特許 6030596 ポンプ操作のためのシステムおよび方法

(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】6030596

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】ポンプ操作のためのシステムおよび方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 49/08 20060101AFI20161114BHJP

   F04B 49/06 20060101ALI20161114BHJP

   F04B 49/10 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   F04B49/08 311

   F04B49/06 311

   F04B49/10 311

【請求項の数】15

【全頁数】35

(21)【出願番号】特願2014-76996(P2014-76996)

(22)【出願日】2014年4月3日

(62)【分割の表示】特願2009-539238(P2009-539238)の分割

【原出願日】2007年7月30日

(65)【公開番号】特開2014-141971(P2014-141971A)

(43)【公開日】2014年8月7日

【審査請求日】2014年5月1日

(31)【優先権主張番号】60/861,856

(32)【優先日】2006年11月30日

(33)【優先権主張国】US

(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】ゴネッラ， ジョージ

(72)【発明者】

【氏名】セドロン， ジェームス

(72)【発明者】

【氏名】マグーン， ポール

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−２５３０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００６／０５７９５７（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開２００６−１６１６７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ４９／０６ − ４９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプの動作を監視するためのシステムであって、
ポンプに結合されている圧力センサであって、前記ポンプが、ポンプ室と、前記ポンプ室の上流に配設されている第１の弁と、前記ポンプ室の下流に配設されている第２の弁と、を備えており、前記圧力センサが、前記ポンプ室における流体の圧力を測定するように構成されている、前記圧力センサと、
前記ポンプにおける流体の圧力を制御するために、前記ポンプ及び前記圧力センサに結合されているポンプ制御器と、
を備えている前記システムにおいて、
前記ポンプ制御器が、
１つ以上の処方を格納するステップであって、前記処方それぞれが、前記ポンプの１つ以上の弁又はモータの動作の順序を定義しており、対応する基準プロファイルに関連している、前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプのパラメータに対する動作プロファイルを生成するステップであって、前記動作プロファイルの生成が、前記ポンプが前記処方に従って動作する場合に、前記ポンプの動作中に一式の点それぞれにおける前記ポンプの前記パラメータの値を不揮発性コンピュータ可読媒体に記録することを備えている前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルと前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する基準プロファイルとを比較することによって、前記処方に従った前記ポンプの動作の複数の部分に対する適合度の尺度を決定するステップであって、前記適合度の尺度が、前記基準プロファイルがどの程度良好に前記動作プロファイルを予測するのかについての統計的尺度を提供する、前記ステップと、
少なくとも１つの前記適合度の尺度が予測範囲内にあるか否かを決定することによって、前記ポンプが１つ以上の前記適合度の尺度を利用して適切に動作しているか否か決定するステップと、
を実行するように動作可能とされることを特徴とするシステム。

【請求項2】

前記ポンプの前記パラメータが、圧力、モータ速度、モータ電流、又はモータ位置に対応していることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ポンプ制御器が、前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを生成するために、前記ポンプの動作中に前記パラメータを測定値を得て、前記パラメータの前記測定値のすべて又は一部を利用するように動作可能とされることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを確立する際に、及び、前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルを生成する際に、前記パラメータの測定値が、異なる速度で得られることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ポンプの動作中に前記一式の点において記録される前記パラメータの値が、
分注区分の際における前記動作プロファイルの平均値に対応する第１の値と、
前記分注区分を約１０％終えた第１の点に対応する第２の値と、
前記分注区分を約５０％終えた第２の点に対応する第３の値と、
前記分注区分を約９０％終えた第３の点に対応する第４の値と、
を備えていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

ポンプの動作を監視するための方法において、
処方に関連する前記ポンプのパラメータに対する基準プロファイルを確立するステップであって、前記ポンプが、室と、前記室の上流に配設されている第１の弁と、前記室の下流に配設されている第２の弁とを備えている、前記ステップと、
前記ポンプに対する１つ以上の前記処方のうち一の処方及び対応する前記基準プロファイルとして前記処方及び前記基準プロファイルを格納するステップであって、前記処方それぞれが、前記ポンプの１つ以上の弁又はモータの動作の順序を定義しており、対応する基準プロファイルに関連している、前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する動作プロファイルを生成するステップであって、前記動作プロファイルの生成が、前記ポンプが前記処方に従って動作する場合に、前記ポンプの動作中に一式の点それぞれにおける前記ポンプの前記パラメータの値を不揮発性コンピュータ可読媒体に記録することを備えている前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルと前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルとを比較することによって、前記動作の複数の部分に対する適合度の尺度を決定するステップであって、前記適合度の尺度が、前記基準プロファイルがどの程度良好に前記動作プロファイルを予測するのかについての統計的尺度を提供する、前記ステップと、
少なくとも１つの前記適合度の尺度が予測範囲内にあるか否かを決定することによって、前記ポンプが１つ以上の前記適合度の尺度を利用して適切に動作しているか否か決定するステップと、
を備えていることを特徴とする方法。

【請求項7】

前記ポンプの前記パラメータが、圧力、モータ速度、モータ電流、又はモータ位置に対応していることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを生成するために、前記ポンプの動作中に前記パラメータを測定値を得て、前記パラメータの前記測定値のすべて又は一部を利用するステップを備えていることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項9】

前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを確立する際に、及び、前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルを生成する際に、前記パラメータの測定値が、異なる速度で得られることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項10】

前記ポンプの動作中に前記一式の点において記録される前記パラメータの値が、
分注区分の際における前記動作プロファイルの平均値に対応する第１の値と、
前記分注区分を約１０％終えた第１の点に対応する第２の値と、
前記分注区分を約５０％終えた第２の点に対応する第３の値と、
前記分注区分を約９０％終えた第３の点に対応する第４の値と、
を備えていることを特徴とする請求項６に記載の方法。

【請求項11】

一式のコンピュータ命令を格納している少なくとも１つの不揮発性コンピュータ可読媒体を備えているコンピュータプログラム製品において、
前記一式のコンピュータ命令が、
処方に関連するポンプのパラメータに対する基準プロファイルを確立するステップであって、前記ポンプが、室と、前記室の上流に配設されている第１の弁と、前記室の下流に配設されている第２の弁とを備えている、前記ステップと、
前記ポンプに対する１つ以上の前記処方のうち一の処方及び対応する前記基準プロファイルとして前記処方及び前記基準プロファイルを格納するステップであって、前記処方それぞれが、前記ポンプの１つ以上の弁又はモータの動作の順序を定義しており、対応する基準プロファイルに関連している、前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する動作プロファイルを生成するステップであって、前記動作プロファイルの生成が、前記ポンプが前記処方に従って動作する場合に、前記ポンプの動作中に一式の点それぞれにおける前記ポンプの前記パラメータの値を不揮発性コンピュータ可読媒体に記録することを備えている前記ステップと、
前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルと前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルとを比較することによって、前記動作の複数の部分に対する適合度の尺度を決定するステップであって、前記適合度の尺度が、前記基準プロファイルがどの程度良好に前記動作プロファイルを予測するのかについての統計的尺度を提供する、前記ステップと、
少なくとも１つの前記適合度の尺度が予測範囲内にあるか否かを決定することによって、前記ポンプが１つ以上の前記適合度の尺度を利用して適切に動作しているか否か決定するステップと、
を１つ以上のプロセッサによって実行可能とされることを特徴とするコンピュータプログラム製品。

【請求項12】

前記ポンプの前記パラメータが、圧力、モータ速度、モータ電流、又はモータ位置に対応していることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。

【請求項13】

前記少なくとも１つの不揮発性コンピュータ可読媒体が、前記１つ以上のプロセッサによって実行可能とされるさらなる命令を格納しており、
前記さらなる命令が、前記処方に関連する前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを生成するために、前記ポンプの動作中に前記パラメータを測定値を得て、前記パラメータの前記測定値のすべて又は一部を利用するステップを前記１つ以上のプロセッサによって実行可能とされることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。

【請求項14】

前記ポンプの前記パラメータに対する前記基準プロファイルを確立する際に、及び、前記ポンプの前記パラメータに対する前記動作プロファイルを生成する際に、前記パラメータの測定値が、異なる速度で得られることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。

【請求項15】

前記ポンプの動作中に前記一式の点において記録される前記パラメータの値が、
分注区分の際における前記動作プロファイルの平均値に対応する第１の値と、
前記分注区分を約１０％終えた第１の点に対応する第２の値と、
前記分注区分を約５０％終えた第２の点に対応する第３の値と、
前記分注区分を約９０％終えた第３の点に対応する第４の値と、
を備えていることを特徴とする請求項１１に記載のコンピュータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願）
本出願は、米国仮特許出願第６０／８６１，８５６号（２００６年１１月３０日、名称「Ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｐｕｍｐ」）に基づく優先権を主張し、この仮出願の内容は、あらゆる目的において参照により本明細書に援用される。

