用来混合加工材料的方法和装置制造方法及图纸

一种用来混合和供应加工材料方法和装置。这种方法和装置特别适用于超高纯度的化学药品的混合、磨料淤浆与用于半导体晶片抛光的其它化学药品的混合以及化学药品的高精度混合。该装置可以包括把加工材料供应给用静态混合器实施混合的混合子系统的分配子系统。该方法可以包括用分配子系统供应加工材料和在静态混合器中混合加工材料。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术指向用来混合加工材料的方法和装置，具体地说指向用来混合超高纯度的化学药品、研磨剂浆料和诸如此类的东西的方法和装置。本专利技术的现有技术经过混合的加工材料是必不可少的，例如，在医药、化妆品和半导体工业中。在半导体工业中，经过混合的加工材料通常是使用包括分配子系统和混合子系统的分批生产系统准备的。分配子系统将材料从供应源转移到混合子系统。供应源通常是为安全地储存加工材料(例如化学药品或浆料)而设计的容器。其它的供应源包括生产资料的生产设备，例如去离子(DI)水的生产设备或用来供应其它大量消耗的加工材料(例如过氧化氢或氢氧化铵)的设备。生产资料的生产设备可以被直接连接到分配子系统上。单一的分配子系统可以各种各样的供应源连接到多种，从而将加工材料从每个供应源转移到混合子系统。在混合子系统中，被分配子系统转移的加工材料被添加到混合容器或混合槽中。通常，各种材料是按特定的工艺所需要的预定顺序添加的。例如，为了产生所需要的混合物，加工工艺可能需要各种加工材料的预定比例。加工的顺序可能是以反应性或安全性为基础的，例如酸性或碱性的溶液通常是在水之后添加的。作为替代，加工顺序可以以需要为基础，以便减少或改正工艺的变异，例如用DI水稀释浓度过高的晶片抛光浆料。在某些情况下，为了添加第二种加工材料中断第一种加工材料的添加，然后再重新开始第一种加工材料的添加可能是必要的。将加工材料添加到混合容器通常是通过测量质量或体积的差异进行监视和调节的。典型的调节质量差异的添加可以包括使用储料罐或储罐上的刻度。在这种类型的系统中，当测量储料罐的质量的自动控制系统不能辨别同时添加的两种加工材料的相对数量的时候，每种加工材料是被单独添加的。典型的调节体积差异的添加可以包括使用流量计。一旦各种加工材料在混合容器中被叶轮混合成均匀的溶液，形成一批经过混合的加工材料。这批经过混合的加工材料就被用于它的倾向性应用。许多传统的工艺为了生产一批就其倾向性应用而言可接受的经过混合的加工材料要求精确的添加加工材料。因此，监视对混合容器的输入的测量仪器设备是非常精确的，以保证一批与一批之间的一致性。在许多应用中，甚至较小的工艺变化都可能在那批经过混合的加工材料中导致重大的差异，从而就其倾向性应用而言可能使它变成无用的。在另一个实施方案中，本专利技术指向包括众多材料供应线和位于众多材料供应线的下游并且与众多材料供应线流体连接的静态混合器的混合系统。该混合系统还包括其中包括控制器、与控制器通信提供代表所需要的加工材料的混合物的输入信号的输入装置和与众多材料供应线之一和控制器相连接的第一阀门的工艺控制系统。该混合系统进一步包括其中包括有入口和出口的储料罐、与入口和出口流体连接的回流线和与回流线和众多材料供应线之一这样流体连接以致材料可以有选择地从回流线转移到材料供应线的第二阀门的分配子系统。在第三个实施方案中，本专利技术指向供应经过混合的加工材料的方法。该方法包括通过第一材料供应线供应第一加工材料、通过第二材料供应线供应第二加工材料和在与第一和第二个材料供应线下游连接的静态混合器中使第一和第二加工材料混合。该方法还包括根据位于静态混合器下游的传感器提供的传感器信号用位于第一和第二材料供应线之一上的第一阀门调节第一和第二加工材料的供应。在第四个实施方案中，本专利技术指向供应经过混合的加工材料的方法。该方法包括通过众多材料供应线供应众多加工材料和在位于众多材料供应线下游的静态混合器中将众多加工材料混合。