TWI395870B - 泵浦中之閥門順序安排之系統與方法 - Google Patents

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George Gonnella
James Cedrone
Iraj Gashgaee
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Description

泵浦中之閥門順序安排之系統與方法
本發明一般而言係關於流體泵浦。更特定言之，本發明之實施例係關於多級泵浦。更特定言之，本發明之實施例係關於閥門移動之順序安排以改善由在半導體製造中使用之泵浦中之閥門移動而導致的壓力變化。
存在對流體被泵浦裝置施配之量及/或速率之精確控制為必要的許多應用。舉例而言，在半導體處理中，重要的係控制諸如光阻化學品之光化學品塗覆至半導體晶圓之量及速率。在處理期間塗覆至半導體晶圓之塗層通常需要以埃為單位而量測的在整個晶圓之表面上之某一平坦度及/或均勻厚度。必須控制處理化學品塗覆至晶圓上之速率以確保均勻地塗覆處理液體。
用於半導體工業中之光化學品現今通常係極昂貴的，每公升通常花費多達$1000。因此，需要確保使用最小但充足量之化學品且確保化學品不受到泵浦裝置之損害。當前的多級泵浦可在液體中導致尖銳的壓力尖峰。舉例而言，負的壓力尖峰在化學品中可加速排氣及氣泡形成，其可導致在晶圓塗層中之缺陷。類似地，正的壓力尖峰可導致聚合物過早交聯，其亦可導致塗層缺陷。
如可瞭解的，此等壓力尖峰及後續之壓降可損害流體(亦即，可不利地改變流體之物理特徵)。另外，壓力尖峰可導致積聚流體壓力，其可導致施配泵浦施配比所欲流體多的流體或以具有不利動力學之方式來施配流體。
特定言之，壓力尖峰可由在泵浦裝置內之閥門的打開及關閉導致。因此，需要用於在泵浦裝置內之閥門的打開及關閉之一順序，該順序最小化或減少流體內的壓力變化。
揭示用於最小化泵浦裝置內之壓力波動之系統及方法。本發明之實施例可藉由避免關閉閥門以在流徑中產生封閉或入陷空間且類似地避免在兩個入陷空間之間打開閥門而用以減少泵浦裝置之流徑內的壓力變化。更具體言之，本發明之實施例可用以根據經組態以大體上最小化關閉穿過泵浦裝置之流體流徑(例如至泵浦裝置之外的區域)之時間的閥門順序來操作泵浦裝置之閥門系統。
本發明之實施例提供用於減少壓力波動之系統及方法，其大體上消除或減少先前開發之泵浦系統及方法之劣勢。更特定言之，本發明之實施例提供一種用於閥門順序安排之系統及方法，其在多級泵浦之操作期間大體上減少壓力波動。
若可避免，則在流徑中將形成封閉或入陷空間時本發明之實施例並不關閉閥門。
若可避免，則本發明之其他實施例並不在兩個入陷空間之間打開閥門，且除非存在至多級泵浦之外之區域的打開的流徑或至多級泵浦之外之大氣或環境的打開的流徑，否則將避免打開閥門。
在本發明之另一實施例中，僅當諸如入口閥、排放閥或出口閥之外部閥門打開時，將打開或關閉在多級泵浦中之內部閥門以耗盡由可由打開閥門而產生之容積改變所導致之任何壓力改變。
在一些實施例中，將自外向內打開閥門(亦即，應在內側閥門之前打開外側閥門)，而將自內向外關閉閥門(亦即，應在外側閥門之前關閉內側閥門)。
在又一實施例中，將在閥門狀態改變之間利用充足量的時間以確保在開始另一改變之前完全打開或關閉特定閥門。
本發明之實施例可最小化或減少在多級泵浦之循環期間的壓力波動。
本發明之又一實施例可提供敏感處理流體之較輕處理，從而產生使該等流體經受之損害的較少情形。
當結合以下描述及附圖而考慮時，將更好地理解及瞭解本發明之該等及其他態樣。雖然以下描述指示本發明之各種實施例及本發明之許多特定細節，但以下描述係以說明方式而非以限制方式來給出。在本發明之範疇內可進行許多替換、修改、添加或重新配置，且本發明包括所有此等替換、修改、添加及重新配置。
在附圖中說明本發明之較佳實施例，其中相似數字用以指代各種圖式之相似且對應之部分。
本發明之實施例係關於使用泵浦精確地施配流體之泵浦系統，該泵浦可為單級泵浦或多級泵浦。更特定言之，本發明之實施例可藉由避免關閉閥門以在流徑中產生封閉或入陷空間或類似地避免在兩個入陷空間之間打開閥門而用以減小泵浦裝置之流徑內之壓力變化。更具體言之，本發明之實施例可用以根據經組態以大體上最小化關閉穿過泵浦裝置之流體流徑(例如至泵浦裝置之外的區域)之時間的閥門順序來操作泵浦裝置之閥門系統。在以引用方式全部併入本文中的由發明者James Cedrone、George Gonnella及Iraj Gashgaee於2005年12月5日申請的美國臨時專利申請案第60/742,435號中揭示此泵浦系統之實施例。
圖1為泵浦系統10之一個此實施例的圖示。泵浦系統10可包括一流體源15、一泵浦控制器20及一多級泵浦100，其協作以將流體施配至晶圓25上。多級泵浦100之操作可由泵浦控制器20來控制，其可載於多級泵浦100上或經由用於傳達控制信號、資料或其他資訊之一或多個通信鏈路連接至多級泵浦100。另外，可在自載控制器與另一控制器之間分配泵浦控制器20之功能性。泵浦控制器20可包括一電腦可讀媒體27(例如，RAM、ROM、快閃記憶體、光碟、磁碟機或其他電腦可讀媒體)，該電腦可讀媒體27含有用於控制多級泵浦100之操作的一組控制指令30。處理器35(例如CPU、ASIC、RISC、DSP或其他處理器)可執行該等指令。處理器之一實例為Texas Instruments之TMS320F2812PGFA 16位元DSP(Texas Instruments為位於TX之Dallas的公司)。在圖1之實施例中，控制器20經由通信鏈路40及45而與多級泵浦100通信。通信鏈路40及45可為網路(例如乙太網路、無線網路、全球區域網路、DeviceNet網路或在此項技術中已知或開發的其他網路)、匯流排(例如，SCSI匯流排)或其他通信鏈路。控制器20可實施為自載PCB板、遠端控制器或以其他適當方式實施。泵浦控制器20可包括合適介面(例如，網路介面、I/O介面、類比數位轉換器及其他組件)以使控制器與多級泵浦100通信。另外，泵浦控制器20可包括在此項技術中已知的各種電腦組件，包括處理器、記憶體、介面、顯示器件、周邊裝置或為清楚起見未圖示之其他電腦組件。泵浦控制器20可控制多級泵浦中之各種閥門及馬達以導致多級泵浦精確地施配流體，包括低黏度流體(亦即，小於100厘泊)或其他流體。如在以引用方式全部併入本文中的由Cedrone等人於2005年12月2日申請之標題為"I/O Interface System and Method for a Pump"之美國專利申請案第60/741,657號以及由發明者Cedrone等人於2006年11月20日申請之標題為"I/O Interface System And Method For A Pump"之美國專利申請案第11/602,449號中描述的一I/O介面連接器可用以將泵浦控制器20連接至各種介面及製造工具。
圖2為多級泵浦100之圖示。多級泵浦100包括一饋入級部分105及一單獨施配級部分110。自流體流動觀點，位於饋入級部分105與施配級部分110之間的係過濾器120，其用於過濾來自處理流體之雜質。許多閥門可控制流體流過多級泵浦100，該等閥門包括(例如)入口閥125、隔離閥130、阻障閥135、淨化閥140、排放閥145及出口閥147。施配級部分110可進一步包括一壓力感應器112，其判定流體在施配級110處之壓力。如下文所述，由壓力感應器112判定之壓力可用以控制各種泵浦之速度。實例壓力感應器包括陶瓷及聚合物壓阻性及電容性壓力感應器，包括由德國Korb之Metallux AG所製造的壓力感應器。根據一實施例，壓力感應器112之與處理流體接觸之表面為全氟聚合物。泵浦100可包括額外壓力感應器，諸如用以讀取饋入腔室155中之壓力的壓力感應器。
饋入級105及施配級110可包括滾動隔膜泵浦以在多級泵浦100中泵浦流體。例如，饋入級泵浦150("饋入泵浦150")包括一饋入腔室155，其用以收集流體；一饋入級隔膜160，其用以在饋入腔室155內移動並排出流體；一活塞165，其用以移動饋入級隔膜160；一導螺桿170；及一步進馬達175。導螺桿170經由螺帽、齒輪或用於將來自馬達之能量賦予導螺桿170的其他機構而耦接至步進馬達175。根據一實施例，饋入馬達170使螺帽旋轉，該螺帽又使導螺桿170旋轉，從而導致活塞165致動。施配級泵浦180("施配泵浦180")可類似地包括一施配腔室185、一施配級隔膜190、一活塞192、一導螺桿195及一施配馬達200。施配馬達200可經由螺紋螺帽(例如，Torlon或其他材料螺帽)而驅動導螺桿195。
根據其他實施例，饋入級105及施配級110可為各種其他泵浦，包括氣動或液壓致動泵浦、液壓泵浦或其他泵浦。在以引用方式併入本文中的由Zagars等人於2005年2月4日申請之標題為"Pump Controller For Precision Pumping Apparatus"之美國專利申請案第11/051,576號中描述使用氣動致動泵浦為饋入級及使用步進馬達驅動之液壓泵浦的多級泵浦之一實例。然而，兩個級處使用馬達提供優勢在於：消除液壓管路、控制系統及流體，藉此減小空間及潛在洩漏。
饋入馬達175及施配馬達200可為任何適當的馬達。根據一實施例，施配馬達200為永磁同步馬達("PMSM")。PMSM可由在馬達200處之利用場導向控制("FOC")或在此項技術中已知的其他類型位置/速度控制之數位信號處理器("DSP")、多級泵浦100載有之控制器或單獨的泵浦控制器(例如，如圖1中所示)來控制。PMSM 200可進一步包括一用於施配馬達200之位置的即時回饋之編碼器(例如，細線旋轉位置編碼器)。使用位置感應器會給予活塞192之位置的精確且可重複之控制，其導致對施配腔室185中之流體移動之精確且可重複的控制。舉例而言，藉由使用根據一實施例將8000個脈衝給予DSP之2000線編碼器，有可能準確地量測至0.045度之旋轉並在0.045度之旋轉下控制。此外，PMSM可以少量振動或無振動而以低速度運轉。饋入馬達175亦可為PMSM或步進馬達。亦應注意，饋入泵浦可包括一本籍感應器以指示饋入泵浦何時處於其原位。
