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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5740238
(24)【登録日】2015年5月1日
(45)【発行日】2015年6月24日
(54)【発明の名称】可変定位置ディスペンスシステムのためのシステムおよび方法
(51)【国際特許分類】
F04B 23/06 20060101AFI20150604BHJP
F04B 43/02 20060101ALI20150604BHJP
【ＦＩ】
F04B23/06
F04B43/02 F
【請求項の数】20
【外国語出願】
【全頁数】29
(21)【出願番号】特願2011-168830(P2011-168830)
(22)【出願日】2011年8月1日
(62)【分割の表示】特願2007-543342(P2007-543342)の分割
【原出願日】2005年11月21日
(65)【公開番号】特開2011-247269(P2011-247269A)
(43)【公開日】2011年12月8日
【審査請求日】2011年8月1日
(31)【優先権主張番号】60/630,384
(32)【優先日】2004年11月23日
(33)【優先権主張国】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】505307471
【氏名又は名称】インテグリス・インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100108453
【弁理士】
【氏名又は名称】村山 靖彦
(74)【代理人】
【識別番号】100064908
【弁理士】
【氏名又は名称】志賀 正武
(74)【代理人】
【識別番号】100089037
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邊 隆
(74)【代理人】
【識別番号】100110364
【弁理士】
【氏名又は名称】実広 信哉
(72)【発明者】
【氏名】マーク ラバーディアー
(72)【発明者】
【氏名】ジェームス セドロン
(72)【発明者】
【氏名】ジョージ ゴネラ
(72)【発明者】
【氏名】イラジ ガシュガエー
(72)【発明者】
【氏名】ポール マグーン
(72)【発明者】
【氏名】ティモシー ジェイ． キング
【審査官】
所村 陽一
(56)【参考文献】
【文献】
特開平０２−２２７７９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ０４Ｂ ２３／０６
Ｆ０４Ｂ ４３／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポンピングシステムであって、
チャンバおよびダイアフラムを有するポンプであって、前記チャンバは流体収容容量を有するポンプと、
前記ポンプに接続されたポンプコントローラと、を具備してなり、
前記ポンプコントローラは、
ディスペンス動作に作用する、ディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積を含む一組の要因に基づいて、前記チャンバ内での前記ダイアフラムの定位置を特定するよう動作可能であり、前記定位置は、前記ディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積の総和を含む前記チャンバ内での流体の有効容積を画定し、前記有効容積は前記チャンバの前記流体収容容量よりも小さく、かつ、
前記ポンプコントローラは、
前記ポンピングシステムからの流体のディスペンスに先立って、前記定位置へと前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるように前記ポンプを制御するよう動作可能であることを特徴とするポンピングシステム。
チャンバおよびダイアフラムを有するポンプであって、前記チャンバは流体収容容量を有するポンプと、
前記ポンプに接続されたポンプコントローラと、を具備してなり、
前記ポンプコントローラは、
ディスペンス動作に作用する、ディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積を含む一組の要因に基づいて、前記チャンバ内での前記ダイアフラムの定位置を特定するよう動作可能であり、前記定位置は、前記ディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積の総和を含む前記チャンバ内での流体の有効容積を画定し、前記有効容積は前記チャンバの前記流体収容容量よりも小さく、かつ、
前記ポンプコントローラは、
前記ポンピングシステムからの流体のディスペンスに先立って、前記定位置へと前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるように前記ポンプを制御するよう動作可能であることを特徴とするポンピングシステム。
【請求項2】
前記ポンプは単段ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項3】
前記ポンプは多段ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項4】
前記ポンプはディスペンスポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項5】
供給ポンプをさらに備え、前記ディスペンスポンプは前記供給ポンプの下流側にありかつ前記供給ポンプからの流体を受け取り、前記供給ポンプは、供給チャンバおよびこの供給チャンバ内で動作する供給段階ダイアフラムと、前記供給段階ダイアフラムを動作させるためのピストンと、前記ピストンを駆動するための供給モータと、を有し、前記供給モータは前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項４に記載のポンピングシステム。
【請求項6】
前記ポンプは、ディスペンスポンプに流体を供給する供給ポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項7】
ディスペンスチャンバおよびこのディスペンスチャンバ内で動作するディスペンス段階ダイアフラムと、前記ディスペンス段階ダイアフラムを動作させるためのピストンと、前記ピストンを駆動するためのディスペンスモータと、を有するディスペンスポンプをさらに備え、前記ディスペンスモータは前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項６に記載のポンピングシステム。
【請求項8】
前記ディスペンス動作に作用する前記一組の要因はさらに、誤差体積、ディスペンス速度、ディスペンス時間、パージ体積、サックバック体積、ベント体積、プレディスペンス速度、プレディスペンス体積、前記ポンプの有効レンジ、ユーザー規定体積、あるいはその組み合わせを含み、前記ポンプの前記有効レンジは、前記ダイアフラムが大きな負荷を経験しない前記ポンプの線形領域を規定することを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項9】
前記ディスペンス動作に作用する前記一組の要因はさらに、前記ディスペンス体積を変位させるための複数のカウントを備え、各カウントは前記ダイアフラムの変位に対応することを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項10】
前記ポンプは、ディスペンスサイクルの濾過セグメントの完了後に前記定位置まで前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるために、前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項11】
前記ポンプはさらにモータを備え、かつ、前記ダイアフラムは前記モータによって駆動され、前記モータは前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項１に記載のポンピングシステム。
【請求項12】
前記ポンプはさらに位置センサを備え、前記モータは、前記位置センサからの実時間フィードバックを利用する前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項１１に記載のポンピングシステム。
【請求項13】
ポンプのホールドアップ容積を低減する方法であって、
前記ポンプに接続されたポンプコントローラによって、ディスペンス動作に作用する一組の要因に基づいて、前記ポンプのチャンバ内でのダイアフラムの定位置を特定することであって、前記一組の要因はディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積を含み、前記定位置は、前記ディスペンス体積および前記ユーザー選択ホールドアップ容積の総和を含む前記チャンバ内での流体の有効容積を画定し、前記有効容積は前記チャンバの流体収容容量よりも小さいものであることと、
流体のディスペンスに先立って、前記ポンプコントローラによって、前記定位置へと前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるように前記ポンプを制御することと、を備えることを特徴とする方法。
前記ポンプに接続されたポンプコントローラによって、ディスペンス動作に作用する一組の要因に基づいて、前記ポンプのチャンバ内でのダイアフラムの定位置を特定することであって、前記一組の要因はディスペンス体積およびユーザー選択ホールドアップ容積を含み、前記定位置は、前記ディスペンス体積および前記ユーザー選択ホールドアップ容積の総和を含む前記チャンバ内での流体の有効容積を画定し、前記有効容積は前記チャンバの流体収容容量よりも小さいものであることと、
流体のディスペンスに先立って、前記ポンプコントローラによって、前記定位置へと前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるように前記ポンプを制御することと、を備えることを特徴とする方法。
【請求項14】
