JP3958926B2 - 流体を分配する装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に粘度の高い流体、並びにプロセス流体廃物及び汚濁物が特別に重要である半導体装置製造プロセスなどの製造プロセスに用いられる流体を正確な量で分配する装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多くのプロセスが、ポンピング装置により流体が分配される量及び／又は速度を正確に制御することを必要とする。処理液を確実に均一に塗布すると共に廃物及び不要な消費を避けるために例えば集積回路の製造中に半導体ウェーハーに使用される流体を処理する速度及び量の両方が非常に正確に制御される。半導体産業で使われる化学物質の多くは有毒で且つ高価である。正確に分配すれば有毒廃物処理が回避され、且つ製造コストが下がる。気泡或いは粒子或いはその他の外部汚染の形のプロセス流体の汚濁も、多くのプロセスにおいて慎重に制御されなければならない。半導体装置製造プロセスにおける汚濁は、例えば、収量を低下させると共にプロセス流体が失われ、製造時間がかかるという結果をもたらす。
【０００３】
例えば、マルチチップ・モジュール(ＭＣＭ)、高密度相互接続(ＨＤＩ)部品及びその他の半導体用具の製造は、内側層誘電体としてポリイミド材料の薄い層を付けることを必要とする。ポリイミド・フィルムの所要の厚みは１００ミクロンという小ささであることもあり、またポリイミド・フィルムの最終の厚みは均一でなくてはならなくて、通常は該基板或いはウェーハーの全体にわたって２％以上変動してはならないので、ポリイミド材料は厳しい精度で付けられなければならない。ポリイミドを半導体製造に用いるのに理想的に適したものとする独特の機械的特性及び電気的特性に加えて、ポリイミドは、厳密な注意を必要とする量だけポリイミドをポンピング或いは供給することを困難にする物理的特性も持っている。具体的には、ポリイミドには粘りけがある。半導体の製造に用いられる多くのポリイミドは４００ポアズを上回る粘度を有する。このように高い粘度を有する流体をポンピングするのは困難であり、また濾過しにくい。ポリイミド流体の値段がガロンあたり１５，０００ドルを上回ることは珍しくない。従って、ポリイミド流体を分配するために使用されるポンプ・システムが浪費無しに正確な量を分配することが重要である。
【０００４】
従来技術の流体分配システムは、通常は流体を正確に計測するために容積式ポンプを使用する。従来技術で使用される容積式ポンプの一つの種類はベローズポンプであり、その一例が米国特許第４，４８３，６６５号に開示されている。典型的ベローズポンプでは、ポンピングされるべき流体は１方向逆止弁を通して中空管状ベローズに入る。普通は、該ベローズの排出端部は動かないように拘束されているけれども、他方の端部は、該ベローズを縦方向に膨張及び収縮させるように選択的に働かせる往復運動機械部材に結合されている。収縮させられると、流体は該ベローズから加圧下に排出或いはポンピングされる。ベローズ・ポンプに伴う１つの問題は、ポンピング圧力が高いときに相当の内部圧力がベローズに作用し、それが膨張及び収縮の際の曲がりと共に、ベローズの疲労及び破裂をもたらす結果となることがある。更に、ベローズは圧力下に曲がって精度の損失を生じさせる。この問題を克服するために、ベローズ内のプロセス流体の圧力と少なくとも部分的に釣り合うように流体がベローズを取り囲むチャンバに送り込まれる。ベローズに伴う他の問題は、ベローズのひだ或いは回旋(convolution)が空気或いは化学物質をベローズから完全に追い出すことを困難にすることである。ベローズ内に残っている空気は望ましくない気泡を生じさせる可能性がある。
【０００５】
ダイヤフラム型容積式ポンプは、ベローズ型のポンプに伴う問題の幾つかを克服する。ダイヤフラム・ポンプは、ポンプ・チャンバを２つのセクションに分割するダイヤフラムを有する。作業流体がそのチャンバの一方のセクションに送り込まれたりそのセクションから送り出されたりしてダイヤフラムを前後に動かすことにより、そのチャンバの他方の半分にプロセス流体を引き込んだりプロセス流体をその半分から押し出したりする。該チャンバの中の作業流体の体積の変化が正確に分かるならば、該チャンバの中のプロセス流体の体積も正確に分かり、従って正確な計測に備えることができる。従って、ダイヤフラムの動きを非常に正確に制御するために、ダイヤフラム・ポンプはしばしば圧縮できない作動油で動かされる。ダイヤフラム・ポンプの例が米国特許第４，９５０，１３４号、第５，１６７，８３７号、第５，４９０、７６５号、第５，５１６，４２９号、第５，５２７，１６１号、第５，７６２，７９５号、及び第５，７７２，８９９号に開示されている。
【０００６】
しかし、液圧で動かされるダイヤフラムが例えば穴が開いたりして故障すると、動作油がプロセス流体に押し込まれることがある。この汚濁は下流へ流れて、例えば他のシステムに入り込んだり、或いは例えばそのときに処理されている半導体基板に流れ着いたりして、生産ラインの下流側の他のシステムを汚染する。更に、これらのシステムを整備するときに、工具、手袋及びその他の器材の“クリーンルーム”環境を通して作動油が付いて該クリーンルームを汚染するかも知れない。動作油によって生じる可能性のある汚染を避けるために、ダイヤフラムを空気圧で動かすことができる。しかし、空気は圧縮性であるので、分配量を正確に制御することがいっそう難しくなる。
【０００７】
別の種類の周知の容積式ポンプは、ローリングメンブレンポンプである。ローリングメンブレンポンプはポンプ・チャンバ内の流体を排出する往復運動ピストンを含んでいる。ピストンとポンプ・チャンバの壁との間に移動シールを有するピストン型ポンプとは異なって、流体が該壁とピストンとの間から逃げるのを防ぐために可撓性のメンブレン(薄膜)がピストンと該チャンバの側壁とに取り付けられる。ピストンが動くとき、該メンブレンは該ポンプの側を転がって上がったり下がったりする。しかし、該メンブレンは高圧下で曲がり伸びる。半導体製造プロセスで分配されなければならないプロセス流体の多くは非常に粘りけがあり、非常に高い圧力でポンピングされなければならない。おそらく、この理由から、それは、特に半導体装置の製造プロセスにおいて少量の流体を正確に分配するために従来技術のシステムで使用されているとは思われない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術に見られる問題の１つ以上を解決する改良された精密流体分配装置及び方法を提供する。特に、本発明は、プロセス流体をポンピングするための作動媒体として作動油を使わないことによりプロセス流体及び製造環境を汚染する危険を減少させるとともに、他の種類の容積式ポンプに伴う問題を克服して流体を正確に分配できるようにする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一実施の形態によると、ローリングメンブレンポンプを使用してプロセス流体を正確に計測する際の問題が克服される。伸びに起因するローリングメンブレンポンプのポンプ・チャンバの容積の変化が該ポンプ・チャンバ内の圧力の関数として容認できる程度に予測される。該チャンバ内のプロセス流体の圧力は排出行程の間監視され、プロセス流体の予め選択された量を送り届けるのに必要な排出行程の距離は、メンブレンの曲がり及び伸びを考慮して補正を行うために該行程の間に更新される。プロセス流体の汚染の危険は、プロセス流体をポンピングするためにダイヤフラムを働かせるのに動作油を用いないで、代わりにメンブレンの固体機械的アクチュエータによることによって、相当減少する。更に、従来のベローズポンプとは異なって、ローリングメンブレンポンプは回旋(convolutions)を有しないので容易に一掃され掃除されることができる。
