(57)【要約】本発明の実施形態は、ポンプを使用して、流体を正確に分注するポンプシステムに関する。本発明の実施形態は、分注システムのコンプライアンスを補正することによって、ポンプによって分注される流体量における誤差を低減するためのシステムおよび方法を提供する。本発明の一実施形態は、分注レシピから分注容積量を決定することと、分注レシピに基づいて流体特性の値を決定することと、分注システムにおけるコンプライアンスを考慮した誤差容積と流体特性との相関関係から、流体特性の値に基づいて、誤差容積量を決定することと、分注モータを制御して、レシピから決定された分注容積量および誤差容積量を考慮した位置へ分注ポンプ内のピストンを動かすことにより、ノズルから流体の分注容積量を分注することとを備える、分注ポンプの分注容積における誤差を補正するための方法を含む。
2009518580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分注ポンプの分注容積における誤差を補正する方法であって、
分注レシピに基づいて、分注容積量を決定することと、
該分注レシピに基づいて、流体特性の値を決定することと、
分注システムにおけるコンプライアンスを考慮する誤差容積と該流体特性との相関関係に基づいて、該流体特性の値に基づく誤差容積量を決定することと、
分注モータを制御して、該レシピから決定された該分注容積量および該誤差容積量を考慮する位置へ分注ポンプ内のピストンを動かすことにより、該流体の分注容積量をノズルから分注することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記分注モータを制御することは、該分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを動かすことにより、前記分注容積量を分注することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ユーザ指定の誤差容積を受信することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記位置は、前記ユーザ指定の誤差容積をさらに考慮する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記分注モータを制御することは、前記分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを動かすことにより、前記分注容積量を分注することをさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
テスト分注システム内において、前記誤差容積と前記流体特性との前記相関関係を展開することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記相関関係を展開することは、
前記流体特性に対して種々の値を有する流体に対応する所望の分注容積量を用いて、一式のテスト分注を行うことと、
該テスト分注の一式の実際の分注容積量を該所望の分注容積量と比較して分析することにより、該流体特性と前記誤差容積との関係を決定することと
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記相関関係を展開することは、
ａ）テスト流体に対応する所望の分注容積量を用いて、一式のテスト分注を行うことと、
ｂ）平均的な実際の分注容積量を決定することと、
ｃ）一式の付加的な所望の分注容積量のそれぞれに対して、ステップａ−ｂを繰り返すことと、
ｄ）一式の付加的なテスト流体のそれぞれに対して、ステップａ−ｃを繰り返すことであって、各テスト流体は、前記流体特性の異なる値を有する、ことと、
ｅ）該平均的な実際の分注容積量と該対応する所望の分注容積量とに基づいて、誤差容積と該流体特性との関係を決定することと
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記テスト分注システムは、半導体製造用ウエハコーティングシステムに近似するように構成される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記テスト分注システムは、
多段式ポンプの出口ポートと出口弁との間に接続された第１の長さの管類と、
該出口弁とノズルとの間に接続された第２の長さの管類と
を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の長さの管類は、外径５−６．５ｍｍおよび内径４−４．５ｍｍを有する長さ３−６ｍであって、前記第２の長さの管類は、外径３．５−４．５ｍｍおよび内径１．５−２．５ｍｍを有する長さ１−１．５ｍである、請求項１０に記載の方法
【請求項１２】
前記相関関係は、テストポンプを使用して展開され、該相関関係は、次の使用のために一式のポンプに伝播される、請求項６に記載の方法。
【請求項１３】
前記流体特性は、粘度である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
分注チャンバを画定するポンプ本体と、
該分注チャンバ内に配置されたダイヤフラムと、
該分注チャンバ内で往復運動して、該ダイヤフラムを動かすピストンであって、該ダイヤフラムは、回転ダイヤフラムである、ピストンと、
該ピストンに結合され、該ピストンを往復運動させるモータと、
該モータに結合され、流体特性と誤差容積との相関関係を格納する記憶装置を含む制御装置であって、
分注レシピに基づいて、分注容積量を決定することと、
該分注レシピに基づいて、流体特性の値を決定することと、
該記憶装置にアクセスして、該相関関係に基づいて、該流体特性の値に基づく誤差容積量を決定することと、
該分注モータを制御して、該制御装置によって少なくとも該誤差容積量と該分注容積量との排出とに関係付けられた位置へ該ピストンを動かすことと
を動作することができる、制御装置と
を含む、多段式ポンプ。
【請求項１５】
前記制御装置は、前記分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを動かすことにより、前記分注容積量を分注するようにさらに動作することができる、請求項１４に記載の多段式ポンプ。
【請求項１６】
前記制御装置は、前記分注モータを制御して、該制御装置によって少なくとも前記分注容積量と、前記誤差容積量と、付加的なユーザ指定の誤差容積量との排出とに関係付けられた位置へ前記ピストンをさらに動かすことをさらに動作することができる、請求項１４に記載の多段式ポンプ。
【請求項１７】
前記制御装置は、前記分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを移動することにより、前記分注容積量を分注することをさらに動作することができる、請求項１６に記載の多段式ポンプ。
【請求項１８】
前記流体特性は、粘度である、請求項１４に記載の多段式ポンプ。
【請求項１９】
ポンプによって実行される分注動作におけるシステムコンプライアンスを補正する方法であって、
テスト分注システムに取り付けられたテストポンプを用いて、
流体特性に対して種々の値を有する一式のテスト流体に対応する所望の分注容積を使用して、一式のテスト分注を実行することと、
該テスト分注の一式の実際の分注容積量を該所望の分注容積量と比較して分析し、分注システムにおけるコンプライアンスを考慮する該流体特性と誤差容積との相関関係を決定することと、
半導体製造設備内に取り付けられたポンプを用いて、
プロセス流体を分注するために、分注レシピに基づいて、所望の製造プロセス分注容積量を決定することと、
該分注レシピに基づいて、プロセス流体の流体特性値を決定することと、
該流体特性と該誤差容積との該相関関係から、該プロセス流体の該流体特性値に基づく誤差容積量を決定することと、
分注モータを制御して、該レシピから決定された該所望の製造プロセス分注容積量と該誤差容積量を考慮する位置へピストンを動かすことにより、該流体分注容積量をノズルからウエハへ分注することと、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記分注モータを制御することは、該分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを移動することにより、前記分注容積量を分注することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
ユーザ指定の誤差容積を受信することをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記位置は、前記ユーザ指定の誤差容積をさらに考慮する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記分注モータを制御することは、該分注モータを制御して、前記レシピによって指定された時間内に前記位置へ前記ピストンを動かすことにより、前記分注容積量を分注することをさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
一式のテスト分注を行い、一式の実際の分注容積量を分析することは、
ａ）前記一式のテスト流体から選択されたテスト流体に対応する所望の分注容積量を使用して、テスト分注を実行することと、
ｂ）平均的な実際の分注容積量を決定することと、
ｃ）一式の付加的な所望の分注容積量のそれぞれに対して、ステップａ−ｂを繰り返すことと、
ｄ）該一式のテスト流体から該選択されたテスト流体のように、新しいテスト流体を選択してステップａ−ｃを繰り返すことであって、各テスト流体は、該流体特性に対して異なる値を有する、ことと、
ｅ）該平均的な実際の分注容積量および該対応する所望の分注容積量に基づいて、誤差容積と該流体特性との関係を決定することと
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
前記テスト分注システムは、半導体製造用ウエハコーティングシステムに近似するように構成される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２６】
前記テスト分注システムは、
多段式ポンプの出口ポートと出口弁との間に接続された第１の長さの管類と、
該出口弁とノズルとの間に接続された第２の長さの管類と
を備える、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の長さの管類は、外径５−６．５ｍｍおよび内径４−４．５ｍｍを有する長さ３−６ｍであって、前記第２の長さの管類は、外径３．５−４．５ｍｍおよび内径１．５−２．５ｍｍを有する長さ１−１．５ｍである、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記相関関係は、テストポンプを使用して展開され、該相関関係は、次の使用のために一式のポンプに伝播される、請求項１９に記載の方法。
【請求項２９】
前記流体特性は、粘度である、請求項１９に記載の方法。
【請求項３０】
前記半導体製造設備内に取り付けられた前記ポンプのように、前記テストポンプを取り付けることをさらに備える、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６０／７４２，３０４号、名称「Ｅｒｒｏｒ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」について米国特許法１１９条（e）項の優先権および利益を主張するものであり、その全体は参考として本明細書に援用される。
【０００２】
（発明の技術分野）
本発明は、概して流体ポンプに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、ポンプにおける誤差補正に関する。