前記ユーザー選択ホールドアップ容積は、前記ポンプの有効レンジの外にある前記ポンプの容積に対応し、前記ポンプの前記有効レンジは、前記ダイアフラムが大きな負荷を経験しない前記ポンプの線形領域を規定することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項15】
前記ポンプは単段ポンプであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項16】
前記ポンプは多段ポンプであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項17】
前記ディスペンス動作に作用する前記一組の要因はさらに、誤差体積、ディスペンス速度、ディスペンス時間、パージ体積、サックバック体積、ベント体積、プレディスペンス速度、プレディスペンス体積、前記ポンプの有効レンジ、ユーザー規定体積、あるいはその組み合わせを含み、前記ポンプの前記有効レンジは、前記ダイアフラムが大きな負荷を経験しない前記ポンプの線形領域を規定することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項18】
前記ディスペンス動作に作用する前記一組の要因はさらに、前記ディスペンス体積を変位させるための複数のカウントを備え、各カウントは前記ダイアフラムの変位に対応することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項19】
前記ポンプは、ディスペンスサイクルの濾過セグメントの完了後に前記定位置まで前記チャンバ内で前記ダイアフラムを動作させるために、前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項20】
前記ポンプはさらにモータおよび位置センサを備え、かつ、前記ダイアフラムは前記モータによって駆動され、前記モータは前記位置センサからの実時間フィードバックを利用する前記ポンプコントローラによって制御されることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願）本出願は、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）のもとで、２００４年１１月２３日付出願の、Ｌａｖｅｒｄｉｅｒｅらによる「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ａ
Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｈｏｍｅ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｅｎｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の米国特許仮出願第６０／６３０，３８４号の利益、およびそれに対する優先権を主張し、それは本明細書中に参考として完全に援用される。
（技術分野）
本発明の実施形態は、一般的にポンピングシステムに関し、さらに詳細には、ディスペンスポンプに関する。またさらに詳細には、本発明の実施形態は、ディスペンスポンプに対する停滞容積を減らすためのシステムおよび方法を提供する。
【背景技術】
【0002】
半導体製造適用に対するディスペンスシステムは、ウェーハに正確な量の流体をディスペンスするように設計されている。ワンフェーズシステムにおいて、流体は、フィルタを介してディスペンスポンプからウェーハにディスペンスされる。ツーフェーズシステムにおいて、流体は、ディスペンスポンプに入る前にフィルタリングフェーズにおいて濾過される。流体は、その次に、ディスペンスフェーズにおいてウェーハに直接ディスペンスされる。
【0003】
どちらの場合においても、ディスペンスポンプは、通常、特定量の流体を格納するチャンバと、該チャンバから流体を押し出す可動ダイアフラムとを有する。ディスペンスに先立って、ダイアフラムは、通常、ディスペンス動作に必要な流体の量に関わらず、チャンバの最大容積が利用されるように位置付けられる。その結果として、例えば、１０ｍＬのディスペンスポンプにおいて、チャンバは、各ディスペンスが３ｍＬの流体しか必要としなくても、該チャンバは１０．５ｍＬあるいは１１ｍＬの流体を格納する（１０ｍＬのディスペンスポンプは、僅かに大き目のチャンバを有し、１０ｍＬの最大の予測されるディスペンスを達成するために充分な流体を確保する）。ディスペンスサイクル毎に、チャンバは、最大容積まで満たされる（例えば、ポンプによって１０．５ｍＬまたは１１ｍＬ）。これは、（例えば、１０．５ｍＬのチャンバを有するポンプにおいて）３ｍＬのディスペンスに対して、ディスペンスに用いられない、少なくとも７．５ｍＬの「停滞（ホールドアップ）」容積があるということを意味する。
【0004】
ツーフェーズディスペンスシステムにおいて、停滞容積は増え、なぜならツーフェーズシステムは、停滞容積を有する供給ポンプを利用するからである。供給ポンプもまた１０．５ｍＬの容積を有するが、ディスペンス動作毎に、ディスペンスポンプに３ｍＬの流体を提供することのみを必要とする場合、供給ポンプもまた、７．５ｍＬの使用されない停滞容積を有し、この例においては、全体としてのディスペンスシステムでは１５ｍＬの使用されない停滞容積に達する。
【0005】
停滞容積は、いくつかの問題を起こす。１つの問題は、余分な化学廃棄物が生成されるということである。ディスペンスシステムが最初に準備されるとき、ディスペンス動作に用いられるものよりも過剰な流体が、ディスペンスポンプおよび／または供給ポンプの余分な容積を満たすのに必要とされる。停滞容積は、また、ディスペンスシステムを洗い流すときに廃棄物を生成する。化学廃棄物の問題は、停滞容積が増えるにつれ悪化する。
【0006】
停滞容積の第２の問題は、流体のよどみが起こるということである。化学薬品は、ゲル化、結晶化、脱気、分離などの機会を有する。再び、これらの問題は、特に、低ディスペンス容積の用途において、大きな停滞容積を伴うことでさらに悪化する。流体のよどみは、ディスペンス動作に有害な効果をもたらし得る。
【0007】
大きな停滞容積を有するシステムは、半導体製造プロセスで新しい化学薬品を試験することに関して、さらなる欠点を示す。半導体製造プロセスの化学薬品の多くは高価（例えば、１リットルにつき数千ドル）であるので、新しい化学薬品は、少量で、ウェーハ上にて試験される。半導体製造業者は、多段ポンプを用いて試験ディスペンスを行うことによって流体の停滞体積と関連費用とを浪費することは望まないので、例えば、注射器を用いて少量の試験化学薬品をディスペンスすることに頼る。これは、実際のディスペンス工程の代表とはならない、不正確で、時間がかかり、潜在的に危険な工程である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態は、従来技術のポンピングシステムおよびポンピング方法の欠点を排除するか、または少なくとも実質的に減らす、流体ポンピングのシステムおよび方法を提供する。本発明の一実施形態は、ディスペンスチャンバ内で移動可能なディスペンスダイアフラムを有するディスペンスポンプと、該ディスペンスポンプと結合したポンプコントローラとを備えるポンピングシステムを含み得る。該ポンプコントローラは、一実施形態によれば、ディスペンスポンプを制御して、ディスペンスチャンバ内のディスペンスダイアフラムを、ディスペンスポンプ定位置に達するように動かすことにより、ディスペンスポンプを部分的に満たすように動作可能である。ディスペンスポンプの定位置に対応する有効容積は、ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルにおける該ディスペンスポンプの最大有効容積である。ディスペンスポンプの定位置は、ディスペンス動作のための１つ以上のパラメータに基づいて選択される。
【0009】
本発明の別の実施形態は、供給チャンバ内を移動可能な供給ダイアフラムを有する供給ポンプと、供給ポンプの下流にある、ディスペンスチャンバ内を移動可能なディスペンスダイアフラムを有するディスペンスポンプと、供給ポンプおよびディスペンスポンプを制御するように該供給ポンプおよびディスペンスポンプと結合したポンプコントローラとを備える多段ポンピングシステムを含む。
【0010】
ディスペンスポンプは、ディスペンスポンプがディスペンスチャンバで保持し得る流体の最大体積である、最大有効容積を有し得る。コントローラは、ディスペンスポンプを制御して、ディスペンスチャンバ内のディスペンスダイアフラムを、ディスペンスポンプ定位置に達するように動かすことにより、ディスペンスポンプを部分的に満たすようにし得る。ディスペンスポンプ定位置に対応する、ディスペンスポンプの保持流体のための有効容積は、ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルにおけるディスペンスポンプの最大有効容積である。ディスペンスポンプによって保持される流体の量を、特定のディスペンスサイクルにおいてディスペンスポンプによって要求される量（または、最大有効容積から他のいくらかの減少量）にまで減らすことによって、流体の停滞体積は減らされる。
【0011】
本発明の別の実施形態は、プロセス流体に圧力を加えることと、ディスペンスサイクルの間にディスペンスポンプをディスペンスポンプ定位置まで部分的に満たすことと、ディスペンスポンプからウェーハにディスペンス体積のプロセス流体をディスペンスすることとを含む、ポンプの停滞容積を減らすための方法を含む。ディスペンスポンプは、ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルにおけるディスペンスポンプの最大有効容積である、ディスペンスポンプ定位置に対応する有効容積を有する。ディスペンスポンプのディスペンスポンプ定位置に対応する有効容積は、少なくともディスペンス体積である。
【0012】
