KR102374351B1 - 신속 변경 모터 드라이브, 자동화된 가스 제거 및 유체 회수 시스템을 갖는 포괄적 펌프 시스템 및 방법 및 그의 원격 모니터링, 감시 및 제어 - Google Patents

신속 변경 모터 드라이브, 자동화된 가스 제거 및 유체 회수 시스템을 갖는 포괄적 펌프 시스템 및 방법 및 그의 원격 모니터링, 감시 및 제어 Download PDF

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Abstract

본 발명은 포괄적으로는 반도체 제조와 같은 분야에서 고 정밀도로 유체를 측정하는데 사용되는 장치에 관한 것으로, 신속 변경 모터 드라이브, 자동화된 가스 제거 및 유체 회수 시스템을 갖는 포괄적 펌프 시스템 및 방법 및 그의 원격 모니터링, 감시 및 제어에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 상기 펌프 내에 유체를 구동하기 위하여 펌프 하우징 내에 배치된 구동 수단과; 상기 구동 수단을 작동시키기 위한 위하여 상기 구동 수단에 결합된 모터 드라이브 시스템을 포함하고, 상기 모터 드라이브 시스템은 상기 모터 드라이브 시스템이 상기 펌프 하우징으로부터 신속하게 분리되어 다른 모터 드라이브 시스템으로 교체될 수 있도록 상기 펌프 하우징에 착탈가능하게 고정되는, 관련 모터 드라이브 시스템의 교체를 허용하는 펌프 등을 제공한다.

Description

신속 변경 모터 드라이브, 자동화된 가스 제거 및 유체 회수 시스템을 갖는 포괄적 펌프 시스템 및 방법 및 그의 원격 모니터링, 감시 및 제어{COMPREHENSIVE PUMP SYSTEM AND METHOD HAVING A QUICK CHANGE MOTOR DRIVE, AUTOMATED GAS REMOVAL AND FLUID RECOVERY SYSTEM AND REMOTE MONITORING, VIEWING AND CONTROL THEREOF}
본 발명은 특히 반도체 제조와 같은 분야에서 고 정밀도로 유체를 측정하는데 사용되는 장치에 일반적으로 관한 것이다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 국제 출원은 35 U.S.C.§119(e) 하에 2013년 3월 15일 출원된 미국 가출원번호 61/789,217호, 발명의 명칭 "신속 변경 모터 드라이브 시스템을 갖는 펌프" 및 35 U.S.C.§119(e)하에 2014년 3월 10일 출원된 미국 출원번호 14/202,755호 발명의 명칭 "신속 변경 모터 드라이브를 갖는 펌프 시스템 및 방법" 및 2014년 3월 10일 출원된 출원번호 14/202,831호, 발명의 명칭 "자동화된 가스 제거 및 유체 회수 시스템을 갖는 펌프 및 방법" 및 2014년 3월 10일 출원된 출원번호 14/202,879호, 발명의 명칭 "반도체 공정 툴의 원격 모니터링, 감시 및 제어를 위한 장치 및 방법"을 우선권 주장하며, 이들 전체 내용은 참조에 의해 본 발명에 포함된다.
집적 회로, 포토마스크, 및 아주 작은 구조를 갖는 기타 장치 제조에 사용되는 화학물질의 다수는 부식성, 독성 및 고가이다. 일례는 포토리소그래피 공정에 사용되는 포토레지스트이다. 이러한 적용에서, 공정 유체 또는 "화학"으로도 불리는 액체 상의 화학물질이 기판 상에 분배되는 비율 및 양은 화학물질의 균일한 도포를 보증하고 또 낭비 및 불필요한 소비를 피하기 위하여 아주 정확하게 제어되어야만 한다. 또한, 공정 유체의 순도는 흔히 중요하다. 공정 유체를 오염시키는 가장 작은 외래 입자라도 그러한 공정 동안 형성되는 아주 작은 구조물에서 결함을 초래한다. 따라서 상기 공정 유체는 오염을 피하게 하는 방식으로 분배 시스템에 의해 취급되어야 한다. 예를 들어, Semiconductor Equipment and Material International, "SEMI E49.2-0298 Guide for High Purity Deionized Water and Chemical Distribution Systems in Semiconductor Manufacturing Equipment"(1998) 참조. 부적절한 취급은 또한 가스 기포의 도입을 초래하여 화학을 손상시킬 수 있다. 이러한 이유로 인하여, 아주 작은 구조를 갖는 디바이스의 제작에 사용된 포토리소그래피 및 기타 공정에서 유체를 저장하고 측정하기 위해 특수한 시스템이 필요하다.
따라서 이들 유형의 적용을 위한 화학물질 분배 시스템은 미세하게 제어되는 유체 측량을 허용하고 또 오염을 피하는 방식으로 공정 유체를 펌핑하고 및/또는 상기 공정 유체와 반응하게 하는 메카니즘을 적용해야 한다. 일반적으로, 펌프는 라인 중의 공정 유체를 분배점(dispense point)까지 가압한다. 상기 유체는 병 또는 기타 용기와 같은 유체를 저장하는 소스로부터 취출한다. 분배점은 작은 노즐 또는 기타 개구일 수 있다. 제작 라인 상에서 펌프로부터 분배점까지의 라인은 밸브에 의해 개폐된다. 밸브는 분배점에 배치될 수 있다. 밸브 개방은 공정 유체가 분배점에서 흐르도록 허용한다. 프로그래밍할 수 있는 콘트롤러는 펌프들과 밸브들을 작동시킨다. 공정 유체와 접촉하는 펌핑 메카니즘, 라인들 및 밸브들 내의 모든 표면들은 공정 유체와 반응하지 않거나 또는 공정 유체를 오염시키지 않아야 한다. 펌프들, 공정 유체의 용기, 및 관련 밸브는 콘트롤러를 하우징하는 캐비넷에 때때로 저장된다.
이들 유형의 시스템용 펌프들은 전형적으로 일부 용적형(positive displacement) 유형의 펌프 형태이고, 펌핑 챔버의 크기는 유체를 챔버 내로 잡아당기도록 확대된 다음, 유체를 밖으로 보내도록 감소된다. 사용된 용적형 펌프 유형은 유압 작동되는 칸막이 펌프, 밸로우 유형 펌프들, 피스톤 작동되는 롤링 칸막이 펌프들, 및 가압 저장소 유형 펌핑 시스템들을 포함한다. 미국 특허 번호 4,950,134호(베일리 등)는 전형적 펌프의 일례이다. 이것은 입구, 출구, 스테퍼 모터 및 유체 교체 칸막이를 갖는다. 펌프가 분배하도록 전기적으로 명령을 받으면, 출구 밸브는 개방되고 또 모터는 교체 또는 작동성 유체의 유동을 작동 유체 챔버로 보내어, 칸막이가 펌핑 챔버 크기를 줄이도록 이동한다. 칸막이의 이동은 공정 유체를 펌핑 챔버 밖으로 출구 밸브를 통하여 보낸다.
오염에 대한 우려로 인하여, 반도체 제조 공업에서 현재의 실무는 단일 유형의 공정 유체 또는 "화학" 만을 펌핑하기 위한 펌프를 사용하는 것이다. 펌핑되는 화학을 변경하기 위하여, 공정 유체와 접촉하는 표면 전부가 변경되어야 한다. 펌프의 디자인에 따라서, 상기와 같은 것은 성가시고 고가인 경향이 있거나, 또는 실시될 수 없을 수 있다. 오늘날 제작 설비에서 50개 이하의 펌프를 이용하는 공정 시스템을 보는 것은 드문일이 아니다.
상이한 소스로부터 공정 화학물질을 공급하는 분배 장치는 미국 특허 6,797,063호(Mekias)에 기재되어 있다. 여기서, 상기 분배 장치는 제어 챔버 내에 2 이상의 공정 챔버를 갖는다. 공정 챔버의 부피는 제어 유체를 부가하거나 또는 제어 챔버로부터 제어 유체를 제거하는 것에 의해 증가하거나 또는 감소한다. 제어 챔버의 내외로 유체를 제어하는 가압화된 유체 저장소와 함께 공정 챔버의 입구 및 출구에서 밸브를 사용하는 것은 공정 챔버를 통하여 분배된 유체의 유동을 제어한다.
지금까지 알려지지 않은 정밀 펌프의 아주 바람직한 특징의 하나는 하나 이상의 펌프 챔버 헤드에 부착된 공정 유체 유동 라인을 침입하지 않고도 보수 또는 수선하기 위한 펌프의 컴포넌트를 분리하고 제거하는 능력이다. 이는 펌프 안으로, 펌프를 통하여 또는 펌프 밖으로 공정 유체 유동 통로에서의 밀폐의 개방을 피하는 것을 포함할 수 있다. 본 발명과 동일 양수인, 즉 인테그레이티드 디자인 엘.피에게 허여된 미국 특허 번호 8,317,493호(Laessle 등)는 그러한 특징을 갖는 정밀 펌프 시스템을 개시한다.
그러나, 새로운 펌프 모터가 기존 모터를 교체할 필요가 있는 경우, 공정 유체 유동을 방해하지 않고 또 공정 유체의 손실을 최소화하면서 펌핑 헤드와 펌핑 챔버 내에서 즉각적 펌핑 유체 회복 및 균형을 제공할 필요가 존재한다.
본 발명에 인용된 모든 문헌은 그 전체가 참조에 의해 본 명세서에 포함된다.
모터 드라이브 시스템의 교체를 허용하는 펌프가 개시되어 있다. 상기 펌프는 펌프 내에서 유체를 구동하기 위한 펌프 하우징 내에 배치된 구동 수단(예를 들어, 피스톤 실린더 배열, 등); 상기 구동 수단을 작동시키기 위한 위한 구동 수단에 결합된 모터 드라이브 시스템을 포함하고; 상기 모터 드라이브 시스템은 펌프 하우징으로부터 신속하게 분리되어 다른 모터 드라이브 시스템으로 교체되도록 펌프 하우징에 착탈가능하게 고정된다.
분배될 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 자동화된 펌프 시스템이 개시된다. 상기 펌프 시스템은,
원격 공정 유체 소스에 결합된 입구; 출구; 및 드레인에 결합된 벤트(vent); 공정 유체 저장소 내외로 공정 유체를 구동하기 위해 출구에 간접적으로 결합된 구동 수단(예를 들어, 피스톤 실린더 배열, 등)을 갖는 공정 유체 저장소;
공정 유체 저장소 내외로 공정 유체 유동을 허용하는 출구 입구와 출구에 결합되고 또 공정 유체 저장소 밖으로 또 드레인으로 가스를 제거하는 벤트에 결합된 밸브들;
공정 유체 저장소에서 가스의 존재와 관련된 펌프 시스템에서 변수에 상응하는 신호를 제공하는 센서(예를 들어, 압력 센서, 등); 및
상기 구동 수단, 상기 센서 및 상기 밸브들에 결합된 프로세서;를 포함하며,
상기 프로세서는 밸브들 및 구동 수단을 자동으로 제어하는 신호를 사용하여 공정 유체 저장소 내의 가스를 벤트를 통하여 드레인으로 보낸다.
분배될 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 자동화된 펌프 시스템이 개시되어 있다. 상기 펌프 시스템은 안에 가스를 갖는 공정 유체를 수용하기 위한 필터, 상기 필터는 공정 유체로부터 미립자를 제거하여 여과된 공정 유체를 형성함; 여과된 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 가스 제거 저장소, 상기 가스 제거 저장소는 상기 여과된 공정 유체 중의 가스를 저장소 벤트를 향하여 이동시켜 안에 가스를 갖지 않는 여과된 공정 유체를 형성함; 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 수용하고 또 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 펌프 출구에 분배하는 펌핑 챔버를 포함한다.
분배될 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 자동화된 펌프 시스템이 개시되어 있다. 상기 펌프 시스템은 안에 가스를 갖는 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 가스 제거 저장소, 상기 가스 제거 저장소는 상기 공정 유체 중의 가스를 저장소 벤트를 향하여 이동시켜 안에 가스를 갖지 않는 공정 유체를 형성함; 안에 가스를 갖지 않는 공정 유체를 수용하기 위한 필터, 상기 필터는 안에 가스를 갖지 않는 공정 유체로부터 미립자를 제거하여 안에 가스를 갖지 않는 여과된 공정 유체를 형성함; 및 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 수용하고 또 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 펌프 출구에 분배하기 위한 펌핑 챔버를 포함한다.
네트워크 상에서 반도체 제조 공정 중의 툴(tool)(예를 들어, 펌프)의 작동을 원격으로 모니터링하고 제어하기 위한 장치가 개시되어 있다. 상기 장치는 네트워크와 통신하는 툴로부터 원격으로 위치한 적어도 하나의 컴퓨터, 상기 컴퓨터는 네트워크 상에서 통신하기 위한 웹 브라우저를 포함함; 네트워크와 통신하는 툴 전자기기(tool electronics); 및 적어도 하나의 컴퓨터가 툴을 확인할 때 네트워크 상에서 적어도 하나의 컴퓨터와 툴 전자기기 사이에 통신을 확립하기 위한 웹 서버를 포함한다.
펌프에 대한 관련 모터 드라이브 시스템을 교체하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은,(a) 펌프에서 유체를 구동하기 위한 펌프 하우징 내에 구동 수단(예를 들어, 피스톤 실린더 배열, 등)을 배치하는 단계;(b) 구동 수단을 작동하기 위한 구동 수단에 모터 드라이브 시스템을 결합시키는 단계; 및(c) 펌프 하우징으로부터 신속하게 분리될 수 있도록 펌프 하우징에 모터 드라이브 시스템을 착탈가능하게 고정하는 단계; 및(d) 모터 드라이브 시스템을 다른 모터 드라이브 시스템으로 교체하는 단계를 포함한다.
분배될 공정 유체로부터 가스를 자동적으로 제거하기 위한 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 다음 단계를 포함한다:(a) 원격 공정 유체 소스에 결합된 입구, 출구 및 드레인에 결합된 벤트를 갖는 공정 유체 저장소를 제공하는 단계;(b) 공정 유체 저장소 내외로 공정 유체를 구동하기 위해 출구에 구동 수단(예를 들어, 피스톤 실린더 배열, 등)을 간접적으로 결합시키는 단계;(c) 공정 유체 저장소 내외로 유동하도록 허용하는 입구와 출구에 밸브들을 결합시키고 또 공정 유체 저장소 밖으로 또 드레인으로 가스를 제거하기 위한 벤트에 밸브를 결합시키는 단계, 상기 공정 유체 저장소, 구동 수단 및 밸브들은 시스템을 형성함;(d) 시스템 내에 센서(예를 들어, 압력 센서, 등)를 배치하는 단계, 상기 센서는 공정 유체 저장소에서 가스의 존재와 관련된 시스템 변수에 상응하는 신호를 제공함; 및(e) 센서로부터 수신된 신호를 기본으로 하여 구동 수단과 밸브들을 자동적으로 제어하는 단계, 상기 자동적 제어는 공정 유체 저장소 내의 가스를 벤트를 통하여 드레인으로 보냄.
분배될 공정 유체로부터 가스를 자동적으로 제거하기 위한 방법이 개시된다. 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:(a) 안에 가스를 갖는 공정 유체를 수용하고 또 공정 유체로부터 미립자를 제거하기 위한 필터를 제공하여 여과된 공정 유체를 형성하는 단계;(b) 상기 여과된 공정 유체를 수용하여 상기 여과된 공정 유체 중의 가스가 저장소 벤트를 향하여 이동하게 하여 안에 가스를 갖지 않는 여과된 공정 유체를 형성하는 가스 제거 저장소를 제공하는 단계; 및(c) 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 수용하고 또 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 펌프 출구에 분배하기 위한 펌핑 챔버를 제공하는 단계.
분배될 공정 유체로부터 가스를 자동적으로 제거하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 (a) 안에 가스를 갖는 공정 유체를 수용하고 공정 유체 중의 가스를 저장소 벤트를 향하여 이동시켜 안에 가스를 갖지 않는 공정 유체를 형성하는 가스 제거 저장소를 제공하는 단계;(b) 안에 가스를 갖지 않는 공정 유체를 수용하고 또 공정 유체로부터 미립자를 제거하여 안에 가스를 갖지 않는 여과된 공정 유체를 형성하기 위한 필터를 제공하는 단계; 및(c) 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 수용하고 또 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 펌프 출구에 분배하기 위한 펌핑 챔버를 제공하는 단계;를 포함한다.
네트워크 상의 반도체 제조 공정에서 툴(예를 들어, 펌프)의 작동을 원격 모니터링하고 제어하기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 (a) 툴로부터 원격 위치한 적어도 하나의 컴퓨터를 네트워크와 통신되게 결합시키는 단계, 상기 컴퓨터는 네트워크 상에서 통신하기 위한 웹 브라우저를 포함함; (b) 툴 전자기기를 네트워크와 통신하게 결합시키는 단계; 및 (c) 웹 서버 적어도 하나의 컴퓨터가 툴을 확인할 때 웹 서버를 이용하여 적어도 하나의 컴퓨터와 툴 전자기기 사이에 네트워크 상에서 통신을 확립하는 단계를 포함한다.
본 발명은 하기 도면을 참조하여 설명되며, 유사 참조 번호는 유사 요소를 나타낸다.
도 1은 예시적 집적회로 웨이퍼 제작 공정에 결합된 본 발명의 블록 다이아그램이다;
도 2는 본 발명의 정밀 펌프 어셈블리의 등측도이다;
도 3은 본 발명의 정밀 펌프 어셈블리의 확대도이다;
도 4는 펌프 본체의 확대도이다;
도 4a는 펌핑 유체 저장소를 형성하는 측면을 도시하는 펌프 본체의 등측도이다;
도 4b는 펌핑 유체 챔버를 형성하는 측면을 도시하는 펌프 본체의 등측도이다;
도 5는 펌프 헤드의 등측도로서 펌프 본체에 결합되는 방식을 도시한다;
도 6은 펌프 헤드의 확대도이다;
도 6a는 펌프 헤드 블록의 공정 유체 챔버 측면을 도시하는 펌프 헤드 블록의 등측도이다;
도 6b는 공정 유체 저장소("프리-저장소(pre-reservoir)"라고도함) 및 밸브 플레이트와 꼭맞는(mated) 펌프 헤드 블록의 측면을 도시하는 펌프 헤드 블록의 등측도;
도 6c는 공정 유체 저장소 입구를 다이그램으로 도시한다;
도 7은 필터 분포 블록의 확대도이다;
도 7a는 조립된 필터 분포 블록의 전면도 및 이면도이다;
도 8은 모터 드라이브 시스템의 확대도이다;
도 8a는 피스톤의 평면도이다;
도 8b는 도 8a의 8a-8b선을 따라 취한 피스톤 어셈블리의 단면도이다;
도 9는 피스톤의 확대도 및 조립도이다;
도 10은 피스톤 실린더의 단면도이다;
도 11은 전체 펌프 어셈블리의 확대도 및 등측도이다;
도 11a는 투시도로 나타낸 펌프의 내부를 도시하고 또 다양한 플레어 피팅부의 연결을 도시하는 제거된 외부 커버를 갖는 펌프 어셈블리의 등축도이다;
도 12는 본 발명의 전자기기에 사용하기 위한 예시적 전기 와이어 하네스(돼지꼬리라고도 함)이다;
도 13은 모터 드라이브 시스템 변경 동안 펌핑 유체 저장소 내로 공기를 부가하기 위해 본 발명에 결합하기 위한 예시적 시린지 장치이다;
도 13a는 웹 서버를 이용하여(RMVC) 서브시스템 펌프 인터페이스를 원격 모니터링, 감시 및 제어하는 블록 다이아그램이다;
도 13b는 POE(Power-over-Ethernet)를 사용한 도 13a의 RMVC 서브시스템 펌프 인터페이스의 블록 다이아그램이다;
도 13c는 도 13b의 시스템 중의 웹 서버를 이용하여 RMCV 상의 펌프 및 그의 인근을 감시하기 위하여 사용될 수 있는 예시적 웹 캠이다;
도 13d는 POE 및 WiFi를 사용하는 도 13b의 RMVC 서브시스템 펌프 인터페이스의 블록 다이아그램이다;
도 13e는 네트워크 관리 모듈(NMM) 인터페이스의 블록 다이아그램이다;
도 13f는 펌프 콘트롤러 마더보드(mother board) 인터페이스의 블록 다이아그램이다;
도 13g는 양수인(인테그레이티드 디자인, 엘. 피.)의 펌프용 표준 GUI(그래피컬 유저 인터페이스)의 블록 다이아그램이다;
도 13h는 이더넷 입력/출력에 대해 변형된 양수인 표준 GUI의 블록 다이아그램이다;
도 13i은 이더넷에 대한 양수인의 표준 GUI 및 펌프의 블록 다이아그램이다;
도 13j는 JAVA 애플릿으로 작용하는 양수인의 바람직한 크로스-플랫폼 GUI의 블록 다이아그램이다;
도 13k는 웹-작용하는 크로스 플랫폼 GUI인 RMVC("Lynx"라고도 함)의 블록 다이아그램이다;
도 13l은 바람직한 GUI와 사용하기 위한 JAVA 지원된 플랫폼을 도시하는 표이다;
도 14는 통상의 스테퍼 모터 H-브릿지의 회로 개략도이다;
도 15는 포획된 공정 유체의 필터 재순환을 위한 또 공정 유체 저장소 질소 공급을 위한 밸브를 제공하는 예시적 집적회로 웨이퍼 제작 공정에 결합된 본 발명의 다른 실시양태의 블록 다이아그램이다;
도 15a는 포획된 공정 유체의 질터 재순환을 지지하는 도 15의 대안적 실시양태에 사용하기 위한 벤투리 회로를 도시한다;
도 16a는 도 1-1a에 따른 실시양태를 이용하여 재순환 모드를 위한 유동 다이아그램이다;
도 16b는 도 15에 따른 실시양태를 이용한 재순환 모드를 위한 유동 다이아그램이다;
도 17은 오토 밸런스 모드를 위한 유동 다이아그램이다;
도 18은 모드를 분배하고 재충전하기 위한 유동 다이아그램이다;
도 19는 예비충전 모드를 위한 유동 다이아그램이다;
도 20은 퍼지 내지 벤트(Purge to Vent) 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 21은 퍼지 내지 출력(Purge to Output) 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 22는 프라임(prime) 필터 하우징 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 23a-23b는 프라임 필터 기판 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 24a-24b는 2-필터 블록 디자인을 이용하는 시스템 드레인 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 24c-24d는 4-밸브 필터 블록 디자인을 이용하는 시스템 드레인 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 25a는 2-필터 블록 디자인을 사용하는 패키지화(Out of the Box) 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 25b는 4-필터 블록 디자인을 이용하는 패키지화 모드에 대한 유동 다이아그램이다;
도 26은 구동 어셈블리 모드를 변경하기 위한 유동 다이아그램이다;
도 27a-27b는 필터 검출 알고리즘 중의 가스에 대한 유동 다이아그램을 도시한다;
도 28a-28b는 피스톤 챔버 검출 알고리즘 중의 가스에 대한 유동 다이아그램을 도시한다;
도 29a-29b는 공정 유체 저장소 검출 알고리즘 중의 가스 부피에 대한 유동 다이아그램을 도시한다;
도 30은 본 발명의 주요 특징의 블록 다이아그램이다;
도 31은 본 발명의 펌프의 대체 구조를 도시하며, 상기 필터는 프리-저장소 이전에 위치하고 또 상기 재순환은 필터의 상류에 위치함;
도 32는 본 발명의 펌프의 다른 대체 구조를 도시하며, 상기 필터는 프리-저장소 이후에 위치하고 또 상기 재순환은 프리-저장소의 상류 또는 프리-저장소의 하류에 위치함; 및
도 33은 본 발명의 펌프의 다른 대체 구조를 도시하며, 상기 필터는 프리-저장소 이전에 위치하고 또 상기 재순환은 필터의 하류에 위치함.
본 발명은 이하의 실사양태를 참조하여 더욱 자세하게 설명되지만, 본 발명은 그에 한정되지 않음을 이해해야 한다.
도면을 참조하면, 유사 부분 번호는 몇 개의 도면을 통하여 유사 요소를 지칭하며, 정밀 펌프 시스템을 이용하는 본 발명의 일 실시양태의 블록 다이아그램(20)이 도시되어 있다. 본 발명(20)은 정밀한 양의 공정 유체를 웨이퍼 제작에 분배하기 위하여 일례로서 집적회로 웨이퍼 제작 공정의 일부를 형성할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명(20)은 제조 장치, 예를 들어, 제조 저장소(FR)에 결합되고, 다시 BIB(공정 유체를 제조 저장소에 공급하는 BIB(bag in bottle})에 결합되며; 벤트/드레인은 밸브, VFAB를 통하여 제조 저장소(FR)에 연결된다.