【００１０】
本発明の好ましい別の実施の形態によると、容易に切り離すことのできる電動モーターから動力を供給される機械的アクチュエータに結合されているローリングメンブレンポンプ・ヘッドの使用によって、高精度分配システムが補修し易くされる。従って、ポンプ・チャンバ、チャンバ・ボディー、ローリングメンブレン、ピストン等の排出機構、バルブ及び流体接続部から成る流体通路全体を、該機械的アクチュエータ及びコントローラを妨害することなく補修のためにクリーンルーム環境から容易に除去することができる。そこで、別の清潔なポンプヘッドを据え付けて、システムを非常に迅速に作動状態に戻すことができる。該ポンプヘッドは、容易に清潔にされて再び据え付けられることができる。ローリングメンブレンの内部形状は、それを迅速に洗浄できるようになっている。そこで、製造設備の損失の大きい停止時間を回避することができる。同様に、駆動機構からのポンプヘッドの分離は、該駆動機構を容易に補修したり、必要ならば交換したりすることを可能にする。プロセス流体通路は乱されないので、プロセス流体流路から空気を除去するために流体の損失やパージングは不要である。
【００１１】
本発明の他の利点は、非常に低い粘度(１〜２センチポアズ程度)から非常に高い粘度(３００ポアズ以上)までを有する広範なプロセス流体に使用され得ることである。そのようなプロセス流体の例は、溶剤、レジスト、スピン・オン・グラス(spin on glass (SOG))、ポリイミド、低誘電体、及び半導体装置製造プロセスに使用される他の多くの化学物質を包含するが、それらに限定はされない。半導体装置処理分野によく適してはいるけれども、本発明は他の分野にも使用され得るものである。
【００１２】
好ましい実施の形態では、この方法は、特定の分配が一番目の分配でなければ予測されたメンブレン曲がりに少なくとも部分的に基づいて分配変更量を計算するステップを含んでおり、前記の予測されたメンブレン曲がりは該一番目の分配中の最大ポンプチャンバ圧力に少なくとも部分的に基づいており、該方法は、更に、特定の分配が一番目の分配であるならば少なくとも部分的に該メンブレンの形状に基づいて分配変更量を計算し、その計算された量に少なくとも部分的に基づいて該ポンピング・システムのピストンを動かし、該ポンピング・システムの出口バルブを開き、該ポンプチャンバ圧力を監視して前記ポンプチャンバ圧力の突然の変化を検出して該ポンピング・システムにおける機械的故障を信号で知らせ、該ピストンの運動中の該ポンプチャンバの最大圧力を測定する各ステップを含んでいる。
【００１３】
以降は、添付図面と関連する本発明による実施の形態についての詳細な説明である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、分配システム１００は、電動モーター１０４から動力を供給されるローリングメンブレン容積式ポンプ１０２を含んでいる。該ポンプには圧力センサー１１１(図２ｂ参照)が組み込まれている。ポンプ１０２のチャンバへの入口は入口バルブ１１２に結合され、ポンプのチャンバからの出口は出口バルブ１１４に結合されている。このポンプと２つのバルブとはポンプヘッド組立体１１６と称される。入口バルブは管路を通してプロセス流体の源に結合されており、それは該略図においてはバルク供給容器１１８として示されている。出口バルブは、該流体を必要とするプロセス機構に結合されている。
【００１５】
入口バルブ及び出口バルブは空気圧で動かされる。空気圧バルブ・コントローラ１２０は空気圧源１２２からの加圧空気を入口バルブ又は出口バルブに結合させることによって該バルブを動かし、該バルブは、常閉位置にバイアスされる。空気圧バルブ・コントローラ１２０は、コントローラ１０６からの信号に応答して、ソレノイド制御される空気圧バルブ１２４及び１２６を操作して、入口バルブ１１２及び出口バルブ１１４をそれぞれ開かせる。検出器１２８は、空気圧供給が入口バルブ及び出口バルブを適切に操作するのに不十分である状態を検知する。検出器１３０は、ポンプ１０２からのプロセス流体の漏れを検知する。
【００１６】
モーター１０４，空気圧バルブ・コントローラ１２０，圧力センサー１１１，検出器１２８，検出器１３０はコントローラ１０６と通信する。このコントローラ及び通信手段は如何なる特定の形にも限定されない。例えば、コントローラは、マイクロプロセッサに基づくプログラミング可能なものであってよい。図示されている実施の形態では、コントローラは、プログラミング可能であってマイクロプロセッサに基づく主コントローラ１０８と、プログラミング可能なモーター・コントローラ１１０からなっている。主コントローラ１０８は，直接モーター制御を除いて、分配システムの全ての機能を制御する。それは、どれだけの量又は体積のプロセス流体を分配するべきか、そして分配を何時或いはどんな速度で行わなければならないかを示す情報でプロセス制御を提供するコンピュータ又はその他のコントローラに結合されている。主コントローラは、この情報をポンプ１０２についての対応する押しのけ量(移動量)及び速度値に変換して、この情報をモーター・コントローラ１１０に知らせる。モーター・コントローラは、後述するようにして、圧力センサー１１１の出力に基づいて、指定された距離及び速度で動くようにモーター１０４に指令し、ポンプ１０２内のピストン等の押しのけ(移動)機構に取り付けられているローリング・メンブレンの変形のための補正をする。
【００１７】