本発明の別の実施形態は、ポンプを制御するためのコンピュータプログラム製品を含む。コンピュータプログラム製品は、プロセッサによって実行可能な、コンピュータ可読媒体上に格納されるソフトウエア命令を包含する。一組のコンピュータ命令は、ディスペンスポンプに命令して、ディスペンスダイアフラムをディスペンスポンプの定位置に達するように動かすことにより、ディスペンスポンプを部分的に満たし、ディスペンスポンプに命令して、ディスペンスポンプからディスペンス体積のプロセス流体をディスペンスさせるように実行可能な命令を含み得る。ディスペンスポンプ定位置に対応するディスペンスポンプの有効容積は、ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつディスペンスサイクルにおける、ディスペンスポンプの最大有効容積である。
【0013】
本発明の実施形態は、（単段または多段）ポンプの停滞容積を減らすことによって従来技術のポンプシステムおよび方法に勝る利益を提供し、これにより、プロセス流体の停滞を減らす。
【0014】
本発明の実施形態は、小さな体積および試験ディスペンスにおいて、使用されないプロセス流体の浪費を減らすことによって別の利益を提供する。
【0015】
本発明の実施形態は、停滞した流体のより効果的な洗浄を提供することによって、さらに別の利益を提供する。
【0016】
本発明の実施形態は、ポンプダイアフラムの効果的範囲を最適化することによって、さらに別の利益を提供する。例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
ディスペンスポンプと、該ディスペンスポンプに結合されたポンプコントローラとを備えたポンピングシステムであって、
該ディスペンスポンプは、最大有効容積を有し、該ディスペンスポンプは、ディスペンスチャンバ内で移動可能なディスペンスダイアフラムをさらに備え、
該ポンプコントローラは、該ディスペンスポンプを制御して、該ディスペンスチャンバ内の該ディスペンスダイアフラムを、ディスペンスポンプ定位置に達す るよう動かすことにより、該ディスペンスポンプを部分的に満たすように動作可能であり、該ディスペンスポンプ定位置に対応する有効容積は、該ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルにおける該ディスペンスポンプの最大有効容積であり、該ディスペンスポンプ定位置は、該ディ スペンス動作のための１つ以上のパラメータに基づいて選択され、
該ポンプコントローラは、該ディスペンスポンプを制御して、プロセス流体を該ディスペンスポンプからディスペンスするように動作可能である、ポンピングシステムシステム。
（項目２）
前記ディスペンスポンプの下流にあるフィルタと、
該ディスペンスポンプの上流にある入口バルブと、
該フィルタの下流にあるパージバルブと、
該フィルタの下流にある出口バルブと
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目３）
供給ポンプの下流で、かつ前記ディスペンスポンプの上流にあるフィルタと、
該供給ポンプの上流にある入口バルブと、
該供給ポンプと該フィルタの間にある分離バルブと、
該フィルタと該ディスペンスポンプとの間にある障壁バルブと、
該ディスペンスポンプの下流にあるパージバルブと、
該ディスペンスポンプの下流にある出口バルブと
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記コントローラは、さらに前記ディスペンスポンプを制御して、流体のパージ体積をパージするように動作可能であり、前記ディスペンスポンプの定位置に対応する前記有効容積は、少なくともディスペンス体積に該パージ体積を加えたものである、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記ディスペンスポンプは、さらにディスペンスダイアフラムを動かすディスペンスモータを備え、前記コントローラは、
該ディスペンスモータを制御して、該ディスペンスポンプを部分的に満たす前に、該ディスペンスダイアフラムをハードストップまで動かし、
該ディスペンスモータを制御して、ステッパモータを対応するステップ数だけ逆回転させることによって、該ディスペンスダイアフラムを、該ハードストップの位置から該ディスペンスポンプの定位置に動かす
ようにさらに動作可能である、項目１に記載のシステム。
（項目６）
前記ディスペンスポンプは、
前記ディスペンスダイアフラムを動かすディスペンスモータと、
該ディスペンスモータの位置を示す位置センサと
をさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目７）
前記位置センサは、線形エンコーダである、項目６に記載のシステム。
（項目８）
前記位置センサは、回転エンコーダである、項目６に記載のシステム。
（項目９）
前記コントローラは、前記ディスペンスモータを制御して、前記ディスペンスダイアフラムを第１の位置から前記ディスペンスポンプの定位置に動かすように、さらに動作可能である、項目６に記載のシステム。
（項目１０）
前記コントローラは、さらに、前記位置センサからのフィードバックに基づいて、前記ディスペンスダイアフラムを定位置で停止させるように動作可能である、項目９に記載のシステム。
（項目１１）
供給チャンバ内を移動可能な供給ダイアフラムを含む供給ポンプを備え、
前記ポンプコントローラは、該供給ポンプに接続されており、該供給ポンプを制御して、前記プロセス流体に圧力を加えることにより、該プロセス流体を前記ディスペンスポンプに供給するように動作可能である、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記コントローラは、さらに、前記供給ポンプを制御して、前記供給ダイアフラムを供給ポンプ定位置に動かすことにより、該供給ポンプを部分的に満たすように動作可能である、項目１１に記載のシステム。
（項目１３）
前記コントローラは、さらに、前記供給ポンプを制御して、流体の排出体積を排出するように動作可能である、項目１２に記載のシステム。
（項目１４）
前記供給ダイアフラムが前記供給ポンプ定位置にあるときの前記供給ポンプの有効容積は、ディスペンス体積と排出体積とパージ体積とに少なくとも等しい、項目１３に記載のシステム。
（項目１５）
前記ディスペンスポンプ定位置に対応する前記ディスペンスポンプの有効容積は、ユーザー特定の体積と少なくとも等しい、項目１に記載のシステム。
（項目１６）
前記コントローラは、
ユーザー特定の体積を受信し、
該ユーザー特定の体積に誤差体積を加えて、前記ディスペンスポンプ定位置に対応する前記ディスペンスポンプの有効容積を決定するように、
さらに動作可能である、項目１５に記載のシステム。
（項目１７）
供給チャンバ内で移動可能な供給ダイアフラムを含む供給ポンプをさらに備え、
前記ポンプコントローラは、該供給ポンプに接続されており、
該供給ポンプを制御して、プロセス流体に圧力を加えることにより、前記ディスペンスポンプに前記プロセス流体を提供し、
該供給ポンプに対するユーザー特定の体積を受信し、
該ユーザー特定の体積に誤差体積を加えて、前記供給ポンプ定位置に対応する供給ポンプの有効容積を決定する、
ように動作可能である、項目１に記載のシステム。
（項目１８）
前記ディスペンスポンプ定位置は、前記ディスペンスダイアフラムの効果的領域を利用するために選択される、項目１に記載のシステム。
（項目１９）
ポンプシステムにおけるプロセス流体の停滞容積を減らす方法であって、該方法は、
ディスペンスポンプにプロセス流体を提供することと、
ディスペンス動作のための１つ以上のパラメータに基づいて、該ディスペンスポンプに対するディスペンスポンプ定位置を選択することと、
ディスペンスサイクルに対してディスペンスポンプ定位置までディスペンスポンプを部分的に満たすことであって、該ディスペンスポンプは、該ディスペンス ポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルに対する該ディスペンスポンプの最大有効容積である有効容積を有する、ことと、
該ディスペンスポンプからウェーハにプロセス流体をディスペンスすることであって、プロセス流体のディスペンス体積は、該ディスペンス体積の少なくとも 一部が該ウェーハにディスペンスされて該ディスペンスポンプからディスペンスされ、該ディスペンスポンプの該ディスペンスポンプ定位置に対応する有効容積は、少なくとも該ディスペンス体積である、ことと
を包含する、方法。
（項目２０）
前記ディスペンスポンプからパージ体積の流体をパージすることをさらに含む、項目１９に記載の方法。
（項目２１）
前記ディスペンスポンプ定位置に対応する前記ディスペンスポンプの有効容積は、少なくとも前記パージ体積を加えた前記ディスペンス体積である、項目２０に記載の方法。
（項目２２）
パージすることは、ディスペンスの前のディスペンスサイクルで生ずる、項目２１に記載の方法。
（項目２３）
パージすることは、ディスペンスの後のディスペンスサイクルで生ずる、項目１９に記載の方法。
（項目２４）
供給ポンプを供給ポンプ定位置まで部分的に満たすことをさらに含み、該供給ポンプは、該供給ポンプの最大有効容積より少なく、かつ前記ディスペンスサイ クルの間の、該供給ポンプの最大有効容積である、前記供給ポンプ定位置に対応する有効容積を有し、該供給ポンプ定位置に対応する有効容積は、少なくとも前記ディスペンス体積である、項目１９に記載の方法。
（項目２５）
排出体積のプロセス流体を排出することをさらに含み、前記供給ポンプ定位置に対応する有効容積は、少なくとも該排出体積に前記ディスペンス体積を加えたものである、項目２４に記載の方法。
（項目２６）
前記ディスペンスポンプからパージ体積のプロセス流体をパージすることをさらに含み、前記供給ポンプ定位置に対応する有効容積は、少なくとも前記排出体積に前記ディスペンス体積を加え、パージ体積を加えたものである、項目２５に記載の方法。
（項目２７）
前記ディスペンスポンプにて、サックバック体積のプロセス流体をサックバックすることをさらに含み、前記供給ポンプ定位置に対応する、前記供給ポンプの 有効容積は、少なくとも、前記排出体積に前記ディスペンス体積を加え、前記パージ体積を加え、サックバック体積を引いたものである、項目２６に記載の方法。
（項目２８）
前記ディスペンスダイアフラムの効果的範囲に基づいて前記ディスペンスポンプ定位置を選択することをさらに含む、項目１９に記載の方法。
（項目２９）
コンピュータ可読媒体に格納された一組のコンピュータ命令を包含するコンピュータプログラム製品であって、該コンピュータ命令は、
