KR20080071622A - 펌프의 작동을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본원에는 펌프의 작동을 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 펌프의 압력 수치는, 여러 작동 단계 동안에 모터의 속도를 조정하여 압력을 제어하기 위한 설정점 또는 프로파일에 비교될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 펌프의 하나 이상의 파라미터에 대한 기본 프로파일을 수립할 수 있다. 그 후, 뒤이은 펌프의 작동 동안에 동일한 파라미터의 세트에 대하여 하나 이상의 값을 기록함으로써, 작동 프로파일을 형성할 수 있다. 그 후, 기본 프로파일과 작동 프로파일의 값은 하나 이상의 점 또는 점들의 집합에서 비교될 수 있다.

Description

펌프의 작동을 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR OPERATION OF A PUMP}

관련 출원

본 출원은 2006년 2월 28일자로 출원한 "펌프의 작동을 모니터하기 위한 시스템 및 방법(System and Method for Monitoring Operation of a Pump)"이란 명칭의 미국 출원 제11/364,286호와, 2005년 12월 2일자로 출원한 "유체 압력의 제어를 위한 시스템 및 방법(System and Method for Control of Fluid Pressure)"이란 명칭의 미국 출원 제11/292,559호를 우선권으로 주장하고, 이로써 상기 두 특허 출원 각각은 마치 본 출원에 전체적으로 기재되어 있는 것처럼, 그 전체 내용이 본 출원에 참조로 인용되어 있다.

본 발명은 유체 펌프에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 다단 펌프에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 펌프의 작동 및/또는 반도체 제조에 사용되는 다단 펌프의 여러 작동(또는 동작)의 확인에 관한 것이다.

유체가 펌핑 장치에 의해 토출되는 양 및/또는 속도를 정확하게 제어할 필요가 있는 용례가 다수 존재한다. 예컨대, 반도체 처리에 있어서는 포토레지스트 화학 물질과 같은 광화학 물질이 반도체 웨이퍼에 도포되는 양과 속도를 제어하는 것 이 중요하다. 처리 중에 반도체 웨이퍼에 도포되는 코팅은 대개 웨이퍼 표면에 걸쳐서 소정의 평탄도를 필요로 하는데, 이 평탄도는 옹스트롬(Å) 단위로 측정된다. 포토레지스트 화학 물질과 같은 처리 화학 물질이 웨이퍼에 도포되는 속도는, 처리 액체가 균일하게 도포되는 것을 보장하도록 제어되어야만 한다.

오늘날 반도체 산업에서 사용되는 대다수의 광화학 물질은 매우 고가이며, 리터당 $ 1000에 달하는 경우도 흔하다. 따라서, 최저의 양이지만 충분한 양의 화학 물질을 사용하는 것과, 펌핑 장치가 화학 물질에 손상을 입히지 않는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 현재의 다단 펌프는 액체에 강렬한 압력 스파이크를 야기할 수 있다. 이러한 압력 스파이크와 그 이후에 나타나는 압력 강하는 유체에 손상을 입힐 수 있다(즉, 유체의 물리적 특성을 바람직하지 않게 변화시킬 수 있다). 추가적으로, 압력 스파이크는 유체 압력의 상승을 초래할 수 있으며, 이러한 유체 압력의 상승으로 인해 토출 펌프는 의도한 것보다 많은 유체를 토출하게 되거나, 또는 유체의 토출에 바람직하지 못한 동역학적 특성을 도입하게 된다.

또한, 다단 펌프 내에서 발생하는 다른 상황이 화학 물질의 적절한 토출을 방해할 수 있다. 이러한 상황은 대개 공정에 있어서의 타이밍 변화에 기인한다. 이러한 타이밍 변화는 의도적인 것일 수 있고(예컨대, 레시피 변경), 또는 의도하지 않은 것일 수 있다(예컨대, 신호의 지체 등).

이러한 상황이 발생할 때의 결과는 화학 물질의 부적절한 토출일 수 있다. 몇몇 경우에는 화학 물질이 웨이퍼 상으로 전혀 토출되지 않을 수 있는 한편, 다른 경우에는 화학 물질이 웨이퍼 표면에 걸쳐서 균등하지 않게 분배될 수 있다. 그 후에, 제조 공정 중의 하나 이상의 남은 단계가 상기 웨이퍼에 이행되면, 웨이퍼는 사용하기에 부적당한 상태가 되고, 결국 웨이퍼는 스크랩으로서 버려진다.

대부분의 경우에 스크랩 웨이퍼는 모종의 품질 제어 절차를 사용하여만 검출될 수 있다는 사실은 전술한 문제를 악화시킨다. 그러나, 이와 동시에 부적절한 토출 및 이로 인한 스크랩 웨이퍼를 초래하는 상황이 지속된다. 따라서, 부적절한 토출이 처음 일어난 시점과, 이러한 부적절한 토출에 의해 형성된 스크랩 웨이퍼가 검출되는 시점 사이에, 다른 웨이퍼에서 많은 추가적인 부적절한 침적물이 발생될 수 있다. 이번에는, 이러한 웨이퍼가 또한 스크랩으로서 버려져야 한다.

따라서, 알게 되는 바와 같이, 적절하게 토출이 이루어졌는가를 검출하거나 또는 확인하는 것이 바람직하다. 종래에는, 이러한 확인이 다양한 기술을 사용하여 이루어졌다. 이러한 기술 중의 첫 번째 기술은, 토출이 일어났는가를 확인하기 위해 펌프의 토출 노즐에 카메라 시스템을 이용하는 것을 포함한다. 그러나, 이러한 해법은 상기 카메라 시스템이 대개 펌프에서 독립되어 있고 그에 따라 개별적으로 설치 및 조정되어야 하기 때문에 최선의 해법은 아니다. 또한, 대다수의 경우에 있어서 상기 카메라 시스템은 터무니없이 고가인 경향이 있다.

다른 방법은 토출을 확인하기 위해 펌프의 유로에 유량계를 사용하는 것을 포함한다. 이 방법도 또한 문제가 있다. 펌프의 유로에 삽입되는 추가적인 구성 요소는, 펌프 자체의 비용을 상승시킬 뿐만 아니라 화학 물질이 펌프를 통과할 때 화학 물질의 오염 위험성을 증대시킨다.

따라서, 알게 되는 바와 같이, 펌프의 작동 및 동작을 확인하기 위한 방법 및 시스템으로서, 펌프의 작동 및 동작의 적절한 완료를 신속 정확하게 검출할 수 있는 방법 및 시스템이 필요하다.

본 발명의 실시예는, 이전에 개발되었던 펌핑 시스템 및 방법의 단점을 실질적으로 없애거나 줄인, 복수의 펌프 단에 걸쳐서 압력을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 상류측 공급 펌프에 의해 인가되는 압력의 양을 제어함으로써, 하류측 토출 펌프에 있어서의 압력을 제어하는 시스템 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는, 제1 단 펌프(예컨대, 공급 펌프)와 제2 단 펌프(예컨대, 토출 펌프)를 구비하고, 제2 단 펌프는 제2 단 펌프에 있어서의 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서를 구비하는 것인 다단 펌프의 압력 제어용 시스템을 제공한다. 펌프 제어기는 제1 단 펌프의 작동을 조정하는 것을 통해 제2 단 펌프에 있어서의 유체 압력을 조절할 수 있다. 펌프 제어기는 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서에 연결되고(즉, 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서와 통신하도록 작동 가능하고), 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하도록 작동 가능하다. 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값(예컨대, 설정점, 최고 압력 임계값, 또는 그 밖의 압력 임계값)에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 펌프 제어기는 (예컨대, 제1 단 펌프의 모터 속도를 늦추거나, 공급 압력을 줄이거나, 또는 다른 방식으로 유체에 대한 압력을 감소시키는 것을 통해) 제1 단 펌프가 유체에 압력을 덜 인가하게 할 수 있다. 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 임계값(예컨대, 설정점, 최저 압력 임계값, 또는 그 밖의 임계값)에 못 미친다는 것을 압력 측정값이 나타낼 경우, 펌프 제어기는 (예컨대, 제1 단 펌프의 모터 속도를 높이거나, 공급 압력을 증가시키거나, 또는 다른 방식으로 유체에 대한 압력을 증대시키는 것을 통해) 제1 단 펌프가 유체에 압력을 더 인가하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 다단 펌프에 있어서 토출 펌프의 유체 압력을 제어하기 위한 방법을 포함한다. 이 방법은 공급 펌프에 있어서의 유체에 압력을 가하는 단계와, 공급 펌프의 하류측에 있는 토출 펌프에 있어서의 유체 압력을 측정하는 단계와, 토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최고 압력 임계값에 도달한 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 감소시키고, 또는 토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최저 압력 임계값에 못 미치는 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 설정점은 최저 압력 임계값과 최고 압력 임계값 모두의 역할을 할 수 있음을 유의하라.

본 발명의 또 다른 실시예는, 펌프를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 이 컴퓨터 프로그램 제품은, 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하고, 이 압력 측정값을 제1 예정된 임계값(최고 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 임계값)과 비교하며, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우 (예컨대, 모터의 속도를 줄이라는 지시를 제1 단 펌프에 내리거나, 공급 압력을 덜 가하거나, 또는 다른 방식으로 제1 단 펌프가 유체에 가하는 압력을 줄이는 것을 통해) 유체에 압력을 덜 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 명령의 세트를 포함할 수 있다. 추가적으로, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제2 임계값 밑으로 떨어졌다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우 유체에 압력을 더 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 실행 가능한 명령을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 반도체 제조 공정에 사용하기에 적합한 다단 펌프를 포함하는데, 이 다단 펌프는 공급 펌프, 이 공급 펌프와 유체 연통하는 필터, 이 필터와 유체 연통하는 토출 펌프, 공급 펌프와 필터 사이에 위치하는 격리 밸브, 필터와 토출 펌프 사이에 위치하는 차단 밸브, 토출 펌프에 있어서의 압력을 측정하기 위한 압력 센서, 및 공급 펌프, 토출 펌프 및 압력 센서에 연결된(즉, 공급 펌프, 토출 펌프 및 압력 센서와 통신하도록 작동 가능한) 제어기를 포함한다. 공급 펌프는 공급 챔버, 이 공급 챔버 내에 있는 공급 다이어프램, 공급 다이어프램을 변위시키도록 공급 다이어프램에 접촉해 있는 공급 피스톤, 공급 피스톤에 연결된 공급 리드 나사, 및 공급 피스톤을 움직이게 하는 운동을 공급 리드 나사에 가하도록 공급 리드 나사에 연결된 공급 모터를 더 포함한다. 토출 펌프는 토출 챔버, 이 토출 챔버 내에 있는 토출 다이어프램, 토출 다이어프램을 변위시키도록 토출 다이어프램에 접촉해 있는 토출 피스톤, 이 토출 피스톤을 토출 챔버 내에서 변위시키도록 토출 피스톤에 연결된 토출 리드 나사, 및 토출 피스톤을 움직이게 하는 운동을 토출 리드 나사에 가하도록 토출 리드 나사에 연결된 토출 모터를 더 포함한다. 제어기는 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하도록 작동 가능하다. 토출 챔버의 유체 압력이 설정점에 처음 도달했다는 것을 압력 측정값이 나타낼 경우, 제어기는 토출 피스톤을 거의 일정한 속도로 후퇴시키게 작동하라는 지시를 토출 모터에 내리도록 작동 가능하다. 다음 압력 측정에 있어서, 제어기는 토출 챔버의 유체 압력이 설정점보다 높다는 것을 다음 압력 측정값이 나타낼 경우 속도를 줄여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내리도록 작동 가능하고, 다음 압력 측정값이 설정점보다 낮은 경우에는 속도를 높여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내리도록 작동 가능하다.

본 발명의 실시예는 예컨대 사용자가 프로그램 가능한 압력 임계값에 기초하여 펌프의 최고 유체 압력을 낮춤으로써 장점을 제공한다.

본 발명의 실시예에 의해 제공되는 다른 장점은, 압력 스파이크 및 급격한 압력 손실이 줄어들거나 혹은 없어지고, 이에 의해 공정 유체의 취급이 더 원만해진다는 것이다.

추가적으로, 본 발명의 실시예는 펌프의 작동 또는 동작을 검증하는 것을 포함하는 펌프의 작동 모니터용 시스템 및 방법을 제공한다. 펌프의 하나 이상의 파라미터에 대한 기본 프로파일이 수립될 수 있다. 그 후에, 펌프의 다음 작동 동안에 동일한 파라미터 세트에 대한 하나 이상의 값을 기록하는 것에 의해 작동 프로파일이 형성될 수 있다. 그 후에, 기본 프로파일의 값과 작동 프로파일의 값을 하나 이상의 점 또는 점의 집합에서 비교할 수 있다. 작동 프로파일과 기본 프로파일의 차이가 소정의 허용 오차보다 큰 경우에, 경보를 송신하거나, 예컨대 펌핑 시스템을 정지시키는 등의 다른 동작을 취할 수 있다.

일 실시예에서, 다단 펌프는 제1 단 펌프(예컨대, 공급 펌프)와 제2 단 펌프(예컨대, 토출 펌프)를 구비하고, 제2 단 펌프는 제2 단 펌프에 있어서의 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서를 구비한다. 펌프 제어기는 펌프의 작동을 모니터할 수 있다. 펌프 제어기는 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서에 연결되고(즉, 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서와 통신하도록 작동 가능하고), 펌프 제어기는 파라미터에 대응하는 제1 작동 프로파일을 형성하며 제1 작동 프로파일에 관한 하나 이상의 값 각각을 기본 프로파일에 관한 대응 값과 비교하여 상기 하나 이상의 값 각각이 대응 값의 허용 오차 내에 있는가를 결정하도록 작동 가능하다.

본 발명의 또 다른 실시예는 펌프 제어용의 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 이 컴퓨터 프로그램 제품은, 파라미터에 대응하는 제1 작동 프로파일을 형성하고 제1 작동 프로파일에 관한 하나 이상의 값 각각을 기본 프로파일에 관한 대응 값과 비교하여 상기 하나 이상의 값 각각이 대응 값의 허용 오차 내에 있는가를 결정하도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 명령의 세트를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 작동 프로파일은 펌프의 작동 중에 여러 점에서 파라미터에 대한 값을 기록하는 것에 의해 형성된다.

한 가지 특정 실시예에서, 상기 점들의 간격은 1 ㎳ 내지 10 ㎳이다.

다른 실시예에서, 파라미터는 유체의 압력이다.

본 발명의 실시예가 제공하는 장점은, 펌핑 시스템의 작동 및 동작과 관련이 있는 다양한 문제를 검출한다는 것이다. 예컨대, 하나 이상의 점에 있어서의 기본 압력을 펌프의 작동 중에 측정된 압력 프로파일의 하나 이상의 점과 비교함으로써, 부적절한 토출을 검출할 수 있다. 이와 유사하게, 펌프의 하나 이상의 작동 단계 동안에 있어서 모터의 작동 속도를 이 모터에 대한 기본 작동 속도와 비교함으로써, 펌핑 시스템 내의 필터의 막힘을 검출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의해 제공되는 다른 장점은, 펌프의 구성 요소의 오작동 또는 임박한 고장을 검출할 수 있다는 것이다.

