專利名稱：：用于泵中的機(jī)械活塞的位置控制的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明通常涉及流體泵。特別是，本發(fā)明的實(shí)施例涉及用于在半導(dǎo)體制造中使用的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單級(jí)或多級(jí)泵中的機(jī)械活塞的位置控制的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：已經(jīng)有很多用途需要對(duì)由泵送裝置分配流體的量和/或速率進(jìn)行精確控制。在半導(dǎo)體處理中，例如重要的是控制光化學(xué)藥品(例如光致抗蝕劑)施加在半導(dǎo)體晶片上的量和速率。在處理過程中施加在半導(dǎo)體晶片上的涂層通常需要在晶片表面上有特定平直度和/或均勻厚度(它以埃來測(cè)量)。處理化學(xué)藥品施加(即分配)在晶片上的速率必須仔細(xì)控制，以便保證處理液體均勾施加。在目前，在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的光化學(xué)藥品通常非常昂貴，價(jià)格為每升$1000或更高。因此很希望保證使用最少但足夠量的化學(xué)藥品，并保證該化學(xué)藥品不會(huì)由于泵送裝置而受到損害。不幸的是，由于很多相互關(guān)聯(lián)的問題，在目前的泵送系統(tǒng)中可能很難獲得這些希望的量。例如，由于引入供給源的問題，不同系統(tǒng)的壓力可能變化。由于流體動(dòng)力學(xué)特性，不同流體所需的壓力也不同(例如，具有更高粘性的流體需要更大壓力)。在工作時(shí)，來自泵送系統(tǒng)(例如步進(jìn)馬達(dá))各個(gè)部件的振動(dòng)可能對(duì)泵送系統(tǒng)的性能有不利影響，特別是在分配階段。在利用氣動(dòng)泵的泵送系統(tǒng)中，當(dāng)螺線管起動(dòng)時(shí)，可能引起較大的壓力峰值。在利用多級(jí)泵的泵送系統(tǒng)中，工作中的較小故障可能在液體中引起尖銳的壓力峰值。這些壓力峰值和隨后的壓力降可能損害流體(即可能不利地改變流體的物理特征)。另外，壓力峰值可能導(dǎo)致流體壓力積累，這可能使得分配泵分配比預(yù)定更多的流體，或者以具有不利動(dòng)態(tài)特征的方式來分配流體。而且，由于這些問題相互關(guān)聯(lián)，因此有時(shí)解決一個(gè)問題可能引起更多問題和/或使得情況更差。通常，泵送系統(tǒng)不能在循環(huán)過程中令人滿意地控制壓力變化。因此需要新的泵送系統(tǒng)，它能夠提供實(shí)時(shí)、平滑的運(yùn)動(dòng)以及對(duì)流體運(yùn)動(dòng)和分配量進(jìn)行極其精確和可重復(fù)的位置控制。特別是，泵中的機(jī)械活塞需要精確和可重復(fù)的位置控制。本發(fā)明實(shí)施例能夠解決這些和更多需要。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明實(shí)施例提供了用于泵中的機(jī)械活塞的精確和可重復(fù)位置控制的系統(tǒng)和方法，它基本消除或減少了在半導(dǎo)體制造中使用的現(xiàn)有泵送系統(tǒng)和方法的缺點(diǎn)。特別是，本發(fā)明實(shí)施例提供了具有馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵的泵送系統(tǒng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵是分配泵。在本發(fā)明的實(shí)施例中，分配泵可以是多級(jí)或單級(jí)泵的一部分。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，兩級(jí)分配泵通過永磁體同步馬達(dá)(PMSM)和利用場定向控制(FOC)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)來驅(qū)動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，分配泵由無刷DC馬達(dá)(BLDCM)來驅(qū)動(dòng)，該無刷DC馬達(dá)有位置傳感器，用于實(shí)時(shí)位置反饋。這里所述的本發(fā)明實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)包括能夠提供實(shí)時(shí)平滑運(yùn)動(dòng)以及對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)和分配量的極其精確和可重復(fù)的位置控制。本發(fā)明的目的是降低發(fā)熱，同時(shí)不會(huì)不希望地?fù)p害分配閥的精確位置控制。該目的可通過具有定制控制方案的本發(fā)明實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)，該定制控制方案設(shè)置成增加用于關(guān)鍵函數(shù)(例如分配)的馬達(dá)位置控制算法的操作頻率，并減少對(duì)于非關(guān)鍵函數(shù)的可選范圍的操作頻率。本發(fā)明實(shí)施例的另一優(yōu)點(diǎn)是提高速度控制。這里的定制控制方案可以使馬達(dá)在非常低的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)仍保持恒定速度，這使得這里所述的新泵送系統(tǒng)能夠在很寬的速度范圍內(nèi)工作，且變化最小，從而大大提高了分配性能和工作能力。參考下面的說明并結(jié)合附圖，可以更完全地了解本發(fā)明和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中，相同參考標(biāo)號(hào)表示相同特征，且附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、具有無刷DC馬達(dá)的馬達(dá)組件的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、利用無刷DC馬達(dá)的多級(jí)泵("多級(jí)泵")的示意圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、利用多級(jí)泵的泵送系統(tǒng)的示意圖4是用于本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的閥和馬達(dá)定時(shí)的示意圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、比較無刷DC馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)的平均力矩輸出和速度范圍的曲線圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、在無刷DC馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)之間比較平均馬達(dá)電流和負(fù)載的曲線圖7是表示在30kHz馬達(dá)操作和10kHz馬達(dá)操作之間的差異的曲線圖8是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、表示無刷DC馬達(dá)和步進(jìn)馬達(dá)在不同階段的循環(huán)正時(shí)的線圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、解釋步進(jìn)馬達(dá)和無刷DC馬達(dá)在過濾處理開始時(shí)的壓力控制正時(shí)的線圖；以及.