ディスペンス動作のために１つ以上のパラメータを受信することと、
該１つ以上のパラメータに基づいてディスペンスポンプのディスペンスポンプ定位置を選択することと、
ディスペンスポンプに命令して、ディスペンスダイアフラムを、該ディスペンスポンプ定位置に達するよう動かすことにより、プロセス流体で該ディスペンス ポンプを部分的に満たすことであって、該ディスペンスポンプ定位置に対応する有効容積は、該ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつ、ディスペンスサイクルにおける、該ディスペンスポンプの最大有効容積である、ことと、
該ディスペンスポンプに命令して、該ディスペンスポンプから該プロセス流体をディスペンスすることと
をプロセッサによって実行可能な命令を包含する、コンピュータプログラム製品。
（項目３０）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、前記ディスペンスポンプに命令してパージ体積の流体をパージさせるように実行可能な命令を含み、前記ディスペン スポンプ定位置に対応する該ディスペンスポンプの有効容積は、少なくともディスペンス体積に該パージ体積を加えたものである、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３１）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、
前記ディスペンスポンプに命令して、前記ディスペンスポンプを部分的に満たす前に、前記ディスペンスダイアフラムをハードストップまで動かし、
該ディスペンスポンプに命令して、ステッパモータを対応するステップ数だけ逆回転させることによって、該ディスペンスダイアフラムを該ハードストップ位置から該ディスペンスポンプ定位置まで動かす、
ように実行可能な命令をさらに包含する、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３２）
前記一組のコンピュータ命令は、前記ディスペンスモータを制御して前記ディスペンスダイアフラムを第１の位置から該ディスペンスダイアフラムの定位置まで動かすように実行可能な命令をさらに包含する、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３３）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、
前記ディスペンスポンプにて位置センサからフィードバックを受信し、
該位置センサからの該フィードバックに基づいて該ディスペンスダイアフラムを該定位置で停止する、
ように実行可能な命令をさらに包含する、項目３２に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３４）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、
供給ポンプに命令してプロセス流体に圧力を加えることにより、前記ディスペンスポンプに前記プロセス流体を提供し、
該供給ポンプに命令して供給ダイアフラムを供給段階定位置に動かすことにより、該供給ポンプを部分的に満たす、
ように実行可能な命令をさらに包含する、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３５）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、前記供給ポンプに命令して、排出体積の流体を排出させるように実行可能なコンピュータ命令を含む、項目３４に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３６）
前記供給ダイアフラムが前記供給段階定位置であるときの前記供給ポンプの有効容積は、少なくとも前記ディスペンス体積に前記排出体積を加えて前記パージ体積を加えたものに等しい、項目３５に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３７）
前記ディスペンスダイアフラムが前記ディスペンスポンプ定位置にあるときの前記ディスペンスポンプの有効容積は、少なくともユーザー特定のディスペンスポンプ体積に等しい、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３８）
前記ディスペンス動作のための前記１つ以上のパラメータは、ユーザー特定のディスペンスポンプ体積を含み、前記一組のコンピュータ命令は、さらに、誤差 体積を該ユーザー特定のディスペンスポンプ体積に加えて、前記ディスペンスダイアフラム定位置に対応する有効容積を決定するように実行可能な命令を含む、項目３７に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目３９）
前記供給ポンプが前記供給ポンプ定位置にあるときの該供給ポンプの有効容積は、少なくともユーザー特定の供給ポンプ体積に等しい、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目４０）
前記ディスペンス動作のための前記１つ以上のパラメータは、前記ユーザー特定の供給ポンプ体積を含み、前記一組のコンピュータ命令は、さらに、該ユー ザー特定の供給ポンプ体積に誤差体積を加えて、前記ディスペンスダイアフラム定位置に対応する有効容積を決定するように実行可能な命令を包含する、項目３８に記載のコンピュータプログラム製品。
（項目４１）
前記一組のコンピュータ命令は、さらに、前記ディスペンスポンプ定位置を選択して、前記ディスペンスダイアフラムの効果的範囲を利用するように実行可能な命令を包含する、項目２９に記載のコンピュータプログラム製品。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明のより完全な理解とその利益は、上記詳細な説明を、以下の添付図面を合わせて参照することにより得ることができ、該添付図面では、同じ参照番号は、同様の特徴を示す。【発明を実施するための形態】
【0018】
本発明の好ましい実施形態は、図において説明され、同一の番号は、様々な図の同一および対応する部分を参照するために用いられる。
【0019】
本発明の実施形態は、ポンプの停滞容積を減らすシステムおよび方法を提供する。より詳しくは、本発明の実施形態は、ディスペンスポンプおよび／または供給ポンプの停滞容積を減らす定位置を決定するシステムおよび方法を提供する。ダイアフラムのための定位置は、ディスペンスポンプおよび／または供給ポンプにあるチャンバの体積が、ディスペンスサイクルの様々なステップを行うのに充分な流体を含み、一方で停滞容積を最小限に留めるように選択され得る。さらに、ダイアフラムの定位置は、現実的な置換の効果的範囲を最適化するために選択され得る。
【0020】
図１は、ポンピングシステム１０の概略図である。ポンピングシステム１０は、流体源１５、ポンプコントローラ２０、および多段（「マルチステージ」）ポンプ１００を備え、それらは協同して動作して、ウェーハ２５に流体をディスペンスする。多段ポンプ１００の動作は、ポンプコントローラ２０によって制御され、該コントローラは、多段ポンプ１００に搭載され得るか、または、制御信号、データ、または他の情報を通信するための１つ以上の通信リンクを介して多段ポンプ１００に接続され得る。ポンプコントローラ２０は、多段ポンプ１００の動作を制御するための一組の制御命令３０を包含する、コンピュータ可読媒体２７（例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、光学的ディスク、磁気ドライブ、または他のコンピュータ可読媒体）を備え得る。プロセッサ３５（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＲＩＳＣ、または他のプロセッサ）は、該命令を実行し得る。図１の実施形態において、コントローラ２０は、通信リンク４０および４５を介して多段ポンプ１００と通信する。通信リンク４０および４５は、ネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標）、無線ネットワーク、グローバルエリアネットワーク、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔネットワーク、または当該技術分野で公知の、または開発された他のネットワーク）、バス（例えば、ＳＣＳＩバス）、または他の通信リンクであり得る。ポンプコントローラ２０は、適切なインターフェース（例えば、ネットワークインターフェース、Ｉ／Ｏインターフェース、ＡＤ変換機、および他のコンポーネント）を含み得、ポンプコントローラ２０が多段ポンプ１００と通信することを可能とする。ポンプコントローラ２０は、プロセッサ、メモリ、インターフェース、ディスプレイデバイス、周辺機器、または他のコンピュータ成分を含む、当該技術分野で公知の様々なコンピュータコンポーネントを備えている。ポンプコントローラ２０は、多段ポンプの様々なバルブおよびモータを制御し、多段ポンプに、低粘度流体（すなわち、５センチポイズ未満）または他の流体を含む流体を正確にディスペンスさせる。図１が多段ポンプの例を用いるのに対して、ポンピングシステム１０は、単段ポンプも用い得ることに留意されたい。
【0021】
図２は、多段ポンプ１００の概略図である。多段ポンプ１００は、供給段階部分１０５および別ディスペンス段階部分１１０を備える。流体の流れの点から見て、供給段階部分１０５とディスペンス段階部分１１０との間には、処理過程の流体から不純物を濾過するフィルタ１２０が配置されている。例えば、入口バルブ１２５、分離バルブ１３０、障壁バルブ１３５、パージバルブ１４０、排出バルブ１４５、および出口バルブ１４７を含むいくつものバルブは、多段ポンプ１００を介する流体の流れを制御し得る。ディスペンス段階部分１１０は、さらにディスペンス段階１１０で流体の圧力を決定する圧力センサ１１２を備え得る。
【0022】