【背景技術】
【０００３】
流体がポンプ装置によって分注される量および／または速度の精密制御が必要である多くの用途が存在する。例えば、半導体プロセスでは、フォトレジスト化学物質等の光化学物質が、半導体ウエハに適用される量および速度を制御することは重要である。通常、プロセスの間に半導体ウエハに適用されるコーティングは、オングストローム単位で測定されるウエハの表面全体が平坦であることが要求される。プロセス化学物質がウエハに適用される速度は、プロセス液が均一に適用されることを確実にするために、制御されなければならない。
【０００４】
ウエハに流体を分注するためのポンプおよび関連するシステムの構成要素は、概して、ある量のコンプライアンスを有する。つまり、それらに印加された圧力量に基づいて、その寸法を拡張する傾向がある。その結果、ポンプによって生成されるある量の仕事は、流体移動よりもシステムのコンプライアンスへ向けられる。ポンプおよびシステムのコンプライアンスが考慮されない場合、ポンプは、意図されたよりも少ない流体を分注したり、粗悪な流体特性を有する分注を行ったりする可能性がある。したがって、分注システム全体のコンプライアンスを考慮するシステムおよび方法が必要である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態は、ポンプによって分注される流体量における誤差を低減するためのシステムおよび方法を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態は、分注レシピから分注容積量を決定するステップと、分注レシピに基づいて流体特性（例えば、粘度、または他の特性）の値を決定するステップと、分注システムにおけるコンプライアンスを考慮した誤差容積と流体特性との相関関係から、流体特性の値に基づいて、誤差容積量を決定するステップと、分注モータを制御して、レシピから決定された分注容積量および誤差容積量を考慮した位置へ分注ポンプ内のピストンを動かすことにより、ノズルから流体の分注容積量を分注するステップとを備える、分注ポンプの分注容積における誤差を補正するための方法を含む。また、本方法は、ユーザ指定の容積等の他の誤差容積を補正するステップも含むことができる。ポンプを制御して、レシピによって指示された時間内に、分注容積および誤差容積を考慮した位置へピストンを動かすことにより、分注容積を分注することができる。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、分注チャンバを画定するポンプ本体と、分注チャンバ内に配置されたダイヤフラムと、分注チャンバ内で往復運動をして、ダイヤフラムを動かすピストンと、ピストンに結合され、ピストンを往復運動させるモータと、モータに結合された制御装置（すなわち、直接的または間接的にモータを制御可能）とを備える多段式ポンプを含む。制御装置は、流体特性と誤差容積との相関関係を格納する記憶装置を含むことができる。また、制御装置は、分注レシピから分注容積量を決定し、分注レシピに基づいて流体特性の値を求め、記憶装置にアクセスし、その相関関係から、流体特性の値に基づいて誤差容積量を決定し、分注モータを制御して、制御装置によって少なくとも誤差容積量と分注容積量との排出と関係付けられた位置へピストンを動かすように動作し得る。
【０００８】
本発明の別の実施形態は、ポンプによって行われる分注動作におけるシステムのコンプライアンスを補正するための方法を備え、テスト分注システム内に搭載されたテストポンプによって行われる部分と、半導体製造設備内に搭載されたポンプによって行われる部分とを含む。半導体製造設備内に搭載されたポンプは、テストポンプと同一または異なることができる。テストポンプに関して、本方法は、流体特性の種々の値を有する一式のテスト流体を使用して、対応する所望の分注容積量の一式のテスト分注を行うステップと、テスト分注の一式の実際の分注容積量を所望の分注容積量と比較して分析し、分注システム（すなわち、ポンプからある部位へ流体が分注される時にコンプライアンスを示す、ポンプ、管類、および付随構成要素）におけるコンプライアンスを考慮した流体特性と誤差容積との相関関係を決定するステップとを備えることができる。半導体製造設備内に搭載されたポンプに関して、本方法は、プロセス流体を分注するための分注レシピから所望の製造プロセス分注容積量を決定するステップと、分注レシピに基づいて、プロセス流体の流体特性値を決定するステップと、流体特性と誤差容積との相関関係から、プロセス流体の流体特性値に基づいて、誤差容積量を決定するステップと、分注モータを制御し、レシピおよび誤差容積量から決定された所望の製造プロセス分注容積量を考慮した位置へピストンを動かし、ノズルからウエハへ流体の分注容積量を分注するステップとを含むことができる。
【０００９】
テストポンプにおいて行われ得る例示的ステップは、ａ）一式のテスト流体から選択されたテスト流体に対応する所望の分注容積量を使用して、テスト分注を実行するステップと、ｂ）平均的な実際の分注容積量を決定するステップと、ｃ）一式の付加的な所望の分注容積量のそれぞれに対し、ステップａ−ｂを繰り返すステップと、ｄ）一式のテスト流体から選択されたテスト流体のように、新しいテスト流体を選択してステップａ−ｃを繰り返すことであって、各テスト流体は、流体特性に対して異なる値を有するステップと、ｅ）平均的な実際の分注容積量および対応する所望の分注容積量に基づいて、誤差容積と流体特性との関係を決定するステップと、を含む。
【００１０】
本発明の実施形態は、分注動作の正確性を向上させることによって、従来のポンプシステムに優る利点を提供する。
【００１１】
本発明の実施形態は、分注システム全体におけるコンプライアンスを補正することによって、誤差を補正する従来の方法に優る別の利点を提供する。
【００１２】
本発明およびその利点のより完全な理解は、同様の参照番号が同様の特性を示す添付の図面と併せて、以下の説明を参照することによって得られ得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
好ましい本発明の実施形態を図に例示し、同様の数表示は、種々の図面の同様の、および対応する部分を言及するために使用されている。
【００１４】
本発明の実施形態は、多段（「多段式」）ポンプを使用して、流体を正確に分注するポンプシステムに関する。本発明の実施形態は、分注システムのコンプライアンス（つまり、圧力による形状変化）を考慮することによって、ポンプによって分注される流体量における誤差を低減するためのシステムおよび方法を提供する。
【００１５】
概して言えば、ダイヤフラムポンプにおいて、チャンバ内のピストンの変位によって、特定量の流体を排出する。剛性のシステムにおいては、特定のピストン変位のために排出される流体量は、圧力にかかわらず、変動しない。しかしながら、多くのシステムは、一定量のコンプライアンス（例えば、圧力による部品の伸張）を有しており、圧力に応じて、同量のピストン変位でも、異なる流体量が分注される問題へとつながる。所望の分注容積とポンプによって実際に分注される流体量との差異は、誤差容積と称される。本発明の実施形態は、誤差容積を予測し、ピストンを動かす際に考慮に入れる機構を提供するとによって、誤差容積を低減するシステムおよび方法を提供する。
【００１６】
関連として、図１−６は、誤差容積の補正が実装可能な分注システムおよび多段式分注ポンプの実施例を提供する。多段式ポンプの付加的実施形態は、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＵＬＴＩ−ＳＴＡＧＥ  ＰＵＭＰ  ＷＩＴＨ  ＲＥＤＵＣＥＤ  ＦＯＲＭ  ＦＡＣＴＯＲ」の名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが２００５年１２月５日に出願した米国仮特許出願第６０／７４２，４３５号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７２０号］、および「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  Ａ  ＰＵＭＰ  ＷＩＴＨ  ＲＥＤＵＣＥＤ  ＦＯＲＭ  ＦＡＣＴＯＲ」の名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７２０−１］に記載されている。しかしながら、本発明の実施形態は、他のシステムおよびポンプに実装可能であることは理解されたい。図１は、ポンプシステム１０の図である。ポンプシステム１０は、流体源１５と、ポンプ制御装置２０と、多段式ポンプ１００とを含み、ウエハ２５上へ流体を分注するために恊働することができる。多段式ポンプ１００の動作は、多段式ポンプ１００に内蔵される、または制御信号、データもしくは他の情報を通信するための１つ以上の通信リンクを介して、多段式ポンプ１００に接続されることが可能なポンプ制御装置２０によって制御することができる。さらに、ポンプ制御装置２０の機能性は、内蔵制御装置と別の制御装置とに分散するができる。ポンプ制御装置２０は、多段式ポンプ１００の動作を制御するための制御命令３０一式を包含するコンピュータ可読の媒体２７（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、光ディスク、磁気ドライブまたは他のコンピュータ可読の媒体）を含むことができる。プロセッサ３５（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＲＩＳＣ、ＤＳＰまたは他のプロセッサ）は、命令を実行することができる。プロセッサの一例は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＰＧＦＡ  １６−ｂｉｔ  ＤＳＰ（Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓは、テキサス州ダラスを本拠地とする企業である）である。図１の実施形態では、制御装置２０は、通信リンク４０および４５を介して多段式ポンプ１００と通信する。通信リンク４０および４５は、ネットワーク（例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、無線ネットワーク、グローバルエリアネットワーク、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔネットワークまたは当技術分野で既知または開発された他のネットワーク）、バス（例えば、ＳＣＳＩバス）または他の通信リンクであってもよい。制御装置２０は、内蔵ＰＣＢ基板として、遠隔制御装置として、または他の適切な方法で実装することができる。ポンプ制御装置２０は、多段式ポンプ１００と通信することを制御するために、適切なインターフェース（例えば、ネットワークインターフェース、入出力インターフェース、アナログデジタル変換器および他の部品）を含むことができる。さらに、ポンプ制御装置２０は、プロセッサ、記憶装置、インターフェース、表示デバイス、周辺機器、または簡単にするために示さないが他のコンピュータ部品を含み、当技術分野で既知の種々のコンピュータ部品を含むことができる。ポンプ制御装置２０は、多段式ポン��で種々の弁およびモータを制御することができ、多段式ポンプに、低粘性流体（すなわち、１００センチポアズ未満）または他の流体を含む流体を正確に分注させる。「Ｉ／Ｏ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＥ  ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称でＣｅｄｒｏｎｅらが２００５年１２月２日に出願した米国特許出願第６０／７４１，６５７号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８１０号］、および「Ｉ／Ｏ  ＳＹＳＴＥＭＳ，  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＩＮＧ  Ａ  ＰＵＭＰ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲの名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８１０−１号］（参照することによって本明細書に完全に組み込まれる）に記載のような入出力インターフェースコネクタは、ポンプ制御装置２０を種々のインターフェースおよび製造ツールに接続するために使用することができる。