圖3A為多級泵浦100之泵浦總成之一實施例的圖示。多級泵浦100可包括一施配區塊205，其界定穿過多級泵浦100之各種流體流徑且至少部分界定饋入腔室155及施配腔室185。根據一實施例，施配泵浦區塊205可為PTFE、改質之PTFE或其他材料之整體區塊。因為該等材料不與或最低程度地與許多處理流體反應，故使用該等材料允許使用很小的額外硬體而將流道及泵浦腔室直接加工於施配區塊205中。施配區塊205因此藉由提供整合流體歧管而減少對管路之需要。
施配區塊205可包括各種外部入口及出口，包括(例如)用於收納流體之入口210、用於在排放段期間排放流體之排放出口215，及用於在施配段期間施配流體之施配出口220。在圖3A之實例中，施配區塊205並不包括外部淨化出口，因為經淨化之流體被導引回饋入腔室(如圖4A及圖4B中所示)。然而，在本發明之其他實施例中，可在外部淨化流體。以引用方式全部併入本文中的由Iraj Gashgaee於2005年12月2日申請的標題為"O－Ring－Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof"之美國臨時專利申請案第60/741,667號描述可經利用以將施配區塊205之外部入口及出口連接至流體管線之接頭的實施例。
施配區塊205將流體導引至饋入泵浦、施配泵浦及過濾器120。泵浦蓋225可保護饋入馬達175及施配馬達200免受損害，而活塞外殼227可提供對活塞165及活塞192之保護且根據本發明之一實施例可由聚乙烯或其他聚合物形成。閥板230提供可經組態以將流體流動引導至多級泵浦100之各種組件之閥門系統(例如，圖2之入口閥125、隔離閥130、阻障閥135、淨化閥140及排放閥145)的閥門外殼。根據一實施例，入口閥125、隔離閥130、阻障閥135、淨化閥140及排放閥145中之每一者至少部分整合於閥板230中，且為視將壓力還是真空施加至對應隔膜而打開或關閉之隔膜閥。在其他實施例中，閥門中之一些可在施配區塊205外部或配置於額外的閥板中。根據一實施例，PTFE之薄片夾在閥板230與施配區塊205之間以形成各種閥門之隔膜。閥板230包括每一閥門之閥門控制入口以將壓力或真空施加至對應隔膜。舉例而言，入口235對應於阻障閥135，入口240對應於淨化閥140，入口245對應於隔離閥130，入口250對應於排放閥145，且入口255對應於入口閥125(在此狀況下，出口閥147在外部)。藉由選擇性地將壓力或真空施加至該等入口而打開或關閉對應閥門。
閥門控制氣體及真空可經由閥門控制供應管線260而被提供至閥板230，該等閥門控制供應管線260自一閥門控制歧管(在頂蓋263或外殼蓋225之下方的區域中)穿過施配區塊205行進至閥板230。閥門控制氣體供應入口265將加壓氣體提供至閥門控制歧管，且真空入口270將真空(或低壓)提供至閥門控制歧管。閥門控制歧管充當三向閥門以將加壓氣體或真空經由供應管線260導引至閥板230之適當入口以致動該(等)對應閥門。在一實施例中，可使用諸如在以引用方式全部併入本文中的由發明者Gashgaee等人於2006年11月20日申請的標題為"Fixed Volume Valve System"之美國專利申請案第11/602,457號中描述之閥板的閥板，其減小閥門之滯留容積、消除歸因於真空波動之容積變化、減少真空要求且減小閥門隔膜上之應力。
圖3B為多級泵浦100之另一實施例的圖示。在圖3B中所示之特徵中的許多個與以上結合圖3A描述之特徵類似。然而，圖3B之實施例包括若干特徵以防止流體滴液進入多級泵浦100容納電子器件之區域。例如，當操作者連接或切斷來自入口210、出口215或排放口220之管時，可發生流體滴液。"防滴"特徵經設計以防止潛在有害的化學品滴進入泵浦(尤其是電子器件腔室)且未必需要泵浦為"防水"的(例如，可浸入流體中而無洩漏)。根據其他實施例，泵浦可為完全密封的。
根據一實施例，施配區塊205可包括一自施配區塊205之接合頂蓋263之邊緣向外突出的垂直突出之凸緣或唇緣272。根據一實施例，在頂部邊緣，頂蓋263之頂部與唇緣272之頂面齊平。此導致接近施配區塊205及頂蓋263之頂部界面之滴液傾向於流動至施配區塊205上，而非流過該界面。然而，在側面，頂蓋263與唇緣272之基底齊平或另外自唇緣272之外表面向內偏移。此導致滴液傾向於沿由頂蓋263與唇緣272建立之角流下，而非在頂蓋263與施配區塊205之間流下。另外，在頂蓋263之頂部邊緣與背板271之間置放橡膠密封件以防止滴液在頂蓋263與背板271之間洩漏。
施配區塊205亦可包括傾斜特徵273，傾斜特徵273包括一在施配區塊205中界定之傾斜表面，該表面向下傾斜並遠離泵浦100容納電子器件之區域。因此，接近施配區塊205頂部之滴液經導引遠離電子器件。另外，泵浦蓋225亦可自施配區塊205之外側邊緣稍微向內偏移，以使得沿泵浦100之側面流下的滴液將傾向於流過泵浦蓋225與泵浦100之其他部分之界面。
根據本發明之一實施例，無論金屬蓋在何處與施配區塊205形成界面，金屬蓋之垂直表面皆可自施配區塊205之對應垂直表面稍微向內偏移(例如，1/64英吋或0.396875毫米)。另外，多級泵浦100可包括密封件、傾斜特徵及防止滴液進入多級泵浦100容納電子器件之部分的其他特徵。此外，如下文所述之圖4A中所示，背板271可包括進一步使多級泵浦100"防滴"之特徵。
圖4A為具有施配區塊205之多級泵浦100之一實施例的圖示，其中使施配區塊205為透明的以展示穿過其而界定之流體流道。施配區塊205界定多級泵浦100之各種腔室及流體流道。根據一實施例，可將饋入腔室155及施配腔室185直接加工至施配區塊205中。另外，可將各種流道加工至施配區塊205中。流體流道275(在圖5C中展示)自入口210延伸至入口閥。流體流道280自入口閥延伸至饋入腔室155以完成自入口210至饋入泵浦150之路徑。在閥門外殼230中之入口閥125調整入口210與饋入泵浦150之間的流動。流道285將流體自饋入泵浦150導引至在閥板230中之隔離閥130。藉由另一流道(未圖示)，將隔離閥130之輸出導引至過濾器120。流體自過濾器120穿過連接過濾器120之流道而流動至排放閥145及阻障閥135。將排放閥145之輸出導引至排放出口215，而經由流道290將阻障閥135之輸出導引至施配泵浦180。在施配段期間，施配泵浦可經由流道295將流體輸出至出口220，或在淨化段中經由流道300將流體輸出至淨化閥。在淨化段期間，流體可經由流道305返回饋入泵浦150。因為可直接在PTFE(或其他材料)區塊中形成流體流道，故施配區塊205可充當多級泵浦100之各種組件之間的處理流體之管路，從而消除或減少額外管道之需要。在其他狀況下，可將管道插入至施配區塊205中以界定流體流道。根據一實施例，圖4B提供施配區塊205的圖示，使施配區塊205為透明的以展示其中之流道中的若干個。
返回參看圖4A，圖4A亦展示多級泵浦100，其中泵浦蓋225及頂蓋263被移除以展示饋入泵浦150(包括饋入級馬達190)、施配泵浦180(包括施配馬達200)及閥門控制歧管302。根據本發明之一實施例，可使用插入至在施配區塊205中的對應空穴中之桿體(例如金屬桿)而將饋入泵浦150、施配泵浦180及閥板230之部分耦接至施配區塊205。每一桿體可包括一或多個螺紋孔以收納螺桿。作為一實例，可經由一或多個螺桿(例如螺桿275及螺桿280)而將施配馬達200及活塞外殼227安裝至施配區塊205，該或該等螺桿穿過施配區塊205中之螺桿孔以擰至桿體285中的對應孔中。應注意，以實例方式提供用於將組件耦接至施配區塊205之此機構，且可使用任何適當的附著機構。
根據本發明之一實施例，背板271可包括向內延伸之突出部(例如，托架274)，頂蓋263及泵浦蓋225安裝至此。因為頂蓋263及泵浦蓋225與托架274重疊(例如在頂蓋263之底部及背部邊緣以及泵浦蓋225之頂部及背部邊緣處)，故防止滴液流入頂蓋263的底部邊緣與泵浦蓋225之頂部邊緣之間的任何空間之間的或在頂蓋263及泵浦蓋225之背部邊緣處的電子器件區域。
根據本發明之一實施例，歧管302可包括一組螺線管閥以將壓力/真空選擇性地引導至閥板230。視實施例而定，當打開一特定螺線管，藉此將真空或壓力引導至一閥門時，螺線管將產生熱。根據一實施例，歧管302遠離施配區塊205且尤其是施配腔室185而安裝於PCB板(其安裝至背板271且在圖4C中更好地得以展示)下方。歧管302可安裝至托架，而托架又安裝至背板271或可另外耦接至背板271。此有助於防止來自歧管302中之螺線管之熱影響施配區塊205中的流體。背板271可由不銹鋼、已加工鋁或可耗散來自歧管302及PCB之熱的其他材料製成。換言之，背板271可充當歧管302及PCB之散熱托架。泵浦100可進一步安裝至可由背板271將熱傳導至其之表面或其他結構。因此，背板271及其所附著至之結構充當泵浦100之歧管302及電子器件之散熱片。
圖4C為展示用於將壓力或真空提供至閥板230之供應管線260的多級泵浦100之圖示。如結合圖3所論述，閥板230中之閥門可經組態以允許流體流動至多級泵浦100之各種組件。閥門之致動由將壓力或真空引導至每一供應管線260之閥門控制歧管302來控制。每一供應管線260可包括一具有一小孔之接頭(在318處指示實例接頭)。此孔可具有比將接頭318所附著至之對應供應管線260之直徑小的直徑。在一實施例中，孔直徑可約為0.010英吋。因此，接頭318之孔可用以對供應管線260進行限制。每一供應管線260中之孔有助於減輕將壓力施加至供應管線與將真空施加至供應管線之間的尖銳壓差之影響，且因此可使將壓力施加至閥門與將真空施加至閥門之間的轉變平穩。換言之，孔有助於減少壓力改變對下游閥門之隔膜之影響。此允許閥門更平穩且更緩慢地打開及關閉，此情況在系統內可導致增加為可由打開及關閉閥門而引起的更平穩之壓力轉變且實際上可增加閥門自身之使用壽命。
