TWI378179B - Precision pump with multiple heads - Google Patents

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九、發明說明： t 】 相關申請案之交互參照 本申請案聲請美國專利申請案序號為丨丨/938,408號（申 5請日2007年11月12日）的權益，它是美國專利申請案序號為 11/778,002號（申請日2007年7月13日，標題為具有多頭之精 密泵）的部份延續案。 發明領域 本發明大體有關於用於以高精度計量流體的裝置，特 1〇 別是在諸如半導體製造之類的領域。 發明背景 許多用於製造有極小結構之積體電路、光罩及其他裝 置的化學物有腐钱性、毒性且昂貴。用於光蝕刻製程的光 15 阻劑為其中之一例。在此類應用中，必須極其精密地控制 液相化學物（也被稱作加工流體(process fluid)或“化學品”) 分配於基板上的速率與數量以確保均勻地塗佈化學物以及 避免浪費與不必要的消耗。此外，加工流體的純度常有關 鍵性。即使污染加工流體的最小外來顆粒都可能在加工期 2〇 間形成的極小結構中造成缺陷。因此，必須以避免污染的 方式用分配系統來處理加工流體。例如，請參考半導體設 備及材料國際協會的“SEMI E49.2-0298半導體製造設備中 之高純度去離子水及化學物分布系統的指導手冊”(1998)。 不當的處理也可能導致引進氣泡以及破壞化學品。基於這 5 些理由’需要專H⑽來在光㈣製程以及用於製造具 有極小結構之裝置的其他製程中儲存及計量流體。 因此’用於此類應用的化學物分布系統必須使用一種 可用以下方式泵送加工讀的機構：允許精細地控制流體 的計量以及避免污染及/或與加工流體有反應…般而言， 泵係施加壓力於管線中的加工流體至—分配點。流體是由 儲存流體的來源(例如，瓶子或其他容器)抽丨。分配點可為 小喷嘴或其他開孔mu至分配㈣管線是用閥 開關。閥可安置於分配點處。打開閥使得加工流體可在分 配點流出°可編程控制器係操作該等纽閥。在果機構、 官線及閥内與加u接觸的所有表面必須不會污染或與 加工流體有反應。泵、加工流體的容器以及相關的間調 (valving)有時會儲存於也容納控制器的機櫃。 用於此類系統之泵浦的形式通常為正驅替型泵浦 (positive disp丨aCement pump)，其係放大泵室的大小以吸入 流體進人該室，然後縮減大切擠出㈣^已經被使用的 正驅替型錢包含液壓動力_泵、波紋管式泵、活塞促 動式迴轉隔膜泵'以及加壓容器型泵系統。美國專利第 4,950，134號(Bailey等人）為典型果浦的例子。其係具有入 口、出口、步進馬達及流體驅替隔膜。當果浦有 電子命令 它分配時’出α閥㈣以及馬達轉動以迫使_驅替或促動 流體流入促動流體室’而在隔膜中移動以縮減泵室的大 小。隔膜的移動會壓迫加工流體離開泵室並且通過出口閥。 由於要關注 染問題，半導體製造工業的當前措施是 1378179 用泵來泵送單一類型的加工流體或‘‘化學品”。為了變更被 泵送化學品，必須改變所有與加工流體接觸的表面。取決 於泵浦的設計，這件事即費功夫又昂貴，或不可行。在現 今的製造設施中，使用達50個泵浦的加工系統是常見的。 5 在美國專利第6,797,063號(]^^1^丨38)中有圖示一種由不 同來源供給加工化學物的分配裝置。在此，該分配裝置在 控制室内有兩個或更多處理室。增減該等處理室的容積係 藉由增加控制室内的控制流體(control fluid)或移除控制流 體。結合控制流體進出控制室的加壓流體貯藏所，在處理 10 室的入口及出口處使用閥調可控制分配流體通過該等處理 室的流量。 【發明内容】 發明概要 本發明大體有關於供分配加工流體用之高度精密泵於 15 處理限制出於以下原因的應用中：加工流體有腐蝕性，及/ 或對污染很敏感（例如，來自其他流體、微粒、等等）、氣泡 及/或機械應力。本發明特別有用於半導體加工作業的泵 浦。 與泵浦（特別是用於高度精密計量者）在此類應用中的 20 典型部署相反，應用本發明較佳具體實施例之教導的示範 閥能夠泵送一種以上的化學品或加工流體而不需清洗或變 更與該加工流體接觸的表面。該泵使用多個泵頭，各個係 能夠處理不同類型的製造用流體。多個泵頭共享一共用促 動機構。儘管各泵與單頭泵相比會比較大，然而在擁擠的 7 加工設施中使用個數比泵頭少的促動機構可節省極具價值 的空間’例如’用於製造半導體組件的設施會使用大量泵 4。由於促動機構有時為泵浦中最複雜的部件，因此減少 工廠中的促動機構可節省費用及維修時間。 多個泵頭共享單一促動機構看起來也許不合乎需要’ 特別是對於流體計量應用而言。有共享促動機構通常是意 指一次只能啟動一個泵頭。不過，在一具體實施例中，該 不範閥能夠迅速頻繁地切換泵頭。在泵頭的啟動能夠迅速 地切換下，在由於被分配流體數量相對少量而有極短分配 循環的應用中，在分配要求與分配之間幾乎沒有延遲。 根據本發明的第一較佳具體實施例，提供一種用於處 理一或更多種不同加工流體之泵，其係包含：多個泵室， 其中各泵室包含至少一加工流體入口與至少一加工流體出 口。在各泵室上的該加工流體出口係耦合至在各泵室上的 至少一加工流體閥用以選擇性地阻止及允許加工流體流動 通過該泵室。提供一用於泵送促動流體至多個促動流體室 的促動機構’其係與該多個促動流體室流體相通以允許實 質不可壓縮促動流體流入每個促動流體室。提供至少一隔 膜’其係隔開各泵室與一相關的促動流體室（其係用於隔開 加工流體與促動流體）。該促動機構可驅替促動流體的操作 可致使促動流體只流入該多個促動流體室中有打開加工流 體間者而可產生泵送作用。 提供促動流體由該促動流體室進入該促動機構的無限 制流動為較佳。該促動機構可為藉由一螺桿而可平移的一 活塞，该螺桿是藉由一步進馬達來轉動。可提供一控制器 用於選擇性地操作與每個該多個泵室耦合的該至少一加工 抓體間以選擇性地允許及中止加卫流體的流動。該至少-加工心體閥可包含一可控制閥用以選擇性地打開及關閉與 該加工流體出口耦合的一管線。在此，可提供與每個該多 個泵至之該加工流體出口的一單向止回閥用以允許流體只 /σ著一方向流出該泵室，以及可提供與每個該多個泵室之 該加工流體人D的-單向止回閥用以允許流體只順著一方 向流入該栗室。每個該多個泵室可為與用以分配加工流體 的加工流體噴嘴耦合。在一加工管線上可安置及排列耦 合至多個泵室的該等加工流體喷嘴用以分配加工流體至一 半導體晶圓上。每個該多個泵室的該加工流體出口可與用 於過濾该加工流體的一濾器流體相通。該促動機構裝在一 主體内，以及每個該多個泵室可為至少部份由支承於該主 體上的一可卸除泵頭結構形成。多個泵頭結構可排列於該 主體四周。在各泵室上的該加工流體入口與該加工流體出 口之間的一流動路徑可呈實質向上斜以輔助去除氣泡。 根據本發明的另—較佳具體實施例，提供一種用於處 理一或更多種不同加工流體之泵。該泵包含用於泵送促動 流體的一促動機構，多個泵室與個數同樣多的促動流體 室，而形成多對泵室與促動流體室，各對有毗鄰於一個該 等促動流體室的一個該等泵室，以及各泵室包含至少一加 工流體入口與至少一加工流體出口。提供與各對連繫的一 隔膜，其係位於該泵室與促動流體室之間用於隔開加工流 1378179 體與促動流體。促動流體室各與該促動機構流體相通而允 許實質不可壓縮促動流體流入該促動流體室。在各泵室上 的該加工流體出口耦合至與各泵室連繫的至少一加工流體 閥用以選擇性地阻止及允許加工流體流動通過該泵室。該 5 促動機構可驅替促動流體的操作可致使促動流體只流入該 多個促動流體室中有打開加工流體閥者而可產生泵送作 用。 可提供促動流體由該促動流體室進入該促動機構的無 限制流動。該促動機構可由藉由一螺桿而可平移的一活塞 °組成，該螺桿是藉由一步進馬達來轉動。該泵可進一步包 3 . —控制器，其係用於選擇性地操作與每個該多個泵室 耦合的該至少一加工流體閥以選擇性地允許及中止加工流 體的流動。 至少一加工流體閥可包含一可控制閥用於選擇性地打 15開及關閉與該加工流體出口搞合的一管線。在此，可裝設 每個該多倘泵室之加工流體出口耦合的的單向止回間以允 許流體只順著-方向流出該泵室，以及可裝設與每個該多 個泵室之加工流體入口輕合的單向止回間用以允許流體只 順著一方向流入該泵室。每個該多個系室可與用以分配加 〇工流體的-加工趟噴_合。在此，在—加工管線上可 安置及排列輕合至多贿室的該等加工流體喷嘴用以分配 加工流體至一半導體晶圓上。 每個該多《室的該加工流體出口可與用於過滤該加 工流體的一濾器流體相通。該促動機構可裝在一主體内， 10 1378179 以及每個該多個泵室可至少部份由支承於該主體上的一可 卸除泵頭結構形成。多個泵頭結構可排列於該主體四周。 在本發明的另一具體實施例中，提供一種用於同時處 理一或更多種不同加工流體的泵浦，其係包含：用於儲存 5 實質不可壓縮促動流體的一中央貯藏所，其中配置一驅替 構件（displacement member)用於移動促動流體進出該貯藏 所’包圍該中央貯藏所的多個泵室，各泵室包含至少一加 工流體入口與至少一加工流體出口，以及多個促動室 (actuating chamber)用於接收來自該貯藏所的促動流體。每 10 個該多個泵室包含一隔膜，該隔膜隔開各泵室與該等促動 室中與其毗鄰的一個以及隔開在該等促動室中的促動流體 與在該等泵室中的加工流體。至少一通道允許實質不可壓 縮促動流體在該促動室與該貯藏所之間流動。與該至少一 加工流體出口耦合的至少一閥係經耦合成可阻止及允許加 15 工流體流動通過該泵室。該促動機構可驅替促動流體的操 作可致使促動流體只流入有出口與呈打開之至少一閥麵合 的泵室》 對於每個泵室，可裝設與該加工流體出口耦合的單向 止回閥以允許流體只順著一方向流出該泵室，以及可裳設 20 與每個該等泵室之加工流體入口耦合的單向止回閥用以允 許流體只順著一方向流入該泵室。 該泵可具有一在其上形成多個表面的主體，其中各表 面已裝上該等泵頭結構中之一個。各表面係與該多個可卸 除泵頭結構中之一個合作。鄰近的促動流體室可位於該主 11 體。用於各泵室的隔膜可裝在各個該多個泵頭結構與該主 體的該等促動流體室之間。 在本發明的另一具體實施例中，提供一種用於處理一 或更多種不同加工流體之泵，其係包含：用於泵送促動流 5體的一促動機構，多個泵室與個數同樣多的促動流體室， 而形成多對’各對有毗鄰於一個該等促動流體室的一個該 等泵室’以及各泵室包含至少一加工流體入口與至少一加 工流體出口。提供與各對連繫的一隔膜，其係位於該泵室 與促動流體室之間用於隔開加工流體與促動流體。每個促 動流體室與該促動機構流體相通以供實質不可壓縮促動流 體流入每個促動流體室。在該等泵室之第一個上的該加工 流體入口係與一加工流體源相通，在該等果室之該第^一個 上的該加工流體出口係與在該等泵室之第二個上的該加工 流體入口相通’以及在該等泵室之該第二個上的該加工流 15體出口係與一分配點流體相通。