KR101308175B1 - 분배 체적의 오차 보상 방법, 다단계 펌프, 및 시스템 컴플라이언스 보상 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 펌프를 이용하여 정확하게 유체를 분배하는 펌핑 시스템에 관한 것이다. 본 발명의 실시예는 분배 시스템의 컴플라이언스(compliance)에 대한 보정에 의해 펌프가 분배하는 유체의 양에 있어서의 오차를 줄이는 시스템 및 방법을 제공한다.

Description

분배 체적의 오차 보상 방법, 다단계 펌프, 및 시스템 컴플라이언스 보상 방법{A METHOD FOR COMPENSATING FOR ERRORS IN DISPENSE VOLUMES, A MULTI-STAGE PUMP, AND A METHOD FOR COMPENSATING FOR SYSTEM COMPLIANCE}
관련 출원
본 출원은, 35 U.S.C 119(e) 하에서 발명의 명칭이 "오차 체적 방식의 시스템 및 방법(Error Volume System and Method)"이며 케드론 등이 출원한 미국 가특허 출원 제60/742,304호의 이익 및 우선권을 주장하며, 상기 미국 가특허 출원은 인용함으로써 본 명세서에 그 전체 내용이 포함된다.
본 발명은 대체로 유체 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 펌프에서의 오차 보정에 관한 것이다.
펌핑 장치에 의해 분배되는 유체의 유량 및/또는 속도에 대한 정밀한 제어가 요구되는 다수의 용례가 있다. 예컨대 반도체 공정에 있어서, 반도체 웨이퍼에 도포되는 포토레지스트 화학물질과 같은 광화학약품의 유량 및 속도를 제어하는 것은 중요하다. 공정 중에 반도체 웨이퍼에 도포되는 코팅은 일반적으로, 웨이퍼의 표면 전체에 걸쳐 옹스트롬 단위로 측정되는 편평도(flatness)를 요구한다. 공정액(processing liquid)이 균일하게 도포되는 것을 보장하기 위해서는 처리용 화학약품이 웨이퍼에 도포되는 속도를 제어해야만 한다.
유체를 웨이퍼에 분배하기 위한 펌프 및 관련 시스템 구성요소는 일반적으로 어느 정도의 컴플라이언스(compliance)를 갖는다. 다시 말하면, 펌프 및 관련 시스템 구성요소는 이들에 인가되는 압력의 크기에 기초하여 치수 면에서 팽창하는 경향이 있다. 결과적으로, 펌프에 의해 행해지는 일의 크기 중 일부는 유체를 이동시키는 것이 아닌 시스템 컴플라이언스에 소요된다. 펌프 및 시스템 컴플라이언스를 고려하지 않는 경우, 펌프는 의도된 것보다 적은 양의 유체를 분배할 수 있거나 또는 불량한 유체 특성을 갖는 분배를 행할 수 있다. 따라서, 시스템 및 방법은 분배 시스템의 전반적인 컴플라이언스를 고려해야 할 필요가 있다.
본 발명의 실시예는 펌프가 분배하는 유체의 양에 있어서의 오차를 줄이기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 분배 펌프의 분배 체적에 있어서의 오차를 보상하기 위한 방법을 포함하며, 이 방법은 분배 레시피에 따른 분배 체적량을 결정하는 단계, 분배 레시피에 기초하여 유체 특성(예컨대, 점도 또는 다른 특성)에 대한 값을 결정하는 단계, 분배 시스템에서의 컴플라이언스를 고려한 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계로부터 유체 특성의 값을 기초로 오차 체적량을 결정하는 단계, 및 노즐로부터 분배 체적량의 유체를 분배하기 위해 분배 레시피 및 오차 체적량으로부터 결정된 분배 체적량을 고려하여 분배 펌프 내의 피스톤을 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 또한 사용자가 지정한 체적과 같은 다른 오차 체적에 대한 보상을 포함할 수 있다. 분배 체적을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 지시된 소정 시간 내에 분배 체적 및 오차 체적을 고려하여 피스톤을 소정 위치까지 이동시키도록 펌프를 제어할 수 있다. 상기 방법은 시험용 분배 시스템에서 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 규명하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 시험용 분배 시스템은, 다단계 펌프의 출구 포트와 출구 밸브 사이에 연결되는 제1 관, 및 출구 밸브와 노즐 사이에 연결되는 제2 관을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 분배 챔버를 형성하는 펌프 본체, 분배 챔버 내에 배치된 다이어프램, 다이어프램을 이동시키기 위해 분배 챔버 내에서 왕복하는 피스톤, 피스톤을 왕복시키기 위해 피스톤에 연결된 모터, 및 모터에 연결된(즉, 모터를 직접적으로 또는 간접적으로 제어할 수 있는) 제어기로 이루어지는 다단계 펌프를 포함한다. 제어기는 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계를 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 또한, 제어기는, 분배 레시피로부터 분배 체적량을 결정하도록, 분배 레시피에 기초하여 유체 특성에 대한 값을 결정하도록, 상관관계로부터 유체 특성의 값에 기초하여 오차 체적량을 결정하기 위해 메모리에 엑세스하도록, 그리고 적어도 오차 체적량 및 분배 체적량을 이동시키는 것과 관련된 소정 위치까지 제어기에 의해 피스톤을 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하도록 작동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 펌프에 의해 행해지는 분배 작동에 있어서 시스템 컴플라이언스를 보상하는 방법을 포함하며, 이 방법은 시험용 분배 시스템에 설치된 시험용 펌프를 이용하여 실행되는 부분 및 반도체 제조 설비에 설치된 펌프를 이용하여 실행되는 부분을 포함한다. 반도체 제조 설비에 설치된 펌프는 시험용 펌프와 동일할 수 있거나 또는 상이할 수 있다. 시스템 컴플라이언스를 보상하는 방법은, 시험용 펌프와 함께 유체 특성에 대한 다양한 값을 갖는 소정 세트의 시험용 유체를 이용하여 대응하는 분배 체적 요구량만큼 소정 세트의 시험 분배를 행하는 단계, 및 분배 시스템에서의 컴플라이언스(즉, 펌프, 관, 및 관련 구성요소는 유체가 펌프로부터 소정 위치까지 분배될 때 컴플라이언스를 나타냄)를 고려하여 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계를 결정하기 위해 분배 체적 요구량과 관련하여 소정 세트의 시험 분배의 실제 분배 체적량을 분석하는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법은, 펌프가 반도체 제조 설비에 설치되어 있는 상태에서, 공정액을 분배하기 위한 분배 레시피에 따라 제조 공정의 분배 체적 요구량을 결정하는 단계, 분배 레시피에 기초하여 공정액에 대한 유체 특성값을 결정하는 단계, 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계로부터 공정액에 대한 유체 특성값을 기초로 오차 체적량을 결정하는 단계, 및 노즐로부터 웨이퍼까지 분배 체적량의 유체를 분배하기 위해 분배 레시피 및 오차 체적량에 따라 결정된 제조 공정의 분배 체적 요구량을 고려하여 피스톤을 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 시험용 분배 시스템은, 시험용 펌프의 출구 포트와 출구 밸브 사이에 연결된 제1 관, 및 출구 밸브와 시험용 노즐 사이에 연결된 제2 관을 포함할 수 있다.
시험용 펌프에서 행해질 수 있는 예시적인 단계에는, a) 시험용 유체들의 군으로부터 선택된 시험용 유체를 이용하여 대응되는 분배 체적 요구량을 갖는 시험 분배를 행하는 단계, b) 평균적인 실제 분배 체적량을 결정하는 단계, c) 추가적인 분배 체적 요구량의 각각의 세트에 대해 단계들[a) 및 b)]을 반복하는 단계, d) 각각의 시험용 유체가 유체 특성에 대해 상이한 값을 갖는 경우 시험용 유체들의 군으로부터 선택된 시험용 유체를 신규의 시험용 유체로 선택하여 단계들[a) 내지 c)]을 반복하는 단계, 및 e) 평균적인 실제 분배 체적량 및 대응하는 분배 체적 요구량에 기초하여 오차 체적과 유체 특성 사이의 관계를 결정하는 단계가 포함된다.
본 발명의 실시예는 분배 작업의 정확도를 높임으로써 이전의 펌핑 시스템에 대해 장점을 제공한다.
본 발명의 실시예는 전체 분배 시스템에 있어서의 컴플라이언스를 보상함으로써 오차를 보상하는 이전의 방법에 대해 또 다른 장점을 제공한다.
도 1은 펌핑 시스템의 일 실시예의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단펌프(multiple stage pump)("다단계펌프")의 개략도이다.
도 3a, 도 3b, 도 4a, 도 4c 및 도 4d는 다단계 펌프의 다양한 실시예의 개략도이다.
도 4b는 분배 블록의 일 실시예의 개략도이다.
도 5a는 다단계 펌프의 일부분의 일 실시예의 개략도이다.
도 5b는 분배 챔버를 포함하는 도 5a의 다단계 펌프의 실시예의 단면에 대한 개략도이다.
도 5c는 도 5b의 다단계 펌프의 실시예의 단면에 대한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른, 브러쉬리스 DC 모터를 구비한 모터 조립체의 개략도이다.
도 7은 분배 시스템에 대해 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 결정하기 위한 시스템의 개략도이다.
도 8은 오차 체적과 점도 사이의 상관관계를 제공하는 예시적인 차트이다.
도 9는 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 결정하는 단계의 일 실시예를 예시하는 순서도이다.
도 10은 펌프를 제어하는 방법의 일 실시예를 예시한 순서도이다.
도 11은 1단 펌프의 개략도이다.
본 발명 및 본 발명의 장점에 대한 보다 완벽한 이해는, 동일한 특징부가 동일한 도면부호로 표시된 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참고함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예는, 다양한 도면의 동일한 부품 및 대응 부품에 대해 동일한 도면부호가 사용된 도면에 도시되어 있다.
본 발명의 실시예는 다단펌프("다단계 펌프")를 이용하여 정확하게 유체를 분배하는 펌핑 시스템과 관련된다. 본 발명의 실시예는 분배 시스템의 컴플라이언스, 즉 압력에 의한 형상의 변화를 고려함으로써 펌프가 분배하는 유체의 양에 있어서의 오차를 줄이기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
일반적으로 말하면, 다이어프램 펌프에 있어서, 챔버 내의 피스톤의 변위는 특정량의 유체를 이동시킨다. 강성 시스템(rigid system)의 경우, 특정 피스톤 변위에 대해 이동되는 유체는 압력에 상관없이 변하지 않는다. 그러나, 대부분의 시스템은 어느 정도의 컴플라이언스(예컨대, 압력에 따른 부품의 신장)를 갖고 있으므로 피스톤 변위가 동일하더라도 압력에 따라 상이한 양의 액체를 분배하는 문제를 초래하게 된다. 요구되는 분배 체적과 펌프가 실제로 분배하는 유체의 양 사이 의 차이를 '오차 체적'이라고 지칭한다. 본 발명의 실시예는, 오차 체적을 예측하고 피스톤을 이동시킬 때 이를 고려하는 메커니즘을 제공함으로써 오차 체적을 줄이는 시스템 및 방법을 제공한다.