圖4C亦說明PCB 397，可將歧管302耦接至該PCB 397。根據本發明之一實施例，歧管302可自PCB板397接收信號以導致螺線管打開/關閉從而將真空/壓力引導至各種供應管線260以控制多級泵浦100之閥門。又，如圖4C中所示，歧管302可位於PCB 397之遠離施配區塊205之末端處以減少熱對施配區塊205中之流體之影響。另外，在基於PCB設計及空間限制而可行的範圍內，產生熱之組件可置放於PCB之遠離施配區塊205的一側，從而再次減少熱之影響。可由背板271來耗散來自歧管302及PCB 397之熱。另一方面，圖4D為其中將歧管302直接安裝至施配區塊205之泵浦100之實施例的圖示。
現描述多級泵浦100之操作可能係適用的。在多級泵浦100之操作期間，打開或關閉多級泵浦100之閥門以允許或限制流體流動至多級泵浦100之各種部分。根據一實施例，該等閥門可為氣動致動的(例如，氣體驅動的)隔膜閥，其視確定壓力還是真空而打開或關閉。然而，在本發明之其他實施例中，可使用任何適當閥門。
下文提供多級泵浦100之操作的各種級之概述。然而，可根據各種控制機制來控制多級泵浦100以安排閥門順序並控制壓力，該等控制機制包括(但不限於)在各自以引用方式全部併入本文中的由Michael Clarke、Robert F.McLoughlin及Marc Laverdiere於2006年8月11日申請之標題為"Systems And Methods For Fluid Flow Control In An Immersion Lithography System"之美國專利申請案第11/502,729號中描述之控制機制。根據一實施例，多級泵浦100可包括就緒段、施配段、填充段、預過濾段、過濾段、排放段、淨化段及靜態淨化段。在饋入段期間，打開入口閥125，且饋入級泵浦150移動(例如，拉動)饋入級隔膜160以將流體吸入至饋入腔室155中。一旦充足量之流體己填充饋入腔室155，則關閉入口閥125。在過濾段期間，饋入級泵浦150移動饋入級隔膜160以自饋入腔室155排出流體。打開隔離閥130及阻障閥135以允許流體穿過過濾器120而流至施配腔室185。根據一實施例，隔離閥130可首先打開(例如在"預過濾段"中)以允許在過濾器120中建置壓力且接著阻障閥135打開以允許流體流動至施配腔室185中。根據其他實施例，可打開隔離閥130及阻障閥135，且可移動饋入泵浦以在過濾器之施配側上建置壓力。在過濾段期間，可使施配泵浦180到達其原位。如皆以引用方式併入本文中的由Laverdiere等人於2004年11月23日申請之標題為"System and Method for a Variable Home Position Dispense System"的美國臨時專利申請案第60/630,384號及由Laverdiere等人於2005年11月21日申請之標題為"System and Method for a Variable Home Position Dispense System"的PCT申請案第PCT/US2005/042127號中所述，施配泵浦之原位可為在施配循環中在施配泵浦處給予最大可用容積但小於施配泵浦可提供之最大可用容積的位置。基於施配循環之各種參數來選擇原位以減小多級泵浦100之未使用的滯留容積。可使饋入泵浦150類似地到達提供小於其最大可用容積之容積的原位。
在排放段之開始時，打開隔離閥130，關閉阻障閥135且打開排放閥145。在另一實施例中，阻障閥135可在排放段期間保持打開且在排放段之結束時關閉。在此時間期間，若阻障閥135打開，則壓力可被控制器獲悉，因為可藉由壓力感應器112而量測之施配腔室中之壓力將受到過濾器120中之壓力的影響。饋入級泵浦150將壓力施加至流體以經由打開之排放閥145而自過濾器120移除氣泡。饋入級泵浦150可經控制以導致以預定速率而發生排放，此允許較長之排放時間及較低之排放速率，藉此允許對排放廢物量之精確控制。若饋入泵浦為氣動式泵浦，則可在排放流體路徑中進行流體流動限制，且可增加或減小施加至饋入泵浦之氣壓以維持"排放"設定點壓力，從而給予另外未受控制之方法的某一控制。
在淨化段之開始時，關閉隔離閥130，關閉阻障閥135(若其在排放段中打開)，關閉排放閥145，且打開淨化閥140並打開入口閥125。施配泵浦180將壓力施加至施配腔室185中之流體以經由淨化閥140而排放氣泡。在靜態淨化段期間，停止施配泵浦180，但淨化閥140保持打開以繼續排放空氣。在淨化或靜態淨化段期間所移除之任何過量流體可被導引出多級泵浦100(例如，返回至流體源或丟棄)或再循環至饋入級泵浦150。在就緒段期間，可打開入口閥125、隔離閥130及阻障閥135且關閉淨化閥140，使得饋入級泵浦150可達到來源(例如，來源瓶)之周圍壓力。根據其他實施例，可在就緒段處關閉所有閥門。
在施配段期間，出口閥147打開且施配泵浦180將壓力施加至施配腔室185中之流體。因為出口閥147可比施配泵浦180緩慢地對控制作出反應，所以可首先打開出口閥147且可在某一預定時段以後啟動施配馬達200。此防止施配泵浦180推動流體穿過部分打開之出口閥147。此外，此防止流體沿由閥門打開所導致之施配噴嘴向上移動，繼之以馬達動作所導致之前向流體運動。在其他實施例中，可打開出口閥147且可同時藉由施配泵浦180而開始施配。
可執行一額外反吸段，其中移除施配噴嘴中之過量流體。在該反吸段期間，出口閥147可關閉且一輔助馬達或真空可用以將過量流體自出口噴嘴中吸出。或者，出口閥147可保持打開，且可反轉施配馬達200以將流體反吸至施配腔室中。該反吸段有助於防止過量流體滴至晶圓上。
簡要地參看圖5，此圖提供圖2之多級泵浦100之操作之各種段的閥門及施配馬達時序之圖示。雖然將若干閥門展示為在段改變期間同時關閉，但可略微分開地(例如，100毫秒)對閥門之關閉進行定時以減小壓力尖峰。舉例而言，在排放段與淨化段之間，可在排放閥145之前不久關閉隔離閥130。然而，應注意，其他閥門時序可用於本發明之各種實施例中。另外，可同時執行該等段中之若干者(例如，可同時執行填充/施配級，在此狀況下，入口閥及出口閥皆可在施配/填充段中打開)。應進一步注意，特定段在每一循環中不必進行重複。舉例而言，可能不在每一循環中執行淨化段及靜態淨化段。類似地，可能不在每一循環中執行排放段。
打開及關閉各種閥門可在多級泵浦100內之流體中導致壓力尖峰。因為在靜態淨化段期間出口閥147關閉，所以在靜態淨化段結束時關閉淨化閥140(例如)可導致施配腔室185中之壓力增加。可發生此情況，因為每一閥門可在其關閉時排出少量流體。更特定言之，在許多狀況下，在自腔室185施配流體之前，淨化循環及/或靜態淨化循環用以淨化來自施配腔室185之空氣以便在自多級泵浦100施配流體過程中防止噴濺或其他擾動。然而，在靜態淨化循環結束時，淨化閥140關閉以便密封施配腔室185從而為施配之開始作好準備措施。隨著淨化閥140關閉，其迫使大量額外流體(大致等於淨化閥140之滯留容積)進入施配腔室185中，此又導致施配腔室185中之流體的壓力增加至高於意欲用於施配流體的基線壓力。此過壓(高於該基線)可導致流體之後一施配之問題。該等問題在低壓應用中加劇，因為由關閉淨化閥140所導致壓力增加可為施配所需之基線壓力的較大百分比。
更具體言之，因為歸因於淨化閥140之關閉而發生的壓力增加，所以若未減小壓力，則在連續施配段期間，可發生流體至晶圓上之"噴濺"、雙重施配或其他不良的流體動力學。另外，因為此壓力增加在泵浦100之操作期間可能不恆定，所以該等壓力增加可在連續施配段期間導致經施配之流體量或施配之其他特徵之變化。施配之該等變化可又導致晶圓碎屑之增加及晶圓之返工。本發明之實施例解決歸因於系統內之各種閥門關閉的壓力增加以達成開始施配段之所要的啟動壓力，藉由在施配之前允許在施配腔室185中達成幾乎任何基線壓力而解決各系統之設備中之不同的輸出壓力及其他差異。
在一實施例中，為解決在施配腔室185中之流體的不良壓力增加，在靜態淨化段期間，可反轉施配馬達200以將活塞192收回一預定距離以補償由關閉阻障閥135、淨化閥140及/或可導致施配腔室185中之壓力增加的任何其他來源所導致之任何壓力增加。如併入本文中的由George Gonnella及James Cedrone於2005年12月2日申請的標題為"System and Method for Control of Fluid Pressure"之美國專利申請案第11/292,559號及由George Gonnella及James Cedrone於2006年2月28日申請的標題為"System And Method For Monitoring Operation Of A Pump"之美國專利申請案第11/364,286號中所述，可藉由調整饋入泵浦150之速度而控制施配腔室185中之壓力。
因此，本發明之實施例提供具有輕度流體處理特徵之多級泵浦。藉由在施配段之前補償施配腔室中之壓力波動，可避免或減輕潛在有害的壓力尖峰。本發明之實施例亦可使用其他泵浦控制機構及閥門時序以有助於減少壓力及壓力變化對處理流體之有害影響。
為此，現注意用於最小化泵浦裝置內之壓力波動之系統及方法。本發明之實施例可用以藉由避免關閉閥門以在流徑中產生封閉或入陷空間且類似地避免在兩個入陷空間之間打開閥門而減少泵浦裝置之流徑內的壓力變化。更具體言之，本發明之實施例可用以根據經組態以大體上最小化關閉穿過泵浦裝置之流體流徑(例如，至泵浦裝置之外的區域)之時間的閥門順序來操作泵浦裝置之閥門系統。