【0002】

（技術分野）
本発明は、概して、流体ポンプに関する。より具体的には、本発明の実施形態は、単段および多段ポンプに関する。さらに具体的には、本発明の実施形態は、ポンプを操作するステップ、および／または半導体製造で使用されるポンプの種々の動作または作用を確認するステップに関する。

【背景技術】

【0003】

ポンプ装置によって流体が分注される量および／または速度の精密制御を必要とする、多くの用途がある。例えば、半導体加工では、フォトレジスト化学物質等の光化学物質が半導体ウエハに塗布される量および速度を制御することが重要である。加工中に半導体ウエハに塗布される被膜は、典型的には、オングストロームで測定されるウエハの表面にわたる平坦性を必要とする。フォトレジスト化学物質等の加工化学物質がウエハに塗布される速度は、加工液が均一に塗布されることを確実にするために、制御されなければならない。

【0004】

現在、半導体産業で使用されている多くの光化学物質は、非常に高価であり、しばしば、１リットルにつき＄１，０００もかかる。したがって、最小限であるが適正な量の化学物質が使用されること、および化学物質がポンプ装置によって損害されないことを確実にすることが好ましい。現在の多段階ポンプは、液体の急激な圧力上昇を引き起こし得る。そのような圧力上昇および圧力の後続低下は、流体に悪影響を及ぼす場合がある（すなわち、流体の物理的特性を不利に変化させる場合がある）。加えて、圧力上昇は、分注ポンプに意図されるよりも多くの流体を分注させる、または流体の分注に不利な動態を導入させる場合がある、蓄積流圧につながり得る。

【0005】

多段階ポンプ内で発生する他の状態もまた、化学物質の適切な分注を妨げる場合がある。これらの状態は、大部分は、過程のタイミング変化に起因する。これらのタイミング変化は、例えば、信号遅滞等、意図的（例えば、処方の変化）または非意図的であってもよい。

【0006】

これらの状態が発生すると、結果は、化学物質の不適切な分注となり得る。場合によっては、化学物質がウエハ上に分注されない場合がある一方で、他の場合においては、化学物質は、ウエハの表面にわたって不均一に分配される場合がある。次いで、ウエハは、製造過程の１つ以上の残りのステップを受けてもよく、ウエハを使用に不適当とし、最終的に、スクラップとして廃棄されるウエハをもたらす。

【0007】

この問題を悪化させているのは、多くの場合において、スクラップウエハが、なんらかの形の品質管理手順を使用してのみ、検出される場合があるという事実である。しかしながら、一方で、不適切な分注、したがってスクラップウエハをもたらした状態は、持続している。その結果として、第１の不適切な分注と、この不適切な分注によって生成されたスクラップウエハの検出との間に、多くのさらなる不適切な沈着が他のウエハ上で発生している。同様に、これらのウエハもまた、スクラップとして廃棄されなければならない。

【0008】

以上のように、適切な分注が発生したことを検出または確認することが望ましい。この確認は、過去に、種々の技術を使用して達成されてきた。これらのうちの１つ目は、分注が行われたことを確認するために、ポンプの分注ノズルにおけるカメラシステムを利用することを伴う。しかしながら、これらのカメラシステムは、通常、ポンプから独立しており、したがって、別個に設置および較正しなければならないため、この解決法は最適ではない。さらに、非常に多くの場合、これらのカメラシステムは、極めて高価となる傾向がある。

【0009】

別の方法は、分注を確認するために、ポンプの流体通路での流量計の使用を伴う。この方法もまた、問題がある。ポンプの流路に挿入される追加構成要素は、ポンプ自体の費用を引き上げるだけでなく、化学物質がポンプを通って流れる際に、化学物質の汚染の危険性も増加させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許出願第１１／０５１，５７６号明細書

【特許文献2】米国仮特許出願第６０／６３０，３８４号明細書

【特許文献3】ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０４２１２７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

したがって、上記のように、必要とされるものは、ポンプの動作および作用の適切な完了を迅速かつ正確に検出し得る、これらの動作および作用を確認するための方法およびシステムである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

ポンプの動作または作用を検証するステップを含む、ポンプの動作を監視するためのシ
ステムおよび方法を開示する。ポンプの１つ以上のパラメータに対する基準プロファイル
が確立されてもよい。次いで、ポンプの後続動作中に同じ一式のパラメータに対する１つ
以上の値を記録することによって、動作プロファイルが生成されてもよい。基準プロファ
イルおよび動作プロファイルに基づいて、適合度の尺度が決定されてもよい。次いで、所
望に応じて、適合度の尺度に基づいて、分注の有効性が決定されてもよい。例えば、適合
度の尺度が、ある閾値を上回る場合、分注は、有効なものとみなされてもよい一方で、そ
うでなければ、警報が鳴らされるか、または、ユーザに通知する、またはポンプシステム
を運転停止する等、別の措置が取られてもよい。

【0013】

一実施形態では、多段階ポンプは、第２段階のポンプにおける流体の圧力を決定する圧
力センサを伴う、第１段階のポンプ（例えば、供給ポンプ）および第２段階のポンプ（例
えば、分注ポンプ）を有する。ポンプ制御器は、ポンプの動作を監視することができる。
ポンプ制御器は、第１段階のポンプ、第２段階のポンプ、および圧力センサに連結され（
すなわち、第１段階のポンプ、第２段階のポンプ、および圧力センサと連通するように動
作可能である）、パラメータに対応する第１の動作プロファイルを生成し、第１の動作プ
ロファイルの少なくとも一部分および基準プロファイルの対応する部分に基づいて適合度
の尺度を生成するように動作可能である。

【0014】

特定の実施形態では、動作プロファイルおよび基準プロファイルに基づいて適合度の尺
度を生成するために、Ｒ２乗統計値が使用される。

【0015】

本発明の実施形態は、ポンプシステムの動作および作用に関する種々の問題を検出する
ことによって、利点を提供することができる。例えば、基準圧力の１つ以上の点およびポ
ンプの動作中に測定される圧力プロファイルの１つ以上の点に基づいて、適合度の尺度を
決定することによって、不適切な分注が検出されてもよい。同様に、基準圧力の１つ以上
の点と、モータの基準稼働率に対するポンプの動作の１つ以上の段階中のこのモータの稼
働率の１つ以上の点とに基づいて、適合度の尺度を判断することによって、ポンプシステ
ム内のフィルタの目詰まりが検出されてもよい。

【0016】

本発明の実施形態によって提供される別の利点は、ポンプの構成要素の誤動作または切
迫した故障が、より良好に検出され得ることである。例えば、実証的検定は、ｉ）分注流
体中の気泡によって引き起こされる不良な分注は、他の方法を使用して検出されない場合
がある、またはｉｉ）比較限度が小さすぎる場合があるため、他の方法は、過度に多くの
誤警報を生成する場合がある（例えば、不適切な分注の間違った、または不要な通知）こ
とを示している。次いで、適合度の尺度を使用することによって、不良な分注の検出が向
上され、同時に誤警報の数を低減し得る。

【0017】

本発明のこれらの側面および他の側面は、次の説明および添付図面と併せて考慮すると
、さらに認識および理解されるであろう。次の説明は、本発明の種々の実施形態およびそ
れらの多数の具体的詳細を示す一方で、限定ではなく、例証として与えられる。本発明の
範囲内で、多くの置換、修正、追加、または再編成が行われてもよく、本発明は、全ての
そのような置換、修正、追加、または再編成を含む。

【0018】

本明細書に付随し、その一部を形成する図面は、本発明のある側面を描写するように含
まれる。本発明のより明確な印象、および本発明に関し提供されるシステムの構成要素お
よび動作のより明確な印象は、実施例、したがって図面に例示される非限定的な実施形態
を参照することによって、より容易に明白となる。図中、同一参照数字は、同じ構成要素
を指定する。図面に図示される特徴は、必ずしも一定の縮尺で描かれないことに留意され
たい。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】図１は、ポンプシステムの一実施形態の図表示である。

【図2】図２は、本発明の一実施形態による多段階ポンプ（「多段ポンプ」）の図表示である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に対する弁およびモータのタイミングの図表示である。