圖10是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、表示使用無刷DC馬達(dá)的單級(jí)泵的視圖。具體實(shí)施例方式下面將參考附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，附圖并不必須按比例畫出，且各個(gè)附圖中，相同標(biāo)號(hào)用于表示相同和相應(yīng)的部件。本發(fā)明實(shí)施例涉及具有多級(jí)("多級(jí)，，)泵的泵送系統(tǒng)，用于在半導(dǎo)體制造過程中將流體供給和分配至晶片上。具體地說，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種使用多級(jí)泵的泵送系統(tǒng)，它包括供給級(jí)泵，該供給級(jí)泵由步進(jìn)馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)；以及分配級(jí)泵，該分配級(jí)泵由無刷DC馬達(dá)來驅(qū)動(dòng)，用于極其精確和可重復(fù)地控制流體運(yùn)動(dòng)和流體在晶片上的分配量。應(yīng)當(dāng)知道，使用這里所述的這種泵的多級(jí)泵和泵送系統(tǒng)是作為實(shí)例提供，而不是進(jìn)行限制，且本發(fā)明實(shí)施例可以用于其它的多級(jí)泵結(jié)構(gòu)。下面將更詳細(xì)地介紹具有精確和可重復(fù)的位置控制的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)泵送系統(tǒng)的實(shí)施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的馬達(dá)組件3000的示意圖，該馬達(dá)組件3000有馬達(dá)3030和與它連接的位置傳感器3040。在圖1所示的實(shí)例中，隔膜組件3010通過絲杠3020而與馬達(dá)3030連接。在一個(gè)實(shí)施例中，馬達(dá)3030是永磁體同步馬達(dá)("PMSM")。在刷式DC馬達(dá)中，電流極性通過換向器和電刷而改變。不過，在PMSM中，通過與轉(zhuǎn)子位置同步轉(zhuǎn)換的功率晶體管來進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)。因此，PMSM可以有類似"無刷"的特征，并認(rèn)為比刷式DC馬達(dá)更可靠。另外，PMSM可以通過由轉(zhuǎn)子磁體產(chǎn)生轉(zhuǎn)子磁通而獲得更高效率。PMSM的另外優(yōu)點(diǎn)包括減小振動(dòng)、降低噪音(通過省略電刷)、高效散熱、占地面積更小和轉(zhuǎn)子慣性更低。根據(jù)定子怎樣纏繞，由于馬達(dá)運(yùn)動(dòng)而在定子中引起的反電動(dòng)勢(shì)(back-electromagneticforce)可以有不同型面。一種型面可以是梯形形狀，另一型面可以是正弦曲線形狀。在本說明書中，術(shù)語PMSM將表示所有類型的無刷永磁體馬達(dá)，并可用于與術(shù)語無刷DC馬達(dá)("BLDCM")互換。在本發(fā)明實(shí)施例中，BLDCM3030可以用作泵(例如圖2中所示的多級(jí)泵100)中的供給馬達(dá)和/或分配馬達(dá)。在該實(shí)例中，多級(jí)泵100包括供給級(jí)部分105和分開的分配級(jí)部分110。供給級(jí)105和分配級(jí)110可以包括滾轉(zhuǎn)隔膜泵，以便在多級(jí)泵中泵送流體。供給級(jí)泵150("供給泵150")例如包括供給腔室155，用于收集流體；供給級(jí)隔膜160，用于在供給腔室155中運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移流體；活塞165，用于使供給級(jí)隔膜160運(yùn)動(dòng)；絲杠170;以及供給馬達(dá)175。絲杠170通過螺母、齒輪或者用于從馬達(dá)向絲杠170施加能量的其它機(jī)構(gòu)而與供給馬達(dá)175連接。供給馬達(dá)175使得螺母旋轉(zhuǎn)，該螺母再使絲杠170旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)活塞165。供給馬達(dá)175可以為任意合適馬達(dá)(例如步進(jìn)馬達(dá)、BLDCM等)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，供給泵175使用步進(jìn)馬達(dá)。分配級(jí)泵180("分配泵180")可以包括分配腔室185、分配級(jí)隔膜190、活塞192、絲杠195和分配馬達(dá)200。分配馬達(dá)200可以為任"意合適馬達(dá)，包括BLDCM。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，分配馬達(dá)200-使用圖1的BLDCM3030。分配馬達(dá)200可以通過數(shù)字信號(hào)處理器("DSP")(利用在分配馬達(dá)200處的場定向控制"FOC")、通過多級(jí)泵100上的控制器或者通過單獨(dú)的泵控制器(例如泵100的外部)來進(jìn)行控制。分配馬達(dá)200還可以包括編碼器(例如細(xì)線旋轉(zhuǎn)位置編碼器或位置傳感器3040),用于實(shí)時(shí)反饋分配馬達(dá)200的位置。使用位置傳感器使得活塞192的位置能夠精確和可重復(fù)地進(jìn)行控制，這導(dǎo)致精確和可重復(fù)地控制分配腔室185中的流體運(yùn)動(dòng)。例如，使用2000線編碼器，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，它向DSP發(fā)送8000脈沖，這可以以0.045的旋轉(zhuǎn)度來精確測(cè)量和控制。此外，BLDCM可以在很小或無振動(dòng)的情況下以較低速度運(yùn)轉(zhuǎn)。分配級(jí)部分IIO還可以包括壓力傳感器112，該壓力傳感器112確定在分配級(jí)110處的流體壓力。由壓力傳感器112確定的壓力可以用于控制各泵的速度。合適的壓力傳感器包括基于陶瓷和聚合物的壓阻和電容壓力傳感器，包括由德國Korb的MetalluxAG制造的壓力傳感器。在流體流的透視圖中，過濾器120位于供給級(jí)部分105和分配級(jí)部分IIO之間，以便從處理流體中過濾雜質(zhì)。多個(gè)閥(例如進(jìn)口閥125、隔離閥130、阻擋閥135、清洗閥140、通氣閥145和出口閥147)可以合適定位，以便控制流體怎樣流過多級(jí)泵100。多級(jí)泵100的閥可以打開或關(guān)閉，以便允許或限制流體流向多級(jí)泵100的各個(gè)部分。這些閥可以為氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)(例如氣體驅(qū)動(dòng))的隔膜閥，它們根據(jù)要維持的是壓力還是真空而進(jìn)行打開或關(guān)閉。也可以是其它合適閥。工作時(shí)，多級(jí)泵100可以包括準(zhǔn)備段、分配段、充裝段、預(yù)過濾段、過濾段、通氣段、清洗段和靜態(tài)清洗段(見圖4)。在供給段，進(jìn)口閥125打開，供給級(jí)泵150使得供給級(jí)隔膜160運(yùn)動(dòng)(例如拉動(dòng))，以便將流體吸入供給腔室155中。一旦足夠量的流體充入供給腔室155中，進(jìn)口閥125關(guān)閉。