參看圖6將更好地瞭解該等壓力變化之減少，圖6說明根據本發明之一實施例的用於操作多級泵浦、在施配腔室185處之實例壓力輪廓。在點440處，施配開始且施配泵浦180將流體推出出口。施配在點445處結束。因為在填充級中通常不涉及施配泵浦180，所以在此級期間在施配腔室185處之壓力保持相當恆定。在點450處，過濾級開始且饋入級馬達175以預定速率前進以推動來自饋入腔室155之流體。如在圖6中可見，施配腔室185中之壓力開始增加以在點455處達到預定設定點。當施配腔室185中之壓力達到該設定點時，施配馬達200以恆定速率反轉以增加施配腔室185中之可用容積。在點455與點460之間的壓力輪廓之相對平坦部分中，無論何時壓力下降至設定點以下饋入馬達175之速度皆增加且在達到設定點時下降。此使施配腔室185中之壓力保持於大約恆定的壓力。在點460處，施配馬達200到達其原位且過濾級結束。在點460處之尖銳壓力尖峰由在過濾結束時關閉阻障閥135所導致。
在排放段及淨化段之後且在靜態淨化段結束之前，淨化閥140關閉，從而導致在壓力輪廓中之點1500處開始之壓力尖峰。如在壓力輪廓之點1500與點1502之間可見的，施配腔室185中之壓力可經歷歸因於此關閉之顯著的增加。歸因於關閉淨化閥140之壓力增加通常並不一致，且視系統之溫度及由多級泵浦100利用之流體的黏度而定。
為解決在點1500與點1502之間發生的壓力增加，可反轉施配馬達200以將活塞192收回一預定距離以補償由關閉阻障閥135、淨化閥140及/或任何其他來源所導致的任何壓力增加。在一些狀況下，因為淨化閥140可花費某一量的時間以關閉，所以在反轉施配馬達200之前可能需要延遲某一量的時間。因此，壓力輪廓上之點1500與點1504之間的時間反映關閉淨化閥140之信號與反轉施配馬達200之間的延遲。此時間延遲可足以允許淨化閥140完全關閉且施配腔室185內之壓力大體上穩定，該時間延遲可為約50毫秒。
因為淨化閥140之滯留容積可為已知量(例如，在製造容差內)，所以可反轉施配馬達200以將活塞192收回一補償距離以使施配腔室185之容積增加大致等於淨化閥140之滯留容積的容積。因為施配腔室185及活塞192之尺寸亦為已知量，所以可反轉施配馬達200特定數目之馬達增量，其中藉由使施配馬達200反轉此數目之馬達增量，使施配腔室185之容積增加大致為淨化閥140之滯留容積之容積。
經由反轉施配馬達200而收回活塞192之影響導致施配腔室185中之壓力自點1504大約減少至在點1506處之施配所要的基線壓力。在許多狀況下，此壓力校正可足以在後一施配級中獲得令人滿意的施配。然而，用於施配馬達200之馬達類型及用於淨化閥140之閥門類型而定，反轉施配馬達200以增加施配腔室185之容積可在施配馬達200之驅動機構中產生空間或"背隙"。此"背隙"可意謂：當在前向上啟動施配馬達200以在施配段期間將流體推出施配泵浦180時，在諸如馬達螺帽總成之施配馬達200之組件之間可能存在某一量之空隙或空間，在施配馬達200之驅動總成實體嚙合以使得活塞192移動之前，空隙或空間可能必須被佔據。因為此背隙量可能可變，所以當判定前進之距離以移動活塞192來獲得所要之施配壓力時，難以解決此背隙。因此，在施配馬達200之驅動總成中的此背隙在每一施配段期間可導致經施配的流體量之變化。
因此，可能需要確保施配馬達200之最後運動在施配段之前處於前向上以便將施配馬達200之驅動總成中的背隙量減少至大體上可忽略或不存在之水準。因此，在一些實施例中，為解決施配泵浦200之驅動馬達總成中之不良背隙，可反轉施配馬達200以將活塞192收回一預定距離以補償由關閉阻障閥135、淨化閥140及/或可導致施配腔室185中之壓力增加之任何其他來源所導致的任何壓力增加，且此外可反轉施配馬達以將活塞192收回一額外突增距離以將一突增容積添加至施配腔室185。接著施配馬達200可在前向上嚙合以使活塞192在前向上移動大體上等於突增距離之距離。此在施配腔室185中大致導致所要的基線壓力，同時亦確保在施配之前施配馬達200之最後運動處於前向上，從而自施配馬達200之驅動總成大體上移除任何背隙。
仍參看圖6，如上所述，在壓力輪廓中之點1500處開始之壓力尖峰可由關閉淨化閥140所導致。為解決在點1500與點1502之間發生的壓力增加，在延遲後，可反轉施配馬達200以將活塞192收回一預定距離來補償由關閉淨化閥140(及/或任何其他來源)所導致的任何其他壓力增加並收回一額外突增距離。如上所述，補償距離可使施配腔室185之容積增加大致等於淨化閥140之滯留容積的容積。視特定實施例而定，該突增距離亦可使施配腔室185之容積增加大致等於淨化閥140之滯留容積的容積，或更小或更大之容積。
經由反轉施配馬達200而將活塞192收回補償距離加上突增距離之影響導致施配腔室185中之壓力自點1504減少至點1508。接著施配馬達200可在前向上嚙合以使活塞192在前向上移動大體上等於突增距離之距離。在一些狀況下，可能需要允許施配馬達200在使施配馬達200在前向上嚙合之前達到大體上完全停止；此延遲可為約50毫秒。經由施配馬達200之前向嚙合之活塞192的前向移動之影響導致施配腔室185中之壓力自點1510增加至在點1512處的約為施配所要之基線壓力，同時確保在施配段之前的施配馬達200之最後移動處於前向上，從而自施配馬達200之驅動總成大體上移除所有背隙。在圖3之時序圖中描繪施配馬達200在靜態淨化段結束時之反轉及前向移動。
參看圖7可更清楚地描述本發明之實施例，圖7說明根據本發明之一實施例在操作多級泵浦之一些段期間的在施配腔室185處之實例壓力輪廓。線1520表示施配流體所要的基線壓力，雖然基線壓力可為任何所要壓力，但其通常約為0 p.s.i(例如，量規)或大氣壓。在點1522處，在淨化段期間，施配腔室185中之壓力可恰好高於基線壓力1520。施配馬達200可在淨化段結束時停止，從而導致施配腔室185中之壓力在點1524處開始下降至大約在點1526處之基線壓力1520。然而，在靜態淨化段結束之前，可關閉在泵浦100中之諸如淨化閥140之閥門，從而在壓力輪廓之點1528與點1530之間導致壓力尖峰。
接著可反轉施配馬達200以將活塞192移動一補償距離及一突增距離(如上所述)，從而導致施配腔室185中之壓力在壓力輪廓之點1532與點1534之間下降至基線壓力1520下方。為使施配腔室185中之壓力返回至大約基線壓力1520且自施配馬達200之驅動總成移除背隙，可使施配馬達200在前向上嚙合大體上等於突增距離的距離。此移動導致施配腔室185中之壓力在壓力輪廓之點1536與點1538之間返回至基線壓力1520。因此，施配腔室185中之壓力大體上返回至施配所要之基線壓力，自施配馬達200之驅動總成移除背隙，且在後續施配段期間可達成所要施配。
雖然已主要結合校正在靜態淨化段期間由關閉淨化閥所導致之壓力增加來描述本發明之實施例，但將顯而易見的係：該等相同技術可被應用於在多級泵浦100之操作的任何級期間校正由幾乎任何來源(無論在多級泵浦100之內部還是外部)所導致的壓力增加或壓力減少，且可特別適用於校正由打開或關閉在至或自施配腔室185之流徑中之閥門所導致的施配腔室185中之壓力變化。
另外，將顯而易見的係：該等相同技術可用以藉由補償結合多級泵浦100而使用之其他設備中的變化而在施配腔室185中達成所要的基線壓力。為更好地補償設備中之此等差異或處理、環境或在多級泵浦100之內部或外部使用之設備的其他變化，本發明之某些態樣或變數可能可由泵浦100之使用者來組態，諸如施配腔室185中之所要的基線壓力、補償距離、突增距離、延遲時間等等。
此外，本發明之實施例可利用壓力感應器112而在施配腔室185中類似地達成所要的基線壓力。舉例而言，為補償由關閉淨化閥140(及/或任何其他來源)所導致的任何壓力增加，可將活塞192收回(或向前移動)直至在施配腔室185中達成所要基線壓力(如由壓力傳感器112所量測)。類似地，為在施配之前使施配馬達200之驅動總成中的背隙量減少至大體上可忽略或不存在的水準，可將活塞193收回直至施配腔室185中之壓力低於基線壓力，且活塞193接著在前向上嚙合直至施配腔室185中之壓力上升至施配之所要的基線壓力。
不僅可如上文所述解決流體中之壓力變化，而且另外可藉由避免關閉閥門以產生入陷空間及在入陷空間之間打開閥門而減少處理流體中的壓力尖峰或其他壓力波動。在多級泵浦100之完整施配循環期間(例如，自施配段至施配段)，可使多級泵浦100內之閥門之狀態改變許多次。在該等無數的改變中，可發生不良的壓力尖峰及壓降。不僅該等壓力波動可導致對敏感的處理化學品之損害，而且此外打開及關閉該等閥門可在流體之施配中導致中斷或變化。舉例而言，由打開耦接至施配腔室185之一或多個內部閥門所導致的滯留容積中之突然的壓力增加可在施配腔室185內之流體中導致對應的壓降且可導致在流體中形成氣泡，其又可影響後一施配。
為改善由打開及關閉多級泵浦100內之各種閥門所導致之壓力變化，可對打開及關閉各種閥門及/或嚙合及分離馬達進行定時以減少該等壓力尖峰。一般而言，根據本發明之實施例，為減少壓力變化，若可避免，則絕不關閉閥門以在流徑中產生封閉或入陷空間，且此情況之重要部分為：若可避免，則不打開兩個入陷空間之間的閥門。相反，除非存在至多級泵浦100之外之區域的打開之流徑或至多級泵浦100之外之大氣或環境的打開之流徑(例如，出口閥147、排放閥145或入口閥125打開)，否則應避免打開任何閥門。
根據本發明之實施例的用於表達打開及關閉多級泵浦100內之閥門的普通準則之另一方式為：在多級泵浦100之操作期間，僅當諸如入口閥125、排放閥145或出口閥147之外部閥門打開時，將打開或關閉諸如阻障閥135或淨化閥140之多級泵浦100中的內部閥門，以便耗盡由可由打開閥門而產生之容積改變(大致等於待打開之內部閥門之滯留容積)所導致之任何壓力改變。可以又一方式考慮該等準則，當打開多級泵浦100內之閥門時，應自外向內打開閥門(亦即，應在內側閥門之前打開外側閥門)，而當關閉多級泵浦100內的閥門時，應自內向外關閉閥門(亦即，應在外側閥門之前關閉內側閥門)。
另外，在一些實施例中，在一些改變之間將利用充足量的時間以確保：在發生(例如，開始)另一改變(例如，閥門打開或關閉、馬達啟動或停止)之前，完全打開或關閉特定閥門，完全啟動或停止馬達，或系統或系統之一部分內之壓力大體處於零p.s.i.(例如，量規)或其他非零位準。在許多狀況下，100與300毫秒之間的延遲應足以允許多級泵浦100內之閥門大體上完全打開或關閉，然而，在該等技術之特定應用或實施例中待利用之實際延遲可至少部分視由多級泵浦100所利用之流體的黏度以及廣泛的各種其他因素而定。