【図4】図４は、多段ポンプの一実施形態の図表示である。

【図5A】図５Ａは、多段ポンプの一実施形態の図表示である。

【図5B】図５Ｂは、多段ポンプの一実施形態の図表示である。

【図5C】図５Ｃは、多段ポンプの一実施形態の図表示である。

【図6】図６は、多段ポンプの部分アセンブリの一実施形態の図表示である。

【図7】図７は、多段ポンプの部分アセンブリの別の実施形態の図表示である。

【図8A】図８Ａは、多段ポンプの一部分の一実施形態の図表示である。

【図8B】図８Ｂは、図８Ａの多段ポンプの実施形態の断面Ａ−Ａの図表示である。

【図8C】図８Ｃは、図８Ｂの多段ポンプの実施形態の断面Ｂの図表示である。

【図9】図９は、多段ポンプ中の圧力を制御するための方法の一実施形態を図示するフロー図である。

【図10】図１０は、本発明の一実施形態による多段ポンプの圧力プロファイルである。

【図11】図１１は、多段ポンプ中の圧力を制御するための方法の別の実施形態を図示するフロー図である。

【図12】図１２は、多段ポンプの別の実施形態の図表示である。

【図13】図１３は、本発明による方法の一実施形態のフロー図である。

【図14】図１４は、本発明の一実施形態による多段ポンプの圧力プロファイルである。

【図15】図１５は、本発明の一実施形態による、多段ポンプの基準圧力プロファイルおよび多段ポンプの動作圧力プロファイルである。

【図16A】図１６Ａは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16B】図１６Ｂは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16C】図１６Ｃは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16D】図１６Ｄは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16E】図１６Ｅは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16F】図１６Ｆは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図16G】図１６Ｇは、ポンプの動作に対する種々の圧力プロファイルを図示する図表である。

【図17】図１７は、ポンプが正しく動作しているかどうかを決定する精度を増加させるための方法の一実施形態を図示するフロー図である。

【図18】図１８は、単段ポンプの図表示である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明の好ましい実施形態を図に図示し、類似数字は、種々の図面の類似部品および対
応する部品を指すために使用されている。

【0021】

本発明の実施形態は、ポンプを使用して流体を正確に分注する、ポンプシステムに関連
する。より具体的には、本発明の実施形態は、ポンプの動作または作用を確認または検証
するステップを含む、ポンプの動作を監視するためのシステムおよび方法に関連する。一
実施形態によれば、本発明は、ポンプからの流体の正確な分注、ポンプ内のフィルタの適
切な動作等を検証するための方法を提供する。ポンプの１つ以上のパラメータに対する基
準プロファイルが確立されてもよい。次いで、ポンプの後続動作中に同じ一式のパラメータに対する１つ以上の値を記録することによって、動作プロファイルが生成されてもよい
。動作プロファイルに対して、１つ以上の適合度の尺度を決定することができる。適合度
の尺度が許容できない場合、警報が送信されてもよく、または他の措置が取られてもよく
、例えば、ポンプシステムが運転停止等されてもよい。適合度の尺度は、Ｒ２乗値、また
は適合度の他の統計的尺度となり得る。

【0022】

これらのシステムおよび方法は、ポンプの動作および作用に関する種々の問題を検出す
るために使用されてもよい。例えば、１つ以上の点における基準圧力を、ポンプの動作中
に測定される圧力プロファイルの１つ以上の点と比較することによって、不適切な分注が
検出されてもよい。同様に、ポンプの動作の１つ以上の段階中のモータの稼働率を、この
モータに対する基準稼働率と比較することによって、ポンプのフィルタの目詰まりが検出
されてもよい。本発明のシステムおよび方法のこれらの使用法および他の使用法は、次の
開示の再検討後に明白となるであろう。

【0023】

本発明の実施形態を説明する前に、本発明の種々の実施形態とともに利用されてもよい
、ポンプまたはポンプシステムの例示的実施形態を説明することが有用となる場合がある
。図１は、ポンプシステム１０の図表示である。ポンプシステム１０は、流体源１５、ポ
ンプ制御器２０、および多段ポンプ１００を含むことができ、それらはウエハ２５上に流
体を分注するように共働する。多段ポンプ１００の動作は、多段ポンプ１００上に搭載さ
れるか、または、制御信号、データ、または他の情報を伝達するための１つ以上の通信リ
ンクを介して多段ポンプ１００に接続することができる、ポンプ制御器２０によって制御
することができる。ポンプ制御器２０は、多段ポンプ１００の動作を制御するための一式
の制御命令３０を含む、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）を含むことが
できる。プロセッサ３５（例えば、ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、ＤＳＰ、ＲＩＳＣ、または他のプ
ロセッサ）は、命令を実行することができる。プロセッサの一例は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓ
ｔｒｕｍｅｎｔｓ ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ＰＧＦＡ １６−ｂｉｔ ＤＳＰである（Ｔ
ｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓは、テキサス州ダラスを拠点とする企業である）。図
１の実施形態では、制御器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、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（
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、または当該分野で公知である、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となり得る。制御器２０は、内蔵ＰＣ
Ｂボード、遠隔制御器として、または他の適当な方法で実装することができる。ポンプ制
御器２０は、ポンプ制御器２０が多段ポンプ１００と通信することを可能にするように、
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、アナログ・デジタル変換器、および他の構成要素）を含むことができる。ポンプ制
御器２０は、プロセッサ、メモリ、インターフェース、表示デバイス、周辺機器、または
他のコンピュータ構成要素を含む、当該分野で公知の種々のコンピュータ構成要素を含む
ことができる。ポンプ制御器２０は、多段ポンプの種々の弁およびモータを制御して、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
確に分注させることができる。ポンプ制御器２０はまた、本明細書に記載のシステムおよ
び方法の実施形態を実施するように動作可能な命令を実行してもよい。

【0024】

図２は、多段ポンプ１００の図表示である。多段階ポンプ１００は、供給段階部分１０
５および別個の分注段階部分１１０を含む。流体流れの観点から、供給段階部分１０５と
分注段階部分１１０との間には、プロセス流体から不純物を濾過するようにフィルタ１２
０が位置する。例えば、入口弁１２５、隔離弁１３０、障壁弁１３５、浄化弁１４０、排
出弁１４５、および出口弁１４７を含む、多数の弁が、多段ポンプ１００を通る流量を制
御することができる。分注段階部分１１０はさらに、分注段階１１０における流体の圧力を決定する、圧力センサ１１２を含むことができる。圧力センサ１１２によって決定され
る圧力は、下記のように種々のポンプの速度を制御するために使用することができる。圧
力センサの例は、ドイツ・コルブのＭｅｔａｌｌｕｘ ＡＧ製造のセンサを含む、セラミ
ックおよびポリマーのピエゾ抵抗および容量圧力センサを含む。他の圧力センサを使用す
ることができ、圧力センサは、分注段階室に加えて、またはその代わりに、供給段階室の
圧力を読み取るように位置付けることができる。

【0025】

供給段階１０５および分注段階１１０は、多段ポンプ１００中の流体をポンプ注入する
ように回転ダイアフラムポンプを含むことができる。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室１５５、供給室１５５内で移動して流体
を変位させる供給段階ダイアフラム１６０、供給段階ダイアフラム１６０を移動させるピ
ストン１６５、主ネジ１７０、およびステッピングモータ１７５を含む。主ネジ１７０は
、モータから主ネジ１７０へエネルギーを付与するために、ナット、歯車、または他の機
構を通して、ステッピングモータ１７５に連結する。一実施形態によれば、供給モータ１
７０は、ナットを回転させ、次に、主ネジ１７０に直線運動を付与して、ピストン１６５
を作動させる。分注段階ポンプ１８０（「分注ポンプ１８０」）は、同様に、分注室１８
５、分注段階ダイアフラム１９０、ピストン１９２、主ネジ１９５、および分注モータ２
００を含むことができる。他の実施形態によれば、供給段階１０５および分注段階１１０
はそれぞれ、空気圧作動ポンプ、油圧ポンプ、または他のポンプを含む、種々の他のポン
プを含むことができる。供給段階に対する空気圧作動ポンプ、およびステッピングモータ
駆動油圧ポンプを使用する、多段ポンプの一例は、参照することにより完全に本願に組み
込まれる、特許文献１に記載されている。

【0026】

供給モータ１７５および分注モータ２００は、任意の適当なモータとなり得る。一実施
形態によれば、分注モータ２００は、永久磁石同期モータ（「ＰＭＳＭ」）である。ＰＭ
ＳＭは、モータ２００、制御器内蔵多段ポンプ１００、または別個のポンプ制御器（例え
ば、図１に示されるような）において、電場配向制御（「ＦＯＣ」）または他の種類の速
度／位置制御を利用して、デジタル信号プロセッサ（「ＤＳＰ」）によって制御すること
ができる。ＰＭＳＭ２００はさらに、分注モータ２００の位置のリアルタイムフィードバ
ックのためのエンコーダ（例えば、細線回転位置エンコーダ）を含むことができる。位置
センサの使用は、ピストン１９２の位置の正確かつ反復可能な制御を与え、それは分注室
１８５中の流体移動の正確かつ反復可能な制御につながる。例えば、ＤＳＰに８，０００
カウントを与える、２，０００ラインエンコーダを使用して、０．０４５度の回転を正確
に測定および制御することが可能である。また、ＰＭＳＭは、振動がほとんどないか、ま
たは全くない、低速度で作動することができる。供給モータ１７５はまた、ＰＭＳＭまた
はステッピングモータとなり得る。本発明の一実施形態によれば、供給段階モータ１７５
は、部品番号Ｌ１ＬＡＢ−００５のステッピングモータとすることができ、分注段階モー
タ２００は、部品番号ＤＡ２３ＤＢＢＬ−１３Ｅ１７ＡのブラシレスＤＣモータとするこ
とができ、両方とも、米国ニューハンプシャー州ドーヴァーのＥＡＤ ｍｏｔｏｒｓから
市販されている。