도 1-2에 도시된 바와 같이, 본 발명(20)은 피스톤 실린더 또는 챔버(28) 내에서 피스톤(26)을 구동하는 모터 드라이브 시스템(24)(예를 들어, Allegro A3977SED 스테퍼 모터 드라이버 및 Portescape PK264-E2.0스테퍼 모터)을 포함하는 정밀 펌프 시스템(22)을 포함한다. 상기 정밀 펌프(22)는 펌핑 유체(예를 들어, 에틸렌 글리콜 또는 본 발명의 작동의 모든 양상 동안 액체 상태로 잔류하는 증기 압력, 비점 등과 같은 유사 특징을 포함하는 기타 유사 액체)를 구동한다. 상기 펌핑 유체는 피스톤(26)과 상호작용하는 방식 및 전체적으로 펌프(20)의 작동으로 인하여 "작동" 유체로 지칭된다. 펌핑 유체는 정밀 펌프 시스템(22)과 결합될 때 펌핑 유체 저장소(32)(예를 들어, 33 mL 용량)으로부터 제공된다. 펌핑 유체는 공정 유체(예를 들어, 포토레지스트)를 예시적 웨이퍼 제작 공정으로 구동하여 전달하기 위해 사용된다. 공정 유체는 공정 유체 저장소(30)("프리-저장소"라고도 불림, 및 33-34 mL의 예시적 용량을 가짐)로부터 제공된다. 공정 유체는 프리미엄 유체이며 또 그의 폐기물(waste)을 최소화하는 것은 공정 유체를 소모함 없이 정밀한 양(예를 들어 최대 1 mL)을 전달하는 본 발명(20)의 주요 특징의 하나이다. 공정 유체의 전달을 달성하기 위하여, 상기 펌핑 유체 및 공정 유체는 펌핑 챔버(34A)(예를 들어, 11-13mL 용량) 및 분배 챔버(34B)(예를 들어, 11-13 mL 용량, 및 "공정 유체 챔버"라고도 함)를 포함하는 작동 챔버(34)로 전달되며, 이는 작동 챔버(34)를 2개의 가변 크기의 챔버(34A/34B)로 분할하는 칸막이(36)의 존재에 의해 형성된다. 따라서, 상기 2개 유체는 서로 접촉하지 않으며 또 피스톤(26)이 펌핑 챔버(34A) 내의 펌핑 유체를 가압할 때, 상응하는 압력은 칸막이(36)를 통하여 공정 유체 챔버(34B) 내에 존재하는 공정 유체로 전달된다. 상기 공정 유체는 적용을 위해 분배하기 전에, 공정 유체를 필터링하기 위한 필터(42)를 포함하는 필터 분포 블록(40)으로 전달된다.
이후에 자세하게 논의되는 바와 같이, 펌프 콘트롤러(38)는 피스톤(26)을 배치(이동)하기 위한 모터 드라이브 어셈블리(24E)를 제어하고; 모터는 압력 센서(PS)를 사용하여 피스톤 챔버(28)의 압력 판독치를 기본으로 하여 피스톤(26)을 구동함을 주목해야 한다. 펌프 콘트롤러(38)는 피스톤(26)이 이동하는 속도뿐만 아니라 유체의 소망하는 부피를 치환(displace)하는데 필요한 시간을 알기 때문에, 분산된 유체의 정밀한 양을 안다.
관련 펌핑 유체 저장소(32) 및 공정 유체 저장소(30)의 존재는 본 발명(20)의 2개의 주요 요소를 형성함을 이해해야 한다. 정밀 펌프(22)와 관련된 펌핑 유체 저장소를 갖는 것에 의해, 본 발명(20)은 모터 드라이브 시스템의 신속한 교체를 달성할 수 있는 반면에 상기 펌프는 스위치 아웃(switch out)하는 동안 온라인에 잔류한다. 다르게는, 정밀 펌프(22)와 관련된 공정 유체 저장소(30)를 갖는 것에 의해, 분배된 공정 유체는 가스 기포를 함유하지 않으므로 상기 공정 유체 저장소(30)는 "가스 제거 저장소"로도 명명될 수 있다. 이들 저장소들은 또한 새로이 삽입된 모터 드라이브(24)에 대한 정밀 펌프(22) 및 필터 분포 블록(40)의 신속한 프라임(prime: 시동)을 허용한다. 이들 2개의 관련된 저장소(30/32)의 어느 하나의 위치는 펌프 어셈블리(22A)/펌프 헤드(22B) 내에 통합될 수 있거나(참조, 도 3) 또는 이들 컴포넌트의 하나에 대해 외부일 수 있음을 이해해야 한다. 중요한 특징은 본 발명(20)과 근접하는 이들 저장소(30/32) 각각의 존재가 본 발명(20)이 오직 단일 피스톤을 갖는 폐쇄 내부 유체 루프 및 단일 펌핑 단계로 전진 작동을 실시하도록 허용하는 점이다.
제조 저장소(FR)로부터 공정 유체 저장소(30)의 충전은 공정 유체 저장소(30)의 상부에서 또는 공정 유체 저장소(30)의 저부, 등에서 생길 수 있다는 것도 또한 이해해야 한다. 도 1은 상기 장치의 상부에 대한 유체 결합이 이용되는 1개의 대안을 나타내는 방향 표기를 이용하여 공정 유체 저장소(30) 및 필터(42)를 도시한다.
펌프 콘트롤러(예를 들어, 마이크로프로세서, 마이크로콘트롤러, 등; 예를 들어, Freescale MC9S12DG128CPVE 마이크로콘트롤러)(38)는 모터 구동된 시스템(24)에 뿐만아니라 밸브들(1-12) 각각에 결합되어 상기 공정의 정확한 전달을 달성한다. 예시적 목적으로만, 밸브들(1-8) 및(10-12)은 칸막이 유형 밸브들(칸막이 통합 밸브들(DIVs)이라도 지칭됨)을 포함할 수 있고; 밸브(9)는 칸막이식 밸브라기보다는 디지털 밸브이다. 블리드 포트 밸브(Bleed port valve)(BP1)는 펌핑 유체 저장소(32)를 구비하고 또 블리드 포트 밸브(BP2)는 펌핑 챔버(34A)를 구비한다; 이들 밸브들의 중요성은 이후에 논의될 것이다. 또한, 압력 센서(PS)는 이후에 논의된 바와 같이 피스톤 실린더(28) 내의 압력을 검출하기 위해 제공된다. 이들 칸막이식 밸브들의 작동은 칸막이 통합 밸브들 아래에 이후에 논의된다. 공정 유체 저장소(30) 및 펌핑 유체 저장소(32)에 관련된 밸브들을 마이크로콘트롤러(38)에 의해 제어하는 것은 펌프 시스템(20) 내의 통합된 콘트롤러에 제한되지 않음을 또한 주의해야 한다. 본 발명의 가장 넓은 범위에서 상기 2개 저장소들과 관련된 밸브들의 원격 콘트롤러를 포함한다.
본 발명(20)의 다른 주요 양상은 와이어 접속(예를 들어, 이더넷(Ethernet) 접속, 등을 통하여) 또는 무선 접속(예를 들어, 블루투스(Bluetooth), IEEE 802.11, 등)을 통하여 로컬 영역 네트워크(LAN)에 걸쳐 본 발명(20)을 모니터링하고, 감시하며 또 제어하는 능력이다. 이는 다른 것들 중에서, 웹 서버 마이크로콘트롤러(예를 들어, Freescale MCF52235CAL60 마이크로콘트롤러)를 포함하는 네트워크 관리 모듈(NMM)(50)을 통하여 달성된다. 이후에 자세하게 논의되는 바와 같이, NMM(50)은 정밀 펌프 시스템(20)이 원격으로 실시간 모니터링되게 할 뿐만 아니라 시스템(20) 원격 제어를 허용한다. 상기 원격 위치는 작동자가 정밀 펌프 시스템(20)의 작동을 원격으로 모니터링하고, 감시하며 또 제어하게 하는 GUI(그래피컬 유저 인터페이스)에 의해 제어된 디스플레이를 포함한다. 서브시스템을 원격 모니터링, 감시 및 제어하는 것을 이후(RMVC) 서브시스템을 원격 모니터링, 감시 및 제어하는 것으로 지칭되며, 이는(RMVC) 서브시스템을 원격 모니터링, 감시 및 제어하는 것 아래에 논의된다.
도 2는 이전에 논의한 마이크로콘트롤러(38) 및 NMM(50)을 비롯하여 펌프(22)를 제어하는 전자기기를 하우징하는 정밀 펌프 시스템(22) 및 전기 제어 박스(23)를 도시하는 본 발명(20)의 등측도이다.
도 3은 펌프 시스템(22)의 내부를 도시한다. 필터 분포 블록(40)은 전면 플레이트(25) 뒤에 실장(mount)될 수 있다. 전면 플레이트(25) 상에 결합시키는 이외에, 모터 드라이브(24) 제거를 개시하도록 작동되는 보수 버튼(25A)이 존재한다; 특히, 보수 버튼(25A)의 작동은 격리(isolation) 밸브(8)를 개방한다. 볼 수 있는 바와 같이, 상기 모터 드라이브(24)는 주요 펌프 어셈블리(22A) 맨 위에 위치하고 또 모터 드라이브(24)는 도 4에서 가장 용이하게 볼 수 있는 4개의 스크류(24A-24D)의 제거를 통하여 주요 펌프 어셈블리로부터 방출될 수 있다. 도 3은 펌프 본체 어셈블리(22A), 펌프 헤드(22B), 공압(pneumatic) 밸브 매니폴드(44), 펌핑 유체 저장소(34A)에 대한 커버 플레이트(46)(도 4 참조)(도 4b) 및 압력 센서(PS)(예를 들어, Honeywell ASDXRRX100PD2A5 디지털 압력 센서) 및 압력 센서 보드 마이크로콘트롤러(예를 들어, Microchip PIC12F675-E/SN)를 포함하는 압력 센서 보드(48)(도 11)를 도시한다.
펌프 본체(22A)
상기 정밀 펌프 시스템(20)은 2개의 관련된 저장소들, 즉, 공정 유체 저장소(30)("프리-저장소"라고도함) 및 펌핑 유체 저장소(32)의 사용에 의해 단일 단계 펌프의 독특한 디자인을 통합하여, 펌핑 유체 및 공정 유체가 필요에 따라 저장되고 액세스되게 한다. 이는 펌프 시스템(20)이 오직 단일 피스톤을 갖는 폐쇄 내부 유체 루프에서 작동을 실시하도록 허용한다. 압축할 수 없는 작동 유체의 이동에 의해 충전되고 그를 용이하게 하는 종래 기술의 폐쇄 루프 시스템은 2 이상의 펌프 단계를 이용한 증가 및 감소를 필요로 하여 압력 불균형을 생성하여 유동을 유발한다. 1개 챔버의 부피에서 감소는 다른 연결된 챔버의 부피에서 증가에 의해 동일하게 되어야 한다. 본 펌프 시스템(20)에서 챔버(즉, 28, 34A 및 34B)의 수동 가변 부피는 부분적 폐쇄 시스템을 허용하며, 전체 밀폐된 공간의 부피는 일정하지만 펌프의 유체 충전된 부분의 형상은 특정 챔버에 함유된 유체의 양에 의해 변화될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 펌프 본체(22A)는 알루미늄(예시적으로, 6.15" x 2.20" x 2.20"로 가공됨)을 포함한다. 전면(front face)(52A)은 이동하는 피스톤(26) 상에 항-회전 가이드(56)에 대한 가공된 슬럿(54)을 특징으로 한다. 상기 슬럿(54) 주변은 압력 센서(PS) 및 관련 인쇄회로판(48)을 실장하는 4개의 나사식 구멍이며, 또한 피스톤(26) 상의 항-회전 가이드(56)와 접속하는 적외선(IR) 센서를 함유한다. 이 전면(52A)은 또한 펌프 본체(22A) 내의 피스톤 챔버(28)에 탭핑되는 튜브 접속(58A/58B)을 특징으로 한다. 튜브(60)(도 11)의 다른 단부는 압력 센서 PCB(48) 상의 압력 센서(PS)와 연결된다. 이 압력 센서(PS)는 펌프 본체(22A) 내의 펌핑 유체의 캘리브레이션(calibration) 및 밸런싱(balancing)을 위해 사용된다.
펌프 본체의 좌측면(52B) 위는 펌프(20)의 보수 작동에 사용된 여분의 펌핑 유체를 하우징하도록 가공된 펌핑 유체 저장소(32)(도 4 및 4a 참조)이다. 알루미늄 플레이트(46)가 펌프 본체(22A)의 면(52A)에 대하여 밀폐하게 하는 이 챔버의 주변으로 가공된 O-링 홈(115)이 있으므로, 펌핑 유체에 대한 저장소(32)를 완성한다. 이 밀폐 플레이트(46)는 펌프 본체(22A)의 상기 페이스의 주변에 나사식 구멍에 고정된 6개의 스크류(62)를 갖는 펌프에 실장된다.
펌프 본체(22A)의 배면(back face)(52C)은 칸막이 홀드 다운(hold down) 플레이트(64)를 사용하여 그에 대하여 칸막이(36)(예를 들어, PTFE 칸막이, 도 4 참조)를 적절하게 밀폐하는 주변 근처에 O-링(65)(도 4)을 위치시키도록 O-링 홈(63)(도 4b)을 갖도록 가공된 펌핑 유체 챔버(34A)(도 4 및 4b 참조)를 포함한다. 이 알루미늄 칸막이 홀드 다운 플레이트(64)는 그 중심에 공정 유체 챔버(34B)의 형상을 닮은 컷아웃(cutout)을 갖는다. 이는 칸막이(36)가 펌프 본체 페이스(52C)를 밀폐하는 O-링 위에 물질을 여전히 가지면서 칸막이(36)가 그를 통하여 팽창하고 수축되도록 허용한다. 이러한 펌프 본체(22A)의 배면(52C)은 칸막이 홀드 다운 플레이트(64)를 그에 고정하는 카운터-성크(counter-sunk) 스크류용의 8개의 나사식 구멍을 특징으로 한다. 이것은 또한 펌프 헤드(22B)(도 5 참조)를 면(52C) 상에 실장시키기 위한 6개의 대형 직경 스크류 구멍을 특징으로 한다. 홀드 다운 플레이트(64) 및 칸막이(36) 모두에는 홀드 다운 플레이트(64) 및 펌프 헤드(22B)에 필요한 14개의 실장 스크류를 수용하는 관통공(through holes)이 있다. 상기 배면(52C)의 우측 상부에는, 펌핑 유체 저장소(32)의 상부로 이끄는 유동 통로용 나사식 구멍이 있다. 이 경로는 블리드 포트, 즉, 모터 변화 과정 및 펌프(20) 내의 펌핑 유체 레벨을 균형을 이루게 하는데 사용되는 BP1로 작용한다. 정상 작동하(펌핑 유체 저장소(32)가 사용되지 않을 때)에서, 스크류(BP1)(도 4)는 상기 구멍에 고정되어 대기압력으로부터 저장소(32)를 밀폐한다.
펌프 본체(22A)의 우측 페이스(52D)(도 4)는 오직 하나의 특징부를 갖는다. 그것은 유동 통로에 공급하여 펌핑 유체 챔버(34A)의 상부로 공급하는 나사식 구멍을 특징으로 하는 각을 이룬 컷아웃(53)(도 4 및 도 4b)이다. 이것은 펌핑 유체 챔버(34A)용 블리드 포트(BP2)로 작용한다. 이 나사식 구멍은 스크류(109)에 의해 밀폐된다. 이 스크류(109)는 사용자-실시된 보수를 위해 제거될 필요는 없다.
펌프 본체(22A)의 상단면(52E)은 4개의 볼트(24A-24D)에 의해 실장될 스테퍼 모터(24)용의 4개의 나사식 구멍을 특징으로 한다. 이 면의 중심에는 멀티-직경 구멍(도 10)이 존재한다. 제1 직경 및 최대 직경(예를 들어, 1.505")은 예를 들어, 0.25" 깊이로 가공되며, 또 스테퍼 모터(24)의 배치에만 필요하다. 다음 직경(예를 들어, 1.125")은 리드 스크류 램프 및 항-회전 가이드(56)가 구멍 내에서 회전하여 이동하기 위한 간격을 제공하기 위한 것으로, 또 2.938"의 깊이로 가공된다. 다음 직경(0.75")은 펌프 본체(22A)의 실제 피스톤 보어이며, 예를 들어, 5.188"의 깊이로 가공된다. 이것은 무전해 니켈 붕소 도금에 의해 8 RMS 피니시(finish)를 가져 경도를 개선하고 또 피스톤으로부터 마모를 방지하며 또 피스톤(26)에 대한 밀폐면으로 작용한다. 이 피스톤 보어의 저부는 60도 모따기(chamfered) 에지를 가져서 그의 최대 스트로크에서 피스톤의 원추형상과 완전히 맞는다(fit perfectly). 마지막 직경은 0.5"이고 약 5.875"의 깊이로 된다. 이 마지막 부분에 들어가는 2개의 유동 통로가 있다. 1개는 펌프 본체(22A)의 전면으로 이어져서 압력 센서 PCB(48) 상의 압력 센서(PS)에 연결된다. 이 유동 통로에서 다시 분리되어 펌핑 유체 저장소(32)로의 유동을 제어하는 펌프 본체(22A)의 저부에 격리 밸브, 밸브(8)로 간다. 최종 부분으로부터 제2 유동 통로는 펌핑 유체 챔버(34A)로의 유동을 제어하는 펌프 본체(22A)의 저면 상에 다른 격리 밸브, 밸브(5)로 바로 간다.
펌프(22A)의 저부면(52F)은 그 안으로 가공된 2개의 통합된 밸브들(5 및 8)을 갖는다. 이들은 펌프(22A)를 통하여 다른 칸막이식 밸브들과 유사하게 고안된다. 밸브(8)은 피스톤 챔버(28)와 펌핑 유체 저장소(32) 사이의 유동을 제어하고 또 밸브(5)는 피스톤 챔버(28)와 펌핑 유체 챔버(34A) 사이의 유동을 제어한다. 펌프 본체(22A) 위의 밸브 컷아웃 주변의 2개의 O-링(72)에 대하여 PTFE 칸막이(70)(도 4)를 유지하는 알루미늄 밸브 플레이트(68)(도 4)가 있다. 이 알루미늄밸브 플레이트(68)는 4개의 스크류(72)(도 4)에 의해 펌프 본체에 고정된다. 펌프 본체(22A)를 안정하게 유지하기 위하여 밸브 플레이트(68) 주변에 고정된 4개의 고무 실장 패드(74)(도 4)가 있다.
격리 밸브들(V5 및 V8)
격리 밸브들(5 및 8)이 펌프 시스템(20)에 사용되어 3개의 펌프 유체 챔버(28, 32 및 34A) 사이의 펌핑 유체의 유동을 제어한다. 상기 밸브들은 펌프(22)가 필요에 따라 부가적 펌핑 유체를 저장하고 접근하도록 허용한다. 소정 시기에 오직 하나의 격리 밸브가 개방되기 때문에, 이 배열은 피스톤 챔버(28)로부터의 오직 하나의 유동 통로가 동일 시간에서 작동되도록 보증한다. 피스톤 챔버(28)로부터 펌핑 유체 저장소(32)로까지의 유동은 펌핑 챔버(34A)에 영향을 주지 않고 그 반대로 마찬가지이다.
모션 이송(motion transfer)에 사용된 압축할 수 없는 유체용 저장소
압축할 수 없는 유체로만 충전된 폐쇄 시스템에서 1개 챔버에서 다른 챔버로의 유체 이동은 유체 유동과 함께 변동되는 개별 챔버 부피를 필요로 한다. 다른 챔버의 정상 유지 부피를 직접 변경시키거나 비례적으로 변경함 없이 1개 챔버의 정상 유지 부피를 조절할 수는 없다. 필요한 경우, 유일한 선택은 시스템을 개방 시스템을 혼입시켜 유체 부피가 변경되게 하는 것이다. 시스템 부피의 반복적이고 가역적인 변화가 필요한 경우, 유체가 저장되게 하는 저장소의 사용을 이용하여 시스템으로 또는 시스템으로부터의 유체 이동을 허용하는 한편 압축가능한 유체가 원래 시스템으로 들어가지 않게 할 수 있다.
펌프 시스템(20)이 펌프(22) 및 펌핑된 공정 유체(예를 들어 광 화학물질)에 대한 물리적 장해를 최소화하면서 보수를 실시하도록 하기 위하여, 모션 이송에 사용된 압축할 수 없는 유체, 즉, 펌핑 유체용 저장소(32)가 펌프 본체(22A)에 포함된다. 이 저장소(32)는 일시적으로 사용되지 않은 펌핑 유체의 부피를 저장할 수 있다. 다양한 보수 작용 동안, 상기 저장소(32)가 사용되어 피스톤 챔버(28)로부터 펌핑 유체를 일시적으로 저장하여 펌프 본체(22A) 내부의 펌핑 유체 채널에 공기 기포 포획을 방지하는 유체 배리어를 생성한다.
상기 펌핑 유체 저장소(32)는 통합된 칸막이식 밸브,(8)를 통하여 피스톤 챔버(28)에 연결된다. 이 밸브(8)는 정상 펌핑 공정 동안 폐쇄되어 저장소(32) 내외로의 유체 이동을 방지하여 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 유체 챔버(34A)에 사용된 펌핑 유체의 일정한 부피를 유지하게 한다. 정상 펌핑 공정 동안 상기 저장소(32)는 보수 작용 동안 필요한 펌핑 유체를 저장한다. 상기 저장소(32)는 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류(BP1)에 의해 대기압으로부터 밀폐되며 또 정상 펌핑 작동 동안 대략 절반 용량으로 채워진다. 저장소(32) 중의 유체는 저장소(32) 내부에 밀폐된 공기에 노출되지만, 가스를 흡수하는 유체의 내성으로 인하여 상기 가스에 의해 영향을 받지 않는다.
보수 공정 동안, 저장소 블리드 포트 스크류(BP1)가 제거되어 저장소(32)로부터 공기의 출입을 허용한다. 이는 펌핑 유체 레벨을 변화시키면서 압력을 대기압력과 동일하게 유지시킨다. 이는 저장소(32)에서 어떠한 잔류 압력 차도 펌프(20)의 나머지에 또는 펌프(20)의 나머지로부터 원하지 않은 유체 유동을 유발하지 않는다. 보수 작용의 완료 후, 상기 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류(BP1)는 재설치되어 저장소(32)를 밀폐시킨다.
헤드 오토-밸런싱(head auto-balancing) 공정 동안, 피스톤 챔버(28) 중의 펌핑 유체는 통상 펌핑 유체 저장소(32)에 분배되며 또 피스톤 챔버(28)로부터 펌핑 유체 저장소 유체를 격리하는 밸브(8)는 밀폐된다. 이는 피스톤 챔버(28) 중의 공간을 자유롭게해서 피스톤(26)은 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 펌핑 유체가 필요에 따라 이동하게 한다. 소망하는 펌핑 유체 부피가 펌핑 유체 챔버(34A)에 도달하면, 저장소(32)를 격리하는 밸브(8)가 개방되어, 펌핑 유체의 유동이 저장소(32)로부터 피스톤 챔버(28)로 허용한다. 피스톤(26)이 홈 위치로 복귀함에 따라서, 저장소(32)로부터 피스톤 챔버(28)로까지의 유체 유동은 완전히 재충전한다.
구동 어셈블리 변화하는 동안, 저장소(32)를 격리하는 밸브(V8)가 개방되어 펌핑 유체는 저장소(32) 내에 정상적으로 유지되게 하여 피스톤 챔버(28)로 유동하게 한다. 이 유동은 피스톤(26)이 제거됨에 따라서 O-링 밀폐에 의해 생성된 흡입에 의해 유발된다. 펌핑 유체 저장소(32)로부터 피스톤 챔버(28)까지의 유체 통로가 저장소(32)의 저부에 부착된다는 사실은, 저장소(32)가 완전히 비워지지 않는 한, 펌핑 유체가 펌프 내부의 유체 통로에서만 유동함을 의미한다. 이는 임의의 가스 기포가 내부 유체 통로 및 기타 펌핑 유체 챔버에 들어가지 않게 한다.