이하의 상세한 설명과 첨부 도면을 함께 고려해 보면, 본 발명의 전술한 양태와 그 밖의 양태를 더 잘 파악하고 이해하게 될 것이다. 본 발명의 여러 실시예와 이들 실시예의 다수의 구체적인 세부 사항을 보여주는 이하의 상세한 설명은 예시를 목적으로 주어진 것이며 제한의 의도는 없다. 다수의 대체, 수정, 추가, 또는 재배열이 본 발명의 범위 내에서 실시될 수 있으며, 본 발명은 이러한 대체, 수정, 추가, 재배열을 모두 포함한다.

본 명세서의 일부분을 형성하는 첨부 도면은 본 발명의 특정 양태의 묘사를 목적으로 포함되어 있다. 유사한 도면 부호로 유사한 구성 요소를 표시하고 있는 첨부 도면에 도시된 예시적이고 비제한적인 실시예를 참조하면, 본 발명 및 구성 요소와, 본 발명에 의해 제공되는 시스템의 작동의 특징은 보다 쉽게 더 명확해질 것이다. 첨부 도면에 도시된 특징부가 모두 일정한 비례로 확대하여 그려진 것은 아니다.

도 1은 펌핑 시스템의 일 실시예를 보여주는 모식도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다중 단 펌프("다단 펌프")를 보여주는 모식도.

도 3은 본 발명의 일 실시예와 관련하여 밸브와 모터의 타이밍을 보여주는 모식도.

도 4 및 도 5a 내지 도 5c는 다단 펌프의 일 실시예를 보여주는 모식도.

도 6은 다단 펌프의 일 실시예의 부분 조립 상태를 보여주는 모식도.

도 7은 다단 펌프의 다른 실시예의 부분 조립 상태를 보여주는 모식도.

도 8a는 다단 펌프의 일 실시예의 일부분을 보여주는 측면도.

도 8b는 도 8a에 도시된 다단 펌프의 실시예의 단면도.

도 8c는 도 8b에 도시된 다단 펌프의 실시예의 일부분의 상세도.

도 9는 다단 펌프에 있어서 압력을 제어하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 펌프의 압력 프로파일.

도 11은 다단 펌프에 있어서 압력을 제어하기 위한 방법의 다른 실시예를 예시하는 흐름도.

도 12는 다단 펌프의 다른 실시예를 보여주는 모식도.

도 13은 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도.

도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 펌프의 압력 프로파일.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 펌프의 기본 압력 프로파일과 다단 펌프의 작동 압력 프로파일.

여러 도면에 있어서 유사하고 대응하는 부분을 지시하는 데에 유사한 도면 부호를 사용하고 있는 상기 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시되어 있다.

본 발명의 실시예는 펌프를 사용하여 유체를 정확하게 토출하는 펌핑 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 하류측 토출 단 펌프에 있어서의 유체의 압력을 조절하기 위해 공급 단 펌프를 제어하는 것을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토출 단 펌프에 있어서의 압력 센서가 토출 챔버의 압력을 측정한다. 이 압력이 예정된 임계값에 도달한 경우, 토출 단 펌프는 예정된 속도로 (예컨대 다이어프램을 이동시켜서) 토출 챔버의 가용 체적을 증대시키기 시작하고, 이에 의해 토출 챔버의 압력을 떨어뜨릴 수 있다. 토출 챔버의 압력이 최저 임계값(또는 설정점) 밑으로 떨어진 경우, 공급 단 펌프의 작동 속도를 높이고, 이에 의해 토출 챔버의 압력을 높일 수 있다. 이 압력이 최고 압력 임계값(또는 설정점)보다 높게 상승한 경우, 공급 펌프의 속도를 줄일 수 있다. 따라서, 상류측 공급 펌프의 속도를 조절하여 하류측 토출 펌프의 압력을 제어할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 펌프를 사용하여 유체를 정확하게 토출하는 펌핑 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 실시예는 펌프의 작동 또는 동작을 확인 또는 검증하는 것을 포함하는 펌프의 작동 모니터용 시스템 및 방법에 관한 것이다. 일 실시예에 따르면, 본 발명은 유체의 펌프로부터의 정확한 토출, 펌프 내에 있는 필터의 적절한 작동 등을 검증하기 위한 방법을 제공한다. 펌프의 하나 이상의 파라미터에 대한 기본 프로파일이 수립될 수 있다. 그 후에, 펌프의 다음 작동 동안에 동일한 파라미터 세트에 대한 하나 이상의 값을 기록하는 것에 의해 작동 프로파일이 형성될 수 있다. 그 후에, 기본 프로파일의 값과 작동 프로파일의 값을 하나 이상의 점 또는 점의 집합에서 비교할 수 있다. 작동 프로파일과 기본 프로파일의 차이가 소정의 허용 오차보다 큰 경우에, 경보를 송신하거나, 예컨대 펌핑 시스템을 정지시키는 등의 다른 동작을 취할 수 있다.

이러한 시스템 및 방법은 펌프의 작동 및 동작과 관련이 있는 다양한 문제를 검출하는데 사용될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 점에 있어서의 기본 압력을 펌프의 작동 중에 측정된 압력 프로파일의 하나 이상의 점과 비교함으로써, 부적절한 토출을 검출할 수 있다. 이와 유사하게, 펌프의 하나 이상의 작동 단계 동안에 있어서 모터의 작동 속도를 이 모터에 대한 기본 작동 속도와 비교함으로써, 펌프에 있어서 필터의 막힘을 검출할 수 있다. 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 전술한 용도 및 그 밖의 용도는 이하의 내용을 검토하면 명백해질 것이다.

본 발명의 실시예를 설명하기 전에, 본 발명의 여러 실시예가 사용될 수 있는 펌프 또는 펌핑 시스템의 예시적인 실시예를 설명하면 유용할 것이다. 도 1은 펌핑 시스템(10)을 보여주는 모식도이다. 펌핑 시스템(10)은 유체를 웨이퍼(25) 상으로 토출하도록 함께 작동하는 유체 공급원(15), 펌프 제어기(20) 및 다단 펌프(100)를 포함할 수 있다. 다단 펌프(100)의 작동은 펌프 제어기(20)에 의해 제어될 수 있는데, 펌프 제어기는 다단 펌프(100)에 내장되거나, 제어 신호, 데이터, 또는 그 밖의 정보를 통신하기 위한 하나 이상의 통신 링크를 통해 다단 펌프(100)에 연결될 수 있다. 펌프 제어기(20)는 다단 펌프(100)의 작동을 제어하기 위한 제어 명령(30)의 세트가 들어있는 컴퓨터 판독 가능한 매체(27)(예컨대, RAM, ROM, 플래시 메모리, 광디스크, 자기 디스크, 또는 그 밖의 컴퓨터 판독 가능한 매체)를 포함할 수 있다. 프로세서(35)(예컨대, CPU, ASIC, DSP, RISC 또는 그 밖의 프로세서)는 상기 명령을 실행할 수 있다. 프로세서의 한 가지 예로는 텍사스 인스트루먼츠(텍사스 인스트루먼츠는 텍사스주 달라스 소재의 회사임)의 TMS320F2812PGFA 16-비트 DSP가 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 제어기(20)는 통신 링크(40 및 45)를 통하여 다단 펌프(100)와 통신한다. 통신 링크(40 및 45)는 네트워크(예컨대, 이더넷, 무선 네트워크, 글로벌 네트워크, DeviceNet 네크워크 또는 당업계에 알려져 있거나 개발되고 있는 그 밖의 네트워크), 버스(예컨대 SCSI 버스), 또는 그 밖의 통신 링크일 수 있다. 펌프 제어기(20)는 내장 PCB 기판 혹은 원격 제어기로서 실시되거나, 그 밖의 적절한 방식으로 실시될 수 있다. 펌프 제어기(20)는 이 펌프 제어기가 다단 펌프(100)와 통신하는 것을 허용하는 적합한 인터페이스(예컨대, 네트워크 인터페이스, I/O 인터페이스, 아날로그-디지털 변환기 및 그 밖의 구성 요소)를 포함할 수 있다. 펌프 제어기(20)는 프로세서, 메모리, 인터페이스, 디스플레이 장치, 주변 장치 또는 그 밖의 컴퓨터 부품 등을 비롯한 당업계에 공지된 다양한 컴퓨터 부품을 포함할 수 있다. 펌프 제어기(20)는 다단 펌프의 여러 밸브 및 모터를 제어하여, 다단 펌프가 저점도 유체 또는 그 밖의 유체 등을 비롯한 유체를 정확하게 토출할 수 있게 한다. 또한, 펌프 제어기(20)는 본원에 기술 된 시스템 및 방법의 실시예를 실시하도록 작동 가능한 명령을 실행할 수 있다.

도 2는 다단 펌프(100)를 보여주는 모식도이다. 다단 펌프(100)는 공급 단 부분(105)과 별도의 토출 단 부분(110)을 포함한다. 공정 유체로부터 불순물을 여과하기 위한 필터(120)는, 유체의 흐름의 관점에서 보면 공급 단 부분(105)과 토출 단 부분(110) 사이에 위치한다. 예컨대 유입 밸브(125), 격리 밸브(130), 차단 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 배출 밸브(145) 및 유출 밸브(147) 등을 비롯한 다수의 밸브가 다단 펌프(100)를 통과하는 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 토출 단 부분(110)은 토출 단(110)에 있어서의 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 측정된 압력은 후술하는 바와 같이 여러 펌프의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다. 압력 센서의 예로는 세라믹, 폴리머, 압전저항형, 용량성 압력 센서 등이 있으며, 이러한 센서로는 독일 코르브 소재의 Metallux AG에서 제조되는 것이 있다. 다른 압력 센서를 사용할 수 있고, 토출 단 챔버에 추가로 또는 토출 단 챔버 대신에 공급 단 챔버의 압력을 판독하기 위해 압력 센서를 배치할 수 있다.

공급 단(105)과 토출 단(110)은 다단 펌프(100)의 유체를 펌핑하는 롤링 다이어프램 펌프를 포함할 수 있다. 예컨대, 공급 단 펌프(150)["공급 펌프(150)"]는 유체를 수집하기 위한 공급 챔버(155)와, 공급 챔버(155) 내에서 움직여서 유체를 변위시키는 공급 단 다이어프램(160)과, 공급 단 다이어프램(160)을 이동시키기 위한 피스톤(165)과, 리드 나사(170), 그리고 스텝 모터(175)를 포함한다. 리드 나사(170)는 너트, 기어, 또는 에너지를 모터에서 리드 나사(170)로 가하기 위한 그 밖의 기구를 통하여 스텝 모터(175)에 결합된다. 일 실시예에 따르면, 공급 모터(공급 단 모터)(175)는 너트를 회전시키고, 이 너트가 다시 리드 나사(170)에 선형 운동을 가하며, 이로써 피스톤(165)이 작동하게 된다. 이와 유사하게, 토출 단 펌프(180)["토출 펌프(180)"]는 토출 챔버(185)와, 토출 단 다이어프램(190)과, 피스톤(192)과, 리드 나사(195), 그리고 토출 모터(토출 단 모터)(200)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 공급 단(105)과 토출 단(110)은 각각 공압 작동식 펌프, 유압 펌프, 또는 그 밖의 펌프 등을 비롯한 다양한 다른 펌프에 포함될 수 있다. 공압 작동식 펌프를 공급 단에 사용하고 스텝 모터 구동식 유압 펌프를 사용하는 다단 펌프의 한 가지 예가, 미국 특허 출원 제11/051,576호에 기술되어 있으며, 이 특허 출원은 그 전체 내용이 본원에 참조로 인용되어 있다.

공급 모터(175)와 토출 모터(200)는 임의의 적절한 모터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 토출 모터(200)는 영구자석 동기식 모터("PMSM")이다. 토출 모터(200), 제어기 내장 다단 펌프(100), 또는 (예컨대, 도 1에 도시된) 별도의 펌프 제어기에 있어서, PMSM은 필드 지향 제어("FOC") 또는 그 밖의 타입의 속도/위치 제어를 이용하는 디지털 신호 처리기("DSP")에 의해 제어될 수 있다. PMSM(200)은 토출 모터(200)의 위치를 실시간 피드백하기 위한 인코더(예컨대, 미세 라인 회전 위치 인코더)를 더 포함할 수 있다. 위치 센서를 사용하면 피스톤(192)의 위치가 정확하게 그리고 반복적으로 제어되고, 그 결과 토출 챔버(185)에 있어서의 유체의 운동에 대한 정확하고 반복적인 제어가 이루어진다. 예컨대, DSP에 8000 펄스를 제공하는 2000 라인 인코더를 사용하면, 0.045°의 회전 각도 단위로 정확하게 측 정하고 제어할 수 있다. 또한, PMSM은 저속에서 진동이 거의 없거나 전혀 없는 상태로 작동될 수 있다. 또한, 공급 모터(175)는 PMSM 모터이거나 스텝 모터일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 모터(175)는 부품 번호 L1LAB-005인 스텝 모터일 수 있고, 토출 모터(200)는 부품 번호 DA23DBBL-13E17A인 무브러시 DC 모터일 수 있는데, 예로든 두 모터는 모두 미국 뉴햄프셔주 도버에 소재하는 EAD Motors에서 제조한 것이다.

다단 펌프(100)의 밸브가 개폐되어 다단 펌프(100)의 여러 부분으로의 유체 흐름을 허용하거나 제한한다. 일 실시예에 따르면, 다단 펌프의 밸브는 정압 혹은 부압(진공)이 인가되는가에 따라 개방되거나 폐쇄되는 공압 작동식(즉, 가스 구동식) 다이어프램 밸브일 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 임의의 적절한 밸브가 사용될 수 있다.

작동 시에, 다단 펌프(100)는 준비 구간, 토출 구간, 충전 구간, 예비 여과 구간, 여과 구간, 배출 구간, 퍼지 구간 및 정적 퍼지 구간을 포함할 수 있다. 공급 구간 동안에는 유입 밸브(125)가 개방되고 공급 펌프(150)가 공급 단 다이어프램(160)을 움직여서(예컨대, 당겨서) 유체를 공급 챔버(155) 안으로 끌어들인다. 충분한 양의 유체가 공급 챔버(155)에 채워지면, 유입 밸브(125)가 폐쇄된다. 여과 구간 동안에는 공급 펌프(150)가 공급 단 다이어프램(160)을 움직여서 유체를 공급 챔버(155)로부터 변위시킨다. 유체가 필터(120)를 지나서 토출 챔버(185)로 유동하는 것을 허용하도록, 격리 밸브(130)와 차단 밸브(135)가 개방된다. 일 실시예에 따르면, 필터(120)에 있어서 압력이 상승하는 것을 허용하도록 격리 밸 브(130)가 먼저 (예컨대, "예비 여과 구간"에서) 개방된 이후에, 유체가 토출 챔버(185) 안으로 유동하는 것을 허용하도록 차단 밸브(135)가 개방될 수 있다. 여과 구간 동안에, 토출 펌프(180)는 홈 위치에 이르게 될 수 있다. Laverdiere 등이 2004년 11월 23일자로 출원한 "가변 홈 위치 토출 장치용 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"이란 명칭의 미국 가특허 출원 제60/630,384호와, Laverdiere 등이 2005년 11월 21일자로 출원한 "가변 홈 위치 토출 장치용 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"이란 명칭의 PCT 특허 출원 PCT/US2005/042127호에 기술되어 있는 바와 같이, 토출 펌프의 홈 위치는 토출 사이클 동안에 토출 펌프에 가장 큰 가용 체적을 제공하는 위치일 수 있지만, 이 가용 체적은 토출 펌프가 제공할 수 있는 최대 가용 체적보다는 작은데, 상기 두 특허 출원의 전체 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다. 다단 펌프(100) 중에서 사용되지 않는 보유 체적을 줄이기 위해, 토출 사이클과 관련된 여러 파라미터에 기초하여 홈 위치를 선택한다. 이와 마찬가지로, 공급 펌프(150)는 그 최대 가용 체적보다 작은 체적을 제공하는 홈 위치에 이르게 될 수 있다.