各果室與在各粟室上的至 少一加工流體閥耦合用以選擇性地阻止及允許加工流體流 動通過該泵至。δ亥促動機構可驅替促動流體的操作可致使 促動流體只流入該多個促動流體室中有打開加工流體閥者 而可產生泵送作用。 20 在該等泵室之s玄第一個上的該加工流體出口可與用於 處理加工流體的一流體處理單元之一入口相通，在該等泵 室之第二個上的該加工流體入口可與該流體處理單元之一 出口相通，以及在該等泵室之該第二個上的該加工流體出 口可與一分配點流體相通。該流體處理單元可為一滅器。 12 1378179 可提供在該促動機構與在該等泵室之該第一個中的該 促動流體室之間的一閥以及在該促動機構與在該等泵室中 之第二個中的該促動流體室之一入口之間的一閥。可提供 位於在該等泵室之該第一個中之該促動流體室的一出口與 5 該流體處理單元之間的一閥。該促動機構可由藉由一螺桿 而可平移的一活塞組成，該螺桿是藉由一步進馬達來轉 動。可提供一控制器，其係用於選擇性地操作與每個該多 個泵室耦合的該至少一加工流體閥以選擇性地允許及中止 加工流體的流動。該至少一加工流體閥可包含一可控制閥 10 用於選擇性地打開及關閉與該加工流體出口耦合的一管 線。可提供與每個該多個泵室之該加工流體出口耦合的一 單向止回閥用以允許流體只沿著一方向流出該泵室，以及 可提供與每個該多個泵室之該加工流體入口耦合的一單向 止回閥用以允許流體只順著一方向流入該泵室。每個該多 15 個泵室可為與用以分配加工流體的一加工流體噴嘴耦合。 在一加工管線上可安置及排列耦合至多個泵室的該等加工 流體喷嘴用以分配加工流體至一半導體晶圓上。每個該多 個泵室的該加工流體出口可與用於過濾該加工流體的一濾 器流體相通。在該等泵室之第三個上的該加工流體入口可 20 與加工流體的第二來源相通，在該等泵室之該第三個上的 該加工流體出口可與在該等泵室之第四個上的該加工流體 入口相通，以及在該等泵室之該第四個上的該加工流體出 口可與一分配點流體相通。 該促動機構可裝在一主體内，以及每個該多個泵室至 13 1378179 少有一部份可形成於該主體上。可提供排列於該主體四周 的多個泵頭結構。該促動機構可逆轉，以及加工流體閥可 組態成能實現内部回吸(internal suck back)。外部回吸閥可 安置於該分配點附近。 5 在本發明的另一具體實施例中，對於包含以下元件的 一泵：用於泵送促動流體的一促動機構、多個泵室、以及 — 多個促動室，其中各促動室與該促動機構流體相通係通過 允許促動流體在該促動室與促動機構之間流動的至少一流 ： 體傳遞通道，每個該多個泵室包含至少—加工流體入口與 馨 10 一加工流體出口，提供一種方法。該方法包含下列步驟： 用加工流體填充每個該多個泵室，使該促動機構在第一方 向活動及操作數個閥以致使該多個泵室中之第—個填滿來 自一來源的加工流體，使該促動機構在第二方向活動及操 作數個閥以致使該多個泵室中之該第一個可使加工流體由 該多個泵室中之該第一個移動進入一流體處理單元使該 促動機構在第-方向活動及操作數個間以致使該多個果室 中之第二個填滿來自該流體處理單元的加工流體，以及使 · 該促動機構在該第二方向活動及操作數個_致使該多個 泵室中之該第二個可使加工流體由該多個泵室中之該第二 _ 20個移動至-分配點。||多個录室中之第一及第二個可以$ - 同的壓力操作》 最後，在上述方法的另一具體實施例中，對於由以下 元件構成之-泉：用於泵送促動流體的一促動機構、多個 泵室以及多個促動流體室’各促動室與該促動機構流體相 14 1378179 通係通過允許促動流體在該促動室與促動機構之間流動的 至少一流體傳遞通道，每個該多個泵室包含至少一加工流 體入口與-加工流體出口，提供一種方法。該方法包含下 列步驟：用加工流體填充每個該多個泵室，使該促動機構 5在第一方向活動及操作數個閥以致使該多個泵室中之第一 個填滿來自一來源的加工流體，選擇性地打開該多個泵室 中之至少一個的至少一出口閥供加工流體流出，以及關閉 所有其餘泵室的該至少一出口以在該等泵室中產生加工流 體的反壓以防止促動流體流入相關的促動室。促動流體只 10机入有至少一出口閥被打開的該等泵室，而導致相關泵室 之加工流體的驅替。 s玄多個泵室的第一及第二個可以不同的壓力操作。 圖式簡單說明 第1圖的示意圖係根據本發明第一較佳具體實施例圖 15示在尚精度、高純度流體分配系統之背景下的單級多頭泵。 第2圖為第1圖之多頭泵的爆炸等角視圖。 第3圖為第1圖之多頭泵的爆炸圖，其圖示角度與第2 圖之多頭泵不同。 第4圖為組裝好的第2圖及第3圖之泵浦的側視圖與正 20 視圖。 第5圖為第4圖之泵浦沿著第4圖之剖面線5-5繪出的橫 截面圖。 第6圖為第4圖之泵浦沿著第4圖之剖面線6_6繪出的橫 截面圖。 15 1378179 第7圖為第4圖之泵浦的等角視圖。 第8圖為第4圖之泵浦的正視圖。 第9圖為第4圖之泵浦的後視圖。 第10圖的簡化等角視圖係圖示第2圖至第9圖的泵浦之 5 一應用。 第10A圖的部份等角視圖係圖示第1〇圖泵應用之一替 _ 代具體實施例，其係具有3個分配閥分配流體至3個不同的 半導體晶圓。 ： 第11A圖、第11B圖及第lie圖的流程圖係圖示用於第2 9 10圖至第9圖之泵的控制器的示範分配製程。 第12圖的示意圖係根據本發明第二較佳具體實施例圖 示使用多頭泵的兩級泵系統。 第13圖的示意圖係根據本發明第三較佳具體實施例圖 示使用多頭泵的替代兩級泵系統。 15 第14圖的示意圖係根據本發明第四較佳具體實施例圖 示使用多頭泵的兩級泵系統之另一替代具體實施例。 第15圖的示意圖係根據本發明第五較佳具體實施例圖 鲁 示使用兩個或更多多頭泵的兩級泵系統之一實施例。 第16圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入止 — 20 回間及輸出閥的内部回吸。 - 第17圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入間 及輸出閥的内部回吸。 第關為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入及 輸出止回閥的外部回吸。 16 第18A圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入及 輪出止回閥與一組隔離閥的外部回吸。 第19圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用 輸入及 輪出閥的外部回吸。 5 第20圖的簡化等角視圖係圖示泵劈分彼之輸出以供給 流體至3個個別輸出的替代應用。 第21圖為第20圖之替代具體實施例的簡化等角視圖， 其係添加一過渡單元。 t實施方式3 10 較佳實施例之詳細說明 第1圖禾意圖示用於在高純度應用中泵送多種不同化 學物的高精度單級多頭分配泵之一實施例。除了其他可能 的功能以外，泵頭為泵浦中接觸及施力至加工流體以使其 移動的部份。在高精度多頭泵中，一個以上泵頭是用共用 15促動機構促動。在圖示實施例中，多頭泵是用來由3個個別 來源101、103及105分配化學物或加工流體各自至3個個別 分配點107、109及111。每個來源與分配點是通過泵頭113、 Π5或117來Μ合。每個泵頭的作用是由來源移動預定數量 的流體至對應分配點。由於每個栗頭是獨立作用而且不與 20其他的泵頭共早任何與加工流體接觸的表面，因此每個來 源可為不同類型的化學物。輸出閥119、121及123各自打開 及關閉由泵頭113、115或117至對應分配點1〇7、1〇9 '⑴ 的輸出管線12G、122及124。各個是獨立用以祕作來調整 該閥之開孔的控制器（圖未示出）來控制。由於圖示之系浦用 17 於半導體製造作業特別有利，其中係將化學物泵送到分配 點用以分配至半導體晶圓上，在圖示實施例中，輸出閥 119、121、123均耦合至回吸閥125、127及129。在分配後， 回吸閥125、127、129用來由分配點107、109 ' 111、喷嘴 5 或其他元件吸回流體以防止滴瀝。 在圖示實施例中，該等栗頭係藉由吸入加工流體於泵 室（與泵頭整合）内使其移動，然後排出該加工流體。正驅替 有利於需要精密地計量流體的應用。使各泵室的容積增加 以吸入加工流體，然後使其減少以擠出該流體。用來改變 10 —室之容積的構件會被稱作驅替構件。可用許多方法來實 作泵室與驅替構件。有一實施例是包含在氣缸内移動的活 塞或類似活塞的裝置。本實施例是用撓性隔膜作為與泵室 之壁合作的驅替構件。隔膜在一方向移動會增加泵室的容 積，而隔膜在另一方向移動則減少泵室的容積。用於泵頭 15 113、115、117的隔膜在附圖中是分別以元件13卜133、135 示意圖示。 可使用許多不同的配置以確保流體只在一個方向通過 泵頭113、115、117。在圖示實施例中，泵頭113、115、117 包含入口（圖未示出）用於耦合該等泵頭至加工流體源（例如 20 來源101、103或105，與出口（圖未示出）用於耦合泵頭113、 115、117至分配點（例如，分配點107、109或111。各泵頭的 泵室有至少一開孔（至少兩個開孔為較佳），一個與入口相 通，另一個與出口相通。流體是通過入口開孔吸入泵室以 及通過出口開孔排出。這允許建立加工流體通過泵室大體 18 5 呈單向的流動，這有助於減少加工户脾 W體在泵頭中匯集以及 累積污染。各泵頭的入口與出口係通過閱調耗合以至少 在正常操作期間，確保流體只從入口流入泵—以及口、雨過 出σ流出泵室。 間調可採取不同的配置’這部份取決於系室的開孔數 及其他考慮項目。在圖示實施例中，_是㈣個閥構成。 137Β可確保由入D進入果室的單向流 動’而止回閥139、舰、139B可確保加工流體通過出口 流出該室的單向流動。該等止回閥為自驅動或提昇型，這 容易藉由避免必須實作使彼等之開孔與泵頭113、115、117 之果送作用同步的機構來降低複雜度。不過，加上開孔可 獨立控制的閥門在有些情況(如下文所述）下是有益的。此 15 外’有些應用可能不適合使用止回閥。如果泵室只有一個 開孔’適當賴的實施例之-是包含可根據泵浦之行程來 選擇性地使入口或者出口與開孔耦合或完全關閉開孔的三 向閥。可選擇其他類型的閥調以達成相同的機能，然而可 能的代價是複雜度變高與可靠性降低。 每個泵頭113、115、117共享一共用促動機構136，在 附圖中是用驅動馬達及活塞總成表示。促動機構包含一力 20產生組件（例如，馬達)與一用於傳達力至流體驅替構件的耦 合器。有時候，這些組件為同—個東西。促動機構丨36的例 子包含機械、氣動及液壓機構以及彼等之组合。機械促動 器的例子之一為通過純機械耦合器（例如，傳動機構或其他 機械連桿或活塞）而與隔膜耦合的驅動器馬達。該連桿或活 19 1378179 塞係將馬達的輸出轉換成第 液壓耦合器，它是用馬達移牛：移動。也可使用 替構件的液壓流體。在純广^ ，接著活塞移動推擠驅 用來移動該驅替構件。