ここで図２ａ、２ｂ及び２ｃを参照すると、ポンプ１０２及びモーター１０４の関連する詳細が略図示されており、ポンプは、その断面が示されている。ポンプのハウジングはベース２０２とカバー２０４とから成っている。該カバー内には固体のすなわち堅いピストン２０６が配置されている。可撓性のメンブレン２０８が該ピストンの面２１０に取り付けられている。このメンブレンは、その面から延在してポンプ・ハウジングの内壁に付着し、ポンプ・チャンバ２１２を規定している。好ましい実施の形態では、該メンブレン及びピストンはテフロン(商標)の単一の部材から形成されている。テフロンは、殆どの半導体装置製造プロセスに用いられる流体と反応しない。ピストンが図２ａに示されている完全に引き込まれた位置にあるとき、メンブレンが形成されて、それ自身をハウジングの内壁に押しつけるように該ピストンに付着する。このことは、ピストンがポンプ・チャンバに出入りするときにメンブレンがピストンに転がり付いたりピストンから転がり離れる(roll onto or off)ことを保証する。図２ｂは、部分的に降下された位置にあるピストンを示しており、メンブレンはピストンの面２１０の周りの適切に形成されたロール２１４を有する。ポンプ・チャンバは入口開口部２１６を有し、これを通して、プロセス流体が入口バルブ１１２(図１)通過後に引かれ、該ポンプ・チャンバは更に出口開口部２１８を有し、これを通して、出口バルブ１１４(図１)が開いたときにプロセス流体が分配されるべく存在する。
【００１８】
ピストン２０６は解放可能な継手２２０によってモーター１０４に結合されており、これは、図２ｃに示されているように、ポンプヘッド又はモーターの補修のためにモーターをポンプヘッドから容易に分離することを可能にする。モーターは、その据え付けが示されていないけれども、往復運動してピストンをポンピングするアウトプットを有する。解放可能な継手は、該モーターに付着するベース３０２と、取り外し可能な部材３０３とを含んでおり、その両方が図３に示されている。該継手はマンドレル２２２(図２ａ〜２ｃ参照)の頭部の周りにカラーのようにはまる。取り外し可能な部材が取り外されているとき、マンドレルの頭を該継手のベースに滑り込ませることができる。その二つの部材はネジ(図示されていない)により互いに結合される。強くて信頼できる結合を行うために、マンドレルの頭部は、該継手の内面に形成された溝の中にはまり込む隆起が周囲にある。
【００１９】
モーターは、好ましくは回転出力を有するステッパーモーターで構成される。モーターの運動の回転出力を線形往復運動に変換するために、線形アクチュエータ２３０が該ステッパーモーターの出力をポンプに結合させる。継手であるファスナー２２０はネジ山部材２３２により線形アクチュエータ２３０の出力マンドレルに結合されている。しかし、他の方法で取り付けることもできる。
【００２０】
ここで図４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄを参照し、更に図１及び２ａ、２ｂ及び２ｃを参照すると、分配サイクルはステップ４０２から始まり、このステップにおいて主コントローラ１０８(図１)はコマンドをモーター・コントローラ１１０(図１)に送ると共に、ポンプ内のピストン２０６(図２ａ)が変位する初期距離或いはベースライン距離を示す値と、それが変位される初期速度とをモーター・コントローラに与える。ピストンが動かされるこの距離は、分配されるべきプロセス流体の量の関数である。それは、ピストンが押し出す既知体積に基づいて、メンブレン２０８(図２)の変形を生じさせることのあるチャンバ内の圧力無しで該距離の関数として計算される。該速度は、分配が行われなければならない速度、或いは時間と、分配されるべき量との関数である。該分配コマンドは、例えば主コントローラが製造プロセス・コントローラ又はユーザーから要求を受け取ったことに応答して送られる。その要求は、プロセス流体の一定量と、随意に、特定の分配速度又は時間とを指定することができる。或いは、その量及び速度は主コントローラでプログラミングされてもよい。分配を行うために利用できる十分な変位距離がある限りは、分配サイクルはピストンが特定の位置にあるときに始まらなくてもよい。しかし、分配システムが動力を供給されると、ピストンは図２ａに示されているように完全に引き込まれた位置まで引き込まれる。
【００２１】
分配コマンドを受け取ると、モーター・コントローラは、ステップ４０４で、モーターにより、要求された速度でピストンを前進させる。主コントローラは、モーターが動いていることを検出すると、ステップ４０６で出口バルブ１１４(図１)を開く。ステップ４０８で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによりエラー訂正ループを開始する。このループは、ポンプの押しのけ(移動)行程全体にわたって反復される。このループの間、ピストンの押しのけ距離は、メンブレン２０８(図２)の伸びを補正するためにしばしば更新される。好ましくは可撓性のテフロンから成るメンブレンは、特に高圧で、該チャンバの圧力が増大するときに膨張し或いは変形する傾向がある。その結果として、ポンプ運動の一定の変位の結果として該チャンバから出てゆくと期待される流体は、実際にはポンプ・チャンバ２１２から出てゆかない。その代わりに、該流体の小部分が、広げられたダイヤフラムにより生じたスペースの中に押し込まれる。分配エラーは、ピストン進み距離と関連する要求された総分配体積と該チャンバの圧力との関数として程良く近似され得る。与えられたどの分配の際にもチャンバ圧力は、ポンプ分配速度と、分配される流体の粘度との関数である。しかし、好ましい実施の形態では、ポンプ・チャンバ２１２内の実際の圧力を測定するためにセンサー１１１(図１)が使用される。従って、両方の変数が知られているので、分配エラーを計算することができる。しかし、チャンバ圧力を監視する最も効率的な方法を決定し分配エラーの補正値を計算するために、分配を開始する前にその分配についての総期待時間を見積もることができる。
【００２２】
ステップ４１０において、分配エラーが計算される。好ましい実施の形態では、圧力センサー１１１により測定された該チャンバ内の圧力の関数として分配エラーがモデル化される。エラーを計算するために使用される式は、１つの好ましい実施の形態では、二次多項式ＡＸ²＋ＢＸ＋Ｃであり、ここでＸは圧力であり、係数Ａ、Ｂ及びＣは、ポンプにより実際に分配される量と期待量とを比較する試験から集められた実験データに適合するように該式を調整し、それを分配中の最大チャンバ圧力に相関させることによって決定される。この近似は、良好な結果を与えることが分かっており、現在の殆どの半導体装置製造アプリケーションのために充分な精度を与える。期待分配エラーが計算されると、出発位置及び更新された変位距離の関数である最終モーター位置についての更新された新しい値がステップ４１２で計算され、それはエラーを補正する。ステップ４１４において、ピストンの増大した変位についての調整が行われた後、総分配時間が、元来要求された速度又は時間と同じとなるように、ピストンについての新しい或いは更新された進み速度が計算される。モーター・コントローラは、この進み速度を達成するのに必要なモーター速度を決定し、適切な命令をステップ４１６で発する。
【００２３】