유체가 토출 챔버(185)에 유입될 때, 유체의 압력이 상승한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 토출 챔버(185)의 유체의 압력이 예정된 압력 설정점에 도달하였을 때[예컨대, 압력 센서(112)에 의해 결정됨], 토출 펌프(180)는 토출 단 다이어프램(190)을 후퇴시키기 시작한다. 다시 말하자면, 토출 펌프(180)는 유체의 토출 챔버(185)로의 유입을 허용하도록 토출 챔버(185)의 가용 체적을 증대시킨다. 이는 예컨대 토출 모터(200)를 예정된 속도로 역회전시켜서 토출 챔버(185)의 압력을 감소시키는 것에 의해 실시될 수 있다. 토출 챔버(185)의 압력이 (시스템의 허용 오차 내에 있는) 설정점 밑으로 떨어지면, 토출 챔버(185)의 압력이 설정점에 도달하게 되도록 공급 모터(175)의 속도를 높인다. 토출 챔버의 압력이 (시스템의 허용 오차 내에 있는) 설정점을 넘어서면, 공급 모터(스텝 모터)(175)의 속도를 낮추며, 그 결과 하류측 토출 챔버(185)에 있어서의 압력이 감소하게 된다. 공급 모터(175)의 속도를 높이고 낮추는 공정은, 공급 모터와 토출 모터 모두가 정지될 수 있는 점인 홈 위치에 토출 단 펌프가 도달할 때까지 반복될 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 여과 구간 동안에 제1 단 모터의 속도는 "무반응 영역" 제어 방식을 사용하여 제어될 수 있다. 토출 챔버(185) 내의 압력이 초기 임계값에 도달할 때, 토출 단 펌프는 유체의 보다 자유로운 토출 챔버(185)로의 유입을 허용하도록 토출 단 다이어프램(190)을 이동시킬 수 있고, 이에 의해 토출 챔버(185) 내의 압력이 하강하게 된다. 압력이 최저 압력 임계값 아래로 떨어지는 경우, 공급 모터(175)의 속도가 증대되어, 토출 챔버(185)의 압력이 증가하게 된다. 토출 챔버(185)의 압력이 최대 압력 임계값을 넘어서게 되는 경우, 공급 모터(175)의 속도가 줄어든다. 게다가, 공급 모터(175)의 속도를 높이고 낮추는 공정은, 토출 단 펌프가 홈 위치에 도달할 때까지 반복될 수 있다.

배출 구간이 시작될 때, 격리 밸브(130)는 개방되고, 차단 밸브(135)는 폐쇄되며, 배출 밸브(145)는 개방된다. 다른 실시예에서, 차단 밸브(135)는 배출 구간 동안에 개방된 채로 유지되고, 배출 구간이 끝날 때 폐쇄될 수 있다. 이러한 기간 동안에, 차단 밸브(135)가 개방되어 있다면, 압력 센서(112)에 의해 측정될 수 있는 토출 챔버의 압력이 필터(120)의 압력에 의해 영향을 받을 것이기 때문에, 압력은 제어기에 의해 파악될 수 있다. 공급 펌프(150)는 개방된 배출 밸브(145)를 통하여 기포를 필터(120)로부터 제거하도록 유체에 압력을 가한다. 배출이 예정된 속도로 일어나게 하여, 배출 시간을 늘리고 배출 속도를 늦추는 것을 허용하며, 이를 통해 배출물의 양을 정확하게 제어하는 것을 허용하도록, 공급 펌프(150)를 제어할 수 있다. 공급 펌프가 공압 스타일 펌프인 경우, 유체 유동 저항체가 배출 유로에 설치될 수 있고, 공급 펌프에 인가되는 공기 압력은 "배출" 설정 압력을 유지하도록 증대되거나 감소되어, 달리 제어되지 않는 방법에 대해 약간의 제어를 제공할 수 있다.

퍼지 구간이 시작될 때, 격리 밸브(130)는 폐쇄되고, 차단 밸브(135)는 배출 구간에서 개방되어 있었다면 폐쇄되며, 배출 밸브(145)가 폐쇄되고, 퍼지 밸브(140)가 개방되며, 그리고 유입 밸브(125)가 개방된다. 토출 펌프(180)는 기포를 퍼지 밸브(140)를 통해 배출하도록 토출 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가한다. 정적 퍼지 구간 동안에, 토출 펌프(180)는 정지되지만, 퍼지 밸브(140)는 개방 상태로 유지되어 공기를 계속 배출한다. 퍼지 구간 또는 정적 퍼지 구간 동안에 제거되는 임의의 잉여 유체는 다단 펌프(100)의 밖으로 보내지거나(예컨대, 유체 공급원으로 되돌려 보내지거나 버려짐) 또는 공급 펌프(150)로 재순환될 수 있다. 준비 구간 동안에, 공급 펌프(150)가 공급원(예컨대, 공급 용기)의 주변 압력에 도달할 수 있도록, 격리 밸브(130) 및 차단 밸브(135)는 개방되고 퍼지 밸 브(140)는 폐쇄될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 준비 구간에서 모든 밸브는 폐쇄될 수 있다.

토출 구간 동안에, 유출 밸브(147)는 개방되고 토출 펌프(180)는 토출 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가한다. 유출 밸브(147)는 토출 펌프(180)보다 느리게 제어에 응답할 수 있기 때문에, 유출 밸브(147)가 먼저 개방되고 예정된 약간의 기간이 지난 이후에 토출 모터(200)가 기동될 수 있다. 이에 의해, 토출 펌프(180)가 유체를 부분 개방된 유출 밸브(147)를 통과하게 밀어넣는 것이 방지된다. 또한, 이에 의해, 유출 밸브의 개방으로 인해 유체가 토출 노즐을 향해 올라가는 것과, 뒤이어 토출 모터의 작동으로 인해 유체가 전진 운동하는 것이 방지된다. 다른 실시예에서는, 유출 밸브(147)가 개방되고 이와 동시에 토출 펌프(180)에 의해 토출이 시작될 수 있다.

토출 노즐 내의 잉여 유체를 제거하는 추가적인 흡입(suckback) 구간이 수행될 수 있다. 흡입 구간 동안에, 유출 밸브(147)는 폐쇄될 수 있고, 보조 모터 또는 진공을 이용하여 잉여 유체를 토출 노즐 밖으로 빨아낼 수 있다. 별법으로서, 유출 밸브(147)는 개방 상태로 유지될 수 있고, 상기 유체를 토출 챔버로 돌려보내기 위해 토출 모터(200)를 역회전시킬 수 있다. 흡입 구간은 잉여 유체가 웨이퍼 상으로 적하(滴下)하는 것을 방지하는데 기여한다.

도 3을 간략히 참조해 보면, 이 도면은 도 1에 도시된 다단 펌프(100)의 여러 작동 구간에 있어서 밸브 및 토출 모터의 타이밍을 모식적으로 보여준다. 구간이 바뀌는 동안에 몇몇 밸브가 일제히 폐쇄되는 것으로 도시되어 있지만, 압력 스 파이크를 줄이기 위해 이들 밸브의 폐쇄 타이밍은 약간의 차이를(예컨대, 100 ㎳) 둘 수 있다. 예컨대, 배출 구간과 퍼지 구간 사이에서는, 배출 밸브(145)를 폐쇄하기 바로 전에 격리 밸브(130)를 폐쇄할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다양한 실시예에서는 다른 밸브 타이밍이 이용될 수 있음을 유의하라. 추가적으로, 몇몇 구간은 함께 수행될 수 있다(예컨대, 충전/토출 단계는 동시에 수행될 수 있으며, 이 경우에 유입 밸브와 유출 밸브 모두가 충전/토출 구간에서 개방될 수 있다). 또한, 특정 구간은 매(每) 사이클마다 반복 수행할 필요가 없음을 유의하라. 예컨대, 퍼지 구간과 정적 퍼지 구간은 매 사이클마다 수행되지는 않는다. 이와 마찬가지로, 배출 구간은 매 사이클마다 수행되지는 않는다.

여러 밸브의 개폐는 유체에 있어서 압력 스파이크를 일으킬 수 있다. 정적 퍼지 구간이 끝날 때 퍼지 밸브(140)를 폐쇄하면, 예컨대 토출 챔버(185)의 압력이 상승하게 될 수 있다. 각 밸브는 폐쇄될 때 소량의 유체를 변위시킬 수 있기 때문에, 이러한 압력 상승이 일어날 수 있다. 예컨대, 퍼지 밸브(140)는 폐쇄될 때 소량의 유체를 토출 챔버(185) 안으로 변위시킬 수 있다. 퍼지 밸브(140)의 폐쇄로 인하여 압력의 상승이 일어나는 경우에 유출 밸브(147)가 폐쇄되기 때문에, 압력이 줄어들지 않는다면 이후의 토출 구간 동안에, 웨이퍼 상으로의 유체의 "스피팅(spitting)"이 발생할 수 있다. 이러한 압력을 정적 퍼지 구간 동안에 또는 추가적인 구간 동안에 해제하기 위해, 토출 모터(200)는 차단 밸브(135) 및/또는 퍼지 밸브(140)의 폐쇄에 의해 야기된 임의의 압력 증가를 보상하는 예정된 거리만큼 피스톤(192)을 후퇴시키도록 역회전될 수 있다.

압력 스파이크는 퍼지 밸브(140)의 폐쇄(또는 개방)에 의해서만 야기될 수 있는 것이 아니라 다른 밸브의 폐쇄(또는 개방)에 의해서도 야기될 수 있다. 준비 구간 동안에는 토출 챔버(185)의 압력이 다이어프램의 특성, 온도, 또는 그 밖의 인자에 기초하여 바뀔 수 있다는 점을 유의하라. 토출 모터(200)는 이러한 압력 드리프트를 보상하도록 제어될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는 원만한 유체 취급 특성을 갖는 다단 펌프를 제공한다. 토출 펌프에 있는 압력 센서로부터의 실시간 피드백에 기초하여 공급 펌프의 작동을 제어함으로써, 잠재적으로 유해한 압력 스파이크를 회피할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 압력이 공정 유체에 미치는 유해한 영향을 줄이는 것을 돕도록 다른 펌프 제어 기구 및 밸브 라이닝을 채용할 수 있다.

도 4는 다단 펌프(100)용 펌프 조립체의 일 실시예를 보여주는 모식도이다. 다단 펌프(100)는 토출 블럭(205)을 포함할 수 있는데, 이 토출 블럭은 다단 펌프(100)를 통과하는 복수 개의 유체 유로를 형성한다. 일 실시예에 따르면, 토출 블럭(205)은 PTFE, 개질 PTFE, 또는 그 밖의 재료로 이루어진 일체형 블럭일 수 있다. 이러한 재료는 대부분의 공정 유체와 반응하지 않거나 최소의 반응만을 나타내기 때문에, 이러한 재료를 사용하면 유로와 펌프 챔버를 토출 블럭(205)에 직접 가공할 수 있게 되어, 하드웨어의 추가가 최소화된다. 따라서, 토출 블럭(205)은 유체 매니폴드를 제공함으로써 배관에 대한 필요성을 줄인다.

토출 블럭(205)은 복수 개의 외부 입구 및 출구를 포함할 수 있는데, 이러한 입구 및 출구로는, 예컨대 수용되는 유체가 통과하는 입구(120), 배출 구간 동안에 유체를 배출하기 위한 배출 출구(215), 및 토출 구간 동안에 토출되는 유체가 통과하는 토출 출구(220) 등이 있다. 도 4의 예에서는 (도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이) 퍼지된 유체가 공급 챔버로 돌려 보내지므로, 토출 블럭(205)은 외부 퍼지 출구를 포함하지 않는다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서 유체는 외부로 퍼지될 수 있다.

토출 블럭(205)은 유체를 공급 펌프, 토출 펌프 및 필터(120)로 보낸다. 펌프 커버(225)는 공급 모터(175) 및 토출 모터(200)를 손상으로부터 보호할 수 있는 한편, 피스톤 하우징(227)은 피스톤(165) 및 피스톤(192)에 대한 보호를 제공할 수 있다. 밸브 플레이트(230)는 유체의 흐름을 다단 펌프(100)의 여러 부품으로 향하게 하도록 구성될 수 있는 밸브 시스템[예컨대, 도 2에 도시된 유입 밸브(125), 격리 밸브(130), 차단 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배출 밸브(145)]을 위한 밸브 하우징을 제공한다. 일 실시예에 따르면, 유입 밸브(125), 격리 밸브(130), 차단 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 배출 밸브(145) 각각은 밸브 플레이트(230)에 통합되며, 해당 다이어프램에 정압 혹은 부압이 인가되는가에 따라 개방되거나 폐쇄되는 다이어프램 밸브이며, 유출 밸브(147)는 토출 블럭(205)의 외부에 있다. 각 밸브 마다, 밸브 플레이트(230)와 토출 블럭(205) 사이에는 PTFE, 개질 PTFE, 복합 재료, 또는 그 밖의 재료로 이루어진 다이어프램이 개재된다. 밸브 플레이트(230)는 해당 다이어프램에 정압 또는 부압을 인가하기 위해 각 밸브 마다 밸브 제어용 입구를 포함한다. 예컨대, 입구(235)는 차단 밸브(135)에 해당하고, 입구(240)는 퍼지 밸브(140)에 해당하며, 입구(245)는 격리 밸브(130)에 해당하고, 입구(250)는 배출 밸브(145)에 해당하며, 그리고 입구(255)는 유입 밸브(125)에 해당한다. 이들 입구에 정압 또는 부압을 선택적으로 인가하면, 해당 밸브가 개폐된다.

밸브 제어용 공급 라인(260)을 통하여 밸브 제어 가스 및 진공이 밸브 플레이트(230)에 제공되는데, 이 밸브 제어용 공급 라인은 [커버(263) 아래의 영역에 위치하는] 밸브 제어용 매니폴드로부터 토출 블럭(205)을 통과하여 밸브 플레이트(230)까지 연장된다. 밸브 제어 가스의 공급 라인(265)은 밸브 제어용 매니폴드에 가압 가스를 제공하고, 진공 입구(270)는 밸브 제어용 매니폴드에 부압(또는 저압)을 제공한다. 밸브 제어용 매니폴드는 가압 가스 또는 부압을 공급 라인(260)을 통하여 밸브 플레이트(230)의 적절한 입구로 보내어 해당 밸브(들)를 작동시키는 3방향 밸브의 역할을 한다.