$統巾’例如’高壓氣體是 5 而不是串聯方式施加至每個生的力以並聯 管以並聯方式施加力t導致 _、117為較佳。儘 免以串聯方式施加力可#由’期時開動，然而避 10 碩之促動力㈣構來減少複 =換录 降低可靠性。 A複雜度會提③成本以及 為了避免不合乎需要地同時促動所有的果頭⑴、 15、117’以及保持簡單性，圖示實施例之中的促動機構 136使用-流體性轉合器用以由馬達或其他力產生機構傳 達力至加工流體為較佳。用於圖示實施例中之促動機構136 15的驅動總成包含-驅動（步進）馬達（圖未示出）用以供給力 供移動該促動流體。該驅動馬達係移動驅替構件（例如，活 塞）’接著它是用會導致泵頭開動的方式移動流體。促動流 體是在隔膜對泵室為反面上進出一室。驅替促動流體會流 入泵頭，而縮減泵室的容積以及擠出流體。驅替構件的反 20向移動導致促動流體可流出泵頭，這會增加泵室的容積因 而可吸入加工流體。如果流體至少在泵浦的工作壓力下不 會壓縮（此類流體在本文稱作不可壓縮)，以及只打開一個泉 室，促動流體被促動總成驅替的數量與加工流體在泵室内 被驅替的數量成正比。 20 1378179 阻止加工流體流出泵頭113、115、117的泵室實際上是 阻止促動流體流入泵頭，因而可重定向促動流體而流入另 一個泵頭，而不需要内部閥調以重定向流體到不同的泵 頭。因此，儘管可使用内部閥調，然而不需要它即可確保 5 一次只有一個泵頭在泵送。在此實施例中，預先存在於出 口處的閥（對於此一應用是在別處的閥門）是足夠的，因而可 減少泵浦的複雜度及大小而不會相應地增加外部閥數，否 則的話該等外部閥是必要的。此外，現有的外部閥調可用 來阻止加工流體流動通過泵頭。在圖示實施例中，是用自 10 驅動止回閥來選擇性地關閉輸出閥119、12卜123以阻止流 體在泵開動期間由不想泵送的泵頭流出。在攜載流體由泵 頭至分配點的管路上，該等輸出閥的位置可位於任何地 方。如果輸出閥不適合或者不使用輸出閥為較佳時，可用 一可控制閥來取代一或兩個止回閥或附加該可控制閥。不 15 過，代價是成本及複雜度會增加。此外，為此目的，也可 使用能確保加工流體單向流動通過泵頭的其他閥調配置， 例如上述的三向閥。 視需要，在用來計量流體時，泵浦的操作係使得一次 只有一個是活性泵頭113、115、117。因而只引導所有的促 20 動流體流進或流出活性泵頭。藉由允許促動流體一次只流 出一個泵頭，被泵送的加工流體量可取決於驅替構件在促 動機構内的移動。如果 +在開動期間打開一個以上的泵頭供泵送，則質量流量 計與泵頭耦合以測定加工流體流出泵頭的數量。不過，在 21 諸如半導體製造之類的應用中，分配循環短而且對於分配 於特定分配點的需求並非不變(在有些情形下，相對少見）。 在沒有内部閥調用來重定向促動流體以及簡化控制加工流 體流動通過泵頭之機構的情形下，有可能快速地激活泵 5頭，從而允許促動流體對於該等泵頭在實行時可時間多工 化(time multiplexed)而不會不必要地減緩分配。 明參考第2圖至第9圖，其係圖示由第1圖多頭泵之示範 。構構成、適用於向純度應用（例如，半導體製造用）的示範 單級泵200。在此實施例中，泵2〇〇包含3個泵頭結構202、 10 204、206，彼等係與一中央主體208合作以形成各個泵頭。 在此實施例中，泵頭結構202、204、206係佈置於一中央主 體208四周》在其他的較佳具體實施例中，泵頭結構2〇2、 204、206不必佈置於中央主體208四周。中央主體2〇8支撑 果頭結構202、204、206以及也提供形式為孔洞或通路通過 15中央主體208的通道用於供給促動流體至每個果頭為較 佳。猎由把流體通路整體成形為主體之一部份，例如由 加工一巨型整塊，可避免額外的連接，從而減少促動流體 的洩露風險。在高純度應用（例如’半導體製造）中，即使最 小的洩露都可能污染乾淨的環境，因而緹極為不合乎需要 20 的。 在圖示實施例中’中央主體208具有方形橫截面與4個 側面。在4個側面中之3個上形成的是與泵頭結構202、204、 206耦合的表面。在此實施例中’第四個側面是用來接受壓 力感測器210。壓力感測器210是用來測量促動流體在促動 22 機構内的壓力。與例如以線性方式佈置泵頭的組態相比， 佈置栗頭結構202、204、206至少部份於供給促動流體之通 道四周可更有效率地利用空間。不過，在泵頭不是佈置於 中央主體208四周下，可實現圖示於附圖之示範閥的其他優 5點。例如，該等泵頭結構可以堆疊組態配置。更多個泵頭 結構耦合於中央主體208可藉由增加橫戴面大小來增加配 置於中央主體208四周的表面數、藉由減少泵頭結構202、 204、206的大小’及/或藉由沿著中心軸延長主體208。泵 頭結構202、204、206的大小部份取決於泵室在各泵頭結構 10内的想要容積。較佳地，泵室的大小是使得在必須吸入更 多流體之前可完成多次遞增式分配，亦即在分配循環期間 只分配泵室内的部份加工流體。表面不必呈平坦，可按需 要呈弧形。因此，例如，中央主體2〇8的橫截面可呈多角形 或大體圓形。儘管圓形橫截面佔用較少空間，然而平坦表 15面的優點是製造以及與泵頭結構202、204、206連接比較簡 單。 例如在此實施例中，中央主體2〇8也容納至少一促動機 構(例如，液壓促動機構)為較佳。該促動機構包含一促動流 體貯藏所與一位移7C件。在圖示具體實施例中，該促動流 20體貯藏所是由一空腔207(請參考第5圖）構成，其係具有圓形 橫截面以及形成於形成主體208之塊體内的中央，而該位移 元件是由用作活塞的數個元件構成以及大體用元件符號 209表示。安置促動機構於中央主體2〇9中可最有效地利用 空間以及避免外部連接《然而，替換地，所有或部份的促 23 動機構可位於支撐主體208外，以及與泵頭結構2〇2、2〇4、 206例如液壓耦合，這會損失較佳具體實施例的一些優點， 例如損失緊湊性以及有較尚的複雜度以及因連接數增加而 有較局的洩露污染風險。例如，如果以連結多個塊體方式 來延長主體208的轴向長度，則該促動機構可位於該等塊體 中之一個中以及通過通路或外部管線來與其他塊體液壓耦 合。 在圖示具體實施例中，泵頭結構2〇2、204、206各自與 形成於主體208三面側壁上的表面部份211耗合。 在每個泵頭結構202、204、206中，隔膜212延伸越過 表面部份211以及與泵頭結構2〇2、204、206合作以在隔膜 212之一側面上界定一泵室214(請參考第5圖），以及與形成 主體208的凹陷216(請參考第5圖）在表面部份211處合作以 在隔膜212之另一侧面上界定一促動流體室218(請參考第5 圖）。在示範閥200的此一較佳具體實施例中，藉由卸下泵 頭總成202、204或206 ’可輕易卸下及更換隔膜212。隔膜 212是用0環密封件22〇貼著主體2〇8的合作表面部份211來 密封。板體222使隔膜212附著於主體208的表面部份211。 除了其他優點以外，用板體222來附著隔膜212在組裝泵頭 結構202、204、206及主體208之前允許泵200可建立及填充 促動流體’為實質不可壓縮流體（至少在應用通常會遭遇的 壓力下）較佳’例如乙二醇。隔膜212由半透明材料製成為 較佳以便在附著於泵頭結構202、204、206之前允許以視覺 識別促動流體内的任何空氣或氣泡。儘管在圖示具體實施 例中是每個泵頭結構202、204、206使用一隔膜212，然而 兩個或更多相鄰泵頭結構202、204、206可使用一個較大、 面積不同、用密封件或其他結構隔離的隔膜212，使得加工 在體不會在泵頭結構202、204、206之間露出。如第2圖及 第5圖所示’通風管線223允許由促動流體室218逐出空氣。 通風營線223是用未圖示於附圖的塞子密封。用以下方式也 可檢測出陷入促動流體及/或加工流體、泵室、促動流體室 218、空腔2〇7或在泵内攜載流體之任一通道的空氣：用加 工流體填充泵室214，關閉每個泵室214，使得加工流體無 法流出，泵送促動流體，以及使用壓力感測器210來監視促 動流體的壓力。由於氣泡可壓縮，若是有實質數量的空氣 陷入系統，則測得壓力會小於預期值。 聚頭結構202、204及206各為包含有一空腔或凹陷226 之泵室蓋體224的總成。蓋體224與隔膜212合作以形成泵室 214〇〇環225在蓋體224與隔膜212之間形成密封。流入孔228 與流出孔230延伸穿過蓋體224以允許加工流體各自流入及 流出果室214。流入孔228位於泵室214底部附近使得在系 200處於正常操作位置時，流體是以反抗重力的方式向上流 動到流出孔230。有這種配置及長形樣式的泵室214可減少 加工流體在泵室214内匯集而且可促使氣流向出口遷移以 協助除氣。大體為弧形的凹陷226以及在泵室214内之筆直 表面的接合處呈鈍角可避免加工流體及微小氣泡集中於尖 銳轉角而難以除氣，因而可進一步降低在正常操作時夹帶 氣泡的風險。 1378179 泵頭結構202、204、206各包含用於連接攜載加工流體 進出泵頭結構202、204、206之管線的接頭。為了節省空間， 該等接頭的定向大體與泵室214及主體208的長軸平行為較 佳°如果彼等軸線的定向與主體208的軸線垂直，則泵200 5在橫向會佔用更多空間，而另外需要空間來容納會連接至 入口及出口接頭的加工流體管線。入口配件232與出口配件 234均旋進集流塊(connector bl〇ck)236。圖示的入口及出口 配件232、234為用於半導體製造的喇〇八管型配件之典型例 子。彼等旨在大體代表用於連接管線於泵浦的配件。可根 鲁 1〇 據應用而使用其他類型的配件。其他用於半導體工業的高 純度配件之例子包含Nippon Packing公司製造的Super Type Pillar Fitting®與 Super 300 Type Pillar Fitting®，Entegris公 司的Flowell®味八管型配件、Flaretek®配件，Parker公司的 “Parflare”管配件，SMC公司的LQ、LQ卜LQ2及LQ3配件， 15 Saint-Gobain Performance Plastics 公司的 Furon® Flare Grip®配件與Furon® Fuse-Bond Pipe。在此實施例中，集流 塊236與蓋體224是分開製造並組裝成泵頭總成202、204、 ® 206。不過，該總成可用較少或更多個組件製成。 集流塊236包含攜載流體由入口配件232進入集流塊 20 236至泵室214之流入孔228的通路》在此實施例中，該通路 是由形成於塊體236表面及合作墊圈240上的通道238形 成。墊圈240也密封泵室蓋體224與集流塊236。孔洞242允 許流體流入穿過泵室蓋體224的通道244(請參考第5圖）。通 道244在流入孔228結尾。 26 1378179 在圖示實施例中（請參考第3圖），與集流塊236整合的單 向止回閥246只允許流體由入口配件232流到泵室214。止回 閥246是插入與入口配件232—樣的鑽孔。