與該第二螺母之間之一間隔關係，使得該第一螺母之該第一嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第一方向上旋轉時減小或消除背隙。
  16. 如請求項15之泵抽系統，其中該抗背隙裝置沿該導螺桿與該馬達間隔開一距離。
  17. 如請求項15之泵抽系統，其中該第一螺母定位成比該第二螺母更接近於該馬達。
  18. 如請求項15之泵抽系統，其中該第一螺母、該第二螺母及該偏壓構件可沿該導螺桿軸向對準且穿過該導螺桿。
  19. 如請求項15之泵抽系統，其中該第二螺母之該第二嚙合特徵部保持與該導螺桿嚙合以藉此在由該馬達使該導螺桿在一第二方向上旋轉時減小或消除背隙。
  20. 如請求項15之泵抽系統，其中該活塞總成進一步包括一抗旋轉機構來防止該抗背隙機構相對於該活塞旋轉。
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