도 5a는 토출 블럭을 통과하게 형성된 유체 유로를 보여주기 위해 토출 블럭(205)을 투명하게 도시한 다단 펌프(100)의 일 실시예의 모식도이다. 토출 블럭(205)에는 다단 펌프(100) 용의 챔버 및 유체 유로가 복수 개 형성되어 있다. 일 실시예에 따르면, 공급 챔버(155)와 토출 챔버(185)는 토출 블럭(205)에 직접 가공될 수 있다. 추가적으로, 복수 개의 유로는 토출 블럭(205)에 가공될 수 있다. (도 5c에 도시된) 유체 유로(275)는 입구(210)와 유입 밸브 사이를 연통한다. 유체 유로(280)는 유입 밸브와 공급 챔버(155) 사이를 연통하여, 입구(210)에서 공급 펌프(150)에 이르는 경로를 완성한다. 밸브 플레이트(230)에 있는 유입 밸브(125)는 입구(210)와 공급 펌프(150) 사이의 흐름을 조절한다. 유로(285)는 공급 펌프(150)에서 나온 유체를 밸브 플레이트(230) 내의 격리 밸브(130)로 보낸다. 격리 밸브(130)의 유출물은 다른 유로(도시 생략)에 의해 필터(120)로 보내진다. 유체는 필터(120)에서 나와서, 필터(120)를 배출 밸브(145) 및 차단 밸브(135)에 연결하는 유로를 통과한다. 배출 밸브(145)의 유출물은 배출 출구(215)로 보내어지고, 차단 밸브(135)의 유출물은 유로(290)를 경유하여 토출 펌프(180)로 보내진다. 토출 펌프는 토출 구간 동안에 유체를 유로(295)를 경유하여 토출 출구(220)에 이르게 내보낼 수 있거나, 퍼지 구간 시에 유체를 유로(300)를 통과하여 퍼지 밸브에 이르게 내보낼 수 있다. 퍼지 구간 동안에, 유체는 유로(305)를 통하여 공급 펌프(150)로 복귀될 수 있다. 유체 유로는 PTFE(또는 그 밖의 재료) 블럭에 직접 형성될 수 있기 때문에, 토출 블럭(205)은 다단 펌프(100)의 여러 부품 사이에 있어서 공정 유체에 대한 배관으로서의 역할을 할 수 있고, 추가적인 배관에 대한 필요성을 배제시키거나 혹은 줄일 수 있다. 다른 경우에는, 유체 유로를 형성하기 위해 배관이 토출 블럭(205)에 삽입될 수 있다. 도 5b는 토출 블럭 내에 있는 복수 개의 유로를 보여주기 위해 투명하게 도시한, 일 실시예에 따른 토출 블럭(205)의 모식도를 제공한다.

도 5a는 또한 공급 모터(175)를 포함하는 공급 펌프(150)와, 토출 모터(200)를 포함하는 토출 펌프(180), 그리고 밸브 제어 매니폴드(302)를 보여주기 위해 펌프 커버(225)와 매니폴드 커버(263)가 제거된 상태의 다단 펌프(100)를 보여준다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 펌프(150), 토출 펌프(180) 및 밸브 플레이트(230)의 일부분들은 토출 블럭(205) 내의 대응 공동에 삽입되는 바아(예컨대, 금속 바아)를 이용하여 토출 블럭(205)에 결합될 수 있다. 각 바아는 나사를 수용하 기 위한 하나 이상의 나사 구멍을 포함할 수 있다. 예컨대, 토출 모터(200)와 피스톤 하우징(227)은, 토출 블럭(205) 내의 나사 구멍을 통과하여 바아(316) 내의 대응 구멍에 나사 결합되는 하나 이상의 나사[예컨대, 나사(312) 및 나사(314)]를 통해 토출 블럭(205)에 장착될 수 있다. 부품을 토출 블럭(205)에 결합하기 위한 이러한 메카니즘은 예로서 주어진 것이며 임의의 적절한 부착 메카니즘이 사용될 수 있다는 것을 유의하라.

도 5c는 정압 또는 부압을 밸브 플레이트(230)에 제공하기 위한 공급 라인(260)을 보여주는 다단 펌프(100)의 모식도이다. 도 4와 관련하여 논의된 바와 같이, 밸브 플레이트(230) 내의 밸브는 유체가 다단 펌프(100)의 여러 부품으로 유동할 수 있게 하도록 구성될 수 있다. 밸브의 작동은 정압 또는 부압을 각각의 공급 라인(260)으로 안내하는 밸브 제어 매니폴드(302)에 의해 제어된다. 각각의 공급 라인(260)은 작은 오리피스(즉, 저항체)를 구비하는 연결구(연결구의 일례가 도면 부호 318로 나타내어져 있음)를 포함할 수 있다. 각 공급 라인의 오리피스는 공급 라인에 정압과 부압이 인가되는 사이에 나타나는 강렬한 압력 차이가 미치는 영향을 완화하는데 기여한다. 이로써 밸브를 더 원만하게 개폐할 수 있게 된다.

도 6은 다단 펌프(100)의 일 실시예의 부분 조립 상태를 예시하는 모식도이다. 도 6에서, 밸브 플레이트(230)는 전술한 바와 같이 이미 토출 블럭(205)에 결합되어 있다. 공급 펌프(150)의 경우에는 리드 나사(170)를 구비한 다이어프램(160)이 공급 챔버(155)에 삽입될 수 있는 반면에, 토출 펌프(180)의 경우에는 리드 나사(195)를 구비하는 다이어프램(190)이 토출 챔버(185)에 삽입될 수 있다. 피스톤 하우징(227)은 공급 챔버와 토출 챔버 상에 배치되는데, 이때 상기 리드 나사들은 피스톤 하우징을 통과한다. 토출 모터(200)는 리드 나사(195)에 결합되어, 회전 암나사 너트를 매개로 하여 선형 운동을 리드 나사(195)에 가할 수 있다. 이와 마찬가지로, 공급 모터(175)는 리드 나사(170)에 결합되어, 역시 회전 암나사 너트를 매개로 하여 선형 운동을 리드 나사(170)에 가할 수 있다. 스페이서(319)를 사용하여 토출 모터(200)를 피스톤 하우징(227)으로부터 오프셋시킬 수 있다. 도 5와 관련하여 전술한 바와 같이, 도시된 실시예에서 나사는 토출 블럭(205)에 삽입되는 나사 구멍을 구비한 바아를 이용하여 공급 모터(175)와 토출 모터(200)를 다단 펌프(100)에 부착한다. 예컨대, 나사(320)를 바아(322)의 나사 구멍에 나사 결합하고, 나사(325)를 바아(330)의 나사 구멍에 나사 결합하여, 공급 모터(175)를 부착할 수 있다.

도 7은 다단 펌프(100)의 일 실시예의 부분 조립 상태를 더 예시하는 모식도이다. 도 7은 필터 연결구(335, 340 및 345)를 토출 블럭(205)에 부가하는 것을 예시한다. 필터 연결구(335, 340, 345)를 유지시키는데 너트(350, 355, 360)를 사용할 수 있다. 임의의 적절한 연결구가 사용될 수 있고, 예시된 연결구는 예로서 주어진 것이라는 점을 유의하라. 각 필터 연결구는 유로 중 하나와 공급 챔버, 배출 출구, 또는 토출 챔버 사이를 [모든 경우 밸브 플레이트(230)를 경유하여] 연통한다. 압력 센서(112)는 토출 블럭(205)에 삽입될 수 있고, 이때 압력 감지면은 토출 챔버(185)에 노출된다. O-링(365)은 압력 센서(112)와 토출 챔버(185) 사이의 계면을 밀봉한다. 압력 센서(112)는 너트(367)에 의해 적소에 고정 유지된다. 밸브 제어 라인(도시 생략)은 밸브 제어 매니폴드(302)의 출구로부터 시작되어 개구(375)에서 토출 블럭(205) 안으로 들어가고 (도 4에 도시된 바와 같이) 토출 블럭(205)의 밖으로 나와 밸브 플레이트(230)에 이른다.

도 7에는 또한 펌프 제어기[예컨대, 도 1의 펌프 제어기(20)]와의 통신을 위한 복수 개의 인터페이스가 예시되어 있다. 압력 센서(112)는 하나 이상의 와이어(도면 부호 380으로 표시됨)를 통해 압력 판독값을 펌프 제어기(20)에 전한다. 토출 모터(200)는 토출 모터(200)를 작동시키는 펌프 제어기(20)로부터 신호를 수신하기 위해 모터 제어 인터페이스(385)를 포함한다. 추가적으로, 토출 모터(200)는 (예컨대, 위치 라인 인코더로부터의) 위치 정보 등을 비롯한 정보를 펌프 제어기(20)에 전할 수 있다. 이와 마찬가지로, 공급 모터(175)는 펌프 제어기(20)로부터 제어 신호를 수신하고 펌프 제어기에 정보를 전하기 위한 통신 인터페이스(390)를 포함할 수 있다.

도 8a는 토출 블럭(205), 밸브 플레이트(230), 피스톤 하우징(227), 리드 나사(170) 및 리드 나사(195)를 포함하는 다단 펌프(100)의 일부분에 대한 측면도이다. 도 8b는 토출 블럭(205), 토출 챔버(185), 피스톤 하우징(227), 리드 나사(195), 피스톤(192) 및 토출 다이어프램(190)을 보여주는 도 8a에 도시된 다단 펌프의 단면도이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 토출 챔버(185)는 적어도 부분적으로 토출 블럭(205)에 의해 형성될 수 있다. 리드 나사(195)가 회전할 때, 피스톤(192)이 (도 8b에 도시된 정렬 상태에 관련하여) 위로 이동하여 토출 다이어프램(190)을 변위시킬 수 있고, 이로써 토출 챔버(185) 내의 유체가 유출 유로(295) 를 통해 토출 챔버를 빠져나가게 된다. 도 8c는 도 8b에 도시된 다단 펌프의 일부분을 상세히 보여준다. 도 8c에 도시된 실시예에서, 토출 다이어프램(190)은 토출 블럭(205)의 홈(400)에 끼워 맞춰지는 설형부(395)를 포함한다. 따라서, 이러한 실시예에서는 토출 다이어프램(190)의 에지가 피스톤 하우징(227)과 토출 블럭(205)의 사이에서 밀봉된다. 일 실시예에 따르면, 토출 펌프 및/또는 공급 펌프(150)는 롤링 다이어프램 펌프일 수 있다.

도 1 내지 도 8c와 관련하여 전술한 다단 펌프(100)는 예로서 주어진 것이고 한정의 의도는 없으며, 본 발명의 실시예는 다른 다단 펌프 형태에 맞게 실시될 수 있다는 점을 유의하라.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다단 펌프[예컨대, 다단 펌프(100)]의 작동 중의 여과 구간 동안에 압력 제어를 제공할 수 있다. 도 9는 여과 구간 동안에 압력을 제어하기 위한 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 도 9에 도시된 방법은 다단 펌프를 제어하도록 프로세서에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령을 사용하여 실시될 수 있다. 여과 구간이 시작될 때, 공급 모터(175)는 유체를 예정된 속도로 공급 챔버(155) 밖으로 밀어내기 시작하고(단계 405), 이에 의해 유체가 토출 챔버(185)에 들어가게 된다. 토출 챔버(185)의 압력이 예정된 설정점에 도달하였을 때[단계 410에서 압력 센서(112)에 의해 결정됨], 토출 모터는 피스톤(192) 및 토출 단 다이어프램(190)을 후퇴시키도록 움직이기 시작한다(단계 415). 일 실시예에 따르면, 토출 모터는 피스톤(165)을 예정된 속도로 후퇴시킬 수 있다. 따라서, 토출 펌프(180)는 토출 챔 버(185) 내에 유체를 위한 가용 체적을 증가시키고, 이에 의해 유체의 압력이 줄어들게 된다.

압력 센서(112)는 토출 챔버(185)의 유체 압력을 계속해서 모니터한다(단계 420). 압력이 설정점 이상인 경우 공급 모터(175)는 속도를 줄여서 작동하고(단계 425), 그렇지 않은 경우 속도를 높여서 작동한다(단계 430). 토출 챔버(185)에 있어서의 실시간 압력에 기초하여 공급 모터(175)의 속도를 높이고 낮추는 공정은 토출 펌프(180)가 홈 위치에 도달할 때까지(단계 435에서 결정됨) 계속 수행될 수 있다. 토출 펌프(180)가 홈 위치에 도달하였을 때 공급 모터(175)와 토출 펌프(200)는 정지될 수 있다.

토출 펌프(180)가 홈 위치에 도달하였는가는 다양한 방식으로 결정될 수 있다. 예컨대, Laverdiere 등이 2004년 11월 23일자로 출원한 "가변 홈 위치 토출 장치용 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"이란 명칭의 미국 가특허 출원 제60/630,384호와, Laverdiere 등이 2005년 11월 21일자로 출원한 "가변 홈 위치 토출 장치용 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"이란 명칭의 PCT 특허 출원 PCT/US2005/042127호에 거론되어 있는 바와 같이, 상기 결정은 리드 나사(195)와 나아가 토출 단 다이어프램(190)의 위치를 측정하는 위치 센서를 이용하여 행해질 수 있는데, 상기 두 특허의 전체 내용은 본원에 참조로 인용되어 있다. 다른 실시예에서, 토출 모터(200)는 스텝 모터일 수 있다. 이 경우에, 토출 펌프(180)가 홈 위치에 있는가는 토출 모터의 스텝을 계수하는 것을 통해 결정될 수 있는데, 그 이유는 각 스텝이 토출 단 다이어프램(190)을 특정 양만큼 변위시킬 것이기 때문이다. 도 9에 도시된 단계는 필요 또는 요구에 따라 반복 수행될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 펌프가 작동하는 동안에 토출 챔버(185)에 있어서의 압력 프로파일을 예시한다. 점(440)에서는 토출이 시작되고 토출 펌프(180)는 유체를 출구 밖으로 밀어낸다. 점(445)에서 토출이 끝난다. 충전 구간 동안에 토출 챔버(185)의 압력은 매우 일정하게 유지되는데, 이는 대개 토출 펌프(180)가 충전 구간에 연루되지 않기 때문이다. 점(450)에서는 여과 구간이 시작되고 공급 모터(175)가 예정된 속도로 전진하여 유체를 공급 챔버(155)로부터 밀어낸다. 도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이, 토출 챔버(185)의 압력은 점(455)에서 예정된 설정점에 도달하기까지 상승하기 시작한다. 토출 챔버(185)의 압력이 설정점에 도달하였을 때, 토출 모터(200)는 일정한 속도로 역회전하여 토출 챔버(185) 내의 가용 체적을 증대시킨다. 점(455)과 점(460) 사이에 있는 압력 프로파일의 비교적 평탄한 부분에서는, 상기 압력이 설정점 밑으로 떨어질 때마다 공급 모터(175)의 속도가 높아지고, 설정점에 도달하면 공급 모터의 속도가 줄어든다. 이로써, 토출 챔버(185)의 압력이 거의 일정한 압력으로 유지된다. 점(460)에서 토출 모터(200)는 홈 위치에 도달하고 여과 구간이 끝난다. 여과의 종료 시에 차단 밸브(135)가 폐쇄되므로 점(460)에서는 강렬한 압력 스파이크가 일어난다.