它是由孔板248與 傘狀閥250(與孔板248合作)構成。該閥的莖部使閥250附著 5 於孔板248。在壓力下通過孔板248之孔洞流到閥250的流體 容易使閥250的邊緣向上卷曲或舉高，同時閥250的中央保 持靜止不動。閥250有内翻形狀(inverted shape)。在組裝時， 莖部拉扯閥250的邊緣貼著孔板248，藉此可產生座落力使 閥250的周邊貼著板248。這可形成良好的密封。關於此一 10 特殊類型之止回閥的詳細說明可在共同受讓美國專利申請 案第11/612,408號（申請日’ 2006年12月18日），其係併入本 文作為參考。 集流塊236也包含攜載泵室214之流體至出口配件234 的通路。它也有允許流體在出口接頭之方向中流動的單向 15止回閥252。止回閥252實質類似於止回閥246。它包含孔板 254 ’該孔板254是座落在形成於泵室蓋體224背面的凹處 255(請參考第2圖）中。傘狀閥256附著於孔板254。流出泵室 214通過流出孔230的流體係流動通過止回閥252並進入與 出口配件234連接的通路。該通路部份由形成於集流塊236 20之一表面的通道258與合作墊圈240形成。該通路的區段 260(請參考第6圖）連接至擰入出口配件234的鑽孔。形成於 通道258之初始部份的容積足以適應閥252邊緣之撓曲以及 流體由閥252邊緣四周流出而不會限制流動為較佳。 如第5圖所示，不可壓縮促動流體儲存於促動機構的中 27 1378179 央室或空腔207。當位移元件209(活塞）在空腔207平移時， 通路263在空腔207與連繫於每個泵頭202、204、206的促動 流體室218之間傳遞流體。流體能夠在空腔207與每個促動 流體室218之間平行移動。因此，除非被中止，當活塞使促 5動流體移出空腔207時，促動流體會流入每個促動室218。 同樣’除非被中止，在活塞縮回時，促動流體會流出與每 · 個泵頭結構202、204、206連繫的促動流體室218，而導致 促動流體被吸入空腔207。 假如泵室214與對應的促動流體室218不包含氣體、空 · 10氣或其他可壓縮物質，則在圖示具體實施例中，流體通過 給定通路的流動是藉由是否允許隔膜212移動來控制。如果 不能移動，則促動流體在兩個方向中都不會流動通過在空 腔207與連繫於隔膜的促動流體室218之間的通路。隔膜212 是否移動係取決於在促動流體流出促動流體室218期間是 15否能把加工流體吸入泵室214，以及在促動流體由空腔207 流出以及進入促動流體室218期間它是否可流出泵室214。 如果加工流體只能沿著一方向流動通過圖示具體實施例的 隹 泵室214時，開關位於出口流動路徑供加工流體流出泵室 214的閥（未圖示於附圖）因而會決定是否可移動隔膜212以 20驅替泵室214之中的加工流體，接著這會決定促動流體是否 _ 流入用於給定泵頭結構202、204、206的促動流體室218。 藉由打開只有一個泵頭結構202、204、206的出口閥，由位 移元件209(活塞)之驅替造成的所有促動流體會被迫只流入 泵頭結構202、204、206中有打開出口閥的促動流體室218。 28 1378179 被位移元件209(活塞)之移動排出的促動流體之容積會等於 被有打開出口之泵頭的隔膜212排出的加工流體的容積。換 言之’活塞的移動與加工流體被泵送的容積是呈線性關係。 在圖示具體實施例中，當永遠允許加工流體流入每個 5泵室214時，在位移元件209(活塞)縮回時，促動流體會一直 由每個促動流體室218流出，至少直到隔膜212達到它的全 容量。形成凹陷216的牆體包含一通道217為較佳以確保隔 膜212在後面有允許流動的足夠流體，這可防止隔膜黏著於 牆體。因此，果200的圖不具體實施例會同時地再填充，或 10平行地再填充泵浦的每個泵室，儘管有較少個泵頭結構 202、204、206。 位移元件209(活塞）包含一滑動密封262。活塞在空腔 207内的位移用轉動驅動螺桿266的步進馬達264控制較 佳。夾子268連接驅動螺桿與馬達264的輸出軸桿27〇。推力 15轴承272防止驅動螺桿266軸向加載於馬達的輸出軸桿 270。驅動螺桿266上的螺紋與位移元件2〇9(活塞）内的螺紋 耦合。活塞的角位置用導件274固定，該導件274係夾住固 定於活塞（位移元件209)以及與槽孔276(請參考第3圖）合作 以防止活塞旋轉。轉動驅動螺桿266會移動活塞。不過，可 20換成用於使活塞平移的其他類型之機構。光學感測器 278(請參考第3圖）係偵測導件274以及活塞（位移元件2〇9) 何時處於上行程的預疋極限。這是用來校準泵2〇〇❶蓋體280 係密封允許進入總成之空腔207及清洗的開孔。 對於半導體及其他高純度應用，最好泵浦中所有與加 29 1378179 工流體接觸的表面是由無污染或無反應的材料製成。此類 材料的例子之一為DuPont公司以商標Tefl〇n⑧出售的聚四 氟乙烯。 第10圖圖示多頭分配泵200的示範應用。在本應用中， 5泵200用來分配3種用於製造積體電路的不同加工流體於半 導體晶圓300上。加工流體係各自儲存於容器3〇2。容器的 元件4號分別為302a、302b及302c。容器各供給加工流體 至個系頭結構202、204或206。在此實施例中，容器3〇2a 係通過供給管線304a來供給泵頭結構2〇4 ;容器3〇2b通過供 1〇給管線30仆來供給泵頭結構202;以及，容器302c通過供給 e線304c來供給泵頭結構2〇6。每條供給管線連接至有加工 流體的泵頭結構之入口配件232(請參考第2圖）。 泵頭結構202、204、206的出口配件234(請參考第2圖） 各自連接至出口管線3〇6b、306a及306c。在此實施例中， 15各條出口管線以串聯方式連接至各個個別的濾器308a、 308b或308c。當然，不一定需要所有的3個濾器。過濾（或 以其他方式處理)加工流體是視需要的。此外，若需要可過 慮少於所有的加工流體。濾器各自連接至個別的放氣閥 (purge valve)3i〇a、3l〇b及310c。該等濾器的出口各自連接 2〇 至分配間（dispense valve)312a、312b及 312c。視需要，該等 分配閥可包含整合的回吸閥。如第10圖所示，各個分配閥 的出口各自連接至分配加工流體於晶圓3 〇〇上的噴嘴。果 200上不是所有的泵頭結構都需要用來服務一個晶圓300。 泵頭結構200、202、204也可用來例如供給加工流體至 30 1378179 一個以上的晶圓300A、300B、300C，如第ioa圖所示。 泵200及分配閥312的操作都用一控制器314控制β控制 器314可編程而且是基於微處理器的為較佳，然而可用任— 類型的類比或數位邏輯電路來具體實作。同_個控制器可 5用來控制一個以上多頭泵2〇〇。控制器314通常由正在加工 晶圓300的生產線接收用於分配訊號的命令。不過，該等控 制方法可實作於管線控制器或與製造設施連繫的其他處理 實體。 第11Α圖、第UB圖及第llc圖的高階流程圖係圖示用 10於第10圖及第10A圖應用之第2圖至第9圖示範多頭泉細的 示範分配模式控制方法。當控制器處於分配模式時，該方 法是在控制器314内進行。在此實施例中，控制器314接到 分配請求的形式為送到彼之一個介面的訊號。此實施例有3 個對應至系頭結構202、204、2〇6(請參考第2圖至第9圖）的 15介面。各個介面可包含一實體通訊介面。它也可儲存一些 狀態資訊。替換地，也可完全以邏輯或虛擬方式實作來該 等介面。例如’控制器314可通過一或更多共享實體媒介使 用可定址訊息與-或更多軌道或其他處理實體通訊。該訊 號可由例如用邏輯端口、地址或控制器可映射至特定分配 20頭的識別符直接或間接識別分配頭的訊息組成。 由第11A圖的步驟4〇〇開始，當控制器收到分配加工流 體的請求時，如方塊402、404及傷所示，控制器通知其他 介面泵浦在忙以及設定表示對於該介面是有分配作用的旗 標。因此，如果在介面冰到請求，則控制器在步驟姻告 31 知介面2、3泵浦在忙’使得與其通訊的生產軌道或生產線 知道沒有空分配。也在步驟41〇設$分配咏作用的儲存旗 標。同樣，如果介面2收到分配請求，在步驟412傳達泵浦 忙綠訊號或狀態給介面1及3，以及在步驟414設定分配2的 旗標為活性。最後，如果在介面3收到分配請求，在步驟416 傳達泵浦忙碌訊號或狀態給介面丨及2，以及在步驟418設定 分配3旗標為活性。 如決策步驟420所示，該控制器判斷該介面是否有設定 或編定的視需要分配延遲。在如步驟422、424、426所示的 分配延遲期間，在開動泵浦之前，打開對應至分配激活旗 標的分配閥一段預定時間。這可能用於例如最好分配速率 開始時緩慢然後增加的應用。如果沒有分配延遲，則泵浦 是在步驟428開始。可設立或編程該控制器以立即或者在一 段預定或編程延遲後打開對應至分配激活旗標的分配閥， 如步驟430、432、434所示。 一旦打開分配閥以及開始泵浦後，該控制器開動泵浦 藉此以預定速率或數種速率（若需要，可依照時間及/或其他 參數或彼等之函數來改變該速率）分配數量為預設或可以 其他方式決定的加工流體，如步驟436所示。在圖示於第2 圖至第9圖的具體實施例中，該控制器以對應至想要速率 (或數種）的速率轉動步進馬達264 ^步進數係對應至待分配 加工流體的容積。在分配該容積後，泵浦停止以及關閉對 應至分配激活旗標的分配閥，如步驟442、444、446、448、 450及452所示。視需要，可延遲該分配閥，如步驟438及440 1378179 所示。一旦關閉該活性分配閥後，在視需要的延遲(如步驟 472及474所示）後，操作對應的回吸閥，如步驟454、456、 458、460、462、464 ' 466、468及470所示。傳達回吸的狀 態給對應至分配激活旗標的介面，如步驟456、462、468所 5 示0 一旦回吸完成後，傳達分配狀態或訊號的結束給有分 配激活旗標的介面，如步驟472、474、476、478、480及482 所示。然後，該控制器等待介面釋放該分配，如步驟484、 486及488所示。該釋放是在執道或管線控制器訊號確認分 10 配結束後發生。 當介面釋放該分配時，在步驟490該控制器清除所有的 分配旗標’在步驟492傳達給有泵浦在忙碌的所有分配介 面，以及在步驟494再填充泵浦。為了再填充泵浦，以與用 以分配之步進相反的方向步進該步進馬達，直到各泵的泵 I5至元王填滿。在圖示於第2圖至第9圖的具體實施例中，光 學感測器278指示導件274何時處於完全縮回位置。這是表 示活塞209縮回到有足夠促動流體由每個促動流體室 218(其係以泵浦填充有想要數量的加工流體）吸出的那一 點。通常，這是在隔膜212被拉成靠近部份形成促動流體室 20之凹陷216的牆體時。此時泵浦填滿且備妥再度分配以及在 步驟496“送出備妥訊號”。然後，分配循環在步驟498結束， 以及該控制器的狀態返回到泵浦等待分配請求的開始狀 態’如步驟400所示。 