내용상, 도 1 내지 도 6은 오차 체적의 보상이 실시될 수 있는 분배 시스템 및 다단계 분배 펌프의 예를 제공한다. 다단계 펌프의 추가적인 실시예는, 발명의 명칭이 "폼 팩터가 감소된 다단계 펌프용 시스템 및 방법(System and Method for Multi-Stage Pump with Reduced Form Factor)"이며 케드론 등의 발명자가 2005년 12월 5일자로 출원한 미국 가특허 출원 제60/742,435호[대리인 사건 번호 ENTG1720], 및 발명의 명칭이 "폼 팩터가 감소된 펌프용 시스템 및 방법(System and Method for a Pump with Reduced Form Factor)"이고 케드론 등의 발명자가 2006년 11월 20일자로 출원한 미국 특허 출원 제11/602,464호[대리인 사건 번호 ENTG1720-1]에 설명되어 있다. 그러나, 본 발명의 실시예는 다른 시스템 및 펌프에서도 실시될 수 있음을 이해하여야 한다. 도 1은 펌핑 시스템(10)의 개략도이다. 펌핑 시스템(10)은 유체 소스(15), 펌프 제어기(20) 및 다단계 펌프(100)를 포함할 수 있으며, 이들 구성요소는 함께 작동하여 웨이퍼(25) 상에 유체를 분배한다. 다단계 펌프(100)의 작동은 펌프 제어기(20)에 의해 제어될 수 있으며, 펌프 제어기는 다단계 펌프(100)에 내장될 수 있거나, 또는 제어 신호, 데이터 또는 다른 정보의 통신을 위한 하나 이상의 통신 링크를 매개로 하여 다단계 펌프(100)에 연결될 수 있다. 또한, 펌프 제어기(20)의 기능은 내장형 제어기 및 다른 제어기 사이에 분포될 수 있다. 펌프 제어기(20)는 다단계 펌프(100)의 작동을 제어하기 위한 소정 세트의 제어 명령(30)을 담고 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체(27)(예컨대, RAM, ROM, 플래시 메모리, 광학 디스크, 자기 드라이브, 또는 컴퓨터 판독 가능한 다른 매체)를 포함할 수 있다. 프로세서(35)(예컨대, CPU, ASIC, RISC, DSP, 또는 다른 프로세서)는 상기 제어 명령을 실행할 수 있다. 프로세서의 일례로는 텍사스 인스트루먼트사(텍사스 인스트루먼트사는 미국 텍사스주 댈러스에 소재한 회사임)의 TMS320F2812PGFA 16 비트 DSP가 있다. 도 1의 실시예에 있어서, 제어기(20)는 통신 링크(40 및 45)를 매개로 하여 다단계 펌프(100)와 통신한다. 통신 링크(40 및 45)는 네트워크(예컨대, 이더넷, 무선 네트워크, 글로벌 영역 네트워크, 디바이스넷 네트워크, 또는 당업계에 공지되었거나 개발된 다른 네트워크), 버스(예컨대, SCSI 버스) 또는 다른 통신 링크일 수 있다. 제어기(20)는 내장형 PCB 보드, 원격 제어기로서 실시되거나 또는 다른 적절한 방식으로 실시될 수 있다. 펌프 제어기(20)는 다단계 펌프(100)와 통신하기 위해 제어기에 대한 적절한 인터페이스(예컨대, 네트워크 인터페이스, I/O 인터페이스, 아날로그-디지털 변환기 및 다른 구성요소)를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 제어기(20)는 프로세서, 메모리, 인터페이스, 디스플레이 장치, 주변 장치 또는 단순화를 위해 도시 생략된 다른 컴퓨터 구성요소를 비롯하여 당업계에 공지된 다양한 컴퓨터 구성요소를 포함할 수 있다. 펌프 제어기(20)는 점도가 낮은(즉, 100 centipoise 미만) 유체 또는 다른 유체를 비롯한 유체를 다단계 펌프가 정확하게 분배하도록 하기 위해 다단계 펌프에 있는 다양한 밸브 및 모터를 제어할 수 있다. 발명의 명칭이 "펌프용 I/O 인터페이스 시스템 및 방법(I/O Interface System and Method for a Pump)"이며 케드론 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/741,657호 및 발명의 명칭이 "펌프 제어기의 인터페이스를 위한 I/O 시스템, 방법, 및 장치(I/O Systems, Methods and Devices for Interfacing a Pump Controller)"이고 2006년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/602,449호[대리인 사건 번호 ENTG1810-1]에 설명된 바와 같은 I/O 인터페이스 커넥터는, 펌프 제어기(20)를 다양한 인터페이스 및 제조 도구에 연결하기 위해 사용될 수 있으며, 상기 특허들은 양자 모두 인용함으로써 본 명세서에 완전히 포함된다.
도 2는 다단계 펌프(100)의 개략도이다. 다단계 펌프(100)는 공급단 부분(105) 및 별도의 분배단 부분(110)을 포함한다. 공정액으로부터 불순물을 여과하기 위한 필터(120)는 유체 유동 관점에서 공급단 부분(105)과 분배단 부분(110) 사이에 위치한다. 다수의 밸브는, 예컨대 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(isolation valve)(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 배기 밸브(145), 및 출구 밸브(147)를 포함하는 다단계 펌프(100)를 통한 유체 유동을 제어할 수 있다. 분배단 부분(110)은 분배단(110)에서 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 측정된 압력은 후술하는 바와 같이 다양한 펌프의 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 압력 센서는, 독일 코르프에 소재하는 메탈룩스 아게에 의해 제조된 압력 센서를 비롯하여 세라믹 및 폴리머 재질의 페지오레지스티브(pesioresistive) 압력센서 및 커패시티브 압력센서를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 공정액과 접촉하는 압력 센서(112)의 정면은 퍼플루오로폴리머(perfluoropolymer)이다. 펌프(100)는 공급 챔버(155) 내의 압력 을 읽어들이는 압력 센서와 같은 추가적인 압력 센서를 포함할 수 있다.
공급단(105) 및 분배단(110)은 다단계 펌프(100)에서 유체를 펌핑하기 위해 롤링 다이어프램 펌프(rolling diaphram pump)를 포함할 수 있다. 예컨대, 공급단 펌프(150)["공급 펌프(150)"]는 유체를 수집하는 공급 챔버(155), 공급 챔버(155) 내에서 이동하면서 유체를 옮기는 공급단 다이어프램(160), 공급단 다이어프램(160)을 이동시키기 위한 피스톤(165), 리드 스크류(170) 및 스테퍼 모터(175)를 포함한다. 리드 스크류(170)는 모터로부터 리드 스크류(170)에 에너지를 전달하기 위한 너트, 기어 또는 다른 메커니즘을 통해 스테퍼 모터(175)에 연결된다. 일 실시예에 따르면, 공급 모터(175)는, 이후에 리드 스크류(170)를 회전시키는 너트를 회전시키며, 이는 피스톤(165)을 작동시킨다. 분배단 펌프(180)["분배 펌프(180)"]는 유사하게 분배 챔버(185), 분배단 다이어프램(190), 피스톤(192), 리드 스크류(195) 및 분배 모터(200)를 포함할 수 있다. 분배 모터(200)는 나사산이 형성된 너트[예컨대, 톨론(Torlon) 또는 다른 재료의 너트]를 통해 리드 스크류(195)를 구동시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 공급단(105) 및 분배단(110)은 공압 작동식 펌프 또는 유압 작동식 펌프, 유압 펌프 또는 다른 펌프를 비롯한 다양한 다른 펌프일 수 있다. 공급단을 위한 공압 작동식 펌프 및 스테퍼 모터 구동식 유압 펌프를 사용하는 다단계 펌프의 한 가지 예는 발명의 명칭이 "정밀 펌핑 장치용 펌프 제어기(Pump Controller for Precision Pumping Apparatus)"이고 발명자인 제이거스 등에 의해 2005년 2월 4일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/051,576호[대리인 사건 번호 1420-2]에 설명되어 있다. 그러나, 공급단 및 분배단 모두에서 모터를 사용하는 것은, 유압 배관, 제어 시스템 및 유체가 없다는 점에서 장점을 제공하며, 이에 따라 공간을 줄이고 누출 가능성을 낮춘다.
공급 모터(175) 및 분배 모터(200)는 임의의 적절한 모터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 모터(200)는 영구 자석 동기 모터("PMSM")이다. PMSM은, 모터(200), 다단계 펌프(100)에 내장된 제어기 또는 별도의 펌프 제어기(예컨대, 도 1에 도시된 바와 같음)에서 자속 기준 제어("FOC") 또는 당업계에 공지된 다른 유형의 위치/속도 제어를 이용하는 디지털 신호 프로세서("DSP")에 의해 제어될 수 있다. PMSM(200)은, 분배 모터(200)의 위치의 실시간 피드백을 위한 인코더(예컨대, 정교한 라인 회전 위치 인코더)를 더 포함할 수 있다. 피스톤(192)의 위치에 대한 정확하고 반복가능한 제어를 위해 위치 센서를 사용하며, 이에 따라 분배 챔버(185) 내의 유체 이동에 대한 정확하고 반복가능한 제어가 가능하다. 예를 들어, 일 실시예에 따르면 DSP에 8000 개의 펄스를 제공하는 2000 라인 인코더를 사용하면, 0.045 도만큼 회전할 때 정확한 측정 및 제어가 가능하다. 또한, PMSM은 진동이 거의 없거나 전혀 진동이 없는 상태에서 느린 속도로 운전 가능하다. 공급 모터(175)는 또한 PMSM 또는 스테퍼 모터일 수 있다. 또한, 공급 펌프는, 공급 펌프가 원위치에 있을 때를 알려주는 홈 센서(home sensor)를 포함할 수 있다는 점에 주의해야만 한다.
다단계 펌프(100)의 작동 중에, 다단계 펌프(100)의 밸브는 개방되거나 폐쇄되어 다단계 펌프(100)의 다양한 부분에 대한 유체 유동을 허용하거나 억제한다. 일 실시예에 따르면, 이들 밸브는 압력 또는 진공이 가해지는가에 따라 개방되거나 폐쇄되는 공압 작동식(즉, 가스 구동식) 다이어프램 밸브일 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 임의의 적절한 밸브가 사용될 수 있다.
다음은 다단계 펌프(100)의 다양한 작동 단계의 요약을 제공한다. 그러나, 다단계 펌프(100)는 밸브의 시퀀스를 수행하고 압력을 제어하기 위한 다양한 제어 기법에 따라 제어될 수 있으며, 이러한 제어 기법은, 발명의 명칭이 "펌프에서의 밸브 시퀀싱을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Valve Sequencing in a Pump)"이고 고넬라 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/742,168호[대리인 사건 번호 ENTG1740]; 발명의 명칭이 "펌프에서의 밸브 시퀀싱을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Valve Sequencing in a Pump)"이며 발명자 고넬라 등에 의해 _일자로 출원된 미국 특허 출원 제_호[대리인 사건 번호 ENTG1740-1]; 발명의 명칭이 "펌프에서의 압력 보상을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Pressure Compensation in a Pump)"이고 발명자 케드론 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,682호[대리인 사건 번호 ENTG1800]; 발명의 명칭이 "펌프에서의 압력 보상을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Pressure Compensation in a Pump)"이며 발명자 케드론 등에 의해 _일자로 출원된 미국 특허 출원 제_호[대리인 사건 번호 ENTG1800-1]; 발명의 명칭이 "펌프용 I/O 인터페이스 시스템 및 방법(I/O Interface System and Method for a Pump)"이고 발명자 케드론 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,657호[대리인 사건 번호 ENTG1810]; 발명의 명칭이 "펌프 제어기의 인터페이스를 위한 I/O 시스템, 방법 및 장치(I/O Systems, Methods, and Devices for Interfacing a Pump Controller)"이며 발명자 케드론 등에 의해 _일자로 출원된 미국 특허 출원 제_호[ENTG1810-1]; 발명의 명칭이 "침지 리소그래피 시스템에서의 유체 유동 제어를 위한 시스템 및 방법(Systems and Methods for Fluid Flow Control in an Immersion Lithography System)"이며 발명자인 클라크 마이클 등에 의해 2006년 8월 11일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/502,729호[대리인 사건 번호 ENTG1840]; 발명의 명칭이 "모터를 이용한 압력 변동 보정을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Correcting for Pressure Variations Using a Motor)"이고 발명자 고넬라 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 가특허 출원 제60/741,681호[대리인 사건 번호 ENTG1420-3]; 발명의 명칭이 "모터를 이용한 압력 변동 보정을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Correcting for Pressure Variations Using a Motor)"이며 발명자 케드론 등에 의해 _일자로 출원된 미국 특허 출원 제_호[대리인 사건 번호 ENTG1420-4]; 발명의 명칭이 "유체 압력의 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Control of Fluid Pressure)"이고 발명자 고넬라 등에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/292,559호[대리인 사건 번호 ENTG1630]; 발명의 명칭이 "펌프의 작동을 모니터링하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Monitoring Operation of a Pump)"이며 발명자 고넬라 등에 의해 2006년 2월 28일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/364,286호[대리인 사건 번호 ENTG1630-1]에 설명된 방법들을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않으며, 상기 미국 특허 출원들은 각각 인용함으로써 본 명세서에 그 전체 내용 이 포함된다. 일 실시예에 따르면, 다단계 펌프(100)는 준비 구간, 분배 구간, 충전 구간, 예비 여과 구간, 여과 구간, 배기 구간, 퍼지 구간 및 정적 퍼지 구간을 포함할 수 있다. 공급 구간 중에, 입구 밸브(125)는 개방되고, 공급단 펌프(150)는 공급단 다이어프램(160)을 이동시켜(예컨대, 밀어서) 유체가 공급 챔버(155) 내로 유입되도록 한다. 일단 충분한 양의 유체가 공급 챔버(155)를 채우면, 입구 밸브(125)가 폐쇄된다. 여과 구간 중에, 공급단 펌프(150)는 공급단 다이어프램(160)을 이동시켜 공급 챔버(155)로부터 유체를 이동시킨다. 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)를 개방하여 유체가 필터(120)를 통해 분배 챔버(185)까지 유동하도록 해준다. 일 실시예에 따르면, 아이솔레이션 밸브(130)는 필터(120)에서 압력이 상승하도록 하기 위해 우선적으로(예컨대, "예비 여과 구간"에서) 개방될 수 있으며, 이후에 배리어 밸브(135)가 개방되어 유체가 분배 챔버(185)로 유동하도록 해준다. 다른 실시예에 따르면, 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 모두 개방될 수 있으며, 공급 펌프를 작동시켜 필터의 분배 측의 압력을 상승시킨다. 여과 구간 중에, 분배 펌프(180)는 원위치로 이동될 수 있다. 발명의 명칭이 "원위치가 가변적인 분배 시스템을 위한 시스템 및 방법(System and Method for a Variable Home Position Dispense System)"이고 2004년 11월 23일자로 래버디에 등이 출원한 미국 가특허 출원 제60/630,384호 및 발명의 명칭이 "원위치가 가변적인 분배 시스템을 위한 시스템 및 방법(System and Method for Variable Home Position Dispense System)"이고 2005년 11월 21일자로 래버디에 등을 발명자로 하여 출원인인 엔테그리스 인크사가 출원한 PCT 출원 제 PCT/US2005/042127호[대리인 사건 번호 ENTG1590-WO]에 설명된 바와 같이, 분배 펌프의 원위치는 분배 펌프가 제공할 수 있는 최대 가용 체적보다는 작지만 분배 사이클에 있어서 분배 펌프에서 가장 큰 가용 체적을 제공하는 위치일 수 있다. 상기 원위치는 분배 사이클 동안 다단계 펌프(100)의 미사용 홀드업 체적을 감소시킬 수 있도록 다양한 매개변수에 기초하여 선택된다. 유사하게 공급 펌프(150)는 최대 가용 체적보다 작은 체적을 제공하는 윈위치로 이동될 수 있다.