도 9 및 도 10과 관련하여 기술한 제어 방식은 단일 설정점을 이용한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에서는 최저 압력 임계값과 최고 압력 입계값이 사용될 수 있다. 도 11은 최저 압력 임계값과 최고 압력 임계값을 사용하는 방법의 일 실시예를 예시하는 흐름도이다. 도 11에 도시된 방법은 다단 펌프를 제어하도록 프로세서에 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 소프트웨어 명령을 사용하여 실시될 수 있다. 여과 구간이 시작될 때, 공급 모터(175)는 유체를 예정된 속도로 공급 챔버(155) 밖으로 밀어내기 시작하고(단계 470), 이에 의해 유체가 토출 챔버(185)에 들어가게 된다. 토출 챔버(185)의 압력이 초기 설정점에 도달하였을 때[단계 480에서 압력 센서(112)로부터의 측정값에 의해 결정됨], 토출 모터는 피스톤(192) 및 토출 단 다이어프램(190)을 후퇴시키도록 움직이기 시작한다(단계 485). 이러한 초기 임계값은 상기 최저 압력 임계값 또는 최고 압력 임계값 중 어느 하나와 동일한 것일 수 있고, 또는 다른 것일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 토출 모터는 피스톤(165)을 예정된 속도로 후퇴시킨다. 따라서, 토출 펌프(180)는 토출 챔버(185) 내에 유체를 위한 가용 체적을 증가시키고, 이에 의해 유체의 압력이 줄어들게 된다.

압력 센서(112)는 토출 챔버(185)의 유체 압력을 계속해서 모니터한다(단계 490). 압력이 최고 압력 임계값에 도달한 경우에는 공급 모터(175)가 속도를 줄여서 작동한다(단계 495). 압력이 최저 압력 임계값 밑으로 떨어진 경우에는 공급 모터(175)가 속도를 높여서 작동한다(단계 500). 토출 챔버(185)에서의 압력에 기초하여 공급 모터(175)의 속도를 높이고 낮추는 공정은 토출 펌프(180)가 홈 위치에 도달할 때까지(단계 505에서 결정됨) 계속 수행될 수 있다. 토출 펌프(180)가 홈 위치에 도달하였을 때 공급 모터(175)와 토출 펌프(200)는 정지될 수 있다. 게다가, 도 11에 도시된 단계는 필요 또는 요구에 따라 반복 수행될 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는 공급 펌프가 유체에 가하는 압력을 제어하는 것에 의해 토출 펌프(180)에 있어서의 압력을 제어하는 메카니즘을 제공한다. 토출 펌프(180)에 있어서의 압력이 예정된 임계값(예컨대, 설정점 또는 최고 압력 임계값)에 도달하면, 공급 펌프(150)의 속도가 감소될 수 있다. 토출 펌프(180)에 있어서의 압력이 예정된 임계값(예컨대, 설정점 또는 최저 압력 임계값) 밑으로 떨어지면, 공급 펌프(150)의 속도가 증가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공급 모터(175)는 토출 챔버(185)에 있어서의 압력에 따라 예정된 속도들 사이에서 순환할 수 있다. 다른 실시예에서는, 토출 챔버(185)의 압력이 예정된 임계값(예컨대, 설정점 또는 최고 압력 임계값)보다 높으면 공급 모터(175)의 속도가 계속 줄어들 수 있고, 토출 챔버(185)의 압력이 예정된 임계값(예컨대, 설정점 또는 최저 압력 임계값) 밑으로 떨어지면 공급 모터의 속도가 계속 높아질 수 있다.

전술한 바와 같이, 다단 펌프(100)는 토출 챔버(185)에 있어서의 압력에 따라 속도를 변경할 수 있는 공급 모터(175)(예컨대, 스텝 모터, 무브러시 DC 모터, 또는 그 밖의 모터)를 구비한 공급 펌프(150)를 포함한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 공급 펌프는 공압 작동식 다이어프램 펌프일 수 있다. 도 12는 공압 공급 펌프(515)를 포함하는 다단 펌프(510)의 일 실시예를 보여주는 모식도이다. 다단 펌프(100)와 마찬가지로, 다단 펌프(515)는 공급 단 부분(105)과 별도의 토출 단 부분(110)을 포함한다. 공정 유체로부터 불순물을 여과하기 위한 필터(120)는, 유체의 흐름의 관점에서 보면 공급 단 부분(105)과 토출 단 부분(110) 사이에 위치한다. 예컨대 유입 밸브(125), 격리 밸브(130), 차단 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 배출 밸브(145) 및 유출 밸브(147) 등을 비롯한 다수의 밸브가 다단 펌프(100)를 통과하는 유체의 흐름을 제어할 수 있다. 토출 단 부분(110)은 토출 단(110)에 있어서의 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(112)를 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 측정된 압력은 후술하는 바와 같이 여러 펌프의 속도를 제어하는데 사용될 수 있다.

공급 펌프(515)는 개방된 유입 밸브(125)를 통해 유체 공급원으로부터 유체를 끌어들일 수 있는 공급 챔버(520)를 포함한다. 공급 챔버(520)에 대한 액체의 출입을 제어하기 위해, 공급 밸브(525)는 공급 다이어프램(530)에 부압, 정의 공급 압력, 또는 대기압을 인가할지를 제어한다. 일 실시예에 따르면, 가압된 N₂를 이용하여 공급 압력을 제공할 수 있다. 유체를 공급 챔버(520) 안으로 끌어들이려면, 공급 다이어프램(530)이 공급 챔버(520)의 벽에 맞닿게 당겨지도록 공급 다이어프램(530)에 부압을 인가한다. 유체를 공급 챔버(520) 밖으로 밀어내려면, 공급 다이어프램(530)에 공급 압력을 인가할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 여과 구간 동안에는 공급 압력을 공급 다이어프램(530)에 선택적으로 인가하여, 토출 챔버(185)에 있어서의 압력을 조절할 수 있다. 여과가 시작될 때, 공급 압력을 공급 다이어프램(530)에 인가한다. 토출 챔버(185)에서 예정된 압력 임계값(예컨대, 초기 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 예정된 임계값)이 달성될 때까지[예컨대, 압력 센서(112)에 의해 결정됨], 상기 공급 압력이 계속 인가된다. 초기 임계값에 이르게 되면, 토출 펌프(180)의 토출 모터(200)는 토출 챔버(185) 내에 유체를 위한 가용 체적을 더 제공하도록 후진하기 시작한다. 압력 센서(112)는 토출 챔버(185)의 압력을 계속 판독할 수 있다. 토출 챔버에 있어서의 유체 압력이 예정된 임계값(예컨대, 최고 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 임계값)을 초과하면, 공급 펌프(515)에서 공급 압력이 제거되거나 줄어들 수 있다. 토출 챔버(185)에 있어서의 유체 압력이 예정된 임계값(에컨대, 최저 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 예정된 임계값) 밑으로 떨어지면, 공급 펌프(515)에 공급 압력이 다시 가해질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 토출 펌프에서 측정된 압력에 기초하여 공급 펌프의 작동을 조정하는 것에 의하여, 여과 구간 동안에 유체의 압력을 조절하는 시스템 및 방법을 제공한다. 예컨대, 공급 펌프 모터의 속도를 높이거나 낮추는 것에 의해, 공급 펌프에 인가되는 공급 압력을 높이거나 낮추는 것에 의해, 또는 하류측 공정 유체의 압력을 높이거나 낮추도록 공급 펌프의 작동을 다른 방식으로 조정하는 것에 의해, 공급 펌프의 작동이 변경될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 배출 구간 동안에 유체의 압력을 제어한다. 도 2를 참조하면, 차단 밸브(135)가 배출 구간 동안에 개방 상태로 유지되어 있는 경우 압력 센서(112)는 토출 챔버(185)의 유체의 압력을 측정할 것인데, 이 압력은 필터(120)에 있어서의 유체의 압력에 의해 영향을 받을 것이다. 토출 챔버의 유체 압력이 예정된 임계값(예컨대, 최고 압력 임계값 또는 설정점)을 초과하는 경우 공급 모터(175)의 속도를 줄일 수 있고(또는 도 12의 예에서는 공급 압력을 감소시킬 수 있고), 상기 압력이 예정된 임계값(예컨대, 최저 압력 임계값 또는 설정점)으로 하락하는 경우 공급 모터(175)의 속도를 높일 수 있다(또는 도 12의 예에서는 공급 압력을 증대시킬 수 있다). 다른 실시예에 따르면, 사용자는 소정의 배출 유량(예컨대, 0.05 cc/초) 및 배출량(예컨대 0.15 cc 또는 3초)을 제공할 수 있고, 공급 모터는 특정 분량의 시간 동안에 적절한 유량으로 유체를 변위시킬 수 있다.

전술한 내용으로부터 파악할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예는 제1 단 펌프(예컨대, 공급 펌프)와 제2 단 펌프(예컨대, 토출 펌프)를 구비하고, 제2 단 펌프는 제2 단 펌프에 있어서의 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서를 구비하는 것인 다단 펌프의 압력 제어용 시스템을 제공한다. 펌프 제어기는 제1 단 펌프의 작동을 조정하는 것을 통해 제2 단 펌프에 있어서의 유체 압력을 조절할 수 있다. 펌프 제어기는 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서에 연결되고(즉, 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서와 통신하도록 작동 가능하고), 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하도록 작동 가능하다. 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값(예컨대, 설정점, 최고 압력 임계값, 또는 그 밖의 압력 임계값)에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 펌프 제어기는 (예컨대, 제1 단 펌프의 모터 속도를 늦추거나, 공급 압력을 줄이거나, 또는 다른 방식으로 유체에 대한 압력을 감소시키는 것을 통해) 제1 단 펌프가 유체에 압력을 덜 인가하게 할 수 있다. 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 임계값(예컨대, 설정점, 최저 압력 임계값, 또는 그 밖의 임계값)에 못 미친다는 것을 압력 측정값이 나타낼 경우, 펌프 제어기는 (예컨대, 제1 단 펌프의 모터 속도를 높이거나, 공급 압력을 증가시키거나, 또는 다른 방식으로 유체에 대한 압력을 증대시키는 것을 통해) 제1 단 펌프가 유체에 압력을 더 인가하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 다단 펌프에 있어서 토출 펌프의 유체 압력을 제어하기 위한 방법을 포함한다. 이 방법은 공급 펌프에 있어서의 유체에 압력을 가하는 단계와, 공급 펌프의 하류측에 있는 토출 펌프에 있어서의 유체 압력을 측정하는 단계와, 토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최고 압력 임계값에 도달한 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 높이고, 또는 토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최저 압력 임계값에 못 미치는 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 감소시키는 단계를 포함할 수 있다. 최저 압력 임계값과 최고 압력 임계값 모두 설정점일 수 있다는 것을 유의하라.

본 발명의 또 다른 실시예는, 펌프를 제어하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 포함한다. 이 컴퓨터 프로그램 제품은 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 명령의 세트를 포함할 수 있다. 상기 명령은 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하고, 이 압력 측정값을 제1 예정된 임계값(최고 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 임계값)과 비교하며, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우 (예컨대, 모터의 속도를 줄이라는 지시를 제1 단 펌프에 내리거나, 공급 압력을 덜 가하거나, 또는 다른 방식으로 제1 단 펌프가 유체에 가하는 압력을 줄이는 것을 통해) 유체에 압력을 덜 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 추가적으로, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제2 임계값 밑으로 떨어졌다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우 유체에 압력을 더 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 실행 가능한 명령을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예는, 반도체 제조 공정에 사용하기에 적합한 다단 펌프를 포함하는데, 이 다단 펌프는 공급 펌프, 이 공급 펌프와 유체 연통하는 필터, 이 필터와 유체 연통하는 토출 펌프, 공급 펌프와 필터 사이에 위치하는 격리 밸브, 필터와 토출 펌프 사이에 위치하는 차단 밸브, 토출 펌프에 있어서의 압력을 측정하기 위한 압력 센서, 및 공급 펌프, 토출 펌프 및 압력 센서에 연결된(즉, 공급 펌프, 토출 펌프 및 압력 센서와 통신하도록 작동 가능한) 제어기를 포함한다. 공급 펌프는 공급 챔버, 이 공급 챔버 내에 있는 공급 다이어프램, 공급 다이어프램을 변위시키도록 공급 다이어프램에 접촉해 있는 공급 피스톤, 공급 피스톤에 연결된 공급 리드 나사, 및 공급 피스톤을 움직이게 하는 운동을 공급 리드 나사에 가하도록 공급 리드 나사에 연결된 공급 모터를 더 포함한다. 토출 펌프는 토출 챔버, 이 토출 챔버 내에 있는 토출 다이어프램, 토출 다이어프램을 변위시키도록 토출 다이어프램에 접촉해 있는 토출 피스톤, 이 토출 피스톤을 토출 챔버 내에서 변위시키도록 토출 피스톤에 연결된 토출 리드 나사, 및 토출 피스톤을 움직이게 하는 운동을 토출 리드 나사에 가하도록 토출 리드 나사에 연결된 토출 모터를 더 포함한다. 제어기는 압력 센서로부터의 압력 측정값을 수신하도록 작동 가능하다. 토출 챔버의 유체 압력이 설정점에 처음 도달했다는 것을 압력 측정값이 나타낼 경우, 제어기는 토출 피스톤을 거의 일정한 속도로 후퇴시키게 작동하라는 지시를 토출 모터에 내린다. 다음 압력 측정에 있어서, 제어기는 토출 챔버의 유체 압력이 설정점보다 높다는 것을 다음 압력 측정값이 나타낼 경우 속도를 줄여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내리고, 다음 압력 측정값이 설정점보다 낮은 경우에는 속도를 높여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내린다.

전술한 시스템과 방법은 유체를 정확하고 신뢰 가능하게 토출하지만, 종종 펌프의 부적절한 작동은 공정 타이밍의 변동 또는 상기 펌프들에 있어서의 정상적인 마멸 및 인열(예컨대, 정지 밸브의 오작동, 유체 배관의 결함, 막힌 노즐, 유로 내의 공기 등)의 증거가 될 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 임박한 고장 상황 또는 부적절한 작동을 검출하는 것이 바람직하다. 일 실시예에 따르면, 이를 달성하기 위해, 본 발명은 펌프의 적절한 작동을 검증하고 펌프의 임박한 고장 상황을 검출하는 것을 포함하는 펌프 모니터 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 여러 작동 동작이나 상황 중에서도 특히 유체의 펌프로부터의 정확한 토출 또는 펌프 내에 있는 필터의 적절한 작동을 확인할 수 있다.

도 13은 부적절한 작동을 검출하거나 (또는 달리 말하면 적절한 작동을 검증하거나), 임박한 고장 상황을 검출하거나, 또는 전술한 펌프의 실시예를 비롯한 펌프(이러한 펌프의 일례로는 Entegris Inc.에서 제조한 IG 미니 펌프가 있음)에 있어서 정상 상태에서 벗어나 있는 거의 모든 다른 상황을 검출하기 위한 방법의 일 실시예를 보여주는 흐름도이다. 보다 구체적으로, 하나 이상의 파라미터에 대하여 기본 프로파일을 수립할 수 있다(단계 1310). 그 후에, 펌프(100)가 작동하는 동안에 상기 파라미터를 측정하여 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 기본 프로파일과 작동 프로파일을 하나 이상의 대응하는 점 또는 부분에서 비교할 수 있다(단계 1330). 작동 프로파일과 기본 프로파일의 차이가 소정의 허용 오차보다 큰 경우에(단계 1340), 경고 상황이 나타날 수 있고(단계 1350), 그렇지 않으면 펌프(100)는 계속 작동할 수 있다.