【００１７】
図２は、多段式ポンプ１００の図である。多段式ポンプ１００には、供給段階部分１０５および別個の分注段階部分１１０が含まれる。不純物をプロセス流体から濾過するために、流体の流れの観点から、フィルタ１２０は、供給段階部分１０５と分注段階部分１１０との間に位置する。例えば、入口弁１２５、隔離弁１３０、遮断弁１３５、パージ弁１４０、排出弁１４５、および出口弁１４７を含む、多数の弁によって、多段式ポンプ１００を通る流体の流れを制御することができる。分注段階部分１１０は、分注段階１１０で流体圧力を測定することができる圧力センサ１１２をさらに含むことができる。圧力センサ１１２によって測定された圧力は、以下に記載するように種々のポンプの速度を制御するために使用することができる。圧力センサの例には、ドイツ、コルブのＭｅｔａｌｌｕｘ  ＡＧ製のものを含み、セラミックおよびポリマーのピエゾ抵抗および容量性の圧力センサが含まれる。一実施形態によると、プロセス流体に接する圧力センサ１１２の面は、ペルフルオロポリマーである。ポンプ１００は、供給チャンバ１５５内の圧力を読み取るための圧力センサ等、さらなる圧力センサを含むことができる。
【００１８】
供給段階１０５および分注段階１１０は、多段式ポンプ１００内の流体をポンプで汲み上げるために、回転ダイヤフラムポンプを含むことができる。供給段階ポンプ１５０（「供給ポンプ１５０」）は、例えば、流体を回収するための供給チャンバ１５５と、供給チャンバ１５５内で動き、流体を排出するための供給段階ダイヤフラム１６０と、供給段階ダイヤフラム１６０を動かすピストン１６５と、送りネジ１７０と、ステッピングモータ１７５とを含む。送りネジ１７０は、ナット、ギア、またはモータから送りネジ１７０へエネルギを伝えるための他の機構を通してステッピングモータ１７５に結合する。一実施形態によると、供給モータ１７０はナットを回転させ、それによって送りネジ１７０を回転させ、ピストン１６５を作動させる。同様に、分注段階ポンプ１８０（「分注ポンプ１８０」）は、分注チャンバ１８５と、分注段階ダイヤフラム１９０と、ピストン１９２と、送りネジ１９５と、分注モータ２００とを含むことができる。分注モータ２００は、ネジ式ナット（例えば、Ｔｏｒｌｏｎまたは他の材料のナット）を通して、送りネジ１９５を駆動することができる。
【００１９】
他の実施形態によると、供給段階１０５および分注段階１１０は、空気圧または液圧によって作動するポンプ、液圧ポンプまたは他のポンプを含む、種々の他のポンプであってもよい。供給段階用の空気圧によって作動するポンプ、およびステッピングモータ駆動の液圧ポンプを使用した多段式ポンプの一例は、参照することによって本明細書に組み込まれる、「ＰＵＭＰ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ  ＦＯＲ  ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ  ＰＵＭＰＩＮＧ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ」の名称で、発明者Ｚａｇａｒｓらが２００５年２月４日に出願した米国特許出願番号第１１／０５１，５７６号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１４２０−２号］に記載されている。しかしながら、両方の段階でモータを使用することは、液圧パイプ、制御システムおよび流体が除去され、それによって空間および潜在的漏洩を減少させるという利点を提供する。
【００２０】
供給モータ１７５および分注モータ２００は、任意の好適なモータであってもよい。一実施形態によると、分注モータ２００は、永久磁石同期モータ（「ＰＭＳＭ」）である。ＰＭＳＭは、モータ２００、多段式ポンプ１００内蔵の制御装置、または別個のポンプ制御装置（例えば、図１に示すような）で、ベクトル制御（「ＦＯＣ」）または当技術分野で既知の他の型の位置／速度制御部を利用するデジタルシグナルプロセッサ（「ＤＳＰ」）によって制御することができる。さらに、ＰＭＳＭ  ２００は、分注モータ２００の位置の即時フィードバックのためのエンコーダ（例えば、細線回転式位置エンコーダ）をさらに含むことが可能である。位置センサを使用すると、ピストン１９２の位置の正確で反復可能な制御が得られ、ひいては分注チャンバ１８５内での流体運動に正確で反復可能な制御をもたらす。例えば、一実施形態によると、ＤＳＰに８０００パルスをもたらす２０００ラインエンコーダを使用して、０．０４５度の回転で正確に測定し、制御することが可能となる。さらに、ＰＭＳＭは、振動がほとんどまたは全くない状態の低速で駆動することができる。さらに、供給モータ１７５は、ＰＭＳＭまたはステッピングモータであってもよい。さらに、供給ポンプは、供給ポンプが定位置にある場合に表示する定位置センサを含むことができることに留意すべきである。
【００２１】
多段式ポンプ１００の作動の間、多段式ポンプ１００の弁は、多段式ポンプ１００の種々の部分に流体の流れを許容または制限するために開閉する。一実施形態によると、これらの弁は、圧力または真空が印加されるかどうかに応じて開閉する、空気圧によって作動する（すなわち、ガスで作動する）ダイヤフラム弁であってもよい。しかしながら、他の本発明の実施形態では、任意の好適な弁を使用することができる。
【００２２】
多段式ポンプ１００の動作の種々の段の概要を以下に示す。しかしながら、多段式ポンプ１００は、弁および制御圧力を配列するために、それぞれが参照することによって本明細書に全面的に組み込まれる、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＶＡＬＶＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称でＧｏｎｎｅｌｌａらが２００５年１２月２日に出願した米国仮特許出願第６０／７４２，１６８号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７４０号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＶＡＬＶＥ  ＳＥＱＵＥＮＣＩＮＧ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７４０−１号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが２００５年１２月２日に出願した米国仮特許出願第６０／７４１，６８２号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８００号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８００−１号］、「Ｉ／Ｏ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ａ  Ｐｕｍｐ」の名称で  Ｃｅｄｒｏｎｅ  らが２００５年１２月２日に出願した米国仮特許出願第６０／７４１，６５７号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８１０号］、「Ｉ／Ｏ  ＳＹＳＴＥＭ，  ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＩＮＴＥＲＦＡＣＩＮＧ  Ａ  ＰＵＭＰ  ＣＯＮＴＲＯＬＬＥＲ」の名称で発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８１０−１号］、「ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＦＬＵ内径  ＦＬＯＷ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＩＮ  ＡＮ  ＩＭＭＥＲＳＩＯＮ  ＬＩＴＨＯＧＲＡＰＨＹ  ＳＹＳＴＥＭ」の名称で  発明者Ｃｌａｒｋｅらが２００６年８月１１日に出願した米国特許出願第１１／５０２，７２９号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１８４０号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＲＲＥＣＴＩＮＧ  ＦＯＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＭＯＴＯＲ」の名称で  Ｇｏｎｎｅｌｌａらが２００５年１２月２日に出願した米国仮特許出願第６０／７４１，６８１号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１４２０−３号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＲＲＥＣＴＩＮＧ  ＦＯＲ  ＰＲＥＳＳＵＲＥ  ＶＡＲＩＡＴＩＯＮＳ  ＵＳＩＮＧ  Ａ  ＭＯＴＯＲ」の名称で  発明者Ｃｅｄｒｏｎｅらが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１４２０−４号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  ＦＬＵ内径  ＰＲＥＳＳＵＲＥ」の名称で発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが２００５年１２月２日に出願した米国特許出願第１１／２９２，５５９号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１６３０号］、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＭＯＮＩＴＯＲＩＮＧ  ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ  ＯＦ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で  発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが２００６年２月２８日に出願した米国特許出願第１１／３６４，２８６号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１６３０−１号］に記載されているものを含むが、これらに限定されるものではない種々の制御方式により制御することができる。一実施形態によると、多段式ポンプ１００は、準備完了区分、分注区分、充填区分、前濾過区分、濾過区分、排出区分、パージ区分および静的パージ区分を含むことができる。供給区分の間には、入口弁１２５は開状態となり、供給段階ポンプ１５０は、供給段階ダイヤフラム１６０を動かし（例えば、引く）、流体を供給チャンバ１５５の中に汲み上げる。十分な量の流体が供給チャンバ１５５に充満されると、入口弁１２５は閉状態となる。濾過区分の間には、供給段階ポンプ１５０は供給段階ダイヤフラム１６０を動かし、供給チャンバ１５５から流体を排出する。隔離弁１３０および遮断弁１３５は開状態となり、流体はフィルタ１２０を通って分注チャンバ１８５へ流れることが可能となる。