구동 어셈블리
모터 드라이브 어셈블리(24)(도 8)는 스테퍼 모터(24E), 베어링(24F), 클램프(24H)에 의해 모터 샤프트 상에 클램핑된 리드 스크류(24G), 및 피스톤(26)을 포함한다(도 9). 어셈블리하는 동안, 상기 베어링(24F)은 스테퍼 모터(24E)(예를 들어, 80-90 PSI를 사용) 위로 가압된다. 스테인레스강 리드 스크류(24G)가 모터 드라이브 샤프트 상에 설치되어 제자리에 클램핑된다. 리드 스크류(24G) 상의 나사에 그리스(grease)를 도포하고 또 피스톤(26)을 위에 나사를 죈다. 스테퍼 모터(24E)는 펌프 본체(22A)의 측면 상에 실장된 압력 센서(PS) PCB(48)에 플러그된다.
피스톤(도 8a-8b)은 펌프 본체(22A)의 피스톤 실린더(28) 내에 적절하게 정렬된 피스톤(26)을 유지하고 또 적절한 밀폐와 함께 그리스를 더 잘 유지하는 2개의 O-링(74)(도 9)을 특징으로 한다. 피스톤(26)의 저부면(76)(도 8)은 원추 형상으로 가공된다. 이 형상은 초기 어셈블리 동안 및 드라이브 변경 보수 과정 동안 피스톤 실린더(28) 내에 공기가 포획되지 않게 하는데 보조한다. 2개의 O-링(74) 위에 설치된 피스톤 와이퍼 링(77)(도 9)이 존재하여 그리스 찌꺼기 및 피스톤 챔버(28)를 유지시킨다. 항-회전 가이드(56)가 피스톤(26)의 상부에 설치되어 모터(24E)가 리드 스크류(24G)를 회전시킴에 따라 피스톤(26)이 회전되지 않게 하는 제한으로 작용한다. 상기 가이드(56)는 펌프 본체(22A)의 전면(52A) 상의 가공된 슬럿(54)(도 4 및 4a)에서 이동한다. 피스톤(26)의 회전 운동을 반복 운동으로 전환하는 것이 상기 항-회전 가이드(56)이다. 이 가이드(56)는 또한 펌프 본체(22A)의 전면 상의 PCB(48) 위에 실장된 IR 센서에 대한 플래그(flag)로 작용한다. 상기 플래그가 IR 센서의 프롱(prong) 사이에 있으면, 마이크로콘트롤러(38) 중의 펌프 소프트웨어는 피스톤(26)이 홈 위치(HRP)에 있다는 것을 안다.
삽입하는 동안 피스톤 챔버 밖의 유체 및 블리드 공기를 교환하기 위한 원추형 피스톤 형상
상기 펌프 시스템(20)은 고도의 반복가능하고 제어가능한 분배를 달성하기 위해 펌핑 유체 챔버(34A)에서 공기의 부재에 의존한다. 펌핑 유체 챔버(34A) 중의 공기는 분배 주기 동안 생기는 압력 변화로 인하여 허용할 수 없을 정도로 팽창하고 수축한다. 구동 어셈블리 변화 공정 이후에 피스톤 보어(28) 내에 공기가 잔존하지 않도록 하기 위하여, 원추형상 단부(76)를 갖는 피스톤(26)의 사용은 펌프(20)에 통합된다. 반전된 원추형상(76)을 피스톤(26)에 부가하는 것은 피스톤 보어를 갖는 제1 O-링 밀폐(74) 이전에 공기가 배기되는 것을 보증한다.
상기 피스톤(26)이 펌프(22A)의 피스톤 보어(28)에 재삽입되면, 피스톤 보어(28) 내부의 펌핑 유체 레벨은 피스톤 보어(28)의 최상부 환경에 의해 형성된 수평면 바로 아래이다. 피스톤(26)이 낮추어져서 피스톤 보어(28)로 들어감에 따라서, 피스톤 단부의 원추 형상(76)은 피스톤 보어(28) 중의 펌핑 유체의 부피를 치환(displace)한다. 피스톤(26)이 낮아지면서, 치환된 펌핑 유체의 부피가 증가하며 유체 레벨이 펌프 본체(22A)에 대하여 증가하게 한다. 피스톤 단부의 원추 형상의 부피는 펌핑 유체 위에 및 피스톤 보어(28)의 상부 부분에 의해 형성된 평면 아래에 위치한 초기 공기의 부피보다 크다. 치환된 액체의 부피는 공기의 부피보다 더 크기 때문에, 유체는 피스톤 보어(28)의 O-링 밀폐 표면 아래에 위치한 전체 부피를 채우는 지점까지 상승한다.
상기 원추 형상의 부피는 밀폐 표면 아래의 공기를 치환하기에 충분한 한편, 피스톤 보어(28) 밖으로 밀려난 과량의 펌핑 유체로부터 과도한 유출량을 초래하지 않는다. 상기 원추 형상(76)은 각을 이룬 면이 피스톤 챔버(28)에서 이미 부유하고 있는 기포를 피스톤 보어(28)의 위와 밖으로 보내기 때문에 공기의 배출에 중요하다. 원추형 피스톤의 바깥쪽 각도 면이 가스 기포의 부유성과 함께 작용하여 피스톤 보어(28)에 대하여 O-링(74)에 의해 밀폐된 부피로부터 모든 가스를 배출시킨다.
펌프 헤드(22B)
펌프 헤드는 도 6-6c에 자세하게 도시되어 있다. 펌프 헤드(도 6)는 PTFE 블록(78) 및 알루미늄 밸브 플레이트(80)로 구성된다. 상기 PTFE 블록(78)은 4개의 칸막이 통합 밸브들(1, 2, 3, 및 7)을 갖는 한 면 위에 있는 공정 유체 챔버(34B), 및 대향면에 공정 유체 저장소(30)("프리-저장소"라고도 함)를 함유한다. 도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이 공정 유체 저장소(30)의 내외에는 4개의 유동 통로가 있다. 이들 유동 통로는 공정 유체 소스(10)(예를 들어, 제조 저장소), 필터 밸브 블록(40), 및 헤드 PTFE 블록(78)의 대향 면 상의 공정 유체 챔버(34B)에 연결된다. 상기 공정 유체 챔버(34B)는 펌프 본체(22A)와 접속하는 PTFE 블록(78)의 면으로 절단된다. 이 챔버(34A)는 원형 단부를 갖는 연장된 직사각형 형상이다. O-링을 지지하기 위하여 상기 챔버 주변의 상승된 에지가 있다. PTFE 블록(78)의 대향면 상의 칸막이식 밸브 컷아웃은 칸막이 통합 밸브 부분 아래에서 기재되는 바와 같이 설계된다. 도 6b에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 공정 유체 저장소(30)는 밸브들(1, 2, 3 및 7)과 동일 면으로 절단된다. 정사각형으로 형성되지만 1개 수직 에지는 나머지 보다 더 길어서 기포 수집 및 통기에 도움을 주는 챔버(30) 중의 고점을 생성한다. 공정 유체 소스 입구는, 측벽이 더 짧은 수직 측면 상의 지붕과 만나는, 공정 유체 저장소의 지붕 위에 위치한다. 소스 입구의 위치의 목적은 공정 유체가 측면 에지 근처의 각도로 공정 유체 저장소에 들어가게 하여 유체가 떨어짐에 따라서 공기 포획을 유발할 수 있는 저장소의 상부로부터 적하되는 대신 공정 유체 저장소의 벽 아래로 원활하게 흘러내리게 한다. 통합된 밸브들(1, 2, 3 및 7) 주변의 프로필과 유사한 저장소(30) 주변의 상승된 에지가 존재한다. 4개의 유동 통로는 상부면 상의 ¼" 수나사 플레어 피팅(male flare fitting)을 통하여 PTFE 블록(78)을 나간다. 이들 라인의 2개는 필터 밸브 블록(40)에 연결되고 또 나머지 2개는 공정 유체 챔버(34B) 및 공정 유체 소스(10)로 간다. 4개의 세트 스크류(82)는 블록(78) 내의 제자리에 수나사 플레어 피팅을 단단하게 지지한다. 도 11은 펌프 헤드(22B)와 펌프 본체(22A)가 어떻게 함께 결합되는지를 도시한다.
알루미늄 밸브 플레이트(80)(도 6)는 PTFE 블록(78)의 상응하는 표면(80A)(도 6b) 상의 밸브 컷아웃으로 반영된 4개의 밸브 컷아웃, 및 PTFE 블록(78) 상의 저장소(30) 주변의 상승된 에지와 일렬로 세워진 O-링 컷아웃(30A)을 특징으로 한다. 알루미늄 플레이트(78) 상의 밸브 컷아웃은 칸막이 통합 밸브들 부분 아래에 기재된 바와 유사하게 설계된다. 알루미늄 밸브 플레이트(80)는 밸브들(1, 2, 3 및 7)뿐만 아니라 공정 유체 저장소(30)용의 O-링을 지지한다. 알루미늄 밸브 플레이트(80)와 PTFE 블록(78) 사이에는, 칸막이식 통합된 밸브들 부분 아래에 기재된 것과 유사한 PTFE 칸막이(84)(도 6)가 존재한다. 이들 피스들은 전체 어셈블리를 통하여 이동하여 펌프 본체(22a)에 고정되는 6개의 스크류(86)(도 6)를 이용하여 펌프 헤드에 조립되어 고정된다.
칸막이식 통합된 밸브들
본 발명(20)은 최소 공간을 차지해서 고객이 펌프(20)가 설치되는 코터/디벨로퍼(coater/developer)에서 유용한 공간을 최적화하도록 설계된다. 펌프 시스템을 통하여 사용된 밸브들은 차지하는 공간을 감소시키는데 중요한 역할을 한다. 출하대기중인 밸브들은 너무 많은 공간을 차지하는 경향이 있다. 본 발명(20)이 펌프 시스템 중의 밸브들은 펌프 헤드(22B)에 맞게 설계된 저 프로필 칸막이식 밸브들이다. 하기 논의는 칸막이식 밸브들이 펌프 헤드(22B)에 사용되는 것에 관한 것으로, 본 발명에서 사용된 칸막이식 밸브들은 유사한 구성을 갖는다고 이해된다.
밸브들 및 관련 유동 통로들은 버진(virgin) PTFE 블록(78)으로 가공되어, 펌프(20)가 아주 작은 공간에서 다양한 복잡한 작동을 실시하도록 허용한다.
기본적 칸막이 통합 밸브 디자인은 3개 부품으로 구성되다: PTFE 블록, PTFE 칸막이, 및 알루미늄 플레이트. 상기 PTFE 블록은 공정 유체가 관통 유동하게 하기 위한 유동 통로 및 원형 밸브 챔버를 함유한다. 알루미늄 플레이트는 밸브들의 공압 작동(pneumatic actuation)에 필요한 공기를 분포시키기 위한 매니폴드로서 작용하며, 유동 통로 및 PTFE 블록 상에 밸브 챔버를 반영하는 원형 챔버를 갖는다. 상기 PTFE 칸막이는 PTFE 블록과 알루미늄 플레이트 사이의 인터페이스이며 또 공압 라인으로부터 양의 압력 또는 음의 압력에 의해 각각 PTFE 블록의 챔버 또는 알루미늄 플레이트의 챔버로 들어간다.
PTFE 블록 측면 상의 밸브 디자인은 상기 블록의 면 위에 얕은 원형 컷아웃을 포함하고, 또 상기 원형 챔버와 연결되는 입구 및 출구 유동 통로를 모두 갖는다. 원형 컷아웃 주변의 블록 면 위에는, 알루미늄 플레이트에 대한 칸막이를 갖는 더 우수한 밀폐 표면을 제공하는 상승된 립(lip)이 존재한다. 밸브 컷아웃과 교차하는 2개의 유동 통로의 하나는 원형의 중심 근처에 통상 위치하여 다른 측면으로부터의 공압 압력에 의해 밸브 컷아웃으로 밀릴 때 상기 칸막이는 통로를 효과적으로 밀폐하도록 한다.
상기 칸막이는 0.01" 두께 PTFE 시트로 제조되며 또 밸브 블록의 밀폐 면의 크기로 절단된다. 밸브 블록을 실장하는데 필요한 구멍은 칸막이 시트에서 절단되어 볼트와 스크류가 통과하도록 한다. PTFE 칸막이의 두께는 공압 압력 및 진공에 의해 변형되어 PTFE 블록과 알루미늄 플레이트 각각에 있는 컷아웃 챔버를 채운다.
상기 알루미늄 플레이트는 PTFE 블록의 밸브 면과 결합되는 면 위의 원형 컷아웃을 갖도록 설계된다. 이들 컷아웃은 PTFE 블록 상에 컷아웃을 반영하도록 배치되어, 부품들이 조립될 때 칸막이에 의해 양분된 밸브 챔버를 생성한다. O-링 홈은 PTFE 블록 상에 각 밸브 컷아웃 주변의 상승된 립에 대하여 알루미늄 플레이트 상의 밸브 컷아웃 주변으로 가공되어 밀폐된다. 알루미늄 블록 상의 각 밸브 컷아웃은 가압된 공기가 그를 통하여 이동하는 1개 유동 통로와 접속한다. 가압 공기를 함유하는 유동 통로는 알루미늄 플레이트를 통하여 이동하여 나일론 튜브의 접속을 허용하는 피팅으로 가공된다. 이러한 튜브는 펌프 시스템 중의 밸브들 각각에 개별적으로 압력 또는 진공의 적용을 제어하는 늘어선 3-웨이 밸브들을 갖는 개별 밸브 매니폴드에 연결된다.
칸막이식 밸브의 작용을 이해하기 위하여, 도 6-6a는 DP/밸브들(1, 2, 3 및 7)의 작성을 도시하며, DIV 밸브들 모두는 유사한 방식으로 작용한다고 이해된다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, DIV(예를 들어, 밸브(7))의 제어 측면은 O-링(81)이 배치되어 있는 채널(CH)에 의해 둘러싸인 제어 포트(CP)(예를 들어, 공기 포트)를 포함하는 플레이트(80) 위에 존재한다. 칸막이(84)는 블록(78)의 플레이트(80)와 표면(80A) 사이에 배치된다. 도 6b에서 볼 수 있는 바와 같이, 블록(78)의 표면(80A)은 2개의 출구 포트(83A/83B)를 포함하는 DIV(7)의 "출력" 부분을 포함한다. 칸막이식 밸브의 작동은 압력 또는 진공이 가해지는 공압 소스에 제어 포트를 연결하는 것을 포함한다. 압력이 인가되면, 상기 칸막이는 2개의 출구 포트를 폐쇄시키고 또 역으로 진공이 인가되면, 상기 칸막이는 2개의 출구 포트를 개방한다.
공정 유체 저장소(30)의 밀폐:
도 6에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 상기 공정 유체 저장소(30)는 PTFE 칸막이 커버 및 위에 통합된 O-링 홈이 있는 금속 플레이트에 의해 밀폐된다. 상기 공정 유체 저장소(30)는 더 좋은 밀폐를 위해 에지 주변의 PTFE 칸막이 커버에 대한 지원을 제공하는 상승된 리지(ridge)를 갖는다. 배면 금속 플레이트는 공정 유체 저장소 PTFE 칸막이 커버에 균일한 지지를 제공하며 또 O-링 밀폐 주변에 누설이 없게 한다. 표 1은 다양한 DIV의 정의이다.
DIV 밸브 갯수 및 설명
칸막이식 통합된 밸브 번호 칸막이식 통합된 밸브 설명
1 입구- 공정 유체 저장소(30)
2 출구-공정 유체 저장소(30)/입구-펌프
3 출구-펌프/입구-필터
4 재순환 밸브
5 펌핑 챔버(34A)-격리 밸브
6 필터 벤트/드레인
7 공정 유체 저장소(30)-드레인
8 펌핑 유체 저장소(32)-격리 밸브
9 디지털 밸브(고객 제공)
10 필터 재순환 (도 15 참조)
11 내부 재순환 셧오프(도 15 참조)
12 공정 유체 저장소(30) N2 공급 (도 15 참조)
외부 밸브 블록/필터 블록(40) 펌프 시스템(20)은 다양한 보수, 스타트업, 및 작동 공정 동안 유체 유동을 지시하기 위하여 밸브 및 밸브 콘트롤을 이용한다. 이것은 이들이 실장되는 공간에 필요한 펌프의 소규모 크기를 유지하면서 달성되어야 한다. 상술한 요건을 충족하기 위하여, 칸막이식 밸브들의 일부가 소형 외부 블록(도 7)에 포함된다. 이러한 블록은 유체 유동이 6개의 연결(175)(도 7)을 오가게 하도록 지시한다. 밸브 블록은 필터 벤트 연결로부터, 필터 유체 출력 라인으로부터, 외부 분배 디지털 밸브까지, 펌프 시스템 드레인 라인까지, 공정 유체 저장소 벤트 라인에서부터, 및 공정 유체 저장소 재순환 라인까지 연결을 포함한다. 상기 유체 유동은 4개의 공압적으로 작동되는 통합된 칸막이식 밸브들(177)(도 7)에 의해 제어된다. 1개 밸브(DIV 6)는 필터 벤트 연결로부터 시스템 드레인/벤트 라인까지의 유체 유동을 제어한다. 1개 밸브(DIV 10)는 공정 유체 저장소 재순환 라인으로부터 시스템 드레인/벤트까지의 유체 유동을 제어한다. 1개 밸브(DIV 4)는 필터 출력으로부터 공정 유체 저장소까지의 유체 유동을 제어한다. 1개 밸브(DIV 11)는 필터 출력 라인에서부터 외부 분배 디지털 밸브의 지점까지 유체 유동을 제어한다. 이들 밸브들은 포함된 필터와 각각 작용하는 동안 유체 유동을 지시한다. 도 7a는 조립된 필터 블록을 도시한다.
공압 밸브들 및 매니폴드(44)
펌프(20)를 통하여 사용된 통합된 밸브들에 압력 또는 진공 적용을 제어하기 위하여 일련의 3-웨이 공압 밸브들(44)(도 3 및 11)이 사용된다. 바람직한 실시양태는 SMC 8-위치 매니폴드 상에 실장된 8 SMC V100 밸브들을 이용한다. 이 매니폴드는 그의 길이를 흐르는 2개의 주요 유동 통로를 갖는다. 1개 통로는 압력 인가용이고 또 나머지 하나는 진공 인가용이다. 이들 유동 통로는 2개의 M5 캡 스크류에 의해 1개 단부에 캡핑되고, 또 다른 단부에 스크류결합되는 2개의 1/8" 튜브 미늘 피팅부를 갖는다. SMC 밸브들은 이들 밸브들과 접속하는데 필요한 적절한 포트를 갖는 매니폴드의 전면 상에 실장된다. 매니폴드의 상부에는 펌프 시스템(20)을 통하여 사용되는 8개의 통합된 밸브들 각각으로 이어지는 8개의 SMC 1/8" 튜브 피팅부가 존재한다. 매니폴드 상의 각 SMC 밸브는 보통의 압력 및 진공 레일에 접근하지만, 8개 포트 중의 오직 하나만이 통합 밸브들에 접근한다. 매니폴드에 대한 압력 및 진공 라인은 펌프 인클로져(22) 상에 위치한 패널 커넥터로부터 연결된다. 사용자는 제조 압력 및 진공 소스 라인을 펌프 인클로져(22) 위의 커넥터에 연결할 필요가 있다. 도 11a는 다양한 플레어 피팅부의 연결을 도시한다.
신속한 분리 전자기기:
전자기기는 펌프 콘트롤러 갈래 상의 커넥터에 대한 인클로져 부착과 플러그뽑기를 단순히 느슨하게 하는 것에 의해 용이하게 교체될 수 있게 제조된다(도 12).
전자기기 인클로져(23)
전자기기 인클로져(23)(도 2)는 주요 콘트롤러 PCB(530)(도 13c), 네트워크 관리 PCB(50)(도 13c), RDS 변환장치 PCB(539)(도 13c), 및 선택적 디지털 밸브 콘트롤러 PCB(538)(도 13c)를 하우징하도록 설계된다. 이들 보드는 2-피스 시트 금속 케이싱에 의해 봉지(encapsulated)된다. 이 인클로져는 펌프 인클로져에 가깝게 실장되도록 설계되며 또 펌핑 하드웨어에 장해를 주지 않고 트랙에서 실장 플레이트로부터 용이하게 제거될 수 있다. 상기 인클로져는 네트워크 케이블, 전력 케이블, 트랙 통신 케이블, 및 N2 라인의 연결을 허용한다. 케이블 커넥터는 인클로져에 대해 외부이어서 트랙으로부터 상기 전자기기 인클로져의 용이한 제거를 허용한다. 상기 인클로져는 연결 라벨, 모델 번호, 및 브랜드 로고를 나타내는 스티커에 의해 표시된다.
펌프 인클로져
도 3에 가장 분명하게 도시된 바와 같이, 펌프 인클로져(22)는 5개의 스테인레스강 시트 금속 피스: 베이스 플레이트(165), 저부 인클로져(167), 커버(173), 액세스 패널(169), 및 필터 매니폴드 브래킷(248)을 포함한다. 펌프 인클로져(22)의 목적은 펌프 부품을 하우징하고 보호하는 것이다. 상기 인클로져(22)는 소스 입력, 분배 출력, 및 드레인 라인에 대한 유체 연결을 특징으로 한다. 상기 인클로져(22)는 또한 펌프 전력 및 제어 와이어의 연결뿐만 아니라 N2, 압력, 및 진공 라인용 연결을 고려한다. 상기 펌프 인클로져는 전자기기 인클로져(23) 옆, 트랙 실장 플레이트(243)에 고정된다. 상기 필터 매니폴드 브래킷(248)은 사용자가 복수 유형의 필터 브래킷(필터 매니폴드 브래킷 부분 아래 참조)을 실장하게 하는 다양한 상이한 구조의 실장 구멍을 특징으로 한다. 인클로져의 전면에 설치된 푸시 버튼 스위치(25A)가 존재하여서 펌프 상에 특정 보수 작용을 실시할 때 사용자가 존재하게 한다. 상기 펌프 인클로져는 모델 번호를 확인하고 또 출입하는 연결을 라벨링하는 표시(예를 들어, 스티커)를 포함한다.
트랙 실장 플레이트(243)
스테인레스강 시트 금속 트랙 실장 플레이트(243)(도 3)는 전자기기 인클로져(23) 및 펌프 인클로져(22)가 트랙 내에 나란히 설치되게 한다. 상기 트랙 실장 플레이트(243)는 다른 펌프(예를 들어, 엔테그리스 RDS 펌프)용 실장-구멍 패턴을 포함한다. 플레이트 상에서 실장 구멍의 패턴은 대칭이어서 플레이트(243)는 펌프 인클로져(22) 및 전자기기 인클로져(23)의 실장 배향을 변경하지 않고 상하로 설치될 수 있다. 상기 플레이트(243)는 전자기기 인클로져(23)가 펌프(22)를 제거하지 않고 트랙으로부터 제거되게 하거나 또는 그 역일 수 있다. 인클로져 실장 구멍의 대칭은 또한 전자기기 인클로져(23)가 사용자의 선호에 따라서 펌프 인클로져의 우측 또는 좌측에 설치되게 한다. 인클로져를 플레이트에 실장하는 스크류를 고정하기 위하여 트랙 실장 플레이트(243)의 일 측면 상에 PEM 키홀 패스너가 존재한다.
필터 매니폴드 브래킷(248)
스테인레스강 시트 금속 필터 매니폴드 브래킷(248)(도 3)은 3개의 상이한 OEM 필터 매니폴드를 부착하기 위한 미리-드릴링된 실장 구멍을 갖는다. 이들 사전구성된(preconfigured) 구멍 패턴은 비제한적으로, 엔테그리스 임팩트(Entegris Impact) 2, 엔테그리스 ST, 또는 Pall EZD-3 필터 매니폴드와 같은 다른 컴포넌트의 부착을 감안한다.