參看圖8A及圖8B可更好地理解上述準則，圖8A及圖8B提供在多級泵浦100之操作期間用以改善壓力變化之多級泵浦100之操作的各種段之閥門及馬達時序之一實施例的圖示。應注意，並未按比例繪製圖8A及圖8B且經編號之段中之每一者可各自具有不同或唯一的時間長度(包括零時間)而不管其在該等圖中之描繪，且該等經編碼之段中之每一者的長度可基於廣泛的各種因素，諸如實施之使用者配方、在多級泵浦100中利用之閥門的類型(例如，打開或關閉該等閥門花費之時間)等。
參看圖8A，在時間2010，就緒段信號可指示多級泵浦100在時間2010就緒以在此後某時執行施配，可在時間2020發送一或多個信號以打開入口閥125、在前向上操作施配馬達200以施配流體及反轉填充馬達175以將流體吸入至填充腔室155中。在時間2020後但在時間2022前(例如，在段2期間)，可發送一信號以打開出口閥147，使得可自出口閥147施配流體。
在閱讀本揭示案之後，將顯而易見的係：閥門信號及馬達信號之時序可基於啟動泵浦之各種閥門或馬達所需的時間、結合多級泵浦100來實施之配方或其他因素而變化。舉例而言，在圖8A中，在發送一信號以在前向上操作施配馬達200之後，可發送信號以打開出口閥147，此係因為：在此實例中，出口閥147可比施配馬達200操作得快，且因此需要對打開出口閥147及啟動施配馬達200進行定時使得其大體上一致以達成較好的施配。然而，其他閥門及馬達可具有不同的啟動速度等，且因此不同的時序可用於該等不同閥門及馬達。舉例而言，打開出口閥147之信號可早於啟動施配馬達200之信號或大體上與其同時而被發送，且類似地，關閉出口閥200之信號可早於、遲於停用施配馬達200之信號或與其同時而被發送，等等。
因此，在時段2020與2030之間，可自多級泵浦200施配流體。視由多級泵浦200實施之配方而定，施配馬達200之操作速率在時段2020與2030之間(例如，在段2至6中之每一者中)可能可變，使得在時段2020至2030之間的不同點處可施配不同量的流體。舉例而言，施配馬達可根據多項式函數操作使得施配馬達200在段2期間比在段6期間操作得快，且相應地，在段2中自多級泵浦200施配的流體比在段6中施配之流體多。在已發生施配段之後，在時間2030之前發送一信號以關閉出口閥147，此後在時間2030發送一信號以停止施配馬達200。
類似地，在時間2020與2050(例如，段2至7)之間，可經由反轉填充馬達175而用流體填充饋入腔室155。接著在時間2050，接著發送信號以停止填充馬達175，此後，填充段結束。為允許填充腔室155內之壓力大體上返回至零p.s.i.(例如，量規)，在採取任何其他行動之前，入口閥在時間2050與時間2060之間(例如，段9、延遲0)可保持打開。在一實施例中，此延遲可為約10毫秒。在另一實施例中，時間2050與時間2060之間的時段可能可變且可視填充腔室155中之壓力讀數而定。舉例而言，壓力傳感器可用以量測填充腔室155中之壓力。當壓力傳感器指示填充腔室155中之壓力已達到零p.s.i.時，可在時間2060開始段10。
接著，在時間2060發送信號以打開隔離閥130，且在足夠長以允許隔離閥完全打開之適當延遲(例如，約250毫秒)之後，在時間2070發送信號以打開阻障閥135。再次在足夠長以允許阻障閥135完全打開之適當延遲(例如，約250毫秒)之後，在時間2080發送信號以關閉入口閥125。在允許入口閥125完全關閉之適當延遲(例如，約350毫秒)之後，在時間2090可發送信號以啟動填充馬達175，且在時間2100可發送信號以啟動施配馬達200，使得填充馬達175在預過濾段與過濾段(例如，段13及14)期間係作用的，且施配馬達200在過濾段期間(例如，段14)係作用的。時間2090與時間2100之間的時段可為預過濾段、可為用於移動馬達以允許所過濾之流體之壓力達到預定設定點的設定時段或設定距離，或可使用如上所述之壓力傳感器而判定。
或者，壓力傳感器可用以量測流體之壓力，且當壓力傳感器指示流體之壓力已達到設定點時，可在時間2100開始過濾段14。在以引用方式併入本文中的由George Gonnella及James Cedrone於2005年12月2日申請之標題為"System and Method for Control of Fluid Pressure"之美國專利申請案第11/292,559號及由George Gonnella及James Cedrone之標題為"System and Method for Monitoring Operation of a Pump"之美國專利申請案第11/364,286號中更全面地描述該等過程之實施例。
在過濾段之後，在時間2110發送一或多個信號以停用填充馬達175及施配馬達200。時間2100與時間2110之間的長度(例如，過濾段14)可視所要之過濾速率、填充馬達175及施配馬達200之速度、流體之黏度等而變化。在一實施例中，當施配馬達200到達原位時，可在時間2110結束過濾段。
在用於允許填充馬達175及施配馬達200完全停止之適當延遲之後(可能根本不需要時間(例如，無延遲))，在時間2120，發送信號以打開排放閥145。繼續參看圖8B，在允許排放閥145完全打開之適當延遲(例如，約225毫秒)之後，在時間2130可將一信號發送至填充馬達175以啟動步進馬達175來執行排放段(例如，段17)。雖然在排放段期間可使阻障閥135保持打開以在排放段期間允許由壓力傳感器112監視多級泵浦100內的流體壓力，但在時間2130在開始排放段之前亦可關閉阻障閥135。
為結束排放段，在時間2140發送信號以停用填充馬達175。若需要，(例如)在排放段期間流體之壓力較高時，在時間2140與2142之間，可採用一延遲(例如，約100毫秒)以允許流體之壓力適當地耗散。在一實施例中，時間2142與2150之間的時段可用以使壓力傳感器112歸零且可為約10毫秒。
接著在時間2150，發送信號以關閉阻障閥125。在時間2150之後，允許適當延遲(例如，約250毫秒)使得阻障閥125可完全被關閉。接著在時間2160發送信號以關閉隔離閥130，且在允許隔離閥130完全關閉之適當延遲(例如，約250毫秒)之後，在時間2170發送信號以關閉排放閥145。允許適當延遲(例如，約250毫秒)使得排放閥140可完全被關閉，此後，在時間2180，發送信號以打開入口閥125，且在允許入口閥125完全打開之適當延遲(例如，約250毫秒)，在時間2190發送信號以打開淨化閥140。
在允許排放閥145完全打開之適當延遲(例如，約250毫秒)之後，可在時間2200將一信號發送至施配馬達200以啟動施配馬達200以便執行淨化段(例如，段25)，且在可由配方而定之淨化段之時段之後，可在時間2210發送信號以停止施配馬達200且結束淨化段。在時間2210與時間2212之間，允許充足的時段(例如，預定或使用壓力傳感器112而判定)(例如，約10毫秒)使得施配腔室185中之壓力可大體上穩定於零p.s.i。隨後，在時間2220，可發送信號以關閉淨化閥140，且在允許淨化閥140完全關閉之充足延遲(例如，約250毫秒)之後，可在時間2230發送信號以關閉入口閥125。在啟動施配馬達200以校正由關閉多級泵浦100內之閥門所導致之任何壓力變化(如上所論述)之後，在時間2010多級泵浦100可再次就緒以執行施配。
應注意，在就緒段與施配段之間可能存在某一延遲。因為當多級泵浦100進入就緒段時可關閉阻障閥135及隔離閥130，所以有可能在不影響多級泵浦之後一施配之情況下將流體引入填充腔室155中而無關於在此填充期間還是在此填充之後開始一施配。
參看圖9A及圖9B可更清楚地描繪在多級泵浦100處於就緒狀態同時填充填充腔室155，圖9A及圖9B提供用以改善在多級泵浦100之操作期間之壓力變化的多級泵浦100之操作之各種段的閥門及馬達時序之另一實施例的圖示。
參看圖9A，在時間3010，就緒段信號可指示多級泵浦100就緒以執行施配，此後某時，在時間3012，可發送信號以打開出口閥147。在允許打開出口閥147之適當延遲後，在時間3020可發送一或多個信號以在前向上操作施配馬達200以自出口閥147施配流體且反轉填充馬達175以將流體吸入至填充腔室155中(如下文中更充分地描述，自先前填充段，入口閥125可仍為打開的)。在時間3030，可發送信號以停止施配馬達200，且在時間3040，發送信號以關閉出口閥147。
在閱讀本揭示案之後，將顯而易見的係：閥門信號及馬達信號之時序可基於啟動泵浦之各種閥門或馬達所需之時間、結合多級泵浦100而實施之配方或其他因素而變化。舉例而言(如在圖8A中所描繪)，在發送一信號以在前向上操作施配馬達200之後，可發送信號以打開出口閥147，此係因為：在此實例中，出口閥147可比施配馬達200操作得快，且因此需要對打開出口閥147及啟動施配馬達200進行定時使得其大體上一致以達成較好的施配。然而，其他閥門及馬達可具有不同的啟動速度等，且因此不同的時序可用於該等不同閥門及馬達。舉例而言，一打開出口閥147之信號可早於啟動施配馬達200之信號或大體上與其同時而被發送，且類似地，一關閉出口閥200之信號可早於、遲於停用施配馬達200之信號或與其同時而被發送，等等。
因此，在時段3020與3030之間，可自多級泵浦200施配流體。視由多級泵浦200實施之配方而定，施配馬達200之操作速率在時段3020與3030之間(例如，在段2至6中之每一者中)可能可變，使得在時段3020至3030之間的不同點處可施配不同量的流體。舉例而言，施配馬達可根據多項式函數操作使得施配馬達200在段2期間比在段6期間操作得快，且相應地，在段2中自多級泵浦200施配的流體比在段6中施配之流體多。在已發生施配段之後，在時間3030之前發送一信號以關閉出口閥147，此後在時間2030發送一信號以停止施配馬達200。