一実施形態によると、最初に隔離弁１３０が開状態となることができ（例えば、「前濾過区分」において）、圧力をフィルタ１２０内で高めることが可能となり、その後、遮断弁１３５が開状態となり、分注チャンバ１８５の中への流体の流れが可能となる。他の実施形態によると、隔離弁１３０および遮断弁１３５の両方が開状態となることができ、供給ポンプは、フィルタの分注側で圧力を高めるために動く。濾過区分の間には、分注ポンプ１８０は、定位置に持って来ることができる。両方とも参照することによって本明細書の組み込まれる、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  Ａ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＨＯＭＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＤＩＳＰＥＮＳＥ  ＳＹＳＴＥＭ」の名称で、Ｌａｖｅｒｄｉｅｒｅらが２００４年１１月２３日に出願した米国仮特許出願第６０／６３０，３８４号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１５９０号］および「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＶＡＲＩＡＢＬＥ  ＨＯＭＥ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＤＩＳＰＥＮＳＥ  ＳＹＳＴＥＭ」の名称で、出願者Ｅｎｔｅｇｒｉｓ  Ｉｎｃ．および発明者Ｌａｖｅｒｄｉｅｒｅらが２００５年１１月２１日に出願した国際出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４２１２７号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１５９０−ＷＯ号］に記載されるように、分注ポンプの定位置は、分注サイクルに対して分注ポンプでの利用可能な最大量をもたらすが、分注ポンプが提供できる利用可能な最大限の量に満たない位置であってもよい。定位置は、多段式ポンプ１００の未使用の保持量を減少するために分注サイクルに対する種々のパラメータに基づき選択される。同様に、供給ポンプ１５０は、利用可能な最大限の量に満たない量を提供する定位置に持って来ることができる。
【００２３】
排出区分の始まりでは、隔離弁１３０は開状態となり、遮断弁１３５は閉状態となり、また排出弁１４５は開状態となる。他の実施形態では、遮断弁１３５は、排出区分の間には開状態を維持し、排出区分の終わりで閉状態となることができる。この間に、遮断弁１３５が開状態である場合、圧力センサ１１２によって決定することができる、分注チャンバ内の圧力が、フィルタ１２０内の圧力によって作用されるので、圧力は、制御装置によって伝えられることができる。供給段階ポンプ１５０は、流体に圧力を加え、フィルタ１２０から開状態の排出弁１４５を通して気泡を除去する。供給段階ポンプ１５０は、所定の率で排出が起こるように制御することができ、排出時間の延長および排出率の低下が可能となり、それによって排出廃棄量の精密制御が可能となる。供給ポンプが空気型ポンプである場合は、流体の流れの制限は、排出流体路内で行うことができ、供給ポンプに加えられる空気圧は、「排出」設定点圧力を維持するために増減することができ、別様に非制御方法のいくつかの制御をもたらす。
【００２４】
パージ区分の始まりでは、隔離弁１３０は閉状態、遮断弁１３５は、排出区分が開状態の場合には閉状態、排出弁１４５は閉状態、パージ弁１４０は開状態、および入口弁１２５は開状態となる。分注ポンプ１８０は、分注チャンバ１８５内の流体に圧力を加え、パージ弁１４０を通して気泡を排出する。静的パージ区分の間には、分注ポンプ１８０は停止するが、パージ弁１４０は開状態を維持し、継続して空気を排出する。パージ区分または静的パージ区分の間に除去された過剰ないかなる流体も、多段式ポンプ１００から送出される（例えば、流体源へ戻るもしくは廃棄される）、または供給段階ポンプ１５０へ再循環させることができる。準備完了区分の間には、入口弁１２５、隔離弁１３０および遮断弁１３５は開状態となり、またパージ弁１４０は閉状態となることができるので、供給段階ポンプ１５０は、流体源（例えば、流体源ボトル）の周囲圧力に達することができる。他の実施形態によると、すべての弁は、準備完了区分では閉状態であってもよい。
【００２５】
分注区分の間には、出口弁１４７は開状態となり、また分注ポンプ１８０は、分注チャンバ１８５内の流体に圧力を加える。出口弁１４７は、分注ポンプ１８０よりも制御に対する反応が遅い場合があるので、出口弁１４７は最初に開状態となり、所定の時間が経過すると、分注モータ２００が起動する。これは、分注ポンプ１８０が流体を部分的に開状態の出口弁１４７に通過させるのを阻止する。さらに、これは、弁を開状態にすることにより流体が分注ノズルまで上方に移動すること、続いて、モータ作用により流体が前方に動くことを阻止する。他の実施形態では、出口弁１４７は開状態となり、同時に分注ポンプ１８０によって分注を開始することができる。
【００２６】
さらなる吸液区分は、分注ノズル内の過剰な流体を除去する際に行うことができる。吸液区分の間には、出口弁１４７は閉状態となることができ、二次的なモータまたは真空部は、出口ノズルから過剰な流体を吸い取るために使用することができる。さらに、出口弁１４７は開状態を維持することができ、また分注モータ２００は、流体を分注チャンバの中へ吸い戻すために反転させることができる。吸液区分は、過剰な流体がウエハ上に滴下しないように助ける。
【００２７】
図３Ａは、多段式ポンプ１００のためのポンプアセンブリの一実施形態の図である。多段式ポンプ１００は、多段式ポンプ１００を通して種々の流体流路を画定し、また供給チャンバ１５５および分注チャンバ１８５を少なくとも部分的に画定する分注ブロック２０５を含むことができる。一実施形態による、分注ポンプブロック２０５は、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥまたは他の材料から成る単一ブロックであってもよい。これらの材料は、多くのプロセス流体と反応しない、または反応性が少ないので、これらの材料を使用すると、流通路およびポンプチャンバは、最低限のハードウェアの追加をもって分注ブロック２０５に直接機械加工することができる。ひいては、分注ブロック２０５は、一体型流体マニホールドを提供することによって、パイピングの必要性を軽減する。
【００２８】
分注ブロック２０５は、例えば、流体を受ける入口２１０、流体をパージ／排出するためのパージ／排出出口２１５、および流体が分注区分の間に分注される分注出口２２０を含み、種々の外部入口および外部出口を含むことができる。図３Ａの例では、パージされた流体は、供給チャンバに送り戻されるので（図４Ａおよび図４Ｂに示す）、分注ブロック２０５は、外部パージ出口を含まない。しかしながら、他の本発明の実施形態では、流体は、外部からパージすることができる。参照することによって本明細書に全面的に組み込まれる、「Ｏ−ＲＩＮＧ−ＬＥＳＳ  ＬＯＷ  ＰＲＯＦＩＬＥ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＴＨＥＲＥＯＦ」の名称で、Ｉｒａｊ  Ｇａｓｈｇａｅｅが２００５年１２月２日に出願した米国仮特許出願第６０／７４１，６６７号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７６０号］および「Ｏ−ＲＩＮＧ−ＬＥＳＳ  ＬＯＷ  ＰＲＯＦＩＬＥ  ＦＩＴＴＩＮＧＳ  ＡＮＤ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ」の名称で発明者Ｇａｓｈｇａｅｅが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７６０−１号］は、分注ブロック２０５の外部入口および外部出口を流体管路に接続するために利用することができる取付部品の実施形態を記載している。
【００２９】
分注ブロック２０５は、流体を供給ポンプ、分注ポンプおよびフィルタ１２０に送る。ポンプカバー２２５は、供給モータ１７５および分注モータ２００を破損から保護することができるが、ピストンハウジング２２７は、ピストン１６５およびピストン１９２を保護することができ、本発明の一実施形態により、ポリエチレンまたは他のポリマーから形成することができる。弁板２３０は、流体の流れを多段式ポンプ１００の種々の構成要素に誘導するように構成することができる弁（例えば、図２の入口弁１２５、隔離弁１３０、遮断弁１３５、パージ弁１４０、および排出弁１４５）のための弁ハウジングを提供する。一実施形態によると、入口弁１２５、隔離弁１３０、遮断弁１３５、パージ弁１４０、および排出弁１４５のそれぞれは、弁板２３０に少なくとも部分的に統合され、対応するダイヤフラム圧力または真空を印加するかどうかに応じて開状態または閉状態となるダイヤフラム弁である。他の実施形態では、弁のいくつかは、分注ブロック２０５の外部にあってもよく、またはさらなる弁板に配置してもよい。一実施形態によると、１枚のＰＴＦＥは、弁板２３０と分注ブロック２０５との間に挟入され、種々の弁のダイヤフラムを形成する。弁板２３０は、それぞれの弁のための弁制御入口を含み、対応するダイヤフラムに圧力または真空を印加する。例えば、入口２３５は、遮断弁１３５に、入口２４０はパージ弁１４０、入口２４５は隔離弁１３０、入口２５０は排出弁１４５、入口２５５は入口弁１２５に対応する（この場合、出口弁１４７は、外部）。圧力または真空を入口に選択的に印加することによって、対応する弁は、開状態および閉状態となる。
【００３０】
弁制御ガスおよび真空は、弁制御マニホールド（上蓋２６３またはハウジングカバー２２５によって覆われる）から分注ブロック２０５を通って弁板２３０へ達する、弁制御供給管路２６０を介して弁板２３０に提供される。弁制御ガス供給入口２６５は、加圧ガスを弁制御マニホールドに提供し、真空入口２７０は、真空（または低圧力）を弁制御マニホールドに提供する。弁制御マニホールドは、対応する弁を作動させるために、供給管路２６０を介して弁板２３０の適切な入口に加圧ガスまたは真空を送る三方弁の役割をする。
【００３１】
図３Ｂは、多段式ポンプ１００の他の実施形態の図である。図３Ｂに示す特性の多くは、上記の図３Ａとともに記載したものと類似している。しかしながら、図３Ｂの実施形態は、流体液滴が、電子機器を収納する多段式ポンプ１００の領域に入らないようにするいくつかの特性を含む。流体液滴は、例えば、操作者が管を入口２１０、出口２１５または排出２２０に接続または切断する場合に発生する可能がある。「防滴」の特性は、潜在的に有害な化学物質の液滴がポンプ、特に電子チャンバに入らないように設計されており、必ずしもポンプが「耐水性」であることを要求しない（例えば、漏洩のない流体中の潜水艇）。他の実施形態によると、ポンプは完全に密閉することができる。
【００３２】
一実施形態によると、分注ブロック２０５は、垂直に突出しているフランジ、または上蓋２６３と接する分注ブロック２０５の端縁部から外側に突出しているリップ２７２を含むことができる。上端縁部では、一実施形態によると、上蓋２６３の上部は、リップ２７２の上表面と同一平面上にある。これにより、分注ブロック２０５および上蓋２６３の上部接合部分付近の液滴は、接合部分を通過するよりはむしろ分注ブロック２０５上に達する傾向になる。しかしながら、側面では、上蓋２６３は、リップ２７２の基部と同一平面上にあるか、さもなければリップ２７２の外部表面から内部にオフセットする。これにより、液滴は、上蓋２６３と分注ブロック２０５の間よりはむしろ上蓋２６３およびリップ２７２によってできる角に流れ落ちる傾向になる。さらに、ゴム製密閉部は、上蓋２６３の上端縁部と裏板２７１との間に設置され、液滴が上蓋２６３と裏板２７１との間に漏れることを阻止する。