블리드 포트 시린지(syringe)
구동 시스템 변화 동안, 사용자는 펌핑 유체 저장소 블리드 스크류(BP1)를 제거하고 또 제공된 시린지(도 13)를 부착하도록 유도된다. 상기 시린지는 밸브(8)가 개방되는 동안 펌핑 유체 저장소(32)에 공기를 밀어넣기 위해 사용되므로, 펌핑 유체를 피스톤 챔버(28)로 밀어넣는다. 여분의 펌핑 유체는 피스톤 챔버(28)를 채워 새로운 모터 드라이브 어셈블리(24)의 삽입을 허용한다. 상기 제공된 시린지 장치는, 예시적으로, 15cc 루어 록 팁 시린지, 1/16" 튜브 커플링에 대한 루어 록, 및 6" 길이 및 1/16" ID의 튜브를 포함한다. 이들 피스는 교체 펌핑 챔버 칸막이 부품과 함께 조립된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 상기 시린지(222)는 20cc(예시적으로만) 루어 록 팁, 튜브 커플링(263), 1/16 인치 튜브(예시적으로)에 대한 루어 록 및 1/16 인치 x 4 인치 길이(다시, 예시적으로만)인 튜브(264)를 포함한다.
원격 모니터링, 감시 및 제어(RMVC) 서브시스템
앞서 논의한 바와 같이, 상기 펌프 시스템(20)은 분배 변수 모니터링, 보수 예측 및 제어뿐만 아니라 정상 펌핑 작동의 셋업과 제어를 비롯한 펌프 작동의 모든 측면에서 소프트웨어 제어된다. 펌프 콘트롤러(38)(도 1)는 도시되지 않은 다양한 인터페이스를 통하여 이들 기능을 실시한다. 네트워크 관리 모듈(50)(도 1)은 마이크로콘트롤러(38)를 통하여 펌프의 이더넷 또는 무선 네트워크 제어를 허용한다. 더욱 간단한 실시양태에서 펌프 콘트롤러(38)는 일렬 인터페이스를 통하여 특이적으로 프로그래밍된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)에 직접적으로 연결된다. RMCV 서브시스템은 상품명 "Lynx"으로도 지칭된다.
도 13a는 네트워크, 예를 들어, 이더넷, 근거리 네트워크(LAN), 광대역 네트워크(WAN), 가상 사설 네트워크(VPN), "클라우드" 인터넷 또는 인트라넷 상에 연결된 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)를 갖는 본 발명(20)의 펌프의 실시양태를 도시한다. 이는 네트워크 관리 모듈 NMM(50)을 통하여 펌프 콘트롤러(38)에 연결되어 "웹-서브된 GUI"를 형성하는 웹 서버(WS)를 통하여 달성된다. 특히, 상기 웹-서브된 GUI는 RJ45 연결을 통하여 이더넷 통신을 통합한다. 웹 서버(WS)는 펌프(20)에 하우징된 NMM(50) 상에 작은 표면의 실장 컴포넌트이며 또 표준 웹 브라우저를 이용하여 펌프 구성, 작동 및 모니터링을 위하여 사용된다. 모든 펌프 구성 변수는 이 인터페이스를 사용하여 들어가서 판독된다. 웹 서버(WS)는 일렬 포트(O) 상의 펌프(20)와 통신한다. 상기 웹 서버(WS)는 웹 페이지 저장에 적합한 메가바이트의 플래쉬 메모리를 포함할 수 있다. 따라서, 웹-서브된 GUI는 "원격 모니터링, 감시 및 제어(RMCV) 서브시스템"으로도 지칭된다.
도 13b에 도시된 바와 같이, 웹 서버(WS)는 선택적 네트워크 장치와 사용하기 위한 부가적 이더넷 포트에 의해 향상될 수 있다. 전력-오버-이더넷(POE)가 사용되어 전력을 선택적 네트워크 장치, 예를 들어, 웹 캠에 공급할 수 있다. 이러한 이더넷 포트는 웹 서버(WS)에 의해서는 사용되지 않는다. 선택적 웹 캠이 사용되어 펌프(20) 작동을 원격으로 관찰할 수 있다. 웹 캠은 공급된 소프트웨어에 의해 제어됨을 주목해야 한다. 도 13c는 Yaloocharm에 의한 무선 IP 네트워크 카메라 팬 틸트 WIFI Webcam CCTV IR Night USA 플러그 80413과 같은 예시적 웹 캠을 도시한다.
도 13d는 네트워크 케이블이 불편할 때 부가적, 빌트-인, 무선 이더넷 포트에 의해 향상되는 웹 서버 인터페이스의 블록 다이아그램을 도시한다.
도 13e는 NMM(50)의 블록 다이아그램을 도시한다. 이전에 언급한 바와 같이, 상기 NMM(50)은 매립된 이더넷 엔진을 갖는 웹 서버 마이크로콘트롤러(501), CanBus 드라이버(콘트롤러 에리어 네트워크 버스)(502), 2 포트 이더넷 스위치(503), 플래쉬 메모리(504) 및 POE(Power over Ethernet) 전원 및 콘트롤러(505)를 갖는 웹 서버(WS)를 포함한다. 웹 서버 마이크로콘트롤러에 대한 예시적 장치는 Freescale MCF52235CAL60 마이크로콘트롤러이다.
마더보드 인터페이스
도 13f에 도시된 바와 같이, 펌프 콘트롤러(38)의 마더보드(530)는 모든 시스템 제어 기능에 관여되는 중앙 마이크로콘트롤러를 포함한다. 상기 마이크로콘트롤러는 스테퍼 모터 드라이브(532)를 통하여 펌프 스테퍼 모터에 연결된다. 상기 마이크로콘트롤러는 직렬 연결을 통하여 밸브 드라이버들(533) 및 압력 센서/PCB 전자기기(48)에 연결된다. 도시된 실시양태에서, 상기 압력 센서 전자기기는 압력을 모니터해서 그 데이터를 중앙 펌프 콘트롤러(38)로 이송하는 별개의 마이크로콘트롤러를 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기 중앙 마이크로콘트롤러는 또한 NMM(50)에 연결되어, 이더넷 또는 WiFi 무선 연결을 통하여 인터넷을 통한 펌프 공정의 GUI 제어를 허용한다. 상기 펌프 콘트롤러(38)는 또한 3개 이하의 밸브를 제어하기 위한 디지털 밸브 콘트롤러(536)에 선택적으로 연결된다. 펌프 콘트롤러(38)는 또한 RDS 변환장치 모듈(539), 외부 RS232/485 컨버터(537) 및 트랙 I/O 도터 카드(538)에 선택적으로 연결된다.
GUI 옵션
제1 GUI 옵션은 표준 단일 플랫폼 설치된 GUI이며, 그의 블록 다이아그램은 도 13g-13i에 도시되어 있다. 상기 표준 GUI는 소형 웹 서버(WS)와 사용하기 위해 변형될 수 있다. 이 GUI는 여전히 단일 플랫폼이며 또 상기 GUI는 클라이언트 머신 상의 설치를 필요로 한다.
제2의 더욱 바람직한 GUI는 크로스 플랫폼 JAVA 가상 머신 GUI 이며, 그의 블록 다이아그램은 도 13j-13l에 도시되어 있다. 특히, 제1 GUI 옵션과 비교하여, 제2 GUI 옵션은 JAVA 애플릿으로 기록될 때 더욱 플렉시블 GUI이다. 이 애플릿은 소형 웹 서버(WS)로부터 제공될 수 있고 또 JVM(JAVA 가상 머신) 런타임 라이브러리를 이용한다. 이들 런타임 라이브러리는 JVM의 일부이다. 도 13l에 도시된 바와 같이 잠재적 GUI로서 작용할 수 있는 JVM 지원된 플랫폼은 다음이다: Windows®(x86-64, IA-64 프로세서), Solaris®(x86-64, SPARC 프로세서), Linux®(x86, x86-64, IA-64, Power PC, 시스템 z(이전에 Z-시리즈) 프로세서), HP-UX(PA-RISC, IA-64 프로세서); i5/OS 및 AIX(PowerPC® 프로세서).
예시적 작동 설명은 다음과 같다:
1) 웹 브라우저를 열고 또 펌프의 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 입력한다;
2) JAVA 애플릿으로 기록된 GUI는 소형 웹 서버(WS)로부터 웹 브라우저에 제공된다;
3) 상기 JAVA 애플릿은 웹 브라우저의 JVM에서 실행된다;
4) 기록된 바와 같이 GUI는 웹 브라우저에서 나타난다;
5) 데이터 필드는 기록되고 및/또는 변경될 수 있으며 또 이들 업데이트는 UDP를 통하여 이더넷 상의 소형 웹 서버(WS)로 보내진다; 소형 웹 서버(WS)는 UDP(사용자 데이터그램 프로토콜) 명령을 양수인의 ASCII 일렬 프로토콜 등가물로 변환하여 펌프를 업데이트한다. UDP의 사용은 비제한된 수의 "리스너스 온더 데이터 연결"를 허용한다. 다수의 사람들 관찰 및 양수인의 "페일세이프(Failsafe)" 제품과 같은 자동 데이터 로깅 장치에 유용하다.
GUI의 내부 펌웨어에 관하여, 4개 방식으로 업데이트될 수 있다:
1) 플래쉬 업데이트 플러그를 통하여: 이 방법은 BDM(백그라운드 디버그 모드) 플래셔를 갖는 랩탑 이외에 펌프 전자기기에 대한 물리적 액세스를 필요로 한다;
2) 풀 웹 업데이트를 통하여: 이 공정은 양수인의 업데이트 서버에 대한 네트워크 접속성이 있을 때 사용될 수 있다. 이 옵션은 펌프 전자기기에 대한 물리적 접속을 필요로 하지 않는다; 및
3) 리퀘스트 업데이트를 통하여: RMCV 인터페이스에서의 사용자는 "프로그램 업데이트" 옵션을 단순히 클릭하는 것만으로 프로그램 펌웨어가 양수인의 서버로부터 다운로드되어 프로그래밍된다; 및
4) 자동 세팅을 통하여: 사용자가 이전에 "자동 프로그램 업데이트"를 선택하였다면, RMCV 시스템은 업데이터가 필요할 때마다 펌웨어를 다운로드하고 프로그램한다.
내부 네트워크 업데이트가 또한 유용할 수 있다는 것은 주목해야 한다. 특히, 이 옵션은 양수인 업데이트 서버에 대한 네트워크 연결성이 없을 때 사용될 수 있다. 이 옵션은 펌프 전자기기에 대한 물리적 접속을 필요로 하지 않는다. 이 옵션은 업데이트 폴더가 양수인의 업데이트 서버 대신 내부 네트워크 위에 규정되는 이외는 상기 기재된 "풀 웹 업데이트"와 유사하다.
RMVC 서브시스템은 우리의 펌프와 우리의 필드 서비스 작동자와의 기술자 작동 사이에 직접 카메라 및 오디오 연결을 제공할 수 있는 것에 의해 부가 가치를 가한다. 이전에 언급한 바와 같이, 예시적 카메라 및 오디오 장치는 Yaloocharm에 의한 무선 IP 네트워크 카메라 팬 틸트 WM Webcam CCTV IR Night USA 플러그 80413 이다(도 13c에 도시된 바와 같이).
a. 황색광(semi FAB) 환경에 사용하기 위한 비디오 카메라
b. 황색광(semi FAB) 환경에서 비디오 카메라에 의해 사용하기 위한 황색 카메라 광
c. 무인 원격 제어 작동을 위한 광역 팬, 틸트, 줌, 광, 포커스, 오디오.
이 특징을 작동하기 위하여, FAB 기술은 NMM GUI 에서 "리퀘스트 서비스" 버튼을 클릭한다. 이것은 서비스 리퀘스트를 IDI 원격 서비스 센터로 보낸다. IDI 필드 서비스 인원은 "서비스" 자격을 가진 원격 연결을 요청하고 개시하는 것을 인정한다. 이때 IDI 원격 서비스 센터 인원은 모든 비디오 카메라 및 펌프 컨트롤의 완전한 원격 제어를 갖는다. 오디오는 FAB 기술에 의해 상기 이슈를 논의할 수 있다. FAB 세이프 비디오 카메라 광은 작동될 수 있고 또 카메라의 팬, 틸트, 및 줌은 펌프 오작동을 관찰하도록 조작될 수 있다. IDI 서비스 인원은 그 작동을 관찰하면서 펌프를 작동할 수 있다.
적합한 자격을 갖는다면, 누구라도 오디오/비디오 피드에 관여해서 펌프를 조작하거나 또는 단순히 관찰하고 들으면서 진단 및 수선이 이루어진다. RMVC 서브시스템이 비제한된 수의 펌프 장치가 사용될 수 있고 또 본 발명(20)의 펌프 시스템과 통합을 예로 들 수 있다. RMVC 서브시스템은 예시적으로, 웨이퍼 제조 시설에서, 또는 의료 시설에서, 또는 오일 및 가스 시설에서, 또는 식품 가공 시설에서 및 화장품 시설에서 사용된 임의 공정 장치에 사용될 수 있다.
저장소와 비교한 챔버
이전에 언급한 바와 같이, 펌프 시스템(20)과 관련된 2개의 저장소는 공정 유체 저장소(30) 및 펌핑 유체 저장소(32)(도 1)이다. 이들은 설정된 부피 용량을 갖기 때문에 저장소로 지칭된다. 펌프 시스템(20) 상의 3개 챔버는 공정 유체 챔버(34B), 펌핑 유체 챔버(34A), 및 피스톤 챔버(28)(도 1)이다. 이들은 이들의 부피가 변할 수 있기 때문에 챔버로서 지칭된다. 펌핑 유체 챔버 및 공정 유체 챔버 부피는 칸막이(36)가 펌핑 챔버(34) 내부 주변으로 이동함에 따라 변경될 수 있다. 상기 펌핑 챔버(34)는 펌핑 챔버 칸막이(36)가 실장되는 챔버이다. 2개의 챔버, 즉 펌핑 유체 챔버(34A) 및 공정 유체 챔버(34B)의 전체 조합된 부피는 일정하게 유지되지만, 플렉시블 PTFE 칸막이 컴포넌트(36)로 인하여, 개별 챔버 부피가 변할 수 있다. 피스톤 챔버(28)는 피스톤이 주변으로 이동하여 부피 변화에 영향을 주기 때문에 동적 부피를 갖는다.
펌프 챔버: 피스톤 챔버, 펌핑 유체 챔버, 및 펌핑 유체 저장소
단일 헤드 펌프 시스템(20)에서 펌핑 유체는 2개의 챔버(즉, 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 챔버(34A)) 및 펌프 본체(22)와 관련된 1개의 저장소(32)에 주로 함유된다. 3개의 펌핑 유체 챔버의 첫째는 피스톤(26) 및 피스톤 보어(28)를 하우징한다. 펌프 시스템에서, 기계적 에너지는 피스톤 챔버(28)에서 반복 운동을 생성하는데 있어 피스톤(26)을 보조하는 스테퍼 모터(24E)로부터 변환된다. 제2 챔버는 펌핑 유체를 통하여 피스톤(26)에 의해 실시된 작동을, 피스톤(26)의 운동을 팽창하거나 그에 의해 수축하는 칸막이(36)로 이송하는데 관여하는 주요 펌핑 유체 챔버(34A)이다. 상기 펌핑 유체 저장소(32)는 정상 분배 작용 동안 사용되지 않은 펌핑 유체를 저장할 뿐만 아니라 공기 기포가 다른 펌핑 유체 챔버에 들어가지 않게 하는데 보조한다. 나머지 펌핑 유체는 2개의 챔버/1개 저장소를 연결하는 유체 통로뿐만 아니라 이들 유체 통로를 따라 위치한 밸브들에 잔류한다. 통합된 공압적으로 작동된 칸막이식 밸브들(5 및 8)은 피스톤 챔버로부터의 다른 2개의 챔버로의 유체 유동을 제어한다(격리 밸브들(5 및 8) 참조).
공정 유체 챔버가 펌프 유체에 대한 부피를 어떻게 변화시키는가
본 발명 펌프 시스템(20)은 피스톤(26)의 운동을 내부 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 칸막이(36)에 의해 분리된 강성 챔버(34)(도 1 및 1a)로 전달하기 위한 매체로 작용하는 압축할 수 없는 펌핑 유체를 사용한다. 칸막이(36)의 신축성과 관련된 상기 챔버의 강성 특징은 펌프 헤드(펌프 헤드 부분 참조)에서 챔버 부분이 펌핑 유체 부피와 비례적으로 공정 유체 부피에서 증가 및 감소를 초래한다. 챔버(34B)의 펌프 헤드부는 사용자가 분배하려고 하는 공정 유체에 의해 충전된다. 상기 공정 유체는 압축할 수 없기 때문에, 유체 유동은 이용가능한 챔버 부피가 변화됨에 따라 영향을 받는다.
펌프 헤드(22B)
펌프(22)가 어떻게 실질적으로 유체를 펌핑하는가:
펌프(22)는 다수의 화학 유체를 분배할 수 있다. 이전에 언급한 바와 같이, 분배된 유체는 공정 유체로 지칭되며 또 이 공정 유체의 유동은 공압적으로 작동되는 칸막이 통합 밸브들(1, 2, 3 및 7)에 의해 제어된다. 이들 DTV는 공정 유체 챔버(34B)에 연결된 공정 유체 통로 상에 위치한다. 공정 유체 분배는 펌핑 유체가 펌핑 유체 챔버(34A)로 흘러들어가는 동안 DIV 1과 DIV 2를 폐쇄하고 또 라인 중의 DIV 3을 개방한다. 펌프(22)는 DIV 3을 폐쇄하고 또 DIV 1 및 DTV 2를 개방하는 것에 의해 분배를 하는 것으로부터 공정 유체 저장소(30)를 "재충전"하는 것에 의해 그의 분배 과정을 마무리하는 한편 펌핑 유체는 펌핑 유체 챔버(34A) 밖으로 흐른다. 이 공정을 반복하여 제어된 유체 유동을 유발한다. 공정 유체 챔버의 헤드부(34B)는 외부 밸브 블록(40) 및 관련 공정 유체 저장소(30)와 연결하는 총 2개의 유체 통로를 갖는다. 공정 유체 챔버의 헤드부로부터 모든 유체 통로는 DIV 밸브들을 통하여 제어된다.
공정 유체 저장소(30):
이전에 언급한 바와 같이, 상기 펌프 시스템(20)은 공정 유체 저장소(30)를 포함한다. 상기 저장소(30)는 공기가 펌프 헤드(22B)의 공정 유체 챔버(34B)로 들어가지 않게 하기 위해 사용된다. 공정 유체 챔버(34B)에서 공기 부가는 유체 유동에서 지연을 유도할 것이다. 공기가 압축가능한 가스이기 때문에, 공기는 팽창하고 또 펌프 헤드 공정 유체 챔버(34B)에서 일부 부피 변화를 압축하며 또 유체 유동은 부피 변화와 동일하지 않게 한다. 관련 공정 유체 저장소(30)와 공정 유체 챔버(34B) 사이의 유체 통로는 양쪽 챔버의 저부 부분을 연결한다.
헤드(22B)가 공정 유체 챔버 밖으로 공기를 유지하는 방법
상기 공정 유체는 공정 유체 저장소(30)("프리-저장소"라고도함)의 저부에서 모아지는 반면에 공기는 저장소(30)의 상부 위로 떠올라서 공정 유체 챔버에서 공기의 혼입을 방지한다. 상기 공정 유체 저장소(30)의 상부 부분은 떠오르는 기포를 단일점까지 농축시키도록 형성된다(도 1a 및 도 6-6b 참조). 공기 기포의 제거는 공정 유체 저장소의 최상부와 연결된 유체 통로로 소량의 액체를 배출하거나, 또는 제거하는 공정에 의해 보조된다. 이 유체 통로는 드레인 라인으로 이어지며 또 펌프 시스템의 모든 정상 작동 동안 폐쇄된다.
외부의 "아웃" 통로:
공정 유체 저장소(30)는 저장소를 공정 유체 챔버(34B), 드레인 라인, 펌프 시스템(20)의 유체 소스(FR) 연결, 및 외부 밸브 블록(40)에 연결하는 총 4개의 유체 통로(도 1)를 갖는다. 공정 유체 챔버 드레인 라인 및 유체 소스에 대한 연결은 공압적으로 작동되는 칸막이식 밸브들을 통하여 유동을 제어한다. 외부 밸브 블록으로부터 유체 입구를 통한 유체 유동은 외부 블록에 위치한 밸브에 의해 제어된다. 이는 펌프 헤드 내부의 별개 밸브는 필요하지 않음을 의미한다.
공정 유체 저장소(30) 형상:
저장소의 단면적은 수평면을 따라 배향된 저부면을 갖는 사변형(도 6-6b 참조)으로 형성되며, 2개의 평행 측면은 수직면 및 각을 이룬 상부면을 따라 배향된다. 저장소의 모든 면의 교차는 대기(atmospheric) 기포가 코너에 수집되지 않게 하는 반경을 포함한다. 상부면 상에 3개 유체 통로의 교차점은 대기 기포의 배출을 보조하기 위한 것이다. 수평 저부면으로부터 가장 가까운 것부터 가장 먼 순서는 유체 소스 연결, 외부 블록으로부터 유체 입구 및 마지막으로 드레인 라인 연결이다. 상기 소스 입구는 가장 낮아서 기포가 연결로 이동할 수 없게 하는 한편 이 통로 중의 유체는 이동하지 않는다. 외부 밸브 블록으로부터의 유체 입구는 그 다음 가장 낮은 연결이다. 스타트업 과정 동안, 상기 통로를 거쳐 이동하는 유체는 라인을 채울 것이고 또 대기 기포를 통로 밖으로 보낸다. 최고 연결은 드레인 라인이다. 저장소의 각을 이룬 면은 스타트업 동안 공기가 배치되게 하고 또 퍼징 과정은 드레인 연결 바로 아래에 수집된다.
작동-마이크로콘트롤러(38) 작동에 대한 밸브 순서
분배:
분배(도 18)는 프리-충전 위치로부터 시작해서 펌프(22)가 유도 신호를 받을 때 개시된다. DTV(3, 5, 11) 및 외부 분배 밸브(9)(예를 들어, IDI 디지털 밸브)는 개방되고 또 모터(24E)는 사용자 규정된 부피 아래의 피스톤(26)으로 이동한다. 이 위치는 EOD(End of Dispense)로 표시된다. EOD가 도달되면, 밸브들은 폐쇄되고 또 펌프(22)는 자동 과정을 시작하여 "재충전" 작동을 완료하는 것에 의해 그자체가 충전된다.
재충전:
재충전(도 18)은 소스 입구 및 공정 유체 저장소 입구로부터의 공정 유체를 분리하는 밸브(1), 공정 유체 the 챔버 및 공정 유체 저장소로부터 공정 유체를 분리하는 밸브(2), 및 피스톤 챔버(26)와 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 펌핑 유체를 분리하는 밸브(5)를 개방하는 것에 의해 개시된다. 모터(24E)에 의해 구동되는 것에 의해, 상기 피스톤(26)은 공정 유체 챔버(34B)에서 음의 압력을 생성하는 홈 기준 위치(HRP)로 되돌아가고 또 공정 유체 저장소(30)로부터 공정 유체를 "재충전" 또는 충전한다. 동시에, 공정 유체 저장소(30)는 제조 저장소(FR)에 의해 공급되는 밸브(1)을 통한 공정 유체를 공급받는다. 재충전이 생길 때 모든 다른 밸브들은 폐쇄되어 유지된다. 재충전 작동이 완료되면, 모든 밸브들은 폐쇄된다.
예비충전(precharge):
예비충전(도 19)은 재충전 후 또는 "보수 모드" 탈출 후와 같은 POS 상태인 "레디"로 복귀하게 하는 작동 후 시작된다. 예비충전은 밸브들(2 및 7)을 개방하고 또 피스톤(26)을(아래)로 밀어 벤트 라인을 통하여 소정 양(예를 들어, 3 mL)의 펌핑 유체를 보낸다. 이러한 작용은 밸브 마개로 인하여 생긴 고압력이 소스 라인을 통하여 밖으로 밀려서 압력을 낮춘 다음 밸브들(2 및 7)을 폐쇄하게 한다. 피스톤(26)은 이동하여 압력을 사용자 규정된 압력(예를 들어, +1.0 psi)까지 증가시키기 시작한다. 이것은 실제 압력으로부터 소망하는 압력까지 압력 오차에 비례하여 스테퍼 모터(24E)를 이동시키는 것에 의해 실시된다. 사용자-정의된 압력이 도달되면, 펌프(22)는 레디 상태로 복귀하고 또 압력 변동에 대한 루프 확인에 있다. 펌프(22)가 소망하는 압력의 +/- 15%까지 상승 또는 저하시키면, 펌프(22)는 피스톤(26)을 전후방으로 이동시켜 규정 압력을 달성하는 것에 의해 압력을 정정한다. 이러한 작동은 펌프가 동일 압력점에서부터 항상 분배를 개시하게 하여 극히 일정한 분배 성능을 제공한다.