배기 구간의 초기에, 아이솔레이션 밸브(130)는 개방되며, 배리어 밸브(135)는 폐쇄되고, 배기 밸브(145)는 개방된다. 또 다른 실시예에 있어서, 배리어 밸브(135)는 배기 구간 중에 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 배기 구간의 종료시에 폐쇄된다. 이 시간 동안, 배리어 밸브(135)가 개방된다면, 압력 센서(112)에 의해 측정될 수 있는 분배 챔버에서의 압력은 필터(120)에서의 압력에 의해 영향을 받을 것이기 때문에, 압력은 제어기에 의해 예측될 수 있다. 공급단 펌프(150)는 유체에 압력을 가하여 기포가 필터(120)로부터 개방된 배기 밸브(145)를 통해 제거되도록 한다. 공급단 펌프(150)는 사전에 결정된 속도로 배기가 이루어지도록 제어될 수 있으며, 이는 배기 시간을 더 길게 하고 배기 속도를 더 느리게 하며, 이에 따라 배기되는 폐기물의 양을 정확하게 제어할 수 있도록 해준다. 공급 펌프가 공압 방식의 펌프인 경우, 유체 유동 제한부는 유체 배기 경로에 배치될 수 있으며, 공급 펌프에 가해지는 공압은 "배기" 설정점의 압력을 유지하기 위해 증가되거나 감소될 수 있고, 이와는 달리 제어되지 않는 방법의 일부 제어를 가능하게 해준다.
퍼지 구간의 개시 시점에, 아이솔레이션 밸브(130)는 폐쇄되고, 배리어 밸 브(135)는 배기 구간에서 개방되어 있다면 폐쇄되며, 배기 밸브(145)는 폐쇄되고, 퍼지 밸브(140)는 개방되며, 입구 밸브(125)는 개방된다. 분배 펌프(180)는 분배 챔버(185) 내의 유체에 압력을 가하여 퍼지 밸브(140)를 통해 기포를 배기한다. 정적 퍼지 구간 중에, 분배 펌프(180)는 정지되지만, 퍼지 밸브(140)는 개방된 상태로 유지되어 계속적으로 공기를 배기한다. 퍼지 구간 또는 정적 퍼지 구간 중에 제거된 임의의 과잉 유체는 다단계 펌프(100) 밖으로 이동될 수 있거나(예컨대, 유체 공급원으로 복귀되거나 또는 버려짐), 또는 공급단 펌프(150)로 재순환된다. 준비 구간 중에, 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 개방될 수 있으며 퍼지 밸브(140)는 폐쇄될 수 있으므로, 공급단 펌프(150)는 공급원(예컨대, 공급용 병)의 분위기 압력(ambient pressure)에 도달할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 모든 밸브는 준비 구간에서 폐쇄될 수 있다.
분배 구간 중에, 출구 밸브(147)는 개방되고 분배 펌프(180)는 분배 챔버(185) 내의 유체에 압력을 가한다. 출구 밸브(147)는 분배 펌프(180)보다 느리게 제어에 반응할 수 있으므로, 출구 밸브(147)는 우선적으로 개방될 수 있고, 사전에 정해진 약간의 시간 이후에 분배 모터(200)가 시동된다. 이는, 분배 펌프(180)가 부분적으로 개방되어 있는 출구 밸브(147)를 통해 유체를 밀어내지 못하도록 한다. 또한, 이로써 유체가 밸브 개방에 의해, 이후에 모터 작동에 따라 유발되는 정방향 유체 이동에 의해 분배 노즐 위로 이동하지 못하도록 한다. 다른 실시예에 있어서, 출구 밸브(147)는 개방될 수 있고, 분배 펌프(180)에 의해 동시에 분배가 개시된다.
분배 노즐에 있는 과잉 유체가 제거되는 추가적인 석백(suckback) 구간을 수행할 수 있다. 석백 구간 중에, 출구 밸브(147)는 폐쇄될 수 있고, 보조적인 모터 또는 진공을 사용하여 출구 노즐 밖으로 과잉 유체를 취출할 수 있다. 대안으로, 출구 밸브(147)는 개방된 상태로 유지될 수 있으며, 분배 모터(200)는 분배 챔버로 유체를 다시 취입하기 위해 역회전될 수 있다. 석백 구간은 과잉 유체가 웨이퍼 상에 점적되는 것을 방지하는 데 도움이 된다.
도 3a는 다단계 펌프(100)에 대한 펌프 조립체의 일 실시예의 개략도이다. 다단계 펌프(100)는, 다단계 펌프(100)를 통과하는 다양한 유체 유동 경로를 형성하고 공급 챔버(155) 및 분배 챔버(185)를 적어도 부분적으로 형성하는 분배 블록(205)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 펌프 블록(205)은 PTFE, 개질된 PTFE, 또는 다른 재료로 된 단일 블록일 수 있다. 이들 재료는 다수의 공정액과 반응하지 않거나 또는 최소한으로 반응하기 때문에, 이들 재료를 사용하면 최소한의 추가적인 하드웨어를 사용하여 분배 블록(205) 내부에 직접 유동 통로 및 펌프 챔버를 기계가공할 수 있도록 해준다. 분배 블록(205)은 결과적으로 통합된 유체 매니폴드를 제공함으로써 배관의 필요성을 줄여준다.
분배 블록(205)은, 예컨대 수용되는 유체가 통과하는 입구(210), 배기 구간 중에 유체를 배기하기 위한 배기 출구(215), 및 분배 구간 중에 분배되는 유체가 통과하는 분배 출구(220)를 비롯하여 다양한 외부 입구 및 출구를 포함할 수 있다. 도 3a의 예에 있어서 분배 블록(205)은, 퍼지된 유체가 공급 챔버로 돌아가기 때문에(도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같음) 외부 퍼지 출구를 포함하지 않는다. 그러 나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 유체는 외부로 퍼지될 수 있다. 발명의 명칭이 "O-링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 이러한 부속품의 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof)"이며 개시게 이라에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 가특허 출원 제60/741,667호는 분배 블록(205)의 외부 입구 및 출구를 유체 도관에 연결하기 위해 사용될 수 있는 부속품의 실시예를 설명하며, 상기 가특허 출원은 인용함으로써 본 명세서에 완전히 포함된다.
분배 블록(205)은 유체를 공급 펌프, 분배 펌프 및 필터(120)로 이동시킨다. 피스톤 하우징(227)은 피스톤(165) 및 피스톤(192)을 보호할 수 있으며, 펌프 덮개(225)는 공급 모터(175) 및 분배 모터(200)가 손상되지 않도록 보호할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 폴리에틸렌 또는 다른 폴리머로 형성된다. 밸브 플레이트(230)는, 유체 유동이 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소로 지향되도록 구성될 수 있는 밸브[예컨대, 도 2의 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배기 밸브(145)]의 시스템을 위한 밸브 하우징을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 입구 밸브(125), 아이솔레이션 밸브(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배기 밸브(145)는 각각 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(230)에 통합되며, 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공이 가해지는지의 여부에 따라 개방되거나 또는 폐쇄되는 다이어프램 밸브이다. 다른 실시예에 있어서, 밸브 중 일부는 분배 블록(205)에 대해 외부에 있을 수 있거나 또는 추가적인 밸브 플레이트에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, PTFE로 된 시트(sheet)가 밸브 플레이트(230)와 분배 블록(205) 사이에 삽입되어 다양한 밸브의 다이어프램 을 형성한다. 밸브 플레이트(230)는, 각각의 밸브에 대해 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공을 가할 수 있도록 하는 밸브 제어용 입구를 포함한다. 예를 들면, 입구(235)는 배리어 밸브(135)에 대응하며, 입구(240)는 퍼지 밸브(140)에 대응하고, 입구(245)는 아이솔레이션 밸브(130)에 대응하며, 입구(250)는 배기 밸브(145)에 대응하고, 입구(255)는 입구 밸브(125)에 대응한다[출구 밸브(147)는 이 경우에 외부에 있음]. 이러한 입구에 대해 선택적으로 압력 또는 진공을 가함으로써 대응하는 밸브를 개방하고 폐쇄한다.
밸브 제어용 가스 및 진공은, 밸브 제어용 매니폴드[펌프 덮개(263) 또는 하우징 덮개(225)에 덮여 있음]로부터 분배 블록(205)을 통해 연장되는 밸브 제어용 공급 라인(260)을 매개로 하여 밸브 플레이트(230)에 제공된다. 밸브 제어용 가스 공급구(265)는 압축된 가스를 밸브 제어용 매니폴드에 제공하고, 진공 입구(270)는 진공(또는 낮은 압력)을 밸브 제어용 매니폴드에 제공한다. 밸브 제어용 매니폴드는 3방향 밸브(3-way valve)로서 작용하여 대응하는 밸브(들)를 작동시키기 위해 공급 라인(260)을 매개로 하여 밸브 플레이트(230)의 적절한 입구에 압축된 가스 또는 진공이 전달되도록 한다.
도 3b는 다단계 펌프(100)의 또 다른 실시예의 개략도이다. 도 3b에 도시된 특징부 중 대다수는 앞서 도 3a와 함께 설명한 특징부와 유사하다. 그러나, 도 3b의 실시예는 유체 점적(drip)이 전자장치를 수용하는 다단계 펌프(100)의 영역에 들어가지 못하도록 하는 몇 가지 특징부를 포함한다. 유체 점적은, 예컨대 조작자가 관을 입구(210), 출구(215), 또는 배기(220)에 연결하거나 연결을 해제할 때 발 생할 수 있다. "점적 방지(drip proof)" 특징부는 잠재적으로 유해한 화학물질의 방울이 펌프, 특히 전자식 챔버로 들어가지 못하도록 구성되며, 반드시 펌프가 "방수"(예컨대, 새지 않으면서 유체 내에 잠수 가능함)일 것을 요구하지는 않는다. 다른 실시예에 따르면, 상기 펌프는 완벽하게 밀봉될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 분배 블록(205)은 상부 덮개(263)와 만나는 분배 블록(205)의 에지로부터 외측으로 돌출된 수직 돌출형 플랜지 또는 립(lip)(272)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 상부 에지 상에서, 상부 덮개(263)의 상부는 립(272)의 상부 표면과 같은 높이에 있게 된다. 이는, 분배 블록(205)과 상부 덮개(263)의 상부 경계 부근의 점적이 경계를 통해서보다는 분배 블록(205) 위로 흐르는 경향을 갖도록 해준다. 그러나, 상부 덮개(263)는 측부에서 립(272)의 기부와 같은 높이로 되거나, 그렇지 않으면 립(272)의 외측 표면으로부터 안쪽으로 오프셋된다. 이는 점적이 상부 덮개(263)와 분배 블록(205)의 사이보다는 상부 덮개(263) 및 립(272)에 의해 형성된 코너를 따라 아래도 흐르는 경향을 갖도록 해준다. 또한, 고무 시일은 상부 덮개(263)의 상부 에지와 후방 플레이트(271) 사이에 위치하여 점적이 상부 덮개(263)와 후방 플레이트(271) 사이로 새지 못하도록 한다.