在過濾段，供給級(jí)泵150使得供給級(jí)隔膜160運(yùn)動(dòng)，以便使流體離開供給腔室155。隔離閥130和阻擋閥135打開，以便允許流體流過過濾器120至分配腔室185。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，隔離閥130可以首先打開(例如在"預(yù)過濾段，，)，以便能夠在過濾器120中產(chǎn)生壓力，然后，阻擋閥135打開，以便允許流體流入分配腔室185中。根據(jù)另一實(shí)施例，隔離閥130和阻擋閥135可以打開，且供給泵運(yùn)動(dòng)，以便在過濾器的分配側(cè)產(chǎn)生壓力。在過濾段，分配泵180能夠運(yùn)動(dòng)至初始位置。如美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/630384(標(biāo)題為"SYSTEMANDMETHODFORAVARIABLEHOMEPOSITIONDISPENSESYSTEM",申請(qǐng)人為Laverdiere等，申請(qǐng)日為2004年11月23日(ENTG15卯))和PCT申請(qǐng)No.PCT/US2005/042127(標(biāo)題為"SYSTEMANDMETHODFORVARIABLEHOMEPOSITIONDISPENSESYSTEM",申請(qǐng)人為Laverdiere等，申請(qǐng)?jiān)粸?005年11月21日(ENTG1590/PCT))中所述(這兩篇文獻(xiàn)都被本文參引)，分配泵的初始位置可以是這樣的位置，它使得在分配泵處有用于分配循環(huán)的最大可用容積，但是小于分配泵可以提供的最大可用容積。初始位置根據(jù)分配循環(huán)的各種參數(shù)來進(jìn)行選擇，以便減小多級(jí)泵100的無用滯留容積。類似地，供給泵150可以運(yùn)動(dòng)至初始位置，該初始位置提供的容積小于它的最大可用容積。當(dāng)流體流入分配腔室185中時(shí)，流體壓力增加。分配腔室185中的壓力可以通過調(diào)節(jié)供給泵150的速度來控制，如美國專利申請(qǐng)No.ll/292559(標(biāo)題為"SYSTEMANDMETHODFORCONTROLOFFLUIDPRESSURE"，申請(qǐng)人為Gonnella等，申請(qǐng)日為2005年12月2日(ENTG1630))中所述，該文獻(xiàn)被本文參引。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)分配腔室185中的流體壓力達(dá)到預(yù)定壓力設(shè)置點(diǎn)時(shí)(例如由壓力傳感器112來確定)，分配級(jí)泵180開始使得分配級(jí)隔膜190后退。換句話說，分配級(jí)泵180增加分配腔室185的可用容積，以便允許流體流入分配腔室185中。這例如可以通過以預(yù)定速率使分配馬達(dá)200反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)，從而使得分配腔室185中的壓力降低。當(dāng)分配腔室185中的壓力下降至低于設(shè)置點(diǎn)(在系統(tǒng)的公差內(nèi))時(shí)，供給馬達(dá)175的速率增大，從而使得分配腔室185中的壓力達(dá)到設(shè)置點(diǎn)。當(dāng)壓力超過設(shè)置點(diǎn)(在系統(tǒng)的公差內(nèi))時(shí)，供給馬達(dá)175的速率減小，從而使得下游分配腔室185中的壓力減小。增大和減小供給馬達(dá)175速度的過程可以重復(fù)進(jìn)行，直到分配級(jí)泵達(dá)到初始位置，在該位置點(diǎn)，兩個(gè)馬達(dá)可以停止。根據(jù)另一實(shí)施例，第一級(jí)馬達(dá)的速度在過濾段中可以使用"死區(qū)"控制方案來控制。當(dāng)分配腔室185中的壓力達(dá)到初始界限值時(shí)，分配級(jí)泵可以使得分配級(jí)隔膜190運(yùn)動(dòng)，以便使流體更自由地流入分配腔室185中，從而使得分配腔室185中的壓力降低。當(dāng)壓力降低至低于最小壓力界限值時(shí)，供給馬達(dá)175的速度增大，從而使得分配腔室185中的壓力增大。當(dāng)分配腔室185中的壓力增大至超過最大壓力界限值時(shí)，供給馬達(dá)175的速度降低。還有，增大和減小供給馬達(dá)175的速度的過程可以重復(fù)進(jìn)行，直到分配級(jí)泵達(dá)到初始位置。在通氣段開始時(shí)，隔離閥130打開，阻擋閥135關(guān)閉，通氣閥145打開。在另一實(shí)施例中，阻擋閥135可以在通氣段中保持打開，在通氣段結(jié)束時(shí)關(guān)閉。在該時(shí)間中，當(dāng)阻擋閥135打開時(shí)，控制器能夠了解壓力，因?yàn)榉峙淝皇抑械膲毫?該壓力可以由壓力傳感器112來測(cè)量)將受到過濾器120中的壓力的影響。供給級(jí)泵150向流體施加壓力，以便通過打開的通氣閥145而從過濾器120中除去空氣泡。供給級(jí)泵150可以控制成以預(yù)定速率進(jìn)行通氣，能夠有更長的通氣時(shí)間和更低的通氣速率，從而能夠精確控制通氣浪費(fèi)量。當(dāng)供給泵是氣動(dòng)類型泵時(shí)，流體流限制器可以布置在通氣流體通路中，且施加在供給泵上的氣動(dòng)壓力可以增加或降低，以便保持"通氣，，設(shè)置點(diǎn)壓力，從而對(duì)在其它情況下無法控制的方法進(jìn)行一些控制。在清洗段開始時(shí)，隔離閥130關(guān)閉，阻擋閥135關(guān)閉(當(dāng)它在通氣段打開時(shí))，通氣閥145關(guān)閉，且清洗閥140打開，進(jìn)口閥125打開。分配泵180向分配腔室185中的流體施加壓力，以便使空氣泡通過清洗閥140排出。在靜態(tài)清洗段，分配泵180關(guān)閉，但是清洗閥140保持打開，以便繼續(xù)通氣。在清洗或靜態(tài)清洗段中除去的任何多余流體都可以從多級(jí)泵100排出(例如返回流體源或丟棄)，或者重新循環(huán)至供給級(jí)泵150。在準(zhǔn)備段，進(jìn)口閥125、隔離閥130和阻擋閥135可以打開，清洗閥140關(guān)閉，這樣，供給級(jí)泵150可以達(dá)到源(例如源瓶)的周圍壓力。根據(jù)另一實(shí)施例，全部閥在準(zhǔn)備段都關(guān)閉。在分配段，出口閥147打開，分配泵180向分配腔室185中的流體施加壓力。因?yàn)槌隹陂y147可以反應(yīng)成比分配泵180更慢地進(jìn)4亍控制，因此出口閥147可以首先打開，且預(yù)定時(shí)間后再起動(dòng)分配馬達(dá)200。這防止分配泵180通過局部打開的出口閥147而將流體推出。而且，這防止流體由于閥打開(它是微型泵)而從分配噴嘴向上運(yùn)動(dòng)，隨后通過馬達(dá)運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行向前流體運(yùn)動(dòng)。在其它實(shí)施例中，可以同時(shí)使出口閥147打開和由分配泵180開始分配。還可以進(jìn)行附加反吸段，在該附加反吸段中，除去在分配噴嘴中的多余流體。在反吸段中，出口閥147可以關(guān)閉，且第二馬達(dá)或真空可以用于將多余流體吸出出口噴嘴。也可選擇，出口閥147可以保持打開，分配馬達(dá)200可以使該流體反向回到分配腔室中。反吸段幫助防止多余流體滴至晶片上。圖3是使用多級(jí)泵100的泵送系統(tǒng)10的示意圖。泵送系統(tǒng)IO還可以包括流體源15和泵控制器20，它們與多級(jí)泵100—起工作，以便將流體分配至晶片25上。