類似地，在時間3020與3050(例如，段2至7)之間，可經由反轉填充馬達175而用流體填充饋入腔室155。接著在時間3050，接著發送信號以停止填充馬達175，此後，填充段結束。為允許填充腔室155內之壓力大體上返回至零p.s.i.(例如，量規)，在採取任何其他行動之前，入口閥在時間3050與時間3060之間(例如，段9、延遲0)可保持打開。在一實施例中，此延遲可為約10毫秒。在另一實施例中，時間3050與時間3060之間的時段可能可變且可視填充腔室155中之壓力讀數而定。舉例而言，壓力傳感器可用以量測填充腔室155中之壓力。當壓力傳感器指示填充腔室155中之壓力已達到零p.s.i.時，可在時間3060開始段10。
接著，在時間3060發送信號以打開隔離閥130，且在時間3070發送信號以打開阻障閥135。接著，在時間3080發送信號以關閉入口閥125，此後，在時間3090可發送信號以啟動填充馬達175，且在時間3100可發送信號以啟動施配馬達200，使得填充馬達175在預過濾段及過濾段期間係作用的且施配馬達200在過濾段期間係作用的。
在過濾段之後，在時間3110發送一或多個信號以停用填充馬達175及施配馬達200。在時間3120，發送信號以打開排放閥145。繼續參看圖9B，可在時間3130將一信號發送至填充馬達175以啟動步進馬達175以便執行排放段。為結束排放段，在時間3140發送信號以停用填充馬達175。接著，在時間3150發送信號以關閉阻障閥125，而在時間3160發送信號以關閉隔離閥130且在時間3170發送信號以關閉排放閥145。
在時間3180發送信號以打開入口閥125，且此後，在時間3190發送信號以打開淨化閥140。接著在時間3200可將信號發送至施配馬達200以啟動施配馬達200以便執行淨化段，且在淨化段之後，在時間3210可發送信號以停止施配馬達200。
隨後，在時間3220可發送信號以關閉淨化閥140，繼之以在時間3230發送信號以關閉入口閥125。在啟動施配馬達200以校正由關閉多級泵浦100內之閥門所導致之任何壓力變化(如上文所論述)之後，在時間3010多級泵浦100可再次就緒以執行施配。
一旦多級泵浦100在時間3010進入就緒段，可發送信號以打開入口閥125且發送另一信號以反轉填充馬達175，使得在多級泵浦100處於就緒狀態同時液體被吸入至填充腔室175中。雖然在就緒段期間用液體填充填充腔室155，但此填充決不影響多級泵浦100在進入就緒段之後之任何點處施配流體之能力，因為阻障閥135及隔離閥130關閉，從而大體上使填充腔室155與施配腔室185分離。此外，若在完成填充之前開始施配，則填充大體上可與自多級泵浦100施配流體同時而繼續。
當多級泵浦100初始進入就緒段時，施配腔室185中之壓力可大致處於施配段之所要壓力。然而，因為在進入就緒段與開始施配段之間可能存在某一延遲，所以施配腔室185內之壓力基於各種因素(諸如施配腔室185中之施配級隔膜190之特性、溫度改變或混合之其他因素)而可在就緒段期間改變。因此，當施配段開始時，施配腔室185中之壓力可能已自施配所要之基線壓力浮動相對顯著之程度。
可參看圖10A及圖10B而更清楚地說明此浮動。圖10A描繪說明在就緒段期間在施配腔室中之壓力浮動的在施配腔室185處之實例壓力輪廓。大約在點4010處，如參看圖22及23而上述，可發生對由閥門移動或另一原因所導致之任何壓力改變之校正。此壓力校正可將施配腔室185中之壓力校正至大致為大約在點4020處之施配所要之基線壓力(由線4030來表示)，在點4020處，多級泵浦100可進入就緒段。如可見的，大約在點4020處進入就緒段之後，施配腔室185中之壓力可經歷歸因於諸如上文論述之因素之各種因素的穩定上升。接著，當發生後一施配段時，自基線壓力4030之此壓力浮動可導致不良的施配。
另外，因為進入就緒段與後一施配段之間的時間延遲可能可變，且施配腔室185中之壓力浮動可與延遲之時間相關，所以在連續施配段中之每一者中發生的施配歸因於在不同的延遲期間可發生之不同量的浮動而可能不同。因此，此壓力浮動亦可影響多級泵浦100精確地重複施配之能力，其又可妨礙多級泵浦100在製程配方複製中之使用。因此，可能需要在多級泵浦100之就緒段期間大體上維持基線壓力以改良在後一施配段期間之施配及越過施配段之施配的可重複性而同時達成可接受之流體動力學。
在一實施例中，為在就緒段期間大體上維持基線壓力，施配馬達200可經控制以補償或解決可在施配腔室185中發生之壓力上浮(下浮)。更特定言之，施配馬達200可經控制以使用"死帶"封閉迴路壓力控制而在施配腔室185中大體上維持基線壓力。簡要地返回參看圖2，壓力感應器112可以規則時間間隔將壓力讀數報告至泵浦控制器20。若所報告之壓力與所要之基線壓力偏離某一量或容差，則泵浦控制器20可將一信號發送至施配馬達200以反轉(或前移)在泵浦控制器20處可偵測、施配馬達200可能移動之最小距離(馬達增量)，因此收回(或前移)活塞192及施配級隔膜190從而產生施配腔室185內之壓力的相應減少(或增加)。
因為壓力感應器112可進行取樣並報告施配腔室185中之壓力的頻率與施配馬達200之操作之速度相比可能稍微較快，所以大約在將一信號發送至施配馬達200的某一時窗期間，泵浦控制器20可能不處理由壓力感應器112所報告之壓力量測，或可能去能壓力感應器112，使得在由泵浦控制器20接收或處理另一壓力量測之前，施配馬達200可完成其移動。或者，泵浦控制器20可等待，直至其已偵測到施配馬達200在處理由壓力感應器112所報告之壓力量測之前已完成施配馬達200之移動。在許多實施例中，壓力感應器112對施配腔室185中之壓力進行取樣並報告此壓力量測之取樣時間間隔可為約30 khz、約10 khz或另一時間間隔。
然而，上述實施例並非不存在其自身問題。在一些狀況下，如上所述，當進入就緒段與後一施配段之間的時間延遲可變時，該等實施例中之一或多者在施配中可展現顯著變化。在某一範圍內，藉由利用進入就緒段與後一施配之間的固定時間間隔可減少該等問題且增強可重複性，然而，當實施特定處理時，此並非始終可行。
為在增強施配之可重複性之同時在多級泵浦100之就緒段期間大體上維持基線壓力，在一些實施例中，施配馬達200可經控制以使用封閉迴路壓力控制而補償或解決可在施配腔室185中發生之壓力浮動。壓力感應器112可以規則時間間隔將壓力讀數報告至泵浦控制器20(如上所述，在一些實施例中，此時間間隔可為約30 khz、約10 khz或另一時間間隔)。若所報告之壓力高於(或低於)所要基線壓力，則泵浦控制器20可將一信號發送至施配馬達200以使施配馬達200反轉(或前移)一馬達增量，因此收回(或前移)活塞192及施配級隔膜190且減少(或增加)施配腔室185內之壓力。可大體上持續發生此壓力監視及校正直至開始施配段。以此方式，可在施配腔室185中大致維持所要基線壓力。
如上所述，壓力感應器112可進行取樣並報告施配腔室185中之壓力之頻率與施配馬達200之操作速度相比可能稍微較頻繁。為解決此差分，在大約將一信號發送至施配馬達200之某一時窗期間，泵浦控制器20可不處理由壓力感應器112所報告之壓力量測或可去能壓力感應器112，使得在由泵浦控制器20接收或處理另一壓力量測之前施配馬達200可完成其移動。或者，泵浦控制器20可等待直至其已偵測到或接收到在處理由壓力感應器112所報告之壓力量測之前施配馬達200已完成其移動的通知。
參看圖10B可容易見到如所論述之利用封閉迴路控制系統之一實施例以大體上維持基線壓力的有益影響，圖10B描繪在施配腔室185處之實例壓力輪廓，在就緒段期間在施配腔室185處恰好使用封閉迴路控制系統之此實施例。如參看圖6及圖7而上述，大約在點4050處，可發生對由閥門移動或另一原因所導致之任何壓力改變之校正。此壓力校正可將施配腔室185中之壓力校正至大致為大約在點4060處之施配所要的基線壓力(由線4040來表示)，在點4060處，多級泵浦100可進入就緒段。大約在點4060處進入就緒段之後，封閉迴路控制系統之一實施例可解決就緒段期間之任何壓力浮動以大體上維持所要的基線溫度。舉例而言，在點4070處，封閉迴路控制系統可偵測壓力上升且解決此壓力上升以大體上維持基線壓力4040。類似地，在點4080、4090、4100、4110處，不論就緒段之長度如何，封閉迴路控制系統皆可解決或校正施配腔室185中之壓力浮動以大體上維持所要的基線壓力4040(注意，點4080、4090、4100及4110僅為代表性的，且在圖10B中描繪由封閉迴路控制系統進行的未給定參考數字且因此未如此論述之其他壓力校正)。因此，因為在就緒段期間由封閉迴路控制系統在施配腔室185中大體上維持所要的基線壓力4040，所以在後一施配段中可達成更令人滿意之施配。
然而，在該後一施配段期間，為達成此更令人滿意之施配，當致動施配馬達200以自施配腔室185施配流體時，可能需要考量經執行而大體上維持基線壓力的任何校正。更具體言之，在點4060處，在發生壓力校正且多級泵浦100初始進入就緒段之後，施配級隔膜190即可處於初始位置。為自此初始位置達成所要施配，施配級隔膜190應被移動至施配位置。然而，在如上所述校正壓力浮動之後，施配級隔膜190可處於與初始位置不同之第二位置。在一些實施例中，在施配段期間應藉由將施配級隔膜190移動至施配位置而解決此差異以達成所要施配。換言之，為達成所要施配，可將施配級隔膜190自其在就緒段期間已發生壓力浮動之任何校正後的第二位置移動至施配級隔膜190在多級泵浦100初始進入就緒段時之初始位置，此後，接著可使施配級隔膜190移動自初始位置至施配位置之距離。
在一實施例中，當多級泵浦100初始進入就緒段時，泵浦控制器20可計算初始距離(施配距離)以移動施配馬達200以便達成所要施配。雖然多級泵浦100處於就緒段，但泵浦控制器20可明瞭施配馬達200已移動以校正在就緒段期間發生之任何壓力浮動之距離(校正距離)。在施配級期間，為達成所要施配，泵浦控制器20可向施配馬達200發送信號以移動校正距離加上(或減去)施配距離。