請參考第12圖、第13圖、第14圖及第15圖，其他的多 33 1378179 頭泵(例如，上文在說明第1圖至第11圖時提及的）以兩級泵 系統圖示。兩級泵系統的4個實施例500、502、504及505分 別圖示於第12圖、第13圖、第14圖及第15圖。第15圖的實 施例505展示兩個平行排列的兩級泵505，其中第一級共享 5 一個共用致動系統，而第二級共享第二共用致動系統。為 了方便，附圖甲第二泵之元件的符號加上“A”字尾以協助區 別第一泵與第二泵。例如，第一泵的泵室506、508為第二 泵的泵室506A、508A。每個其餘實施例都是兩級泵系統， 以及兩級共享同一個促動機構。 10 在兩級泵系統的每個實施例中，泵室506用作第一級， 泵室508用作第二級。各泵室的容積是用隔膜（波紋管式、 滾動隔膜、管狀隔膜或其他配置）來變成可吸入及排出加工 流體。在實施例500、502、504中，泵室506、508可為多頭 系的兩個不同泵頭，例如圖示於第2圖至第9圖者。在兩個 15 兩級泵系統505中，各個兩級泵系統的第一級泵室506在此 實施例中是在同一個多頭泵上用實作成不同的泵頭《同 樣’這兩個兩級泵系統的第二級泵室508在第二多頭泵上實 作成不同的泵頭。若需要，在各多頭泵上的其他泵頭可用 來驅動兩個以上之兩級泵的同一級。 20 泵的第一級用來由來源509抽出流體以及推擠至流體 處理單元(例如，濾器，大體濾器510表示）。第二級用來移 動出於過濾系統的流體以及以計量方式分配流體於例如晶 圓512上。打開充灌閥(fill valve)513以允許流體可由來源 509吸出以及進入第一級，然後在第一級泵送時關閉。替換 34 1378179 地，該充灌閥可實作成止回閥。該過濾系統通常包含在該 等實施例中是用閥514控制的喷口（vent)，以及在該等實施 例中是用闕516控制的排液裝置(drain)。每個實施例也包含 用於控制分配的分配閥518，以及視需要的回吸閥520。該 5 等實施例的每個兩級泵系統包含用於防止加工流體由泵室 508逆流的閥522。止回閥為較佳。雙向及其他類型的閥可 取代該止回閥’但是彼等的開關必須與泵系統的操作同 步’這會使控制方法變複雜》兩級泵系統各包含用再循環 閥523開關的再循環迴路521。第15圖圖示的兩個兩級泵系 10 統505可用來泵送不同類型的加工流體至同一個工作站以 及於同一個晶圓上’如圖示’在這種情形下，加工流體源 509可包含不同類型的加工流體。該兩泵系統也可用來泵送 加工流體至多個不同的工作站。 圖示於第12圖及第15圖的兩級泵系統5〇〇與505也包含 15在每一系統的濾器510與第二級泵室508之間串聯的貯藏所 524。該貯藏所為視需要，若是過濾系統也無法用作用來接 收被第一級泵送之加工流體的貯藏所時，才有必要。 在所有的實施例500、502、504及505中，多個泵室都 用單一促動機構驅動’在該等實施例中，該促動機構驅動 20是由轉動螺桿528的步進馬達526構成，接著該螺桿528導致 活塞在氣紅530内平移。在兩級泵系統5〇〇、502、504中， 促動機構(步進馬達526、螺桿528、氣缸530内的活塞)各平 行耦合至泵室506、508。在圖示於第15圖的兩級泵系統5〇5 中，第一級泵室506都用一共用促動機構(步進馬達526、螺 35 1378179 桿528、氣缸530内的活塞）驅動，以及第二級泵室508都用 第二個共用促動機構驅動。 就半導體及其他高純度應用而言，最好泵浦中所有與 加工流體接觸的表面是由無污染或無反應的材料製成。此 5 類材料的例子之一為DuPont公司以商標Teflon®出售的聚 四氟乙烯。其他的例子包含高密度聚乙烯及聚丙烯與 PFA(過氟烷氧基共聚物樹脂）》 該促動機構（步進馬達526、螺桿528、氣缸530内的活 塞）的操作方式實質類似於在說明第1圖至第9圖時提及的 10 促動機構。促動機構的開動會導致促動流體流動通過在促 動機構與兩泵室中之每一個之間延伸的流體導管，如下文 所述。該等導管可由配管組織(tubing)組成，其係做成通過 能夠傳達促動流體之材料區塊或其他結構及彼等之組合的 通路《與促動流體接觸的表面不需要為用於保持高純度的 15 類型’例如加工流體所要求的。 在分別圖示於第12圖、第π圖及第15圖的兩級泵系統 500、502、505中，該等促動機構(步進馬達526、螺桿528 ' 氣缸530内的活塞)係通過閥532與幻4來耦合至泵室。閥532 與534是用來控制促動流體在促動機構、和它相合的兩系室 20中之每-個之間的流動。彼等允許選擇性地引導促動流體 只流至多個泵室中與泵機構輕合的那一個。單一三向間可 取代k兩個閥532與534。第14圖的兩級泵系統5〇4省略掉閥 532與534。反而是插入第—級輸出閥536以允許選擇性地關 閉及打開泵至的出口。關閉第—級泵室可阻止促動流體驅 36 替該室的加工流體，因而可有效地“鎖定”以防啟動，從而 使得使用閥532與534變成不必要。儘管使用閥532與534的 耦合器可能使系統的時序變複雜，然而該等閥門不必為適 用於尚純度應用者，例如閥536。因此，彼等會比較不貴。 5 此外’閥532與534可提高分配準確性。因此，儘管為視需 要’對於某些應用而言，彼等為較佳。 如以下所述’兩級泵系統的操作是用一或更多控制器 控制’該一或更多控制器係執行預定的控制常式以打開及 關閉各種閥門並且使促動機構的馬達旋轉。 此時首先用第12圖及第13圖來描述兩級泵系統5〇〇與 502各自的操作。假如各系統呈完全待發以及充滿加工流 體’則關閉所有閥門以及有一單元備妥加工第一晶圓。打 開分配閥518。也打開用於第二級的促動流體閥534。驅動 馬達526轉動驅動螺桿528，使活塞在氣缸530中移動。該活 15 塞向前行進，把促動流體推出氣缸530。在被關閉的第一級 促動流體閥532阻擋下，該促動流體移動通過閥534以及進 入栗至508，而導致加工驅替構件(例如，某種類型的隔膜） 移動。當促動流體移入時，其係驅替相等容積的加工流體。 該加工流體會流出室5〇8。它會被止回閥522阻擋而使它流 2〇動通過輸出閥5丨8以及離開分配針頭至晶圓512上。然後， 在分配結束後關閉輸出閥518。馬達526顛倒方向，拉回活 土，接著活塞會拉回促動流體進入氣缸53〇。這會拉動加工 流體驅替構件（隔膜），而導致泵室的容積增加以及繼續拉加 工流體。新的加工流體會由貯藏所524吸入，或者若是沒有 37 1378179 貯藏所的話，由濾器510吸入，以補充分配掉的數量。所有 的閥門關閉以及單元回到靜止狀態。在每次分配後感測器 檢測貯藏所(若無貯藏所時是濾器）的低流體位準，或者是在 每次分配後第一級自動地重新填充貯藏所（或濾器在這兩 5種情形下，第一級泵室5〇6已經充滿加工流體。打開促動流 體閥532以及啟動馬達526以致使促動流體被推入泵室 506。這會迫使加工流體通過濾器51〇並進入貯藏所524(若 有的話）。可以任何想要的流率來推擠流體通過濾器。一旦 充滿貯藏所524或者濾器（若沒有個別貯藏所的話)後，馬達 · 10反轉’充灌閥513打開，以及在泵室的容積因促動流體被抽 出而增加時，新鮮的加工流體會被吸入泵室5〇6。此時，該 單元會被再填充以及備妥下一次的分配。 若需要’可再循環、過濾以及送回加工流體到來源瓶。 為此’打開閥523使得加工流體可泵送通過管線521回到來 15源。再循環過程可防止流體停滞® 第14圖兩級泵系統的功能與第12圖及第13圖的系統類 似。不過’閥532換成間536，以及閥536在分配以及再填充 鲁 泵至508的期間呈關閉，而不是閥532在分配期間呈關閉。 由於泵室506充滿加工流體以及閥5Π、536均關閉，因此可 - 2〇有效地阻止促動流體進出泵室500，而迫使它只在泵室5〇8 - 與氣缸530之間流動。在第一級泵室5〇6的啟動期間，藉由 疋全填滿第二級泵室以及關閉分配閥518來強迫促動流體 流向第一級泵室，以及由第二級泵室508離開。 第15圖中之兩個兩級泵系統505的工作方式各與前述 38 1378179 實施例之中的實質類似。不過，每個促動機構（步進馬達 526、526A、螺桿528、528A，氣缸530、530A内的活塞） 只驅動兩級中之一個，因此必須以協調方式來操作彼等。

一旦促動機構耦合至兩泵系統(各用泵室506表示）的第—級 5 後，以與在描述第12圖至第13圖時提及的類似方式選擇性 地啟動兩個第一級中之任一。同樣，以上述方式第二促動 機構選擇性地啟動栗室508中之任一。因此，此一配置有促 動機構比泵室少的效益，然而仍可獨立地操作這兩級。若 需要，兩個泵浦以上之級可用同一個促動機構驅動。 10 15

20 .........而戈，％向彼等 玎提供較大的控制及準確性。此外，在閥532與534省掉時， 則不需要在第-級泵之出口上的閥536，因為每一個兩泵系 統的第-級係與每-個兩果系統的第二級獨立地操作。不 過’如果需要獨立地填滿各個顿㈣的貯藏所或據 器時’則具有輸出閥（例如，閥说)是合乎需要的。可將本發明組態成適合用於内部或者外部回吸。就本 發明的目的而吕，“内部回吸，’传和 货4日在完成分配循環後吸回 進入分配針頭的流體。這藉由反鮭 久轉促動機構(例如，步進馬 達526、螺桿528、氣缸530内的、、壬女、 古塞）而可在泵浦内完成。 術語“外部回吸”是使用外部的閥蛊 π丹控制裝置，通常它們的 位置是儘量靠近分配針頭。如以 乂下所述，這兩種方法都有 優點與缺點。 _ 田建有内部回吸600的泵 浦。在示意圖示於第16圖的内部 却吸泵中，圖中有一輸入 39 1378179 止回間602與一輸出閥604。第17圖的内邹回吸果舰圖示 為有輸入閥606(而不是第16圖的止回閥6〇2)與輸出間_的 系統。第16圖及第17圖泵浦的操作同樣有效。 應注意，儘管圖示於本專利說明書之附圖的果浦全都 5為内部回吸泵或者是全為外部回吸系，混合内部及外部回 吸泵仍然可有效地操作。 第16圖及第17圖圖示促動機構_。該等促動機構刪 類似於在描述先前具體實施例時提及的，而且可包含例如 · 步進馬達、螺桿以及在氣缸内的活塞。在此不再重覆細節β 修 10促動機構608的步進馬達係驅動驅動螺桿。該驅動螺桿使活 塞移動是由驅動螺桿上的螺紋造成。當驅動螺桿旋轉時， 驅動螺桿的螺紋縮回活塞，而迫使活塞在氣缸内被稍微拉 動，藉此可移動隔膜610。泵室的容積擴大會由來源612吸 入流體至泵室内。該流體通過輸入止回閥6〇2(第16圖），或 視需要雙向閥606(第17圖），並進入泵室。當泵室充滿流體 時’所有的閥門關閉以及該單元靜止不動而處於“備妥”狀 態。 籲 在有分配的要求時，打開選定的輸出閥604，以及使促 動機構608的步進馬達反向旋轉，以致可在位移方向驅動活 20 塞，而減少加工流體在泵室内的容積。這會迫使流體流出 泵室以及通過輸出閥，然後流出分配針頭614。