분배 블록(205)은, 또한 분배 블록(205)에 형성되는 경사 표면으로 이루어지는 경사진 특징부(273)를 포함할 수 있으며, 이 경사 표면은 전자장비를 수용하는 펌프(100)의 영역으로부터 멀리 아래로 경사져 있다. 결과적으로, 분배 블록(205)의 상부 부근의 점적은 전자장비로부터 멀어지게 된다. 추가적으로, 펌프 덮 개(225)는 또한 분배 블록(205)의 외측부 에지로부터 약간 안쪽으로 오프셋될 수 있으므로, 펌프(100)의 측부를 따라 떨어지는 점적은 펌프 덮개(225)와 펌프(100)의 다른 부분의 경계를 지나 흐르는 경향이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 금속 덮개가 분배 블록(205)과 이웃할 때 반드시 금속 덮개의 수직 표면은 분배 블록(205)의 대응하는 수직 표면으로부터 약간 안쪽으로(예컨대, 64분의 1인치 또는 0.396875 밀리미터 정도) 오프셋될 수 있다. 또한, 다단계 펌프(100)는 시일, 경사진 특징부 및 다른 특징부를 포함할 수 있으므로 점적이 전자장비를 수용하는 다단계 펌프(100)의 부분에 들어가지 못하도록 한다. 또한, 후술하는 도 4a에 도시된 바와 같이, 후방 플레이트(271)는 추가적인 "점적 방지형" 다단계 펌프(100)에 대한 특징부를 포함할 수 있다.
도 4a는 분배 블록을 통과하도록 형성된 유체 유동 경로를 볼 수 있도록 투시 가능하게 도시된 분배 블록(205)을 구비한 다단계 펌프(100)의 일 실시예의 개략도이다. 분배 블록(205)은 다단계 펌프(100)를 위한 다양한 챔버 및 유체 유동 통로를 형성한다. 일 실시예에 따르면, 공급 챔버(155) 및 분배 챔버(185)는 분배 블록(205)에 직접적으로 기계가공될 수 있다. 또한, 다양한 유동 통로를 분배 블록(205)에 기계가공할 수 있다. 유체 유동 통로(275)(도 5c에 도시됨)는 입구(210)로부터 입구 밸브까지 연장된다. 유체 유동 통로(280)는 입구 밸브로부터 공급 챔버(155)까지 연장되어 입구(210)로부터 공급 펌프(150)까지의 경로를 완성한다. 밸브 하우징(230)에 있는 입구 밸브(125)는 입구(210)와 공급 펌프(150) 사이의 유동을 조절한다. 유동 통로(285)는 공급 펌프(150)로부터 밸브 플레이 트(230)에 있는 아이솔레이션 밸브(130)까지 유체를 이동시킨다. 아이솔레이션 밸브(130)의 배출물은 다른 유동 통로(도시 생략)에 의해 필터(120)까지 이동된다. 이들 유동 경로는 필터(120)에 대한 공급단 출구 유동 경로로서의 역할을 한다. 유체는 필터(120)로부터 필터(120)를 배기 밸브(145) 및 배리어 밸브(135)에 연결하는 유동 통로를 통해 유동한다. 배기 밸브(145)의 배출물은 배기 출구(215)까지 이동되어 배기 유동 경로를 완성시키는 반면, 배리어 밸브(135)의 배출물은 유동 통로(290)를 통해 분배 펌프(180)까지 이동된다. 따라서, 필터(120)로부터 배리어 밸브(135) 및 유동 통로(290)까지의 유동 통로는 공급단 입구 유동 경로로서의 역할을 한다. 분배 펌프는 분배 구간 중에 유동 통로(295)를 통해 출구(220)까지(예컨대, 펌프 출구 유동 경로), 또는 퍼지 구간 중에 유동 통로(300)를 통해 퍼지 밸브까지 유체를 배출할 수 있다. 유체는 퍼지 구간 중에 유동 통로(305)를 통해 공급 펌프(150)까지 복귀할 수 있다. 따라서, 유동 통로(300) 및 유동 통로(305)는 유체를 공급 챔버(155)로 복귀시키기 위한 퍼지 유동 경로로서의 역할을 한다. 유체 유동 통로는 PTFE 블록(또는 다른 재료의 블록)에 직접 형성될 수 있기 때문에, 분배 블록(205)은 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소 사이에서 공정액을 위한 배관으로서 작용할 수 있으며, 이는 추가적인 관에 대한 필요성을 없애거나 또는 줄여준다. 다른 경우에 있어서, 유체 유동 통로를 형성하기 위해 분배 블록(205)에 관을 삽입할 수 있다. 도 4b는 일 실시예에 따른 분배 블록 내부의 수 개의 유동 통로를 볼 수 있도록 투시 가능하게 도시된 분배 블록(205)의 개략도이다.
도 4a로 돌아가면, 도 4a는 또한 공급 펌프(150)를 볼 수 있도록 상부 덮 개(263) 및 펌프 덮개(225)가 제거된 다단계 펌프(100)를 도시하고 있으며, 이 다단계 펌프는 공급단 펌프(150), 분배 모터(200)를 포함하는 분배 펌프(180), 및 밸브 제어용 매니폴드(302)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 펌프(150), 분배 펌프(180) 및 밸브 플레이트(230)의 부분들은 분배 블록(205)에 있는 대응하는 구멍에 삽입된 바아(bar)(예컨대, 금속 바아)를 이용하여 분배 블록(205)에 연결될 수 있다. 각각의 바아는 나사를 수용하기 위해 나사산이 형성된 하나 이상의 구멍을 포함할 수 있다. 예로서, 분배 모터(200) 및 피스톤 하우징(227)은 하나 이상의 나사[예컨대, 나사(312) 및 나사(314)]를 매개로 하여 분배 블록(205)에 장착될 수 있으며, 상기 나사는 분배 블록(205)에 있는 나사 구멍을 통해 연장되어 바아(316)에 있는 대응하는 구멍에 나사 결합된다. 분배 블록(205)에 구성요소를 결합하기 위한 이러한 메커니즘은 예로서 제시된 것이며 임의의 적절한 부착 메커니즘이 사용될 수 있음에 주의해야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 후방 플레이트(271)는, 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)가 장착되는 내측으로 연장된 탭[예컨대, 브라켓(274)]을 포함할 수 있다. 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)가 [예컨대, 상부 덮개(263)의 하부 에지 및 후방 에지에서, 그리고 펌프 덮개(225)의 상부 에지 및 후방 에지에서] 브라켓(274)과 오버랩되기 때문에, 상부 덮개(263)의 하부 에지와 펌프 덮개(225)의 상부 에지 사이의 임의의 공간 사이에서, 또는 상부 덮개(263) 및 펌프 덮개(225)의 후방 에지에서 전자장비 영역으로의 점적의 유동이 방지된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 선택적으로 압력/진공이 밸 브 플레이트(230)에 가해지도록 하기 위해 소정 세트의 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 이에 따라, 진공 또는 압력이 밸브에 가해지도록 특정 솔레노이드가 온(on)되는 경우, 실시에 따라서는, 솔레노이드가 열을 발생시키게 된다. 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 분배 블록(205), 특히 분배 챔버(185)로부터 멀리 PCB 보드[후방 플레이트(271)에 장착되며 도 4c에 보다 양호하게 도시됨] 아래에 장착된다. 매니폴드(302)는 브라켓에 장착될 수 있으며, 브라켓은 다음에 후방 플레이트(271)에 장착되거나 또는 다른 방식으로 후방 플레이트(271)에 결합될 수 있다. 이는 매니폴드(302)에 있는 솔레노이드로부터의 열이 분배 블록(205) 내의 유체에 영향을 미치지 못하도록 돕는다. 후방 플레이트(271)는, 매니폴드(302) 및 PCB 보드로부터 열을 발산시킬 수 있는 스테인레스 강, 기계가공된 알루미늄 또는 다른 재료로 제작될 수 있다. 다시 말하면, 후방 플레이트(271)는 매니폴드(302) 및 PCB 보드를 위한 열 발산용 브라켓으로서 작용할 수 있다. 펌프(100)는 후방 플레이트(271)에 의해 열이 전도될 수 있는 표면 또는 다른 구조물에 추가로 장착될 수 있다. 따라서, 후방 플레이트(271) 및 후방 플레이트가 부착되는 구조물은 매니폴드(302) 및 펌프(100)의 전자장비를 위한 히트 싱크(heat sink)로서 작용한다.
도 4c는 밸브 플레이트(230)에 압력 또는 진공을 가하기 위한 공급 라인(260)을 도시하는 다단계 펌프(100)의 개략도이다. 도 3과 함께 설명한 바와 같이, 밸브 플레이트(230)에 있는 밸브는 유체가 다단계 펌프(100)의 다양한 구성요소까지 유동할 수 있도록 구성될 수 있다. 밸브의 작동은 압력 또는 진공을 각각 의 공급 라인(260)에 가하도록 해주는 밸브 제어용 매니폴드(302)에 의해 제어된다. 각각의 공급 라인(260)은 소형 오리피스를 구비한 부속품(예시적인 부속품은 318로 표시되어 있음)을 포함할 수 있다. 이러한 오리피스의 직경은 대응하는 공급 라인(260)의 직경보다 작을 수 있으며, 상기 공급 라인에는 부속품(318)이 부착된다. 일 실시예에 있어서, 상기 오리피스의 직경은 약 0.010 인치일 수 있다. 따라서, 부속품(318)의 오리피스는 공급 라인(260)에 제한조건을 설정하는 역할을 할 수 있다. 각각의 공급 라인(260)에 있는 오리피스는 공급 라인에 대한 압력과 진공의 인가 사이의 급격한 압력차의 효과를 완화시키는 데 도움이 되며, 이에 따라 밸브에 압력과 진공을 가하는 중에 천이구간을 완만하게 할 수 있다. 다시 말하면, 상기 오리피스는 하류의 밸브의 다이어프램에 대한 압력 변화의 영향을 감소시키는 데 도움이 된다. 이는, 밸브가 보다 부드럽게 개폐될 수 있도록 해주며, 이에 따라 시스템 내에서의 보다 완만한 압력 천이구간의 연장이 밸브의 개폐에 의해 유발되도록 할 수 있고, 실제로 밸브 자체의 수명을 연장시킬 수 있다.
도 4c는 또한 PCB 보드(397)를 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 매니폴드(302)는 PCB 보드(397)로부터 신호를 받아 솔레노이드가 개방되도록/폐쇄되도록 하여 다단계 펌프(100)의 밸브를 제어하기 위해 다양한 공급 라인(260)에 진공/압력을 가할 수 있다. 또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 매니폴드(302)는 분배 블록(205)으로부터 PCB 보드(397)의 원위단부에 위치할 수 있으므로 분배 블록(205) 내의 유체에 대한 열의 영향을 감소시킨다. 또한, 열을 발생시키는 구성요소는 분배 블록(205)으로부터 멀리 PCB 보드의 측부에 위치할 수 있으므로, PCB 구조 및 공간 제한조건에 기초하여 실시 가능한 정도까지, 역시 열의 영향을 감소시킨다. 매니폴드(302) 및 PCB 보드(397)로부터의 열은 후방 플레이트(271)에 의해 발산될 수 있다. 반면에, 도 4d는 분배 블록(205)에 직접 매니폴드(302)가 장착되는 펌프(100)의 실시예의 개략도이다.