多級(jí)泵100的操作可以由泵控制器20來控制。泵控制器20可以包括計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)27(例如RAM、ROM、閃存、光盤、磁盤驅(qū)動(dòng)器或者其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)27包含一組控制指令30，用于控制多級(jí)泵100的操作。處理器35(例如CPU、ASIC、RISC、DSP或其它處理器)可以執(zhí)行這些指令。泵控制器20可以在泵100的內(nèi)部或者外部。具體地說，泵控制器可以存在于多級(jí)泵100上，或者通過用于傳遞控制信號(hào)、數(shù)據(jù)或其它信息的一個(gè)或多個(gè)通信鏈路而與多級(jí)泵IOO連接。例如，泵控制器20在圖3中表示為通過通信鏈路40和45而與多級(jí)泵IOO通信連接。通信鏈路40和45可以是網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)、無線網(wǎng)、全球局域網(wǎng)、DeviceNet網(wǎng)或者其它本領(lǐng)域已知或發(fā)展的網(wǎng)絡(luò))、總線(例如SCSI總線)或者其它通信鏈路。泵控制器20可以實(shí)現(xiàn)為在它上面的PCB板、遙控器，或者以其它合適方式實(shí)現(xiàn)。泵控制器20可以包括合適的界面(例如網(wǎng)絡(luò)界面、1/0界面、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和其它部件)，以便使泵控制器20能夠與多級(jí)泵100通信。泵控制器20可以包括本領(lǐng)域已知的各種計(jì)算機(jī)部件，包括處理器、存儲(chǔ)器、界面、顯示裝置、外圍設(shè)備或者其它計(jì)算機(jī)部件。泵控制器20可以控制多級(jí)泵中的各種閥和馬達(dá)，以使多級(jí)泵精確分配流體，包括低粘性流體(即小于100厘泊)或其它流體。在美國臨時(shí)專利申請(qǐng)NO.60/741657(標(biāo)題為"I/OINTERFACESYSTEMANDMETHODFORAPUMP",申請(qǐng)人為Cedrone等，申請(qǐng)日為2005年12月2日(ENTG1810))中所述的I/O界面連接器介紹了可用于使泵控制器20與各種界面和制造工具連接的I/O適配器。圖4提供了用于多級(jí)泵100的各操作段的閥和分配馬達(dá)正時(shí)的示意圖。盡管各岡表示為在段變化過程中同時(shí)關(guān)閉，但是閥的關(guān)閉時(shí)間可以稍微分開(例如100毫秒)，以便降低壓力峰值。例如，在通氣和清洗段，隔離閥130可以稍微在通氣閥145之前關(guān)閉。不過應(yīng)當(dāng)知道，在本發(fā)明的不同實(shí)施例中也可以采用其它的閥正時(shí)。另外，多個(gè)段可以一起進(jìn)行(例如充裝/分配階段可以同時(shí)進(jìn)行，這時(shí)，進(jìn)口閥和出口閥可以在分配/充裝段打開)。還應(yīng)當(dāng)知道，各循環(huán)中并不必須重復(fù)特定段。例如，清洗和靜態(tài)清洗段可以并不在每個(gè)循環(huán)都執(zhí)行。類似地，通氣段可以并不在每個(gè)循環(huán)都執(zhí)行。還有，在重新裝入之前可以執(zhí)行多個(gè)分配。各個(gè)閥的打開和關(guān)閉可以引起流體中的壓力峰值。例如，在靜態(tài)清洗段結(jié)束時(shí)關(guān)閉清洗閥140可以使得分配腔室185中的壓力增大。這種情況可能出現(xiàn)，因?yàn)楦鏖y可以在它關(guān)閉時(shí)排出少量流體。例如，清洗閥140可以在它關(guān)閉時(shí)向分配腔室185中排出少量流體。因?yàn)楫?dāng)由于清洗閥140關(guān)閉引起壓力增大時(shí)出口閥147關(guān)閉，因此在隨后的分配段中當(dāng)壓力并不降低時(shí)可能使得流體"射出"至晶片上。為了在靜態(tài)清洗段(或者附加段)中釋放該壓力，分配馬達(dá)200可以反向，以便使活塞192退回預(yù)定距離，以便補(bǔ)償由于阻擋閥135和/或清洗閥140關(guān)閉而引起的任何壓力增大。由閥(例如清洗閥140)關(guān)閉引起的壓力增大的一個(gè)校正實(shí)施例在美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/741681(標(biāo)題為"SYSTEMANDMETHODFORCORRECTINGFORPRESSUREVARIATIONSUSINGAMOTOR"，申請(qǐng)人為Gonnela等，申請(qǐng)?jiān)粸?005年12月2日(ENTG1420-3))中介紹，該文獻(xiàn)^皮本文參引。通過避免關(guān)閉閥產(chǎn)生夾帶空間和在夾帶空間之間打開閥，也可以減小處理流體中的壓力峰值。美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/742168(標(biāo)題為"METHODANDSYSTEMFORVALVESEQUENCINGINAPUMP"，申請(qǐng)人為Gonnella等，申請(qǐng)日為2005年12月2曰(ENTG1740))介紹了用于正時(shí)閥打開和關(guān)閉的一個(gè)實(shí)施例，以便降低在處理流體中的壓力峰值。還應(yīng)當(dāng)知道，在準(zhǔn)備段中，在分配腔室185中的壓力可以根據(jù)隔膜的特性、溫度或其它因素而變化。分配馬達(dá)200可以進(jìn)行控制，以便補(bǔ)償該壓力偏移，如美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/741682(標(biāo)題為"SYSTEMANDMETHODFORPRESSURECOMPENSATIONINAPUMP",申請(qǐng)人為JamesCedrone，申請(qǐng)日為2005年12月2曰(ENTG1800))中所述，該文獻(xiàn)被本文參引。因此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種具有平穩(wěn)流體處理特征的多級(jí)泵，它能夠避免或減小可能的有害壓力變化。本發(fā)明實(shí)施例還可以使用其它泵控制機(jī)構(gòu)和閥襯，以便幫助降低處理流體壓力的不利影響。用于多級(jí)泵100的泵組件的附加實(shí)例可以在美國專利申請(qǐng)No.ll/051576(標(biāo)題為"PUMPCONTROLLERFORPRECISIONPUMPINGAPPARATUS",申請(qǐng)人為Zagars等，申請(qǐng)日為2005年2月4日(ENTG1420-2))中知道，該文獻(xiàn)被本文參引。在一個(gè)實(shí)施例中，多級(jí)泵100包括作為供給馬達(dá)175的步進(jìn)馬達(dá)和作為分配馬達(dá)200的BLDCM3030。合適的馬達(dá)和相關(guān)部件可以由Dover,NH，USA的EADMotors等獲得。在工作時(shí)，BLDCM3030的定子產(chǎn)生定子通量，轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)子通量。在定子通量和轉(zhuǎn)子通量之間的相互作用限定了力矩，并因此限定了BLDCM3030的速度。在一個(gè)實(shí)施例中，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)用于實(shí)現(xiàn)全部場定向控制(FOC)。