ポンプ・チャンバ内の圧力は、問題を示しているかも知れない突然の圧力低下があるか否か調べるためにステップ４１８で再びチェックされる。もしそのような低下があれば、警報が主コントローラに送られる。典型的な分配中、ポンプ・チャンバ内の圧力は、出口バルブ１１４(図１)が開くときの最初の低下を除いて、割合に滑らかに変化する。ポンプを駆動するモーター又は他のシステムの機械コンポーネントが働かなくなり始めたならば、分配中のチャンバ圧力もおそらく、通常よりは多い頻度で且つ通常よりは大きな振幅で変動する。従って、出口バルブが開かれるときの最初の低下の後のポンプ・チャンバ圧力の鋭いかも知れない低下を監視することによって、駆動システムの故障を、それがユーザーにとって重大な問題となる前に、検出することができる。
【００２４】
判定ステップ４２０でモーターがその最終位置に達していないか又は分配のための時間が経過していなければ、このプロセスはループをなしてステップ４０８に戻る。分配されるべきプロセス流体の量により、分配中に該ループは数百回生じる。もしモーターがその最終位置に達しているか或いは分配時間が経過しているならば、ステップ４２２でモーターはモーター・コントローラにより停止させられる。
【００２５】
ステップ４２４及び４２６で示されているように、主コントローラは、モーター・コントローラ分配シーケンスの終わりを検出すると、ユーザー又はプロセスにより“吸い戻し”が要求されているか否かにより、ステップ４２８でモーターに吸い戻しシーケンスを開始させ、或いはステップ４３４にジャンプして出口バルブ１１４(図１)を閉じる。吸い戻しシーケンスとは、ポンプ１０２(図２)内のピストン２０６の移動を引き込み或いは逆転させて分配機出口の先端又はノズルの中の流体を、該流体の滴下又は乾燥を減少させるのに充分なだけ該先端又はノズルの中に後退させることを指している。ステップ４３０で、モーター・コントローラ１１０は、主コントローラ１０８から通知された速度及び距離の値に基づいてモーター１０４(図１)によりポンプのピストンを逆方向に移動させる。ユーザーは、それらの値をプロセス流体に応じて設定する。
【００２６】
主コントローラ１０８(図１)は、ステップ４３２で吸い戻しシーケンスの終わりを検出すると、４３４で出口バルブ１１４を閉じて最充填プロセスを始める。その再充填プロセス中に、プロセス流体が流体源容器(バルク供給容器)１１８からポンプ・チャンバ２１２(図２)の中に引き込まれる。プロセスの必要条件によっては、再充填プロセスは全ての分配の後に行われなくてもよい。ステップ４３６において、主コントローラは、入口バルブ１１１を開くと共に、ステップ４３８において再充填シーケンスを開始させる命令をモーター・コントローラに送る。再充填シーケンスは、ステップ４４０において、モーターを図２ａに示されている再充填位置或いは完全に引っ込められた位置の方へ動かし始める。それは、主コントローラ１０８から受け取られた初期速度でそうする。ステップ４４２で、監視ループが始まる。メンブレン２０８(図２)は可撓性であるので、大気圧とチャンバ内の圧力との差である高すぎる負のゲージ圧は該メンブレンをポンプ・チャンバの中心の方へ内方にしぼませる。その結果として、ポンプの修理を必要とするメンブレンの変形が生じる。従って、ステップ４４４で、負であるゲージ圧がチェックされる。ゲージ圧の大きさが低ければ、許容できる動作範囲についての所定最小値に基づいて、ステップ４４６においてポンプ１０２内でのピストン２０６(図２)の速度を高めることによって再充填速度を高めることができる。ステップ４４８で、負のゲージ圧の大きさが高すぎれば、許容できる動作範囲についての所定最大値に基づいて、ステップ４５０でメンブレンの潰れを避けるためにピストンの速度を低下させることにより再充填の速度を下げる必要がある。
【００２７】
ステップ４５２で、モーター・コントローラは圧力センサー１１１により測定されたポンプ・チャンバ内の圧力の変化を監視する。典型的な再充填の間は、チャンバ圧力は負のゲージ圧に割合に一定にとどまる。供給源のボトルが空になって空気が管路に引き込まれたならば、再充填中にチャンバ圧力が顕著に変化すると期待される唯一の時間がある。更に、連続する再充填中に、チャンバ内の負のゲージ圧は、より多くの空気が供給源で管路に引き込まれるときに、低下する傾向がある。従って、再充填又は連続する再充填の間、プロセス流体供給源容器が空になっているか否か判定するために、負のゲージ圧の低下、即ち絶対圧力の増大、を検出するためにチャンバ圧力が監視される。与えられた再充填シーケンスにおいてピストンが動く距離が単一の再充填内でゲージ圧低下を検出するのに充分な時間を与えないならば、連続する再充填を監視しなければならない。ステップ４５２でモーター・コントローラによって供給源が空である状態が検出されたならば、ステップ４５８でモーターを停止させることによって再充填が停止され、ステップ４５６で警報が主コントローラに送られるが、それはユーザーに注意を促す。この供給源空検出方法は、供給源の近くにおかれる在来の機械的泡センサーと比べて、そのようなセンサーとは異なって該方法が機械的調整をしばしばは行わないという利点を有する。第２に、泡センサーは、動く部分を有するので、より頻繁に故障しがちである。その他の場合には、再充填プロセスは、モーターが図２ａに示されているように完全に引き込まれた“ホーム”位置であってよい所定最終位置又はその他の所定位置に達するか、或いは時間経過が生じるまで、継続する。例えば、再充填が既知の分配プロセス間に行われるならば、再充填時間は分配サイクル間の時間に設定されてよい。或いは、分配要求が受け取られたときに再充填シーケンスを停止させることができる。主コントローラは、ステップ４６０で再充填シーケンスの終了を検出すると、ステップ４６２で入口バルブ１１１(図１)を閉じる。
【００２８】
図５ａ、５ｂ、及び５ｃは、図１の流体分配システムについての別の実施の形態の分配プロセスを示している。図５を参照し、更に図１及び２ａ、２ｂ及び２ｃを参照すると、分配サイクルはステップ５０２で主コントローラ１０８(図１)がコマンドをモーター・コントローラ１１０に送ることから始まる。該コマンドが一番目の分配のためのものか否かがステップ５０４で判定される。そのコマンドが一番目の分配についてのものでなければ、ステップ５０３で、分配エラーが計算される。好ましい実施の形態では、一番目の分配中、圧力センサー１１１により測定されたチャンバ内の最大圧力の関数として分配エラーがモデル化される。エラーを計算するために使われる式は、１つの好ましい実施の形態では、二次多項式ＡＸ²＋ＢＸ＋Ｃであり、ここでＸは圧力であり、係数Ａ、Ｂ及びＣは、ポンプにより実際に分配される量を期待される量と比較する試験から収集された実験データに該式を適合させて、それを分配中の最大チャンバ圧力と相関させることにより決定される。この近似が良好な結果を与えるということが分かっており、現在の殆どの半導体装置製造アプリケーションについて充分な精度を与える。メンブレンは、主としてポンプ・チャンバ圧力の関数である予測可能な態様で曲がったり広がったりし、分配エラーは、予測されたメンブレン曲がりに基づいて分配を変更するべき量を与える。
【００２９】