打開輸出閥 604的時序係經控制成可給出想要的加工結果《在促動機構 608的步進馬達開始之前可稍微打開輸出閥604以開始分 配’或者在步進馬達開始操作後，可延遲到想要的打開時 40 1378179 間點。這使得聚浦可建立用於不同分配特性的壓力。 -旦分配想要的必要流體容積後，以及如果需要内部 回吸’泵浦等待—段想要的延遲時間若被選定則反轉 步進馬達的方向。輸出閥604保持打開而輸入閥6〇6保持關 5閉（或者’如果是使用止回閥602,如第16圖所示，用以下 • 方式完成該回吸：使吸引壓力低於止回閥602的分裂壓 • 力）。當步進馬達在再填充方向中步進後，向上吸回分配針 頭614的流體到想要的地點，或吸回到氣缸或泵室有給定的 # 纟積。拉回流體有助於防止流體滴落及乾燥而污染在分配 10 針頭614下新近被加工的晶圓。 應注意，如果使用如第5圖所示之類型的泵浦，必須移 除傘狀閥2⑽換成雙向閥叫在使用内部回吸的情形下 有正確的操作。 接下來，描述有外部回吸的㈣〇、7〇〇A(請參考第i 8 15圖及第圖）。外部回吸有時也稱作“遠端回吸，，而且互換地 • 使用。外部回吸的實現可用止回閥702、704,有兩個閥的 第_之录700或第19圖之|7〇〇A，輸入閥7〇6，以及輸出 • 閥观。如第18圖及第19圖所示，回吸及其控制裝置是做於 • 單級泵外部(例如’如第2圖至第10圖中以元件符號200表示 2〇的）。不過，仍吁達成與如第16圖及第17圖所述之内部回吸 相同的結果。馬遠或其他機構(例如，空氣促動器）可移動在 运端殼體内的回吸活塞。 第18A圖與第丨8圖及第19圖的泵7〇〇、7〇〇A類似。第18八 圖圖示使用類似土回閥、輸入閱、輸出閥等等、有外部回 41 1378179 吸的泵900。不過，泵900包含附加的3個隔離閥902、904、 906。這3個隔離閥902、904、906使得隔膜908、910、912 與泵頭914、916、918永遠不會看到對方所用的壓力。例如， 如果打開所有的3個隔離閥902、904、905以及在分配針頭 5 920用泵頭914以10 PSI完成分配。打開輸出閥926，同時關 閉輸出閥928與930。沒有要用泵頭916、918通過分配針頭 922、924來做分配。1〇 PSI的壓力會傳遞到另外兩個未使用 的泵頭916、918以及向下到關閉的輸出閥928、930。整個 糸統的壓力會達10PSI。這包含在未使用輸出止回閥934、 10 936與輸出閥928、930之間的配管組織區域。當然，加工流 體會流動通過當下在使用的輸出止回閥932。當通過分配針 頭920的分配完成時，由未使用輸出止回閥934、936直到輸 出閥928、930仍有10 PSI的壓力。此時，該實施例繼續由分 配點922以想要的3 PSI分配。由於有1〇 psi的殘餘壓力，如 15以上所解釋的，當輸出閥928打開時，首先會造成少量流體 以10 PSI喷出，然後壓力會降到要求的3 psi。若需要，使 用用控制器以適當時間間隔操作的隔離閥9〇2、9〇4、906是 用來防止通道的“串擾”。具體言之，在驅動驅動機構938之 則’關閉未使用隔離閥(在本實施例中，為隔離閥9〇4、9〇6)。 20因此，促動流體不會作用於未使用的泵頭（在本實施例中， 為泵頭916、918)。因此，如上述，可有效排除不合意的壓 力。 最後，附圖與以上的說明涉及各自泵送不同化學品於 單—晶圓上的不同泵頭結構(例如，第7圖的2〇2、204、206)。 42 1378179 此·~~設立疋考慮到用早果來挑選想要的化學品。另一選項 是，如第20圖及第21圖的泵8〇〇、800A是要用有單一化學品 的單一來源802以及使用泵總成804(如美國專利第 4,950，124號所示者，全部内容併入本文作為參考資料）來供 5 給化學品至用於不同晶圓808A、808B、808C的的不同噴嘴 806A、806B、806C。第20圖及第21圖圖示大體相同的系 800、800A，除了第21圖添加濾器810A在泵總成8〇4與聯結 總管（manif〇ld)812。圖示於第2〇圖及第21圖的泵總成80〇 ' 800A是用單一來源與單一化學品以及將輸出劈分成多個分 10配點（噴嘴806A、806B、806C)。應注意，在此，如同前面 的具體實施例，該等泵總成不需要多個泵頭結構。 此組態的優點是在過濾。該等濾器相對昂貴而且必須 定期更換。然而，儘管濾器的成本，生產缺陷的價格通常 遠高於此成本。因此，可在過濾負荷導致出問題之前更換 15濾器。在此，是一次更換用於所有與泵浦連繫之分配點的 遽器。 最後，如第20圖及第21圖所示地劈分輪出不需要受限 於圖不之泵浦的類型。任何泵浦的輸出都可以此方式劈 分’包含兩級泵的輸出。 2〇 卩上說明為多分配頭栗浦的示範及較佳具體實施例， 其係至少使用本發明的部份教導。如用隨附申請專利範圍 定義的本發明不受限於上述具體實施例。對於已揭示的具 體實施例，仍可做出改變及修改而不脫離本發明的範/。、 除非另有說明，希望用於本專利說明書的術語有普通及慣 43 1378179 用的意思，而不希望受限於圖示結構或揭示具體實施例的 細節。本申請案的說明不應被視為是意謂任何特定的元 件、步驟、或功能為必須内含於本發明範疇的關鍵要素。 本發明的範疇只用被許可的申請專利範圍來定義。此外， 5不希望該等申請專利範圍引用美國專利法第112條第35款 第六段，除非在“用於…的裝置’，或“用於…的步驟，，的準球用 詞之後有分詞。 【闽式簡單說明】 第1圖的示意圖係根據本發明第一較佳具體實施例圖 修 ίο示在高精度、高純度流體分配系統之背景下的單級多頭泵。 第2圖為第1圖之多頭泵的爆炸等角視圖。 第3圖為第1圖之多頭泵的爆炸圖，其圖示角度與第2 圖之多頭泵不同。 第4圖為組裝好的第2圖及第3圖之泵浦的側視圖與正 15 視圖。 第5圖為第4圖之泵浦沿著第4圖之剖面線5-5繪出的橫 截面圖。 _ 第6圖為第4圖之泵浦沿著第4圖之剖面線6-6繪出的橫 截面圖。 · w 第7圖為第4圖之泵浦的等角視圖。 · 第8圖為第4圖之泵浦的正視圖。 第9圖為第4圖之泵浦的後視圖。 第10圖的簡化等角視圖係圖示第2圖至第9圖的泵浦之 一應用。 44 1378179 第10A圖的部份等角視圖係圖示第1〇圖泵應用之一替 代具體實施例’其係具有3個分配閥分配流體至3個不同的 半導體晶圓。 第11A圖、第11B圖及第11C圖的流程圖係圖示用於第2 5 圖至第9圖之泵的控制器的示範分配製程。 第12圖的示意圖係根據本發明第二較佳具體實施例圖 示使用多頭栗的兩級泵系統。 第13圖的示意圖係根據本發明第三較佳具體實施例圖 示使用多頭泵的替代兩級泵系統。 10 第14圖的示意圖係根據本發明第四較佳具體實施例圖 示使用多頭泵的兩級泵系統之另一替代具體實施例。 第15圖的示意圖係根據本發明第五較佳具體實施例圖 示使用兩個或更多多頭泵的兩級泵系統之一實施例。 第16圖為單級多頭泵的示意圖’其係圖示使用輸入止 15 回閥及輸出閥的内部回吸。 第17圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入閥 及輸出閥的内部回吸。 第18圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入及 輸出止回閥的外部回吸。 20 第18A圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入及 輸出止回閥與一組隔離閥的外部回吸。 第19圖為單級多頭泵的示意圖，其係圖示使用輸入及 輸出閥的外部回吸。 第20圖的簡化等角視圖係圖示泵劈分彼之輸出以供給 45 1378179 流體至3個個別輸出的替代應用。 第21圖為第20圖之替代具體實施例的簡化等角視圖， 其係添加一過遽單元。 【主要元件符號說明】 1,2,3...介面 216.. 凹陷 101,103,105 …來源 217.. 通道 107,109,111…分配點 218…促動流體室 113，115，117...泵頭隔膜 220.. .0環密封件 119,121,123...輸出閥 222.. ..板體 120，122，124...輸出管線 223.· .通風管線 125，127，129.._回吸閥 224.. .泵室蓋體 131，133，135...元件 225.. .〇環 136...共用促動機構 226...空腔或凹陷 137，137八，1378...輸入止回閥 228.. .流入孔 139，139八，1398...輸出止回閥 230.. .流出孔 200...示範單級泵 232·· .入口配件 202,204,206...泵頭結構 234.. .出口配件 207...空腔 236.. .集流塊 208...中央主體 238...通道 209...位移元件 240.· .墊圈 210…壓力感測器 242.· .孔洞 211...表面部份 244.. .通道 212...隔膜 246…單向止回閥 214...泵室 248.· .孔板

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250.. .傘狀閥 252.. .單向止回閥 254.. .孔板 255…凹處 256.. .傘狀閥 258.. .通道 260.. .區段 262.. .滑動密封 263.. .通路 264.. .步進馬達 266.. .驅動螺桿 268.. .夾子 270.. .輸出轴桿 272.. .推力軸承 274.. .導件 276.. .槽孔 278.. .光學感測器 280.. .蓋體 300.. .半導體晶圓 300A，300B，300C...晶圓 302.. .容器 302a，302b，302c...容器 304a,304b，304c...供給管線 306a，306b，306c...出 口管線 308a,308b,308c …濾器 310a,310b，310c·.·放氣閥 312.··分配閥 312&，3121)，312(：...分配閥 314.. .控制器 400…開始 402.. .介面1的分配請求 404.. .介面2的分配請求 406…介面3的分配請求 408…告知介面2、3泉浦在忙 410.. .設定分配1起作用 412.. .告知介面卜3泵浦在忙 414.. .設定分配2起作用 416.. .告知介面1、2栗浦在忙 418.. .設定分配3起作用 420·.·視需要延遲分配 422…打開用於激活分配之閥 424.. .在開始分配之前延遲 426.. .開始泵送分配 428.. .開始泵送分配 430.. .視需要延遲打開閥 432.. .在打開閥之前延遲 434…打開用於激活分配之閥 436.. .以確定的速率分配確 47 1378179 定容積的流體 438.. .視需要延遲關閉閥 440…在打開閥之前延遲 442.. .分配1起作用 444…關閉輸出閥1 446.. .分配2起作用 448.. .關閉輸出閥2 450.. .分配3起作用 452.. .關閉輸出閥3 454„.分配1起作用 456.. .發出回吸訊號給分配 介面1 458.. .執行出口 1的回吸 460.. .分配2起作用 462.. .發出回吸訊號給分配 介面2 464.. .執行出口 2的回吸 466.. .分配3起作用 468.. .發出回吸訊號給分配 介面3 470.. .執行出口 3的回吸 472.. .視需要延遲回吸 474.. .在執行回吸關閉閥之 前延遲 472.. .分配1起作用 474.. .發出分配結束訊號給 分配介面1 484…等待介面1釋放分配 476.. .分配2起作用 478.. .發出分配結束訊號給 分配介面2 486.. .等待介面2釋放分配 480.. .分配3起作用 482.. .發出分配結束訊號給 分配介面3 488.. .等待介面3釋放分配 490.. .清除所有的分配激活 旗標 492.. .發出泵浦在忙碌的訊 號給所有分配介面 494.. .再填充泵浦 496.. .發出泵浦備妥新的分 配給所有介面 498.. .分配結束 500.502.504.505.. .兩級泵系統 506.508.. .泵室 509.. .來源 510.. .渡器

