用于精确控制液体分配的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种将压力容器和离心泵进行组合以便精确、有效地控制液体分配系统中的液体的压力和流速的方法和设备。本发明专利技术特别涉及液体，例如半导体制造工艺中的高纯度化学制品或浆液的压力和流速的精确、有效的控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在要求高度精确地控制压力或流速的情况下用于传输 液体的方法和设备。特别地，本专利技术涉及用于将高纯度的化学制品或浆液 传输到半导体制造工艺中的一个或多个使用位置的方法和设备，其中，化 学制品或浆液以恒定的流速提供到使用位置。
技术介绍
通常要求精确控制提供到液体分配系统的目标位置的液体量。而且， 重要的是，提供的液体量尽量恒定，以便避免具有有害作用的尖峰。对于 半导体制造工艺尤其如此，在半导体制造工艺中，提供的液体量对诸如层 的形成、刻蚀、清洁等工艺影响很大。压力的变化会导致生产的不可重复 性并最终导致产量的损失。流动控制也是非常重要的。对于特定的工艺， 例如需要浆液的半导体工艺，将流速维持在使颗粒悬浮在浆液中必需的速 度是重要的。可选地，对于高纯度化学制品的应用，保持恒定的流速对于 确保最佳过滤是重要的。流速的改变也会例如通过管道或滤筒中的摩擦损 失(例如压头损失)而影响分配系统的压力。因此需要向使用位置或分配系统的端点提供精确、可控制、恒定流速 的液体。但是，由于某些原因这很难达到，这些原因包括要求改变、操作 过程中分配系统中压力改变、由于过滤器堵塞而引起的压力改变、泵循环 的影响以及其他原因。为了更详细地说明必须克服的问题，提供图l说明 现有技术中已知的基本液体分配系统。图1示出基本系统100，包括液体分配罐10、泵20和使用位置30。 在系统100中，所述泵从罐10中将液体从罐10传递到使用位置30。所述罐10通常为标准的通风式罐，如果需要该罐可从液体源40再充填液体。 所述泵20可以是任何标准类型的泵，例如容积式泵或叶轮泵。但是，最近， 离心泵也用于大量化学制品和浆液的应用。在半导体工业中，由于纯度方 面的原因而仅使用有限数量的离心泵，这是更新的趋势。离心泵擅长于在少量液体需求下维持稳定的压力。但是，分配系统中 大量的消耗和中断，例如装载空的过滤器壳，会导致显著减少离心泵的输 出压力的流动瞬时现象，并因此显著影响分配系统中的压力。此外，离心 泵需要大量电功率，并在卸压方面有局限性。达到更高的压力需要更多的 电功率，在高压操作所需的高RPM下运行的离心泵会在系统中引入对一 些工艺有不利影响的热。尽管在图1中仅示出一个使用位置30，本领域技术人员可以意识到， 从同一分配系统IOO可向多个使用位置提供液体。但也可以意识到，附加 的使用位置会增加系统的复杂性，并使得保持系统压力和流速更加困难。 如图1中所示，在分配系统IOO中提供过量的液体，以帮助稳定使用位置 30的流速和压力。具体而言，液体从罐10中传输出来，流过系统IOO，按 要求的量提供给^f吏用位置30,任何多出的液体流回罐10以重复利用。为 了更好地控制系统的压力或流速，可提供进料回路。特别地，如图1中所 示，传感器50，例如压力传感器或流量计，提供表示流速的信息，这可用 于控制泵20的速度或者通过与罐10相联的限流器60的操作来提供系统 IOO的背压控制。这些部件也增加了系统的复杂性。如上所述，所述罐10通常为标准的通风式罐。但是，也使用压力容器 向分配系统提供更加稳定的压力控制。在压力容器分配系统中有很多变型， 所有变型都具有某些缺点。例如，依次操作的多压力容器可为系统提供最 稳定的压力，但是当液体在整个系统中循环时需要连续地进行加压、排空、 通风以及再填充，这使得系统很复杂。当使用单个压力容器时，返回容器 的液体必须首先传送到比分配容器所需的压力更低的容器中，然后泵送返 回分配容器。当液体需求量较低时，由于需要保持再循环流动，仍然会消耗大量能量。在本领域中仍需克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供用于在要求对压力和流速进行高精度控制的情况下传输液 体的方法和设备。