[发明专利]低压力波动流动控制装置及方法

说明书

本发明提供了用来在低的压力波动下供给稳定体积的液体的装置和方法，其可用来形成液体共混物或者供给其他设备或工具。本发明使用流动控制器，该流动控制器控制从连接到其的再循环回路进给到液体供给管的液体的流速，该再循环回路具有汲取管用来插入到液体供给容器、泵和液体背压控制设备中。

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求于2014年10月8日提交的标题为“SlurrySupply Apparatus and Method”的较早提交的美国专利申请序列号62/061,538的优先权权益，所述美国专利申请的整个内容以引用方式并入本文。

背景技术

存在若干常用的共混技术来共混用于半导体制造设施中的成分。成分可包括以下中的一者或多者：液体如水、CMP浆料(磨料和水或其他稀释剂)、过氧化氢、酸、碱及其他化学品。常见共混方法包括秤法共混，其使用具有测压元件的秤来称量成分于混合罐中。另一常见方法为烧杯共混，其使用体积容器来测量成分，然后将成分从体积容器转移到混合罐。最后一种常见方法为流动控制器共混，其使用流动控制器来测量成分。

市场上存在许多类型的流动控制器。本文件中使用的术语“流动控制器”指基于来自流量计的反馈来控制控制阀的类型，从而创建闭环控制系统，对设定值变化的响应时间小于3秒。

秤法共混和烧杯共混的优点在于它们可采用泵来直接从浆料供给容器向混合罐(待称量)或向体积容器转移成分。相比之下，在本发明之前，可靠的流动控制器共混需要两个泵和一个罐来完成类似的任务。秤法和烧杯技术的一个缺点在于需要混合罐。另一个缺点在于在混合罐中混合的过程中发生的延迟。

流动控制器共混的优点在于共混物的立即可得性。秤法和烧杯共混需要在混合罐中延迟混合。流动控制器共混不需要延迟或混合罐。秤法或烧杯共混技术的优点在于，即便当成分供给泵产生显著的压力变化时，它们也能够精确地共混。相比之下，流动控制器共混对压力变化敏感。高的供给压力变化可能导致流动控制器过调。过调定义为响应于短期、快速变化的信号进行快速调节，这将导致工艺变化(process variation)的放大而不是减小。

压力变化通常定义为压力(PSIG)的变化系数CV。CV自600个数据点按下面的公式计算，每秒钟采集一个数据点：

其中，σ定义为液体压力(PSIG)的标准偏差(1σ)，μ定义为液体压力(PSIG)的平均值。

流动控制器敏感性问题的一个解决方案是使用经由低压力变化泵如无轴承磁悬浮(“磁悬浮(maglev)”)泵供给流动控制器的装置。磁悬浮泵必须靠重力灌泵。重力灌泵又需要具有锥底罐的浆料供给容器并将泵物理定位于锥底水平面的下方。该装置允许向流动控制器进行低压力变化的递送。无轴承磁悬浮离心泵不具有吸升能力。因此，为了向罐中转移成分，需要另一个具有吸升能力的泵。最终结果是，由于需要额外的罐和磁悬浮泵来减小压力变化，故流动控制器共混比秤法共混或烧杯共混更昂贵。

本发明的装置不需要磁悬浮泵或重力灌泵罐。

相关参考文献包括：US6168048、US5573385、US6364640、US6095194、US7108241、US5983926、US5983926、US6889706、US8155896、US7885773、US7447600、US7650903和US7292945，这些全部以引用方式并入本文。

还需要一种可用于包括浆料在内的各种流体的装置和方法，其提供从泵到流动控制器的一致流动，其紧凑、复杂性降低、消除了昂贵的部件如压力容器，并使用可靠的设备和方法来在液体流中提供低的压力波动。

发明内容