48 1378179 512.. .晶圓 513.. .充灌閥 514,516·..閥 518.. .分配閥 520.. .回吸閥 521.. .再循環迴路 . 522··.閥 523.. .再循環閥 526.. .步進馬達 528.. .螺桿 530.. .氣虹 ' 532,534.··閥 ' 536.••閥 • 600…内部回吸 600A...内部回吸泵 602.. .輸入止回閥 604.. .輸出閥 606···輸入閥 608.. .促動機構 610.. .隔膜 612.. .來源 614…分配針頭 雙面影印 700,700A··.泵 702.704.. .止回閥 706.. .輸入閥 708.. .輸出閥 800,800A···泵 802··.單一來源 804.. .泵總成 806A,806B,806C...喷嘴 808A，808B，808C...晶圓 810A...濾器 812.. .聯結總管 900.. .泵 902.904.906.. .隔離閥 908.910.912.. .隔膜 914.916.918.. .泵頭 920.922.924.. .分配針頭 926.. .輸出閥 928,930…輸出閥 932.. .輸出止回閥 934.936.. .輸出止回閥 938.. .驅動機構 49

Claims (1)

1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 十、申請專利範圍： 1· 一種用以處理多數不同加工流體之泵，其包含： 多個泵室，各泵室係適於獨立地聚送該等多數不同 加工流體之一者，各泵室包含至少一加工流體入口與至 5 少一加工流體出口，在各泵室上之該至少一加工流體出 口係耦合至在各泵室上的至少一加工流體閥以供選擇 性地阻止及允許加工流體流動通過該泵室； 用以選擇性地泵送促動流體到達及離開多個促動 流體室的至少一促動機構，其中該至少一促動機構各係 10 用以選擇性地泵送促動流體到達及離開一個以上的促 動流體室’該至少一促動機構係與該等多個促動流體室 呈流體相通以允許實質不可壓縮之促動流體流入及流 出各促動流體室，當要分配該等多數不同加工流體之一 者時，該至少一促動機構在一第一方向上係可選擇性地 15 促動以迫使促動流體進入該等多個促動流體室之一 者，該至少一促動機構在一第二方向上係可選擇性地促 動以汲取促動流體離開該等多個促動流體室之—者藉 此汲取該等多數不同加工流體之一者進入該等多個泵 室之一者，該促動流體在一封閉系統中使得實質上沒有 20 促動流體自該系統移開； 隔開各泵室與一關聯之促動流體室的至少一隔 臈，其係用以隔開加工流體與促動流體； 藉此以該至少-促動機構驅替促動流體的操作致 使促動流體只流入該等多個促動流體室中有打開加工 50 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 流體閥之各者，產生加工流體之泵送；以及 其中該至少一促動機構係由為一螺桿所平移的一 活塞組成，該螺桿是被一馬達所轉動。 2. 如申請專利範圍第1項之泵，其中係提供促動流體由該 5 促動流體室進入該至少一促動機構的無限制流動。 3. 如申請專利範圍第1項之泵，其更包含一控制器，其係用 以選擇性地操作與該等多個泵室之各者耦合的該至少一 加工流體閥，以選擇性地允許及中止加工流體的流動。 4. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該至少一加工流體閥 10 包含一可控制閥以供選擇性地打開及關閉與該加工流 體出口耦合的一管線。 5. 如申請專利範圍第4項之泵，其更包含與該等多個泵室 之各者的加工流體出口耦合的一單向止回閥以供允許 流體只順著一方向流出該泵室，以及與該等多個泵室之 15 各者的加工流體入口耦合的一單向止回閥以供允許流 體只順著一方向流入該泵室。 6. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該等多個泵室之各者 係與用以分配加工流體的至少一加工流體喷嘴耦合。 7. 如申請專利範圍第6項之泵，其中該至少一加工流體喷 20 嘴係安置及排列在一加工管線上以供分配加工流體至 一半導體晶圓上。 8. 如申請專利範圍第1項之泵，其中該等多個泵室之各者 的加工流體出口係與用以過濾該加工流體的一濾器呈 流體相通。 51 1378179 101.7.20. 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 9·如申請專利範圍第1項之果，其中該至少-促動機構係 安裝於一主體内，以及該等多個泵室之各者係至少部份 地由支承於該主體上的一可卸除泵頭結構所形成。 1〇.如申請專利範圍第1項之泵，其更包含多個泵頭結構， 該等多個泵頭結構_列於該主體四周。 n.如申請專利範圍第1項之泵，其中在各泵室上的該加工 流體入口與該加工流體出口之間的一流動路徑呈實質 向上斜以利去除氣泡。 12.如申凊專利範圍第丨項之泵其係包含多個隔離閥各 隔離閥位在該至少_促動機構與該等多個促動流體室 之者之間’以供選擇性地阻止及允許促動流體在該至 夕促動機構與—或更多選定促動流體室之間流動。 13· 一種用以獨立地處理多數不同加流體之果，其包含： 可選擇性操作之至少一促動機構，其係在要泵送該 等夕數不同加工流體之一者時用以泵送促動流體； 夕個泵室與同樣多個的促動流體室，其等形成多對 泵至與促動流體室，各對中該等泵室之一者毗鄰於該等 促動流體室之—者，各泵室包含至少一加工流體入口與 至少一I 加工流體出口，各對係適於獨立地泵送該等多數 不同加工流體之一者； 該至少一促動機構之各者係用以選擇性地泵送促 動流體至-個以上的促動流體室； 與各對關聯的一隔膜，其係位於該泵室與該促動流 體室之間以供隔開加U與促動流體； 52 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 1〇ι.7·20. 各促動流體室與該至少一促動機構呈流體相通而 允許實質不可壓縮之促動流體流入及流出該促動流體 至，當要分配該等多數不同加工流體之一者時，該至少 一促動機構在一第一方向上係可選擇性地促動以迫使 5 促動流體進入該等多個促動流體室之一者，該至少一促 動機構在一第二方向上係可選擇性地促動以汲取促動 流體離開該等多個促動流體室之一者，藉此汲取該等多 數不同加工流體之一者進入該等多個泵室之一者，該促 動流體在一封閉系統中使得實質上沒有促動流體自該 10 系統移開；以及 在各泵室上的該至少一加工流體出口係耦合至與 各泵室關聯的至少一加工流體閥以供選擇性地阻止及 允許加工流體流動通過該泵室； 藉此該至少一促動機構驅替促動流體的操作致使 15 促動流體只流入該等多個促動流體室中有打開加工流 體閥之各者，以產生泵送作用；以及 其中該至少一促動機構係由為一螺桿所平移的一 活塞組成，該螺桿是被一馬達所轉動。 14.如申請專利範圍第13項之泵，其中係提供促動流體由該 20 促動流體室進入該至少一促動機構的無限制流動。 15_如申請專利範圍第13項之泵，其更包含一控制器，其係 用以選擇性地操作與該等多個泵室之各者耦合的該至 少一加工流體閥，以選擇性地允許及中止加工流體的流 動0 53 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 16. 如申請專利範圍第13項之泵，其中該至少一加工流體閥 包含一可控制閥以供選擇性地打開及關閉與該加工流 體出口耦合的一管線。 17. 如申請專利範圍第16項之泵，其更包含與該等多個泵室 5 之各者的加工流體出口耦合的一單向止回閥以供允許 流體只順著一方向流出該泵室，以及與該等多個泵室之 各者的加工流體入口耦合的一單向止回閥以供允許流 體只順著一方向流入該泵室。 18_如申請專利範圍第13項之泵，其中該等多個泵室之各者 10 係與用以分配加工流體的至少一加工流體喷嘴耦合。 19. 如申請專利範圍第18項之泵，其中該至少一加工流體喷 嘴係安置及排列在一加工管線上以供分配加工流體至 一半導體晶圓上。 20. 如申請專利範圍第13項之泵，其中該等多個泵室之各者 15 的加工流體出口係與用以過濾該加工流體的一濾器呈 流體相通。 21. 如申請專利範圍第13項之泵，其中該至少一促動機構係 安裝於一主體内，以及該等多個泵室之各者係至少部份 地由支承於該主體上的一可卸除泵頭結構所形成。 20 22.如申請專利範圍第13項之泵，其更包含多個泵頭結構， 該等多個泵頭結構係排列於該主體四周。 23.如申請專利範圍第13項之泵，其係由多個促動機構構 成，其中該等多個泵室的個數大於該等促動機構的個 數0 54 1378179 第97126346辣專利申請案申請專利範圍修正本 1〇1.7.2〇. 24.如申叫專利範圍第13項之泵，其係包含多個隔離閥各 隔離間位在該促動機構與該等多個促動流體室之一者 之間’以供選擇性地阻止及允許促動流體在至少一促動 機構與一或更多選定促動流體室之間流動。 5 25· 一種用以獨立地處理多數不同加工流體之泵，其包含： 用以儲存實質不可壓縮之促動流體的一中央空 腔’其中在要泵送該等多數不同加工流體之一者時，一 可選擇性操作之驅替構件係被配置以供移動促動流體 進出該空腔； 10 多個泵室，各泵室係適於獨立地泵送該等多數不同 加工流體之一者，各泵室包圍該中央空腔，各泵室包含 至少一加工流體入口與至少一加工流體出口； 多個促動流體室，其等用來接收來自該空腔的促動 流體； 15 該等多個泵室之各者包含一隔膜，該隔膜隔開各杲 室與該等促動流體室中與其毗鄰之一者以及隔開在該 等促動流體室中的促動流體與在該等泵室中的加工流 體； 至少一通道，其係允許實質不可壓縮之促動流體在 20 該促動流體室與該空腔之間流動；以及 與該至少一加工流體出口麵合的至少一閥，其係用 以阻止及允許加工流體流動通過該泵室； 當要分配該等多數不同加工流體之一者時，該驅替 構件在一第一方向上係可選擇性地促動以迫使促動流 55 1378179 第97126346號專利申諳案申請專利範圍修正本 101.7.20. 