【0027】

多段ポンプ１００の弁は、多段ポンプ１００の種々の部分の流体流れを可能にする、ま
たは制限するように開放または閉鎖される。一実施形態によれば、これらの弁は、圧力ま
たは真空が有効化されるかどうかによって開放または閉鎖する、空気圧作動（すなわち、
ガス駆動）ダイアフラム弁となり得る。しかしながら、本発明の他の実施形態では、任意
の適当な弁を使用することができる。

【0028】

動作中、多段ポンプ１００は、準備完了区分、分注区分、充填区分、濾過前区分、濾過区分、排出区分、浄化区分、および静的浄化区分を含むことができる。供給区分の間に、入口弁１２５が開放され、供給段階ポンプ１５０が供給段階ダイアフラム１６０を移動させ（例えば、引っ張る）、供給室１５５内に流体を引き込む。いったん十分な量の流体が供給室１５５を充填すると、入口弁１２５は閉鎖される。濾過区分の間に、供給段階ポンプ１５０が供給段階ダイアフラム１６０を移動させて、供給室１５５から流体を変位させる。流体がフィルタ１２０を通って分注室１８５へと流れることを可能にするように、隔離弁１３０および障壁弁１３５が開放される。隔離弁１３０は、一実施形態によれば、圧力がフィルタ１２０中で高まることを可能にするように、最初に（例えば、「濾過前区分」で）開放することができ、次いで、分注室１８５内への流体流れを可能にするように障壁弁１３５を開放することができる。濾過区分の間に、分注ポンプ１８０をその定位置に運ぶことができる。それぞれ参照することにより完全に本願に組み込まれる特許文献２および特許文献３に記載のように、分注ポンプの定位置は、分注サイクルに対して分注ポンプにおける最大の利用可能容積を与えるが、分注ポンプが提供し得る最大利用可能容積未満である、位置となり得る。定位置は、多段ポンプ１００の未使用のホールドアップ容積を低減するように、分注サイクルに対する種々のパラメータに基づいて選択される。同様に、供給ポンプ１５０を、その最大利用可能容積未満の容積を提供する定位置に運ぶことができる。

【0029】

流体が分注室１８５に流れ込むにつれて、流体の圧力が増加する。本発明の一実施形態
によれば、分注室１８５中の流体圧が所定の圧力設定点（例えば、圧力センサ１１２によ
って決定されるような）に到達すると、分注段階ポンプ１８０は、分注段階ダイアフラム
１９０を撤収し始める。言い換えれば、分注段階ポンプ１８０は、分注室１８５の利用可
能な容積を増加させて、流体が分注室１８５に流れ込むことを可能にする。このことは、
例えば、所定の速度で分注モータ２００を逆転させ、分注室１８５中の圧力を減少させる
ことによって、行うことができる。分注室１８５中の圧力が設定点を下回る（システムの
許容内）場合、分注室１８５中の圧力を設定点に到達させるように、供給モータ１７５の
速度が増加される。圧力が設定点を超える（システムの許容内）場合、供給ステッピング
モータ１７５の速度は減少し、下流の分注室１８５中の圧力の減少につながる。供給段階
モータ１７５の速度を増加および減少させる過程は、分注段階ポンプが定位置に到達する
まで反復することができ、定位置の時点で両方のモータを停止することができる。

【0030】

別の実施形態によれば、濾過区分の間の第１段階モータの速度は、「不感帯」制御の仕
組みを使用して、制御することができる。分注室１８５中の圧力が初期閾値に到達すると
、分注段階ポンプは、分注段階ダイアフラム１９０を移動させて、流体が分注室１８５に
より自由に流れ込むことを可能にでき、それにより、分注室１８５中の圧力を低下させる
。圧力が最小圧力閾値を下回って低下する場合、供給段階モータ１７５の速度は増加され
、分注室１８５中の圧力を増加させる。分注室１８５中の圧力が最大圧力閾値を超えて増
加する場合、供給段階モータ１７５の速度は減少される。再度、供給段階モータ１７５の
速度を増加および減少させる過程は、分注段階ポンプが定位置に到達するまで反復するこ
とができる。

【0031】

排出区分の初めに、隔離弁１３０が開放され、障壁弁１３５が閉鎖され、排出弁１４５
が開放される。別の実施形態では、障壁弁１３５は、排出区分の間に開いたままとなり、
排出区分の終了時に閉鎖することができる。この時期の間、障壁弁１３５が開いている場
合、圧力センサ１１２によって測定することができる分注室中の圧力が、フィルタ１２０中の圧力によって影響されるため、圧力は、制御器によって理解することができる。供給
段階ポンプ１５０は、流体に圧力を印加し、開いた排出弁１４５を通してフィルタ１２０
から気泡を除去する。供給段階ポンプ１５０は、排出が所定の速度で発生させられるよう
に制御することができ、より長い排出時間およびより低い排出速度を可能にし、それによ
り、排出廃棄物の量の正確な制御を可能にする。供給ポンプが空気圧型ポンプである場合
、流量制限を排出流体通路に設けることができ、「排出」設定点圧力を維持するために、
供給ポンプに印加される空気圧を増加または減少させることができ、そうでなければ非制
御の方法のなんらかの制御を与える。

【0032】

浄化区分の初めに、隔離弁１３０が閉鎖され、障壁弁１３５が排出区分で開いている場
合に閉鎖され、排出弁１４５が閉鎖され、浄化弁１４０が開放され、入口弁１２５が開放
される。分注ポンプ１８０は、分注室１８５中の流体に圧力を印加して、浄化弁１４０を
通して気泡を排出する。静的浄化区分の間に、分注ポンプ１８０は停止されるが、浄化弁
１４０は開いたままであり、空気を排出し続ける。浄化または静的浄化区分の間に除去さ
れた、あらゆる過剰な流体は、多段ポンプ１００から外へ送る（例えば、流体源へ戻すか
、または廃棄する）か、または供給段階ポンプ１５０へと再循環させることができる。準
備完了区分の間に、供給段階ポンプ１５０が流体源（例えば、流体源ボトル）の周囲圧力
に到達することができるように、隔離弁１３０および障壁弁１３５を開放することができ
、浄化弁１４０を閉鎖することができる。他の実施形態によれば、準備完了区分時に全て
の弁を閉鎖することができる。

【0033】

分注区分の間に、出口弁１４７が開き、分注ポンプ１８０が分注室１８５中の流体に圧
力を印加する。出口弁１４７は、分注ポンプ１８０よりもゆっくりと制御に反応してもよ
いため、出口弁１４７を最初に開放することができ、ある既定期間後に分注モータ２００
を起動することができる。このことは、分注ポンプ１８０が部分的に開いた出口弁１４７
に流体を押し通すことを防ぐ。さらに、このことは、弁開放によって引き起こされる、分
注ノズルを上昇する流体、続いてモータ作用によって引き起こされる、前進流体運動を防
ぐ。他の実施形態では、出口弁１４７を開放することができ、同時に分注ポンプ１８０に
よって分注を開始することができる。

【0034】

分注ノズル中の過剰な流体が除去される、付加的な再吸入区分を行うことができる。再
吸入区分の間に、出口弁１４７は閉鎖することができ、出口ノズルから過剰な流体を吸い
出すために、２次モータまたは真空を使用することができる。代替として、出口弁１４７
は開いたままとなることができ、流体を分注室内へ再吸入するように分注モータ２００を
逆転させることができる。再吸入区分は、ウエハ上への過剰な流体の液垂れを防ぐのに役
立つ。