FOC算法在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中使用的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行軟件指令中實(shí)現(xiàn)。這時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理器以及芯片級(jí)硬件外圍設(shè)備可以有計(jì)算能力、速度和可編程性，以便在微秒范圍內(nèi)以相對(duì)較少的附加成本來控制BLDCM3030和完全執(zhí)行FOC算法?？梢杂糜趯?shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的一個(gè)DSP實(shí)例是可由Dallas，TX，USA中的TexasInstrumentsInc.獲得的16位DSP(部件號(hào)為TMS320F2812PGFA)。BLDCM3030可以包括至少一個(gè)位置傳感器，以^便感測(cè)實(shí)際轉(zhuǎn)子位置。在一個(gè)實(shí)施例中，位置傳感器可以在BLDCM3030的外部。在一個(gè)實(shí)施例中，位置傳感器可以在BLDCM3030的內(nèi)部。在一個(gè)實(shí)施例中，BLDCM3030可以無傳感器。在圖l所示的實(shí)例中，位置傳感器3040與BLDCM3030連接，用于BLDCM3030的實(shí)際轉(zhuǎn)子位置的實(shí)時(shí)反饋，它由DSP使用，以便控制BLDCM3030。具有位置傳感器3040的附加優(yōu)點(diǎn)是它證實(shí)了極其精確和可重復(fù)的機(jī)械活塞位置控制(例如圖2的活塞192)，這意味著在活塞移動(dòng)分配泵中極其精確和可重復(fù)地控制流體運(yùn)動(dòng)和分配量(例如圖2的分配泵180)。在一個(gè)實(shí)施例中，活塞傳感器3040是細(xì)線旋轉(zhuǎn)位置編碼器。在一個(gè)實(shí)施例中，位置傳感器3040為2000線編碼器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，2000線編碼器可以向DSP提供8000脈沖或計(jì)數(shù)。當(dāng)使用2000線編碼器時(shí)，可以以0.045旋轉(zhuǎn)度來精確測(cè)量和控制。也可以使用其它合適的編碼器，例如，位置傳感器3040可以是1000或8000線編碼器。BLDCM3030可以以非常低的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，且仍然保持恒定速度，這意味著很少或者無振動(dòng)。在其它技術(shù)例如步進(jìn)馬達(dá)中，不能夠在不將振動(dòng)引入泵送系統(tǒng)中的情況下以較低速度運(yùn)轉(zhuǎn)，這是由于較差的恒定速度控制產(chǎn)生的。該變化將引起較差的分配性能，并導(dǎo)致非常窄的操作窗口范圍。另外，振動(dòng)可能對(duì)處理流體有不利影響。下面的表1和圖5-9比較了步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM，并顯示了利用BLDCM3030作為多級(jí)泵100中的分配馬達(dá)200的多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>由表1可知，與步進(jìn)馬達(dá)相比，BLDCM可以提供大大增加的分辨率，并有連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、更低功率消耗、更高力矩傳送和更寬速度范圍。應(yīng)當(dāng)知道，BLDCM分辨率可以比步進(jìn)馬達(dá)高或好大約IO倍。因此，可以由BLDCM提供的最小改進(jìn)單元稱為"馬達(dá)增量"，可與術(shù)語"步"區(qū)分，該"步"通常與步進(jìn)馬達(dá)結(jié)合使用。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，馬達(dá)增量是當(dāng)BLDCM可以提供連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的最小可測(cè)量運(yùn)動(dòng)單元，而步進(jìn)馬達(dá)以離散的步來運(yùn)動(dòng)。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例比較步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM的平均力矩輸出和速度范圍的曲線圖，如圖5中所示，BLDCM可以在比步進(jìn)馬達(dá)更高的速度下保持近似恒定的高力矩輸出。此外，BLDCM的速度范圍比步進(jìn)馬達(dá)更寬(例如大約IOOO倍或更大)。相反，步進(jìn)馬達(dá)將有更低的力矩輸出，它將隨著速度增加而不希望地降低(即力矩輸出在更高速度時(shí)降低)。圖6是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM之間比較平均馬達(dá)電流和負(fù)載的曲線圖。如圖6中所示，BLDCM可以改變和調(diào)節(jié)系統(tǒng)的負(fù)載，并只使用承受負(fù)載所需的功率。相反，不管是否需要，步進(jìn)馬達(dá)都使用設(shè)置為用于最大狀態(tài)的電流。例如，步進(jìn)馬達(dá)的峰值電流是150亳安(mA)。相同的150mA用于使得l-lb負(fù)載運(yùn)動(dòng)和使得10-lb負(fù)載運(yùn)動(dòng)，即使使得l-lb負(fù)載運(yùn)動(dòng)并不需要與10-lb負(fù)栽同樣大的電流。因此，在工作時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)消耗最大狀態(tài)下的功率，而不管負(fù)栽如何，這使得沒有效率和能量浪費(fèi)。對(duì)于BLDCM，電流隨著負(fù)載的增加或降低而進(jìn)行調(diào)節(jié)。在任意特殊時(shí)間點(diǎn)，BLDCM將自己補(bǔ)償和提供使它自身以所要求速度轉(zhuǎn)動(dòng)所需的電流量，并根據(jù)需要產(chǎn)生使負(fù)載運(yùn)動(dòng)的力。當(dāng)馬達(dá)不運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流可以非常低(低于10mA)。因?yàn)榫哂锌刂频腂LDCM是自我補(bǔ)償?shù)?即其可以根據(jù)系統(tǒng)上的負(fù)載適應(yīng)性地調(diào)節(jié)電流)，因此其總是開啟，即使在馬達(dá)不運(yùn)動(dòng)時(shí)也是如此。相反，當(dāng)步進(jìn)馬達(dá)根據(jù)用途而不運(yùn)動(dòng)時(shí)，該步進(jìn)馬達(dá)將關(guān)閉。為了保持位置控制，BLDCM的控制方案需要非常頻繁地運(yùn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，控制循環(huán)以30kHz運(yùn)行，大約33ms每循環(huán)。因此，每33秒，控制循環(huán)進(jìn)行檢查，以便查看BLDCM是否處在正確位置。當(dāng)是這樣時(shí)，將不做任何事。當(dāng)不是這樣時(shí)，它將調(diào)節(jié)電流，并試圖迫使BLDCM到達(dá)它應(yīng)當(dāng)處于的位置。該快速自我補(bǔ)償動(dòng)作能夠進(jìn)行非常精確的位置控制，在一些用途中非常希望這樣。