【００３３】
さらに、分注ブロック２０５は、電子機器を収納するポンプ１００の領域から離れるように下方に傾斜する分注ブロック２０５内で画定される傾斜表面を含む傾斜特性２７３を含むことができる。その結果として、分注ブロック２０５の上部付近の液滴は、電子機器から離れるように導かれる。さらに、ポンプカバー２２５はまた、分注ブロック２０５の外部側端縁部から若干内側にオフセットすることができるので、ポンプ１００の側部の液滴は、ポンプカバー２２５の接合部分およびポンプ１００の他の部分を流れ過ぎる傾向にある。
【００３４】
本発明の一実施形態によると、金属カバーが分注ブロック２０５と接合する時はいつも、金属カバーの垂直表面は、分注ブロック２０５の対応する垂直表面から若干内部にオフセットする（例えば、１／６４インチまたは０．３９６８７５ｍｍ）。さらに、多段式ポンプ１００は、密閉部、傾斜特性、または電子機器を収納する多段式ポンプ１００の部分に液滴が入らないようにするための他の特性を含むことができる。さらに、図４Ａに示し、以下に論じるように、裏板２７１は、多段式ポンプ１００をさらに「防滴」する特性を含むことができる。
【００３５】
図４Ａは、そこに画定される流体の流れの通路を示すために透明にされる分注ブロック２０５を有する多段式ポンプ１００の一実施形態の図である。分注ブロック２０５は、多段式ポンプ１００のための種々のチャンバおよび流体の流れの通路を画定する。一実施形態によると、供給チャンバ１５５および分注チャンバ１８５は、分注ブロック２０５に直接機械加工することができる。さらに、種々の流通路は、分注ブロック２０５に機械加工することができる。流体の流れの通路２７５（図４Ｃに示す）は、入口２１０から入口弁に達する。流体の流れの通路２８０は、入口弁から供給チャンバ１５５へ達し、入口２１０から供給ポンプ１５０へのポンプ入口路を終了する。弁ハウジング２３０内の入口弁１２５は、入口２１０と供給ポンプ１５０との間の流れを調節する。流通路２８５は、弁板２３０内で供給ポンプ１５０から隔離弁１３０へ流体を送る。隔離弁１３０からの流出は、他の流通路（図示せず）によってフィルタ１２０へ送られる。これらの流路は、フィルタ１２０への供給段階出口流路の役割をする。流体は、フィルタ１２０から、フィルタ１２０を排出弁１４５および遮断弁１３５に接続する流通路を通って流れる。排出弁１４５からの流出は、排出出口２１５へ送られ、排出流路を終了するが、遮断弁１３５からの流出は、流通路２９０を介して分注ポンプ１８０へ送られる。このようにして、フィルタ１２０から遮断弁１３５への流通路および流通路２９０は、供給段階入口流路の役割をする。分注ポンプは、分注区分の間では、流通路２９５（例えば、ポンプ出口流路）を介して出口２２０へ、またはパージ区分の間では、流通路３００を通ってパージ弁へ流体を流出することができる。パージ区分の間では、流体は、流通路３０５を通って供給ポンプ１５０に戻ることができる。このようにして、流通路３００および流通路３０５は、流体を供給チャンバ１５５に戻すパージ流路の役割をする。流体の流れ通路は、ＰＴＦＥ（または他の材料）ブロック内に直接形成することができるので、分注ブロック２０５は、多段式ポンプ１００の種々の構成要素の間のプロセス流体のためのパイピング、さらなる管類の必要性を除去または軽減する役割をすることができる。他の場合には、管類は、流体の流れの通路を画定するために、分注ブロック２０５に挿入することができる。図４Ｂは、一実施形態による、流通路のうちのいくつかを示すために透明にされた分注ブロック２０５の図を提供する。
【００３６】
図４Ａに戻ると、図４Ａは、供給段階モータ１９０を含む供給ポンプ１５０と、分注モータ２００を含む分注ポンプ１８０と、弁制御マニホールド３０２とを表示するためにポンプカバー２２５および上蓋２６３を外した状態の多段式ポンプ１００をさらに示す。本発明の一実施形態によると、供給ポンプ１５０、分注ポンプ１８０および弁板２３０の一部分は、分注ブロック２０５内の対応する空洞に挿入される棒（例えば、金属棒）を使用して、分注ブロック２０５に結合することができる。それぞれの棒は、ネジを受けるための１つ以上のネジ穴を含むことができる。一例として、分注モータ２００およびピストンハウジング２２７は、棒３１６内の対応する穴に螺入するために、分注ブロック２０５内のネジ穴を通って達する１つ以上のネジ（例えば、ネジ３１２およびネジ３１４）によって分注ブロック２０５に取り付けることができる。構成要素を分注ブロック２０５に結合するためにこの機構は、例証として提供され、任意の適切な添着機構を使用できることが留意されるべきである。
【００３７】
本発明の一実施形態によると、裏板２７１は、上蓋２６３およびポンプカバー２２５が取り付けられる、内部に延在するツメ（例えば、張り出し受け２７４）を含むことができる。上蓋２６３およびポンプカバー２２５は、張り出し受け２７４に重なるので（例えば、上蓋２６３の下後方端縁部およびポンプカバー２２５の上後方端縁部で）、液滴は、上蓋２６３の下端縁部とポンプカバー２２５の上端縁部との間、または上蓋２６３およびポンプカバー２２５の後方端縁部での任意の空間の電気機器領域に流れることを阻止される。
【００３８】
本発明の一実施形態によると、マニホールド３０２は、圧力／真空を弁板２３０に選択的に誘導するために、ソレノイド弁一式を含むことができる。特定のソレノイドを作動させ、それによって真空または圧力を弁へ誘導する場合には、実装に応じて、ソレノイドは発熱する。一実施形態によると、マニホールド３０２は、分注ブロック２０５、特に分注チャンバ１８５から離れるようにＰＣＢ基板（裏板２７１に取り付けられ、図４Ｃにより明瞭に示される）の下方に取り付けられる。マニホールド３０２は、張り出し受けに取り付けることができ、それによって、裏板２７１に取り付けられるか、または裏板２７１に結合させることができる。これは、マニホールド３０２内のソレノイドからの熱が、分注ブロック２０５内の流体に作用しないように助ける裏板２７１は、熱をマニホールド３０２およびＰＣＢから分散することができる、ステンレス鋼機械加工のアルミニウムまたは他の材料から作製することができる。言い換えれば、裏板２７１は、マニホールド３０２およびＰＣＢのために放熱張り出し受けの役割をすることができる。ポンプ１００は、表面または熱が裏板２７１によって伝導することができる他の構造にさらに取り付けることができる。このようにして、裏板２７１およびそれが添着される構造は、マニホールド３０２およびポンプ１００の電子機器のための放熱板の役割をする。
【００３９】
図４Ｃは、弁板２３０へ圧力または真空を印加するための供給管路２６０を示す多段式ポンプ１００の図である。図３と併せて論じたように、弁板２３０内の弁は、流体が多段式ポンプ１００の種々の構成要素に流れるように構成することができる。弁の作動は、それぞれの供給管路２６０に圧力か、または真空を誘導する弁制御マニホールド３０２によって制御される。それぞれの供給管路２６０は、小さな開口部を有する取付部品（取付部品の例は３１８に示す）を含むことができる。この開口部は、取付部品３１８が添着される、対応する供給管路２６０の直径より小さな直径から作製してもよい。一実施形態では、開口部は、直径約０．０１０インチであってもよい。このようにして、取付部品３１８の開口部は、供給管路２６０内に制限を設けるように役立つことがある。それぞれの供給管路２６０内の開口部は、供給管路へ圧力および真空を加える間の急激な圧力差の作用を軽減するのに役立ち、ひいては、弁へ圧力および真空を加える間の転移を円滑にする。言い換えれば、開口部は、下流弁のダイヤフラムでの圧力変化の衝撃を軽減するのに役立つ。これにより、弁は、より円滑に開閉でき、また弁の開閉によって引き起こされるシステム内でのより円滑な圧力転移をもたらし、実際に弁本体の寿命を延ばすことになる。
【００４０】
さらに、図４Ｃは、ＰＣＢ３９７を例示する。本発明の一実施形態によると、マニホールド３０２は、ＰＣＢ基板３９７から信号を受信することができ、ソレノイドに種々の供給管路２６０に真空／圧力を誘導するために開／閉させ、多段式ポンプ１００の弁を制御する。この場合もやはり、図４Ｃに示すように、マニホールド３０２は、分注ブロック２０５からＰＣＢ３９７の遠位端に位置することができ、分注ブロック２０５内の流体への熱作用を軽減する。さらに、ＰＣＢの設計および空間的制約に基づいて実行可能な範囲まで、発熱する構成要素は、分注ブロック２０５から離れるようにＰＣＢの側部に設置することができ、この場合もやはり、熱作用を軽減する。マニホールド３０２およびＰＣＢ３９７からの熱は、裏板２７１によって分散することができる。他方では、図４Ｄは、マニホールド３０２が分注ブロック２０５に直接取り付けられるポンプ１００の実施形態の図である。
【００４１】
図５Ａは、分注ブロック２０５、弁板２３０、ピストンハウジング２２７、送りネジ１７０および送りネジ１９５を含む、多段式ポンプ１００の一部分の側面図を例示する。図５Ｂは、分注ブロック２０５、分注チャンバ１８５、ピストンハウジング２２７、送りネジ１９５、ピストン１９２および分注ダイヤフラム１９０を示す、図５Ａの断面図Ａ−Ａを例示する。図５Ｂに示すように、分注チャンバ１８５は、分注ブロック２０５によって少なくとも部分的に画定することができる。送りネジ１９５が作動するにつれて、ピストン１９２は、分注ダイヤフラム１９０を変位させるために上方（図５Ｂに示す配列に対して）に動かすことができ、それによって、分注チャンバ１８５内流体に出口流通路２９５またはパージ流通路３００を介してチャンバから流出させる。流通路の流入口および流出口は、分注チャンバ１８５内に種々多様に配置できることは留意されたい。図５Ｃは、図５Ｂの一区分を示す。図５Ｃに示す実施形態では、分注ダイヤフラム１９０は、分注ブロック２００内のグローブ４００に嵌着するトング３９５を含む。このようにして、この実施形態では、分注ダイヤフラム１９０の端縁部は、ピストンハウジング２２７と分注ブロック２０５との間で密閉される。一実施形態によると、分注ポンプおよび／または供給ポンプ１５０は、回転ダイヤフラムポンプであってもよい。
【００４２】
図１〜図５Ｃと併せて記載した多段式ポンプ１００は、一例として提供されているが、限定されるものではなく、本発明の実施形態は、他の多段式ポンプの構成として実装することができることが留意されるべきである。
【００４３】
上述のように、本発明の一実施形態による供給ポンプ１５０は、ステッピングモータによって駆動することができ、分注ポンプ１８０は、ブラシレスＤＣモータまたはＰＳＭＳモータによって駆動することができる。以下の図６は、種々の本発明の実施形態により使用可能なモータアセンブリの実施形態を記載する。
【００４４】