퍼지 내지 벤트 (프라임 공정 유체 저장소(30)):
퍼지 내지 벤트(도 20)는 소스 저장소로부터 펌프(22)로 유체를 끌어올려 공정 유체 저장소(30)와 소스 라인 튜브 밖으로 공기를 퍼징하는 작동이다. 이 작동은 펌프가 "보수 모드"인 동안 완료되어야 하고, 또 GUI(원격 모니터링/제어 서브시스템의)의 퍼지 탭 중의 "보수" 윈도우로부터 "퍼지 내지 벤트" 명령을 작동하는 것에 의해 또는 RMVC 서브시스템의 "보수" 탭 아래의 "퍼지" 작동 드롭 다운 리스트 중의 "퍼지 내지 벤트" 버튼을 클릭하는 것에 의해 달성된다. 상기 명령은 무한적으로 지속되거나 또는 규정된 주기 수만큼 실시되게 규정될 수 있는 수동 입력이다. 1 주기는 벤트 라인에 대한 1개 퍼지 및 1개 재충전을 포함한다. 펌프(22)는 피스톤이 HRP인지를 확인하는 것에 의해 상기 과정을 개시한다. 상기 피스톤(26)이 HRP에 있으면, 퍼지 내지 벤트 공정을 개시한다. 피스톤(26)이 HRP에 있지 않으면, 펌프(22)는 피스톤(26)이 HRP에 도달할 때까지 재충전한다. 상기 재충전은 앞서 논의한 표준 재충전 과정과 동일하다. 일단 피스톤(26)이 HRP에 있으면, 펌프(22)는 밸브(5) 개방에 따라, 밸브들(2 및 7)를 개방하고 또 피스톤(26)을 11 mL 마크 아래로 이동시킨다. 이어 펌프(22)는 밸브들(2 및 7)을 폐쇄하고 또 밸브들(1 및 2) 개방 및 피스톤(26)을 HRP로 복귀시키는 것에 의해 재충전을 실시한다. 상기 펌프(22)는 지시된 회수의 주기가 완료될 때까지 또는 사용자가 작동을 중지할 때까지 상기 공정을 반복한다. 일단 상기 작동이 완료되면, 완료된 펌프는 사용자는 예비충전 작동이 개시되는 "보수 모드" 퇴장에 준비되어 있다.
소스로부터 공정 유체 저장소(30)를 첫째로 프라이밍(priming: 시동)하는 것은 펌프(22)에게 공정 유체 저장소(30) 중의 액체만을 사용하여 재순환을 개시하기에 충분한 유체를 제공한다. 이는 펌프(20)가 복수 주기의 재순환을 실시하여 벤트 라인 밖으로 유체 소모 없이 가능한한 저장소 내에 많은 기포를 수집한다.
퍼지 내지 출력(프라임 공정 유체 챔버(34B)):
퍼지 내지 출력(도 21)은 소스 저장소로부터 펌프(22)까지 유체를 끌어올려서 공기를 소스 라인 튜브 및 공정 유체 챔버(34B) 밖으로 퍼징하는 작동이다. 이 작동은 펌프(22)가 "보수 모드" 중일 때 완성되어야 하며 또 RMVC 서브시스템의 GUI의 퍼징 탭 중의 "보수" 윈도우로부터 "퍼지 내지 출력" 명령을 작동하는 것에 의해 또는 RMVC 서브시스템 중의 "보수" 탭 아래의 "퍼지" 작동 드롭 다운 리스트 중의 "퍼지 내지 출력" 버튼을 클릭하는 것에 의해 완성된다. 이 명령은 무한적으로 지속되거나 또는 규정된 주기 수만큼 실시되게 규정될 수 있는 수동 입력이다. 1 주기는 출력 또는 분배 라인에 대한 1개 퍼지 및 1개 재충전을 포함한다. 펌프(22)는 피스톤이 HRP인지를 확인하는 것에 의해 상기 과정을 개시한다. 피스톤이 HRP에 있으면, 퍼지 내지 출력 공정을 개시한다. 피스톤(26)이 HRP에 있지 않으면, 펌프(22)는 피스톤(26)이 HRP에 도달할 때까지 재충전한다. 상기 재충전은 앞서 논의한 표준 재충전 과정과 동일하다. 일단 피스톤(26)이 HRP에 있으면, 펌프(22)는 밸브(5) 개방에 따라, 밸브(3)을 개방하고 또 피스톤(26)을 11 mL 마크 아래로 이동시킨다. 이어 펌프(22)는 밸브(3)를 폐쇄하고 또 밸브들(1 및 2) 개방 및 피스톤(26)을 HRP로 복귀시키는 것에 의해 재충전을 실시한다. 상기 펌프(22)는 지시된 회수의 주기가 완료될 때까지 또는 사용자가 작동을 중지할 때까지 상기 공정을 반복한다. 완료될 때, 펌프는 사용자가 예비충전 작동이 개시되는 "보수 모드" 퇴장할 준비가 되어 있다.
초기 프라이밍된 BIB 펌프 없이 초기 프라이밍
PPRM2(프라임 필터 하우징; 도 22):
본 발명 펌프 시스템(20)은 공정 유체 라인에서 포획된 공기 기포를 감소시키는데 돕는 필터 부착을 포함한다. 상기 필터 하우징은 다음 과정에 따라서 프라이밍되었다. 단계 1: 최대 분배 부피는 피스톤 챔버(28) 중의 가장 먼 위치로 이동하는 피스톤(26)에 의해 진행된다; 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 필터 입구까지의 공정 유체 유동을 제어하는 밸브(3), 필터 벤트로부터 외부 드레인 라인까지의 공정 유체 유동을 제어하는 밸브(6), 및 피스톤 챔버(28)와 공정 유체 챔버(34B) 사이의 펌핑 유체를 분리하는 밸브(5)는 개방된다; 분배 라인에 있는 외부 디지털 밸브(9)를 비롯한 모든 다른 밸브들은 밀폐되어 잔류한다. 이는 공정 유체만이 필터 하우징을 통과하여 필터 벤트 라인으로부터 퇴장하게 한다. 단계 2: 소스 라인으로부터의 하기 재충전은 밸브들(1, 2, 및 5)이 개방되고 또 밸브들(3, 4, 6, 7 및 8)이 폐쇄되어 잔류할 때 생긴다. 외부 디지털 밸브(9)는 임의 상태에서 개방 또는 폐쇄일 수 있다. 재충전은 최대 스트로크 이동의 피스톤 챔버(28)에 의해 최대 재충전 부피이다. 단계 1 및 2의 작용은 공정 유체가 공기 기포없이 필터 벤트 라인 밖으로 나올때 까지 반복된다.
PPRM3(프라임 필터 기판; 도 23a-23b):
필터 기판(42)은 필터의 적절한 작동을 위해 습윤되어야 하고 또 필터로부터 공기 전부를 제거하기 위하여 다음 "프라임 필터 기판" 작용을 통하여 프라이밍될 수 있다. 필터 기판(42)은 다음 단계에 의해 프라이밍될 수 있다. 단계 1: 밸브들(3, 4, 5, 및 7)이 개방된다; 밸브들(1, 2, 6), 및 외부 디지털 밸브(9)은 폐쇄된 채 유지된다. 이는 공정 유체가 공정 유체 챔버(34B)로부터 필터(42)에 들어가게 하고 또 필터 출력 포트를 통하여 필터(42)로부터 부상하여 펌프 필터 재순환 라인으로 들어가게 한다. 재순환 라인 중의 공정 유체는 이어 공정 유체 저장소(30)로 들어가고 또 공정 유체 저장소 벤트/드레인 라인을 계속 통과한다. 이 프라이밍 공정 동안, 피스톤이 HRP에서부터 11 mL EOD(분배의 단부)로 이동함에 따라서 최대 분배 부피, 11 mL가 사용된다. 이어 펌프는 DIV 1, 2, 5를 개방하고 또 DIV 3, 4, 6, 7, 8, 및 9를 폐쇄하며 또 피스톤을 EOD로부터 HRP로 철수시키는 것에 의해 "소스로부터 재충전"한다. 단계 1은 총 2 시기 동안 1회 이상 반복된다. PPRM3 기능 실시 작동은 단계 2이다. 단계 2는 DIV 3, 4, 5, 및 7(도 11a)를 개방하고 또 DIV 1, 2, 6, 8, 9 밸브를 폐쇄함으로써 개시되고 또 11 mL의 공정 유체를 공정 유체 챔버(34B)로부터 필터(42)로 민다. 상기 공정 유체는 필터 출력 포트 밖의 필터에 존재하고 또 재순환 라인으로 보내져서, 공정 유체 벤트/드레인 밖으로 공기가 밀어지는 동안 공정 유체 저장소(30)로 복귀된다. 이어 펌프는 DIV 2, 5 및 7을 개방하고 또 밸브들 1, 3, 4, 6, 8 및 9를 폐쇄하며 또 피스톤을 EOD로부터 HRP로 철수시키는 것에 의해 "공정 유체 저장소(30)로부터 재충전"된다. 단계 2는 3회 반복되며, 이는 유체를 재순환시키고 또 필터로부터 공기가 공정 유체 저장기(30)에 축적되게 돕는다. 공정 유체 저장소(30)는 총 3 단계로 공정 유체 저장소 벤트/드레인 밖으로 공기를 배출한다.
모든 기포가 공정 유체 저장소(30)의 상부에서 수집되고 또 필터 출력 라인이 공기를 갖지 않을 때 전체 필터가 프라이밍된 것이다. 펌프는 수회 더 재순환 주기를 거쳐 공정 유체 저장소(30)에 새로운 액체를 밀어넣고 공기 기포를 통기시키기 위하여 소스로부터 재충전된다. 단계 3은 단계 1을 4회 반복한다. 이 단계는 공정 유체가 공기 기포의 존재 없이 필터 출력 라인 밖으로 나오도록 하기 위하여 적어도 4회 반복되도록 프로그래밍된다. 필터가 공기 기포를 가지면, 사용자는 필터 출력 라인에서 어떠한 공기도 배출되지 않을 때까지 상기 명령을 입력할 수 있다.
스타트업 작동
펌프 시스템(22)의 스타트업 공정의 설명은 다음과 같다:
초기 펌프 충전 및 프라이밍
펌프 시스템(22)은 펌프 본체(22A)에 하우징된 펌핑 유체만을 함유하는 위치에 도달한다. 초기 충전 및 프라이밍 공정은 사용자의 소망하는 공정 유체의 유동 통로를 채우는 것을 돕는다. 이 공정은 펌프(22)의 입구에서 가압 BIB를 갖는 선재하는(pre-existing) 유체 소스, Fab 저장소 벤트/드레인 밸브(14)를 갖는 Fab 저장소(FR), 및 펌프의 출구에서 더욱 맞춤형 분배 제어를 제공하는 선택적 외부의 분배 밸브(외부의 디지털 밸브(9))를 필요로 한다. 펌프 설치시, 사용자는 유체 라인을 펌프 시스템(20)에 연결한다. 이는 공정 유체 소스(FR)로부터 펌프 입구까지의 라인, 외부의 분배 밸브 지점까지의 유체 출구 라인, 및 펌프 시스템 필터 벤트 및 공정 유체 저장소 드레인으로부터의 외부 트랙 드레인 라인을 포함한다. 가압 질소(또는 건조 공기) 라인 및 진공 라인은 밸브 제어를 위해 펌프 시스템(20)에 연결될 필요가 있다.
초기 충전 및 프라이밍에 이어 펌프 오토-밸런스가 완료된다. 초기 충전 및 프라이밍 공정은 이 작동을 위해 소프트웨어 공정을 개시하는 것에 의해 시작된다. 사용자의 위치에서 2개의 시나리오가 존재한다:
시나리오 1: 제1 시나리오는 BIB가 가압되는 것이다. 트랙 저장소(즉, Fab 저장소(FR))는 초기 소스와 펌프 시스템(20) 사이에 위치할 수 있다. 그렇다면, 펌프 콘트롤러(38)는 초기 소스와 펌프 입구 사이의 유동 통로에 위치한 Fab 저장소 벤트/드레인 밸브(14) 및 밸브(1)를 먼저 폐쇄한다; 이어 가압된 BIB에 의해 유체가 Fab 저장소(FR)에 밀려들어간다. 일단 소스가 가압되면, 펌프 콘트롤러(38)가 다음 밸브들을 개방한다: 소스 입구로부터 내부 공정 유체 저장소를 격리하는 밸브(1), 공정 유체 저장소(30)를 공정 유체 챔버(34B)와 격리하는 밸브(2), 필터 유체 입구와 연결된 외부 밸브 블록 유동 통로로부터 공정 유체 챔버(34B)를 격리하는 밸브(3), 피스톤 챔버(28) 및 공정 유체 챔버(34A), 및 분배 밸브의 외부점으로부터 펌핑 유체를 분리하는 밸브(5).
이하의 밸브들은 소망하는 통로를 통하여 유체를 지시하도록 폐쇄된다: Fab 저장소 드레인/벤트 밸브(VFAB), 공정 유체 저장소(30)를 드레인 라인으로부터 격리하는 밸브(7), 필터 벤트로부터 외부 드레인 라인까지 유동을 제어하는 밸브(6), 및 필터 출구로부터 공정 유체 저장소(30)로 되돌아가게 유체 유동을 제어하는 밸브들(4, 6 및 10). 사용자는 개방된 밸브들의 폐쇄를 제어하여 펌프 시스템(20)을 충전하고 튜브를 부착하는데 필요한 다양한 시간을 제공한다. 이 공정을 완료하는데 필요한 다양한 시간은 펌프 시스템(20)을 초기 유체 소스(FR)와 연결하는 튜브의 내부 총 부피 및 분배점 뿐만 아니라 다양한 유동 속도를 달리하는 결과이다. 이들 속도는 밀도, 점도, 및 온도와 같은 유체 특징의 함수이다. 제한된 효과를 갖는 다른 인자는 주변 공기의 밀도 및 분배 밸브의 외부점(external point)의 유동 속도일 것이다. 공정 유체가 분배점까지 이동하면, 펌프 시스템(20) 중의 부피의 대부분은 그 공정 유체로 충전된 것이다.
이어, 밸브들(3, 4, 및 5)을 개방하여 공정 유체 저장소(30)에 분배하면서 모든 다른 밸브들은 폐쇄시킨다. 소스 라인으로부터 최대 재충전은 밸브들(1, 2 및 5)을 개방하는 것에 의한 후속 작용이다. 이러한 연속 작용은 펌핑 유체 저장소(32) 내의 자동화된 압력 피드백이 공정 유체 저장소(30) 중의 압력 기준을 충족할 때 끝난다. 이어 필터 변경을 위한 통상의 작동과 재순환 작동이 필요하다.
Fab 저장소(FR)가 트랙 내가 아니면, 펌프 시스템 하우징은 Fab 저장소(FR)를 먼저 충전하지 않고 동일 과정에 의해 직접 충전될 수 있다.
시나리오 2: 제2 시나리오는 BIB가 가압되지 않고 또 Fab 저장소(FR)가 초기 소스와 본 발명 펌프 시스템(20) 사이에 위치하는 것이다. 펌프 시스템(20) 및 Fab 저장소(FR)는 펌프 시스템(20) 그 자체에 의해 충전될 필요가 있다. 이는 밸브들(3 및 5), 및 외부 디지털 밸브(9)를 개방하는 것만으로 최대 분배로부터 외부 디지털 밸브 지점까지 시작한다. 이어, 밸브들(1, 2 및 5)만을 개방하는 것에 의해 소스 라인으로부터 최대 충전이 이어진다. 이러한 연속 작용은 Fab 저장소(FR)가 충전되고 또 공정 유체가 분배 첨단(tip) 밖으로 나올 때 끝난다.
그 후, 밸브들(3, 4, 및 5)을 개방하여 공정 유체 저장소(30)로 분배하는 한편 다른 모든 밸브들은 폐쇄시킨다. 소스 라인으로부터의 재충전은 밸브들(1, 2 및 5)을 개방하는 것에 의한 후속 작용일 것이다. 이러한 연속 작용은 펌핑 유체 저장소(32) 내의 자동화된 압력 피드백이 공정 유체 저장소(30) 내의 압력 기준을 충족할 때 끝날 것이다. 이어 필터 변경 작동 및 재순환 작동이 필요하다.
Fab 저장소(FR)가 트랙에 존재하지 않으면, 펌프 시스템 하우징은 Fab 저장소(FR)를 먼저 충전하지 않고 동일 과정에 의해 직접 충전될 수 있다.
보수 작동
펌프 시스템(20)의 보수 작동의 설명은 다음과 같다:
유체 재순환 및 퍼징
펌프 시스템(20)은 펌프(22)의 내부로부터 공기를 퍼징하는 공정 동안 공정 유체 낭비를 줄이기 위한 유체 재순환 작용을 포함한다. 이 작용은 퍼징하는 동안 유체 소비를 줄이는 것을 통하여 사용자가 펌프 시스템(20)에 대한 소유비용을 줄일뿐만 아니라 펌프 시스템(20)이 주기적으로 유체를 내부적으로 재순환하게 한다. 공정 유체를 주기적으로 재순환하는 능력은 유체가 튜브에서 정적으로 되는 가능성을 감소시켜, 유체가 굳거나 건조되지 않게 하여 기계 중단을 방지한다.
펌프 시스템(20)에서 내부 유체 재순환은 HRP에서 피스톤(26)에 의해 시작된다. 펌프 콘트롤러(38)는 밸브(3)를 개방하여 공정 유체 챔버(34B)로부터 필터 입구로의 유동을 제어하고, 밸브(4)를 개방하여 필터로부터 공정 유체 저장소에 대한 출구로 복귀하기까지 유동을 제어하며, 또 밸브(7)를 개방하여 공정 유체 저장소로부터 드레인 라인까지의 유동을 제어한다. 이 밸브는 재순환된 유체가 저장소(30)를 충전하여 공기 또는 기타 가스들을 드레인 라인 밖으로 교체하도록 하기 위하여 개방되어야 한다. 모든 다른 밸브들은 폐쇄되어야 한다. 펌프 콘트롤러(38)는 최대 부피 분배를 실시하고, 개방된 밸브들을 폐쇄하며, 또 밸브(2)를 개방하여 공정 유체 저장소(30)로부터 공정 유체 챔버(34B)까지의 유동을 제어하고 또 밸브(7)를 개방하여 공정 유체 저장소(30)로부터 드레인 라인까지의 유동을 제어한다. 전체 재순환 공정 동안 분배 밸브 지점은 폐쇄된채 유지되어야 한다.
재순환 공정 동안 내부 유체 유동은 공정 유체 저장소(30) 또는 드레인 연결 근처의 필터(42) 내의 대기 기포를 포획한다. 펌프(22)는 공정 유체를 공정 유체 저장소(30)로 교체하고, 또 소량의 공정 유체와 함께 공기 또는 기타 가스의 수집된 기포는 드레인 라인으로 보내질 것이다. 이 공정은 한 번은 필터 벤트를 퍼징하기 위해 또 한 번은 공정 유체 저장소(30)를 퍼징하기 위해 2회 실시될 것이다. 필터 퍼징 공정 동안, HRP에서 피스톤(26)에 의해, 밸브(3)는 공정 유체 챔버(34B)로부터 필터 입구까지의 유동을 제어하고, 또 밸브(6)는 필터로부터 드레인 라인 개방까지의 유동을 제어하며, 한편 다른 모든 밸브들은 폐쇄된 채로 있다. 2개의 개방 밸브들은 폐쇄될 것이고, 또 공정 유체 소스(FR)로부터 공정 유체 저장소(30)까지의 밸브(1) 및 상기 저장소(20)와 공정 유체 챔버(34B) 사이의 밸브(2)는 개방되어 피스톤(26)이 소스로부터 재충전되게 한다. 공정 유체 저장소 퍼징 공정 동안, 공정 유체 챔버(34B)로부터 공정 유체 저장소(30)까지의 유동을 제어하는 밸브(2) 및 공정 유체 저장소(30)로부터 드레인 라인까지의 유동을 제어하는 밸브(7)는 개방될 것이다. 다른 모든 밸브들은 폐쇄될 것이다. 2개의 개방된 밸브들은 폐쇄될 것이고 또 피스톤(26)은 소스로부터 재충전할 것이다.
전자기기 인클로져(23) 제거
트랙 수선을 보조하기 위하여, 펌프(22)는 또한 전자기기 교체 용이성을 고려한다. 전자기기 인클로져는 완전히 자립적이며 또 케이블을 단순히 분리하고 또 박스를 빼내는 것에 의해 용이하게 제거될 수 있다.
전자기기 인클로져를 제거하기 위하여, 사용자는 5개의 외부 연결을 분리할 필요가 있다. 2개의 RJ45 커넥터, 1개의 일렬 커넥터, 1개의 전력 커넥터 및 이어 이들 작동이 완료되면, 사용자는 DB44 커넥터를 분리하여 전자기기 인클로져(23)를 펌프 본체(22A) 자체로부터 분리한다. 인클로져(23)는 마운트로부터 박스를 상방으로 외부로 슬라이드하여 분리할 수 있고 또 캐비넷 밖으로 꺼낼 수 있다. 제거 과정을 반대로 하는 것에 의해 새로운 전자기기 인클로져(23)가 설치될 수 있다.
트랙 제거/수선/교체에서 펌프 헤드
트랙 보수 목적에서 펌프 헤드(22A)를 제거하기 위하여, 공정 유체 챔버(34B) 및 공정 유체 저장소(30)를 비롯한 펌프 헤드 하우징은 "시스템 드레인" 기능을 실시하는 것에 의해 비워야 할 필요가 있다. 이 작동은 사용자가 공정 유체 챔버 및 공정 유체 저장소 내의 공정 유체를 거의 비울 수 있게 한다. 따라서, 펌프 헤드(22A)는 백 플레이트 상의 6개 스크류를 나사 푸는 것에 의해 제거될 수 있다. 펌프 헤드(22B)를 제거할 때, 사용자는 PTFE 헤드(백색)를 유지하고 또 백 플레이트(스테인레스강)를 함께 가압시켜 하나의 유닛으로 제거되도록 유의할 필요가 있다. 스크류들은 펌프 헤드(22B)와 함께 하나로 유지되어야 한다. 6개 스크류를 갖는 펌프 헤드(22B)는 펌프 본체(22A)로부터 서서히 발진할 수 있고 또 펌프 헤드 블록(78)은 후방 경사각을 갖게 발진하는 동안 긴밀하게 유지되어야 한다; 사용자는 공정 유체 챔버(34B) 및 공정 유체 저장소(30) 중의 소량의 공정 유체 잔류물이 누출되는 것에 준비할 필요가 있다.
사용자는 펌프 헤드 블록(78), 펌프 헤드 O-링(207), 플레어 피팅(47), 플레어 피팅 캡(350), 세트 스크류(111), 헤드 칸막이(84), 펌프 헤드 공압 플레이트(80), 공압 신속 디스커넥트(95), 스크류(99), 공정 유체 저장소 O-링(281), 밸브 O-링(117), 마운팅 푸트(261), 및 엘보우 피팅(93)을 비롯한 펌프 헤드(22B)(도 6) 상의 모든 컴포넌트를 변경할 수 있다. 공정 유체 저장소(30)에 연결된 모든 튜브도 또한 교체되거나/변경될 수 있다. 사용자는 펌프 헤드(22B)가 발진할 때 1개 품목 또는 복수 품목을 변경할 수 있거나, 또는 완전한 펌프 헤드(22B)가 교체될 수 있다. 펌프 헤드(22B)가 재설치된 후에는 오토-밸런스 주기가 실시되어야만 하는데, 이는 펌프 시스템(20) 내의 압력이 그러한 변화에 의해 영향을 받기 때문이다.