供給段階１０５およびディスペンス段階１１０は、多段ポンプ１００に流体を汲み上げる回転ダイアフラムポンプを備え得る。供給段階ポンプ１５０（「供給ポンプ１５０」）は、例えば、流体を収集する供給チャンバ１５５、供給チャンバ１５５内を動き、流体を置換する供給段階ダイアフラム１６０、供給段階ダイアフラム１６０を動かすピストン１６５、導入スクリュー１７０、および供給モータ１７５を備える。導入スクリュー１７０は、ナット、ギア、またはモータから導入スクリュー１７０に動力を伝えるための他の機構を介して供給モータ１７５と結合する。一実施形態によれば、供給モータ１７５は、次に導入スクリュー１７０を回転させるナットを回転させ、ピストン１６５を動かす。ディスペンス段階ポンプ１８０（「ディスペンスポンプ１８０」）は、同様に、ディスペンスチャンバ１８５、ディスペンス段階ダイアフラム１９０、ピストン１９２、導入スクリュー１９５、およびディスペンスモータ２００を備える。他の実施形態によれば、供給段階１０５およびディスペンス段階１１０は、それぞれ、空気式作動ポンプ、液圧ポンプ、または他のポンプを含む、様々な他のポンプを備え得る。供給段階のために空気式作動ポンプを用いる多段ポンプ、およびステッパモータ駆動式ディスペンスポンプの一例は、米国特許出願第１１／０５１，５７６号に記述されており、その内容は本明細書中に参考として充分に援用される。
【0023】
供給モータ１７５およびディスペンスモータ２００は、あらゆる適切なモータであり得る。一実施形態によれば、ディスペンスモータ２００は、位置センサ２０３を伴う永久磁石同期モータ（「ＰＭＳＭ」）である。ＰＭＳＭは、モータ２００のフィールドオリエンテッド制御（「ＦＯＣ」）、多段ポンプ１００搭載のコントローラ、または分離式ポンプコントローラを利用して、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）によって制御され得る（例えば、図１に表示）。位置センサ２０３は、モータ２００の位置の実時間フィードバックのためのエンコーダ（例えば、ファインライン回転位置エンコーダ）であり得る。位置センサ２０３の使用は、ピストン１９２の位置の正確かつ反復可能な制御をもたらし、その結果として、ディスペンスチャンバ１８５の流体運動に対する正確かつ反復可能な制御につながる。例えば、２０００ラインエンコーダを用いて、正確に．０４５度の回転を計測し、かつ制御することが可能である。さらに、ＰＭＳＭは、微少または皆無の振動で、低速で運転し得る。供給モータ１７５は、ＰＭＳＭまたはステッパモータでもあり得る。
【0024】
多段ポンプ１００のバルブは、開閉され、多段ポンプ１００の様々な部分への流体の流れを許可または制限する。一実施形態によれば、これらのバルブは、空気式作動（すなわち、気体駆動式）ダイアフラムバルブであり、圧力か、またはバキュームが加えられるかによって開閉する。しかし、本発明の他の実施形態において、あらゆる適切なバルブが用いられ得る。
【0025】
動作において、ディスペンスサイクル多段ポンプ１００は、レディ（ｒｅａｄｙ）セグメント、ディスペンスセグメント、充填セグメント、前濾過セグメント、濾過セグメント、排出セグメント、パージ（ｐｕｒｇｅ）セグメント、および静的パージセグメントを備える。追加のセグメントは、また、バルブ開閉の遅延を考慮するために含まれ得る。他の実施形態において、ディスペンスサイクル（すなわち、多段ポンプ１００がウェーハにディスペンスする準備ができているときから、多段ポンプ１００が前回のディスペンスの後に再びウェーハにディスペンスする準備ができているときまでの間の一連のセグメント）は、多少のセグメントを要求し得、また、様々なセグメントは、異なる順番で行われ得る。供給セグメントの間、入口バルブ１２５は開かれ、供給段階ポンプ１５０は供給段階ダイアフラム１６０を動かし（例えば、引き）、供給チャンバ１５５に流体を引き入れる。一度充分な量の流体が供給チャンバ１５５を満たすと、入口バルブ１２５は閉められる。濾過セグメントの間、供給段階ポンプ１５０は、供給段階ダイアフラム１６０を動かし、供給チャンバ１５５から流体を置換する。分離バルブ１３０および障壁バルブ１３５は開かれて、流体を、フィルタ１２０を介してディスペンスチャンバ１８５に流す。分離バルブ１３０は、一実施形態によれば、最初に（例えば、「前濾過セグメント」において）開かれ得、フィルタ１２０において圧力を高めさせ、その次に、障壁バルブ１３５は開かれて、流体をディスペンスチャンバ１８５に流し込ませる。さらに、ポンプ１５０は、ポンプ１８０が引っ込む前に、流体に圧力を加え得、これによっても、圧力が高められる。
【0026】
排出セグメントの始まりにおいて、分離バルブ１３０は開いており、障壁バルブ１３５は閉じており、排出バルブ１４５は開いている。別の実施形態において、障壁バルブ１３５は、排出セグメントの間、開いたままであり得、排出セグメントの終わりにおいて、閉まり得る。供給段階ポンプ１５０は、排気孔に流体を押しやることによって流体に圧力を加え、フィルタ１２０から開いた排出バルブ１４５を介して気泡を取り除く。供給段階ポンプ１５０は、予め定義されたレートで排出を起こさせるように制御され得、より長い排出時間とより低い排出レートを可能とする。この結果として、排出廃棄物の量の、正確な制御を可能とする。
【0027】
パージセグメントの始まりにおいて、分離バルブ１３０は閉じており、障壁バルブ１３５は、排出セグメントで開いているのなら、閉じており、排出バルブ１４５は閉じており、パージバルブ１４０は開いている。ディスペンスポンプ１８０は、ディスペンスチャンバ１８５内の流体に圧力を加える。該流体は、多段ポンプ１００の外を経由し得、あるいは、流体供給器または供給ポンプ１５０に戻り得る。静的パージセグメントの間、ディスペンスポンプ１８０は、停止されるが、パージバルブ１４０は開いたままで、パージセグメント間に高まった圧力を軽減する。パージセグメントまたは静的パージセグメント間に取り除かれたあらゆる過剰な流体は、多段ポンプ１００の外を経由し得（例えば、流体源に戻ったり、廃棄される）、または供給段階ポンプ１５０にリサイクルされ得る。レディセグメントの間、全てのバルブは閉められ得る。
【0028】
ディスペンスセグメントの間、出口バルブ１４７は開き、ディスペンスポンプ１８０は、ディスペンスチャンバ１８５内の流体に圧力を加える。出口バルブ１４７は、ディスペンスポンプ１８０よりも遅く制御に反応し得るので、出口バルブ１４７は、最初に開かれ得、所定の期間の経過後、ディスペンスモータ２００は始動され得る。これは、ディスペンスポンプ１８０が、部分的に開いた出口バルブ１４７から流体を押し出すことを防ぐ。他の実施形態において、該ポンプは、出口バルブ１４７が開かれる前に始動され得、または、出口バルブ１４７は開かれ得、ディスペンスポンプ１８０によって、同時にディスペンスは始められ得る。
【0029】
追加のサックバック（ｓｕｃｋｂａｃｋ）セグメントが、行われ得、流体を引き戻すことによって、ディスペンスノズル内の過剰な流体が取り除かれる。サックバックセグメントの間、出口バルブ１４７は、閉じ得、過剰な流体を出口ノズルから吸い出すために、２次的モータまたはバキュームが用いられ得る。あるいは、出口バルブ１４７は、開いたままで、ディスペンスモータ２００は、ディスペンスチャンバに流体を吸い戻すために逆回転され得る。サックバックセグメントは、ウェーハ上に過剰な流体をドリップすることを防ぐのに役立つ。
【0030】
図３Ａ〜図３Ｇは、多段ポンプ１００が停滞容積を補償しない、様々なセグメントの動作の間の多段ポンプ１００の概略図を提供する。例の目的で、ディスペンスポンプ１８０および供給ポンプ１５０は、それぞれ、最大２０ｍＬ利用可能な容積を有し、ディスペンス処理は、４ｍＬの流体をディスペンスし、排出セグメントは．５ｍＬの流体を排出し、パージセグメント（静的パージを含む）は、１ｍＬの流体をパージし、サックバック体積は１ｍＬである。レディセグメントの間（図３Ａ）、分離バルブ１３０および障壁バルブ１３５は開いており、一方で入口バルブ１２５、排出バルブ１４５、パージバルブ１４０、および出口バルブ１４７は閉じている。ディスペンスポンプ１８０は、その最大体積（例えば、１９ｍｌ）（すなわち、前回のサイクルからパージされた１ｍＬを最大体積から差し引いたもの）に近づき得る。ディスペンスセグメントの間（図３Ｂ）、分離バルブ１３０、障壁バルブ１３５、パージバルブ１４０、排出バルブ１４５、および入口バルブ１２５は閉じており、出口バルブ１４７は開いている。ディスペンスポンプ１８０は、予め定義された量の流体（例えば、４ｍＬ）をディスペンスする。この例において、ディスペンスセグメントの終わりに、ディスペンスポンプ１８０は、１５ｍＬの体積を有し得る。
【0031】
サックバックセグメント（図３Ｃ）の間、ディスペンスセグメントの間にディスペンスされた流体の幾分か（例えば、１ｍＬ）は、ディスペンスポンプ１８０に吸い戻され得、ディスペンスノズルをきれいにする。例えば、これは、ディスペンスモータを逆回転させることによってなされ得る。他の実施形態において、追加の１ｍＬの流体は、バキュームまたは別のポンプによって、ディスペンスノズルから取り除かれ得る。１ｍＬがディスペンスポンプ１８０に吸い戻される例を用いて、サックバックセグメントの後、ディスペンスポンプ１８０は、１６ｍＬの体積を有し得る。
【0032】
供給セグメント（図３Ｄ）において、出口バルブ１４７は、閉められ、入口バルブ１２５は、開いている。供給ポンプ１５０は、従来のシステムにおいて、流体をその最大体積（例えば、２０ｍＬ）まで満たす。濾過セグメントの間、入口バルブ１２５は閉められ、分離バルブ１３０および障壁バルブ１３５は開かれる。供給ポンプ１５０は、供給ポンプ１５０からフィルタ１２０を介して流体を押し出し、その結果として、流体をディスペンスポンプ１８０に入れる。従来のシステムにおいて、ディスペンスポンプ１８０は、このセグメントの間、その最大体積（例えば、２０ｍＬ）まで満たされる。ディスペンスセグメントの間、および前の例から続けて、供給ポンプ１５０は、４ｍＬの流体を置換し、ディスペンスポンプ１８０が１６ｍＬ（サックバックセグメントの終わりの体積）から２０ｍＬ（ディスペンスポンプ１８０の最大体積）に満たされる。これは、供給ポンプ１５０に１６ｍＬの体積を残す。
【0033】
排出セグメント（図３Ｆ）の間、障壁バルブ１３５は、閉じ得、または開き得、かつ、排出バルブ１４５は、開いている。供給ポンプ１５０は、予め定義された量の流体（例えば、．５ｍＬ）を置換し、フィルタ１２０に集積された過剰な流体または気泡を排出バルブ１４５から押し出す。このようにして、排出セグメントの終わりには、この例において、供給ポンプ１５０は１５．５ｍＬである。