使控制循環(huán)以比正常情況(例如10kHz)更高的速度(例如30kHz)運(yùn)行將意味著系統(tǒng)中產(chǎn)生額外熱量。這是因?yàn)锽LDCM轉(zhuǎn)換電流越頻繁，越有可能產(chǎn)生熱量。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在一些實(shí)施例中，BLDCM設(shè)置成考慮到熱量產(chǎn)生。具體地說，控制循環(huán)設(shè)置成在單個(gè)循環(huán)中以兩個(gè)不同速度運(yùn)行。在循環(huán)的分配部分中，控制循環(huán)以較高速度(例如30kHz)運(yùn)行。在循環(huán)的其余非分配部分中，控制循環(huán)以較低速度(例如10kHz)運(yùn)行。在分配過程中超級(jí)精確位置控制很關(guān)鍵的用途中，該設(shè)置可能特別有利。例如，在分配時(shí)，控制循環(huán)以30kHz運(yùn)行，它提供了良好的位置控制。其余時(shí)間中速度減小至10kHz。這樣，溫度可以明顯降低。循環(huán)的分配部分將根據(jù)用途來定制。作為另一實(shí)例，分配系統(tǒng)可以進(jìn)行20秒循環(huán)。在一個(gè)20秒循環(huán)中，5秒可以用于分配，而其余15秒可以用于記錄或重新裝載等。在循環(huán)之間可以有15-20秒的準(zhǔn)備時(shí)間。因此，BLDCM的控制循環(huán)將以較高頻率(例如30kHz)運(yùn)行很小的循環(huán)百分?jǐn)?shù)(例如5秒)，以較低頻率(例如10kHz)運(yùn)行較大百分?jǐn)?shù)(例如15秒)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，這些參數(shù)(例如5秒、15秒、30kHz、10kHz等)的意思是示例性的，而不是進(jìn)行限制。操作速度和時(shí)間可以合適調(diào)節(jié)或以其它方式設(shè)置，只要它們?cè)谶@里所述的本發(fā)明范圍和精神內(nèi)。經(jīng)驗(yàn)方法可以用于確定這些可編程參數(shù)。例如，10kHz是用于驅(qū)動(dòng)BLDCM的相當(dāng)普通頻率。盡管可以使用不同速度，不過比10kHz更慢地運(yùn)行BLDCM控制循環(huán)可能有失去位置控制的危險(xiǎn)。因?yàn)橥ǔ：茈y重新獲得位置控制，因此希望使BLDCM保持位置。本發(fā)明該方面的一個(gè)目的是在循環(huán)的非分配階段盡可能地降低速度，而不會(huì)不希望地?fù)p害位置控制。該目的可在這里所述的實(shí)施例中通過用于BLDCM的定制控制方案來獲得。定制控制方案設(shè)置成增加頻率(例如30kHz),以便對(duì)于關(guān)鍵功能(例如分配)獲得一些額外/增加的位置控制。定制控制方案還通過允許以更低頻率(例如10kHz)運(yùn)行非關(guān)鍵功能而設(shè)置成降低熱量產(chǎn)生。另外，定制控制方案設(shè)置成減小由于在非分配循環(huán)中以更低頻率運(yùn)行而引起的任何位置控制損失。定制控制方案設(shè)置成提供合適的分配型面，它可以以壓力為特征。該特征可以基于壓力信號(hào)的偏離。例如，平壓力型面將認(rèn)為是平滑運(yùn)動(dòng)，很少振動(dòng)，因此有更好的位置控制。相反，偏離壓力信號(hào)將認(rèn)為有較差的位置控制。圖7是介紹在30kHz馬達(dá)操作和10kHz馬達(dá)操作(10mL,以0.5mL/s)之間的差異的曲線圖。首先的20秒是分配階段。如圖7中所示，在分配階段中，以30kHz分配具有這樣的壓力型面，它與在10kHz分配相比具有更小噪音和更平滑。對(duì)于位置控制，BLDCM在10kHz和15kHz運(yùn)行之間的差異可能并不明顯。不過，當(dāng)速度降低至低于10kHz(例如5kHz)時(shí)，可能無法足夠快地獲得良好位置控制。例如，BLDCM的一個(gè)實(shí)施例設(shè)置成分配流體。當(dāng)位置循環(huán)的運(yùn)行低于lms(即大約10kHz或更大)時(shí)，人的眼睛不能觀察到任何影響。不過，當(dāng)它達(dá)到1、2或3ms的范圍時(shí)，可以看見對(duì)流體的影響。作為另一實(shí)例，當(dāng)閥正時(shí)的變化低于lms時(shí)，人的眼睛不能觀察到流體結(jié)果的任何變化。不過，在l、2或3ms的范圍內(nèi)時(shí)，可以看到變化。因此，定制控制方案優(yōu)選是在大約10kHz或更大的情況下運(yùn)行時(shí)間判定函數(shù)(例如定時(shí)馬達(dá)、閥等)。另一考慮涉及分配系統(tǒng)中的內(nèi)部計(jì)算。當(dāng)分配系統(tǒng)設(shè)置成在低至lkHz的情況下運(yùn)行時(shí)，沒有任何比lms更細(xì)的分辨率，且需要小于lms的計(jì)算將不能進(jìn)行。這時(shí)，10kHz將是用于分配系統(tǒng)的實(shí)際頻率。如上所述，這些數(shù)目的意思是示例性的。可以將速度設(shè)置成小于10kHz(例如5kHz或者甚至2kHz)。類似地，可以將速度設(shè)置成高于30kHz，只要它滿足性能需要。這里所述的示例分配系統(tǒng)使用具有多線(例如8000線)的編碼器。在各線之間的時(shí)間是速度。即使當(dāng)BLDCM相當(dāng)緩慢地運(yùn)行時(shí)，也有非常細(xì)的線，因此它們能夠非?？?，基本對(duì)于編碼器發(fā)出脈沖。當(dāng)BLDCM每秒運(yùn)行一圏時(shí)，這意味著在該秒中的8000線和因此的8000脈沖。當(dāng)脈沖的寬度不變(即它們恰好在目標(biāo)寬度，且一再保持相同)時(shí)，它指示非常好的速度控制。當(dāng)它們振蕩時(shí)，這指示較差的速度控制，并不必須有害，這取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)(例如公差)和用途。另一考慮涉及數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的處理功率的實(shí)際限制。例如，為了在一個(gè)循環(huán)中分配，可以花費(fèi)幾乎或恰好大約20ps來進(jìn)行位置控制器、電流控制器等的所有所需計(jì)算。在30kHz運(yùn)行大約30jis，這足以進(jìn)行這些計(jì)算，且留有時(shí)間來運(yùn)行控制器中的所有其它處理。可以使用更強(qiáng)大的處理器，它能夠比30kHz更快地運(yùn)行。不過，比30jis更快地操作導(dǎo)致減小返回。例如，50kHz只有大約20jis(l/50000Hz=0.00002s=20jis)。這時(shí)，可以在50kHz獲得更好的速度性能，但是系統(tǒng)沒有足夠時(shí)間來進(jìn)行運(yùn)行控制器所需的所有處理，因此引起處理問題。還有，以50kHz運(yùn)行意味著電流將更頻繁地轉(zhuǎn)換，這將引起上述熱量產(chǎn)生問題?？傊?，為了降低熱量輸出，一種方案是使得BLDCM設(shè)置成在分配過程中在較高頻率(例如30kHz)下運(yùn)行，而在非分配操作(例如重新裝載)過程中降低或減小至較低頻率(例如10kHz)。在設(shè)置定制控制方案和相關(guān)參數(shù)時(shí)考慮的因素包括位置控制性能和計(jì)算速度(它與處理器的處理能力相關(guān))以及熱量產(chǎn)生(它與在計(jì)算后的電流轉(zhuǎn)換次數(shù)相關(guān))。在上述實(shí)例中，在10kHz時(shí)的位置性能損失對(duì)于非分配操作并不明顯，在30kHz時(shí)的位置控制對(duì)于分配非常好，且總體熱量產(chǎn)生明顯降低。