도 5a는 분배 블록(205), 밸브 플레이트(230), 피스톤 하우징(227), 리드 스크류(170) 및 리드 스크류(195)를 포함하는 다단계 펌프(100)의 일부분의 측면도를 도시하고 있다. 도 5b는 분배 블록(205), 분배 챔버(185), 피스톤 하우징(227), 리드 스크류(195), 피스톤(192) 및 분배 다이어프램(190)을 나타내는 도 5a의 단면(A-A)을 도시하고 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 분배 챔버(185)는 적어도 부분적으로 분배 블록(205)에 의해 형성될 수 있다. 리드 스크류(195)가 회전할 때, 피스톤(192)은 위로(도 5b에 도시된 정렬 상태를 참고) 이동하여 분배 다이어프램(190)을 이동시킬 수 있고, 이에 따라 분배 챔버(185) 내의 유체가 출구 유동 통로(295) 또는 퍼지 유동 통로(300)를 통해 분배 챔버를 빠져나갈 수 있도록 해준다. 유동 통로의 입구 및 출구는 분배 챔버(185)에 다양하게 배치될 수 있음에 주의해야만 한다. 도 5c는 도 5b의 단면을 도시하고 있다. 도 5c에 도시된 실시예에 있어서, 분배 다이어프램(190)은 분배 블록(205)에 있는 홈(400)에 끼워지는 통(tong; 395)을 포함한다. 따라서, 분배 다이어프램(190)의 에지는 이러한 실시예에 있어서 피스톤 하우징(227)과 분배 블록(205) 사이에 밀봉된다. 일 실시예에 따르면, 분배 펌프 및/또는 공급 펌프(150)는 롤링 다이어프램 펌프일 수 있다.
도 1 내지 도 5c와 함께 설명한 다단계 펌프(100)는 예로서 주어진 것이며 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 실시예는 다른 다단계 펌프 구조에 대해 실시될 수 있음에 주의해야만 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공급 펌프(150)는 스테퍼 모터에 의해 구동될 수 있는 반면에 분배 펌프(180)는 브러쉬리스 DC 모터 또는 PMSM 에 의해 구동될 수 있다. 이하에서, 도 6은 본 발명의 다양한 실시예에 따라 사용 가능한 모터 조립체의 실시예를 도시하고 있다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따라 모터(630) 및 모터에 결합된 위치 센서(640)를 구비한 모터 조립체(600)의 구체적인 실시예의 개략도이다. 도 6에 도시된 예와 같이, 다이어프램 조립체(610)는 리드 스크류(620)를 매개로 하여 모터(630)에 연결된다. 일 실시예에 있어서, 모터(630)는 영구 자석 동기 모터("PMSM")이다. PMSM 모터에 대한 제어 기법의 실시예는, 발명의 명칭이 "펌프 내의 기계적인 피스톤의 위치 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Position Control of a Mechanical Piston in a Pump)"이며 발명자 고넬라 등이 2005년 12월 2일자로 출원한 미국 가특허 출원 제60/741,660호[대리인 사건 번호 ENTG1750], 발명의 명칭이 "펌프 내의 기계적인 피스톤의 위치 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Position Control of a Mechanical Piston in a Pump)"이며 발명자 고넬라 등이 2006년 9월 1일자로 출원한 미국 가특허 출원 제60/841,725호[대리인 사건 번호 ENTG1750-1], 및 발명의 명칭이 "펌프 내의 기계적인 피스톤의 위치 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Position Control of a Mechanical Piston in a Pump)"이고 발명자 고넬라 등에 의해 2006년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/602,485호[대리인 사건 번호 ENTG1750-2]에 설명되어 있으며, 이들 특허는 인용함으로써 본 명세서에 그 전체 내용이 포함된다. 브러쉬리스 DC 모터에 있어서, 전류 극성(current polarity)은 정류자 및 브러쉬에 의해 변경된다. 그러나, PMSM에 있어서는, 극성 역전이 로터 위치와 동기화되어 있는 파워 트랜지스터 스위칭에 의해 행해진다. 따라서, PMSM은 "브러쉬리스"로서 특징지워질 수 있고 브러쉬 DC 모터보다 신뢰성이 있다고 인정된다. 또한, PMSM은 로터 자석을 이용하여 로터 자기 플럭스를 발생시킴으로써 보다 높은 효율을 달성할 수 있다. PMSM의 다른 장점은 진동 저감, 소음 저감(브러쉬의 제거에 의함), 효율적인 열 발산, 보다 작은 풋-프린트(foot print), 및 작은 로터 관성을 포함한다. 고정자가 어떻게 감겨있는가에 따라, 로터의 운동에 의해 고정자에 유도되는 역기전력(back electromagnetic force)은 상이한 프로파일을 가질 수 있다. 하나의 프로파일은 사다리꼴 형상을 가질 수 있으며, 다른 하나의 프로파일은 사인함수 형상을 가질 수 있다. 본 개시 내용에 있어서, PMSM이라는 용어는 모든 유형의 브러쉬리스 영구 자석 모터를 나타내도록 의도되며 브러쉬리스 DC 모터("BLDCM")와 상호교환적으로 사용된다.
PMSM(630)은 전술한 바와 같이 공급 모터(175) 및/또는 분배 모터(200)로서 사용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 펌프(100)는 공급 모터(175)로서 스테퍼 모터를 이용하고 분배 모터(200)로서 PMSM(630)을 이용한다. 적절한 모터 및 관련된 부품은 미국 뉴햄프셔 도버 소재의 EAD 모터 등으로부터 구할 수 있다. 작동에 있어서, BLDCM(630)의 고정자는 고정자 플럭스를 발생시키고 로터는 로터 플럭스를 발생시킨다. 고정자 플럭스와 로터 플럭스 사이의 상호작용은 토크 및 이에 따른 BLDCM(630)의 속력을 한정한다. 일 실시예에 있어서, 디지털 신호 프로세서(DSP)는 모든 자속 기준 제어(FOC)를 실시하기 위해 사용된다. FOC 알고리즘은 컴퓨터 판독 가능한 매체에 담겨 있는 컴퓨터 실행 가능한 소프트웨어 명령으로 구현된다. 디지털 신호 프로세서는 현재, 칩 상의 하드웨어 주변장치을 이용하여 단독으로 BLDCM(630)을 제어하도록 그리고 비교적 저렴한 추가 비용으로 수 밀리초 내에 FOC 알고리즘을 완벽하게 실행하도록 연산 능력, 속도, 및 프로그램성(programmability)을 이용하여 사용 가능하다. 본 명세서에 개시된 본 발명의 실시예를 실시하기 위해 사용될 수 있는 DSP의 일례로는 미국 텍사스주 댈러스에 소재하는 텍사스 인스트루먼트사로부터 입수 가능한 16비트 DSP(부품 번호 TMS320F2812PGFA)가 있다.
BLDCM(630)은 실제 로터 위치를 감지하기 위해 적어도 하나의 위치 센서를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 위치 센서는 BLDCM(630)에 대해 외부에 있을 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 위치 센서는 BLDCM(630)에 대해 내부에 있을 수 있다. 일 실시예에 있어서, BLDCM(630)은 센서가 없을 수 있다. 도 6에 도시된 예에 있어서, 위치 센서(640)는 BLDCM(630)의 실제 로터 위치의 실시간 피드백을 위해 BLDCM(630)에 연결되어 있으며, 실시간 피드백은 BLDCM(630)을 제어하기 위해 DSP에 의해 사용된다. 위치 센서(640)를 구비하는 것의 추가적인 이익은, 위치 센서가 기계적 피스톤[예컨대, 도 2의 피스톤(192)]의 위치의 매우 정확하고 반복적인 제어를 입증한다는 점이며, 이는 피스톤 변위형 분배 펌프[예컨대, 도 2의 분배 펌프(180)]에서의 유체 이동 및 분배량에 대한 매우 정확하고 반복적인 제어를 의미한다. 일 실시예에 있어서, 위치 센서(640)는 정밀한 라인 회전식 위치 인코더이다. 일 실시예에 있어서, 위치 센서(640)는 2000 라인 인코더이다. 2000 라인 인코더를 사용하면, 0.045 도로 회전할 때 정확하게 측정하고 제어할 수 있다.
BLDCM(630)은 매우 느린 속력으로 작동할 수 있으며 또한 일정한 속도를 유지할 수 있는데, 이는 진동이 거의 없거나 진동이 전혀 없음을 의미한다. 스테퍼 모터와 같은 다른 기법에 있어서는, 펌핑 시스템에 진동이 발생하지 않도록 하면서 보다 저속으로 작동하는 것이 불가능했으며, 이는 불량한 정속도 제어(constant velocity control) 때문이었다. 이러한 진동은 불량한 분배 성능을 초래하며 매우 좁은 작동 범위를 갖는 원인이 된다. 특정 모터 조립체를 도시하고 있지만, 본 발명의 실시예는 공급 모터 및/또는 분배 모터를 위해 다양한 모터 조립체를 사용하여 실시될 수 있다.
보편적으로, 분배 작업은 정확한 체적의 유체가 소정 시구간 동안 분배되도록 하기 위해 특정 시간 동안 특정 유동 속도로 유체를 분배하는 것을 필요로 한다. 분배 시스템에서의 유체의 유동 속도는 유체의 점도 및 유체에 작용하는 압력에 따라 결정된다. 특정 시간 동안 특정량의 유체를 분배하는 것 이외에도, 상당히 균일한 컬럼으로 유체를 분배하는 것이 바람직하다. 출구 밸브가 개폐될 때, "양호한" 분배는 똑바른 컬럼의 유체로서 가시화될 수 있으며, 어쩌면 단부에서 어느 정도 테이퍼져 있을 수 있지만 컬럼에 대한 불연속성, 점적 또는 상당한 변형은 없다.
도 2 및 도 3a로 되돌아가면, 완전한 강성 시스템에 있어서 분배 피스톤(192)은 항상 동일한 양만큼 이동하여 유체의 점도와 상관없이 양호한 형상을 갖는 특정 체적의 유체를 이동시킨다. 그러나, 실제로는 분배 펌프(100) 및 분배 시스템의 다른 구성요소는 컴플라이언스를 나타낸다. 즉, 분배 시스템의 다양한 구성요소는 압력 하에서 신장되거나 팽창되는 경향이 있으며, 컴플라이언스의 정도는 압력에 따라 결정된다. 분배 피스톤(192)이 이동할 때, 이러한 이동의 일부는 시스템의 컴플라이언스에 소요된다. 분배 피스톤(192)이 이동을 멈출 때, 구성요소는 수축할 수 있으며 구성요소의 원래 체적으로 되돌아간다. 이는 분배되는 유체의 컬럼의 특성과 관련된 문제를 유발할 수 있는데, 변형되지 않은 상태로(또는 덜 변형된 상태로) 되돌아가는 구성요소에 의해 상기 컬럼의 마지막 부분이 이동되기 때문이다. 예로서, 피스톤이 거리 x만큼 이동하며, 이는 1 mL 분배에 대응한다고 가정하자. 유체 체적의 일부, 이를테면 0.9 mL는 분배되는 반면, 유체 체적의 일부, 이를테면 0.1 mL는 컴플라이언스에 의해 유발되는 추가적인 체적을 차지한다. 피스톤이 이동을 멈출 때 (그리고 출구 밸브가 폐쇄되지 않은 상태라면), 추가적인 0.1 mL는 관, 다이어프램 및 다른 구성요소가 수축할 때 분배된다. 1 mL는 적절하게 분배될 수 있지만, 마지막 0.1 mL는 유체 컬럼에 불연속, 점적, 또는 파동이 존재할 수 있기 때문에 양호한 형상을 갖지 못하는 것이 보통이다. 본 발명의 실시예는, 적정량의 유체가 분배되어 양호한 분배를 달성하였을 때(예컨대, 실질적으로 균일한 유체 컬럼으로 분배하였을 때) 피스톤을 좀 더 이동시키고 출구 밸브를 폐 쇄함으로써 이를 보상할 수 있다.