该方法还包括用～调节众多加工材料的供应包括控制器、输入装置和被连接到众多材料供应线之一和控制器上的第一阀门的工艺控制系统。输入装置被连接到控制器上，以便提供代表所需要的加工材料的混合物的输入信号。该方法进一步包括把众多加工材料当中的一种或多种材料保存在有入口和出口的储料罐中，使众多加工材料当中的一种或多种材料在与储料罐的入口和出口连接的回流线中回流，以及用与回流线和众多材料供应线当中的一条或多条供应线连接的第二阀门把众多加工材料当中的一种或多种材料的一部分转移到众多供应线之一中。附图说明图11是固体百分比对试验序号的曲线图；图12是密度对试验序号的曲线图。本专利技术的详细描述本专利技术指向用来混合加工材料的系统。该混合系统适合按照要求给使用点混合和供应加工材料或为以后使用提供加工材料的混合物。所谓加工材料指的是能够通过导管传送的任何流体材料。例如，加工材料可以包括水、各种化学药品、溶液、固体的悬浮液、浆料或任何这样的其它材料。虽然本专利技术的混合系统是供任何需要经过混合的加工材料的工艺使用的，但是它可能特别适用于超高纯度的化学药品和研磨剂浆料的混合以及其它需要准确性和精确性的混合应用。例如，本专利技术在半导体、化妆品和医药工业中是特别有用的。本专利技术的混合系统的实施方案包括众多材料供应线、位于众多材料供应线下游的静态混合器和工艺控制系统。如同在此使用的那样，术语“静态混合器”指的是任何为促进加工材料的混合而构成装置。众多材料供应线可以是任何用来运送加工材料的导管。例如，材料供应线可以是用来引导流体流动的管线、沟槽或其它装置。众多材料供应线可以供应来自多种来源的许多不同的加工材料。例如，材料供应线可以供应来自储藏容器或来自生产资料的生产设备的加工材料。在一些实例中，材料供应线可以供应来自分配子系统的加工材料。在一些包括分配子系统的实施方案中，分配子系统可以由储料罐、回流线和阀门组成。回流线可以与储料罐的入口和出口流体连接以便通过回流线提供加工材料的连续循环。这种流动可以是由诸如泵之类用来诱导流体流动的装置提供的。分配子系统中的阀门可以被这样连接到回流线和材料供应线上，以致加工材料可以从回流线转移到材料供应线。本专利技术的混合系统的静态混合器可以与众多材料供应线流体连通。例如，静态混合器可以包括众多入口，每个入口与众多材料供应线之一连接。静态混合器还可以包括混合区和出口。可以在静态混合器的入口接收来自材料供应线的加工材料，然后传送给混合区。混合区可以具有引起流经它的加工材料的搅动和混合的形状。在混合之后，加工材料可以通过可能与使用点或储藏容器连接的出口传送。使用点可以是任何要求供应经过混合的加工材料的位置。例如，使用点可以包括加工机械或工作站。在一些实施方案中，本专利技术的混合系统的工艺控制系统可以包括控制器、输入装置和阀门。在其它的实施方案中，工艺控制系统可以包括控制器、传感器和阀门。人们应该理解在此讨论的用来控制流动的阀门仅仅是为了举例说明；任何流动控制装置都可以被用来取代本专利技术中的任何阀门。所谓流动控制装置指的是任何能够提供预期水平的流动控制的装置，例如各种类型的阀门、泵和其它压力调节装置。控制器可以是任何能够接收信息并且根据一系列协议(例如逻辑代码)按该信息动作的装置。例如，控制器可以是以微处理器为基础的装置，例如计算机。在工艺控制系统包括控制器的场合，输入装置可以被连接到控制器上，以便提供代表加工材料所需要的混合的输入信号。输入装置可以是任何能够接收信息并且将它转发给控制器的装置。例如，输入装置可以是电位计、小键盘或监督控制和数据获得(SCADA)节点。工艺控制系统的一个或多个阀门可以被连接到一条或多条材料供应线和控制器上。例如，为了控制经过或进入材料供应线的流动，阀门可以沿着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合系统，其中包括：第一材料供应线；第二材料供应线；与第一和第二材料供应线下游流体连接的静态混合器；以及包括至少被置于第一和第二材料供应线之一上的第一流动控制装置、被置于静态混合器下游的第一传感器和包括根据第一传感器提供 的传感器信号为第一流动控制装置提供控制信号的逻辑代码的控制器的程序控制系统。