ステップ５０６で、モーター・コントローラは、好ましくはダイヤフラムの形状と分配量との関数である初期分配補正量を計算する。初期分配補正量は経験的に、好ましくはメンブレンの機械的挙動についての知識に基づいて測定されることができる。エラーを計算するために使われる式は、１つの好ましい実施の形態では、二次多項式ＡＸ２＋ＢＸ＋Ｃであり、ここでｘは分配距離であり、係数Ａ、Ｂ及びＣは、ポンプにより実際に分配される量を期待される量と比較する試験から収集された実験データに該式を適合させて、それを分配距離と相関させることにより決定される。
【００３０】
ステップ５０７で、モーター・コントローラは次の要素、即ち速度、距離、分配補正量など、のうちの１つ以上に基づいてモーターによりピストンを前進させる。速度は、好ましくは、分配が行われる速度又は時間と、分配されるべき量との関数である。分配コマンドは、主コントローラに応答して、例えば製造プロセスコントローラ又はユーザーからの要求を受け取ったことに応答して、送られることがある。その要求は、プロセス流体の一定量と、随意に特定の分配速度又は時間とを指定することができる。或いは、この量と速度とは主コントローラでプログラミングされてもよい。ピストンが動かされる距離は、好ましくは、分配されるべきプロセス流体の量の関数である。それは、メンブレン２０８(図２)の変形を生じさせることのある圧力がチャンバ内に存在しないときの該距離の関数としてピストンが変位する既知の体積に基づいて計算される。分配を行うために充分な変位距離がある限りは、分配サイクルはピストンが特定の場所にあるときに始まる必要はない。しかし、分配システムに動力が供給されると、ピストンは図２ａに示されているように、完全に引き込まれた位置まで引き込まれる。
【００３１】
モーターが動いていることを主コントローラが検出すると、それはステップ５０８で出口バルブ１１４を開く。ステップ５１０で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによってポンプ・チャンバ圧力を測定する。好ましい実施の形態では、分配中に測定される最大圧力が記憶される。図４のフローチャートに関して説明した方法とは異なって、ピストンの変位距離はメンブレン２０８(図２)の伸びを補正するために頻繁には更新されない。ステップ５１２で、ポンプ・チャンバ圧力の割合に急速な低下を測定するためにポンプ・チャンバ圧力が監視される。ポンプ・チャンバ圧力の急速な低下が検出された場合には、機械的故障の検出を示す信号が主コントローラに送られる。従って、ポンプ・チャンバ圧力の急速な低下を監視することによってポンプの機械的故障を検出することができる。従って、上で説明した方法では、実際の故障或いは将来起こり得る故障があることがオペレータに知らされ、オペレータは修理のための計画を立てることができる。
【００３２】
ステップ５１４で、ポンプ・チャンバ圧力が所定の限界より高いか否か判定される。もしポンプ・チャンバ圧力が所定限界より高ければ、ステップ５１６で、高圧状態を意味する信号が生成され、モーターは停止される。もしポンプ・チャンバ圧力がその所定限界より高くなければ、ステップ５１８においてモーターが最終位置に達しているか否か判定される。もしモーターが最終位置に達していなければ、ステップ５１０から始まるステップが反復される。もしモーターがその最終位置に達していれば、ステップ５２０でモーターはモーター・コントローラにより停止させられる。
【００３３】
ステップ５２２及び５２４で示されているように、主コントローラは、モーター・コントローラ分配シーケンスの終わりを検出すると、ユーザー又はプロセスにより“吸い戻し”が要求されているか否かにより、ステップ５２６でモーターに吸い戻しシーケンスを開始させ、或いはステップ５４４に跳んで出口バルブ１１４(図１)を閉じる。吸い戻しシーケンスとは、ポンプ１０２(図２)内のピストン２０６の移動を引き込むか或いは逆転させて分配機出口の先端又はノズルの中の流体を、該流体の滴下又は乾燥を減少させるのに充分なだけ該先端又はノズルの中に後退させることを指している。ステップ５３０で、モーター・コントローラ１１０は、主コントローラ１０８から通知された速度及び距離の値に基づいて、モーター１０４(図１)によりポンプのピストンを逆方向に動かす。好ましい実施の形態では、ユーザーはこれらの値をプロセス流体に応じて設定する。
【００３４】
ステップ５３２で、モーター・コントローラはポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図２)を読むことによりポンプ・チャンバ圧力を測定する。ステップ５３４で、ポンプ・チャンバ圧力が所定限界より低いか否か判定する。もしポンプ・チャンバ圧力が所定限界より低ければ、ステップ５３６で低圧状態を意味する信号が生成されてモーターが停止させられる。もしポンプ・チャンバ圧力が所定限界より低くはなければ、ステップ５３８でピストンが最終吸い戻し位置に達しているか否か判定される。好ましい実施の形態では、圧力検出はピストンの運動中連続的に行われる。もしピストンが最終吸い戻し位置に達していなければ、ステップ５３２から始まるプロセスが反復される。もしピストンがその最終位置に達しているならば、ステップ５４０で好ましくはモーター・コントローラによりモーターが止められる。
【００３５】
主コントローラ１０８(図１)は、ステップ５４２で吸い戻しシーケンスの終わりを検出すると、５４４で出口バルブ１１４を閉じて再充填プロセスを開始する。再充填プロセス中、プロセス流体が流体源容器１１８からポンプ・チャンバ２１２(図２)の中に引き込まれる。再充填プロセスは、プロセスの必要条件に応じて、必ずしも全ての分配の後に行われなくてもよい。ステップ５４６で、主コントローラは、入口バルブ１１１を開き、ステップ５４８で再充填シーケンスを開始させる命令をモーター・コントローラに送る。
【００３６】
図５ｃはモーター制御再充填シーケンスについてのフローチャートである。ステップ５５０で、現在の充填は処方パラメータ(recipe parameters)が変更されて以来１回目の再充填であるか否か判定される。好ましい実施の形態では、処方パラメータは、分配動作についての、分配されるべき量、分配速度、時間セッティング等の種々のパラメータを定義する。例えば、処方パラメータは、２秒間で３ｍＬの分配量と、４秒間の再充填時間とを指定することができる。
【００３７】
ステップ５５２で、再充填について自動速度機能が要求されているか否かが判定される。その再充填について自動速度機能が要求されているならば、ステップ６００で、自動速度再充填が実行される。ここで、図６のフローチャートを参照して自動速度再充填プロセスについて説明をする。もし自動速度再充填機能が要求されていなければ、処方パラメータ変更(ステップ５６０)後の１回目の再充填について一定速度再充填プロセスが実行される。
【００３８】