通過降低熱量產(chǎn)生，本發(fā)明實(shí)施例能夠有防止溫度變化影響要分配流體的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)。這可能在涉及分配敏感和/或昂貴流體時(shí)特別有利，在這種情況下，非常希望避免熱或溫度變化影響流體的任何可能性。加熱流體也可能影響分配操作。一個(gè)這樣的效果稱為自然反吸效果。反吸效果解釋為當(dāng)分配操作變熱時(shí)，它使得流體膨脹。當(dāng)它開始在泵外部冷卻時(shí)，流體收縮，并將從噴嘴端部縮回。因此，由于自然反吸效果，容積可能并不精確，并可能不一致。圖8是表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的、步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM在不同階段的循環(huán)正時(shí)的線圖。如上述實(shí)例，步進(jìn)馬達(dá)用于供給馬達(dá)175,而BLDCM用于分配馬達(dá)200。在圖8中的陰影區(qū)域表示馬達(dá)在進(jìn)行操作。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM可以設(shè)置成使它方便在過濾循環(huán)中進(jìn)行壓力控制。步進(jìn)馬達(dá)和BLDCM的壓力控制正時(shí)的一個(gè)實(shí)例在圖9中提供，在該圖9中，陰影區(qū)域表示馬達(dá)在進(jìn)行操作。圖8和9表示了供給馬達(dá)175和分配馬達(dá)200的示例結(jié)構(gòu)。更具體地說，一旦達(dá)到設(shè)置點(diǎn)，BLDCM(即分配馬達(dá)200)可以開始以編程的過濾速率進(jìn)行反向。這時(shí)，步進(jìn)馬達(dá)(即供給馬達(dá)175)的速率變化，以便保持壓力信號(hào)的設(shè)置點(diǎn)。該結(jié)構(gòu)提供了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，在流體上沒有壓力峰值，流體上的壓力恒定，不需要對(duì)于粘性變化來進(jìn)行調(diào)節(jié)，系統(tǒng)至系統(tǒng)之間沒有變化，且在流體中不會(huì)出現(xiàn)任何真空。盡管介紹了多級(jí)泵，但是本發(fā)明實(shí)施例也可以用于單級(jí)泵。圖10是用于泵4000的泵組件的示意圖。泵4000可以類似于上述多級(jí)泵100的一級(jí)(所述分配級(jí))，并可以包括單個(gè)腔室和滾轉(zhuǎn)隔膜泵，該滾轉(zhuǎn)隔膜泵由這里所述的BLDCM實(shí)施例來驅(qū)動(dòng)，且有相同或類似的位置控制的控制方案。泵4000可以包括分配塊4005,該分配塊4005限定通過泵4000的各種流體流動(dòng)通路，并至少局部限定泵腔室。分配泵塊4005可以是PTFE、改性PTFE或其它材料的整體塊。因?yàn)檫@些材料并不與很多處理流體反應(yīng)或者反應(yīng)很小，因此使用這些材料使得流動(dòng)通道和泵腔室能夠在最少附加硬件的情況下直接機(jī)械加工至分配塊4005中。因此，分配塊4005通過提供集成流體歧管而減少了管路需要。分配塊4005還可以包括各種外部進(jìn)口和出口，例如包括進(jìn)口4010,通過該進(jìn)口4010來接收流體；清洗/通氣出口4015,用于清洗/排出流體；以及分配出口4020，流體在分配段中通過該分配出口4020來進(jìn)行分配。在圖IO的實(shí)例中，分配塊4005包括外部清洗出口4010(當(dāng)泵只有一個(gè)腔室時(shí))。美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No.60/741667(標(biāo)題為"O-RING-LESSLOWPROFILEFITTINGANDASSEMBLYTHEREOF",申請(qǐng)人為IrajGashgaee，申請(qǐng)日為2005年12月2曰(ENTG1760))(該文獻(xiàn)被本文參引)介紹了無O形環(huán)配件的實(shí)施例，它能夠用于使得分配塊4005的外部進(jìn)口和出口與流體管線連接。分配塊4005將流體從進(jìn)口傳送至進(jìn)口閥(例如至少局部由閥板4030來確定)，從進(jìn)口閥傳送至泵腔室，從泵腔室傳送至通氣/清洗閥，并從泵腔室傳送至出口4020。泵蓋4225可以保護(hù)泵馬達(dá)不受損壞，而活塞殼體4027可以保護(hù)活塞，并能夠由聚乙烯或其它聚合物形成。閥板4030提供了用于閥系統(tǒng)(例如進(jìn)口閥和清洗/通氣閥)的閥殼體，該閥系統(tǒng)能夠設(shè)置成引導(dǎo)流體流向泵4000的各個(gè)部件。閥板4030和相應(yīng)閥的形成可以與結(jié)合上述閥板230所述方式類似。各進(jìn)口閥和清洗/通氣閥至少局部集成至閥板4030中，并為隔膜閥，它根據(jù)施加在相應(yīng)隔膜上的是壓力還是真空而進(jìn)行打開或關(guān)閉。也可選擇，一些閥可以在分配塊4005的外部，或者布置在附加閥板中。在圖10的實(shí)例中，PTFE板夾在閥板4030和分配塊4005之間，以便形成各閥的隔膜。閥板4030包括用于各閥的閥控制進(jìn)口(未示出)，以便向相應(yīng)隔膜施加壓力或真空。與多級(jí)泵100相同，泵4000可以包括防止流體液滴進(jìn)入多級(jí)泵100的殼體電子元件區(qū)域的多個(gè)特征。"防液滴，，特征可以包括凸出唇緣、傾斜特征、在部件之間的密封件、在金屬/聚合物界面處的偏離以及用于使電子元件與液滴隔離的上述其它特征。電子元件和歧管可以以與上述類似的方式設(shè)置，以便減小對(duì)泵腔室中的流體的熱影響。因此，這里所述的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例利用BLDCM來驅(qū)動(dòng)泵送系統(tǒng)中的單級(jí)泵或多級(jí)泵，用于實(shí)時(shí)、平滑運(yùn)動(dòng)以及極其精確和可重復(fù)地對(duì)流體運(yùn)動(dòng)和分配量進(jìn)行位置控制，有利于半導(dǎo)體制造。BLDCM可以利用位置傳感器來將實(shí)時(shí)位置反饋給執(zhí)行定制FOC方案的處理器。相同或類似的FOC方案可用于單級(jí)和多級(jí)泵。盡管已經(jīng)參考所示實(shí)施例詳細(xì)介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，說明書只是示例性的，而不是用于進(jìn)行限制。還應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域技術(shù)其他實(shí)施例?？梢哉J(rèn)為，所有這些變化和其他實(shí)施例都在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，本發(fā)明的范圍將由下面的權(quán)利要求和它們的法律等效物來確定。權(quán)利要求1.