펌핑 유체 챔버 칸막이 교체
사용자는 펌핑 유체 챔버 칸막이가 심하게 변형되거나 또는 형상이 허물어 졌을 때 펌핑 유체 챔버 칸막이(36)를 교체할 것이다. 이 작동을 실시하기 위하여, 펌프 헤드(22B)는 "시스템 드레인" 기능을 이용하여 비워질 필요가 있다. 펌프 헤드(22B)는 "트랙 제거/수선/교체에서 펌프 헤드" 부분에서 기재된 바와 같이 제거될 필요가 있다. 이어, 펌프(22)는 "트랙내 구동 어셈블리 변경" 부분에 기재된 바와 같이 특수한 보수 모드에 들어 펌핑 유체만이 피스톤 챔버와 펌핑 유체 저장소(32) 사이로 이송될 수 있게 하여 펌핑 유체 챔버(34A)를 격리할 필요가 있다. 사용자는 블리드 스크류 포트(BP2)로부터 펌핑 유체 챔버(32) 까지 블리드 스크류를 발진할 필요가 있다. 이어 얇은 튜브가 부착된 상기 제공된 시린지(도 13)를 사용하여, 펌핑 유체 챔버(34A)의 저부에 아주 소량의 펌핑 유체가 남겨질 때까지 펌핑 유체 챔버(34A) 밖으로 펌핑 유체를 빼내어 유동 통로를 블록킹시킨다. 사용자는 용기 중의 펌핑 유체를 절약할 수 있고 또 새로운 칸막이를 설치한 후에 재사용할 수 있다. 펌핑 유체 챔버 칸막이 홀드 다운 플레이트(64)(도 4)는 모든 스크류(66)들을 나사 푸는 것에 의해 제거될 수 있다. 홀드 다운 플레이트(64) 및 칸막이(36)를 제거할 때, 사용자는 잔류 펌핑 유체를 펌핑 유체 챔버(34A)의 저부에 유지시켜 누출을 감소시키기 위하여 펌프 본체(22A)를 경사지게할 필요가 있다. 사용자는 칸막이 주변의 잔류 펌핑 유체를 인식하고 소량의 누출에 대비할 필요가 있다.
이는 사용자가 다음 부품들을 변경/교체하게 한다(도 4 참조): 펌핑 유체 챔버(34A) 상의 블리드 스크류(52E), 펌핑 유체 챔버 O-링(211), 펌핑 유체 챔버 칸막이(36), 펌핑 유체 챔버 칸막이 홀드 다운 플레이트(64), 및 스크류(66). 홀드 다운 플레이트 및 스크류와 함께 새로운 미리 연신된 칸막이가 재설치된 후, 사용자는 공정 유체 챔버(34B)를 상기 제공된 시린지(도 13)에 의해 충전하여 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 펌핑 유체를 재사용할 필요가 있다. 펌핑 유체가 블리드 포트(BP2)로부터 흘러넘치는 것으로 보일 때까지 블리드 포트(BP2)(도 4)를 통하여 펌핑 유체를 펌핑 유체 챔버(34A)로 서서히 주입한다. 블리드 스크류(52E)는 공정 유체 챔버(34B) 상에 다시 설치될 필요가 있다. 펌프 헤드가 펌프 본체(22A)에 재설치된 후, 밸브(8)를 폐쇄하고 밸브(5)를 개방하는 것과 함께 "트랙내 구동 어셈블리 변경"에 기재된 바와 같이 특별한 보수 기능이 실시불가(disabled)로 필요가 있다. 이는 펌프 시스템(20)이 보통의 보수 모드로 복귀하게 한다. 펌프 시스템(20)은 펌핑 유체 챔버 칸막이(36) 교체 후 및 공정 유체 챔버 칸막이(84) 교체 후에 오토밸런스로 실시될 필요가 있다.
압력 센서 캘리브레이션:
압력 센서(PS) 캘리브레이션의 목적은 펌프 내부 압력이 대기압력과 동일할 때 디폴트(default) "제로" 압력을 설정하는 것이다. 압력 센서(PS)는 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BP1)가 캡핑해제(uncapped)되고 또 유체 통로 중의 모든 밸브들이 개방될 때 캘리브레이션될 필요가 있다. 상기 유닛을 보수 모드에 위치시킨다. 모든 밸브들은 GUI 중의 명령 입력 라인에서 "VON1, 0"을 타이핑하는 것에 의해 개방될 수 있다. 이어 압력 센서 디폴트는 GUI 레시피 페이지를 통하여 설정될 수 있다. 따라서, 사용자는 GUI에서 "압력을 제로로 설정하는" 특징을 통하여 디폴트 "제로" 압력을 설정할 수 있다. 이러한 작동은 필수적인데, 이는 많은 작동 위치가 제조 위치보다 상이한 대기압력을 가질 것이고 또 이는 펌프(20)가 특정 위치 주변의 대기 압력에 대해 캘리브레이션되게하기 때문이다.
재순환:
상기 펌프(20)의 재순환 특징(도 16a-16b 참조)은 다양한 장소(필터에서와 같은)로부터 형성되는 튜브 내의 공기를 감소시키는 것을 돕는 특징이며 또 펌프의 분배부가 쉬고 있는 동안 소형 순환 시스템이 유체 이동을 허용하게 한다. 이 특징은 사용자에 의해 지정되는 바와 같이 온 또는 오프될 수 있다. 재순환 특징은 펌프가 "보수 모드"인 동안 작동되거나 탈작동되고 또 "보수" 윈도우로부터의 "실시가능(enable)" 또는 "실시불가(disable)", GUI의 재순환 탭을 선택하는 것에 의해 또는 RMVC 서브시스템에 의해 완료된다. 재순환 특징이 정지(deactivated)되면, 재순환 라인용 밸브(4)가 폐쇄되고(필터 블록(40) 상) 또 공정 유체 챔버(34B) 밖으로 필터(42)까지 이동하는 공정 유체는 분배 튜브 내의 통로까지 계속된다. 그러나, 재순환 특징이 작동되면, 펌프(20)는 분배하는 동안 밸브(4)를 개방하고 또 외부 밸브는 폐쇄시킨다. 이 작동은 밸브들(3, 4, 5, 및 7)을 개방하여 분배된 공정 유체가 공정 유체 저장소(30)로 이동하게 한다. 밸브(4)가 개방되면, 유체의 압축될 수 없는 성질로 인하여 배압(back pressure)이 존재하며, 이는 유체가 분배 첨단 통로로 계속되지 않게 하고 또 유체는 재순환 라인으로 가게 된다. 재순환 동안 분배된 유체는 공정 유체 저장소에 "분배"되고 또 공정 유체 저장소 내에 유지되던 공기 포킷을 교체한다. 밸브(7)도 개방되어 공정 유체가 공정 유체 저장소(30)로 가게 됨에 따라서 공기의 교체를 허용한다. 밸브들(2, 5, 및 7)를 개방하고, 공정 유체 챔버(34B)를 공정 유체 저장소로 밀려 들어간 동일 부피의 액체에 의해 충전시키는 것에 의해 공정 유체 저장소(30)로부터 펌프(22)가 "재충전"된다.
드레인 기능:
시스템(20)은 펌프로부터 공정 유체를 비워내어 특정 보수 작용이 생길 수 있도록 하기 위해 사용되는 드레인 특징(도 24a 및 24b)을 갖는다. 시스템 드레인이 실시되면, 필터는 폐기되어야 한다. 이 작동은 공정 유체 저장소(30), 공정 유체 챔버(34B) 및 재순환 라인에 저장된 유체의 대부분을 제거하지만, 펌프(22)에는 약간의 잔류 유체가 존재할 것이다. 필터(42)는 여전히 유체의 부피량을 지니고 있을 것이다. 시스템 드레인 기능은 펌프가 "보수 모드"에 있는 동안 작동되거나 또는 정지되며 또 명령(SDRN1)에 들어가서 실시가능하게 되거나 명령(SDRN1)에 들어가서 실시불가로 되는 것에 의해 완료된다. 시스템 드레인이 완료되기 전에, 사용자는 소스 라인을 펌프로부터 분리하고 캡오프해서 펌프 시스템으로의 공기 도입을 허용해야 한다. 이 작용은 펌프가 공정 유체의 펌프를 드레인하는 사용자-작동되는 루프에 있게 하여 시작된다. 이 작동은 퍼지 내지 출력 작동이 밸브들(3 및 5), LP 디지털 밸브(9)와 같은 외부 분배 밸브를 개방하는 것에 의해 11 mL로 가득차게 하는 것에 의해 개시된다. 펌프(22)가 상기 분배를 완료하면, 밸브들(3 및 5) 및 외부 밸브를 폐쇄한다. 이어 펌프는 밸브들(1, 2 및 5)를 개방하고 또 11 mL의 공기를 끌어올리는 것에 의해 공정 유체 저장소(30)로부터 "재충전"한다. 펌프는 밸브들(1, 2 및 5)를 폐쇄하고 또 밸브들(3, 4, 5 및 7)을 개방하여 유체를 재순환 라인 밖으로 밀어 공정 유체 저장소로 보내는 것에 의해 시스템 드레인 작동을 계속한다. 이어 펌프는 밸브들(3, 4, 5 및 7)을 폐쇄하고 밸브들(2, 5 및 7)을 개방하고 또 유체를 공정 유체 저장소 드레인 라인 밖으로 밀고 이어 밸브들(2, 5 및 7)을 폐쇄한다. 이러한 일련의 작동은 사용자가 시스템 드레인 기능을 실시불가로 만들때 까지 반복한다. 이 기능은 펌프(22)로부터 공정 유체를 제거하여 펌프 헤드(22B)의 제거를 허용한다.
시스템 드레인 작동
1. FAB 소스 라인을 제거하고 캡핑한다
2. 퍼지 내지 출력
a. 3,5 DV를 개방한다
b. 밸브들(1,2,4,6,7,8)을 밀폐시킨다(임의 상태의 DV)
c. 소스로부터 재충전한다
i. 1,2,5를 개방한다
ii. 밸브들(3,4,6,7,8)을 폐쇄시킨다(임의 상태의 DV)
3. 재순환
a. 3,4,5,7을 개방한다
b. 밸브들(1,2,6,8), DV를 폐쇄시킨다
c. 공정 유체 저장소로부터 재충전한다
i. 2,5,7을 개방한다
ii. 밸브들(1,3,4,6,8)을 폐쇄시킨다(임의 상태의 DV)
4. 퍼지 내지 벤트
a. 2,5,7을 개방한다
b. 밸브들(1,3,4,6,8)을 폐쇄시킨다(임의 상태의 DV)
c. 소스를 재충전한다
i. 1,2,5를 개방한다
ii. 밸브들(3,4,6,7,8)을 폐쇄시킨다(임의 상태의 DV)
5. 단계 2-4를 반복(사용자가 분배 첨단 또는 공정 유체 저장소 드레인 라인 밖으로 유체가 나오지 않는 것으로 볼 때까지)
선적 기능
이 선적 기능은 펌핑 유체 챔버 및 저장소 전체로부터 모든 공기를 제거하기 위해 사용된 펌프(20)로 프로그래밍된 특징이다. 이 기능은 어셈블리 동안 사용되는 것이며 피스톤 챔버(28)로부터 모든 펌핑 유체를 펌핑 유체 저장소(32)로 미는 것에 의해 작동한다. 이 작동은 펌핑 유체 저장소(32) 상의 블리드 스크류(BP1)를 제거하고 또 명령 "SHIP1"을 입력하는 사용자에 의해 달성된다. 상기 명령은 밸브(8)를 개방하고 또 피스톤을 11 mL EOD 마크까지 하방으로 보낸다. 이는 펌핑 유체를 펌핑 유체 저장소(32)로 밀고 또 펌핑 유체 저장소(32) 중의 공기를 펌프 밖으로 미는 동안 피스톤(26)을 피스톤 챔버(28)의 저부까지 이동시킨다. 사용자는 소량의 펌핑 유체가 펌핑 유체 저장소(32)로부터 부상하는 것을 볼 것이다. 이어 사용자는 펌핑 유체 저장소 상의 블리드 포트(BPl)를 블리드 스크류로 캡핑하고 또 펌프 본체는 공기가 없어 선적에 준비되게 된다.
패키지화 작동(도 25a 및 25b):
펌핑 유체로 완전히 충전되고 공기를 갖지 않는 펌프 본체를 구비한 펌프(22)가 사용자 위치에 도달한다. 이어 사용자는 상기 펌프(22)를 트랙 시스템에 설치하고 또 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류를 제거한다. 펌프 입구는 사용자의 fab 저장소 출구 또는 트랙 저장소 출구(제공된 경우) 내에 연결될 필요가 있다. 펌프 출구는 lab 분배 출구 및 외부 디지털 밸브(9)(제공된 경우)에 연결될 필요가 있다. 외부 드레인 라인은 필터 드레인 라인으로부터 fab 내의 출구까지 연결될 필요가 있다. 전력이 펌프에 공급되면, 펌프는 그의 오토 밸런스 과정을 개시하며 또 피스톤(26)이 그의 11 mL EOD 위치에 있었기 때문에 펌프는 밸브(8)를 열어 철수하는 것에 의해 HRP로 복귀할 것이다. 이 공정은 11 mL의 공기를 끌어올려 펌핑 유체 저장소(32)로 보낸 다음 그의 오토 밸런스 공정을 계속하게 한다. 펌프(22)가 오토 밸런스를 완료하면,(atm 압력이 상이한 위도에서 달라지기 때문에 사용자가 압력 센서 캘리브레이션을 실시할 필요가 있을 때임을 유념해야함), 사용자는 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BPl)를 캡핑할 수 있다. 이 시점에서, 펌프(22)는 프라이밍 과정을 완료할 준비가 되어 있고 또 작동가능성에 가깝다.
맞춤형 압력 알람
펌프 시스템(20)은 또한 사용자로 하여금 사용자의 위치에서 작동 압력에 따른 압력 알람에 대해 과압(overpresure) 세팅을 맞출 수 있게 한다. 사용자는 과압 알람에 대한 지속시간을 설정할 수 있다. 사용자는 IDI 또는 상기 목적용의 LYNX GUI 중의 명령 라인에 명령 "OVRPd,x"를 입력할 수 있고, 이때 "d"는 과압 지속 시간(ms)이다. 사용자는 0 내지 999 ms 사이의 값을 설정할 수 있다. "x"는 압력 알람을 유발하는 압력 제한이다. 사용자가 이용할 수 있는 2개의 압력 값이 있다: 하나는 "1"로 대표될 수 있는 28psi이고; 나머지 하나는 "0"으로 대표될 수 있는 50 psi이다. 예를 들어, "OVRP 125,1"는 과압 지속 시간을 125 ms @ 28psi로 설정한다.
모터/피스톤 어셈블리 변경(구동 어셈블리 변경)- 도 26
펌프 시스템(20)은 기계적 구동 어셈블리(24)를 유동 통로를 파괴함 없이 내부를 제거하고 교체하는 능력을 포함한다. 이전에 언급한 바와 같이, 상기 구동 어셈블리(24)(도 8-9)는 전기적 DC 모터(24E), 리드 스크류(24G), 피스톤(26), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 와이퍼 링(191) 및 부수하는 하드웨어를 포함한다. 상기 부수하는 하드웨어는 가이드 베어링(24F), 항-회전 플래그(56), 모터(24E) 아래로 유지하기 위한 볼트(24A-24D) 및 피스톤 O-링(74)을 포함한다.
상기 구동 어셈블리(24) 교체는 펌프 시스템(20)에 대해 최소한의 장해를 주면서 실시하도록 설계된다. 구동 어셈블리 교체는 인클로져, 4개의 모터 마운트 볼트, 모터 전력 플러그, 및 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BP1) 스크류의 제거를 필요로 한다.
구동 어셈블리 교체 공정은 공정 유체 유동 통로에 손상을 주지 않고도 구동 어셈블리가 제거되고, 수선되고, 또 교체되게 한다. 이는 공정 유체 화학물질이 공기 및 기타 오염물질에 노출될 우려를 제거하고 또 공정 유체의 양 및 툴을 생산에 복귀하게 방출하는데 필요한 재인정 시간의 양을 감소시킨다.
구동 어셈블리 교체 공정(도 2)은 사용자가 마이크로콘트롤러(38)의 소프트웨어에 연결된 구동 어셈블리 변경 과정에 들어갈 때 개시된다. 펌프 작동 프로그램 인터페이스에 따라서 달성될 수 있는 2개 방식이 존재한다: GUI를 사용하거나 또는 RMVC 서브시스템 작동 인터페이스를 사용하는 것에 의함.
(1) GUI 사용(도 13a, 13h 또는 13l)
a. 펌프(22)는 보수 모드에 있어야 할 필요가 있고, 이에 의해 밸브(5)는 피스톤 챔버(26) 및 공정 유체 챔버(34B)로부터 펌핑 유체를 분리하여 개방시킨다. 명령 입력 라인에 ""SPCF1" 명령을 타이핑하는 것에 의해, 밸브(V5)를 폐쇄시키고, 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 펌핑 유체를 분리하는 동안 펌프(22)는 특수한 보수 모드로 들어가게 한다. 이 단계에서 사용자는 PCB 압력 보드(48) 상에 부착된 스위치 푸시버튼(25A)(도 3)을 "ON" 위치로 작동시켜 밸브(8)를 개방할 필요가 있다. 이것은 피스톤 챔버(28)와 펌핑 유체 저장소(32) 사이의 펌핑 유체에 대하여 개방된 유동 통로를 허용한다.
b. 이어, 포트(BP1)에 대한 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류가 제거될 필요가 있다. 사용자는 수나사 단부(male end)를 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BP1)로 나사고정하는 것에 의해, 상기 제공된 시린지(도 13)를 설치할 필요가 있다. 시린지 플런저(syringe plunger)는 시린지의 단부에서 빼낸다. 이는 구동 어셈블리가 공정을 교체하는 동안 펌핑 유체 저장소(32)와 시린지 챔버 사이에서 공기 교환을 허용한다. 상기 시린지의 연결은 또한 펌프(22)가 피스톤 챔버(28) 중의 펌핑 유체를 숄더 위치(200)(도 10)까지 이동시킬 수 있게 한다. 모터(24E) 아래를 지지하는 4개의 볼트(24A-24D)를 제거하고 또 PCB 압력 보드(48)로부터 모터 전력을 플러그뽑는 것에 의해, 상기 구동 어셈블리(24)는 피스톤 챔버(26) 밖으로 점진적으로 끌어올려질 수 있다.
c. 이어, 사용자는 시린지를 통하여 공기를 서서히 펌핑 유체 저장소(32)로 밀어넣어 피스톤 챔버(26)에서의 펌핑 유체 레벨을 대략 숄더(200)까지 상승시킬 필요가 있다. 홈 위치에 배치된 피스톤을 갖는 새로운 또는 수선된 구동 어셈블리는 피스톤 챔버(26)에 서서히 삽입될 수 있다. 상기 어셈블리는 피스톤 보어(28)에 대하여 하방으로 면하는 피스톤(26)의 원추형 부분(76)과 배향되어야 한다. 모터(24E)는 모터를 압력 PCB(48)에 연결시키는 와이어가 압력 PCB(48) 바로 위에 배치되도록 배향되어야 한다. 피스톤(26)은 항-회전 플래그(56)가 클리어런스 채널(clearance channel)에 용이하게 꼭 맞고 또 구동 어셈블리가 수직으로 유지될 때(전기적 구동 모터(24E)이 상부에 있고 피스톤(26)이 하방으로 면할 때) 피스톤의 원추형 부분이 피스톤 보어에 대하여 중앙에 위치하도록 배향되어야 한다. 구동 어셈블리(24)는 피스톤(26)의 원추형 부분이 피스톤 보어(28) 내부에 존재하고 또 구동 어셈블리(24)가 O-링(74) 하부(전기적 구동 모터로부터 가장 먼)에 존재할 때까지 낮추어 져야 한다. 피스톤(26)의 원추 형상(76)은 펌핑 유체 및 공기 교체를 유발하고 또 유체 레벨이 상승하여 더 낮은 O-링(74) 미만의 부피를 완전히 채우게 한다.
d. 이어, 4개의 볼트(24A-24D)는 모터(24E) 아래로 유지되도록 재설치될 필요가 있고, 또 모터 전력은 PCB 압력 보드(48) 위에 다시 플러그연결될 필요가 있다. 시린지(도 13)는 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BP1)로부터 나사를 푸는 것에 의해 제거될 수 있다.
e. 마지막으로, 사용자는 PCB 압력 보드(48)에 부착된 스위치를 "OFF" 위치로 돌릴 수 있다. 이는 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 유체 저장소(32)를 분리하는 밸브(8)가 폐쇄되게 한다. 명령 입력 라인에 "SPCF0"를 타이핑하는 것에 의해, 특별한 보수 모드를 실시불가로 만들고 또 밸브(5)를 개방하는 것에 의해 펌프(22)를 정규 보수 모드에 들어가게 한다. 이어 피스톤(26)이 그의 기준 홈 위치(HRP)로 복귀하도록 하기 위하여 오토-밸런스 과정이 실시될 필요가 있다. 오토-밸런스를 완료하면, 사용자는 펌핑 유체 저장소 블리드 스크류를 펌핑 유체 저장소 블리드 포트(BP1)에 다시 재설치할 필요가 있다.
(2) 원격 모니터링, 감시 및 제어(RMVC) 서브시스템 사용
a. RMVC 서브시스템 작동 인터페이스(도 13d-13g)를 이용하는 것에 의해, 보수 페이지 상의 "보수 들어가기/나오기" 버튼을 클릭하는 것에 의해 보수가 실시될 수 있다. "전진(Advanced)" 탭 하에서, 이는 구동 어셈블리 기능을 포함한다. "드라이브 메카니즘 변경" 탭을 클릭하는 것에 의해, 구동 어셈블리 교체 과정은 각각 하기 탭 상에 도시된다. "드라이브 변경 가능" 탭을 클릭하는 것에 의해, 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 유체 저장소(32)를 분리하는 밸브(8)를 개방하면서 피스톤 챔버(28) 및 공정 유체 챔버(34A) 중의 펌핑 유체를 분리하는 밸브(5)를 폐쇄시켜 피스톤 챔버(28) 및 펌핑 유체 챔버(34A) 중의 펌핑 유체를 분리한다.
b. 이 시점에서, "GUI 사용"에서 상술한 단계 1(b)-1(d)를 실시한다.
c. 마지막 단계로, 사용자는 "모터 변경 실시불가" 탭 위를 클릭할 수 있다. 이는 밸브(8)를 폐쇄시키고 또 밸브(5)를 개방시킨다. 이어 사용자는 "오토밸런스" 탭 위를 클릭하여 피스톤(26)을 홈 기준 위치(HRP)로 복귀하도록 돕는다. 오토-밸런스 과정 완료시, 사용자는 펌핑 저장소 블리드 스크류를 펌핑 저장소 블리드 포트(BP1) 위로 재설치할 필요가 있다.
트랙에서 드라이브 어셈블리 변경 이후 피스톤 챔버에서 가스 압력의 시험
이 작동은 구동 어셈블리 변경 공정 동안 공기가 피스톤 챔버에 도입되는지 여부를 사용자가 결정하는 것을 돕는다. 구동 어셈블리 변경 이전에, 피스톤 챔버 검출 과정(도 28)에서 가스를 흘려 주는 것이 추천된다. 이 공정은 구동 어셈블리 변경 이전에, 예를 들어, 시스템 드레인 과정이 실시되기 전 또는 실시된 후 어떤 시기에도 실시될 수 있다. 이 과정은 피스톤이 이동하는 선형 거리에 걸쳐 압력 증가를 모니터링하는 일련의 단계를 거친다. 상기 시스템이 0.1 mL의 선형 이동 거리 내에서 압력 알람을 경험하거나 또는 DP/DX(압력변화/거리변화)에서 변화가 예시적으로 5를 초과하면, 피스톤 챔버(28)는 공기를 갖지 않는다. 이는 사용자가 구동 어셈블리 변경 이전에 및 펌프가 재조립된 후 시스템에 공기가 존재하였는지 여불르 결정하는데 돕는다. 사용자는 피스톤 챔버 검출 과정에서 가스를 다시 흘려준다. 상기 과정은 구동 어셈블리 변경 이후에 피스톤 챔버(28) 내에 공기가 있는지 여부를 나타낸다. 이러한 가스 검출 순서는 구동 어셈블리 변경 이전에 시스템에 공기가 없었는지 및 구동 어셈블리 변경 후 시스템에 공기가 검출되는지 여부, 이어 구동 어셈블리 변경 그 자체 동안 공기가 도입되었는지 여부를 사용자에게 나타낸다. 피스톤 챔버 검출 과정에서 가스가 모터 어셈블리 변경 이후에 시스템 중에서 공기를 검출하면, 사용자는 피스톤 챔버(28)에 공기가 존재하지 않음을 확증하도록 구동 어셈블리 단계를 재실시해야 한다.