공정액의 점도(또는 다른 파라메타)에 기초하여 다단계 펌프(100)를 포함하는 분배 시스템에 대해 오차 체적을 결정할 수 있다. 오차 체적은 프로그래밍된 분배량과 오차 체적을 고려하지 않고(예컨대, 어떻든 출구 밸브가 동시에 폐쇄된다고 가정하고) 분배 펌프(100)가 분배하는 유체의 양 사이의 차이를 보상하기 위해 분배 체적에 더하는(또는 빼는) 체적이다. 오차 체적은 펌프(100), 공정 변수 또는 펌프(100)가 연결되어 있는 시스템의 물리적 특성 또는 제어 특성의 결과일 수 있다. 오차 체적은 요구되는 분배량을 제공하기 위해 모터가 추가적으로 이동시켜야만 하는 양으로 해석될 수 있다. 펌프 제어기는 분배 체적 및 오차 체적을 고려하여 소정 위치까지 피스톤을 이동시키도록 분배 모터를 제어할 수 있다. 예를 들어, 분배 체적이 1 mL이고 오차 체적이 0.1 mL인 경우, 펌프 제어기는 제어기에 따라 1.1 mL 분배에 상응하는 소정 위치까지 피스톤을 이동시키도록 분배 모터를 제어할 수 있다. 시스템에서의 컴플라이언스 때문에, 실제로는 해당 시구간 동안 1 mL만이 분배된다.
분배 작업 중에 펌프 및/또는 전체 분배 시스템의 컴플라이언스를 결정하기 위해 다양한 방법을 사용할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 직경 및 컴플라이언스가 알려진 소정 길이의 관이 출구(210)에 연결되고 수직하게 연장된다. 분배 챔버(185)는 유체로 채워지며, 이에 따라 소정 컬럼의 유체가 관의 일부를 채우고 챔버(185) 내의 임의의 공기는 배기된다. 대기압에서 유체 컬럼의 상부의 위치를 표시한다. 이후에 펌프로부터 멀리 위치한 관의 단부에 압력을 가할 수 있으며, 이 에 따라 액체 컬럼 및 분배 챔버(185) 내의 액체를 압축시킨다. 이는 액체 컬럼이 관 아래로 이동하도록 해준다. 시작점에서의 유체 컬럼의 상부의 위치와 압력이 가해진 후의 유체 컬럼의 상부의 위치 사이의 차이를 측정함으로써, 압력에 따른 체적 변화를 측정할 수 있는데, 이는 관의 직경이 알려져 있기 때문이다[즉, 1 mm만큼 낮아지는 것은 관의 직경에 따라 구체적인 수치(세제곱센티미터 단위)의 유체에 대응함]. 이러한 체적 변화는 관 및 펌프의 컴플라이언스에 의해 유발된다. 펌프만의 컴플라이언스를 측정하기 위해 관의 알려진 컴플라이언스에 의한 체적 변화를 뺄 수 있다.
더욱 정확하게 요구되는 분배 체적을 달성하기 위해 요구되는 분배 체적에 펌프의 컴플라이언스에 의해 유발되는 체적 오차를 더할 수 있다. 예로서, 대기압보다 5 psi만큼 높은 압력에서 펌프는 0.02 mL의 오차를 가지며 분배 레시피는 대기압보다 5 psi만큼 높은 분배 압력에 대응하는 특정 유동 속도에서 1 mL의 유체의 분배를 필요로 하는 경우, 펌프 제어기는, 대기압에서(또는 완전한 강성 시스템에서) 펌프가 1.02 mL의 유체를 분배하도록 하는 양만큼 피스톤(192)을 이동시킬 것이다. 다른 식으로 표현하면, 펌프 제어기는 5 psi에서의 펌프의 컴플라이언스를 보상하기 위해 추가 거리만큼 분배 모터(200)가 이동하도록 할 것이다.
그러나, 펌프만을 분리해서는 거의 사용하지 않고, 단순히 펌프의 컴플라이언스를 고려하는 방법론은 펌프 및 추가적인 구성요소를 포함하는 전체 분배 시스템의 컴플라이언스를 적절히 보상하지 못한다. 또한, 위의 방법은 롤링 다이어프램이 동일한 압력에서 상이한 이동 단계 중에 상이한 컴플라이언스를 가질 수 있다 는 사실을 고려하지 않는다. 또한, 분배 챔버에 있는 유체에 단순히 압력을 가하는 것에 의존하는 전술한 바와 같은 방법은, 밸브 타이밍 및 다른 제어 과정이 분배 중에 펌프 컴플라이언스를 줄일 수 있다는 사실을 고려하지 않는다. 본 발명의 실시예는, 제조 설비에서 유체를 정확하게 분배하도록 분배 작업 중에 전체 시스템(펌프 포함)에서의 컴플라이언스에 의해 유발되는 오차 체적을 더욱 양호하게 측정하기 위한 방법을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 펌프가 작동할 환경을 모사하도록 구성된 시험용 시스템에서 펌프를 조정(calibrate)할 수 있다. 이러한 조정으로부터 생성된 데이터는 펌프 제어기에 저장될 수 있고, 반도체 제조 설비에서 공정액을 분배하기 위해 주어진 공정 방법에 있어서 적절한 오차 체적을 결정하는 데 사용될 수 있다.
도 7은 점도에 기초하여 펌프에 대한 오차 보정을 측정하기 위한 장치의 일 실시예를 예시하고 있다. 제시된 치수는 예로서 제시된 것이며 한정하려는 것이 아님에 주의해야만 한다. 본 발명의 실시예는 광범위한 시험용 시스템에서 실시될 수 있다. 다단계 펌프(100)의 입구 및 배기는 관[이러한 예의 경우, 입구에 대해서는 길이 193.04 cm(76 인치)인 관을 사용하고 배기에 대해서는 길이 91.44 cm(36 인치)인 관을 사용함. 양자는 외경이 1/4 인치이고 내경이 0.396 cm(0.156 인치)인 관을 사용함]을 통해 유체 공급원(700)과 유체 연통되도록 설치된다. 다단계 펌프(100)의 출구는 외경 0.635 cm(1/4 인치), 내경 0.399 cm(0.157 인치), 길이 15 피트인 관을 통해 출구 밸브(147) 및 석백 밸브(704)에 연결된다. 출구 밸브(147) 및 석백 밸브(704)로부터, 펌프(100)는 길이 139.7 cm(55 인치), 외경 4 mm, 내경 0.3 mm인 관 및 노즐을 통해 조정된 밸런스(balance)(예컨대, 저울)(도시 생략)와 유체 연통된다. 길이 139.7 cm(55 인치), 외경 4 mm인 관의 단부에는 내경 2 mm의 노즐이 있다.
솔레노이드 밸브(706)(예컨대, 미국 인디애나주 인디애나폴리스 소재의 에스엠씨 코포레이션 오브 어메리카로부터 입수 가능한 SMC VQ11Y-5M 솔레노이드 밸브)는 길이 15 인치, 외경 4 mm, 내경 2.5 mm인 관을 통해 석백 밸브(704)(미국 일리노이주 롤링 메도우즈 소재의 씨케이디 유에스에이 코포레이션의 니들 밸브 부품 번호 제CKD AS1201FM호 및 석백 밸브 CKDAMDSZO-XO388) 및 출구 밸브(147)에 압력을 제공한다. 솔레노이드 밸브(706)는 출구 밸브 및 석백 밸브를 개방하거나 또는 폐쇄하기 위해 출구 밸브(147) 및 석백 밸브(706)에 대해 60 psi의 압력으로 조절한다. 또한, 20 in Hg의 진공 및 38 내지 40 psi의 압축 가스를 펌프(100)에 제공하여 전술한 바와 같이 밸브 플레이트(230)에 있는 다양한 밸브를 개폐한다.
일 실시예에 따르면, 펌프(100)에 4 cp 점도의 표준 측정 밀도의 유체를 채워넣으며, 분배 속도는 1.0 mL/sec로 설정된다. 분배 사이클은 1 mL의 유체를 분배하도록 설정된다. 상기 유체는 조정된 밸런스(즉, 저울)에 대해 분배되며, 평균 질량을 확인하기 위해 5회 분배의 질량이 기록된다. 분배 체적은 이후에 2mL의 유체로 변경된다. 다시, 조정된 밸런스에 대해 5회 분배를 실시하고 평균 질량을 확인한다. 5회 분배 동안 분배된 평균 질량을 확인하는 과정은 분배 체적을 4, 6, 8, 및 10 mL로 설정하는 경우에 대해 반복된다. 설정된 각각의 분배 체적(예컨대, 1, 2, 4, 6, 8 및 10 mL)에 대해 5회 분배의 평균 질량을 확인하는 과정은 점도가 23, 45, 65 및 100 cp인 유체에 대해 반복된다. 분배량 및 점도의 특정한 예가 앞서 제시되어 있지만, 이는 예로서 제시된 것이며 한정하려는 의도가 아니다.
점도 기준의 오차 체적(예컨대, 실제로 분배되는 평균 체적과 분배 체적 설정값과의 차이)은 점도의 함수로서 그래프에 표시되고 곡선 맞춤(curve fit)을 실시한다. 이러한 곡선 맞춤은 사용자가 정한 분배 체적과 실제로 펌프가 분배하는 양 사이의 오차를 나타낸다. 곡선(또는 곡선에 대응하는 표)은 펌프(100)의 펌웨어에 저장될 수 있다. 사용자가 분배 사이클을 설정할 때, 사용자는 공정액의 점도를 입력할 수 있어서 펌프는 적절한 오차 보정을 적용할 수 있다. 상이한 분배 속도로 분배가 이루어질 것으로 예상되는 경우에는 추가적인 표 또는 곡선을 구할 수 있다. 특정 펌프를 이용하여 생성된 조정 데이터는 공통된 특성을 갖는 소정 세트의 펌프에 설치될 수 있다.
도 7의 실시예는 점도(또는 다른 파라메타)와 오차 체적 사이의 상관관계를 결정하기 위해 사용될 수 있는 시스템의 일 실시예를 예시하고 있다. 시험용 셋업의 구성요소는 예상되는 제조 환경에서의 구성요소와 비슷하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 출구 밸브(147)(정지 밸브)에 대한 펌프(100)로부터의 출구 배관은 길이 4 내지 5 m, 외경 5 내지 6.5 mm, 내경 4 내지 4.35 mm인 관일 수 있다. 출구 밸브(147)는 별도의 출구 밸브, 또는 콤비네이션 출구 밸브, 미국 일리노이주 롤링 메도우즈 소재의 씨케이디 유에스에이 코포레이션의 CKDAMDSZOX0388과 같은 석백 밸브일 수 있다. 출구 밸브(147)(또는 석백 밸브)로부터의 배관은 길이가 약 1 내지 1.5 m, 외경 4 mm, 내경 2 mm의 관일 수 있다. 다양한 크기 및 부품도 역시 예 로서 제시된 것이며 한정하려는 의도가 아니라는 점을 주의해야만 한다.
도 8은 점도의 함수로서 체적 오차를 나타내는 그래프이다. 예시적인 이러한 그래프로부터 오차 체적은 공정액의 점도에 대해 대략 선형적임을 알 수 있다. 따라서, 예를 들어 사용자가 10 cP의 유체를 5 mL만큼 분배하도록 설정하는 경우, 펌프(100)는 10 cP의 유체에 대해 0.052106 mL의 체적 오차를 고려할 수 있다. 반면에, 사용자가 20 cP의 유체를 5 mL만큼 분배하도록 설정하는 경우, 펌프(100)는 0.088935 mL의 체적 오차를 고려할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상이한 시험용 셋업(예컨대, 상이한 길이 및 직경의 관, 상이한 부품 및 상이한 작동 조건)를 포함할 수 있음에 주의해야만 한다. 또한, 시험은 더 크거나 더 작은 분배 체적 및 점도의 유체를 이용하여 행해질 수 있다. 또한, 체적 오차를 결정하는 다른 기법을 실시할 수 있다.
펌프가 제조 설비에 설치될 때, 사용자는 소정 분배 레시피(예컨대, 분배량, 분배 시간 또는 유동 속도, 유체 점도 또는 다른 파라메타)를 입력할 수 있다. 유체 점도(또는 다른 유체 특성)에 기초하여, 펌프 제어기는 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계를 바탕으로[예컨대, 계산, 룩업 테이블(lookup table), 또는 다른 메카니즘을 통해] 적절한 오차 체적을 결정할 수 있다. 도 8의 그래프를 이용할 때, 사용자가 2cP의 점도를 갖는 유체에 대한 소정 분배 레시피를 입력하면, 즉 분배 체적은 2 mL이고 유동 속도는 1 mL/sec라고 입력하면, 펌프 제어기는 2 mL의 분배에 자동적으로 0.05211 mL를 부가할 수 있다. 분배 중에, 펌프 제어기는 2 mL의 분배 체적 및 0.05211 mL의 오차 체적을 고려하기 위해 분배 모터(200)가 피스 톤(192)을 소정 위치로 이동시키도록 할 수 있다. 분배 시스템[펌프(100) 포함]에서의 컴플라이언스 때문에, 분배되는 양은 대략 2 mL가 된다.