一種泵送系統(tǒng)包括泵；無刷DC馬達(dá)，該無刷DC馬達(dá)驅(qū)動(dòng)存在于所述泵中的分配泵；計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)承載用于控制所述泵的軟件指令；以及處理器，該處理器與所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和所述泵通信連接，其中，所述軟件指令可由所述處理器執(zhí)行，以便根據(jù)控制方案來控制所述無刷DC馬達(dá)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中，所述分配泵是活塞位移泵，它包括分配腔室；活塞；分配級(jí)隔膜，該分配級(jí)隔膜位于所述分配腔室和所述活塞之間；以及絲杠，該絲杠連接所述活塞和所述無刷DC馬達(dá)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵送系統(tǒng)，還包括位置傳感器，該位置傳感器與所述無刷DC馬達(dá)連接，并與所述處理器進(jìn)行通信，用于提供所述活塞的實(shí)時(shí)位置反饋。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵送系統(tǒng)，其中所述位置傳感器在內(nèi)部或外部與所述無刷DC馬達(dá)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵送系統(tǒng)，其中所述位置傳感器可操作以提供測(cè)量，該測(cè)量便于以0.045的旋轉(zhuǎn)度來控制所述活塞。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵送系統(tǒng)，其中所述位置傳感器是1000、2000或8000線編碼器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中所述控制方案設(shè)置成使得在所述分配泵的操作過程中由所述無刷DC馬達(dá)產(chǎn)生的熱量最少。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中所述控制方案設(shè)置成使得所述無刷DC馬達(dá)在單個(gè)循環(huán)中以至少兩個(gè)控制器頻率來運(yùn)轉(zhuǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的泵送系統(tǒng)，其中所述至少兩個(gè)控制器頻率包括用于所述單個(gè)循環(huán)的分配部分的第一頻率。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的泵送系統(tǒng)，其中所述第一頻率為30kHz。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中所述控制方案設(shè)置成提供特征為壓力信號(hào)平滑度的所需分配型面。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中所述控制方案設(shè)置成使得所述無刷DC馬達(dá)在分配過程中以第一頻率運(yùn)轉(zhuǎn)，在非分配操作過程中降低至第二頻率。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵送系統(tǒng)，其中所述泵是單級(jí)泵或多級(jí)泵。14.一種泵包括分配泵，其中，所迷分配泵是活塞位移泵，它包括分配腔室；活塞；分配級(jí)隔膜，該分配級(jí)隔膜位于所述分配腔室和所述活塞之間；無刷DC馬達(dá)；以及絲杠，該絲杠連接所述活塞和所述無刷DC馬達(dá)；其中，所述無刷DC馬達(dá)由計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)所包含的軟件指令來控制，并可由執(zhí)行控制方案的處理器來執(zhí)行，且所述處理器與所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和所述泵通信連接。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的泵，還包括位置傳感器，該位置傳感器與所述無刷DC馬達(dá)連接，并與所述處理器進(jìn)行通信，用于提供所迷活塞的實(shí)時(shí)位置反饋。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵，其中所述位置傳感器在內(nèi)部或外部與所述無刷DC馬達(dá)連接。17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的泵，其中所述位置傳感器可操作以提供測(cè)量，該測(cè)量便于以0.045的旋轉(zhuǎn)度來控制所述活塞。18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的泵，其中所述控制方案設(shè)置成通過使得所述無刷DC馬達(dá)在單個(gè)循環(huán)過程中以至少兩個(gè)控制器頻率運(yùn)行而產(chǎn)生最少的熱量，所述至少兩個(gè)控制器頻率包括用于所述單個(gè)循環(huán)的分配部分的第一頻率。19.一種控制泵中的機(jī)械活塞的位置的方法，包括使所述機(jī)械活塞與無刷DC馬達(dá)連接；使用位置傳感器，用于所述機(jī)械活塞的實(shí)時(shí)位置反饋；以及根據(jù)執(zhí)行控制方案的軟件指令來控制所述無刷DC馬達(dá)的控制循環(huán)的操作頻率；其中，所述軟件指令存在于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上，并可由處理器來執(zhí)行；所述處理器與所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和所述泵通信連接；所述控制方案在分配過程中增大所述無刷DC馬達(dá)的所述操作頻率，以便提高所述機(jī)械活塞的位置控制，而在非分配操作的過程中減小所述無刷DC馬達(dá)的所述操作頻率，以便使產(chǎn)生的熱量最少。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在循環(huán)的分配部分中使得所述無刷DC馬達(dá)的所述操作頻率增大至大約30kHz。21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在循環(huán)的非分配部分中使得所述無刷DC馬達(dá)的所述操作頻率減小至大約10kHz。22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述泵是單級(jí)泵或多級(jí)泵。全文摘要本發(fā)明所披露的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例利用無刷DC馬達(dá)(BLDCM)驅(qū)動(dòng)泵系統(tǒng)中的單級(jí)或多級(jí)泵，用于實(shí)時(shí)、平滑運(yùn)動(dòng)以及極其精確和可重復(fù)地對(duì)流體運(yùn)動(dòng)和分配量進(jìn)行位置控制，其在半導(dǎo)體制造中非常有用。該BLDCM可以利用位置傳感器，來對(duì)執(zhí)行定制場定向控制方案的處理器進(jìn)行實(shí)時(shí)位置反饋。本發(fā)明的實(shí)施例能夠通過定制控制方案，根據(jù)潛在函數(shù)的關(guān)鍵程度，通過增加和減小BLDCM的操作頻率來減小產(chǎn)生的熱量，而不會(huì)損害分配泵的精確位置控制。該控制方案能夠以非常低的速度運(yùn)行BLDCM，同時(shí)保持恒定的速度，這就使得泵系統(tǒng)能夠在很寬的速度范圍下操作，具有很小的變化，大大地增加了分配性能和操作能力。文檔編號(hào)F04B49/06GK101356373SQ200680050665公開日2009年1月28日申請(qǐng)日期2006年11月20日優(yōu)先權(quán)日2004年11月23日發(fā)明者G·戈納拉,I·加什蓋,J·塞德羅恩申請(qǐng)人:恩特格里公司