【0035】

図３を簡潔に参照して、この図は、図１の多段ポンプ１００の動作の様々な区分に対す
る弁および分注モータのタイミングの図表示を提供する。いくつかの弁が区分変化中に同
時に閉鎖するとして示されている一方で、弁の閉鎖は、圧力上昇を低減するようにわずか
に離して時期を選ぶことができる（例えば、１００ミリ秒）。例えば、排出区分と浄化区
分との間で、排出弁１４５の直前に隔離弁１３０を閉鎖することができる。しかしながら
、他の弁のタイミングを本発明の種々の実施形態で利用できることに留意されたい。加え
て、区分のうちのいくつかをともに行うことができる（例えば、充填／分注段階を同時に
行うことができ、その場合、入口弁および出口弁の両方を分注／充填区分で開放すること
ができる）。各サイクルに対して特定の区分は反復される必要がないことにさらに留意さ
れたい。例えば、浄化および静的浄化区分は、各サイクルに対して行われなくてもよい。
同様に、排出区分は、サイクルごとに行われなくてもよい。

【0036】

種々の弁の開放および閉鎖は、流体の圧力上昇を引き起こすことができる。静的浄化区分の終了時の浄化弁１４０の閉鎖は、例えば、分注室１８５中の圧力増加を引き起こすこ
とができる。各弁が閉鎖する時に少量の流体を変位させる場合があるため、このことが発
生し得る。浄化弁１４０は、例えば、閉鎖するにつれて、少量の流体を分注室１８５内へ
変位させることができる。浄化弁１４０の閉鎖により圧力増加が発生する時に出口弁１４
７が閉鎖されるため、圧力が低減されなければ、後続分注区分の間にウエハ上への流体の
「吐出」が発生する場合がある。静的浄化区分または付加的な区分の間にこの圧力を放出
するために、ピストン１９２を既定距離に後退させて障壁弁１３５および／または浄化弁
１４０の閉鎖によって引き起こされる、あらゆる圧力増加を補償するように、分注モータ
２００が逆転されてもよい。

【0037】

圧力上昇は、浄化弁１４０だけでなく、他の弁を閉鎖（または開放）することによって
引き起こすことができる。準備完了区分の間に、ダイアフラムの性質、温度、または他の
因子に基づいて、分注室１８５中の圧力が変化し得ることにさらに留意されたい。分注モ
ータ２００は、この圧力動向を補償するように制御することができる。

【0038】

したがって、本発明の実施形態は、穏やかな流体取扱特性を伴う多段ポンプを提供する
。分注ポンプにおける圧力センサからのリアルタイムフィードバックに基づいて、供給ポ
ンプの動作を制御することによって、損害を与える可能性のある圧力上昇を回避すること
ができる。本発明の実施形態はまた、プロセス流体に対する圧力の悪影響を低減するのに
役立つように、他のポンプ制御機構および弁裏層を採用することもできる。

【0039】

図４は、多段ポンプ１００のためのポンプアセンブリの一実施形態の図表示である。多
段ポンプ１００は、多段ポンプ１００を通る種々の流体流路を画定する、分注ブロック２
０５を含むことができる。分注ポンプブロック２０５は、一実施形態によれば、ＰＴＦＥ
、変性ＰＴＦＥ、または他の材料の単一ブロックとなり得る。これらの材料は多くのプロ
セス流体と反応しないか、または最小限に反応するため、これらの材料の使用は、流路お
よびポンプ室が、最小限の追加ハードウェアで分注ブロック２０５内へと直接機械加工さ
れることを可能にする。その結果として、分注ブロック２０５は、流体多岐管を提供する
ことによる配管の必要性を低減する。

【0040】

分注ブロック２０５は、例えば、それを通って流体が受容される入口２１０、排出区分
の間に流体を排出するための排出出口２１５、および分注区分の間にそれを通って流体が
分注される分注出口２２０を含む、種々の外部入口および出口を含むことができる。分注
ブロック２０５は、図４の例では、浄化された流体が供給室（図５Ａおよび図５Ｂに示さ
れるような）に再び送られるため、外部浄化出口を含まない。しかしながら、本発明の他
の実施形態では、流体を外部浄化することができる。

【0041】

分注ブロック２０５は、供給ポンプ、分注ポンプ、およびフィルタ１２０に流体を送る
。ポンプカバー２２５は、供給モータ１７５および分注モータ２００を損害から保護する
ことができる一方で、ピストンハウジング２２７は、ピストン１６５およびピストン１９
２に対する保護を提供することができる。弁プレート２３０は、流体を多段ポンプ１００
の種々の構成要素に方向付けるように構成することができる、弁システム（例えば、図２
の入口弁１２５、隔離弁１３０、障壁弁１３５、浄化弁１４０、および排出弁１４５）の
ための弁ハウジングを提供する。一実施形態によれば、入口弁１２５、隔離弁１３０、障
壁弁１３５、浄化弁１４０、および排出弁１４５のそれぞれは、弁プレート２３０に統合
され、対応するダイアフラムおよび出口弁１４７に圧力または真空が印加されるかどうか
に応じて、開放されるか閉鎖されるかのいずれかであるダイアフラム弁であり、出口弁１
４７は、分注ブロック２０５の外部にある。各弁に対して、ＰＴＦＥ、変性ＰＴＦＥ、複
合物、または他の材料のダイアフラムは、弁プレート２３０と分注ブロック２０５との間
で挟持される。弁プレート２３０は、対応するダイアフラムに圧力または真空を印加するように、各弁に対する弁制御入口を含む。例えば、入口２３５は障壁弁１３５に、入口２
４０は浄化弁１４０に、入口２４５は隔離弁１３０に、入口２５０は排出弁１４５に、お
よび入口２５５は入口弁１２５に対応する。入口への圧力または真空の選択的印加によっ
て、対応する弁が開放または閉鎖される。

【0042】

弁制御ガスおよび真空は、弁制御多岐管（カバー２６３の下の領域に位置する）から分
注ブロック２０５を通って弁プレート２３０へと続く、弁制御補給ライン２６０を介して
、弁プレート２３０に提供される。弁制御ガス補給入口２６５は、弁制御多岐管に加圧ガ
スを提供し、真空入口２７０は、弁制御多岐管に真空（または低圧）を提供する。弁制御
多岐管は、三方弁の役割を果たし、補給ライン２６０を介して弁プレート２３０の適切な
入口に加圧ガスまたは真空を送り、対応する弁を作動させる。

【0043】

図５Ａは、それを通って画定された流体流路を示すように透明にされた分注ブロック２
０５を伴う、多段ポンプ１００の一実施形態の図表示である。分注ブロック２０５は、多
段ポンプ１００に対する種々の室および流体流路を画定する。一実施形態によれば、供給
室１５５および分注室１８５を分注ブロック２０５内へと直接機械加工することができる
。加えて、種々の流路を分注ブロック２０５へと直接機械加工することができる。流体流
路２７５（図５Ｃに示される）は、入口２１０から入口弁へと続く。流体流路２８０は、
入口弁から供給室１５５へと続いて、入口２１０から供給ポンプ１５０への経路を完成さ
せる。弁ハウジング２３０中の入口弁１２５は、入口２１０と供給ポンプ１５０との間の
流動を調節する。流路２８５は、供給ポンプ１５０から弁プレート２３０中の隔離弁１３
０に流体を送る。隔離弁１３０の出力は、別の流路（図示せず）によってフィルタ１２０
に送られる。流体は、フィルタ１２０から、フィルタ１２０を排出弁１４５および障壁弁
１３５に接続する流路を通って流れる。排出弁１４５の出力が排出出口２１５に送られる
一方で、障壁弁１３５の出力は、流路２９０を介して分注ポンプ１８０に送られる。分注
ポンプは、分注区分の間に流路２９５を介して出口２２０に、または浄化区分において流
路３００を通して浄化弁に、流体を出力することができる。浄化区分の間に、流体は、流
路３０５を通して供給ポンプ１５０に戻すことができる。流体流路は、ＰＴＦＥ（または
他の材料）ブロックの中に直接形成することができるため、分注ブロック２０５は、多段
ポンプ１００の種々の構成要素間のプロセス流体に対する配管の役割を果たすことができ
、追加管類の必要性を排除または低減する。他の場合において、流体流路を画定するよう
に管類を分注ブロック２０５に挿入することができる。図５Ｂは、一実施形態による、そ
の中の流路のうちのいくつかを示すように透明にされた分注ブロック２０５の図表示を提
供する。

【0044】

図５Ａはまた、供給段階モータ１９０を含む供給ポンプ１５０、分注モータ２００を含
む分注ポンプ１８０、および弁制御多岐管３０２を示すようにポンプカバー２２５および
多岐管カバー２６３が除去された、多段ポンプ１００も示す。本発明の一実施形態によれ
ば、供給ポンプ１５０、分注ポンプ１８０、および弁プレート２３０の各部分は、分注ブ
ロック２０５の対応する空洞に挿入される棒（例えば、金属棒）を使用して、分注ブロッ
ク２０５に連結することができる。各棒は、ネジを受容するように１つ以上のネジ穴を含
むことができる。一例として、分注モータ２００およびピストンハウジング２２７は、分
注ブロック２０５のネジ穴を通り抜けて棒２８５の対応する穴の中へ螺入する、１つ以上
のネジ（例えば、ネジ２７５およびネジ２８０）を介して、分注ブロック２０５に取り付
けることができる。構成要素を分注ブロックに連結するためのこの機構は一例として提供
され、任意の適当な取着機構を使用できることに留意されたい。