【技术特征摘要】
US 2000-7-31 60/222,1241.一种混合系统，其中包括第一材料供应线；第二材料供应线；与第一和第二材料供应线下游流体连接的静态混合器；以及包括至少被置于第一和第二材料供应线之一上的第一流动控制装置、被置于静态混合器下游的第一传感器和包括根据第一传感器提供的传感器信号为第一流动控制装置提供控制信号的逻辑代码的控制器的程序控制系统。2.根据权利要求1的混合系统，其中第一传感器选自密度传感器、固体百分比传感器、粒子计数器、pH传感器、导电率传感器、氧化还原电位传感器、折射指数传感器和它们的组合。3.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是密度传感器。4.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是固体百分比传感器。5.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是粒子计数器。6.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是pH传感器。7.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是氧化还原电位传感器。8.根据权利要求2的混合系统，其中第一传感器是折射指数传感器。9.根据权利要求1的混合系统，其中程序控制系统进一步包括接到控制器上提供代表所需要的加工材料的混合物的输入信号的输入装置。10.根据权利要求1的混合系统，其中控制器包括根据传感器信号和输入信号为第一流动控制装置提供控制信号的逻辑代码。11.根据权利要求1的混合系统，进一步包括包括入口和出口的储料罐；与入口和出口流体连接的回流线；以及与回流线和第一或第二材料供应线流体连接的第二流动控制装置。12.根据权利要求11的混合系统，其中第二流动控制装置是与第一流动控制装置相同的流动控制装置。13.根据权利要求11的混合系统，其中进一步包括被连接到回流线的流动控制装置。14.根据权利要求11的混合系统，进一步包括接在回流线上选自密度传感器、固体百分比传感器、粒子计数器、pH传感器、导电率传感器、氧化还原电位传感器、折射指数传感器和它们的组合的第二传感器体。15.根据权利要求11的混合系统，进一步包括与静态混合器下游流体连接的半导体制造工具。16.根据权利要求1的混合系统，进一步包括被置于第一材料供应线、第二个材料供应线和回流线之一上的粒子分离器。17.根据权利要求1的混合系统，进一步包括与静态混合器下游流体连接的储料罐。18.一种混合系统，其中包括众多材料供应线；被置于众多材料供应线的下游并且与众多材料供应线流体连接的静态混合器；包括控制器、与控制器通信提供代表所需要的加工材料的混合物的输入信号的输入装置以及与众多材料供应线之一和控制器连接的第一阀门的程序控制系统；以及分配子系统，其中包括有入口和出口的储料罐、与入口和出口流体连接的回流线和与回流线和众多材料供应线之一流体连接以使来自回流线的材料可以有选择地转移到材料供应线的第二阀门。19.根据权利要求18的混合系统，其中第二个阀门是与第一阀门相同的阀门。20.根据权利要求18的混合系统，进一步包括接在回流线上的泵。21.根据权利要求18的混合系统，进一步包括接在回流线上选自密度传感器、pH传感器、导电率传感器、氧化还原电位传感器、粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里亚历山大威尔默，丹尼尔凯西麦肯齐，约翰迈克尔卢尔，埃里克A泽戴，
申请(专利权)人：迅捷公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]