특정 파라미터에 대하여 기본 프로파일을 수립하기 위해(단계 1310), 기본 또는 "중요" 실행 동안에 파라미터를 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 펌프(100)의 조작자 또는 사용자는 펌프(100)를 펌프의 액체 사용시의 세부 조건대로, 즉 펌프(100)의 정상 사용 또는 작동 동안에 펌프(100)에 사용되는 상황 및 장착 상태와 실질적으로 유사하거나 동일한 상황 및 장착 상태로, 세팅할 수 있다. 그 후에, 펌프(100)는 (도 3과 관련하여 전술한 바와 같이) 토출 사이클 동안에 유체를 사용자의 레시피에 따라 토출하도록 작동될 것이다. 이러한 토출 사이클 동안에, 파라미터는 실질적으로 계속, 또는 점의 집합에서 측정될 수 있고, 그 결과 상기 파라미터에 대한 작동 프로파일이 형성된다. 한 가지 구체적인 실시예에서, 파라미터는 대략 1 ㎳ 내지 10 ㎳의 간격을 두고 샘플링될 수 있다.

그 후에, 사용자는 펌프(100)가 상기 토출 사이클 동안에 적절히 작동되었는가와, 상기 토출 사이클 동안에 펌프(100)에 의해 이루어진 토출이 이 토출의 허용 오차 또는 세부 조건의 범위 내에 있는가를 검증할 수 있다. 펌프의 작동과 토출이 모두 사용자를 만족시키면, 사용자는 이 작동 프로파일(예컨대, 토출 사이클 동안에 파라미터에 대하여 취한 측정값)을 파라미터에 대한 기본 프로파일로서 사용하는 것이 바람직하다는 것을 펌프 제어기(20)를 통해 표시할 수 있다. 이러한 방식으로, 하나 이상의 파라미터에 대한 기본 프로파일이 수립될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 다단 펌프를 작동하는 동안에 토출 챔버(185)에 있어서의 압력 프로파일의 일 실시예를 예시한다. 전술한 내용을 읽고 난 후에는, 하나 이상의 파라미터 각각에 대한 기본 프로파일이 사용자가 원하는 각각의 펌프(100) 사용 레시피에 대하여 수립될 수 있고, 그 결과 펌프(100)가 이러한 레시피에 의해 사용될 때 이러한 레시피와 관련이 있는 기본 프로파일(들)이 임의의 뒤이은 비교를 위해 사용될 수 있다는 점이 명백해질 것이다.

파라미터에 대한 기본 프로파일이 사용자에 의해 수립될 수 있지만, 기본 프로파일을 수립(단계 1310)하는 데에는 다른 방법도 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 프로파일에 대한 기본 프로파일은 또한 펌프(100)의 사용자가 이용하는 것과 유사한 시험대를 사용하여 펌프(100)의 제조자가 펌프(100)를 교정하는 동안에 형성되어 펌프 제어기(20)에 저장될 수 있다. 또한, 기본 프로파일은 작동 프로파일을 기본 프로파일로서 이용하는 것에 의해 수립될 수 있는데, 이 경우에는 작동 프로파일이 특정 레시피를 이용하여 토출 사이클을 실행하는 동안에 세이브되고 이 토출 동안에는 에러가 펌프 제어기(20)에 의해 검출되지 않았다. 실제로는, 일 실시예에서, 기본 프로파일은 에러가 펌프 제어기(20)에 의해 검출되는 않았던 이전에 저장해 놓은 작동 프로파일을 사용하여 정기적으로 갱신될 수 있다.

기본 프로파일이 하나 이상의 파라미터에 대하여 수립된(단계 1310) 이후에, 이들 파라미터 각각을 펌프(100)가 작동하는 동안에 펌프 제어기(20)로 모니터하여, 하나 이상의 파라미터 각각에 대응하는 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이들 작동 프로파일 각각은 펌프 제어기(20)에 의해 저장될 수 있다. 게다가, 일 실시예에서 이들 작동 프로파일은 대략 1 ㎳ 내지 10 ㎳의 간격을 두고 파라미터를 샘플링하는 것에 의해 형성될 수 있다.

그 후에, 펌프(100)의 작동 중에 일어날 수 있는 여러 문제를 검출하기 위해, 펌프(100)의 작동 중에 형성된 소정 파라미터에 대한 작동 프로파일을 동일 파라미터에 대응하는 기본 프로파일과 비교할 수 있다(단계 1330). 이러한 비교는 펌프 제어기(20)에 의해 실시될 수 있으며, 추측 가능하듯이 이러한 비교는 다양한 형태를 취할 수 있다. 예컨대, 기본 프로파일의 하나 이상의 점에 있어서 파라미터의 값이 작동 프로파일의 실질적으로 동등한 점에 있어서 파라미터의 값과 비교될 수 있고; 기본 프로파일의 평균값이 작동 프로파일의 평균값과 비교될 수 있으며; 기본 프로파일의 일부분 동안에 있어서 파라미터의 평균값이 작동 프로파일의 실질적으로 동일한 부분 동안에 있어서 파라미터의 평균값과 비교될 수 있다.

전술한 비교 타입은 단지 예시적인 것이고, 기본 프로파일과 작동 프로파일 사이의 임의의 적절한 비교가 이용될 수 있음은 물론이다. 실제로는, 많은 경우에 하나 이상의 비교, 또는 비교 타입을 이용하여, 특정 문제 또는 상황이 발생하였는가를 결정할 수 있다. 또한, 이용되는 비교의 타입(들)은 적어도 부분적으로 검출하려고 시도하는 상황에 따라 결정될 수 있음은 물론이다. 이와 마찬가지로, 작동 프로파일과 기본 프로파일의 점(들), 또는 부분은 또한 다른 인자 중에서도, 특히 검출하려고 시도하는 상황에 따라 결정될 수 있다. 추가적으로, 이용되는 비교는 펌프의 작동 중에, 특정 토출 사이클 동안에, 또는 특정 토출 사이클의 완료 이후에 실질적으로 실시간 실시될 수 있다는 것을 파악하게 될 것이다.

차이가 소정 허용 오차의 밖에 있다는 비교 결과가 나오면(단계 1340), 펌프 제어기(20)에서 경보가 등재될 수 있다. 이러한 경보는 펌프 제어기(20)에 의해 나타내어질 수 있고, 또는 경보는 펌프 제어기(20)와 상호 접속되어 있는 도구 제어기로 보내질 수 있다. 앞서 거론된 비교의 타입과 마찬가지로, 소정의 비교에 이용되는 특정 허용 오차는 광범위한 인자, 예컨대 비교가 이루어지는 프로파일들의 점(들)이나 부분, 사용자의 펌프(100) 사용 방법이나 레시피, 펌프(100)에 의해 토출되는 유체의 타입, 이용되는 파라미터(들), 검출하고자 하는 상황이나 문제, 사용자의 요구, 또는 허용 오차에 대한 사용자 조정 등에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 허용 오차는 기본 프로파일의 비교 점 또는 설정된 수치에 있어서 파라미터의 값의 비율일 수 있고, 허용 오차는 비교 점(또는 부분)에 따라 기본 프로파일과 작동 프로파일을 비교할 때 다를 수 있으며, 비교 점에 있어서 작동 프로파일의 파라미터의 값이 비교 점에 있어서 기본 프로파일의 파라미터의 값보다 큰 경우 등과 같은 경우보다는, 비교 점에 있어서 작동 프로파일의 파라미터의 값이 비교 점에 있어서 기본 프로파일의 파라미터의 값보다 적은 경우에 다른 허용 오차를 가질 수 있다.

앞서 제시한 시스템 및 방법에 대한 실시예의 설명은 특정 실시예를 참조하면 더 잘 파악될 것이다. 앞서 언급한 바와 같이, 유체가 정확하게 토출되었는가를 확인하는 것은 매우 바람직할 수 있다. 펌프(100)의 토출 구간 동안에, 유출 밸브(147)는 개방되고 토출 펌프(180)는 토출 챔버(185) 내의 유체에 압력을 가한다. 유출 밸브(147)는 토출 펌프(180)보다 느리게 제어에 응답할 수 있기 때문에, 유출 밸브(147)가 먼저 개방되고 예정된 약간의 기간이 지난 이후에 토출 모터(200)가 기동될 수 있다. 이에 의해, 토출 펌프(180)가 유체를 부분 개방된 유출 밸브(147)를 통과하게 밀어넣는 것이 방지된다. 또한, 이에 의해, 유출 밸브의 개방으로 인해 유체가 토출 노즐을 향해 올라가는 것과, 뒤이어 토출 모터의 작동으로 인해 유체가 전진 운동하는 것이 방지된다. 다른 실시예에서는, 유출 밸브(147)가 개방되고 이와 동시에 토출 펌프(180)에 의해 토출이 시작될 수 있다.

토출 모터(210)의 부적절한 작동 타이밍 및/또는 유출 밸브(147)의 부적절한 타이밍이 부적절한 토출을 초래할 수 있기 때문에, 많은 경우에 부적절한 토출은 펌프(100)의 토출 구간 동안의 토출 챔버(185) 압력에 나타날 수 있다. 예컨대, 유출 밸브(147)의 막힘이 발생했거나 혹은 유출 밸브(147)의 개방이 지연되었다고 가정한다. 이러한 상황은 토출 구간이 시작되는 동안에 압력 스파이크를 야기할 것이고, 또는 토출 구간의 전반에 걸쳐서 토출 모터(222)가 유체를 유출 밸브(147)를 통해 밀어내려고 시도할 때 항상 고압을 야기할 것이다. 이와 마찬가지로, 유출 밸브(147)의 조기 폐쇄도 또한 토출 구간의 종료 시에 압력 스파이크를 야기할 수 있다.

따라서, 만족스러운 토출이 일어났다는 것을 확인하기 위해, 또는 유체의 펌프(100)로부터의 토출과 관련한 문제를 검출하기 위해, 일 실시예에서는 토출 사이클 동안의 토출 챔버(185) 압력의 파라미터를 사용하여 기본 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1310). 그 후에, 다음 토출 사이클 동안의 토출 챔버(185) 압력을 압력 센서(112)를 이용해 모니터하여 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이러한 작동 프로파일을 기본 프로파일에 대해 비교하여(단계 1330), 경보를 울려야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350).

앞서 거론한 바와 같이, 부적절한 토출은 펌프(100)의 작동 중에서 토출 구간 동안의 토출 챔버(185) 압력의 변동을 통해 나타날 수 있다. 그러나, 보다 구체적으로 말하면, 부적절한 토출의 원인이 갖는 특성으로 인하여, 상기 압력의 변동은 토출 구간 동안의 특정 점들에서 더 우세할 수 있다. 따라서, 일 실시예에서는 기본 압력 프로파일과 작동 압력 프로파일을 비교할 때(단계 1330) 네 번의 비교가 실시될 수 있다. 첫 번째 비교는 기본 프로파일에 따른 토출 구간 동안의 압력의 평균값과 작동 프로파일에 따른 토출 구간 동안의 압력의 평균값을 비교하는 것일 수 있다. 이러한 비교는 토출 구간 동안에 일어날 수 있는 임의의 종류의 갑작스런 막힘을 검출하는 역할을 할 수 있다.

두 번째 비교는 토출 구간의 시작과 가까운 점에서의 압력 값을 비교하는 것일 수 있다. 예컨대, 기본 프로파일에 따른 토출 구간의 대략 15% 정도에 있는 하나 이상의 점에 있어서의 압력 값을, 작동 프로파일에 따른 토출 구간의 실질적으로 동일한 점에 있어서의 압력 값과 비교할 수 있다. 이러한 비교는 토출이 시작되는 동안에 밸브가 부적절하게 작동함으로써 초래되는 흐름의 제한을 검출하는 역할을 할 수 있다.

세 번째 비교는 토출 구간의 중간과 가까운 점에서의 압력 값을 비교하는 것일 수 있다. 예컨대, 기본 프로파일에 따른 토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 하나 이상의 점에 있어서의 압력 값을, 작동 프로파일에 따른 토출 구간의 실질적으 로 동일한 점에 있어서의 압력 값과 비교할 수 있다.

마지막(네 번째) 비교는 토출 구간의 종료와 가까운 점에서의 압력 값을 비교하는 것일 수 있다. 예컨대, 기본 프로파일에 따른 토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 하나 이상의 점에 있어서의 압력 값을, 작동 프로파일에 따른 토출 구간의 실질적으로 동일한 점에 있어서의 압력 값과 비교할 수 있다. 이러한 비교는 토출 구간의 종료 부분 동안에 밸브가 부적절하게 작동함으로써 초래되는 흐름의 제한을 검출하는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라 다단 펌프가 작동하는 동안에 토출 챔버(185)에 있어서 압력 프로파일의 일 실시예를 보여주는 도 14를 참조하면, 특정 실시예에서 수반되는 전술한 여러 비교(단계 1330)가 더 잘 파악될 것이다. 대략 점(1440)에서, 토출 구간이 시작되어 토출 펌프(180)가 유체를 출구 밖으로 밀어낸다. 대략 점(1445)에서 토출 구간이 종료된다.

따라서, 앞서 거론한 바와 같이, 본 발명에 따른 시스템 및 방법의 일 실시예에서, 기본 압력 프로파일과 작동 압력 프로파일을 비교할 때, 첫 번째 비교에서는 대략 점(1440)과 점(1445) 사이의 압력의 평균값을 비교할 수 있고, 두 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 15% 정도에 있는 점(1410)에서 기본 압력 프로파일의 값과 작동 압력 프로파일의 값을 비교할 수 있으며, 세 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 점(1420)에서 기본 압력 프로파일의 값과 작동 압력 프로파일의 값을 비교할 수 있고, 네 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 점(1430)에서 기본 압력 프로파일의 값과 작동 압력 프로파일의 값을 비교할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 이들 비교 각각의 결과를 허용 오차와 비교하여(단계 1340) 경보를 울려야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350). 게다가, 소정의 비교에 이용되는 특정 허용 오차는 앞서 거론한 바와 같은 광범위한 인자에 따라 결정될 수 있다. 그러나, 이용되는 파라미터가 토출 구간 동안의 토출 챔버(185)의 압력인 많은 경우에, 토출 구간 동안의 압력 간에 차이가 거의 없어야 한다. 따라서, 이러한 경우에 이용되는 허용 오차는 매우 작을 수 있고, 예컨대 0.01 내지 0.5 PSI이다. 다시 말해서, 소정 점에 있어서의 작동 압력 프로파일의 값이 실질적으로 동일한 점에 있어서의 기본 압력 프로파일의 값으로부터 대략 0.02 PSI 이상만큼 차이가 난다면, 경보가 울릴 수 있다(단계 1350).