図６は、本発明の一実施形態による、モータ６３０と、そこに結合された位置センサ６４０とを有するモータアセンブリ６００の特定の実施形態の図である。図６に示す実施例では、ダイヤフラムアセンブリ６１０は、送りネジ６２０を介してモータ６３０に接続される。一実施形態では、モータ６３０は、永久磁石同期モータ（「ＰＭＳＭ」）である。ＰＭＳＭモータのための制御方式の実施形態は、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  Ａ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＩＳＴＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で、発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが２００５年１２月２日に出願した米国仮出願第６０／７４１，６６０号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７５０号］、および「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  Ａ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ  ＰＩＳＴＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で、発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが２００６年９月１日に出願した米国仮出願第６０／８４１，７２５［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７５０−１号］、および、「ＳＹＳＴＥＭ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＰＯＳＩＴＩＯＮＣＯＮＴＲＯＬ  ＯＦ  Ａ  ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＰＩＳＴＯＮ  ＩＮ  Ａ  ＰＵＭＰ」の名称で発明者Ｇｏｎｎｅｌｌａらが出願した＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願第＿＿＿＿＿＿号、［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７５０−２］に記載されており、参照することによって本明細書に全面的に組み込まれる。電流の極性は、整流子およびブラシによって修正される。しかしながら、ＰＭＳＭでは、極性の反転は、回転子位置と同期して切り替える電力トランジスタによって行われる。したがって、ＰＭＳＭは、「ブラシレス」として特徴付けることができ、ブラシＤＣモータよりもより信頼性があると見なされる。さらに、ＰＭＳＭは、回転子磁石により回転子磁束を生成することによって、より高い効率性を達成することができる。ＰＭＳＭの他の利点には、振動の低下、騒音の低下（ブラシの除去により）、効率的な熱放散、より小さな設置面積、および回転子慣性が含まれる。固定子がいかに損傷するかに応じて、回転子の運動によって固定子内に誘発される、逆電磁気力は、異なるプロファイルを有することができる。１つのプロファイルは、台形状を有する場合があり、他のプロファイルは、正弦曲線形状を有する場合がある。本開示内で、用語ＰＭＳＭとは、すべての型のブラシレス永久磁石モータを表すことを意図し、用語ブラシレスＤＣモータ（「ＢＬＤＣＭ」）と相互交換可能なように使用される。
【００４５】
ＰＭＳＭ６３０は、上述のように供給モータ１７５および／または分注モータ２００として利用できる。一実施形態では、多段式ポンプ１００は、供給モータ１７５としてのステッピングモータと、分注モータ２００としてのＰＭＳＭ６３０を組み込む。好適なモータおよび付随部品は、米国ニューハンプシャー州ＥＡＤ  Ｍｏｔｏｒｓ  ｏｆ  Ｄｏｖｅｒ等から取得してもよい。作動中、ＢＬＤＣＭ６３０の固定子は、固定子磁束を生成し、ロータは、ロータ磁束を生成する。固定子磁束とロータ磁束との相互作用によって、トルク、またそれ故にＢＬＤＣＭ６３０の速度が定義される。一実施形態では、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）を使用して、ベクトル制御（ＦＯＣ）のすべてを実装する。ＦＯＣアルゴリズムは、コンピュータ可読媒体内で具現化されるコンピュータ実行可能ソフトウェア命令において実現される。現在、デジタル信号プロセッサは、オンチップハードウェア周辺機器とそれのみで、ＢＬＤＣＭ６３０を制御し、ＦＯＣアルゴリズムをマイクロ秒で完全に実行するための処理能力、スピード、プログラム可能能力を備え、比較的少ない追加コストで利用可能である。本明細書に開示の本発明の実施形態を実装するために利用可能なＤＳＰの一実施例は、米国テキサス州Ｄａｌｌａｓに拠点を置くＴｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．から入手可能である１６ビットＤＳＰ（部品番号ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＰＧＦＡ）である。
【００４６】
ＢＬＤＣＭ６３０は、実際の回転子位置を感知するための少なくとも１つの位置センサを組み込むことが可能である。一実施形態では、位置センサは、ＢＬＤＣＭ６３０の外部に存在してもよい。一実施形態では、位置センサは、ＢＬＤＣＭ６３０の内部に存在してもよい。一実施形態では、ＢＬＤＣＭ６３０は、センサを有していなくてもよい。図６に示される実施例では、位置センサ６４０は、ＢＬＤＣＭ６３０の実際の回転子位置の即時フィードバックのためにＢＬＤＣＭ６３０に結合され、ＤＳＰによって使用され、ＢＬＤＣＭ６３０を制御する。位置センサ６４０を有することのさらなる利点は、機械式ピストンの位置（例えば、図２のピストン１９２）の非常に正確かつ繰り返し可能な制御が証明されており、これは非常に正確かつ繰り返し可能なピストン変位分注ポンプ（例えば、図２の分注ポンプ１８０）内の流体運動および分注量の制御を意味することである。一実施形態では、位置センサ６４０は、細線回転式位置エンコーダである。一実施形態では、位置センサ６４０は、２０００ラインエンコーダである。２０００ラインエンコーダを使用することによって、０．０４５回転度を正確に計測し、制御することが可能である。
【００４７】
ＢＬＤＣＭ６３０は、非常に低速度で稼働し、さらに一定の速度を維持することができ、それは、振動がほとんどまたは全くないことを意味する。ステッピングモータ等の他の技術では、十分に一定ではない速度制御によって引き起こされていた振動をポンプシステム内に導入することなく、より低速で稼働することが可能になってきている。この変動は、十分でない分注性能を引き起こすことになり、結果として極めて限られた作動となる。特定のモータアセンブリが示されているが、本発明の実施形態は、供給および／または分注モータのための種々のモータアセンブリを使用して実装することができる。
【００４８】
典型的には、分注動作は、正確な容積の流体が一定時間の間に分注されるように、指定の時間の間、指定の流速で流体が分注されることを要求する。分注システム内の流体の流速は、流体の粘度および流体に印加される圧力に依存する。指定時間内に特定量の流体を分注することに加え、非常に均一な円柱形状に流体が分注されることが望ましい。「良好な」分注は、出口弁の開閉に応じて、恐らく終端では一部漸減を伴うが、断絶、液滴、または円柱形状に大幅な変形が生じるすることなく、垂直な流体柱として視覚化することができる。
【００４９】
図２および３Ａを参照すると、完全に剛性のシステムにおいて、分注ピストン１９２は、常に同量で動き、流体の粘度にかかわらず、良好な状態で特定の容積の流体を排出する。しかしながら、実際は、分注ポンプ１００および分注システムの他の構成要素は、コンプライアンスを示す。つまり、分注システムの種々の構成要素は、圧力に応じた量のコンプライアンスを有し、圧力下で伸張または拡張する傾向にある。分注ピストン１９２の動きに伴って、その運動の一部は、システムのコンプライアンスへ向けられる。分注ピストン１９２の動きが停止すると、構成要素は収縮し、原容積に戻ることができる。構成要素が非歪（または、歪が少ない）状態に戻ることによって、円柱形状の終端部分が動かされるため、これによって、分注される流体の柱の質に問題が生じる可能性がある。一例として、ピストンが、分注１ｍＬに対応するｘ距離動いたと仮定する。流体容積の一部、例えば０．９ｍＬは分注され、流体容積の一部、例えば０．１ｍＬは、コンプライアンスによって生じる付加的容積を占める。ピストンの動きが停止すると（かつ、出口弁が閉鎖されていない場合）、管類、ダイヤフラム、および他の構成要素の収縮に伴って、付加的な０．１ｍＬが分注される。厳密に１ｍＬが分注され得る一方、残りの０．１ｍＬは、典型的には、断絶、液滴、または流体柱の起伏が存在するため、良好な状態を有さない。本発明の実施形態は、ピストンをさらに動かし、適切な流体量が分注され、良好な分注（例えば、実質的に均一な流体柱を伴う分注）が達成されると、出口弁を閉鎖することによって、この問題を補正することができる。
【００５０】
誤差容積は、プロセス流体の粘度（または、他のパラメータ）に基づいて、多段式ポンプ１００を含む分注システムに対して決定することができる。誤差容積は、プログラムされた分注量と、誤差容積を考慮せずに分注ポンプ１００が分注する流体量と（例えば、いずれの場合も、出口弁が同時に閉鎖すると仮定する）の差異を補正するために、分注容積に加えられる（または、差し引かれる）容積である。誤差容積は、ポンプ１００の物理または制御特性、プロセス変数、あるいはポンプ１００が接続されるシステムの結果である場合もある。誤差容積は、所望の分注量を提供するためにモータが移動しなければならない付加量に変換することができる。ポンプ制御装置は、分注モータを制御し、分注容積と誤差容積とを考慮した位置へピストンを移動することができる。例えば、分注容積が１ｍＬで、誤差容積が０．１ｍＬの場合、ポンプ制御装置は、分注モータを制御し、制御装置にしたがって、１．１ｍＬの分注に対応する位置へピストを動かすことができる。システムにおけるコンプライアンスのため、１ｍＬだけが一定時間内に実際に分注される。
【００５１】
種々の方法を使用して、ポンプおよび／または分注動作の間の全体の分注システムのコンプライアンスを決定することができる。一実施形態によると、既知の直径およびコンプライアンスを有する１本の管類が、出口２１０に接続され、垂直に延在する。流体柱が管類の一部を充填し、チャンバ１８５内の空気が排出されるように、分注チャンバ１８５は、流体で充填される。大気圧下での流体柱の上部位置が注目される。次いで、ポンプから遠位の管類の端部に圧力が印加され、それによって流体柱および分注チャンバ１８５内の流体を加圧することができる。これによって、流体柱が管の下方へと移動させられる。開始時の流体柱の上部位置と、圧力が印加された後の流体柱の上部位置との差異を測定することによって、管の直径が既知であるため、圧力に基づく容積変化を決定することができる（すなわち、管の直径に基づいて、１ｍｍの降下は、特定数の立方センチメーターの流体に対応することになる）。この容積変化は、管およびポンプのコンプライアンスによってもたらされる。既知の管のコンプライアンスによる容積変化を差し引き、ポンプのみのコンプライアンスを決定することができる。
【００５２】
ポンプのコンプライアンスによってもたらされる容積誤差を所望の分注容積に加え、より正確に所望の分注容積を達成することができる。一例として、ポンプが、大気圧を上回る圧力５ｐｓｉ下で誤差０．０２ミリリットルあり、分注レシピが、大気圧を上回る分注圧力５ｐｓｉに対応する特定の流速で、１ミリリットルの流体の分注を要求する場合、ポンプ制御装置は、大気圧下（または、完全に剛性のシステム内）で、ポンプに１．０２ミリリットルの流体を分注させる一定量でピストン１９２を動かす。言い換えれば、ポンプ制御装置は、分注モータ２００をさらに動かし、５ｐｓｉ下でのポンプのコンプライアンスを補填する。
【００５３】
しかしながら、ポンプは、分離して使用されることは稀であり、ポンプのコンプライアンスを単純に考慮する方法は、ポンプおよび付加的な構成要素を含む分注システム全体のコンプライアンスの補正には不十分である。また、上述の方法は、回転ダイヤフラムが、運動中の異なる段階において同一圧力下で異なるコンプライアンスを有し得るという事実を考慮していない。さらに、分注チャンバ内の流体に圧力を単純に印加するステップに依存する上述のような方法は、弁のタイミングおよび他の制御プロセスが、分注の間のポンプのコンプライアンスを低減し得るという事実を考慮していない。本発明の実施形態は、分注動作の際のシステム全体（ポンプを含む）におけるコンプライアンスによって生じる誤差容積をより優れた方法で決定し、製造設備において正確に流体を分注するための方法を提供する。一実施形態によると、ポンプは、ポンプが作動される環境をシミュレートするように設計されたテストシステムにおいて較正することができる。較正から生成されたデータは、ポンプ制御装置内に格納され、半導体製造設備においてプロセス流体を分注するための所与のプロセスレシピに対して、適切な誤差容積を決定するために使用することができる。