펌프(100)가 설치된 실제 분배 시스템은 오차 체적과 점도 또는 다른 유체 특성 사이의 상관관계가 확인된 시험용 시스템과 상이할 수 있다. 따라서, 심지어 도 8에 따른 오차 체적을 적용하더라도 요구되는 분배와 실제 분배 사이에는 어느 정도의 오차가 있을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상관관계로부터 결정된 오차 체적 이외에도(예컨대, 점도에 기초한 오차 체적 이외에도) 분배 체적에 부가되며 사용자에 의해 결정되는 오차 체적을 지정할 수 있는 선택권이 사용자에게 주어질 수 있다. 펌프 제어기는, 분배 중에 분배 체적, 점도에 기초한 오차 체적 및 사용자가 결정한 오차 체적을 고려한 소정 위치까지 펌프 제어기에 따라 피스톤(192)을 이동시키도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다.
펌프는 단지 분배 체적만을 이동시키도록 작동하므로, 펌프가 분배 체적 및 오차 체적(들)을 고려하는 소정 위치까지 동일한 속도로 이동한다면, 실제 분배 속도는 분배 레시피에서 지정된 분배 속도보다 느리게 되며 분배 시간은 과도하게 길어지는데, 이는 피스톤이 동일한 속력으로 더 긴 거리를 이동하기 때문이다. 이를 보상하기 위해, 펌프 제어기는 분배 레시피에 의해 규정된 시간 중에 오차 체적(들)을 고려하기 위해 적절한 위치까지 이동하도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다. 앞서의 예를 사용하면, 펌프 제어기는 원래 분배 레시피에서 지정된 1 cc/sec의 속도에서의 2 cc 분배에 기초하여 2 mL의 분배 체적, 0.05211 mL의 점도 오차 체적 및 사용자가 결정한 오차 체적을 고려하도록 소정 위치까지 2 초 이내에 피스 톤(192)을 이동시키도록 분배 모터(200)를 제어할 수 있다. 결과적으로, 정확한 양의 유체가 정확한 시간 내에 분배된다. 임의의 경우에 있어서, 특정 실시예에 따르면, 추가적인 유체가 시스템 구성요소의 수축에 의해 분배되지 않도록 피스톤(192)이 적절한 위치에 도달할 때 출구 밸브를 폐쇄할 수 있다.
도 9는 펌프에 대한 오차 체적을 결정하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 순서도이다. 도 9의 단계들은 예상되는 제조용 분배 시스템을 모사하도록 구성된 시험용 시스템에서 행해질 수 있다. 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계, 및 반도체 제조 설비에 설치될 다수의 펌프(시험용 펌프를 포함할 수도 있음)에 적용될 상관관계를 확인하기 위해 시험용 펌프를 사용할 수 있다. 단계(900)에서, 펌프는 의도되는 분배 환경을 적절히 모사하는 시험용 분배 시스템에 설치된다. 피스톤의 특정 위치(예컨대, 실제 위치 또는 시작 위치에 대한 변위에 기초함)가 특정 분배 체적에 대응하도록 초기에 시험용 펌프의 제어기를 구성할 수 있다. 단계(902)에서, 분배 체적을 포함하는 소정의 분배 레시피는 펌프에 프로그래밍된다. 펌프는 단계(904)에서 소정 체적의 유체를 분배하기 위한 방법에 따라 분배를 수행한다. 분배 중에, 펌프 제어기는 피스톤이 분배 체적에 대응하는 거리만큼 이동하도록 분배 모터를 제어할 수 있다(즉, 펌프 제어기는 상기 거리가 분배 체적과 관련되도록 구성됨). 단계(906)에서, 실제로 분배된 유체의 체적을 결정하기 위해 분배된 유체를 측정한다. 예를 들면, 저울을 사용하여 질량을 측정하고 이 질량을 밀도로 나누어 체적을 결정한다.
단계(904 및 906)는 동일한 방법 및 유체와 함께 임의의 횟수만큼 반복될 수 있다. 단계(908)에서, 해당 유체에 대한 오차 체적을 결정하기 위해 분배 체적 및 실제 분배 체적의 측정 결과를 분석할 수 있다. 예를 들면, 특정 세트의 조건 하에서의 오차 체적을 결정하기 위해, 다수의 분배, 이를테면 5회의 분배 동안의 평균 분배 체적으로부터 분배 레시피에서 지정된 분배 체적 요구량을 뺄 수 있다. 신규의 분배 체적 요구량을 갖는 방법에 대해 단계(902 내지 906)를 반복할 수 있으며, 유체 특성에 대해 상이한 값을 갖는 새로운 유체를 이용하여 이에 대한 상관관계를 확인하는 동안 단계(902 내지 908)를 반복할 수 있다. 단계(910)에서, 오차 체적과 점도(또는 유체의 다른 특성)의 상관관계를 확인한다. 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계는 실제 체적 측정, 피스톤 변위 거리 측정, 질량, 또는 체적에 대응하는 다른 척도와 같이 체적에 대응하는 임의의 척도와 관련하여 성립된다는 점에 주의해야만 한다.
도 10은 오차 체적을 고려하여 펌프를 작동시키기 위한 방법의 일 실시예를 예시하고 있다. 도 10의 목적을 위해서, 펌프는 반도체 제조 설비에 설치되어 있으며 전술한 바와 같은 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계(들)를 이용하여 프로그래밍된다고 가정한다. 단계(1000)에서, 사용자는 예컨대 분배 체적(또는 분배 체적을 도출할 수 있도록 하는 정보), 분배 시간(또는 유동 속도), 및 유체 유형(또는 점도)을 포함하는 소정 분배 레시피를 입력할 수 있다. 이러한 방법에 기초하여, 펌프 제어기는 단계(1002)에서 분배 체적량, 유체 특성(예컨대, 점도)에 대한 값을 결정할 수 있고, 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계에 기초하여 오차 체적량을 결정할 수 있다. 이는, 예컨대 룩업 테이블, 계산 또는 오차 체적 상관 관계를 이용하는 다른 메커니즘의 사용을 통해 행해질 수 있다. 분배 체적량 및 오차 체적량을 결정하는 단계에서는, 체적, 거리(예컨대, 오차 체적량은 특정 체적을 분배하기 위해 피스톤을 얼마나 이동시켜야 하는가의 척도일 수 있다) 또는 체적에 대응하는 다른 양을 비롯하여 체적에 대응하는 임의의 기준이 있을 수 있음에 주의해야만 한다.
다수의 상관관계 곡선 또는 소정 세트의 상관관계 데이터가 있는 경우, 펌프는 사용자에 의해 제공되는 방법에 가장 적합한 상관관계를 선택할 수 있다. 또 다른 예로서, 펌프가 1 cc/sec의 분배 및 10 cc/sec의 분배에 대한 점도와 오차 체적 사이의 상관관계 곡선을 포함하는 경우, 펌프는 분배 레시피의 파라메타에 더 근사하게 일치하는 상관관계를 선택할 수 있다. 또 다른 실시예에 따르면, 상관관계 데이터가 특정 분배 레시피에 맞지 않는 경우, 펌프 제어기는 소정 분배 레시피들에 대한 상관관계 데이터를 내삽할 수 있다. 예를 들면, 펌프 제어기가 1 cc/sec의 분배 및 10 cc/sec의 분배에 대한 점도와 오차 체적 사이의 상관관계 데이터를 구비하고 있으나 분배 레시피에서는 7 cc/sec의 분배를 요구하는 경우, 펌프 제어기는 7 cc/sec의 분배에 대한 점도와 오차 체적 사이의 관계를 내삽할 수 있다.
단계(1004)에서, 펌프 제어기는 사용자가 지정 가능한 추가적인 오차 체적을 받아들일 수 있다. 사용자는, 예컨대 펌프 제어기에 대해 공지된 오차 체적을 고려하는 분배를 행할 수 있으며(즉, 상관관계에 기초함), 펌프가 여전히 더 적은 유체를 분배하는지 여부를 결정할 수 있다. 실제 분배 시스템 또는 분배 레시피가 상관관계 데이터를 확인한 조건으로부터 상당한 정도로 변할 때, 이러한 경우가 발생할 수 있다. 사용자는 펌프 제어기에 적절한 추가적인 오차 체적을 제공할 수 있다.
단계(1006)에서, 펌프는 분배를 행할 수 있다. 분배에 있어서, 펌프 제어기는, 피스톤이 제어기에 따라 분배 체적에 오차 체적(들)을 더한 체적을 고려한 소정 위치로 이동하도록 분배 모터를 제어할 수 있다. 다시 말하면, 펌프 제어기는 분배 체적에 오차 체적(들)을 더한 체적을 소정 위치 및 변위로 변환할 수 있으며(사전에 위치 또는 변위로서 측정되지 않은 경우), 이에 따라 피스톤이 특정 위치로 이동하도록 분배 모터를 제어할 수 있다. 그러나, 시스템에서의 컴플라이언스 때문에, 분배 체적만이 실제로 웨이퍼에 분배된다. 일 실시예에 따르면, 제어기는 분배 레시피에 의해 규정된 시간 내에 유체의 분배가 이루어지도록 분배 모터를 제어할 수 있다. 이는, 오차 체적에 의해 요구되는 더 긴 거리를 이동할 수 있도록 더 빠른 속도로 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하는 것을 포함할 수 있다.
도 9 및 도 10의 다양한 단계는, 컴퓨터 판독 가능한 매체[예컨대, 도 1의 컴퓨터 판독 가능한 매체(27)]에 저장된 컴퓨터 명령[예컨대, 도 1의 컴퓨터 명령(30)]에 따라 실시될 수 있다. 도 9 및 도 10의 단계는 필요한 만큼 또는 요구되는 만큼 반복될 수 있다.
다단계 펌프의 관점에서 설명하였지만, 본 발명의 실시예는 또한 1단 펌프에서도 사용될 수 있다. 도 11은 펌프(4000)에 대한 펌프 조립체의 일 실시예의 개략도이다. 펌프(4000)는 1단, 말하자면 전술한 다단계 펌프의 분배단과 유사할 수 있으며, 스테퍼 모터, 브러쉬리스 DC 모터, 또는 다른 모터에 의해 구동되는 롤링 다이어프램 펌프를 포함할 수 있다. 펌프(4000)는, 펌프(4000)를 통과하는 다양한 유체 유동 경로를 형성하고 적어도 부분적으로 펌프 챔버를 형성하는 분배 블록(4005)을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따르면 분배 펌프 블록(4005)는 PTFE, 개질된 PTFE, 또는 다른 재료로 된 단일 블록일 수 있다. 이들 재료는 다수의 공정액과 최소한으로 반응하거나 전혀 반응하지 않기 때문에, 이들 재료를 사용하면 유동 통로 및 펌프 챔버가 최소의 추가적인 하드웨어를 이용하여 분배 블록(4005)에 직접 기계가공될 수 있도록 해준다. 분배 블록(4005)은 통합된 유체 매니폴드를 제공함으로써 결과적으로 배관에 대한 필요를 줄여준다.
분배 블록(4005)은 다수의 외부 입구 및 출구, 예를 들어 받아들이는 유체가 통과하는 입구(4010), 유체를 퍼지/배기시키기 위한 퍼지/배기 출구(4015), 및 분배 구간 중에 분배되는 유체가 통과하는 분배 출구(4020)를 포함할 수 있다. 도 11의 예에 있어서 분배 블록(4005)은 펌프가 하나의 챔버만을 구비하기 때문에 외부 퍼지 출구(4010)를 포함한다. 발명의 명칭이 "O링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 이 부속품의 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fitting and Assembly Thereof)"이며 개시게 이라에 의해 2005년 12월 2일자로 출원된 미국 특허 출원 제60/741,667호[대리인 사건 번호 ENTG1760] 및 발명의 명칭이 "O링이 없는 로우 프로파일 부속품 및 부속품 조립체(O-Ring-Less Low Profile Fittings and Fitting Assemblies)"이며 개시게 이라에 의해 2006년 11월 20일자로 출원된 미국 특허 출원 제11/602,513호[대리인 사건 번호 ENTG1760-1]는 인용함으로써 본 명세서에 전 체 내용이 포함되는데, 분배 블록(4005)의 외부 입구 및 출구를 유체 배관에 연결하기 위해 사용될 수 있는 부속품의 실시예를 설명한다.