다단 펌프의 일 실시예가 작동하는 동안의 토출 챔버(185)에 있어서의 기본 압력 프로파일과, 이 다단 펌프가 뒤이어 작동하는 동안의 토출 챔버(185)에 있어서의 작동 압력 프로파일을 보여주는 도 15를 참조하면, 기본 압력 프로파일과 작동 압력 프로파일 간의 비교가 더 잘 설명될 것이다. 대략 점(1540)에서, 토출 구간이 시작되어 토출 펌프(180)가 유체를 출구 밖으로 밀어낸다. 대략 점(1545)에서 토출 구간이 종료된다. 토출 구간 중의 일부분 동안에 작동 압력 프로파일(1550)이 기본 압력 프로파일(1560)과는 뚜렷이 다르며, 이는 작동 압력 프로파일(1550)에 따른 토출 구간 동안에 일어나는 토출에서 문제가 발생할 수 있다는 것을 나타낸다는 것을 유의하라. 이와 같은 발생 가능한 문제는 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예를 이용하여 검출할 수 있다.

구체적으로 말하면, 앞서 예시한 비교를 이용하여, 첫 번째 비교에서는 대략 점(1540)과 점(1545) 사이의 평균값을 비교할 수 있다. 토출 구간의 시작 및 종료 중에, 작동 압력 프로파일(1550)이 기본 압력 프로파일(1540)과 다르면, 상기 첫 번째 비교에서는 상당한 차이가 나타날 것이다. 두 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 15% 정도에 있는 점(1510)에서 기본 압력 프로파일(1540)의 값과 작동 압력 프로파일(1550)의 값을 비교할 수 있다. 확인할 수 있는 바와 같이, 점(1510)에서는 작동 압력 프로파일(1550)의 값이 기본 압력 프로파일(1540)의 값으로부터 약 1 PSI만큼 차이가 난다. 세 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 점(1520)에서 기본 압력 프로파일(1540)의 값과 작동 압력 프로파일(1550)의 값을 비교할 수 있다. 확인할 수 있는 바와 같이, 점(1520)에서는 작동 압력 프로파일(1550)의 값이 기본 압력 프로파일(1540)의 값과 거의 동일할 수 있다. 네 번째 비교에서는 토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 점(1530)에서 기본 압력 프로파일(1540)의 값과 작동 압력 프로파일(1550)의 값을 비교할 수 있다. 확인할 수 있는 바와 같이, 점(1530)에서는 작동 압력 프로파일(1550)의 값이 기본 압력 프로파일(1540)의 값으로부터 약 5 PSI만큼 차이가 난다. 따라서, 전술한 네 번의 비교 중에서 세 번의 비교에서, 특정 허용 오차의 범위 밖에 있다는 비교 결과가 얻어질 수 있다.

그 결과, 도 15에 도시된 예에서는 경보가 울릴 수 있다(단계 1350). 이 경보는 차이가 검출되었음을 사용자에게 환기시켜서 펌프(100)를 정지시키는 역할을 할 수 있다. 이러한 경보는 펌프 제어기(20)를 통해 제공될 수 있으며, 추가적으 로 상기 경보는 경보가 울리게 된 원인이 되는 파라미터에 대한 기본 프로파일과 작동 프로파일 중 어느 하나를 디스플레이하거나, 또는 기본 프로파일과 작동 프로파일을 예컨대 (도 15에 도시된 바와 같이) 서로 중첩하여 함께 디스플레이하는 옵션을 사용자에게 제공할 수 있다. 몇몇 예에서, 사용자는 펌프(100)의 작동을 재개하기 전에 상기 경보를 해제하여야 한다. 사용자로 하여금 펌프(100)의 작동 또는 공정을 재개하기 전에 경보를 해제하게 하면, 실질적으로 스크랩을 야기할 수 있는 상황들이 검출되거나 발생한 직후에 사용자로 하여금 이러한 상황을 개선하게 하는 것을 통해 스크랩 발생이 방지될 수 있다.

본 발명에 따른 시스템 및 방법의 광범위한 가능성을 다른 예를 사용하여 예시하는 것도 유용할 수 있다. 펌프(100)가 작동하는 동안에, 펌프(100)의 유로를 통과하는 유체는 전술한 바와 같이 하나 이상의 작동 구간에서 필터(120)를 통과할 수 있다. 이러한 여과 구간 중의 한 구간에서 필터가 새로운 것이면, 필터에 의해 야기될 수 있는 필터(120)를 통한 압력 강하는 무시해도 좋을 정도로 작다. 그러나, 펌프(100)의 반복된 작동을 통해, 필터(120)의 기공이 막히게 될 수 있으며, 그 결과 필터(120)를 통과하는 흐름에 대한 저항이 커질 수 있다. 결국에, 필터(120)의 막힘은 펌프(100)의 부적절한 작동 또는 토출되는 유체에 대한 손상을 초래할 수 있다. 따라서, 필터(120)의 막힘이 문제시되기 이전에, 필터(120)의 막힘을 검출하는 것이 바람직할 것이다.

앞서 언급한 바와 같이, 일 실시예에 따르면, 여과 구간 동안에는 공급 다이어프램(530)에 대한 공급 압력을 선택적으로 인가하는 것을 통해 토출 챔버(185)에 있어서의 압력을 조절할 수 있다. 여과 구간이 시작될 때, 공급 압력이 공급 다이어프램(530)에 인가된다. 토출 챔버(185)에서 예정된 압력 임계값(예컨대, 초기 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 예정된 임계값)이 달성될 때까지[예컨대, 압력 센서(112)에 의해 결정됨], 상기 공급 압력이 계속 인가된다. 초기 임계값에 이르게 되면, 토출 펌프(180)의 토출 모터(200)는 토출 챔버(185) 내에 유체를 위한 가용 체적을 더 제공하도록 후진하기 시작한다. 압력 센서(112)는 토출 챔버(185)의 압력을 계속 판독할 수 있다. 토출 챔버에 있어서의 유체 압력이 예정된 임계값(예컨대, 최고 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 임계값)을 초과하면, 공급 펌프(515)에서 공급 압력이 제거되거나 줄어들 수 있다. 토출 챔버(185)에 있어서의 유체 압력이 예정된 임계값(에컨대, 최저 압력 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 예정된 임계값) 밑으로 떨어지면, 공급 펌프(515)에 공급 압력이 다시 가해질 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예는, 토출 펌프에서 측정된 압력에 기초하여 공급 펌프의 작동을 조정하는 것에 의하여, 여과 구간 동안에 유체의 압력을 조절하는 시스템 및 방법을 제공한다. 예컨대, 공급 펌프 모터의 속도를 높이거나 낮추는 것에 의해, 공급 펌프에 인가되는 공급 압력을 높이거나 낮추는 것에 의해, 또는 하류측 공정 유체의 압력을 높이거나 낮추도록 공급 펌프의 작동을 다른 방식으로 조정하는 것에 의해, 공급 펌프의 작동이 변경될 수 있다.

이상의 설명으로부터 확인할 수 있는 바와 같이, 이후에 필터(120)가 더 막히게 되고 이와 상응하게 필터(120)를 통한 압력 강하가 커지므로, 여과 구간 동안에 토출 챔버(185)의 압력을 동일한 값으로 유지하려면, 공급 모터(175)를 더 빨 리, 더 빈번하게, 또는 더 높은 속도로 작동시킬 필요가 있거나, 또는 특정 경우에는 (예컨대, 필터가 완전히 막힌 경우에는) 공급 모터(175)가 토출 챔버의 압력을 동일한 값으로 유지할 수가 전혀 없다. 여과 구간 동안에 공급 모터(175)의 속도를 모니터하면, 필터(120)의 막힘을 검출할 수 있다.

이 때문에, 일 실시예에서는 필터(120)의 막힘을 검출하기 위해, 필터(120)가 새로운 것일 때의 여과 구간 동안에 (또는 사용자에 의해 결정되는 그 밖의 몇몇 점 등에서) 공급 모터(175)의 속도에 관한 파라미터[또는 공급 모터(175)의 속도를 제어하기 위한 신호]를 사용하여 기본 프로파일을 형성하고(단계 1310) 펌프 제어기(20)에 저장할 수 있다. 뒤이어, 다음 여과 구간 동안에 공급 모터(175)의 속도[또는 공급 모터(175)의 속도를 제어하기 위한 신호]를 펌프 제어기(20)에 의해 기록하여, 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이러한 공급 모터 속도의 작동 프로파일을 공급 모터 속도의 기본 프로파일에 대해 비교하여(단계 1330), 경보가 울려져야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350).

일 실시예에서 이러한 비교는 기본 프로파일에 따른 여과 구간 동안의 하나 이상의 점에 있어서 공급 모터 속도의 값과 작동 프로파일의 실질적으로 동등한 점의 집합에 있어서 공급 모터 속도의 값을 비교하는 형태를 취할 수 있는 한편, 다른 실시예에서 이러한 비교는 공급 모터(175)의 소정 범위의 제어 한도 내에서 기본 프로파일이 나타나는 시간의 비율과 공급 모터(175)의 소정 범위의 제어 한도 내에서 작동 프로파일이 나타나는 시간의 비율을 비교할 수 있다.

이와 유사하게, 본 발명의 실시예에 의하면 필터(120) 내의 공기가 검출될 수 있다. 일 실시예에서는, 예비 여과 구간 동안에 공급 모터(175)는 토출 챔버(185)에서 예정된 압력 임계값(예컨대, 초기 임계값, 설정점, 또는 그 밖의 예정된 임계값)이 달성될 때까지[예컨대, 압력 센서(112)에 의해 결정됨] 계속 압력을 인가한다. 필터(120) 내에 공기가 존재한다면, 유체가 토출 챔버(185)에서 초기 압력에 도달하는데 걸리는 시간이 더 길어질 수 있다. 예컨대, 필터(120)가 완전하게 준비되어 있다면, 토출 챔버(185)에서 5 PSI에 도달하는데 100개의 공급 모터(175) 스텝이 필요하고 대략 100 ㎳의 시간이 걸릴 수 있지만, 필터(120) 내에 공기가 존재한다면, 상기 시간 또는 스텝의 개수가 뚜렷이 증대될 수 있다. 그 결과, 예비 여과 구간 동안에 토출 챔버(185)에서 초기 압력 임계값이 달성될 때까지 공급 모터(175)가 작동하는 시간을 모니터하는 것을 통해, 필터(120) 내의 공기가 검출될 수 있다.

이 때문에, 일 실시예에서는 필터(120) 내의 공기를 검출하기 위해, 예비 여과 구간 동안에 토출 챔버(185)에서 설정점 압력에 도달하는데 걸리는 시간에 관한 파라미터를 사용하여 기본 프로파일을 형성하고(단계 1310) 펌프 제어기(20)에 저장할 수 있다. 뒤이어, 다음 예비 여과 구간 동안에 토출 챔버(185)에서 설정점 압력에 도달하는데 걸리는 시간을 펌프 제어기(20)에 의해 기록하여, 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이러한 시간의 작동 프로파일을 시간의 기본 프로파일에 대해 비교하여(단계 1330), 경보가 울려져야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350).

본 발명의 다른 실시예는 토출 모터(200)의 위치를 모니터하는 것을 통해 정 확한 토출을 검증하는 것을 포함할 수 있다. 앞에서 상세히 설명한 바와 같이, 토출 구간 동안에는, 유출 밸브(147)가 개방되고 토출 펌프(180)는 토출이 완료될 때까지 토출 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가한다. 지금까지 확인할 수 있는 바와 같이, 토출 구간이 시작될 때 토출 모터(200)는 제1 위치에 있는 한편, 토출 구간이 끝날 때 토출 모터(200)는 제2 위치에 있을 수 있다.

일 실시예에서는 정확한 토출을 확인하기 위해, 토출 구간 동안에 토출 모터(200)의 위치에 관한 파라미터[또는 토출 모터(200)의 위치를 제어하기 위한 신호]를 사용하여 기본 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1310). 뒤이어, 다음 토출 구간 동안에 토출 모터(200)의 위치[또는 토출 모터(200)의 위치를 제어하기 위한 신호]를 펌프 제어기(20)에 의해 기록하여, 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이러한 토출 모터 위치의 작동 프로파일을 토출 모터 위치의 기본 프로파일에 대해 비교하여(단계 1330), 경보가 울려져야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350).

게다가, 이러한 비교는 다양한 인자에 따라 많은 형태를 취할 수 있다. 일 실시예에서는, 기본 프로파일에 따른 토출 구간의 종료 시에 있어서 토출 모터(200)의 위치의 값을, 작동 프로파일에 따른 토출 구간의 종료 시에 있어서 토출 모터(200)의 위치의 값과 비교할 수 있다. 다른 실시예에서는, 토출 구간 동안의 여러 점에 있어서, 기본 프로파일에 따른 토출 모터(200)의 위치의 값을, 작동 프로파일에 따른 토출 모터(200)의 위치의 값과 비교할 수 있다.

또한, 본 발명의 특정 실시예는 펌프(100)의 그 밖의 여러 기계 부품의 임박 한 고장을 검출하는데 유용할 수 있다. 예컨대, 많은 경우에 펌핑 시스템(10)은 폐루프 시스템이므로, 토출 모터(200)를 소정 범위만큼 움직이기 위해 토출 모터(200)에 제공되는 전류는 토출 모터(200)에 걸리는 부하에 따라 바뀔 수 있다. 이러한 특성은 발생 가능성이 있는 모터의 고장 또는 그 밖의 펌프(100) 내의 기계적 고장, 예컨대 롤링 피스톤이나 롤링 다이어프램의 문제, 리드 나사 문제 등을 검출하는데 이용될 수 있다.

따라서, 임박한 모터의 고장을 검출하기 위해, 본 발명의 시스템 및 방법의 실시예는 토출 구간 동안에 토출 모터(200)에 제공되는 전류에 관한 파라미터[또는 토출 모터(200)에 제공되는 전류를 제어하기 위한 신호]를 사용하여 기본 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1310). 뒤이어, 다음 토출 구간 동안에 토출 모터(200)에 제공되는 전류[또는 토출 모터(200)에 제공되는 전류를 제어하기 위한 신호]를 펌프 제어기(20)에 의해 기록하여 작동 프로파일을 형성할 수 있다(단계 1320). 그 후에, 이러한 토출 모터 전류의 작동 프로파일을 토출 모터 전류의 기본 프로파일에 대해 비교하여(단계 1330), 경보가 울려져야 하는가를 결정할 수 있다(단계 1350).

본 발명의 시스템 및 방법은 전술한 실시예를 참조로 하여 상세히 기술되었지만, 본 발명의 시스템 및 방법이 또한 그 밖의 광범위하고 다양한 용도를 망라할 수 있음은 물론이다. 예컨대, 본 발명의 시스템 및 방법의 실시예는, 토출 사이클 동안에 하나 이상의 파라미터에 대응하는 기본 프로파일을 기록하고, 이 기본 프로파일을 다음 토출 사이클 동안에 형성된 작동 프로파일과 비교하는 것을 통해, 펌 프의 완전한 토출 사이클 동안에 펌프의 작동을 확인하는데 이용될 수 있다. 2가지 프로파일을 전체 토출 사이클에 걸쳐서 비교함으로써, 하드웨어의 고장 또는 그 밖의 문제를 조기에 검출할 수 있다.