好ましい実施の形態では、現在の再充填が処方パラメータが変更された後の１回目の再充填でなければ、ステップ５５４で、その再充填について自動速度機能が要求されているか否かが判定される。その再充填について自動速度機能が要求されていれば、ステップ５５６で、現在の再充填が処方パラメータが変更された後の２回目の再充填であるか否かが判定される。もし現在の再充填が処方パラメータ変更後の２回目の再充填であるならば、ステップ５５８で、モーターの速度が前の自動速度再充填で測定された最大速度の関数として設定される。その後、処方パラメータ変更後の１回目の再充填について一定速度再充填(ステップ５６０)が実行される。
【００３９】
ステップ５６２で、モーター・コントローラはモーターを再充填位置の方へ動かす。ステップ５６４で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによりポンプ・チャンバ圧力を測定する。好ましい実施の形態では、ステップ５６６で、現在読まれているポンプ・チャンバ圧力が再充填中に現れた前の記録されている圧力より高いか否かが判定される。もしそうならば、好ましい実施の形態では、現在の圧力の値が、後述するように後の分配において使用されるべきソフトウェア供給源空決定(Software Source Empty Detection(ＳＳＥＤ))のためのベンチマーク値として記録される。ステップ５６８で、ポンプ・チャンバ圧力が所定限界値より低いか否かが判定される。もしポンプ・チャンバ圧力が所定限界値より低ければ、ステップ５７０で、低圧力状態を意味する信号が生成され、モーターが止められる。もしポンプ・チャンバ圧力がその所定限界値より低くなければ、ステップ５７２で、ピストンが最終再充填位置に達しているか否かが判定される。もしピストンが最終再充填位置に達していなければ、ステップ５６４から始まるプロセスが反復される。もしピストンが最終再充填位置に達していれば、ステップ５７４でモーターが好ましくはモーター・コントローラにより止められる。モーターが止められると、好ましい実施の形態では、本明細書で図７を参照して説明するポンプ・チャンバ前充填プロセス７００が実行される。
【００４０】
もし現在の再充填が処方パラメータ変更後の１回目の再充填ではなくて該再充填について自動速度機能が要求されていなければ、或いはもし現在の再充填が処方パラメータ変更後の２回目の再充填でないならば、処方パラメータ変更後の１回目の再充填以外の再充填のために一定速度再充填(ステップ５７６)が実行される。ステップ５７８で、モーター・コントローラはモーターを再充填位置の方へ動かす。ステップ５８０で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによりポンプ・チャンバ圧力を測定する。好ましい実施の形態では、ステップ５８２で、現在読まれているポンプ・チャンバ圧力がＳＳＥＤベンチマーク値と、誤警報を防ぐためのオフセットとの和より大きいか否かが判定される。ＳＳＥＤベンチマークは、一定速度再充填において再充填速度が一定であるので再充填圧力が一定であることによる。もし供給源のボトルが再充填中に空になると、圧力は空気／ガスが該チャンバに引き込まれるのに連れて高まる。もし現在読まれているポンプ・チャンバ圧力がＳＳＥＤベンチマーク値と該オフセットとの和より大きければ、好ましい実施の形態では、ステップ５８４で、供給源空警報信号が生成され、モーターが止められる。ポンプ・チャンバ圧力をＳＳＥＤベンチマーク値と比較することにより、供給源を監視して該流体源が空になっているか否か、そして何時空になったかを判定することができる。従って、本発明の好ましい実施の形態では、供給源が空になった時点を判定するために校正に頼る必要はなくなる。
【００４１】
ステップ５８６で、ポンプ・チャンバ圧力が所定限界値より低いか否かが判定される。もしポンプ・チャンバ圧力が所定限界値より低ければ、低圧力状態を意味する信号が生成され、モーターが止められる。もしポンプ・チャンバ圧力がその所定限界値より低くなければ、ステップ５９０で、ピストンが最終再充填位置に達しているか否かが判定される。もしピストンが最終再充填位置に達していなければ、ステップ５８０から始まるプロセスが反復される。もしピストンが該最終再充填位置に達していれば、ステップ５９２でモーターが好ましくはモーター・コントローラにより止められる。好ましい実施の形態では、モーターが停止すると、図７を参照して本明細書で説明するポンプ・チャンバ前充填プロセス７００が実行される。
【００４２】
図６は、図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態である自動速度再充填プロセスを表すフローチャート６００である。もし現在の再充填が処方パラメータ変更後の１回目の再充填であって自動速度機能が該再充填について要求されているならば、図６の自動速度再充填プロセスが実行される。自動速度再充填シーケンスは、ステップ６０２で、モーターを図２ａに示されている再充填された或いは完全に引き込まれた位置へ動かし始める。それは、好ましくは主コントローラ１０８から受け取られた非常に低い初期速度で行われる。ステップ６０４で、ポンプ・チャンバ圧力が測定される。該圧力がステップ６０６で決定される最小所定スレショルド値に達するまで、再充填速度が高められる(ステップ６０８)。例えばピストン２０６の速度を高めることによって、再充填速度を高めることができる。該圧力が最小所定スレショルド値に達すると、許容できる動作範囲についての最小値に基づいて該圧力が低すぎるか否かがステップ６１０で判定される。もし該圧力が低すぎれば、メンブレンの潰れを避けるために好ましくはピストンの速度を低下させることによって再充填速度がステップ６１２で下げられる。ステップ６１４で、達成された最大速度が記録される。その記録された最大速度は、後の分配で使用されることができる。
【００４３】
ステップ６１６で、モーターが最終位置に達しているか否かが判定される。もしモーターが最終位置に達していなければ、ステップ６０４から始まるプロセスが反復される。もしモーターがその最終位置に達していれば、ステップ６１８でモーターはモーター・コントローラによって停止させられる。ステップ６２０で、主コントローラは再充填シーケンスの終わりを検出し、ステップ６２２で主コントローラは入口バルブ１１１を閉じる。
【００４４】
図７は図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態であるポンプ・チャンバ前充填プロセスを表すフローチャート７００である。ステップ７０２で、好ましくは主コントローラによって全てのバルブが閉じられるのでポンプは封印(密閉)される。ステップ７０４で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによってポンプ・チャンバ圧力を測定する。ステップ７０６で、ポンプ・チャンバ圧力が所定前充填圧力より大きいか否かが判定される。好ましい実施の形態では、その所定前充填圧力は５ｐｓｉｇである。もし該圧力がその所定前充填圧力より大きければ、ステップ７０８で、該ポンプ・チャンバ圧力が所望の前充填圧力より所定量だけ低くなるまでポンプ・ピストンが後退させられる。好ましい実施の形態では、その所定量は３ｐｓｉｇであり、所望の前充填圧力は５ｐｓｉｇである。ステップ７１２で、ポンプ・チャンバ圧力が所望の前充填圧力になるまで前進させられる。