具体地，本专利技术提供了半导体制造工艺中将高纯度化学 制品或浆液传输到一个或多个使用位置的方法和设备，其中，化学制品或 浆液以稳定的流速提供到使用位置。本专利技术的目的通过在同一个分配系统中将压力容器和离心泵进行组合 来实现。通过将压力容器和离心泵一起使用，各个部件的优点可达最佳， 系统的整体性能将得到加强。附图说明图l是现有技术已知的基本系统的示意图2是根据本专利技术的一个实施例的基本系统的示意图3是本专利技术的另一个实施例的示意图，示出了系统的可选部件及布置；图4是本专利技术的另一个实施例的示意图。 具体实施例方式参考附图将更加详细地描述本专利技术，在所述附图中示出本专利技术的优选 实施例。但是，此专利技术可具体化为许多不同形式，不应当视为仅限在此示 出的实施例。相反，这些实施例用于使本公开更加透彻和完整，并向本领 域技术人员完全表示出本专利技术的范围。图2是根据本专利技术的一个实施例的基本系统的示意图。特别地，图2 示出液体分配系统200,包括可从液体源240进行再填充的压力容器210、 离心泵220和使用位置230。尽管仅示出单个的使用位置230,本领域技术 人员可以意识到，利用同一分配系统200可向多个使用位置供应液体。还 示出用于建立并保持压力容器210内合适的压力的压力调节装置250。例如，调节装置250可包括氮气供料。离心泵220可以是任何耐腐蚀的离心 泵，例如Levitronix⑧，LLC生产的泵。在操作过程中，液体由离心泵220泵送通过系统200。液体从压力容 器210中输送出来并提供到使用位置230。任何多出的液体返回到压力容 器210中。优选地，返回管线浸没在压力容器210中的液面以下。系统200 内的压力通过在压力容器210内建立合适的压力来保持，例如使用调节装 置250来加压。离心泵220的速度也合适地进行设定以便将系统200的压 力保持在要求的水平。通过压力容器210和离心泵220 —起^^用，可获得显著的优点。特别 地，通过使用压力容器210，离心泵220可在低速下操作并仍然产生所要 求的系统200的压力。通过这种方法，根据本专利技术的系统200与使用标准 的通风式罐的现有技术系统相比要求更少的能量。此外，通过同时使用压 力容器210和离心泵220,与通风式罐的使用相比可达到更高的系统压力。本专利技术的另外的优点是，压力容器220的经过调节的压力用于减轻操 作的瞬间压力波动。例如，压力容器210中的压力越高，就越会限制回流， 因此减轻了摩擦压头损失。这对整个系统200的压力起到了稳定作用。图3是本专利技术的另外的实施例的示意图，示出本系统的可选部件和布 置。特别地，图3示出液体分配系统300,包括可从液体源340进行再填 充的压力容器310，离心泵320和使用位置330。尽管仅示出单个的使用位 置330，但本领域技术人员可以意识到，利用同一分配系统300可以向多 个使用位置供应液体。还示出用于在压力容器310内建立并保持合适的压 力的压力调节装置350。例如，调节装置350可包括氮气供料。系统300 中还可包括附加部件，以便提供压力和流速的环路反馈控制。提供传感器 360以便测定系统300中的液体状态。例如，传感器360可以是测定液体 压力的压力传感器，或者可以是测量液体流速的流量计。传感器360向控 制器370提供表示测量结果的信号，所述控制器370然后再向系统300的 其他部件发送信号以更加精确地控制系统300内的压力或流速。例如，控 制器370可向泵320发送信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体分配系统，包括：　用于将流体分配到使用位置的离心泵；　连接到离心泵的压力容器，其中，所述离心泵从压力容器中接收加压流体；　用于调节压力容器内压力的压力调节装置；以及　用于将部分被分配的流体返回压力容器的管 线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：BR罗伯茨，B史密斯，D格肯，
申请(专利权)人：液化空气电子美国有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]