然而，在其他狀況下，當致動施配馬達200以自施配腔室185施配流體時，可能不需要考量該等壓力校正。更具體言之，在點4060處，在發生壓力校正且多級泵浦100初始進入就緒段之後，施配級隔膜190即可處於初始位置。為自此初始位置達成所要施配，應使施配級隔膜190移動一施配距離。在如上所述校正壓力浮動之後，施配級隔膜190可處於與初始位置不同之第二位置。在一些實施例中，僅藉由使施配級隔膜190移動該施配距離(自第二位置開始)，可達成所要的施配。
在一實施例中，當多級泵浦100初始進入就緒段時，泵浦控制器20可計算初始距離以移動施配馬達200以便達成所要施配。接著，在施配級期間，為達成所要施配，泵浦控制器20可向施配馬達200發送信號以使施配馬達200移動此初始距離而無關於施配馬達200已移動以在就緒段期間校正壓力浮動的距離。
將顯而易見的係：在任何給定情形中待利用或應用之上述實施例中之一者的選擇將視所有大量因素而定，諸如結合選定之實施例而採用之系統、設備或實驗條件。亦將顯而易見的係：雖然已關於在就緒段期間解決壓力上浮而描述用於大體上維持基線壓力之控制系統之上述實施例，但該等相同系統及方法之實施例可同樣地適用於解決在多級泵浦100之就緒段或任何其他段中的壓力上浮或下浮。此外，雖然已關於多級泵浦100來描述本發明之實施例，但將瞭解，本發明之實施例(例如，控制方法等)可同樣良好適用於或有效地用於單級或實際上任何其他類型之泵浦裝置。
此處恰好描述可結合本發明之各種實施例而利用之此單級泵浦裝置之實例可能係有用的。圖11為泵浦4000之泵浦總成之一實施例的圖示。泵浦4000可類似於上述之多級泵浦100之一級(例如，施配級)且可包括由步進馬達、無刷DC馬達或其他馬達所驅動之一滾動隔膜泵浦。泵浦4000可包括施配區塊4005，其界定穿過泵浦4000之各種流體流徑且至少部分地界定一泵浦腔室。根據一實施例，施配泵浦區塊4005可為PTFE、改質之PTFE或其他材料的整體區塊。因為該等材料不與許多處理流體反應或最低程度地與其反應，所以使用該等材料允許流道及泵浦腔室藉由最小量之額外硬體而直接加工於施配區塊4005中。施配區塊4005因此藉由提供整合之流體歧管而減少對於管路之需要。
施配區塊4005亦可包括各種外部入口及出口，包括(例如)用於收納流體之入口4010、用於淨化/排放流體之淨化/排放出口4015，及用於在施配段期間施配流體之施配出口4020。在圖11之實例中，施配區塊4005包括外部淨化出口4010，因為泵浦僅具有一個腔室。以引用方式全部併入本文中之由Iraj Gashgaee於2005年12月2日申請的標題為"O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof"之美國專利申請案第60/741,667號及由Iraj Gashgaee於2006年11月20日申請的標題為"O-Ring-Less Low Profile Fittings and Fitting Assemblies"之美國專利申請案第11/602,513號描述可用於將施配區塊4005之外部入口及出口連接至流體管線之免O形環接頭之實施例。
施配區塊4005將流體自入口導引至入口閥(例如，藉由閥板4030至少部分地界定)、自入口閥導引至泵浦腔室、自泵浦腔室導引至排放/淨化閥且自泵浦腔室導引至出口4020。泵浦蓋4225可保護泵浦馬達免受損害，而活塞外殼4027可提供對活塞之保護且根據本發明之一實施例可由聚乙烯或其他聚合物形成。閥板4030提供可經組態以將流體流動引導至泵浦4000之各種組件之閥門(例如，入口閥及淨化/排放閥)系統的閥門外殼。閥板4030及對應閥門可類似於如上文所述結合閥板230而描述之方式來形成。根據一實施例，入口閥及淨化/排放閥中之每一者至少部分地整合於閥板4030中，且為視壓力還是真空施加至對應隔膜而打開或關閉之隔膜閥。在其他實施例中，該等閥門中之一些可在施配區塊4005之外部或配置於額外閥板中。根據一實施例，一PTFE薄片夾於閥板4030與施配區塊4005之間以形成各種閥門之隔膜。閥板4030包括每一閥門之閥門控制入口(未圖示)以將壓力或真空施加至對應隔膜。
如同多級泵浦100一樣，泵浦4000可包括若干特徵以防止流體滴液進入多級泵浦100之容納電子器件的區域。"防滴"特徵可包括突出唇緣、傾斜特徵、組件之間的密封、金屬/聚合物界面處之偏移及上文所述之用以使電子器件與滴液隔離的其他特徵。電子器件及歧管可類似於上文所述之用以在泵浦腔室中減少熱對流體之影響的方式而加以組態。因此，如在多級泵浦中用以減少形狀因數及熱影響且防止流體進入電子器件外殼之類似特徵可用於單級泵浦中。
另外，上述控制方法中之許多個亦可結合泵浦4000而使用以達成大體上令人滿意的施配。舉例而言，本發明之實施例可用以控制泵浦4000之閥門以確保根據經組態以大體上最小化關閉穿過泵浦裝置之流體流徑(例如，至泵浦裝置之外之區域)之時間的閥門順序來操作泵浦裝置之閥門系統。此外，在一些實施例中，當泵浦4000運轉時，將在閥門狀態改變之間利用足量時間以確保特定閥門在開始另一改變之前被完全打開或關閉。舉例而言，可使泵浦4000之馬達之移動延遲足量時間以確保泵浦4000之入口閥在填充級之前完全打開。
類似地，用於補償或解決可在泵浦裝置之腔室中發生之壓力浮動之系統及方法的實施例可以大體上相同之功效應用於泵浦4000。施配馬達可經控制以基於在施配腔室中所感應之壓力而在施配之前在施配腔室中大體上維持基線壓力，可利用控制迴路以使得：重複判定施配腔室中之壓力是否不同於所要壓力(例如，高於或低於)，且若如此，則泵浦構件之移動經調整以在施配腔室中大體上維持所要壓力。
雖然實際上可在任何時間發生泵浦4000之腔室中之壓力的調整，但在開始施配段之前，可能尤其有用。更特定言之，當泵浦4000初始進入就緒段時，施配腔室185中之壓力可處於基線壓力，該基線壓力約為後一施配段之所要壓力(例如，自校正或先前施配而判定之施配壓力)或其某一小部分。此所要施配壓力可用以達成具有諸如所要流速、量等之所要特徵之集合的施配。藉由在出口閥打開之前的任何時間使施配腔室185中之壓力達到此所要基線壓力，在施配段之前可解決泵浦4000之組件的相容性及變化且達成良好施配。
然而，因為在進入就緒段與開始施配段之間可能存在某一延遲，所以泵浦4000之腔室內的壓力在就緒段期間可基於各種因素而改變。為對抗此壓力浮動，可利用本發明之實施例以使得在泵浦4000之腔室中大體上維持所要之基線壓力且在後一施配段中達成令人滿意之施配。
除控制單級泵浦中之壓力浮動之外，本發明之實施例亦可用以補償由致動泵浦4000內部的各種機構或組件或結合泵浦4000而使用之設備所導致的施配腔室中之壓力波動。
本發明之一實施例可校正在開始施配段(或任何其他段)之前由關閉淨化閥或排放閥所導致的泵浦之腔室中的壓力改變。藉由反轉泵浦4000之馬達使得當關閉淨化閥或入口閥時使泵浦4000之腔室之容積大體上增加此閥之滯留容積的容積，可以類似於關於多級泵浦100而上述之方式來達成此補償。
因此，本發明之實施例提供具有輕度流體處理特徵之泵浦裝置。藉由安排泵浦裝置內之閥門之打開及關閉及/或馬達之啟動的順序，可避免或減輕潛在有害的壓力尖峰。本發明之實施例亦可使用其他泵浦控制機構及閥門時序以有助於減少壓力對處理流體之不良影響。
在前述說明書中，已參考特定實施例來描述本發明。然而，熟習此項技術者將瞭解，可在不背離如以下申請專利範圍中所闡述之本發明之範疇的情況下進行各種修改及改變。因此，說明書及附圖應被視作說明性意義而非限制性意義的，且所有此等修改意欲包括於本發明之範疇內。
上文中關於特定實施例而描述益處、其他優勢及問題之解決方法。然而，可引起任何益處、優勢或問題之解決方法發生或變得更顯著之益處、優勢、問題之解決方法及任何組件不應理解為任何或所有請求項之關鍵的、所需的或基本的特徵或組件。
10．．．泵浦系統
15．．．流體源
20．．．泵浦控制器
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．．．多級泵浦
105．．．饋入級部分
110．．．施配級部分
112．．．壓力感應器
120．．．過濾器
125．．．入口閥
130．．．隔離閥
135．．．阻障閥
140．．．淨化閥
145．．．排放閥
147．．．出口閥
150．．．饋入級泵浦
155．．．饋入腔室
160．．．饋入級隔膜
165．．．活塞
170．．．導螺桿
175．．．步進馬達/饋入馬達
180．．．施配級泵浦
185．．．施配腔室
190．．．施配級隔膜
192．．．活塞
195．．．導螺桿
200．．．施配馬達
205．．．施配區塊
210．．．入口
215．．．出口
220．．．施配出口/排放口
225．．．泵浦蓋
227．．．活塞外殼
230．．．閥板
235．．．入口
240．．．入口
245．．．入口
250．．．入口
255．．．入口
260．．．供應管線
263．．．頂蓋
265．．．閥門控制氣體供應入口
270．．．真空入口
271．．．背板
272．．．凸緣/唇緣
273．．．傾斜特徵
274．．．支架
280．．．流體流道
285．．．流道
290．．．流道
295．．．流道
300．．．流道
302．．．閥門控制歧管
305．．．流道
318．．．接頭
397．．．PCB
440．．．點
445．．．點
450．．．點
455．．．點
460．．．點
1500．．．點
1502．．．點
1504．．．點
1506．．．點
1508．．．點
1510．．．點
1512．．．點
1520．．．線
1522．．．點
1524．．．點
1526．．．點
1528．．．點
1530．．．點
1532．．．點
1534．．．點
1536．．．點
1538．．．點
2010．．．時間
2020．．．時間
2022．．．時間
2030．．．時間
2040．．．時間
2050．．．時間
2060．．．時間
2070．．．時間
2080．．．時間
2090．．．時間
2100．．．時間
2110．．．時間