【0045】

図５Ｃは、弁プレート２３０に圧力または真空を提供するための補給ライン２６０を示
す、多段ポンプ１００の図表示である。図４と併せて論じられるように、弁プレート２３
０中の弁は、流体が多段ポンプ１００の種々の構成要素へと流れることを可能にするように構成することができる。弁の作動は、圧力または真空のいずれかを各補給ライン２６０
に方向付ける、弁制御多岐管３０２によって制御される。各補給ライン２６０は、小型開
口部（すなわち、制限）を伴う継手（一例の継手は３１８において示される）を含むこと
ができる。各補給ラインの開口部は、補給ラインへの圧力の印加と真空の印加との間の急
激な圧力差の影響を軽減するのに役立つ。このことは、弁がより平滑に開放および閉鎖す
ることを可能にする。

【0046】

図６は、多段ポンプ１００の一実施形態の部分アセンブリを図示する図表示である。図
６では、弁プレート２３０はすでに、上記のように分注ブロック２０５に連結されている
。供給段階ポンプ１５０に対して、主ネジ１７０を伴うダイアフラム１６０が、供給室１
５５に挿入されることができ、分注ポンプ１８０に対しては、主ネジ１９５を伴うダイア
フラム１９０が、分注室１８５に挿入されることができる。ピストンハウジング２２７は
、それを通り抜ける主ネジにより、供給および分注室の上に配置される。分注モータ２０
０は、主ネジ１９５に連結し、回転雌ネジ式ナットを通して主ネジ１９５に直線運動を付
与することができる。同様に、供給モータ１７５も、主ネジ１７０に連結され、回転雌ネ
ジ式ナットを通して主ネジ１７０に直線運動を付与することができる。ピストンハウジン
グ２２７から分注モータ２００を離隔するために、スペーサ３１０を使用することができ
る。示された実施形態でのネジが、図５と併せて論じられるように、分注ブロック２０５
に挿入されるネジ穴を伴う棒を使用して、供給モータ１７５および分注モータ２００を多
段ポンプ１００に取り付ける。例えば、ネジ３１５は、棒３２０のネジ穴に螺入すること
ができ、ネジ３２５は、供給モータ１７５を取り付けるように棒３３０のネジ穴に螺入す
ることができる。

【0047】

図７は、多段ポンプ１００の一実施形態の部分アセンブリをさらに図示する図表示であ
る。図７は、分注ブロック２０５にフィルタ付属品３３５、３４０、および３４５を追加
するステップを図示する。フィルタ付属品３３５、３４０、３４５を保持するために、ナ
ット３５０、３５５、３６０を使用することができる。任意の適当な付属品を使用するこ
とができ、図示される付属品は一例として提供されることに留意されたい。各フィルタ付
属品は、供給室、排出出口、または分注室への流路のうちの１つにつながる（全て弁プレ
ート２３０を介する）。圧力センサ１１２は、圧力感知面を分注室１８５に暴露させて、
分注ブロック２０５に挿入することができる。Ｏリング３６５は、分注室１８５との圧力
センサ１１２の接合面を密封する。圧力センサ１１２は、ナット３１０によってしっかり
と適所に保持される。弁制御多岐管３０２は、ピストンハウジング２２７に螺合すること
ができる。弁制御ライン（図示せず）は、弁制御多岐管３０２の出口から開口３７５にお
いて分注ブロック２０５の中へ、分注ブロック２０５の上方から出て、弁プレート２３０
（図４に示されるような）へと続く。

【0048】

図７はまた、ポンプ制御器（例えば、図１のポンプ制御器２０）との連通のためのいく
つかのインターフェースも図示する。圧力センサ１１２は、１つ以上のワイヤ（３８０に
おいて表される）を介して制御器２０に圧力測定値を伝達する。分注モータ２００は、ポ
ンプ制御器２０から信号を受信して分注モータ２００を移動させるように、モータ制御イ
ンターフェース２０５を含む。加えて、分注モータ２００は、（例えば、位置ラインエン
コーダからの）位置情報を含む、情報をポンプ制御器２０に伝達することができる。同様
に、供給モータ１７５は、ポンプ制御器２０から制御信号を受信し、それに情報を伝達す
るように、通信インターフェース３９０を含むことができる。

【0049】

図８Ａは、分注ブロック２０５、弁プレート２３０、ピストンハウジング２２７、主ネ
ジ１７０、および主ネジ１９５を含む、多段ポンプ１００の一部分の側面図を図示する。
図８Ｂは、分注ブロック２０５、分注室１８５、ピストンハウジング２２７、主ネジ１９
５、ピストン１９２、および分注ダイアフラム１９０を示す、図８Ａの断面図を図示する。図８Ｂに示されるように、分注室１８５は、分注ブロック２０５によって少なくとも部
分的に画定することができる。主ネジ１９５が回転するにつれて、ピストン１９２は上方
へ移動して（図８Ｂに示される配列に対して）分注ダイアフラム１９０を変位させること
ができ、それにより、出口流路２９５を介して分注室１８５中の流体を退出させる。図８
Ｃは、図８Ｂの詳細を図示する。図８Ｃに示される実施形態では、分注ダイアフラム１９
０は、分注ブロック２００の溝４００に嵌入するトング３９５を含む。したがって、この
実施形態では、分注ダイアフラム１９０の縁は、ピストンハウジング２２７と分注ブロッ
ク２０５との間で密封される。一実施形態によれば、分注ポンプおよび／または供給ポン
プ１５０は、回転ダイアフラムポンプとなり得る。

【0050】

図１−８Ｃと併せて説明される多段ポンプ１００は、限定ではなく一例として提供され、本発明の実施形態は、他の多段ポンプ構成に対して実施できることに留意されたい。

【0051】

上記のように、本発明の実施形態は、多段ポンプ（例えば、多段ポンプ１００）の動作の濾過区分の間に、圧力制御を提供することができる。図９は、濾過区分の間に圧力を制御するための方法の一実施形態を図示するフロー図である。図９の方法論は、多段ポンプを制御するようにプロセッサによって実行可能である、コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェア命令を使用して実施することができる。濾過区分の初めに、モータ１７５が既定の速度で供給室１５５から流体を押し出し始め（ステップ４０５）、流体を分注室１８５に進入させる。分注室１８５中の圧力が所定の設定点に到達すると（ステップ４１０において圧力センサ１１２によって決定されるように）、分注モータが移動し始めて、ピストン１９２およびダイアフラム１９０を後退させる（ステップ４１５）。分注モータは、一実施形態によれば、所定の速度でピストン１６５を後退させることができる。したがって、分注ポンプ１８０は、より多くの容積を分注室１８５中の流体に利用可能とし、それにより、流体の圧力を減少させる。

【0052】

圧力センサ１１２が、分注室１８５中の流体の圧力を継続的に監視する（ステップ４２０）。圧力が設定点であるか、またはそれを上回る場合、供給段階モータ１７５は、減少した速度で動作し（ステップ４２５）、そうでなければ、供給モータ１７５は、増加した速度で動作する（ステップ４３０）。分注室１８５におけるリアルタイム圧力に基づいて、供給段階モータ１７５の速度を増加および減少させる過程は、分注ポンプ１８０が定位置に到達するまで（ステップ４３５において決定されるように）継続することができる。分注ポンプ１８０が定位置に到達すると、供給段階モータ１７５および分注段階モータ２００を停止することができる。

【0053】

分注ポンプ１８０がその定位置に到達したかどうかは、種々の方法で決定することができる。例えば、参照することにより完全に本願に組み込まれる特許文献２および特許文献３で論じられるように、このことは、主ネジ１９５、およびしたがってダイアフラム１９０の位置を位置センサが決定することによって行うことができる。他の実施形態では、分注段階モータ２００は、ステッピングモータとなり得る。この場合、各ステップがダイアフラム１９０を特定量変位させるので、分注ポンプ１８０がその定位置にあるかどうかは、モータのステップを数えることによって決定することができる。図９のステップは、必要または所望に応じて反復することができる。