【0034】
ディスペンスポンプ１８０は、パージセグメント（図３Ｇ）の間、開いたパージバルブ１４０を介して、少量の流体（例えば、１ｍＬ）をパージし得る。該流体は、排泄され得るか、またはリサイクルされ得る。パージセグメントの終わりには、多段ポンプ１００は、レディセグメントに戻り、ディスペンスポンプは１９ｍＬとなる。
【0035】
図３Ａ〜図３Ｇの例において、ディスペンスポンプ１８０は５ｍＬの流体のみを用い、４ｍＬは、ディスペンスセグメント（１ｍＬはサックバックで回収される）で用いられ、１ｍＬは、パージセグメントで用いられる。同様に、供給ポンプ１５０は、４ｍＬのみを用いて濾過セグメントのディスペンスポンプ１８０を再び満たし（ディスペンスセグメントの間に再び満たす４ｍＬから、サックバックの間に取り戻された１ｍＬを引き、パージセグメントの間に再び満たす１ｍＬを加えたもの）、排出セグメントにおいて．５ｍＬを用いる。供給ポンプ１５０とディスペンスポンプ１８０とは両方とも、最大有効容積（例えば、それぞれ２０ｍＬ）まで満たされるので、比較的大きな停滞容積がある。例えば、供給ポンプ１５０は、１５．５ｍＬの停滞容積を有し、ディスペンスポンプ１８０は、１５ｍＬの停滞容積を有し、合わせた停滞容積は３０．５ｍＬとなる。
【0036】
停滞容積は、流体がサックバックセグメントの間にディスペンスポンプに吸い戻されない場合、僅かに減らされる。この場合、ディスペンスポンプ１８０は、それでも５ｍＬの流体を用い、４ｍＬをディスペンスセグメントで、１ｍＬをパージセグメントで用いる。しかし、上記の例を用いて、供給ポンプ１５０は、サックバックの間は取り戻されない１ｍＬの流体を再び満たさなくてはならない。結果として、供給ポンプ１５０は、濾過セグメントの間、５ｍＬの流体をディスペンスポンプ１８０に再び満たさなくてはならない。この場合、供給ポンプ１５０は、１４．５ｍＬの停滞容積を有し得、ディスペンスポンプ１８０は１５ｍＬの停滞容積を有し得る。
【0037】
本発明の実施形態は、停滞容積を減らすことによって、無駄になる流体を減らす。本発明の実施形態によれば、供給およびディスペンスポンプ定位置は、定義され得、その結果として、ディスペンスポンプの流体容積は、所定の「レシピ」（すなわち、ディスペンス動作に作用する一組の要因で、例えば、ディスペンスレート、ディスペンス時間、パージ体積、排出体積、または、ディスペンス動作に作用する他の要因を含む）、所定の最大レシピ、または所定の一連のレシピを取り扱うには充分となる。ポンプの定位置は、所定のサイクルに最大の有効容積を有するポンプの位置である。例えば、定位置は、ディスペンスサイクルの間、最大に許容できる体積を与えるダイアフラム位置であり得る。ポンプの定位置に対応する有効容積は、通常、ポンプに対する最大有効容積より少なくなり得る。
【0038】
上記の例を用いて、ディスペンスセグメントは４ｍＬ、パージセグメントは１ｍＬ、排出セグメントは．５ｍＬの流体を用い、サックバックセグメントは１ｍＬの流体を取り戻すと仮定すると、ディスペンスポンプによって要求される最大体積は：ＶＤＭａｘ＝ＶＤ＋ＶＰ＋ｅ１ ［方程式１］
ＶＤＭａｘ＝ディスペンスポンプに要求される最大体積
ＶＤ＝ディスペンスセグメントの間にディスペンスされた体積
ＶＰ＝パージセグメントの間にパージされた体積
ｅ１＝ディスペンスポンプに加えられる誤差体積
供給ポンプ１５０に要求される最大体積は：
ＶＦＭａｘ＝ＶＤ＋ＶＰ＋ＶＶ−Ｖｓｕｃｋｂａｃｋ＋ｅ２ ［方程式２］
ＶＦＭａｘ＝ディスペンスポンプに要求される最大体積
ＶＤ＝ディスペンスセグメントの間にディスペンスされる体積
ＶＰ＝パージセグメントの間にパージされる体積
ＶＶ＝排出セグメントの間に排出される体積
Ｖｓｕｃｋｂａｃｋ＝サックバックの間に取り戻される体積
ｅ２＝供給ポンプに加えられる誤差体積
誤差体積は、なにも加えられないと仮定し、上記の例を用いると、ＶＤｍａｘ＝４＋１＝５ｍＬであり、ＶＦＭａｘ＝４＋１＋．５−１＝４．５ｍＬである。ディスペンスポンプ１８０が、サックバックの間、流体を取り戻さない場合、Ｖｓｕｃｋｂａｃｋ項は０に設定され得るか落とされ得る。ｅ１およびｅ２はゼロ、予め定義された体積（例えば、１ｍＬ）、計算された体積、または他の誤差要因であり得る。ｅ１およびｅ２は同一の値、または異なる値（前の例においてはゼロと仮定された）を有し得る。
【0039】
図３Ａ〜図３Ｇに戻りＶＤｍａｘ＝５ｍＬおよびＶＦＭａｘ＝４．５ｍＬの例を用いると、レディセグメントの間（図３Ａ）、ディスペンスポンプ１８０は、４ｍＬの体積を有し得、供給ポンプ１５０は、０ｍＬの体積を有し得る。ディスペンスポンプ１８０は、ディスペンスセグメントの間（図３Ｂ）、４ｍＬの流体をディスペンスし、かつ、サックバックセグメントの間（図３Ｃ）、１ｍＬを取り戻す。供給セグメントの間（図３Ｄ）、供給ポンプ１５０は、４．５ｍＬまで再補給する。濾過セグメントの間（図３Ｅ）、供給ポンプ１５０は、４ｍＬの流体を置換し、ディスペンスポンプ１８０に５ｍＬの流体を満たす。さらに、排出セグメントの間、供給ポンプ１５０は、．５ｍＬの流体を排出し得る（図３Ｆ）。ディスペンスポンプ１８０は、パースセグメントの間（図３Ｇ）、１ｍＬの流体をパージし得、該流体をレディセグメントに戻す。この例において、供給セグメントおよびディスペンスセグメントの流体は全て動かされるので、停滞容積は、なにもない。
【0040】
いくつかの異なるディスペンスレシピに用いられるポンプにとって、ディスペンスポンプおよび供給ポンプの定位置は、最大のレシピを取り扱い得る定位置として選択され得る。下記の表１は多段ポンプに対するサンプルレシピを提供する。
【0041】
【表1】
ＶＤ＝ＶＤＰｒｅ＋ＶＤＭａｉｎ
［方程式３］
ＶＤＰｒｅ＝プレディスペンスにおけるディスペンスの量
ＶＤＭａｉｎ＝メインディスペンスの量
結果的に、ディスペンスダイアフラムの定位置は、４．５ｍＬ（３＋１＋５）の体積に対して設定され得、供給ポンプの定位置は、４．７５ｍＬ（３＋１＋．５＋．２５）と設定され得る。これらの定位置により、ディスペンスポンプ１８０および供給ポンプ１５０は、レシピ１またはレシピ２に対して充分な容積を有し得る。
【0042】
別の実施形態によれば、ディスペンスポンプまたは供給ポンプの定位置は、アクティブなレシピまたはユーザー定義の位置に基づいて変わり得る。ユーザーがレシピを調整して、ポンプによって要求される最大体積を変えるか、または、ポンプが、ディスペンス動作において新しいアクティブなレシピを調整する場合、例えばレシピ２は４ｍＬの流体を要求されるように変えることによって、ディスペンスポンプ（または供給ポンプ）は、手動または自動的に調整され得る。例えば、ディスペンスポンプダイアフラム位置は、ディスペンスポンプの容積を３ｍＬから４ｍＬに変えるように移動し得、また、特別な１ｍＬの流体は、ディスペンスポンプに加えられ得る。ユーザーが低体積レシピを指定する場合、例えばレシピ２は２．５ｍＬの流体のみを要求するように変えられる場合、ディスペンスポンプは、ディスペンスが実行されるまで待機し得、低く要求される新容積まで再補充し得る。
【0043】
供給ポンプまたはディスペンスポンプの定位置も、特定のポンプの効果的範囲を最適化することのような他の問題を補償するために調整され得る。特定のポンプダイアフラム（例えば、回転エッジダイアフラム、フラットダイアフラム、または当該技術分野で公知の他のダイアフラム）のための最大および最小範囲は、置換容体積、またはダイアフラムを駆動するための力に対して非線形になり得、なぜなら、ダイアフラムが、例えば伸びるか、または縮み始め得るからである。ポンプの定位置は、大きな流体容積のためには、応力が加わった位置に設定され得、大きな流体容積が要求されない場合は、低い応力位置に設定され得る。応力の問題について言及すると、ダイアフラムの定位置は、ダイアフラムを効果的範囲内に位置付けるように調節され得る。
【0044】
例として、１０ｍＬの容積を有するディスペンスポンプ１８０は、２ｍＬから８ｍＬの間に効果的範囲を有し得る。効果的範囲は、ダイアフラムが大きな負荷を経験しないディスペンスポンプの線形領域として定義され得る。図４Ａ〜図４Ｃは、２ｍＬから８ｍＬの間に６ｍＬの効果的範囲を有する１０ｍＬポンプに対する、ディスペンスダイアフラム（例えば、図２のディスペンスダイアフラム１９０）の定位置を設定する３例の概略図を提供する。これらの例において、０ｍＬは、ディスペンスポンプに１０ｍＬの利用可能な容積を有させ、かつ、１０ｍＬ位置は、ディスペンスポンプに０ｍＬ容積を有させるダイアフラム位置を示すということに留意されたい。言い換えると、該０ｍＬ〜１０ｍＬスケールは置換された体積を指す。
【0045】
図４Ａは、応力を受けていない６ｍＬの効果的範囲（例えば、８ｍｌから２ｍｌの間）を有するポンプに対して、ＶＤｍａｘ＝３ｍＬの最大体積とＶＤｍａｘ＝１．５ｍＬの最大体積を有するレシピを実行するポンプに対する定位置の概略図を提供する。この例において、ディスペンスポンプのダイアフラムは、ディスペンスポンプの体積が５ｍＬ（２０５において表示）になるように設定され得る。これは、応力を引き起こす０ｍＬから２ｍＬまたは８ｍＬから１０ｍＬの使用を必要とすることなく、３ｍＬのディスペンス処理に対する充分な体積を提供する。この例において、低体積で低効果の領域（すなわち、ポンプが、低い有効容積を有する低効果の領域）の２ｍＬ体積は、ポンプの最大ＶＤｍａｘに加えられ、その結果、定位置は３ｍＬ＋２ｍＬ＝５ｍＬとなる。このようにして、定位置は、ポンプの応力を受けていない効果的領域を占め得る。
【0046】
図４Ｂは、第２の例の概略図を提供する。この第２の例において、ディスペンスポンプは、８ｍＬの最大体積ディスペンス処理および３ｍＬの最大体積ディスペンス処理を実行する。この場合、低効果の領域のいくつかが使用されなくてはならない。従って、ダイアフラムの定位置は、両方の処理のために８ｍＬの最大許容体積（２１０において表示）を提供するように設定され得る（すなわち、８ｍＬの流体を許容する位置に設定され得る）。この場合、より少ない体積ディスペンス処理が、効果的範囲内全体で生ずる。
【0047】