【００４５】
好ましい実施の形態では、図７のプロセスは、ポンプ・ピストンを動かす全ての動作の終了時に実行される。図１の流体分配システムで使用されるメンブレンの性質の故に、分配前にポンプ・チャンバの圧力を制御することは困難である。それは、メンブレンがその実用寿命の間にうねったり、曲がったり、縮んだり永久的に伸びたりしがちだからである。図７の好ましい実施の形態のポンプ・チャンバ前充填プロセスは、メンブレンのこれらの特性の１つ以上を補償する。
【００４６】
また、各分配の前に、メンブレンを適切にうねらせて次の分配に備えることが望ましい。図７のポンプ・チャンバ前充填プロセスの利点は、各分配が所望の前充填圧力から始まることである。その結果として、該プロセスの一貫性及び反復可能性をメンブレンの実用寿命の間維持することができる。
【００４７】
図８は、図１の分配システムにおいて流体をチャンバに引き込むための好ましい実施の形態の自動速度機能を表すフローチャート８００である。ステップ８０２で、モーター・コントローラはポンプ・チャンバ容積を増大させるためにモーターによりピストンを動かす。ポンプ・チャンバ容積の増加の結果として、ポンプ・チャンバ圧力が低下して流体が引き込まれる。好ましい実施の形態では、ステップ８０３で、ポンプの入口バルブが好ましくは主コントローラによって開かれる。ステップ８０４で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによってポンプ・チャンバ圧力を測定する。該圧力がステップ８０６で決定される所定最小限界値に達するまで、モーター速度が高められる(ステップ８０８)。好ましい実施の形態では、所定最小限界値は−８ｐｓｉｇである。該圧力が所定最小限界値に達すると、該圧力が許容できる動作範囲についての最小値より低いか否かがステップ８１０で判定される。好ましい実施の形態では、許容できる動作範囲についての最小値は−１０ｐｓｉｇである。もし現在の圧力が許容できる動作範囲についての最小値より低ければ、モーター速度が減少させられる。ステップ８１４で、ピストンが要求された距離だけ移動したか否かが判定される。もしピストンが要求された距離だけ移動していなければ、ステップ８０４から始まるプロセスが反復される。もしピストンが要求された距離だけ移動していれば、ステップ８１５でモーター・コントローラはモーターを停止させる。ステップ８１６で、主コントローラは入口バルブを閉じる。
【００４８】
図９は、図１の分配システムにおいてチャンバから流体を押し出すための好ましい実施の形態の自動速度機能を表すフローチャート９００である。ステップ９０２で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバの容積を減少させるためにモーターによりピストンを動かす。ポンプ・チャンバ容積の減少は、ポンプ・チャンバ圧力が増大して流体が押し出されるという結果をもたらす。好ましい実施の形態では、ステップ９０３で、ポンプの出口バルブが好ましくは主コントローラによって開かれる。ステップ９０４で、モーター・コントローラは、ポンプ・チャンバ圧力センサー１１１(図１)を読むことによってポンプ・チャンバ圧力を測定する。該圧力がステップ９０６で判定されるように所定最大限界値に達するまで、モーター速度が高められる(ステップ９０８)。好ましい実施の形態では、その所定最大限界値は８５ｐｓｉｇである。該圧力がその所定最大限界値に達すると、ステップ９１０で、該圧力が許容できる動作範囲についての最大値より高いか否かが判定される。好ましい実施の形態では、許容できる動作範囲についての最大値は１００ｐｓｉｇである。もし該圧力が許容できる動作範囲についての最大値より高ければ、モーター速度が低められる。ステップ９１４で、ピストンが要求された距離だけ移動したか否かが判定される。もしピストンが要求された距離だけ移動していなければ、ステップ９０４から始まるプロセスが反復される。もしピストンが要求された距離だけ移動していれば、ステップ９１５でモーター・コントローラはモーターを停止させる。ステップ９１６で、主コントローラは出口バルブを閉じる。
【００４９】
図８のフローチャートは、ポンプ・ピストンが後退させられて流体を該チャンバの中に引き込むときに好ましく使用される。図９のフローチャートは、ポンプ・ピストンが前進して流体を該チャンバから押し出すときに好ましく使用される。該チャンバ内の圧力は、例えばピストンの速度、流体の粘度、ポンプへの配管取り付けなどの、いろいろな要素による。図８及び９の自動速度プロセスの１つの利点は、流体が該チャンバから押し出されているのか、それとも該チャンバの中に引き込まれているのかにより、ポンプ・チャンバ圧力が最大許容値又は最小許容値に近くなるようにピストンの速度が自動的に調整され得ることである。ポンプ・チャンバ内の圧力が自動的に調整されるので、図８及び９のプロセスのもう一つの利点は、ポンプのプライミングの際にポンプのオペレータが該流体の粘度に基づいて或いはポンプがどのように配管されているかに基づいて圧力を監視する必要が無いということである。更に、プライミング操作は在来の手によるセットアップ操作より遙かに高速であり、在来の手によるセットアップ操作は、一般に、ポンプをセットアップする試行錯誤方法をオペレータが採用することを必要とし、それは流体の粘度とポンプの配管とに基づく実験を必要とする。
【００５０】
本明細書で説明したポンプ・チャンバからの閉ループ圧力フィードバックは数個の利点を与える。例えば、分配補正、圧力限界値検出、流体をポンプの中へ、ポンプから外へ、或いはポンプを通して流体を移動させるための自動速度機能、供給源空検出、機械的故障検出などである。
【００５１】
以上、本発明のいろいろな実施の形態を主コントローラ及びモーター・コントローラとの関連で説明したけれども、本発明はそのようには限定されなくて、別の実施の形態ではいろいろな機能を実行するために単一のコントローラを使用することができる。
【００５２】
更に、上で説明した本発明のいろいろな実施の形態では、圧力センサーはポンプに組み込まれているけれども、本発明はそのようには限定されない。別の実施の形態では、圧力センサーは、例えば、ポンプ・チャンバで発生した圧力信号の伝送を可能にする形状及びサイズを有するオリフィスを通してポンプ・チャンバに油圧的に連結されてよい。更に他の実施の形態では、圧力センサーがポンプ・チャンバ内の圧力を感知できるように圧力センサーはポンプの近傍に配置されてもよい。
【００５３】
以上の説明は本発明の１つの模範的実施の形態に関してなされている。しかし、本発明の範囲から逸脱せずにその実施の形態を修正し或いは変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 流体分配システムの略図である。