【００５４】
図７は、ポンプのための粘度に基づいて誤差補正を判断するための設定の一実施形態を示す。提供される寸法は、一例として提示されるものであり、限定するものではないことに留意されたい。本発明の実施形態は、種々多様なテストシステムにおいて実装することができる。多段式ポンプ１００の入口および排出口は、管類を介して流体源７００と流体連通する（本実施例では、入口に対し７６インチ（１９３．０４ｃｍ）の管類、排出口に対し３６インチ（９１．４４ｃｍ）の管類、両方とも外径１／４インチ×内径０．１５６インチ（０．３９６ｃｍ）の管類）。多段式ポンプ１００の出口は、外径１／４インチ（０．６３５ｃｍ）×内径０．１５７インチ（０．３９９ｃｍ）の１５フィート管類を介して、出口弁１４７および吸引弁７０４へ通じる。出口弁１４７および吸引弁７０４から、ポンプ１００は、外径４ｍｍ×内径０．３ｍｍの５５インチ（１３９．７ｃｍ）管類およびノズル介して、較正された秤（例えば、天秤）（図示せず）と流体連通する。外径４ｍｍの５５インチ（１３９．７ｃｍ）管類の端部は、内径２ｍｍのノズルである。
【００５５】
ソレノイド弁７０６（例えば、米国インディアナ州ＩｎｄｉａｎａｐｏｌｉｓのＳＭＣ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ａｍｅｒｉｃａ社製ＳＭＣ  ＶＱ１１Ｙ−５Ｍソレノイド弁）は、外径４ｍｍ×内径２．５ｍｍの１５インチ管類を介して、吸引弁７０４（例えば、米国イリノイ州Ｒｏｌｌｉｎｇ  ＭｅａｄｏｗｓのＣＫＤ  ＵＳＡ  Ｃｏｒｐ．社製ニードル弁部品番号ＣＫＤ  ＡＳ１２０１ＦＭ、および吸引弁ＣＫＤＡＭＤＳＺＯ−ＸＯ３８８）および出口弁１４７に圧力を提供する。ソレノイド弁７０６は、６０ｐｓｉの圧力を出口弁１４７および吸引弁７０６に対し調節し、これらの弁を開閉する。また、２０ｉｎ  Ｈｇの真空および３８−４０ｐｓｉの加圧ガスをポンプ１００に提供し、上述のように弁板２３０内の種々の弁を開閉する。
【００５６】
一実施形態によると、ポンプ１００は、４ｃＰの粘度の標準的基準流体密度で呼び水が差され、分注速度は、１．０ｍＬ／秒に設定される。分注サイクルは、流体１ｍＬを分注するように設定される。流体は、較正された秤（すなわち、天秤）上に分注され、５回の分注の質量を記録し、平均質量が決定される。次いで、分注容積が流体２ｍＬへ変更される。再び、較正された秤で５回の分注が行われ、平均質量が決定される。５回の分注の間に分注される平均質量を決定するプロセスは、設定４、６、８、および１０ｍＬの分注容積に対して繰り返される。それぞれの分注容積一式（例えば、１、２、４、６、８、および１０ｍＬ）に対する５回の分注の平均質量を決定するプロセスは、２３、４５、６５、および１００の粘性流体に対して繰り返される。分注量および粘度の特定の実施例が上述されたが、これらは、一例として提供されており、限定されるものではない。
【００５７】
誤差容積（例えば、実際に分注される平均容積と分注容積の設定との差異）に基づく粘度は、粘度の関数として座標で示され、曲線適合が行われる。この曲線適合は、ユーザ指定の分注容積とポンプによって実際に分注される量との誤差を示す。曲線（または、曲線を示す表）は、ポンプ１００のファームウェア内に保存することができる。ユーザが分注サイクルを設定すると、ポンプが適切な誤差補正を適用可能なように、ユーザは、プロセス流体の粘度を入力することができる。異なる分注速度で分注が生じることが予測される場合、付加的な表または曲線を展開することができる。特定のポンプを使用して生成された較正データは、一般的な特性を有する一式のポンプにインストールすることができる。
【００５８】
図７の実施形態は、粘度（または、他のパラメータ）および誤差容積との相関関係を決定するために使用することができるシステムの一実施形態を示す。テスト設定の構成要素は、予測される製造環境における概略の構成要素に対して選択することができる。例えば、ポンプ１００から出口弁１４７（停止弁）への出口管類は、外径５−６．５ｍｍ、内径４−４．３５の４−５ｍの管類であってもよい。出口弁１４７は、別個の出口弁、または米国イリノイ州Ｒｏｌｌｉｎｇ  ＭｅａｄｏｗｓのＣＫＤ  ＵＳＡ  Ｃｏｒｐ．製のＣＫＤＡＭＤＳＺＯＸ０３８８等の出口弁、吸引弁の組み合わせであってもよい。出口弁１４７（または、吸引弁）からの管類は、外径４ｍｍ、内径２ｍｍの約１乃至１．５ｍの長さの管類であってもよい。再び、種々のサイズおよび部品は、一例として提供されるものであって、制限されるものではないことは留意されたい。
【００５９】
図８は、粘度の関数として容積誤差を座標に示したグラフである。誤差容積は、プロセス流体の粘度に基づいてほぼ線形であることが本実施例から分かる。このように、例えば、ユーザが１０ｃＰの流体５ｍＬの分注を設定する場合、ポンプ１００は、１０ｃＰの流体に対して容積誤差０．０５２１０６ｍＬを考慮に入れることができる。一方、ユーザが２０ｃＰの流体５ｍＬの分注を設定する場合、ポンプ１００は、容積誤差０．０８８９３５ｍＬを考慮に入れることができる。
【００６０】
本発明の他の実施形態は、異なるテスト設定（例えば、異なる長さおよび直径の管類、異なる部品、および異なる動作条件）を含むことが可能であることに留意されたい。さらに、テストは、およその分注容積および流体粘度を使用して行うことができる。また、容積誤差を決定する他の方式も実装可能である。
【００６１】
ポンプが製造設備に取り付けられると、ユーザは、レシピ（例えば、分注量、分注時間または流速、流体粘度、あるいは他のパラメータ）を入力することができる。流体粘度（または、他の流体特性）に基づいて、ポンプ制御装置は、流体特性と誤差容積との相関関係に基づいて、適切な誤差容積を決定することができる（例えば、計算、索表、または他の機構によって）。図８のグラフを使用して、ユーザが粘度２ｃＰ、分注容積２ｍＬ、流速１ｍＬ／秒の流体のレシピを入力する場合、ポンプ制御装置は、自動的に０．０５２１１ｍＬを分注２ｍＬに加えることができる。分注の間、ポンプ制御装置は、分注モータ２００に、分注容積２ｍＬおよび誤差容積０．０５２１１μＬを考慮した位置へピストン１９２を動かさせる。分注システム（ポンプ１００を含む）内のコンプライアンスのため、分注される量は、約２ｍＬとなる。
【００６２】
ポンプ１００が取り付けられる実際の分注システムは、テストシステムと異なってもよく、誤差容積と粘度、または他の流体特性との相関関係が展開される。したがって、図８にしたがって誤差容積を適用する場合でも、所望の分注と実際の分注とに少量の誤差が残り得る。一実施形態によると、ユーザは、相関関係から決定された誤差容積に加え、分注容積に加えられるユーザ指定の誤差容積を指定するオプションが与えられることができる（例えば、粘度に基づく誤差容積に加えて）。分注の間、ポンプ制御装置は、分注モータ２００を制御し、ポンプ制御装置にしたがって、分注容積、粘度に基づく誤差容積、およびユーザ指定の誤差容積を考慮した位置へピストン１９２を動かすことができる。
【００６３】
分注容積を排出するだけのための動きに伴って、分注容積および誤差容積を考慮した位置へポンプが同一速度で動かされる場合、ピストンはより長い距離を同一速度で進行するため、実際の分注速度は、レシピで指定されたものを下回り、分注時間は長くなる。これを補正するために、ポンプ制御装置は、分注モータ２００を制御し、レシピによって既定された時間内に誤差容積を考慮した適切な位置へ動かす。従来の実施例を使用して、ポンプ制御装置が、分注モータ２００を制御し、元のレシピで指定された１ｃｃ／秒での２ｃｃの分注に基づいて、分注容積２ｍＬ、粘度誤差容積０．０５２１１ｍＬ、およびユーザ指定の誤差容積を考慮した位置へ２秒以内にピストン１９２を動かすことができる。その結果、正確な流体量が、正確な時間で分注される。いずれの場合も、実施形態にしたがって、システム構成要素の収縮によって付加的流体が分注されないように、ピストン１９２が適切な位置に達した際に、出口弁を閉鎖することができる。
【００６４】
図９は、ポンプに対して誤差容積を決定するための方法の一実施形態を示す工程図である。図９のステップは、予期される製造分注システムをシミュレートするように設計されたテストシステムを実行することができる。テストポンプを使用して、流体特性と誤差容積との相関関係、および半導体製造設備に取り付けられるテストポンプを含み得る、多段式ポンプに伝播する相関関係を展開することができる。ステップ９００では、意図された分注環境を合理的にシミュレートするテスト分注システム内に、ポンプが取り付けられる。テストポンプの制御装置は、ピストンの特定の位置（例えば、実際の位置または開始位置に対する変位に基づいて）が特定の分注容積に対応するように、最初に構成可能である。ステップ９０２では、分注容積を含むレシピが、ポンプにプログラムされる。ステップ９０４では、ポンプがレシピにしたがって分注を実行し、一定容積の流体を分注する。分注の間、ポンプ制御装置は、分注モータを制御し、分注容積に対応する距離だけピストンを動かすことができる（すなわち、制御装置が分注容積に関係付けられるように構成された距離）。ステップ９０６では、分注された流体が測定され、実際に分注された流体の容積を決定する。例えば、天秤を使用する場合、質量が決定され、その質量を密度で割り、容積を決定する。
【００６５】
ステップ９０４および９０６は、同一レシピおよび流体をもって任意の回数繰り返すことができる。ステップ９０８では、分注容積および実際の分注容積の測定結果が分析され、流体に対する誤差容積を決定することができる。例えば、何回かの分注、例えば５回の分注の平均分注容積からレシピで指定された所望の分注容積を差し引き、一式の特定条件下での誤差容積を決定することができる。ステップ９０２から９０６は、新しい所望の分注容積を有するレシピに対し繰り返すことができ、ステップ９０２から９０８は、流体特性に対して異なる値を有する新しい流体を使用して繰り返し、相関関係を展開することができる。ステップ９１０では、誤差容積と粘度（または、流体の他の特性）との相関関係が決定される。誤差容積と流体特性との相関関係は、実際の容積測定、測定ピストン変位距離、質量、または容積に対応する他の測定等、容積に対応する任意の測定に関してなされることができることは留意されたい。
【００６６】
図１０は、誤差容積を考慮したポンプを作動するための方法の一実施形態を示す。図１０の目的のために、ポンプが半導体製造設備内に取り付けられ、上述のように誤差容積と流体特性との相関関係に関してプログラムされたと仮定する。ステップ１０００では、ユーザは、例えば、分注容積（または、分注容積を決定することが可能な情報）、分注時間（または、流速）、および流体の種類（または、粘度）を含むレシピを入力することができる。レシピに基づいて、ポンプ制御装置は、ステップ１００２において、分注容積量、流体特性の値（例えば、粘度）、誤差容積と流体特性との相関関係に基づいて、誤差容積量を決定することができる。これは、例えば、参照用表、計算、または誤差容積の相関関係を利用する他の機構の使用によってなされ得る。分注容積量および誤差容積量を決定するステップは、容積測定、距離測定（例えば、誤差容積量は、どの程度ピストンを動かして、特定の容積を排出するかの測定であってもよい）、または容積に対応する他の測定を含む、容積に対応する任意の測定であってもよいことに留意されたい。
【００６７】