필터 카트리지 변경:
필터(42)는 필터 브래킷의 릴리스 레버를 위로 올리고 오래된 필터를 밀어내는 것만으로 사용자에 의해 교체된다. 사용자는 새로운 필터(42)를 미끄러지듯 넣고 또 릴리스 레버를 눌러 내려 필터(42)를 제자리에 고정하여 밀폐시킨다. 이어 사용자는 PPRM2 및 PPRM3 작동을 실시하여 필터 하우징과 기판을 충전시키고 프라이밍처리하고 필터를 공기로 퍼지한다.
오토-밸런스
펌프 시스템(20)은 오토 밸런스(도 17에서 플로우 차트 참조)를 포함하여 펌프 헤드(들)에서 압력을 동등하게 할 뿐만 아니라 펌프가 "휴식" 위치에 있을 때 공정 유체 챔버(들) 중에 함유된 유체의 양에서 불일치를 정정한다. 이 기능은 사용자로 하여금 인클로져로부터 펌프의 제거 또는 실장된 위치로부터 저부 인클로져의 제거를 필요로 하지 않으면서 다수의 보수 기능을 실시하게 한다. 이 기능은 또한 펌프가 반복가능한 부피의 유체를 함유하여 공정 유체 챔버에 들어가게 하여, 펌프의 분배 특징을 더욱 잘 제어할 수 있고 또 손상을 주는 작동 가능성이 생기지 않게 한다. 오토-밸런싱은 전력이 펌프에 인가될 때마다 실시되거나 또는 사용자가 상기 작동에 대해 소프트웨어 공정을 개시하게 한다. 오토-밸런스는 피스톤이 HRP에 있는지 여부를 확인하는 것에 의해 그의 작동을 개시한다. 피스톤이 HRP에 없으면, 펌프는 밸브(8)를 개방해서 피스톤(26)을 HRP로 다시 끌어올리면서 펌핑 유체를 펌핑 유체 저장소(32) 밖으로 끌어낸다. 피스톤이 HRP에 있거나 또는 피스톤(26)이 원래 HRP에 있었다면, 오토 밸린싱 과정이 계속된다. 펌프(20)는 밸브(8)를 개방하고 피스톤(26)을 4 mL의 펌핑 유체 쪽으로 향하게 밀어 펌핑 유체 저장소(32)로 들어가게 하는 것에 의해 다음 단계를 개시한다. 펌프(20)는 밸브(8)를 폐쇄하고 또 밸브(5)(2개의 격리 밸브들)를 개방하여 압력 센서(PS) 상의 압력을 모니터링하면서 피스톤(26)을 HRP로 철수시키기 시작한다. 네가티브 4.0 psi의 압력 판독치가 검출되면 또는 HRP에 도달하면 펌프(20)가 중지된다. 펌프(20)가 네가티브 4 psi의 압력에 도달하면, 펌프(20)는 오토 밸런스를 계속하지만, 펌프가 소망하는 압력에 도달하지 않고서 HRP에 도달하면, 펌프(20)는 유체를 밸브(8)를 통하여 펌핑 유체 저장소(32)에 밀어넣은 다음 밸브(8)를 폐쇄하며 또 배브(5)를 개방하여 소망하는 음의 압력에 도달할 때까지 펌핑 유체 챔버(34A)로부터 재충전하는 공정을 반복한다. 소망하는 압력에 도달하면, 밸브(5)를 폐쇄하고 밸브(8)을 개방하고 피스톤(28)을 HRP로 복귀시켜, 펌핑 유체 저장소(32)로부터 펌핑 유체를 끌어낸 다음 밸브(8)를 폐쇄한다. 펌프는 이어 밸브(5)를 개방하고 피스톤(26)을 1.5 mL 쪽으로 밀어 공정 유체 챔버(34B)로 보내고 중지한다. 이어 펌프(20)는 밸브(5)를 폐쇄하고 또 밸브(8)를 개방하고 또 HRP로 복귀시킨다. 이때, 펌프(20)는 "오토 밸런스"를 마치고 펌핑 유체 챔버(34A) 내로 일정 양의 펌핑 유체가 들어가게 하는데 필요한 과정 전부를 실시한다.
특히, 헤드 오토-밸런싱 공정은 상기 작동을 위해 사용자가 마이크로콘트롤러(38)의 소프트웨어 공정을 개시하는 것으로써 시작된다. 펌프 콘트롤러(38)는 포트(BP1)에서 펌프(22)의 상부 전면(인클로져 실장 브래킷으로부터 가장 멀게 배치된 펌프 본체의 측면) 위에 배치된 보편적인 엘보우 피팅으로부터 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류를 사용자가 제거하도록 한다. 이어 펌프 콘트롤러(38)는 펌핑 유체 저장소(32)로부터 피스톤 챔버(28)를 분리하는 격리 밸브(8)를 개방한다. 펌프 콘트롤러(38)는, 모터 드라이브 어셈블리(24)를 통하여, 피스톤(26)을 분배 위치의 단부(휴식하는 홈 위치로부터 가장 먼 위치, 11 mL 분배 동안에 중지된 위치와 동일함)로 구동하여, 유체의 피스톤 챔버(28)를 효과적으로 비운다. 펌프 콘트롤러(38)는 펌핑 유체 저장소(32)와 피스톤 챔버(26)를 분리하는 격리 밸브(8)를 폐쇄하고 또 피스톤 챔버(26)와 공정 유체 챔버(34A)를 분리하는 격리 밸브(5)를 개방한다.
이 지점에서, 펌프 콘트롤러(38)는 피스톤(26)을 구동하여 펌프 콘트롤러(38)가 지속적으로 압력을 모니터링하는 동안 홈 위치를 향하여 느린 재충전 이동에 들어가게 한다. 압력 트랜듀서 PS가 챔버(28) 중의 압력이 대기압력(0 psig)인 것을 검출하면 펌프 콘트롤러(38)는 감소된 속도이지만 계속 재충전한다. 피스톤(26)은 압력 트랜스듀서 PS가 충분한 음의 압력(음의 압력은 내부 펌프 본체 압력과 로컬 대기압력 사이의 압력 차를 지칭한다; 이것은 사용자 변수가 아님)을 검출할 때까지 감소된 속도로 홈 위치로 계속 복귀한다. 내부 펌프 본체 압력이 상기 레벨에 도달하면, 피스톤(26)은 재충전되는 것과 동일 감소된 속도로 분배하기 시작한다. 압력 트랜스듀서 PS는 피스톤(26)이 분배함에 따라서 내부 펌프 본체 압력을 연속적으로 모니터링한다. 압력 트랜스듀서 PS는 내부 펌프 본체 압력이 대기압력과 동일함을 나타내면, 피스톤(26)이 중지된다.
피스톤 챔버(28)와 펌핑 유체 챔버(32)를 분리하는 격리 밸브(8)가 폐쇄되고 또 피스톤 챔버와 펌핑 유체 저장소(32)를 분리하는 격리 밸브(8)가 개방된다. 이어 피스톤(26)이 홈 위치로 복귀하여, 펌핑 유체 저장소(32)로부터 유체를 끌어당긴다. 피스톤(26)이 홈 위치로 복귀하면, 모든 밸브들이 폐쇄되고 또 펌프 콘트롤러(38)는 사용자가 포트(BP1)에서 펌핑 유체 저장소 블리드 포트 스크류를 교체하여서 펌핑 유체 저장소(32)를 밀폐한다.
분배 검출
분배 검출 특징은 웨이퍼 코팅 문제의 일반적 원인의 다수를 검출하기 위한 것이다:
● 분배 라인 중의 공기
● 분배/석백(suckback) 밸브 오작동
● 막힌 노즐
● 뒤틀린 튜브
● 분배 라인 누출
분배 검출은 각 분배에 대한 압력 프로파일을 기준 압력 프로파일을 비교하는 것에 의해 작업한다. 2개의 프로파일이 사용자 선택가능한 감도 내에서 매치하지 않으면, 펌프는 알람을 생성한다.
레시피에 대한 어떠한 변경을 가할 때마다, 새로운 기준 프로파일이 저장될 것이다. 이벤트 로그를 매번 기록하고 새로운 기준 프로파일이 저장된다.
작동:
사용자는 분배를 시작한다; 상기 분배 검출은 설정되고 또 레시피에 대한 변경 후 골든 샘플을 기록한다. 골든 샘플이 기록되면, 사용자 프로그래밍된 퍼센트 및 한도 밖의 카운트 수 이상으로 벗어나는 분배는 펌프(20)를 중지시키고 또 알람을 유발한다.
분배 검출은 압력 센서(PS)(또는, 예를 들어, 모터 전류를 기본한 펌프 압력을 모델로 하는 Isense)에 의해 사용될 수 있어, 압력 프로파일 데이터를 제공한다.
압력 센서:
펌프 챔버 압력은 직접적으로 측정된다.
Isense 작용성:
펌프 챔버 압력은 아래에 기재된 바와 같이 추론된다.
Isense H/W:
전류는 스테퍼 모터 드라이버 센스 리지스터(도 14)에 걸쳐 전압 강하를 통하여 감지된다. 각 상은 능동 정류기를 이용하여 하프-웨이브 정류된다. 정류된 신호를 총합하여 통합한다. 스테퍼 잡음은 엔빌로프 검출기에 의해 제거된다. 생성한 신호는 dc 증폭되고 또 전압 변환되어 관심을 갖고 있는 전압 윈도우는 A/D 변환기의 최대 한도로 변환된다. 이는 A/D의 최대 해상력의 이용을 허용한다.
Isense F/W:
초기 캘리브레이션은 모터를 각 작동 속도에서 동작시키고 로딩되지 않은 "베이스라인" A/D 값을 저장하는 것에 의해 실시된다.
모터 하중은 현재 샘플로부터 베이스라인을 빼는 것에 의해 얻어진다. 이는 모터 하중에 비례하는 값을 얻는다. 이 값은 비선형 및 속도 관련 결과에 대해 보정된 이득이다.
교대적 분배 검출 품질 보고:
분배가 기준 분배로부터 사용자 프로그래밍된 퍼센트 및 한도 밖의 카운트 수만큼 벗어나면 분배 알람이 생긴다.
각 분배 후, "분배 품질" 수가 디스플레이된다. 이 수는 퍼센트로 표시된다. 100%의 분배 카운트가 제한 내에 들면, "분배 품질" = 100%가 표시된다. 50%의 분배 카운트가 제한 내에 들면, "분배 품질" = 50%가 표시된다. 분배는 세그먼트로 나뉠 수 있고 또 각 세그먼트의 "분배 품질"은 개별적으로 보고될 수 있다.
공정 유체 저장소에 대한 필터 재순환 및 질소 공급을 지원하는 교대적 실시양태
도 15 및 15a는 부가적 DTV 밸브들(10-13) 및 필터 재순환 공정 동안 필터(42) 내에 연행된 공정 유체의 회수를 허용하는 벤투리를 포함하는 정밀 펌프 시스템(20)의 대안적 실시양태를 도시한다. 전형적으로, 필터(42) 중의 포획 가스를 필터 드레인으로 제거하기 위하여, 필터(42) 내에 연행된 공정 유체는 또한 폐기된다. 그러나, 밸브들(10 및 11)을 포함하는 것으로, 필터로부터 포획 가스를 제거할 수 있지만 포획된 공정 유체를 필터(42)로부터 공정 유체 저장소(30)로 재순환할 수 있다.
또한, 공정 유체 저장소(30)로부터 모든 가스가 제거됨을 마이크로콘트롤러(38)가 검출한다면, 공정 유체 저장소(30) 내의 가스 헤드를 재확립하기 위하여, 질소 N2 소스는 DIV 밸브(12)를 통하여 공정 유체 저장소(30)의 상부에 결합된다. 펌프 콘트롤러(38)는 소정 양의 질소가 공정 유체 저장소(30) 내에서 가스 헤드를 형성하도록 허용할 수 있다. N2는 밸브(12)에 전달되기 전에 예비-여과된 다음 조절된 20 psi에서 공정 유체 저장소(30)로 전달된다.
가스 검출 알고리즘 및 가스 부피 검출 알고리즘
가스 검출 알고리즘은 필터(42)를 자동적으로 프라이밍하는데 필요하고, 또 가스 부피 검출 알고리즘은 프리-저장소(30) 내에서 작용하는데 중요하다. 필터 검출 알고리즘에서 가스에 대해서는 도 27a-27b 참조; 피스톤 챔버 검출 알고리즘에서 가스에 대해서는 도 28a-28b 참조; 및 공정 유체 저장소 검출 알고리즘에서 가스 부피에 대해서는 도 29a-29b 참조.
아래의 순서는 압력 변화의 거리 비율(dp/dx)을 지칭하지만, 이들은 피스톤(26)이 이동한 속도를 기본으로 한 이동 거리에 대해 상관 관계가 있는 한 - 궁극적으로 부피 변화에 상관관계가 있기 때문에- 압력 변화의 시간 비율(dp/dt)을 이용하여 동등하게 작용하는 것으로 될 수 있고 또 이 모든 것은 온도에서 어떠한 중요한 변화를 경험하지 않고 부피 변화를 경험하는 가스의 부피와 압력에 관련된 이상적 가스 법칙을 기본으로 한다.
이들 알고리즘에서 주요 원리는 피스톤(26)이 폐쇄 시스템으로 진행하고 또 압력 변화 속도가 측정된다는 것이다. 매우 높은 비율의 압력 변화(극한 경우에서 압력 스파이크)는 가스가 존재하지 않음을 나타내는 반면에, 낮은 비율의 압력 변화는 가스의 존재를 나타낸다. 실제로 측정된 비율의 압력 변화는 실험적으로 결정된 값(압력 변화 비율의)에 상관될 수 있어 시스템 중의 가스의 양 또는 부피를 추정할 수 있다.
가스 검출 알고리즘(필터 시스템 중의 가스의 존재를 결정하기 위해 전형적으로 사용되지만, 모터 변경 특징 이후 가스의 존재를 시험하기 위하여 이용될 수 있음)
1. 정역 변수(global variable)에서 예비충전 압력 세팅을 기록한다
2. 예비충전압력을 0으로 설정하고 또 펌프 챔버 압력이 0과 동일하게 되도록 대기한다. 이 단계는 필요한 것은 아니나 일반적으로 더욱 일관성 있는 결과를 얻고, 더욱 우수한 결과를 얻는다.
3. 가스 존재에 대해 시험될 필요가 있는 펌프의 일부를 밀폐하는데 밸브가 필요할 때마다 개폐한다.
4. 압력을 측정하고 또 그것을 정역 변수로 기록한다.
5. 피스톤은 일부 거리(보통 .5 mL 등가 거리)로 전진하는 반면에, 피스톤(26)은 이들 단계를 실시하여 전진한다:
a. 순간 압력을 기록하고 또 정역 변수를 기록한다.
b. 전류 압력 판독치, 초기 압력 판독치 및 피스톤(26)의 위치를 기본으로 하여 압력 변화의 거리 비율(dp/dx)
c. 압력 변화 비율(dp/dx)이 시스템 중에서 가스의 부재를 나타내도록 이전에 실험적으로 결정된 임계 값(dp/dx > 5 전형적으로 시스템에서 가스의 부재를 나타냄)을 초과하면- 상기 시스템은 어떠한 가스도 갖지 않는 것으로 결정된다.
6. 다르게는, 10번째의 1 밀리리터 등가 이동 거리 내에서 압력 알람은 시스템에 포획된 가스가 없음을 나타낸다. 최적 값은 시스템의 물리적 보충을 기본으로 하여 실험적으로 결정될 수 있다.
7. 피스톤이 압력 알람을 갖지 않거나 또는 피스톤 챔버 압력의 임계 거리 비율을 초과하여 최대 시험 거리(명목상 .5 mL의 등가 치환)를 통하여 전진하면 - 펌프 부분은 안에 포획된 가스를 갖는 것으로 결정된다.
8. 어떤 밸브들을 개폐하는 것은 펌프를 준비된 상태로 복귀시키는데 필요하다.
9. 무엇이든 사용된 정역 변수로부터 예비충전압력 설정
10. 펌프는 적절한 예비충전 압력과 동일하게 하기 위해 약간의 시간이 걸린다
가스 부피 검출 알고리즘(프리-저장소(30)에서 가스의 부피를 결정하기 위해 전형적으로 사용됨)
1. 정역 변수에서 예비충전 압력 세팅을 기록한다.
2. 예비충전압력을 0으로 설정하고 또 펌프 챔버 압력이 0과 동일하게 되도록 대기한다.
3. 가스 부피를 결정하기 위하여 시험될 필요가 있는 펌프의 일부를 밀폐하는데 밸브를 필요할 때마다 개폐한다.
4. 압력을 측정하고 또 그것을 정역 변수로 기록한다.
5. 피스톤은 일부 거리(명목상 1 mL 등가 거리)로 전진하는 반면에, 피스톤(26)은 이들 단계를 실시하여 전진한다:
a. 순간 압력을 기록하고 또 정역 변수를 기록한다.
b. 전류 압력 판독치, 초기 압력 판독치 및 피스톤의 위치를 기본으로 하여 압력 변화의 거리 비율
c. 압력 변화 비율이 시스템 중에서 가스의 부재를 나타내도록 이전에 실험적으로 결정된 임계 값을 초과하면- 상기 시스템은 어떠한 가스도 갖지 않는 것으로 결정된다.
6. 다르게는, 10번째의 1 밀리리터 등가 이동 거리 내에서 압력 알람은 시스템에 포획된 가스가 없음을 나타낸다. 최적 값은 시스템의 물리적 보충을 기본으로 하여 실험적으로 결정될 수 있다.
7. 피스톤이 압력 알람을 갖지 않거나 또는 피스톤 챔버 압력의 임계 거리 비율을 초과하여 최대 시험 거리(명목상 1 mL의 등가 치환)를 통하여 전진하면- 펌프 부분은 안에 포획된 가스를 갖는 것으로 결정된다. 상기 시스템이 안에 포획된 가스를 갖는 것으로 결정되면, 다음 단계를 실시한다:
a. 피스톤 교체에 대한 압력 변화 거리 비율(dp/dx)을 산출한다(보통 1 mL의 등가 치환)
b. 부피 = dp/dx * 15(대략적으로, 더 많은 데이터를 취하여 가장 우수한 실험 상관관계를 얻는다)
c. 시스템 내에 20 mL 이상의 가스가 존재하는 것으로 1 밀리리터 치환 시험이 결정하면, 다음 시험이 더 큰 교체를 이용하여 실시되어 시스템에 포획된 정확한 부피의 가스를 얻을 수 있다.
8. 어떤 밸브들을 개폐하는 것은 펌프를 준비된 상태로 복귀시키는데 필요하다.
9. 무엇이든 사용된 정역 변수로부터 예비충전압력 설정
10. 펌프는 적절한 예비충전 압력과 동일하게 하기 위해 약간의 시간이 걸린다
상기 알고리즘 및 첨부 도면 도 27a-29b 중의 숫자 용어는 펌프 시스템이 더욱 개발됨에 따라서 변경될 수 있는 대략적인 값이다.
공정 유체 저장소(30)의 경우, 다음과 같은 선택적 장치를 포함한다:
- 질소 블랭킷에 대한 입구를 갖는 프리-저장소(공정 여과된 질소의 낮은 압력 공급); 도 15a 참조.
- 질소 블랭킷 전원 상의 밸브를 턴온 또는 턴오프.
- 공정 유체 저장소 밖의 유동을 허용하도록 바이어스된 프리-저장소 드레인 라인 상에 체크 밸브가 있다. 상기 체크 밸브는 전형적으로 배치된 드레인 밸브의 상류 또는 하류에 위치할 수 있다.
- 드레인 라인 밖으로 유체를 끌어내는 벤투리 공급 진공이 있거나, 또는 드레인 라인으로부터 공정 유체 저장소로 유체를 밀수 있는 압력차를 극복하는데 필요할 수 있다. 상기 벤투리는 벤투리가 항상 작동하지 않도록 질소 공급을 턴온 또는 턴오프하는 밸브를 갖는 질소 공급을 갖는다.
도 30은 이하에서 논의되는 본 발명(20)의 주요 특징의 개략도를 제공한다. 또한, 본 발명의 주요 특징 중의 하나는 펌프와 관련된 저장소로서, 저장소에 대한 밸브들 및 관련 유체 제어 컴포넌트는 마이크로콘트롤러 또는 그의 작동이 펌프와 관련된 제어 시스템과 통신되거나 동조되는 기타 장치에 의해 제어된다.
유동 통로 연속성: 이 펌프는 보수 비가동시간(downtime)에 관한 분야에서 다른 것보다 분명한 이점을 갖는다. 펌핑 유체를 갖는 칸막이 펌프의 사용 및 이 펌핑 유체의 저장소에 접근하는 능력은, 수선이 필요한 경우, 펌프(20)가 챔버들 사이의 유체를 이동시키게 한다. 복수의 출력을 갖는 펌프 상에서, 사용자는 다른 것에 영향을 주지 않고 1개 출력 상에서 필터, 공정 유체 챔버 칸막이, 또는 격리 밸브를 변경한다.
트랙 내 수선: 드라이브 시스템은 사용자가 코터/디벨로퍼 밖으로 펌프를 꺼낼 필요 없이 용이하게 교체될 수 있다. 이것은 펌핑 유체 저장소 및 원추형 피스톤 헤드 형상을 이용함으로써 가능하게 된다. 전자기기 인클로져는 코터/디벨로퍼에서 쉽게 교체될 수 있는 다른 품목이다. 와이어 하네스는 단순히 펌프 인클로져로부터 플러그분리하여 장애없이 코터/디벨로퍼에서 잔류하게 하는 동안 전자기기 인클로져는 교체된다. 모든 공정 유체가 드레인되어 제거될 수 있기 때문에 코터/디벨로퍼에서 펌프 헤드를 변경할 수 있다. 새로운 헤드가 펌프 본체에 부착되면, 상기 시스템은 오토 밸런스되고 유동 통로를 파괴하지 않고도 생산에 복귀될 수 있다.
예측 보수: 펌프 시스템(20)은 사용자에게 마모하는 시스템 부품을 검출하고 경고하는 능력을 갖는다. 상이한 마모 부품들은 분배 프로파일에서 상이한 인식가능한 패턴을 유발할 것이다. 상기 시스템은 이들을 인식하고 사용자에게 확인된 문제 부품의 교체 필요성을 경고한다. 이들 부품들은 드라이브 시스템, 통합된 칸막이식 밸브들, 및 필터를 포함한다.
가능한 검출가능한 결함들:
누출성 피스톤 O-링
펌핑 유체 중의 공기
공정 유체 중의 공기
예비충전하는 동안 압축가능성
누출성 칸막이식 밸브들 충전 누출 다운
필터 과도한 배압
펌프 챔버 압력이 제한을 초과한다
리드 스크류 백래쉬(back lash)
모터 반전시 토르크 변경
리드 스크류/모터 결합
토르크 요건 증가
디지털 밸브 결합
RMVC 웹캠
분배 검출: 오류, 그래프. 펌프 시스템은 실시된 분배의 프로파일을 연구하는 것에 의해 양호한 분배를 검출하는 능력을 갖는다. 이는 분배가 사용자에 의해 설정된 용인 값에서 벗어나면 사용자에게 경고를 보내게 한다. 상기 시스템은 또한 수집된 데이터의 그래픽뷰를 표시하고 또 이것을 전류 분배 구성하에서 제1 분배 동안 설정된 베이스라인 데이터와 어떻게 비교하는지를 보여준다.
제로 손실 펌프: 본 발명은 사용되지 않은 또는 분배되지 않은 공정 유체를 프리-저장소(30)로 재순환시키는 것에 의해 공정 유체의 제로 손실을 달성하는 것에 관한 것이다.
필터(42)를 통하여 진공을 가하는 것에 의한 재여과: 프리-저장소(30)는 필터를 통하여 통과하는 어떤 가스(즉, 공기)라도 제거한다.
공정 유체 저장소 입구 구성: 공정 유체 소스 입구는 측벽이 더 짧은 수직 측면 상의 지붕과 만나는 공정 유체 저장소의 지붕 위에 위치한다. 소스 입구의 위치의 목적은 공정 유체가 측면 에지 근처의 각도로 공정 유체 저장소에 들어가게 해서 공정 유체가 저장소의 상부로부터 적하되는 대신 공정 유체 저장소의 벽 아래로 원활하게 흘러내리게 하여, 유체가 떨어짐에 따라 공기의 포획을 초래할 수 있다.