【図２ａ】 図１の分配システムで使用される一部断面で示されている略図示されているモーター及びポンプである。
【図２ｂ】 図１の分配システムで使用される、一部断面で示されている、略図示されているモーター及びポンプである。
【図２ｃ】 図１の分配システムで使用される、一部断面で示されている、略図示されているモーター及びポンプである。
【図３】 図２ａ、２ｂ及び２ｃに示されているモーター及びポンプを結合させるための継手の斜視図である。
【図４ａ】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図４ｂ】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図４ｃ】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図４ｄ】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図５ａ】 図１の流体分配システムのための別の実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図５ｂ】 図１の流体分配システムのための別の実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図５ｃ】 図１の流体分配システムのための別の実施の形態の分配プロセスを表すフローチャートである。
【図６】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態自動速度再装填プロセスを表すフローチャートである。
【図７】 図１の流体分配システムのための好ましい実施の形態のポンプ・チャンバ前装填プロセスを表すフローチャートである。
【図８】 図１の分配システムのチャンバに流体を引き込むための好ましい実施の形態の自動速度機能を表すフローチャートである。
【図９】 図１の分配システムのチャンバから流体を押し出すための好ましい実施の形態の自動速度機能を表すフローチャートである。

Claims (17)

1. 半導体製造プロセスに用いられる化学物質を分配する流体を分配する装置であって、
   半導体製造で使用される化学物質を蓄える供給容器と、
   上記供給容器と流体が流れるように結合し、所望量の化学物質をポンピングするピストンと可撓性を有するメンブレンを有するポンプであって、上記ピストンがポンプ・チャンバ内で往復運動し、上記メンブレンが上記ピストンにより一部が支持され上記ピストンから延在して上記ポンプの内壁に固定されてポンプ・チャンバを形成し、上記ピストンの動きにより移動して、移動した距離に基づく量の化学物質を移動させ、上記メンブレンがポンピングサイクルの少なくとも一部の間でポンプ・チャンバ内の圧力によって変形しこの変形により変形がない場合に比べてより少ない量の化学物質がポンプ・チャンバから移動するものと、さらに、
   上記ピストンを動かして上記ポンプの出口側から化学物質を分配するコントローラ機構であって、所望量の化学物質をポンピングするために分配中のメンブレンの予測される変形を計算するものと、
   を備えた装置。
2. ポンプ・チャンバに結合されてポンプ・チャンバ内の化学物質の圧力を検出する圧力センサーをさらに備え、メンブレンの変形はピストンの移動中にメンブレンに働くポンプ・チャンバ内の化学物質の圧力に少なくとも起因するもので、コントローラ機構はピストンを動かして検出された圧力に一部、基づいてメンブレンの予測される変形を計算する、請求項１に記載の装置。
3. 化学物質の圧力は一番目の化学物質の分配の間で得られ、その後の分配時のメンブレンの予測される変形は、一番目の分配時の圧力に少なくとも基づくものである請求項２に記載の装置。
4. 一番目の分配時に得られた圧力は、一番目の分配の間に検出された最大圧力を含んでいる請求項３に記載の装置。
5. メンブレンの変形は送り出される化学物質の所望量に少なくとも基づく請求項１に記載の装置。
6. ポンプ・チャンバ内の圧力を検出する圧力センサーをさらに備え、コントローラ機構が故障を示す急速な圧力低下の検出のためにピストンの移動中の圧力を監視する請求項１に記載の装置。
7. ピストンに取り外し可能に結合された線形往復運動をする機械的なアクチュエータをさらに備えた請求項１に記載の装置。
8. 取り外し可能な継手によってピストンに取り外し可能に結合された線形往復運動をする機械的アクチュエータをさらに備えた請求項１に記載の装置。
9. コントローラ機構が継手によって取り外し可能にピストンに結合された線形往復運動をする機械的アクチュエータを含み、継手は取り外し可能な部分を有し、取り外し可能な部分は使用時には上記ピストンと機械的アクチュエータを結合させ、取り外された時には、ピストンから機械的アクチュエータを切り離すためにピストンと機械的アクチュエータが相互に動くようにする請求項１に記載の装置。
10. ピストンと可撓性を有するメンブレンを有し、上記ピストンが上記メンブレンの一部を支持しメンブレンが上記ピストンから延在してポンプの内壁に固定されてポンプ・チャンバを形成する上記ポンプを使用した精密な量の粘りけのある流体を分配するための流体を分配する方法であって、
    分配中のメンブレンの変形によるポンプ・チャンバ内での増加体積を考慮してピストンを動かす距離の調整を決定するステップであって、調整量が分配中のメンブレンの予測される変形に少なくとも基づくものであるものと、
    粘りけのある流体が分配されるようにポンプの出口バルブを開放するステップと、
    所望量の粘りけのある流体をポンプ・チャンバから移動させるためにピストンを調整された距離動かすステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
11. 分配中にポンプ・チャンバ内の流体の圧力を監視するステップをさらに含む請求項１０に記載の方法。
12. 圧力の監視がポンプ・チャンバ圧力の急速な低下の監視と分配の停止を含む請求項１１に記載の方法。
13. 分配中にポンプ・チャンバ内の流体の圧力に応じてピストンの動作速度を自動的に調整するステップをさらに含む請求項１１に記載の方法。
14. ピストンの動作速度を自動的に調整するステップが、
    ポンプ・チャンバ内の流体の圧力が予め定められた最大圧力に達するまでピストンの動作速度を増加させるステップと、
    上記圧力がポンプの動作にふさわしい予め定められた高圧力より高くなったらピストンの動作速度を減少させるステップと、
    を含む請求項１３に記載の方法。
15. 予測されるメンブレンの変形が、ピストンの動作中の分配される粘りけのある流体の所望量に少なくとも基づく請求項１０に記載の方法。
16. 予測されるメンブレンの変形が、前の分配中に測定されたポンプ・チャンバ内の流体の圧力に少なくとも基づく請求項１０に記載の方法。
17. ポンプ・チャンバ内の流体の圧力が前の分配中の流体の最大圧力である請求項１６に記載の方法。

Images