図４Ｂの例において、定位置は、低体積で低効果の領域（すなわち、ポンプが空に近いときに起こる低効果の領域）を利用するために選択される。他の実施形態において、定位置は、高体積で低効果の領域内にあり得る。しかし、これは、低体積ディスペンスの一部が低効果の領域で起こり得、図４Ｂの例では、いくらかの停滞容積があり得るということを意味する。
【0048】
図４Ｃの第３の例において、ディスペンスポンプは、９ｍＬの最大体積ディスペンス処理および４ｍＬの最大体積ディスペンス処理を実行する。再び、該処理の一部は、低効果の範囲で起こり得る。この例において、ディスペンスダイアフラムは、９ｍＬの最大許容体積（例えば、２１５において表示）を提供する定位置に設定され得る。上述されるように、それぞれのレシピに対して同一の定位置が用いられた場合、４ｍＬのディスペンス処理の一部は、低効果の範囲で起こり得る。他の実施形態によれば、定位置は、効果的領域への小さなディスペンス処理のためにリセットし得る。
【0049】
上記の例において、ポンプ内の低効果の領域の使用を防ぐため、小さな体積のディスペンス処理に対していくらかの停滞容積がある。ポンプは、該ポンプが、流れの精度がより重要ではない大きな体積のディスペンス処理のために、低効果の領域のみを用いるようにセットアップされ得る。これらの特徴は、（ｉ）高精度を伴う低体積と、（ｉｉ）低精度を伴う高体積の組み合わせを最適化することを可能にする。効果的範囲は、その次に、所望される停滞容積とつり合いがとられ得る。
【0050】
図２に関連して論議されるように、ディスペンスポンプ１８０は、位置センサ２０３（例えば、回転エンコーダ）を伴うディスペンスモータ２００を含み得る。位置センサ２０３は、導入スクリュー１９５の位置のフィードバックを提供し得、従って、導入スクリュー１９５の位置は、導入スクリューがダイアフラムを置換する、ディスペンスチャンバ１８５内の特定の有効容積に対応し得る。結果的に、ポンプコントローラは、導入スクリューのための位置を選択し得、その結果として、ディスペンスチャンバ内の体積は、少なくともＶＤＭａｘになる。
【0051】
別の実施形態において、定位置は、ユーザー選択のもの、またはユーザーがプログラムしたものであり得る。例えば、グラフィカルユーザーインターフェースまたは他のインターフェースを用いて、ユーザーは、多段ポンプによって様々なディスペンス処理、またはアクティブディスペンス処理を実行するのに充分な、ユーザー選択の体積をプログラムし得る。一実施形態において、ユーザー選択の体積がＶｄｉｓｐｅｎｓｅ＋Ｖｐｕｒｇｅ未満の場合、誤差が戻され得る。ポンプコントローラ（例えば、ポンプコントローラ２０）は、ユーザー特定の体積に、誤差体積を加え得る。例えば、ユーザーが、ユーザー特定の体積に５ｃｃを選択する場合、ポンプコントローラ２０は、誤差を考慮するために１ｃｃを加え得る。このようにして、ポンプコントローラは、６ｃｃの対応する有効容積を有するディスペンスポンプに対する定位置を選択し得る。
【0052】
これは、ポンプコントローラ２０または搭載コントローラに格納され得る、対応する導入スクリューの位置に変換され得る。位置センサ２０３からのフィードバックを用いて、ディスペンスポンプ１８０は、正確に制御され、その結果として、濾過サイクルの終わりには、ディスペンスポンプ１８０は、その定位置に位置するようになる（すなわち、該ポンプ位置は、ディスペンスサイクルのための最大の有効容積を有する）。供給ポンプ１５０は、位置センサを用いて、同じようなやり方で制御され得るということに留意されたい。
【0053】
別の実施形態によれば、ディスペンスポンプ１８０および／または供給ポンプ１５０は、位置センサを伴わないステッパモータによって駆動され得る。ステッパモータの各ステップまたはカウントは、ダイアフラムの特定の置換に対応し得る。図２の例を用いて、ディスペンスモータ２００の各カウントは、ディスペンスダイアフラム１９０を特定の量に置換し得、従って、ディスペンスチャンバ１８５から特定量の流体を置換し得る。ＣｆｕｌｌｓｔｒｏｋｅＤが、ディスペンスチャンバ１８５が最大体積（例えば、２０ｍＬ）を有する位置から０ｍＬに、ディスペンスダイアフラムを置換するカウント（すなわち、運動の最大範囲を介して、ディスペンスダイアフラム１９０を動かすカウント数）である場合、ＣＰは、ＶＰを置換するカウント数であり、ＣＤはＶＤを置換するカウント数であり、そして、ステッパモータ２００の定位置は、以下となり得る：ＣＨｏｍｅＤ＝ＣｆｕｌｌｓｔｒｏｋｅＤ−（ＣＰ＋ＣＤ＋Ｃｅ１） ［方程式３］
Ｃｅ１は、誤差体積に対応するカウント数である。
【0054】
同様に、ＣｆｕｌｌｓｔｒｏｋｅＦが、ディスペンスチャンバ１５５が最大体積（例えば、２０ｍＬ）を有する位置から０ｍＬに、供給ダイアフラム１６０を置換するカウント（すなわち、運動の最大範囲を介して、ディスペンスダイアフラム１６０を動かすカウント数）である場合、ＣＳは、ディスペンスポンプ１８０で取り戻されたＶｓｕｃｋｂａｃｋに対応する供給モータ１７５でのカウント数であり、ＣＶは、ＶＶを置換するための供給モータ１７５でのカウント数であり、供給モータ１７５の定位置は以下となり得る：ＣＨｏｍｅＦ＝ＣｆｕｌｌｓｔｒｏｋｅＦ−（ＣＰ＋ＣＤーＣＳ＋Ｃｅ２） ［方程式４］
Ｃｅ２は、誤差体積に対応するカウント数である。
【0055】
図５Ａ〜図５Ｋは、本発明の別の実施形態による、多段ポンプ５００に対する様々なセグメントの概略図を提供する。一実施形態によれば、多段ポンプ５００は、供給段階ポンプ５０１（「供給ポンプ５０１」）、ディスペンス段階ポンプ５０２（「ディスペンスポンプ５０２」）、フィルタ５０４、入口バルブ５０６、および出口バルブ５０８を備える。入口バルブ５０６および出口バルブ５０８は、３方向バルブであり得る。以下に記述されるように、これは、入口バルブ５０６が、入口バルブと分離バルブの両方として用いられ、出口バルブ５０８が、出口バルブとパージバルブとして用いられることを可能とする。
【0056】
供給ポンプ５０１およびディスペンスポンプ５０２は、モータ駆動式ポンプ（例えば、ステッパモータ、ブラシレスＤＣモータ、または他のモータ）であり得る。５１０および５１２に示されるものは、それぞれ、供給ポンプ５０１およびディスペンスポンプ５０２のモータ位置である。モータ位置は、それぞれのポンプの供給チャンバまたはディスペンスチャンバで利用可能な対応する流体量によって示される。図５Ａ〜図５Ｋの例において、各ポンプは、２０ｃｃの最大有効容積を有する。各セグメントに関して、流体の動きは、矢印によって図示される。
【0057】
図５Ａは、レディセグメントでの多段ポンプ５００の概略図である。この例において、供給ポンプ５０１は、７ｃｃの有効容積を供給するモータ位置を有し、ディスペンスポンプ５０２は、６ｃｃの有効容積を供給するモータ位置を有する。ディスペンスセグメントの間（図５Ｂに図示）、ディスペンスポンプ５０２のモータは、出口バルブ５０８を介して５．５ｃｃの流体を置換するために動く。ディスペンスポンプは、サックバックセグメント（図５Ｃに図示）の間、．５ｃｃの流体を取り戻す。パージセグメントの間（図５Ｄに図示）、ディスペンスポンプ５０２は、出口バルブ５０８を介して１ｃｃの流体を置換する。パージセグメントの間、ディスペンスポンプ５０２のモータは、ハードストップまで駆動され得る（すなわち、有効容積の０ｃｃまで）。これは、モータが、その後のセグメントでの適切なステップ数に後退されることを保証する。
【0058】
排出セグメントにおいて（図５Ｅに表示）、供給ポンプ５０１は、フィルタ５０２を介して少量の流体を押し得る。ディスペンスポンプ遅延セグメント（図５Ｆに表示）、供給ポンプ５０１は、ディスペンスポンプ５０２が再び満たされる前に、ディスペンスポンプ５０２に流体を押し始め得る。これは、ディスペンスポンプ５０２を満たすのに役立つように僅かに流体の加圧を行い、フィルタ５０４内の負圧を防ぐ。過剰な流体は、出口バルブ５０８を介してパージされ得る。
【0059】
濾過セグメントの間（図５Ｇに表示）、出口バルブ５０８は、閉じており、流体はディスペンスポンプ５０２を満たす。表示される例において、６ｃｃの流体は、供給ポンプ５０１によってディスペンスポンプ５０２に動かされる。供給ポンプ５０１は、ディスペンスモータが停止した後、流体への加圧を保持し続け得る（例えば、図５Ｈの供給遅延セグメントに示されるように）。図５Ｈの例において、約．５ｃｃの流体が供給ポンプ５０１に残っている。一実施形態によれば、供給ポンプ５０１は、図５Ｉに示されるように、（例えば、０ｃｃの有効容積を伴う）ハードストップまで駆動され得る。供給セグメントの間（図５Ｊに図示）、供給ポンプ５０１は流体で再び満たされ、多段ポンプ５００は、レディセグメントに戻る（図５Ｋおよび図５Ａに表示）。
【0060】
図５Ａ〜図５Ｋの例において、パージセグメントは、図２の実施形態における排出セグメントの後よりもむしろ、ディスペンスポンプ５０２をハードストップに持っていくサックバックセグメントの後に直ちに起こる。ディスペンス体積は５．５ｃｃであり、サックバック体積は．５ｃｃ、また、パージ体積は１ｃｃである。セグメントの順序に基づいて、ディスペンスポンプ５０２によって要求される最大体積は以下となる：ＶＤＭａｘ＝ＶＤｉｓｐｅｎｓｅ＋ＶＰｕｒｇｅ−ＶＳｕｃｋｂａｃｋ＋ｅ１ ［方程式５］
ディスペンスポンプ５０２がステッパモータを利用する場合、特定のカウント数は、ＶＤＭａｘの置換という結果になり得る。ハードストップの位置（例えば０カウント）からＶＤＭａｘに対応するカウント数までモータを戻すことによって、ディスペンスポンプは、ＶＤＭａｘの有効容積を有し得る。
【0061】
供給ポンプ５０１にとって、ＶＶｅｎｔは．５ｃｃであり、供給ポンプ５０１をハードストップに持っていく．５ｃｃの追加の誤差体積がある。方程式２によると：ＶＦＭａｘ＝５．５＋１＋．５−．５＋．５
この例において、ＶＦＭａｘは７ｃｃである。供給ポンプ５０１がステッパモータを用いる場合、ステッパモータは、再補給セグメントにおいて、７ｃｃに対応するカウント数までハードストップの位置から戻され得る。この例において、供給ポンプ５０１は、最大２０ｃｃのうちの７ｃｃを利用し、ディスペンスポンプ５０２は、最大２０ｃｃのうちの６ｃｃを利用し、その結果として、２７ｃｃの停滞容積を省いた。
【0062】