본 발명은 예시적인 실시예를 참조로 하여 본원에 상세히 서술되었지만, 이러한 서술 내용이 단지 예로서 주어진 것이고 한정의 의미를 갖는 것으로 해석되지 않음은 물론이다. 따라서, 전술한 본 발명에 따른 실시예의 세부 사항에 있어서의 많은 변화와 본 발명의 추가적인 실시예가 본 명세서를 참조로 한 당업자에게 명백할 것이고, 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다. 이러한 모든 변화와 추가적인 실시예는 청구된 본 발명의 범위 내에 속하는 것으로 고려된다.

Claims (54)

1. 제1 단 펌프;

   제1 단 펌프와 유체 연통하고 제1 단 펌프의 하류측에 있는 제2 단 펌프;

   유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서; 및

   제1 단 펌프의 작동을 조정하는 것을 통해 제2 단 펌프에 있어서의 유체 압력을 조절하고, 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서에 연결되어 있는 펌프 제어기로서, 파라미터에 대응하는 제1 작동 프로파일을 형성하도록 작동 가능하고, 제1 작동 프로파일과 관련된 하나 이상의 값 각각을 기본 프로파일과 관련된 대응하는 값과 비교하여, 상기 하나 이상의 값 각각이 상기 대응하는 값의 허용 오차 내에 있는가를 결정하도록 작동 가능한 것인 펌프 제어기

   를 포함하는 펌프 모니터용 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 작동 프로파일을 형성하는 것은, 펌프가 작동하는 동안의 점들의 집합 중 각각의 점에서 파라미터의 값을 기록하는 것을 포함하는 것인 펌프 모니터용 시스템.
3. 제2항에 있어서, 상기 점들의 집합은 대략 1 ㎳ 내지 10 ㎳의 간격을 두고 있는 것인 펌프 모니터용 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 펌프 제어기는 제2 작동 프로파일을 기록하고 이 제2 작동 프로파일을 기본 프로파일로서 저장하도록 더 작동 가능한 것인 펌프 모니터용 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 제1 단 펌프의 모터의 속도인 것인 펌프 모니터용 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 파라미터는 유체의 압력인 것인 펌프 모니터용 시스템.
7. 제6항에 있어서, 상기 하나 이상의 값은, 토출 구간 동안의 제1 작동 프로파일의 평균값에 대응하는 제1 값과, 토출 구간의 대략 10% 정도에 있는 제1 점에 대응하는 제2 값과, 토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 제2 점에 대응하는 제3 값, 그리고 토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 제3 점에 대응하는 제4 값을 포함하는 것인 펌프 모니터용 시스템.
8. 제6항에 있어서, 상기 허용 오차는 대략 0.1 내지 0.5 PSI인 것인 펌프 모니터용 시스템.
9. 제6항에 있어서, 상기 허용 오차는 상기 대응하는 값에 대한 비율인 것인 펌 프 모니터용 시스템.
10. 유체 펌프의 파라미터에 대응하는 제1 작동 프로파일을 형성하는 단계; 및

    제1 작동 프로파일과 관련된 하나 이상의 값 각각을 기본 프로파일과 관련된 대응하는 값과 비교하여, 상기 하나 이상의 값 각각이 상기 대응하는 값의 허용 오차 내에 있는가를 결정하는 단계

    를 포함하는 펌프 모니터 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 작동 프로파일을 형성하는 것은, 펌프가 작동하는 동안의 점들의 집합 중 각각의 점에서 파라미터의 값을 기록하는 것을 포함하는 것인 펌프 모니터 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 점들의 집합은 대략 1 ㎳ 내지 10 ㎳의 간격을 두고 있는 것인 펌프 모니터 방법.
13. 제10항에 있어서, 제2 작동 프로파일을 기록하는 단계; 및

    제2 작동 프로파일을 기본 프로파일로서 저장하는 단계를 더 포함하는 펌프 모니터 방법.
14. 제10항에 있어서, 상기 파라미터는 모터의 속도인 것인 펌프 모니터 방법.
15. 제10항에 있어서, 상기 파라미터는 유체의 압력인 것인 펌프 모니터 방법.
16. 제15항에 있어서, 상기 하나 이상의 값은,

    토출 구간 동안의 제1 작동 프로파일의 평균값에 대응하는 제1 값;

    토출 구간의 대략 10% 정도에 있는 제1 점에 대응하는 제2 값;

    토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 제2 점에 대응하는 제3 값; 및

    토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 제3 점에 대응하는 제4 값

    을 포함하는 것인 펌프 모니터 방법.
17. 제15항에 있어서, 상기 허용 오차는 대략 0.1 내지 0.5 PSI인 것인 펌프 모니터 방법.
18. 제15항에 있어서, 상기 허용 오차는 상기 대응하는 값에 대한 비율인 것인 펌프 모니터 방법.
19. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 명령의 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는,

    유체 펌프의 파라미터에 대응하는 제1 작동 프로파일을 형성하고, 그리고

    제1 작동 프로파일과 관련된 하나 이상의 값 각각을 기본 프로파일과 관련된 대응하는 값과 비교하여, 상기 하나 이상의 값 각각이 상기 대응하는 값의 허용 오차 내에 있는가를 결정하도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
20. 제19항에 있어서, 상기 제1 작동 프로파일을 형성하는 것은, 펌프가 작동하는 동안의 점들의 집합 중 각각의 점에서 파라미터의 값을 기록하는 것을 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
21. 제20항에 있어서, 상기 점들의 집합은 대략 1 ㎳ 내지 10 ㎳의 간격을 두고 있는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
22. 제19항에 있어서, 상기 명령은,

    제2 작동 프로파일을 기록하고, 그리고

    제2 작동 프로파일을 기본 프로파일로서 저장하도록 더 실행 가능한 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
23. 제19항에 있어서, 상기 파라미터는 모터의 속도인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
24. 제19항에 있어서, 상기 파라미터는 유체의 압력인 것인 컴퓨터 프로그램 제 품.
25. 제24항에 있어서, 상기 하나 이상의 값은,

    토출 구간 동안의 제1 작동 프로파일의 평균값에 대응하는 제1 값;

    토출 구간의 대략 10% 정도에 있는 제1 점에 대응하는 제2 값;

    토출 구간의 대략 50% 정도에 있는 제2 점에 대응하는 제3 값; 및

    토출 구간의 대략 90% 정도에 있는 제3 점에 대응하는 제4 값

    을 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
26. 제24항에 있어서, 상기 허용 오차는 대략 0.1 내지 0.5 PSI인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
27. 제24항에 있어서, 상기 허용 오차는 상기 대응하는 값에 대한 비율인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
28. 제1 단 펌프;

    제1 단 펌프와 유체 연통하고 제1 단 펌프의 하류측에 있는 제2 단 펌프;

    제2 단 펌프에 있어서 유체의 압력을 측정하기 위한 압력 센서; 및

    제1 단 펌프의 작동을 조정하는 것을 통해 제2 단 펌프에 있어서의 유체 압력을 조절하고, 제1 단 펌프, 제2 단 펌프 및 압력 센서에 연결되어 있는 펌프 제 어기로서, 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하고, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 제1 단 펌프로 하여금 유체에 압력을 덜 인가하게 하도록 작동 가능한 것인 펌프 제어기

    를 포함하는 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
29. 제28항에 있어서, 펌프 제어기는, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제2 예정된 임계값 밑으로 떨어졌다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 제1 단 펌프로 하여금 유체에 압력을 더 인가하게 하도록 더 작동 가능한 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
30. 제29항에 있어서, 제1 예정된 임계값은 최고 압력 임계값이고, 제2 예정된 임계값은 최저 압력 임계값인 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
31. 제29항에 있어서, 제1 단 펌프는 제1 단 펌프 모터의 속도를 높이는 것을 통해 압력을 더 가하고, 제1 단 펌프 모터의 속도를 줄이는 것을 통해 압력을 덜 가하는 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
32. 제29항에 있어서, 펌프 제어기는, 유체 압력이 초기 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 때, 제2 단 펌프를 일정한 속도로 후 퇴시키도록 더 작동 가능한 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
33. 제28항에 있어서, 제1 예정된 임계값은 설정점인 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
34. 제33항에 있어서, 펌프 제어기는, 유체 압력이 설정점보다 낮다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 제1 단 펌프로 하여금 유체에 압력을 더 인가하게 하도록 더 작동 가능한 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
35. 제34항에 있어서, 제1 단 펌프는 제1 단 펌프 모터의 속도를 높이는 것을 통해 유체에 압력을 더 가하고, 제1 단 펌프 모터의 속도를 줄이는 것을 통해 유체에 압력을 덜 가하는 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
36. 제34항에 있어서, 펌프 제어기는, 유체 압력이 설정점에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 때, 제2 단 펌프를 일정한 속도록 후퇴시키도록 더 작동 가능한 것인 펌프의 유체 압력 제어용 시스템.
37. 제1항에 있어서, 제1 단 펌프와 제2 단 펌프 사이에 위치하는 필터를 더 포함하는 펌프 모니터용 시스템.
38. 다단 펌프에 있어서 토출 펌프의 유체 압력을 제어하기 위한 방법으로서,

    공급 펌프에 있어서의 유체에 압력을 가하는 단계;

    공급 펌프의 하류측에 있는 토출 펌프에 있어서의 유체 압력을 측정하는 단계;

    토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최고 압력 임계값에 도달한 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 감소시키는 단계; 및

    토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 예정된 최저 압력 임계값에 못 미치는 경우 공급 펌프에 있어서의 유체에 대한 압력을 증가시키는 단계

    를 포함하는 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
39. 제38항에 있어서, 유체에 대한 압력을 증가시키는 단계는 공급 모터의 속도를 높이는 것을 포함하고, 유체에 대한 압력을 감소시키는 단계는 공급 모터의 속도를 줄이는 것을 포함하는 것인 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
40. 제38항에 있어서, 공급 펌프는 소정 기간 동안에 토출 펌프에 있어서의 압력을 거의 일정하게 유지하기 위해 유체에 대한 압력을 증가시키고 감소시키는 것인 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
41. 제38항에 있어서, 최고 압력 임계값과 최저 압력 임계값은 설정점과 동일한 것인 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
42. 제41항에 있어서, 토출 펌프에 있어서의 유체 압력이 설정점에 도달하였는가를 결정하는 단계와, 토출 펌프에 있어서의 유체에 대한 가용 체적을 일정한 속도로 증가시키는 단계를 더 포함하는 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
43. 제38항에 있어서, 토출 펌프가 홈 위치에 도달하였을 때, 공급 펌프와 토출 펌프를 정지시키는 단계를 더 포함하는 토출 펌프의 유체 압력 제어 방법.
44. 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능한 매체 상에 저장된 컴퓨터 명령의 세트를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는,

    압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하고,

    압력 측정값을 제1 예정된 임계값과 비교하며,

    제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제1 예정된 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 유체에 압력을 덜 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 명령을 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
45. 제44항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는, 제2 단 펌프에 있어서의 압력이 제2 예정된 임계값 밑으로 떨어졌다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 유체에 압력을 더 인가라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 실행 가 능한 명령을 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품..
46. 제45항에 있어서, 제1 예정된 임계값은 최고 압력 임계값이고, 제2 예정된 임계값은 최저 압력 임계값인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
47. 제45항에 있어서, 제1 단 펌프는 제1 단 펌프 모터의 속도를 높이는 것을 통해 압력을 더 가하고, 제1 단 펌프 모터의 속도를 줄이는 것을 통해 압력을 덜 가하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
48. 제45항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는, 유체 압력이 초기 임계값에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 때, 일정한 속도로 후퇴하라는 지시를 제2 단 펌프에 내리도록, 실행 가능한 명령을 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
49. 제44항에 있어서, 제1 예정된 임계값은 설정점인 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
50. 제49항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는, 유체 압력이 설정점보다 낮다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 경우, 유체에 압력을 더 인가하라는 지시를 제1 단 펌프에 내리도록, 실행 가능한 명령을 더 포함하는 것인 컴퓨 터 프로그램 제품.
51. 제50항에 있어서, 제1 단 펌프는 제1 단 펌프 모터의 속도를 높이는 것을 통해 유체에 압력을 더 가하고, 제1 단 펌프 모터의 속도를 줄이는 것을 통해 유체에 압력을 덜 가하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
52. 제49항에 있어서, 상기 컴퓨터 명령의 세트는, 유체 압력이 설정점에 도달했다는 것을 압력 센서로부터의 압력 측정값이 나타낼 때, 일정한 속도록 후퇴하라는 지시를 제2 단 펌프에 내리도록, 실행 가능한 명령을 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
53. 공급 챔버와, 공급 챔버 내에 있는 공급 다이어프램과, 공급 다이어프램을 변위시키도록 공급 다이어프램에 접촉해 있는 공급 피스톤과, 공급 피스톤에 연결된 공급 리드 나사, 그리고 공급 피스톤을 움직이게 하는 회전을 공급 리드 나사에 가하도록 공급 리드 나사에 연결된 공급 모터를 포함하는 공급 펌프;

    공급 챔버와 유체 연통하는 필터;

    공급 펌프와 필터 사이에 위치하여, 공급 챔버로부터 필터로의 유체의 흐름을 허용하거나 제한하는 격리 밸브;

    토출 챔버와, 토출 챔버 내에 있는 토출 다이어프램과, 토출 다이어프램을 변위시키도록 토출 다이어프램에 접촉해 있는 토출 피스톤과, 토출 피스톤을 토출 챔버 내에서 변위시키도록 토출 피스톤에 연결된 토출 리드 나사, 그리고 토출 피스톤을 움직이게 하는 회전을 토출 리드 나사에 가하도록 토출 리드 나사에 연결된 토출 모터를 포함하며, 상기 필터와 유체 연통하는 토출 펌프;

    필터와 토출 펌프 사이에 위치하여, 필터로부터 토출 챔버로의 유체의 흐름을 허용하거나 제한하는 차단 밸브;

    토출 챔버의 유체 압력을 측정하도록 토출 챔버에 노출되어 있는 압력 센서;

    공급 모터, 토출 모터 및 압력 센서에 연결되어 있는 제어기로서, 격리 밸브와 차단 밸브가 모두 개방되어 있는 여과 구간 동안에, 압력 센서로부터 압력 측정값을 수신하고, 토출 챔버의 유체 압력이 설정점에 처음 도달했다는 것을 압력 측정값이 나타낼 경우에는, 토출 피스톤을 거의 일정한 속도로 후퇴시키게 작동하라는 지시를 토출 모터에 내리도록 작동 가능하며, 다음 압력 측정에 있어서, 토출 챔버의 유체 압력이 설정점보다 높다는 것을 다음 압력 측정값이 나타낼 경우에는, 속도를 줄여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내리도록 작동 가능하고, 다음 압력 측정값이 설정점보다 낮은 경우에는 속도를 높여서 작동하라는 지시를 공급 모터에 내리도록 작동 가능한 것인 제어기

    를 포함하는 다단 펌프로서, 이 다단 펌프는 반도체 제조용 공정 유체와 함께 사용하기에 적합한 것인 다단 펌프.
54. 제53항에 있어서, 토출 모터가 홈 위치에 도달하였을 때, 제어기는 정지하라는 지시를 공급 모터와 토출 모터에 내리도록 더 작동 가능한 것인 다단 펌프.

Images