【0054】

図１０は、本発明の一実施形態によろう多段ポンプを動作させるための分注室１８５における圧力プロファイルを図示する。点４４０において、分注が開始され、分注ポンプ１８０が出口から流体を押し出す。分注は、点４４５において終了する。分注ポンプ１８０は典型的には充填区分に関与しないため、分注室１８５における圧力は、この区分の間にほぼ一定のままである。点４５０において、濾過区分が開始し、供給段階モータ１７５が所定の速度で前進して供給室１５５から流体を押す。図１０で見ることができるように、分注室１８５中の圧力が上昇し始め、点４５５において所定の設定点に到達する。分注室１８５中の圧力が設定点に到達すると、分注モータ２００は一定の速度で逆転して、分注室１８５中の利用可能な容積を増加させる。点４５５と点４６０との間の圧力プロファイルの比較的平坦な部分において、供給モータ１７５の速度は、圧力が設定点を下回って低下する時はいつでも増加され、設定点に到達すると減少される。このことは、分注室１８５中の圧力をほぼ一定の圧力に保つ。点４６０において、分注モータ２００が定位置に到達し、濾過区分が終了する。点４６０における急激な圧力上昇は、濾過の終了時の障壁弁１３５の閉鎖によって引き起こされる。

【0055】

図９および１０と併せて説明される制御の仕組みは、単一の設定点を使用する。しかしながら、本発明の他の実施形態では、最小および最大圧力閾値を使用することができる。図１１は、最小および最大圧力閾値を使用する方法の一実施形態を図示するフロー図である。図１１の方法論は、多段ポンプを制御するようにプロセッサによって実行可能である、コンピュータ可読媒体に記憶されたソフトウェア命令を使用して実施することができる。濾過区分の初めに、モータ１７５が既定速度で供給室１５５から流体を押し出し始め（ステップ４７０）、流体を分注室１８５に進入させる。分注室１８５中の圧力が所定の初期閾値に到達すると（ステップ４８０において圧力センサ１１２からの測定結果によって決定されるように）、分注モータが移動し始めて、ピストン１９２およびダイアフラム１９０を後退させる（ステップ４８５）。初期閾値は、最大閾値または最小閾値のいずれかと同じか、または異なり得る。分注モータは、一実施形態によれば、所定の速度でピストン１６５を後退させる。したがって、分注ポンプ１８０は、後退して多くの容積を分注室１８５中の流体に利用可能とし、それにより、流体の圧力を減少させる。

【0056】

圧力センサ１１２は、分注室１８５中の流体の圧力を継続的に監視する（ステップ４９０）。圧力が最大圧力閾値に到達する場合、供給段階モータ１７５は、減少した速度で動作する（ステップ４９５）。圧力が最小圧力閾値を下回る場合、供給段階モータ１７５は、増加した速度で動作する（ステップ５００）。分注室１８５における圧力に基づいて、供給段階モータ１７５の速度を増加および減少させる過程は、分注ポンプ１８０が定位置に到達するまで（ステップ５０５において決定されるように）継続することができる。分注ポンプ１８０が定位置に到達すると、供給段階モータ１７５および分注段階モータ２００を停止することができる。再度、図１１のステップは、必要または所望に応じて反復することができる。

【0057】

したがって、本発明の実施形態は、供給ポンプによって流体上で有効化される圧力を制御することによって、分注ポンプ１８０における圧力を制御する機構を提供する。分注ポンプ１８０における圧力が所定の閾値（例えば、設定点または最大圧力閾値）に到達すると、供給段階ポンプ１５０の速度を低減することができる。分注ポンプ１８０における圧力が所定の閾値（例えば、設定点または最小圧力閾値）を下回ると、供給段階ポンプ１５０の速度を増加させることができる。本発明の一実施形態によれば、供給段階モータ１７５は、分注室１８５における圧力に応じて、所定の速度を循環させることができる。他の実施形態では、供給段階モータ１７５の速度は、分注室１８５中の圧力が所定の閾値（例えば、設定点または最大圧力閾値）を上回れば、継続的に減少させ、分注室１８５中の圧力が所定の閾値（例えば、設定点または最小圧力閾値）を下回れば、継続的に増加させることができる。

【0058】

上記のように、多段ポンプ１００は、分注室１８５における圧力に応じて速度を変化させることができるモータ１７５（例えば、ステッピングモータ、ブラシレスＤＣモータ、または他のモータ）を伴う、供給ポンプ１５０を含む。本発明の別の実施形態によれば、供給段階ポンプは、空気圧作動ダイアフラムポンプとなり得る。図１２は、空気圧供給ポンプ５１５を含む多段ポンプ５１０の一実施形態の図表示である。多段ポンプ１００と同様に、多段ポンプ５１５は、供給段階部分１０５および別個の分注段階部分１１０を含む。流体流れの観点から、供給段階部分１０５と分注段階部分１１０との間には、プロセス流体から不純物を濾過するようにフィルタ１２０が位置する。例えば、入口弁１２５、隔離弁１３０、障壁弁１３５、浄化弁１４０、排出弁１４５、および出口弁１４７を含む、多数の弁が、多段ポンプ１００を通る流量を制御することができる。分注段階部分１１０はさらに、分注段階１１０における流体の圧力を決定する、圧力センサ１１２を含むことができる。圧力センサ１１２によって決定される圧力は、下記のように種々のポンプの速度を制御するために使用することができる。

【0059】

供給ポンプ５１５は、開いた入口弁１２５を通して流体補給部から流体を引き込んでもよい、供給室５２０を含む。供給室５２０を出入りする液体の進入を制御するために、供給弁５２５が、真空、供給陽圧、または大気が供給ダイアフラム５３０に印加されるかどうかを制御する。一実施形態によれば、供給圧力を提供するために加圧Ｎ２を使用することができる。流体を供給室５２０内に引き込むために、ダイアフラムが供給室５２０の壁に対して引っ張られるように、真空がダイアフラム５３０に印加される。供給室５２０から流体を押し出すために、供給圧力がダイアフラム５３０に印加されてもよい。

【0060】

一実施形態によれば、濾過区分の間に、分注室１８５における圧力は、ダイアフラム５３０への供給圧力の選択的印加によって調節することができる。濾過の開始時に、供給圧力が供給ダイアフラム５３０に印加される。この圧力は、分注室１８５において所定の圧力閾値（例えば、初期閾値、設定点、または他の所定の閾値）に到達するまで（例えば、圧力センサ１１２によって決定されるように）、印加され続ける。初期閾値が満たされると、分注ポンプ１８０のモータ２００が後退し始め、分注室１８５中の流体に対するより多くの利用可能な容量を提供する。圧力センサ１１２は、分注室１８５中の圧力を継続的に読み取ることができる。流体圧が所定の閾値（例えば、最大圧力閾値、設定点、または他の閾値）を超える場合、供給ポンプ５１５における供給圧力を除去または低減することができる。分注室１８５における流体圧が所定の閾値（例えば、最小圧力閾値、設定点、または所定の閾値）を下回る場合、供給ポンプ５１５において供給圧力を再有効化することができる。

【0061】

したがって、本発明の実施形態は、分注ポンプにおいて決定される圧力に基づいて供給
ポンプの動作を調整することによって、濾過区分の間に流体の圧力を調節するためのシス
テムおよび方法を提供する。供給ポンプの動作は、例えば、供給ポンプモータの速度を増
加または減少させる、供給ポンプにおいて印加される供給圧力を増加または減少させる、
あるいは下流工程の流体の圧力の増加または減少を引き起こすように供給ポンプの動作を
調整することによって、変更することができる。

【0062】

本発明の実施形態はまた、排出区分の間に流体圧の制御も提供する。図２を参照して、
障壁弁１３５が排出区分の間に開いたままである場合、圧力センサ１１２が分注室１８５
中の流体の圧力を決定し、それはフィルタ１２０中の圧力の変化に影響される。圧力が所
定の閾値（例えば、最大圧力閾値または設定点）を超える場合、供給モータ１７５の速度
を低減することができ（または、図１２の例では供給圧力が低減される）、圧力が所定の
閾値（例えば、最小圧力閾値または設定点）まで低下する場合、供給モータ１７５の速度を増加させることができる（または、図１２の例では供給圧力が増加される）。別の実施
形態によれば、ユーザは、排出速度（例えば、０．０５ｃｃ／秒）および排出量（例えば
、０．１５ｃｃまたは３秒）を提供することができ、供給モータは、指定量の時間にわた
って適切な速度で流体を変位させることができる。