액체 레벨 센서(LLR)
단일 단계 펌프 상에서 예비-여과할 때, 생성되는 어떤 가스(즉, 증기 압력 배리어이면)도 분배 첨단 밖으로 바로 보내진다. 필터를 통하여 공정 유체 저장소의 상부(또는 기울어진 디자인을 사용하는 것에 의해 저부 근처) 내로 유체를 잡아당기는 것에 의해 또 저장소의 저부 밖으로 유체 유동을 갖는 것에 의해, 필터에 의해 생성된 어떤 가스도 저장소를 퇴장하기 전에 제거될 것이다. 공정 유체 저장소가 폐쇄 시스템으로 작용하도록 하기 위하여, 공정 유체 저장소 내부의 가스/액체 인터페이스는 유지되어야 한다. 일부 반도체 제조 설비는 외부 공기가 화학물질과 접촉하지 않게 하여 공정 유동에 오염물 또는 입자가 들어가지 않게 하며, 필요할 때 공정 등급 N2가 이용된다. N2 및/또는 유체의 양은 공정 유체 저장소로 되밀(push back)때 펌프에 의해 발휘되는 압력을 측정하는 프로그램을 이용하거나, 또는 유체 레벨 센서(LLS), 광학 센서, 플로트 센서, 유동 미터, 압력 센서/미터, 중량 측정 장치, 감시, 카메라 시스템, 또는 공정 유체 저장소 내의 유체 량을 측정하는 다른 수단을 이용하는 것에 의해 저장소 내에서 관리될 수 있다.
펌프 주변의 프리-저장소(PRNTP)
스타트업 상태 및/또는 필터 변경 동안, 필터와 배관(튜브)는 유체에 의해 습윤될 필요가 있다. 우려 중의 하나는 상기 공정 동안 액체의 과도한 손실이었다. 그 효과를 최소화하기 위하여, 시스템은 대략 (PRNTP)으로 설계되어 액체를 재순환하고 또 출발때부터 또는 정상 필터 통기의 재순환에 의해 생성되어 시스템 내에 있던 공기를 제거한다. 상부로부터 충전하고 또 (PRNTP)의 저부 밖으로 액체를 끌어내어, 공기/액체 분리 배리어가 달성된다(이는 저부로부터 충전하고 저부 밖으로 액체를 끌어내는 것에 의해서도 실시될 수 있었음). 필요한 경우, 작은 진공(음의 압력)을 가하여 공기/액체 분리를 더 보조하거나 또는 가속시킬 수 있다. 분배 시스템에서 액체 소비를 감소시키는 열쇠는 (PRNTP) 중의 소정 양의 공기/N2를 유지하여 유체가 폐쇄 시스템에 다시 들어가게 하는 것이고, 이는 공기/N2가 (PRNTP)에 들어가게 하는 것에 의해 달성되고 및/또는 (PRNTP)에 충분한 공기 N2가 있도록 확실히 한다. (PRNTP)는 또한 필터의 정상 통기 동안 배출된 유체가 송환되게 함으로써, 액체 목적물을 제로 손실 가깝게 유지한다. 공기/N2는 가압 라인, 가압 조절된 라인, 개방 공기, 벤트 또는 드레인 라인에 부가하는 것에 의해 시스템에 부가될 수 있다. 공기/N2 및/또는 액체의 양이 관리될 수 있는 방법의 일부는 액체 레벨 센서(LLS), 광학 센서, 중량 측정 장치, 플로트 센서, 유동 미터, 압력 센서/미터, 감시, 카메라 시스템, 또는 (PRNTP) 중의 유체 양을 측정하는 다른 임의 수단을 이용하여 (PRNTP)로 되밀어질 때 펌프에 의해 발휘되는 압력을 측정하는 프로그램이다.
이를 위하여, 1) 모든 밸브들을 폐쇄한다. 2) 이어 밸브들(1 및 2)를 개방한다. 펌프 헤드는 유체를 (PRNTP) 내로, 이어 펌프 헤드 내로 끌어당기는 진공을 생성하는 방향으로 이동한다. 펌프 이동은 펌프 헤드가 가득찰 때까지 반복된다. 3) 밸브들(1 및 2)을 폐쇄한다. 4) 밸브들(3 및 4)을 개방하고 또 펌프 헤드는 유체를 필터까지 및 필터를 통하게 미는 양의 압력을 생성하는 방향으로 이동한다. 단계 1) 내지 4)는 필터가 완전히 습윤될 때까지 반복된다. 필터 내부에 포획된 공기를 제거하기 위하여, 단계 1) 내지 3)이 실시된다. 단계 5)는 밸브들(3 및 10)을 개방하고 또 펌프 헤드는 공기를 필터 밖(필터 드레인 까지)으로 미는 양의 압력을 생성하는 방향으로 이동한다. 단계 6)은 필터 내에 공기가 남겨져 있는지를 결정하는 프로그램을 작동시키고, 이어 모든 밸브들을 폐쇄한다. 단계 1) 내지 3) 및 단계 5) 내지 6)은 모든 공기가 필터로부터 제거될 때까지 반복된다. (PRNTP)를 소정 레벨까지 충전하기 위하여, 단계 1) 내지 3) 및 단계 5) 내지 6)은 완료될 때까지 반복한다. 마지막 단계는 분배 첨단으로부터 공기를 제거하는 것이다. 단계 7)은 모든 밸브들을 폐쇄한 다음 밸브들(1 및 2)을 개방한다. 펌프 헤드는 유체를 펌프 헤드로 끌어올리는 진공을 생성하는 방향으로 이동한다. 모든 밸브들이 폐쇄된 다음 밸브들(3, 11 및 9)이 개방된다. 펌프 헤드는 유체를 분배 첨단 밖으로 미는 양의 압력을 생성하는 방향으로 이동한다. 모든 공기가 분배 라인으로부터 제거될 때까지 단계 7)을 반복한다. 이 과정은 스타트업 단계, 필터 변경, 및/또는 정상 분배(공기가 소정의 자동화된 또는 매뉴얼 스케쥴로 필터로부터 제거되고/통기됨)되는 동안 액체 손실이 있다는 최소로 되게 한다.
1개 펌프-필터에 대한 이동 연결을 이용한 예비/후속 여과능
PRNTP의 이용을 포함하는 것에 의해, PRNTP 설명에 도시된 바와 같이 후속 여과를 실시할 수 있고, 상기 필터는 펌프와 분배 첨단 사이에 있다.
필터가 (PRNTP) 또는 임의 저장소 앞에 배치된 연결을 필터로 이동시키는 것에 의해, 필터를 통하여 유동을 생성하는 진공을 가하는 것으로부터 생성된 가스는 제공될 수 있어 기포가 없는 분배를 제공한다. 모니터링 필터 부하(차등 압력)는 새로운 필터 내의 유체를 사용하여 압력을 측정하고 그를 정상 사용 동안 얻어진 기록과 비교하는 것에 의해 실시될 수 있다. 압력 기록은 유동미터를 이용하여 펌프 내의 압력 센서를 사용하고, 모터 위의 전류를 모니터링하며 및/또는 유체 통로 중의 필터 앞에 배치된 압력 센서를 이용하여 얻을 수 있다.
도 31은 필터가 프리-저장소(30) 앞 뿐만 아니라 필터(42)의 재순환 상류에 있는 대안적 구성을 도시한다. 특히, 상기 재순환은 필터의 상류 지점 및 격리 밸브의 하류 지점으로 복귀한다. 이 구성에서, 공정 유체는 필터(42)를 통하여 펌핑 챔버(34)로부터 프리-저장소(30)로 끌어 올려진다. 다르게는, 프리-저장소 드레인 상의 벤투리는 가스 부피 검출 시스템과 조합되어 이용되어 프리-저장소를 필터(42)로부터 채운다. 프리-저장소(30)는 필터(42)를 통하여 끌어올려지는 액체로부터 추가의 탈가스 혜택을 제공한다. 또한, 재충전 속도의 정밀한 제어는 있을 수 있는 가스 도입을 감소시킬 수 있다.
도 32는 필터(42)가 프리-저장소(30) 뒤에 배치되고, 재순환은 프리-저장소(30)의 상류 또는 프리-저장소의 하류(후자는 대안적, 투시도에 도시된 밸브를 갖는 통로로 표시됨)에 배치되는 다른 구성을 도시한다. 재순환이 프리-저장소(30)의 상류에서 생기면, 재순환 라인은 프리-저장소(30)의 상류 지점 및 밀접하게 관련된 밸브의 하류에 결합된다. 공정 유체는 펌프를 재충전하는 동안 필터(42)를 통하여 직접 끌어올려진다. 다르게는, 도 32에 투시적으로 도시된 밸브를 갖는 통로가 실시되면, 재순환 라인은 필터(42)의 상류 및 프리-저장소(30) 및 밀접하게 관련된 밸브의 하류 지점에 결합된다. 공정 유체는 펌프를 재충전하는 동안 필터(42)를 통하여 직접적으로 끌어 올려진다. 투시도에 도시된 밸브를 갖는 통로는 프리-저장소(30) 및 필터(42)의 격리를 허용하여 필터(42)는 문제들에 대해 자동적으로 시험될 수 있다. 예를 들어, 파괴된 밸브로 인하여 프라임될 수 없으면, 누출성 피팅부를 초래한다(밀폐의 손실).
도 33은 필터(42)가 프리-저장소 이전에 배치되지만 재순환은 필터(42)의 하류인 다른 구성을 도시한다. 특히, 상기 재순환은 격리 밸브의 하류 및 프리-저장소(30)의 상류 지점으로 복귀하거나, 또는 프리-저장소(30)의 상부로 바로 복귀한다. 공정 유체는 필터(42)를 통하여 프리-저장소(30)로까지 펌핑 챔버(34)로부터 끌어올려진다. 다르게는, 프리-저장소 드레인 상의 벤투리는 가스 부피 검출 시스템과 조합되어 사용되어 필터로부터 프리-저장소를 충전한다. 프리-저장소(30)는 필터(42)를 통하여 끌러올려지는 공정 유체에 대해 추가의 탈기 혜택을 제공한다; 다시, 재충전 속도의 정밀한 제어는 가스 도입을 감소시킬 수 있다.
도 31-33의 모든 경우에서, 프리-저장소(30)는 다음과 같은 선택적 장치를 포함할 수 있음을 이해해야 한다:
(1) 프리-저장소(30)는 질소 블랭킷에 대한 입구를 포함한다(예를 들어, 여과 처리되는 질소의 낮은 압력 공급);
(2) 턴온 또는 턴오프하기 위한 질소 블랭킷 서플라이 상의 밸브;
(3) 프리-저장소 밖의 유동 만을 허용하도록 바이어스된 프리-저장소(30) 드레인 라인 상의 체크 밸브; 상기 체크 밸브는 전형적으로 배치된 드레인 밸브의 상규 또는 하류에 배치될 수 있다; 및
(4) 드레인 라인 밖으로 유체를 끌어올리는 진공을 가하거나, 또는 유체를 드레인 라인으로부터 프리-저장소(30)로 되미는 경향이 있는 압력 차를 극복하는데 필요할 수 있는 벤투리. 상기 벤투리는 질소 공급을 턴온 또는 턴오프하는 밸브를 갖는 질소 공급원을 가지므로, 상기 벤투리는 항상 동작되는 것은 아니다.
자체 정정(Self-Correcting) 펌프
단일 또는 이중 단계 펌프를 사용함에 따라, 상기 유닛이 문제가 있는 경우, 예상치 않은 보수 시간 동안 해결되어야 할 수 있다. 자체-수선/정정하는 능력 또는 예정된 보수 시간에 도달할 때까지 계속 작동할 수 있는 능력을 갖는 펌프가 필요하다. 이는 펌프가 비생산 또는 보수 시간 동안 생기는 공식적인 고장시간에도 계속 생산할 수 있게 한다. 이를 달성하기 위하여, 펌프는 펌프 모터에 인가된 전류를 측정하는 능력을 갖는다. 전류가 공정 셋업이나 화학물질에 아무런 변경을 가하지 않고 시간 경과에 따라 증가하면, 이는 출력 밸브, 전자기기, 모터, 화학물질, 또는 필터를 이용한 문제의 결과일 수 있다. 펌프는 사용자에게 곧 조사해야할 필요가 있다는 신호를 보낼 수 있다. 유동 미터가 필터 이후 및 분배 출력/석백 밸브 이전에 배치되면, 밸브가 정확하게 개방되거나 또는 폐쇄되는지를 결정할 수 있다. 유동이 변경되면, 펌프에게 신호를 보내어서 유동 속도를 정확한 양으로 조절할 수 있다. 유동 미터가 필터 이후에 또 분배 출력/석백 밸브 이후에 배치되면, 밸브가 바르게 개방되거나 폐쇄되었는지를 결정할 뿐만 아니라 석백이 바르게 생겼는지를 결정할 수 있다. 석백에 관한 문제가 있으면, 펌프는 분배 밸브를 약간 개방한 다음 유체가 정확한 레벨로 되돌아가도록 유체를 밀어내거나 또는 끌어올릴 수 있다. 분배에 대하여 유동이 변경되면, 이는 펌프에 신호를 보내어 유동 속도를 정확한 양으로 조정하게 할 수 있다.
본 발명은 특정 실시양태를 참조하여 자세하게 기재하였으나, 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화와 수식이 행해질 수 있음은 당업자들에게 분명할 것이다.

Claims (22)

  1. 분배될 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 자동화된 펌프 시스템으로서,
    상기 자동화된 펌프 시스템은,
    원격 공정 유체 소스에 결합된 입구; 출구; 및 드레인에 결합된 벤트(vent)를 갖는 공정 유체 저장소;
    공정 유체를 상기 공정 유체 저장소 내외로 구동하기 위한 상기 출구에 간접적으로 결합된 구동 수단;
    상기 공정 유체 저장소 내외로 공정 유체 유동을 허용하는 상기 입구 및 상기 출구에 각각 결합되도록 구성되는 한편, 상기 공정 유체 저장소에서 가스를 제거하여 드레인으로 보내도록 벤트에 결합되도록 구성되는 밸브들;
    상기 공정 유체 저장소에서 가스의 존재와 관련된 상기 펌프 시스템에서 변수에 상응하는 신호를 제공하기 위한 센서; 및
    상기 구동 수단, 상기 센서 및 상기 밸브들에 결합된 프로세서;를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 신호를 사용하여 상기 밸브들과 상기 구동 수단을 자동적으로 제어하여 상기 벤트를 통하여 상기 공정 유체 저장소 내의 가스에 힘을 가하여 드레인으로 보내는, 자동화된 펌프 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변수는 시스템 압력이고, 상기 센서는 압력 센서인 자동화된 펌프 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 출구에 간접적으로 결합된 상기 구동 수단은 상기 공정 유체를 분배하기 위한 펌핑 챔버를 포함하고, 상기 펌핑 챔버는 상기 펌핑 챔버를 제1 및 제2 챔버로 분리하는 칸막이를 포함하며, 상기 제1 챔버는 제1 밸브를 통하여 상기 구동 수단과 유체 소통되고 펌핑 유체를 포함하며, 상기 제2 챔버는 공정 유체를 포함하고, 상기 제2 챔버는 상기 칸막이를 통하여 상기 제1 챔버 중의 펌핑 유체로부터 인가되는 힘에 따라 정확한 양의 공정 유체를 펌프 출구로 분배하는 자동화된 펌프 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공정 유체 저장소는 공정 유체 유동 통로에 대한 입구를 형성하는 상기 공정 유체 저장소의 저부 표면 상에 배치된 출구를 포함하는 자동화된 펌프 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제2 챔버는 상기 칸막이의 1개 측면 상에 상기 제2 챔버의 저면에 배치된 입구를 포함하고, 상기 공정 유체 유동 통로가 상기 공정 유체를 상기 제2 챔버로 전달하는 자동화된 펌프 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 챔버는 벤트를 갖는 필터에 결합되고, 상기 필터 벤트는 재순환 밸브를 통하여 상기 공정 유체를 상기 공정 유체 유동 통로로 복귀시키기 위하여 공정 유체 재순환 통로에 결합되는 자동화된 펌프 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 공정 유체 저장소는 상부 표면을 포함하고, 상기 상부 표면은 상기 공정 유체 재순환 통로로부터 제1 입구를 포함하는 자동화된 펌프 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 상부 표면은 최고점을 포함하고, 상기 벤트는 상기 최고점에 위치하는 자동화된 펌프 시스템.
  9. 제3항에 있어서, 상기 구동 수단은 펌프 본체 내에 위치하고, 상기 공정 유체 저장소는 상기 펌프 본체에 결합되는 자동화된 펌프 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 구동 수단은 피스톤 실린더 배열을 포함하고, 상기 피스톤에 결합된 모터 드라이브 시스템은 상기 실린더 내의 상기 피스톤을 이동시켜 실질적으로 압축할 수 없는 펌핑 유체를 상기 실린더 내외로 구동하는 자동화된 펌프 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 펌핑 유체를 안에 저장하기 위한 펌핑 유체 저장소를 더 포함하고, 상기 펌핑 유체 저장소는 제2 밸브를 통하여 상기 실린더와 유체 소통되며, 상기 피스톤 이동을 제어하기 위한 상기 모터 드라이브 시스템은 상기 제1 및 제2 밸브가 양자택일적으로 작동될 때 교체되고, 상기 펌프는 상기 모터 드라이브 시스템 교체 동안 공정 유체 유동 통로에서 방해를 피함으로써 라인 상에서 잔류하는 자동화된 펌프 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 펌핑 유체 저장소는 상기 실린더에 결합된 입구를 포함하고, 상기 입구는 상기 펌핑 유체 저장소의 저부 측면 상에 위치하며, 상기 저부 측면에 위치한 입구는 공기가 상기 펌핑 유체 저장소에 공급되어 상기 실린더 내의 펌핑 유체의 레벨을 증가시킬 때 상기 모터 드라이브 시스템을 교체하는 동안 공기가 실린더로 전달되지 않게 하는 자동화된 펌프 시스템.
  13. 분배될 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 자동화된 펌프 시스템으로서, 상기 자동화된 펌프 시스템은,
    안에 가스를 갖는 공정 유체를 수용하기 위한 필터;
    여과된 공정 유체로부터 가스를 제거하기 위한 가스 제거 저장소; 및
    안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 수용하여 안에 가스를 갖지 않는 상기 여과된 공정 유체를 펌프 출구에 분배하기 위한 펌핑 챔버를 포함하며,
    상기 필터는 공정 유체로부터 미립자를 제거하여 여과된 공정 유체를 형성하며,
    상기 가스 제거 저장소는 상기 여과된 공정 유체 중의 가스가 저장소 벤트를 향하여 이동시켜 안에 가스를 갖지 않는 여과된 공정 유체를 형성하는, 자동화된 펌프 시스템.
  14. 제13항에 있어서, 재순환 통로를 더 포함하고, 상기 재순환 통로는 상기 펌프 출구 및 상기 가스 제거 저장소에 대한 입구에 결합되는 자동화된 펌프 시스템.
  15. 제13항에 있어서, 재순환 통로를 더 포함하고, 상기 재순환 통로는 상기 펌프 출구 및 상기 필터에 대한 입구에 결합되는 자동화된 펌프 시스템.
  16. 분배될 공정 유체로부터 가스를 자동적으로 제거하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    (a) 원격 공정 유체 소스에 결합된 입구, 출구 및 드레인에 결합된 벤트를 갖는 공정 유체 저장소를 제공하는 단계;
    (b) 상기 공정 유체 저장소 내외로 공정 유체를 구동하기 위한 상기 출구에 구동 수단을 간접적으로 결합시키는 단계;
    (c) 밸브들을, 상기 공정 유체 저장소 내외로 공정 유체 유동을 허용하는 상기 입구 및 상기 출구에 결합시키고, 상기 공정 유체 저장소 밖으로 및 드레인 안으로 가스를 제거하기 위한 상기 벤트에 결합시키는 단계로, 상기 공정 유체 저장소, 상기 구동 수단 및 상기 밸브들은 시스템을 형성하며;
    (d) 상기 시스템 내에 센서를 배치하는 단계로, 상기 센서는 상기 공정 유체 저장소에서 가스의 존재와 관련된 시스템 변수에 상응하는 신호를 제공하며; 및
    (e) 상기 센서로부터 수신된 상기 신호를 기본으로 상기 구동 수단 및 상기 밸브를 자동 제어하는 단계로, 자동 제어는 상기 벤트를 통하여 상기 공정 유체 저장소 내의 가스에 힘을 가하여 드레인으로 보내는 것을 포함하는, 분배될 공정 유체로부터 가스를 자동적으로 제거하기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서, 센서를 배치하는 단계는 시스템 압력을 검출하기 위하여 상기 시스템에 압력 센서를 배치하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 구동 수단을 간접적으로 결합하는 단계는 공정 유체를 분배하는 펌핑 챔버를 제공하는 것을 포함하고, 상기 펌핑 챔버는 상기 펌핑 챔버를 제1 및 제2 챔버로 분리하는 칸막이를 포함하며, 상기 제1 챔버는 펌핑 유체를 수용하기 위한 제1 밸브를 통하여 상기 구동 수단과 유체 소통되며, 상기 제2 챔버는 상기 공정 유체 저장소와 유체 소통되고 또 상기 제2 챔버는 상기 칸막이를 통하여 상기 제1 챔버 내에 펌핑 유체로부터 인가된 부피 치환에 따라 상기 공정 유체의 정밀한 양을 펌프 출구에 분배하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 공정 유체 저장소를 제공하는 단계는,
    (a) 제2 챔버 출구를 제2 밸브를 통하여 필터 입구에 결합시키는 단계; 및
    (b) 제3 밸브를 통하여 상기 공정 유체 저장소의 공정 유체 복귀에 필터 출구를 결합시켜 상기 공정 유체를 상기 공정 유체 저장소로 복귀하기 위한 공정 유체 재순환 통로를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 공정 유체 저장소를 제공하는 단계는 상기 필터 내에 잔류하는 공정 유체를 회수하는 것을 더 포함하며, 상기 방법은,
    (a) 상기 펌프 출구에서 상기 제3 밸브를 폐쇄하는 단계;
    (b) 필터 벤트와 드레인 사이에서 제4 밸브를 폐쇄하는 단계;
    (c) 상기 필터 벤트와 상기 공정 유체 재순환 통로 사이에서 제5 밸브를 개방하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 챔버 밖으로 및 상기 필터 내로 공정 유체를 전달하기 위한 상기 구동 수단을 작동하여, 상기 필터에 잔류하는 가스 및 공정 유체를 상기 필터 벤트를 탈출시켜서 상기 공정 유체 저장소로 재순환시키는 단계를 포함하는 방법.
  21. 제19항에 있어서, 상기 구동 수단은 피스톤 실린더 배열을 포함하고, 상기 방법은 상기 필터에 가스가 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하며, 필터에 가스가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는,
    (a) 상기 제1 및 제2 밸브를 개방하는 단계;
    (b) 상기 실린더에서 압력을 측정하여 초기 압력 밸브를 형성하는 단계;
    (c) 상기 피스톤을 소정 거리만큼 전진시키는 단계;
    (d) 상기 피스톤이 전진함에 따라서, 순간 압력치를 측정하고 압력 변화 속도를 산출하는 단계; 및
    (e) 압력 변화의 속도가 소정 압력 변화 속도 미만이거나 또는 그와 동일하면 상기 필터에 가스가 존재하는 것으로 결정하고, 압력 변화의 속도가 소정 압력 변화 속도보다 크면 상기 필터에 가스가 존재하지 않는 것으로 결정하는 단계를 포함하는 방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 구동 수단은 피스톤 실린더 배열을 포함하고, 상기 방법은 가스가 상기 실린더 내에 존재하는지 여부를 결정하는 단계를 더 포함하고, 실린더 내에 가스가 존재하는지 여부를 결정하는 단계는,
    (a) 상기 제1 밸브를 개방하는 단계;
    (b) 상기 실린더 중의 압력을 측정하여 초기 압력 값을 형성하는 단계;
    (c) 상기 피스톤을 소정 거리만큼 전진시키는 단계;
    (d) 상기 피스톤이 전진함에 따라, 순간 압력 값을 측정하여 압력 변화 속도를 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 압력 변화 속도가 소정 압력 변화 속도 미만이거나 또는 그와 동일하면 상기 실린더 중에 가스가 존재한다고 결정하고, 압력 변화 속도가 소정 압력 변화 속도보다 크면 상기 실린더 내에 가스가 존재하지 않는다고 결정하는 단계를 포함하는 방법.
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