図６は、ユーザー定義の体積を入力するためのユーザーインターフェース６００を説明する概略図である。図６の例において、フィールド６０２にいるユーザーは、ユーザー定義の体積を入力し得、ここでは１０．０００ｍＬとなっている。誤差体積は、これに追加され得（例えば、１ｍＬ）、その結果として、ディスペンスポンプの定位置は、１１ｍＬの対応する有効容積を有するようになる。図６は、ディスペンスポンプに対してユーザー選択の体積を設定することのみを図示しているが、他の実施形態においては、ユーザーは、供給ポンプに対しても体積を選択し得る。
【0063】
図７は、停滞容積を減らすようにポンプを制御する方法の、一実施形態の概略図である。本発明の実施形態は、例えば、供給ポンプおよびディスペンスポンプを制御するためのコンピュータプロセッサによって実行可能な、ソフトウェアプログラミングとして実装され得る。
【0064】
ステップ７０２にて、ユーザーは、ディスペンス動作のための１つ以上のパラメータを入力し、該パラメータは、多重ディスペンスサイクルを含み得、例えば、ディスペンス体積、パージ体積、排出体積、ディスペンスポンプ体積および／または供給ポンプに対するユーザー特定の体積、および他のパラメータを含む。パラメータは、異なるディスペンスサイクルに対する様々なレシピのためのパラメータを含み得る。ポンプコントローラ（例えば、図１のポンプコントローラ）は、ユーザー特定の体積、ディスペンス体積、パージ体積、またはディスペンスサイクルと関係する他のパラメータを基にして、ディスペンスポンプの定位置を決定し得る。さらに、定位置の選択は、ディスペンスダイアフラムの運動の効果的範囲に基づき得る。同様に、ポンプコントローラは、供給ポンプの定位置を決定し得る。
【0065】
供給セグメントの間、供給ポンプは、プロセス流体を満たすように制御され得る。一実施形態によれば、供給ポンプは、その最大容積まで満たされ得る。別の実施形態によれば、供給ポンプは、供給ポンプの定位置まで満たされ得る（ステップ７０４）。排出セグメントの間、供給ポンプは、さらに、排出体積を有する流体を排出するように制御され得る（ステップ７０６）。
【0066】
濾過セグメントの間、供給ポンプは、ディスペンスポンプがその定位置に達するまで、プロセス流体への圧力を保持することにより、ディスペンスポンプを満たすよう制御される。ディスペンスポンプが定位置に達してディスペンスポンプを部分的に満たすまで、ディスペンスポンプ内のディスペンスダイアフラムは、動かされる（すなわち、ディスペンスポンプの最大有効容積未満の有効容積までディスペンスポンプを満たすこと）（ステップ７０８）。ディスペンスポンプがステッパモータを用いる場合、ディスペンスダイアフラムは、最初に、ハードストップまで持って行かれ得、ステッパモータは、ディスペンスポンプの定位置に対応するカウント数まで戻され得る。ディスペンスポンプが位置センサ（例えば、回転エンコーダ）を用いる場合、ダイアフラムの位置は、位置センサからのフィードバックを用いて制御され得る。
【0067】
ディスペンスポンプは、その次に少量の流体をパージするように命令され得る（ステップ７１０）。ディスペンスポンプは、さらに予め定義された量（例えば、ディスペンス体積）の流体をディスペンスするように制御され得る（ステップ７１２）。ディスペンスポンプは、さらに少量の流体をサックバックするように制御され得、または、流体は、別のポンプか、バキュームか、他の適切な機構によってディスペンスノズルから取り除かれ得る。図７のステップは、異なる順序に前もって決められ得、また、必要に応じて、または所望されるように繰り返され得るということに留意されたい。
【0068】
多段ポンプの点から主に論議されたが、本発明の実施形態は、また、単段ポンプにも利用され得る。図８は、単段ポンプ８００の一実施形態の概略図である。単段ポンプ８００は、ディスペンスポンプ８０２と、ディスペンスポンプ８０２とディスペンスノズル８０４との間のフィルタ８２０とを備え、プロセス流体から不純物を濾過する。いくつかのバルブは、単段ポンプ８００を介して流体の流れを制御し得、例えば、パージバルブ８４０および出口バルブ８４７を含む。
【0069】
ディスペンスポンプ８０２は、例えば、流体を収集するディスペンスチャンバ８５５、ディスペンスチャンバ８５５内を動き、流体を置換するダイアフラム８６０、ディスペンス段階ダイアフラム８６０を動かすピストン８６５、導入スクリュー８７０、およびディスペンスモータ８７５を備え得る。導入スクリュー８７０は、ナット、ギア、またはモータから導入スクリュー８７０に動力を伝えるための他の機構を介してモータ８７５と結合する。一実施形態によれば、供給モータ８７５は、次に導入スクリュー８７０を回転させるナットを回転させ、ピストン８６５を動かす。他の実施形態によれば、ディスペンスポンプ８０２は、空気式作動ポンプ、液圧ポンプ、または他のポンプを含む、様々な他のポンプを備え得る。
【0070】
ディスペンスモータ８７５は、あらゆる適切なモータであり得る。一実施形態によれば、ディスペンスモータ８７５は、位置センサ８８０を伴うＰＭＳＭである。ＰＭＳＭは、モータ８７５のＤＳＰ ＦＯＣ、ポンプ搭載のコントローラ８００、または分離式ポンプコントローラによって制御され得る（例えば、図１に示すように）。位置センサ８８０は、モータ８７５の位置の実時間フィードバックのためのエンコーダ（例えば、ファインライン回転位置エンコーダ）であり得る。位置センサ８８０の使用は、ディスペンスポンプ８０２の位置の正確かつ反復可能な制御をもたらす。
【0071】
単段ポンプ８００のバルブは、開閉され、単段ポンプ８００の様々な部分への流体の流れを許可または制限する。一実施形態によれば、これらのバルブは、空気式作動（すなわち、気体駆動式）ダイアフラムバルブであり、加圧されるか、または減圧されるかによって開閉する。しかし、本発明の他の実施形態において、あらゆる適切なバルブが用いられ得る。
【0072】
動作において、単段ポンプ８００のディスペンスサイクルは、レディセグメント、濾過／ディスペンスセグメント、排出／パージセグメント、および静的パージセグメントを含む。追加のセグメントは、また、バルブ開閉の遅延を考慮するために含まれ得る。他の実施形態において、ディスペンスサイクル（すなわち、単段ポンプ８００がウェーハにディスペンスする準備ができているときから、単段ポンプ８００が前回のディスペンスの後に再びウェーハにディスペンスする準備ができているときまでの間の一連のセグメント）は、より多くのまたはより少ないセグメントを要求し得、また、様々なセグメントは、異なる順番で行われ得る。
【0073】
供給セグメントの間、入口バルブ８２５は、開かれ、ディスペンスポンプ８０２はダイアフラム８６０を動かし（例えば、引き）、供給チャンバ８５５に流体を引き入れる。一度充分な量の流体が供給チャンバ８５５を満たすと、入口バルブ８２５は閉められる。ディスペンス／濾過セグメントの間、ポンプ８０２は、ダイアフラム８６０を動かし、供給チャンバ８５５から流体を置換する。出口バルブ８４７は、流体がフィルタ８２０を介してノズル８０４から流れ出ることを可能にするために開かれる。出口バルブ８４７は、ポンプ８０２がディスペンスを始める前か、後か、または同時に開かれ得る。
【0074】
パージ／排出セグメントの始まりにおいて、パージバルブ８４０は、開かれ、出口バルブ８４７は閉められている。ディスペンスポンプ８０２は、流体に圧力を加え、開いたパージバルブ８４０を介して流体を動かす。該流体は、単段ポンプ８００の外を経由し得、あるいは、流体供給器またはディスペンスポンプ８０２に戻り得る。静的パージセグメントの間、ディスペンスポンプ８０２は、停止されるが、しかしパージバルブ１４０は開いたままで、パージセグメントの間に高まった圧力を軽減する。
【0075】
追加のサックバックセグメントが、行われ得、流体を引き戻すことによって、ディスペンスノズル内の過剰な流体が取り除かれる。サックバックセグメントの間、出口バルブ８４７は、閉じ得、過剰な流体を出口ノズル８０４から吸い出すために２次的モータまたはバキュームが用いられ得る。あるいは、出口バルブ８４７は、開いたままで、ディスペンスモータ８７５は、逆回転され得、ディスペンスチャンバに流体を吸い戻す。サックバックセグメントは、ウェーハ上に過剰な流体をドリップさせることを防ぐのに役立つ。
【0076】
ディスペンスサイクルの他のセグメントも行われ得、単段ポンプは、上述の順序で上述のセグメントを行うことに限定されないということに留意されたい。例えば、ディスペンスモータ８７５がステッパモータである場合、１つのセグメントが、供給セグメントの前に、モータをハードストップに持っていくために加えられ得る。さらに、結合したセグメント（例えば、パージ／排出）は、個別のセグメントとして行われ得る。他の実施形態によれば、ポンプは、サックバックセグメントを行い得ない。さらに、単段ポンプは、異なる構成を有し得る。例えば、単段ポンプは、フィルタを含み得ないか、または、パージバルブを有するよりむしろ、出口バルブ１４７の代わりにチェックバルブを有し得る。
【0077】
本発明の一実施形態によれば、充填セグメントの間、ディスペンスポンプ８０２は、定位置まで満たされ得、その結果として、ディスペンスチャンバ８５５は、ディスペンスサイクルのセグメントのそれぞれを行うのに充分な体積を有する。上記に挙げられる例において、定位置に対応する有効容積は、少なくとも、ディスペンス体積にパージ体積を加えたものとなる（すなわち、パージ／排出セグメントおよび静的パージセグメントの間に放出された体積）。ディスペンスチャンバ８５５に取り戻されたあらゆるサックバック体積は、ディスペンス体積およびパージ体積から減じられ得る。多段ステップのときと同様に、定位置は、１つ以上のレシピ、またはユーザー特定の体積に基づいて決定され得る。ディスペンスポンプの定位置に対応する有効容積は、ディスペンスポンプの最大有効容積より少なく、かつディスペンスサイクルにおけるディスペンスポンプの最大有効容積である。
【0078】
本発明が、特定の実施形態を参照して記述されてきたが、実施形態は実例になるものであり、本発明の範囲はこれらの実施形態に限定されないということを理解されたい。上述の実施形態に対する多くの変形、修正、追加、および改良が、可能である。これらの変形、修正、追加、および改良は、特許請求の範囲に詳述されるような、本発明の範囲に含まれるということに熟慮されたい。