複数の相関曲線または相関データセットが存在する場合、ポンプは、ユーザによって提供されるレシピに最も適合する相関関係を選択することができる。別の実施例として、ポンプが１ｃｃ／秒の分注と１０ｃｃ／秒の分注の間の粘度と誤差容積との相関曲線を含む場合、ポンプは、レシピのパラメータにより近似する相関関係を選択することができる。さらに別の実施形態によると、ポンプ制御装置は、相関データが特定のレシピと一致しない場合、レシピに対する相関データを補間することができる。例えば、ポンプ制御装置が１ｃｃの分注と１０ｃｃの分注の間の粘度と誤差容積との相関データを有するが、レシピが７ｃｃ／秒の分注を要求する場合、ポンプ制御装置は、７ｃｃ／秒の分注の間の粘度と誤差容積との関係を補間することができる。
【００６８】
ステップ１００４において、ポンプ制御装置は、ユーザが指定可能な付加的な誤差容積を受信することができる。ユーザは、例えば、ポンプ制御装置にとって既知の（すなわち、相関関係に基づく）誤差容積を考慮した分注を実行し、ポンプが依然として流体分注がわずかに不足していることを判断できる。実際の分注システムまたはレシピが、相関データが展開される条件から大幅に変動する場合、このことが生じ得る。ユーザは、適切な付加的な誤差容積をポンプ制御装置に提供することができる。
【００６９】
ステップ１００６において、ポンプは分注を行うことができる。分注において、ポンプ制御装置は、分注モータを制御し、制御装置にしたがって、分注容積および誤差容積を考慮した位置へ移動することができる。言い換えると、ポンプ制御装置は、分注容積に誤差容積を加えたものを位置または変位に変換し（未だ位置または変位として測定されていない場合）、適宜分注モータを制御し、ピストンを特定の位置に動かすことができる。しかしながら、システムにおけるコンプライアンスのため、分注容積のみがウエハへ実際に分注される。一実施形態によると、レシピによって指定された時間内に流体の分注が生じるように、制御装置は、分注モータを制御することができる。これは、分注モータを制御して、より高速で作動させて、誤差容積によって要求されるより長い距離を移動させるステップを含むことができる。
【００７０】
図９および１０の種々のステップは、コンピュータ可読媒体（例えば、図１のコンピュータ可読媒体２７）に格納されるコンピュータ命令（例えば、図１のコンピュータ命令３０）として実装可能である。図９および１０のステップは、必要または所望に応じて繰り返すことができる。
【００７１】
多段式ポンプに関して説明されたが、本発明の実施形態は、単段ポンプにおいても利用可能である。図１１は、ポンプ４０００のためのポンプアセンブリの一実施形態の図である。ポンプ４０００は、上述の多段式ポンプ１００の１段階、例えば、分注段階と同様であってもよく、ステッピングモータ、ブラシレスＤＣモータ、または他のモータによって駆動される回転ダイヤフラムポンプを含むことができる。ポンプ４０００は、ポンプ４０００を通る種々の流体流路を画定する、またポンプチャンバを少なくとも部分的に画定する分注ブロック４００５を含むことができる。一実施形態による、分注ポンプブロック４００５は、ＰＴＦＥ、修飾ＰＴＦＥまたは他の材料から成る単一ブロックであってもよい。これらの材料は、多くのプロセス流体と反応しない、または反応性が少ないので、これらの材料を使用すると、流通路およびポンプチャンバは、最低限のハードウェアの追加をもって、分注ブロック４００５に直接機械加工することができる。ひいては、分注ブロック４００５は、一体型流体マニホールドを提供することによって、パイピングの必要性を軽減する。
【００７２】
分注ブロック４００５は、例えば、流体を受ける入口４０１０、流体をパージ／排出するためのパージ／排出出口４０１５、および流体が分注区分の間に分注される分注出口４０２０を含み、種々の外部入口および外部出口を含むことができる。図２３の例では、ポンプがたった１つのチャンバを有するので、分注ブロック４００５は、外部パージ出口４０１０を含む。参照することによって本明細書に全面的に組み込まれる、「Ｏ−ＲＩＮＧ−ＬＥＳＳ  ＬＯＷ  ＰＲＯＦＩＬＥ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＡＮＤ  ＡＳＳＥＭＢＬＹ  ＴＨＥＲＥＯＦ」の名称で、Ｉｒａｊ  Ｇａｓｈｇａｅｅが２００５年１２月２日に出願した米国特許出願第６０／７４１，６６７号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７６０号］、および「Ｏ−ＲＩＮＧ−ＬＥＳＳ  ＬＯＷ  ＰＲＯＦＩＬＥ  ＦＩＴＴＩＮＧＳ  ＡＮＤ  ＦＩＴＴＩＮＧ  ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ」の名称で、発明者Ｉｒａｊ  Ｇａｓｈｇａｅｅが＿＿＿＿＿＿に出願した米国特許出願番号第＿＿＿＿＿＿号［代理人整理番号第ＥＮＴＧ１７６０−１号］は、分注ブロック４００５の外部入口および外部出口を流体管路に結合ために利用することができる取付部品の実施形態を記載している。
【００７３】
分注ブロック４００５は、入口から入口弁（例えば、弁板４０３０によって少なくとも部分的に画定される）へ、入口弁からポンプチャンバへ、ポンプチャンバから排出／パージ弁へ、およびポンプチャンバから出口４０２０へ流体を送る。ポンプカバー４２２５は、ポンプモータを破損から保護することができるが、ピストンハウジング４０２７は、ピストンを保護することができ、本発明の一実施形態により、ポリエチレンまたは他のポリマーから形成することができる。弁板４０３０は、流体の流れをポンプ４０００の種々の部品に誘導するように構成することができる弁（例えば、入口弁、およびパージ／排出弁）のシステムのための弁ハウジングを提供する。弁板４０３０および対応する弁は、上述の弁板２３０と併せて記載した方法と同様に形成することができる。一実施形態によると、入口弁、およびパージ／排出弁のそれぞれは、弁板４０３０に少なくとも部分的に統合され、圧力または真空が対応するダイヤフラムに加えられるかどうかに応じて開状態または閉状態となるダイヤフラム弁である。他の実施形態では、弁のいくつかのは、分注ブロック４００５の外部にあってもよく、またはさらなる弁板に配置してもよい。一実施形態によると、１枚のＰＴＦＥは、弁板４０３０と分注ブロック４００５との間に挟入され、種々の弁のダイヤフラムを形成する。弁板４０３０は、それぞれの弁のための弁制御入口（図示せず）を含み、対応するダイヤフラムに圧力または真空を加える。
【００７４】
多段式ポンプ１００と同様に、ポンプ４０００は、流体液滴が、電子機器を収納する多段式ポンプ１００の領域に入らないようにするいくつかの特性を含むことができる。「防滴」の特性は、突出しているリップ、傾斜特性、部品間の密閉部、金属／ポリマーの接合部分でのオフセット、および電子機器を液滴から隔離するために上述した他の特性を含むことができる。電子機器ならびにマニホールドおよびＰＣＢ基板は、ポンプチャンバ内の流体上の熱効果を軽減するために上述した方法と同様に構成することができる。
【００７５】
このように、本発明の実施形態は、分注レシピから分注容積量を決定するステップと、分注レシピに基づいて、流体特性の値を決定するステップと、分注システムにおけるコンプライアンスを考慮した誤差容積と流体特性との相関関係から、流体特性の値に基づいて、誤差容積量を決定するステップと、分注モータを制御し、レシピから決定された分注容積量および誤差容積量を考慮した位置へ分注ポンプ内のピストンを動かし、ノズルから流体の分注容積量を分注するステップとを備える、ポンプの分注容積における誤差を補正するための方法を含むことができる。
【００７６】
本発明は、実例となる実施形態を参照して、本明細書に詳細に記載されてきたが、記述はほんの一例とされるものであり、限定する意味に解釈されるものではないことが理解されるべきである。したがって、本発明の実施形態の詳細における多数の変更形態、および本発明のさらなる実施形態は、本記述に関係がある当業者には明白となり、また当業者によって製作されてもよいことがさらに理解されるべきである。そのようなすべての変更形態およびさらなる実施形態は、請求する本発明の範囲内にあることが企図される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、ポンプシステムの一実施形態の図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による多段ポンプ（「多段式ポンプ」）の図である。
【図３Ａ】図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｃ、および４Ｄは、多段式ポンプの種々の実施形態の図である。
【図３Ｂ】図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｃ、および４Ｄは、多段式ポンプの種々の実施形態の図である。
【図４Ａ】図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｃ、および４Ｄは、多段式ポンプの種々の実施形態の図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、分注ブロックの一実施形態の図である。
【図４Ｃ】図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｃ、および４Ｄは、多段式ポンプの種々の実施形態の図である。
【図４Ｄ】図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｃ、および４Ｄは、多段式ポンプの種々の実施形態の図である。
【図５Ａ】図５Ａは、多段式ポンプの一部分の一実施形態の図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、分注チャンバを含む、図５Ａの多段式ポンプの実施形態の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、図５Ｂの多段式ポンプの実施形態の断面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施形態による、ブラシレスＤＣモータを有するモータアセンブリの図である。
【図７】図７は、分注システムのための、誤差容積と流体特性との相関関係を決定するシステムの図である。
【図８】図８は、誤差容積と粘度との相関関係を提供する例示的チャートである。
【図９】図９は、誤差容積と流体特性との相関関係を決定する一実施形態を示す工程図である。
【図１０】図１０は、ポンプを制御するための方法の一実施形態を示す工程図である。
【図１１】図１１は、単段ポンプの図である。
【図１】
2009518580.tif 000003
【図２】
2009518580.tif 000004
【図３Ａ】
2009518580.tif 000005
【図３Ｂ】
2009518580.tif 000006
【図４Ａ】
2009518580.tif 000007
【図４Ｂ】
2009518580.tif 000008
【図４Ｃ】
2009518580.tif 000009
【図４Ｄ】
2009518580.tif 000010
【図５Ａ】
2009518580.tif 000011
【図５Ｂ】
2009518580.tif 000012
【図５Ｃ】
2009518580.tif 000013
【図６】
2009518580.tif 000014
【図７】
2009518580.tif 000015
【図８】
2009518580.tif 000016
【図９】
2009518580.tif 000017
【図１０】
2009518580.tif 000018
【図１１】
2009518580.tif 000019
【国際調査報告】
2009518580.tif 000020