분배 블록(4005)은 입구로부터 입구 밸브까지[예컨대, 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(4030)에 의해 형성됨], 입구 밸브로부터 펌프 챔버까지, 펌프 챔버로부터 배기/퍼지 밸브까지, 그리고 펌프 챔버로부터 출구(4020)까지 유체를 이동시킨다. 펌프 덮개(4025)는 펌프 모터가 손상되지 않도록 보호할 수 있으며, 피스톤 하우징(4027)은 피스톤을 보호할 수 있고, 본 발명의 일 실시예에 따르면 폴리에틸렌 또는 다른 폴리머로 형성될 수 있다. 밸브 플레이트(4030)는 유체 유동을 펌프(4000)의 다양한 구성요소로 유도하도록 구성될 수 있는 밸브(예컨대, 입구 밸브 및 퍼지/배기 밸브)의 시스템을 위한 밸브 하우징을 제공한다. 밸브 플레이트(4030) 및 대응하는 밸브는 전술한 밸브 플레이트(230)와 관련하여 설명한 방식과 유사하게 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 입구 밸브 및 퍼지/배기 밸브는 각각 적어도 부분적으로 밸브 플레이트(4030)에 통합되며 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공이 가해지는가의 여부에 따라 개방되거나 폐쇄되는 다이어프램 밸브이다. 다른 실시예에 있어서, 밸브 중 일부는 분배 블록(4005)에 대해 외부에 있을 수 있거나, 또는 추가적인 밸브 플레이트에 배치될 수 있다. 일 실시예에 따르면, PTFE의 시트는 밸브 플레이트(4030)와 분배 블록(4005) 사이에 삽입되어 다양한 밸브의 다이어프램을 형성한다. 밸브 플레이트(4030)는 각각의 밸브에 대해 대응하는 다이어프램에 압력 또는 진공을 가할 수 있도록 하는 밸브 제어용 입구(도시 생략)를 포함한다.
다단계 펌프(100)에서와 같이, 펌프(4000)는 유체 점적이 전자장비를 수용하는 다단계 펌프(100)의 영역에 들어가지 못하도록 하는 여러 가지 특징부를 포함할 수 있다. "점적 방지" 특징부는 돌출된 립(lip), 경사진 특징부, 구성요소 사이의 시일, 금속/폴리머 경계에서의 오프셋, 및 전자장비를 점적으로부터 격리시키는 전술한 다른 특징부를 포함할 수 있다. 전자장비, 매니폴드, 및 PCB 보드는 펌프 챔버 내의 유체에 대한 열의 영향을 줄이기 위해 전술한 방식과 유사한 방식으로 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예는, 소정의 분배 레시피를 통해 분배 체적량을 결정하는 단계, 분배 레시피에 기초하여 유체 특성에 대한 값을 결정하는 단계, 분배 시스템에서의 컴플라이언스를 고려한 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계로부터 유체 특성값에 기초한 오차 체적량을 결정하는 단계, 및 노즐로부터 분배 체적량의 유체를 분배하기 위해 분배 레시피 및 오차 체적량으로부터 결정된 분배 체적량을 고려하여 분배 펌프에 있는 피스톤을 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계로 이루어지는 것인, 펌프의 분배 체적에 있어서의 오차 보상 방법을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예를 참고하여 본 명세서에서 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 이러한 설명은 단지 예로서 제시된 것이며 한정하려는 의도로 해석되어서는 안 된다는 점을 이해해야 한다. 또한, 이에 따라 본 발명의 실시예의 세부사항에 있어서의 다수의 변형 및 본 발명의 추가적인 실시예는 전술한 설명을 참고로 하여 당업자에게 명백하며, 당업자는 이러한 변형 및 추가적인 실시예을 실시할 수 있음 을 이해해야만 한다. 이러한 모든 변형 및 추가적인 실시예는 청구한 바와 같은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다.

Claims (30)

  1. 분배 펌프의 분배 체적에 있어서의 오차를 보상하는 방법으로서,
    분배 레시피에 기초하여 분배 체적량을 결정하는 단계,
    분배 레시피에 기초하여 유체 특성에 대한 값을 결정하는 단계,
    상기 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 결정하는 단계로서, 상기 상관관계는 펌프 및 하나 이상의 관을 포함하는 분배 시스템의 컴플라이언스를 고려하는 것인, 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 결정하는 단계,
    유체 특성의 값과 상기 상관관계에 기초하여 오차 체적량을 결정하는 단계, 및
    노즐로부터 분배 체적량의 유체를 분배하기 위해 분배 레시피로부터 결정된 분배 체적량 및 오차 체적량을 고려하여 소정 위치까지 분배 펌프 내의 피스톤을 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계
    를 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  2. 제1항에 있어서, 분배 모터를 제어하는 상기 단계는, 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 규정된 시간 중에 피스톤을 상기 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  3. 제1항에 있어서, 사용자가 결정한 오차 체적을 받아들이는 단계
    를 더 포함하고, 상기 소정 위치는 사용자가 결정한 오차 체적을 추가로 고려하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서, 분배 모터를 제어하는 상기 단계는, 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 규정된 시간 중에 피스톤을 상기 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  6. 제1항에 있어서, 시험용 분배 시스템에서 오차 체적과 유체 특성 사이의 상관관계를 규명하는 단계를 더 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상관관계를 규명하는 상기 단계는,
    유체 특성에 대한 다양한 값을 갖는 유체를 이용하여 대응하는 분배 체적 요구량을 갖는 소정 세트의 시험 분배를 행하는 단계 및
    유체 특성과 오차 체적 사이의 관계를 결정하기 위해 분배 체적 요구량과 관련된 시험 분배에서의 소정 세트의 실제 분배 체적량을 분석하는 단계
    를 더 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상관관계를 규명하는 상기 단계는,
    a) 시험용 유체를 이용하여 대응하는 분배 체적 요구량을 갖는 소정 세트의 시험 분배를 행하는 단계,
    b) 평균적인 실제 분배 체적량을 결정하는 단계,
    c) 소정 세트의 추가적인 분배 체적 요구량 각각에 대하여 단계들[a) 및 b)]을 반복하는 단계,
    d) 소정 세트의 추가적인 시험용 유체 각각에 대하여 단계들[a) 내지 c)]을 반복하는 단계로서, 각각의 시험용 유체는 유체 특성에 대해 상이한 값을 갖는 것인 단계 및
    e) 평균적인 실제 분배 체적량 및 대응하는 분배 체적 요구량에 기초하여 오차 체적과 유체 특성 사이의 관계를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 시험용 분배 시스템은, 다단계 펌프의 출구 포트와 출구 밸브 사이에 연결되는 제1 관, 및 출구 밸브와 노즐 사이에 연결되는 제2 관을 포함하는 것인 분배 체적의 오차 보상 방법.
  10. 분배 챔버를 형성하는 펌프 본체,
    분배 챔버에 배치되는 다이어프램,
    롤링 다이어프램인 다이어프램을 이동시키기 위해 분배 챔버 내에서 왕복하는 피스톤,
    피스톤을 왕복시키기 위해 피스톤에 연결되는 모터, 및
    모터에 연결되며 유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계를 저장하는 메모리를 포함하는 제어기로서, 상기 상관관계는 펌프 및 하나 이상의 관을 포함하는 분배 시스템의 컴플라이언스를 고려하고, 상기 제어기는 분배 레시피에 기초하여 분배 체적량을 결정하도록 작동 가능하고, 분배 레시피에 기초하여 유체 특성에 대한 값을 결정하도록 작동 가능하며, 상기 상관관계 및 유체 특성의 값을 기초로 오차 체적량을 결정하기 위해 메모리에 엑세스하도록 작동 가능하고, 적어도 오차 체적량 및 분배 체적량만큼 변위되도록 제어기에 의해 관련된 소정 위치까지 피스톤을 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하도록 작동 가능한 것인, 제어기
    를 포함하는 다단계 펌프.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어기는 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 지시된 소정 시구간 중에 피스톤을 상기 소정 위치까지 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하도록 추가로 작동 가능한 것인 다단계 펌프.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제어기는 분배 체적량, 오차 체적량 및 사용자가 결정한 추가적인 오차 체적량만큼 적어도 이동시킴으로써 제어기에 의해 피스톤을 관련된 추가적인 위치까지 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하도록 추가로 작동 가능한 것인 다단계 펌프.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제어기는 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 지시된 소정 시구간 중에 피스톤을 상기 추가적인 위치까지 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하도록 추가로 작동 가능한 것인 다단계 펌프.
  14. 펌프에 의해 행해지는 분배 작업에서의 시스템 컴플라이언스를 보상하기 위한 방법으로서,
    시험용 분배 시스템에 설치된 시험용 펌프를 이용한 단계인,
    유체 특성에 대해 다양한 값을 갖는 소정 세트의 시험용 유체를 이용하여 대응하는 분배 체적 요구량을 갖는 소정 세트의 시험 분배를 행하는 단계, 및
    유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계를 결정하기 위해 분배 체적 요구량과 관련된 소정 세트의 시험 분배의 실제 분배 체적량을 분석하는 단계로서, 상기 상관관계는 상기 시험용 분배 시스템의 컴플라이언스를 고려하고 상기 시험용 분배 시스템의 컴플라이언스는 펌프 및 하나 이상의 관의 컴플라이언스를 포함하는 것인, 분배 체적 요구량과 관련된 소정 세트의 시험 분배의 실제 분배 체적량을 분석하는 단계를 포함하고,
    반도체 제조 설비에 설치된 펌프를 이용한 단계인,
    공정액을 분배하기 위한 분배 레시피에 기초하여 제조 공정의 분배 체적 요구량을 결정하는 단계,
    분배 레시피에 기초하여 공적액에 대한 유체 특성값을 결정하는 단계,
    유체 특성과 오차 체적 사이의 상관관계로부터 공정액에 대한 유체 특성값을 기초로 오차 체적량을 결정하는 단계, 및
    분배 체적량의 유체를 노즐로부터 웨이퍼로 분배하기 위해 분배 레시피 및 오차 체적량으로부터 결정되는 제조 공정의 분배 체적 요구량을 고려하도록 소정 위치까지 피스톤을 이동시키기 위해 분배 모터를 제어하는 단계
    를 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  15. 제14항에 있어서, 분배 모터를 제어하는 상기 단계는, 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 규정된 시간 중에 피스톤을 상기 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  16. 제14항에 있어서, 사용자가 결정한 오차 체적을 받아들이는 단계를 더 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 소정 위치는 사용자가 결정한 오차 체적을 추가로 고려하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  18. 제17항에 있어서, 분배 모터를 제어하는 상기 단계는, 분배 체적량을 분배하기 위해 분배 레시피에 의해 규정된 시간 중에 피스톤을 상기 소정 위치까지 이동시키도록 분배 모터를 제어하는 단계를 더 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  19. 제14항에 있어서, 소정 세트의 시험 분배를 행하는 단계 및 소정 세트의 실제 분배 체적량을 분석하는 단계는
    a) 시험용 유체의 군으로부터 선택된 시험용 유체를 이용하여 대응하는 분배 체적 요구량을 갖는 시험 분배를 행하는 단계,
    b) 평균적인 실제 분배 체적량을 결정하는 단계,
    c) 소정 세트의 추가적인 분배 체적 요구량 각각에 대하여 단계들[a) 및 b)]을 반복하는 단계,
    d) 시험용 유체의 군으로부터 선택된 시험용 유체로서 신규의 시험용 유체를 선택하여 단계들[a) 내지 c)]을 반복하는 단계로서, 각각의 시험용 유체는 유체 특성에 대해 상이한 값을 갖는 것인 단계 및
    e) 평균적인 실제 분배 체적량 및 대응하는 분배 체적 요구량에 기초하여 오차 체적과 유체 특성 사이의 관계를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 시험용 분배 시스템은, 시험용 펌프의 출구 포트와 출구 밸브 사이에 연결된 제1 관, 및 출구 밸브와 시험용 노즐 사이에 연결된 제2 관을 포함하는 것인 시스템 컴플라이언스 보상 방법.
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