2120．．．時間
2130．．．時間
2140．．．時間
2142．．．時間
2150．．．時間
2160．．．時間
2170．．．時間
2180．．．時間
2190．．．時間
2200．．．時間
2210．．．時間
2212．．．時間
2220．．．時間
2230．．．時間
3010．．．時間
3012．．．時間
3020．．．時間
4000．．．泵浦
4005．．．施配區塊
4010．．．入口/點
4015．．．淨化/排放出口
4020．．．施配出口/點
4025．．．泵浦外殼
4027．．．活塞外殼
4030．．．閥板/點
4040．．．線
4050．．．點
4060．．．點
4070．．．點
4080．．．點
4090．．．點
4100．．．點
4110．．．點
圖1為泵浦系統之一實施例的圖示；圖2為根據本發明之一實施例之多級泵浦的圖示；圖3A、圖3B、圖4A、圖4C及圖4D為多級泵浦之各種實施例的圖示；圖4B為施配區塊之一實施例的圖示；圖5為本發明之一實施例之閥門及馬達時序的圖示；圖6為用於一泵浦之致動順序的一實施例之實例壓力輪廓；圖7為用於一泵浦之致動順序的一實施例之一部分的實例壓力輪廓；圖8A及圖8B為泵浦之操作之各種段的閥門及馬達時序之一實施例的圖示；圖9A及圖9B為泵浦之操作之各種段的閥門及馬達時序之一實施例的圖示；圖10A及圖10B為用於一泵浦之致動順序之實施例的一部分之實例壓力輪廓；及圖11為泵浦系統之一實施例的圖示。
2010．．．時間
2020．．．時間
2022．．．時間
2030．．．時間
2050．．．時間
2060．．．時間
2070．．．時間
2080．．．時間
2090．．．時間
2100．．．時間
2110．．．時間
2120．．．時間

Claims (20)

  1. 一種操作泵之方法，其包含：將流體引入至一泵浦裝置中；根據一閥門順序來操作該泵浦裝置之一閥門系統以實施一施配循環，其中該閥門順序經組態以最小化關閉一穿過該泵浦裝置之流徑之時間，並在一時間作動一閥門，且其中該閥門順序包含該閥門系統中之閥門操作之間之延遲；及自該泵浦裝置施配流體；其中該閥門系統包含：一耦接至一饋入腔室之入口閥；一在該饋入腔室與一過濾器之間的隔離閥；一耦接至該過濾器及該泵浦裝置之外之一區域的排放閥；一在該過濾器與一施配腔室之間的阻障閥；及一耦接至該施配腔室及該泵浦裝置之外之一區域的淨化閥。
  2. 如請求項1之方法，其中該施配循環包含一排放段，且操作該閥門系統以執行該排放段包含：開啟該隔離閥、接著開啟該阻障閥、接著關閉該入口閥，及接著打開該排放閥，其中當該隔離閥正被開啟或關閉時，該入口閥或該排放閥係被開啟，其中當該隔離閥正被關閉時，該入口閥或該出口閥係被開啟。
  3. 如請求項2之方法，其進一步包含： 操作一填充馬達及一施配馬達以過濾該流體，其包含：在關閉該入口閥之後且在打開該排放閥之前操作該填充馬達及該施配馬達；及在該排放段之後，關閉該阻障閥，再關閉該隔離閥，接著再關閉該排放閥，其中該填充馬達係在打開該排放閥之後且在關閉該排放閥之前，被操作。
  4. 如請求項3之方法，其中該施配循環包含一淨化段，且操作該閥門系統以執行該淨化段包含：打開該入口閥，接著打開該淨化閥，在該淨化段之後，關閉該淨化閥，及接著關閉該入口閥，在打開該淨化閥之後且在關閉該淨化閥之前，在該淨化段期間操作該施配馬達。
  5. 如請求項4之方法，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中操作該閥門系統以執行該淨化段及該施配段包含：打開該入口閥，及接著打開一出口閥，在該施配段之後，關閉該出口閥，在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  6. 如請求項1之方法，其中該施配循環包含一淨化段，且操作該閥門系統以執行該淨化段包含：打開該入口閥，接著打開該淨化閥，在該淨化段之後，關閉該淨化閥，及接著關閉該入口閥，在打開該淨化閥之後且在關閉該淨化閥之前，在該淨化段期間操作該施配馬達。
  7. 如請求項6之方法，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中操作該閥門系統以執行該填充段及該施配 段包含：打開該入口閥，及接著打開該出口閥，在該施配段之後，關閉該出口閥，在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  8. 如請求項1之方法，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中操作該閥門系統以執行該填充段及該施配段包含：打開該入口閥，及接著打開該出口閥，在該施配段之後，關閉該出口閥，在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  9. 如請求項8之方法，其中該施配循環包含一排放段且操作該閥門系統以執行該排放段包含：開啟該隔離閥、接著開啟該阻障閥、接著關閉該入口閥，及接著打開該排放閥，操作一填充馬達，其中在關閉該入口閥之後且在打開該排放閥之前操作該填充馬達及該施配馬達，在該排放段之後，關閉該阻障閥、接著關閉該隔離閥，及接著關閉該排放閥，在打開該排放閥之後且在關閉該排放閥之前操作該填充馬達。
  10. 如請求項9之方法，其中該施配循環包含一淨化段，且操作該閥門系統以執行該淨化段包含：打開該入口閥，接著打開該淨化閥，在該淨化段之後，關閉該淨化閥，及接著關閉該入口閥，在打開該淨化閥之後且在關閉該淨化閥之前，在該淨化段期間操作該施配馬達。
  11. 一種泵浦系統，其包含：一泵浦裝置，其包含一饋入腔室、一施配腔室及一可操作以調整穿過該泵浦裝置之流體流動之閥門系統；及 一控制器，其經組態以實施該泵浦裝置之一施配循環，其中實施該施配循環包含根據一閥門順序來調整該閥門系統之打開及關閉以自該泵浦裝置施配流體，該閥門順序經組態以最小化關閉穿過該泵浦裝置之一流體流徑之時間，並在一時間作動一閥門，且其中該閥門順序包含該閥門系統中之閥門操作之間之延遲；其中該閥門系統包含：一耦接至一饋入腔室之入口閥；一在該饋入腔室與一過濾器之間的隔離閥；一耦接至該過濾器及該泵浦裝置之外之一區域的排放閥；一在該過濾器與一施配腔室之間的阻障閥；及一耦接至該施配腔室及該泵浦裝置之外之一區域的淨化閥。
  12. 如請求項11之泵浦系統，其中該施配循環包含一排放段，且調整該閥門系統以執行該施配段包含：發送可操作以開啟該隔離閥、接著開啟該阻障閥、接著關閉該入口閥且接著打開該排放閥的一或多個信號。
  13. 如請求項12之泵浦系統，其進一步包含一填充馬達及一施配馬達，該施配循環包含：在關閉該入口閥之後且在打開該排放閥之前，操作該填充馬達及該施配馬達以過濾該流體；其中在該排放段之後調整該閥門系統包含：發送可操作以關閉該阻障閥、接著關閉該隔離閥且接著關閉該排放閥的一或多個信號，在打開該排放閥之後且 在關閉該排放閥之前，操作該填充馬達。
  14. 如請求項13之泵浦系統，其中該施配循環包含一淨化段，且調整該閥門系統以執行該淨化段包含：發送可操作以打開該入口閥、接著打開該淨化閥的一或多個信號，在該淨化段之後，關閉該淨化閥，及接著關閉該入口閥。
  15. 如請求項14之泵浦系統，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中調整該閥門系統以執行該填充段及該施配段包含：發送可操作以打開該入口閥且接著打開一出口閥的一或多個信號，其中調整該閥門系統包含：在該施配段之後，發送可操作以關閉該出口閥的一或多個信號，在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  16. 如請求項11之泵浦系統，其中該施配循環包含一淨化段，且調整該閥門系統以執行該淨化段包含：發送可操作以打開該入口閥且接著打開該淨化閥的一或多個信號，在該淨化段之後，發送可操作以關閉該淨化閥且接著關閉該入口閥的一或多個信號，且在打開該淨化閥之後且在關閉該淨化閥之前，在該淨化段期間操作該施配馬達。
  17. 如請求項16之泵浦系統，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中調整該閥門系統以執行該填充段及該施配段包含：發送可操作以打開該入口閥且接著打開一出口閥的一或多個信號，在該施配段之後，發送可操作 以關閉該出口閥的一或多個信號，且在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  18. 如請求項11之泵浦系統，其中該施配循環包含一填充段及一施配段，其中調整該閥門系統以執行該填充段及該施配段包含：發送可操作以打開該入口閥且接著打開一出口閥的一或多個信號，其中調整該閥門系統包含：在該施配段之後，發送可操作以關閉該出口閥的一或多個信號，且在打開該入口閥之後操作該填充馬達，及在關閉該出口閥之前操作該施配馬達。
  19. 如請求項18之泵浦系統，其中該施配循環包含一排放段，且調整該閥門系統以執行該排放段包含：發送可操作以開啟該隔離閥、接著開啟該阻障閥、接著關閉該入口閥且接著打開該排放閥的一或多個信號，其中該施配循環包含操作一填充馬達及一施配馬達以過濾該流體，其中該填充馬達及該施配馬達係在關閉該入口閥之後且在打開該排放閥之前被操作，在該排放段之後，發送可操作以關閉該阻障閥、接著關閉該隔離閥且接著關閉該排放閥的一或多個信號且在打開該排放閥之後且在關閉該排放閥之前，操作該填充馬達。
  20. 如請求項19之泵浦系統，其中該施配循環包含一淨化段，且調整該閥門系統以執行該淨化段包含：發送可操作以打開該入口閥且接著打開該淨化閥的一或多個信號，在該淨化段之後，發送可操作以關閉該淨化閥且接 著關閉該入口閥的一或多個信號，且在打開該淨化閥之後且在關閉該淨化閥之前，在該淨化段期間操作該施配馬達。
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