體進入該等多個促動流體室之一者，該驅替構件在一第 二方向上係可選擇性地促動以汲取促動流體離開該等 多個促動流體室之一者，藉此汲取該等多數不同加工流 體之一者進入該等多個泵室之一者，該促動流體在一封 5 閉系統中使得實質上沒有促動流體自該系統移開； 藉此該驅替構件驅替促動流體的操作致使流體只 流入有出口與呈打開之至少一閥耦合的泵室。 26. 如申請專利範圍第25項之泵，其更包含，對於每個泵 室，與該加工流體出口竊合的一單向止回閥以供允許节 10 體只順著一方向流出該泵室，以及與該等泵室之各者的 加工流體入口耦合的一單向止回閥以供允許流體p順 著一方向流入該泵室》 27. 如申請專利範圍第25項之泵，其中該泵具有一在其上形 成多個表面的主體，各表面具有安裝於其上的—可卸除 15 泵頭結構，各表面係與該可卸除泵頭結構合作，鄰近的 促動流體f位於該主體上，用於各泵室的隔膜係安裝在 該果頭結構與該主體的該等促動流體室之間。 28·如申請專利範圍第25項之果，其係包含多個隔離間各 隔離閥位在該驅替構件與該等多個促動流體室之一者 2〇 之卩〗卩供選擇性地阻止及允許促動流體在該驅替構件 # 一或更多選枝動流體室之間流動。 29.種^以獨立地處理多數不同加工流體之栗，其包含 *夕可選擇性操作之至少一促動機構，其係在要泵送誃 —者時用以泵送促動流體： 56 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 1〇1.7 2〇 多個泵室與同樣多個的促動流體室，其等形成多對 泵室與促動流體室，各對中該等泵室之一者毗鄰於該等 促動流體室之一者，各泵室包含至少一加工流體入口與 至少一加工流體出口，各對係適於獨立地泵送該等多數 不同加工流體之一者； 該至少一促動機構之各者用以選擇性地泵送促動 流體至一個以上的促動流體室； 與各對關聯的一隔膜，其係位於該泵室與該促動流 體室之間以供隔開加工流體與促動流體； 各促動流體室與該至少一促動機構呈流體相通以 供實質不可壓縮之促動流體流入及流出各促動流體 室’當要分配該等多數不同加工流體之一者時，該至少 一促動機構在一第一方向上係可選擇性地促動以迫使 促動流體進入該等多個促動流體室之一者，該至少一促 動機構在一第二方向上係可選擇性地促動以沒取促動 流體離開該等多個促動流體室之一者，藉此汲取該等多 數不同加工流體之一者進入該等多個泵室之一者，該促 動流體在一封閉系統中使得實質上沒有促動流體自該 系統移開； 在該等泵室之第一個泵室上的該加工流體入口係 與一加工流體源相通’在該專系室之該第—個泵室上的 該加工流體出口係與在該等泵室之第二個栗室上的該 加工流體入口相通’在該等泵室之該第二個果室上的該 加工流體出口與一分配點流體相通；以及 57 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 各泵室耦合至在各泵室上的至少一加工流體閥以 供選擇性地阻止及允許加工流體流動通過該泵室； 藉此該至少一促動機構驅替促動流體的操作致使 促動流體只流入該等多個促動流體室中有打開加工流 5 體閥之各者，以產生泵送作用；以及 其中該至少一促動機構係由為一螺桿所平移的一 活塞組成，該螺桿是被一馬達所轉動。 30. 如申請專利範圍第29項之泵，其中在該等泵室之該第一 個泵室上的該加工流體出口係與用於處理加工流體的 10 一流體處理單元之一入口相通，以及在該等泵室之該第 二個泵室上的該加工流體入口與該流體處理單元之一 出口相通，以及在該等泵室之該第二個泵室上的該加工 流體出口與一分配點流體相通。 31. 如申請專利範圍第30項之泵，其中該流體處理單元為一 15 濾器。 32. 如申請專利範圍第29項之泵，其包含：在該促動機構與 在該等泵室之該第一個泵室中的該促動流體室之間的 一閥，以及在該促動機構與在該等泵室中之該第二個泵 室中的該促動流體室之一入口之間的一閥。 20 33.如申請專利範圍第29項之泵，其包含：在該等泵室之該 第一個泵室中之該促動流體室的一出口與該流體處理 單元之間的一閥。 34.如申請專利範圍第29項之泵，其更包含：一控制器，其 係用於選擇性地操作與該等多個泵室之各者耦合的該 58 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 至少一加工流體閥，以選擇性地允許及中止加工流體的 流動8 35. 如申請專利範圍第29項之泵，其中該至少一加工流體閥 包含一可控制閥以供選擇性地打開及關閉與該加工流 5 體出口耦合的一管線。 36. 如申請專利範圍第35項之泵，其更包含：與該等多個泵 室之各者之該加工流體出口耦合的一單向止回閥以供 允許流體只順著一方向流出該泵室，以及與該等多個泵 室之各者之該加工流體入口耦合的一單向止回閥以供 10 允許流體只順著一方向流入該泵室。 37. 如申請專利範圍第29項之泵，其中該等多個泵室之各者 係與用以分配加工流體的至少一加工流體喷嘴耦合。 38. 如申請專利範圍第37項之泵，其中該至少一加工流體喷 嘴係安置及排列在一加工管線上以供分配加工流體至 15 一半導體晶圓上。 39. 如申請專利範圍第29項之泵，其中該等多個泵室之各者 的該加工流體出口係與一用於過濾該加工流體的濾器 流體相通。 40. 如申請專利範圍第29項之泵，其中在該等泵室之第三個 20 泵室上的該加工流體入口與加工流體的一第二來源相 通，在該等泵室之該第三個泵室上的該加工流體出口係 與在該等泵室之第四個泵室上的該加工流體入口相 通，以及在該等泵室之該第四個泵室上的該加工流體出 口與一分配點流體相通。 59 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101·7·20. 申月專範圍第29項之栗，其中該至少—促動機構安 裝於一主體内，以及該等多個泵室之各者至少部份形成 於該主體上。 42.如申D月專利範圍第29項之泵，其更包含多個泵頭結構， 5 該等夕個泉頭結構係排列於該主體四周。 43‘如申。月專利範圍第29項之栗，其更包含多個果頭結構， 該等泵頭結構係遠離該主體。 44.如申。月專利範圍第29項之泵，其係由多個促動機構構 成其中該多個泵室的個數大於該等促動機構的個數。 1〇 45·如申請專利範圍第29項之泵，其中該至少-促動機構可 逆轉以及加工流體閥可組態成能實現内部回吸。 4 6 ·如申請專利範圍第2 9項之泵，其係包含位在該分配點附 近的一回吸閥。 47·如申明專利範圍第29項之系，其包含多個隔離閥，各個 15 __位在駐少-促動機構與料？個促動流體 至中之者之間，以供選擇性地阻止及允許促動流體在 該促動機構與一或更多選定之促動流體室之間流動。 48. —種用來操作一泵的方法，該泵係由用於泵送促動流體 之至少一促動機構、多個泵室及多個促動流體室所構 20 成，該至少一促動機構之各者係用以選擇性地泵送促動 流體到達及離開一個以上的促動流體室，各泵室係適於 獨立地泵送多數不同加工流體之一者，各促動流體室與 該至少一促動機構係通過允許促動流體在該促動流體 至與該至少一促動機構之間流動的至少一流體連通通 60 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 道呈流體相通，該等多個泵室之各者包含至少一加工流 體入口與一加工流體出口，該方法包含下列步驟： 用加工流體填充該等多個泵室之各者； 選擇性地使該至少一促動機構在一第一方向上作 5 動以汲取促動流體離開該等多個促動流體室中之第一 個促動流體室及操作數個閥以致使該等多個泵室中之 第一個泵室填滿來自一來源的加工流體； 選擇性地使該至少一促動機構在一第二方向上作 動以迫使促動流體進入該等多個促動流體室中之該第 10 —個促動流體室及操作數個閥以致使該等多個泵室中 之該第一個泵室將加工流體由該等多個泵室中之該第 一個泵室移動進入一流體處理單元； 選擇性地使該至少一促動機構在該第一方向上作 動以汲取促動流體離開該等多個促動流體室中之第二 15 個促動流體室及操作數個閥以致使該等多個泵室中之 第二個泵室填滿來自該流體處理單元的加工流體；以及 選擇性地使該至少一促動機構在該第二方向上作 動以迫使促動流體進入該等多個促動流體室中之該第 二個促動流體室及操作數個閥以致使該等多個泵室中 20 之該第二個泵室將加工流體由該等多個泵室中之該第 二個泵室移動至一分配點； 其中該促動流體在一封閉系統中使得實質上沒有 促動流體自該系統移開。 49.如申請專利範圍第48項之方法，其中該等多個泵室中之 61 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 該等第一及第二個泵室係以不同的壓力操作。 50. —種用來操作一泵的方法，該泵係由用於泵送促動流體 之至少一促動機構、多個泵室、及多個促動流體室所構 成’該至少一促動機構之各者係用以選擇性地泵送促動 5 流體到達及離開一個以上的促動流體室，各泵室係適於 獨立地泵送多數不同加工流體之一者，各促動流體室與 該至少一促動機構係通過允許促動流體在該促動流體 室與該至少一促動機構之間流動的至少一流體連通通 道呈流體相通，該等多個泵室之各者包含至少一加工流 10 體入口與—加工流體出口，該方法包含下列步驟： 用加工流體填充該等多個果室之各者； 選擇性地使該至少一促動機構在一第一方向上作 動以迫使促動流體進入該等多個促動流體室中之第一 個促動流體室且在一第二方向上作動以汲取促動流體 15 離開該等多個促動流體室中之該第一個促動流體室，該 促動流體在一封閉系統中使得實質上沒有促動流體自 該系統移開，並且操作數個閥以致使該等多個泵室中之 第一個泵室填滿來自一來源的加工流體； 選擇性地打開該等多個泵室中之至少一者的至少 20 一出口供加工流體流出； 關閉所有其餘装室的該至少—出口以在該等泵室 中產生加工流體的反壓以防止促動流體流入關聯的促 動流體室； 藉此促動流體只流入有至少—出口被打開的該等 62 1378179 第97126346號專利申請案申請專利範圍修正本 101.7.20. 栗室，而導致從關聯泉室之加工流體的驅替。 51. 如申請專利範圍第50項之方法，其中該等多個泵室中之 該等第一及第二個泵室係以不同的壓力操作。 52. 如申請專利範圍第50項之方法，其係包含以下步驟：在 5 該至少一促動機構與該等多個泵室之各者之間裝設至 少一隔離閥，以及其中選擇性地打開該等多個泵室中之 至少一者的至少一出口供加工流體流出的該步驟係包 含：打開與該泵室關聯的一個該隔離閥，以及關閉與其 餘泵室關聯的其餘隔離閥。 63