【0063】

前述のものから理解できるように、本発明の一実施形態は、第２段階ポンプにおける流
体の圧力を決定する圧力センサを伴う、第１段階ポンプ（例えば、供給ポンプ）および第
２段階ポンプ（例えば、分注ポンプ）を有する、多段階ポンプ中の圧力を制御するための
システムを提供する。ポンプ制御器は、第１段階ポンプの動作を調整することによって第
２段階ポンプにおける流体圧を調節することができる。ポンプ制御器は、第１段階ポンプ
、第２段階ポンプ、および圧力センサに連結され（すなわち、第１段階ポンプ、第２段階
ポンプ、および圧力センサと連通するように動作可能である）、圧力センサから圧力測定
結果を受信するように動作可能である。第２段階ポンプにおける圧力が第１の所定閾値（
例えば、設定点、最大圧力閾値、または他の圧力閾値）に到達したことを圧力センサから
の圧力測定結果が示す場合、ポンプ制御器は、より少ない圧力を流体上で第１段階ポンプ
に有効化させることができる（例えば、そのモータ速度を減速する、供給圧力を低減する
、あるいは流体にかかる圧力を減少させることによって）。第２段階ポンプにおける圧力
が閾値（例えば、設定点、最小圧力閾値、または他の閾値）を下回っていることを圧力測
定結果が示す場合、制御器は、より大きい圧力を流体上で第１段階ポンプに有効化させる
ことができる（例えば、第１段階ポンプのモータ速度を増加させる、または供給圧力を増
加させる、あるいは流体にかかる圧力を増加させることによって）。

【0064】

本発明の別の実施形態は、多段ポンプ中の分注ポンプの流体圧を制御するための方法を
含む。方法は、供給ポンプにおける流体に圧力を印加するステップ、供給ポンプの下流に
ある分注ポンプにおける流体圧を決定するステップ、分注ポンプにおける流体圧が所定の
最大圧力閾値に到達する場合に、供給ポンプにおける流体にかかる圧力を減少させるステ
ップ、または、分注ポンプにおける流体圧が所定の最小圧力閾値を下回っている場合に、
供給ポンプにおける流体にかかる圧力を増加させるステップを含むことができる。最大お
よび最小圧力閾値は、両方とも設定点となり得ることに留意されたい。

【0065】

本発明のさらに別の実施形態は、ポンプを制御するためのコンピュータプログラム製品
を備える。コンピュータプログラム製品は、１つ以上のコンピュータ可読媒体に記憶され
た一式のコンピュータ命令を備えることができる。命令は、圧力センサから圧力測定結果
を受信し、圧力測定結果を第１の所定閾値（最大圧力閾値、設定点、または他の閾値）と
比較し、そして、第２段階ポンプにおける圧力が第１の所定閾値に到達したと圧力センサ
からの圧力測定値が示す場合に、例えば、モータ速度を減少させる、より少ない供給圧力
を印加する、あるいは第１段階ポンプによって流体に印加される圧力を減少させるように
、第１段階ポンプに指図することによって、より少ない圧力を流体上で有効化するように
第１の段階ポンプに指図するように、１つ以上のプロセッサによって実行可能となり得る
。加えて、コンピュータプログラム製品は、第２段階ポンプにおける圧力が第２の閾値を
下回ったと圧力センサからの圧力測定値が示す場合に、より大きい圧力を流体上で有効化
するように第１の段階ポンプに指図するように実行可能な命令を備えることができる。

【0066】

本発明の別の実施形態は、供給ポンプと、供給ポンプと流体連通しているフィルタと、
フィルタと流体連通している分注ポンプと、供給ポンプとフィルタとの間の隔離弁と、フ
ィルタと分注ポンプとの間の障壁弁と、分注ポンプにおける圧力を測定する圧力センサと
、圧力センサに接続される制御器（すなわち、供給ポンプ、分注ポンプ、供給ポンプ、お
よび圧力センサと連通するように動作可能である）とを備える、半導体製造過程での使用
に適合される多段階ポンプを含むことができる。供給ポンプはさらに、供給室と、供給室
中の供給ダイアフラムと、供給ダイアフラムを変位させるように供給ダイアフラムと接触している供給ピストンと、供給ピストンに連結される供給主ネジと、供給主ネジに運動を
付与して供給ピストンを移動させるように供給主ネジに連結される供給モータとを備える
。分注ポンプはさらに、分注室と、分注室中の分注ダイアフラムと、分注ダイアフラムを
変位させるように分注ダイアフラムと接触している分注ピストンと、分注室中の分注ピス
トンを変位させるように分注ピストンに連結される分注主ネジと、分注ピストンに連結さ
れる分注主ネジと、分注主ネジに運動を付与して分注ピストンを移動させるように分注主
ネジに連結される分注モータとを備える。制御器は、圧力センサから圧力測定結果を受信
するように動作可能である。分注室中の流体の圧力が最初に設定点に到達したと圧力測定
結果が示すと、制御器は、ほぼ一定の速度で動作して分注ピストンを後退させるように分
注モータに指図する。後続の圧力測定結果に対して、制御器は、分注室中の流体の圧力が
設定点を下回っていると後続の圧力測定結果が示す場合は、減少した速度で動作するよう
に供給モータに指図し、後続の圧力測定結果が設定点を上回っていれば、増加した速度で
動作するように供給モータに指図する。

【0067】

ポンプのための上記のシステムおよび方法が流体の正確かつ確実な分注を提供する一方
で、時折、プロセスタイミングの変動、またはこれらのポンプの通常の摩耗（例えば、停
止弁の誤動作、流体管類のねじれ、目詰まりしたノズル、流体通路野中の空気等）が、ポ
ンプの不適切な動作を通して現れる場合がある。上記で論じられるように、これらの切迫
した故障または不適切な動作を検出することが望ましい。これを達成するために、一実施
形態によれば、本発明は、ポンプの適切な動作を検証するステップ、およびポンプの切迫
した故障状態を検出するステップを含む、ポンプを監視するための方法を提供する。具体
的には、本発明の実施形態は、動作や状態の中でも特に、ポンプからの流体の正確な分注
、またはポンプ内のフィルタの適切な動作を確認してもよい。

【0068】

図１３は、上記のポンプの実施形態を含む、不適切な動作（または、逆に適切な動作を
検証する）、切迫した故障状態、またはポンプの他のほぼあらゆる欠陥を検出するための
、そのような１つの方法の実施形態を表すフロー図であり、そのようなポンプの一例は、
Ｅｎｔｅｇｒｉｓ Ｉｎｃ．製のＩＧミニポンプである。より具体的には、基準プロファ
イルが１つ以上のパラメータに対して確立されてもよい（ステップ１３１０）。次いで、
ポンプ１００の動作中に、これらのパラメータは、動作プロファイルを生成するように測
定されてもよい（ステップ１３２０）。次いで、基準プロファイルは、１つ以上の対応す
る点または部分における動作プロファイルと比較されてもよい（ステップ１３３０）。動
作プロファイルが、ある許容範囲を超えて基準プロファイルと異なる場合（ステップ１３
４０）、警報状態が存在してもよく（ステップ１３５０）、そうでなければ、ポンプ１０
０は動作し続けてもよい。

【0069】

あるパラメータに関して基準プロファイルを確立させるために（ステップ１３１０）、
基準または「絶対標準」作動中にパラメータが測定されてもよい。一実施形態では、ポン
プ１００のオペレータまたはユーザは、ポンプ１００の正常な使用または動作中にポンプ
１００が用いられる条件または機器と略同様または同一である、液体、条件、および機器
を使用して、ポンプ１００を自身の仕様に設定してもよい。次いで、ポンプ１００は、ユ
ーザの処方に従って流体を分注するように、分注サイクルに対して動作される（図３に関
して上記のように）。この分注サイクルの間に、パラメータは、そのパラメータに対する
動作プロファイルを生成するように、略連続的に、または一式の点において、測定されて
もよい。１つの特定の実施形態では、パラメータのサンプリングは、約１ミリ秒から１０
ミリ秒の間の間隔で発生してもよい。

【0070】

次いで、ユーザは、この分注サイクルの間にポンプ１００が適切に動作しており、この
分注サイクルの間にポンプ１００によって行われた分注が自身の許容範囲または仕様内で
あったかどうかを検証してもよい。ユーザがポンプ動作および分注の両方に満足した場合、ユーザは、動作プロファイル（例えば、分注サイクルの間に得られたパラメータに対す
る測定結果）がパラメータに対する基準プロファイルとして利用されることが所望される
と、ポンプ制御器２０を通して示してもよい。このようにして、１つ以上のパラメータに
対する基準プロファイルが確立されてもよい。

【0071】

図１０は、本発明の一実施形態による多段ポンプの動作中の分注室１８５における圧力
プロファイルの一実施形態を図示する。ユーザがポンプ１００を使用することを所望する
各処方に対して、１つ以上のパラメータのそれぞれに対する基準プロファイルが確立され
てもよいため、この処方とともにポンプ１００が使用される場合、この処方に関連する基
準プロファイルが任意の後続の比較に利用されてもよいことが、上記から明白であろう。

【0072】

パラメータに対する基準プロファイルがユーザによって確立されてもよい一方で、他の
方法もまた、基準プロファイルを確立させるために使用されてもよい（ステップ１３１０
）。例えば、ポンプ１００のユーザによって利用されるものと同様の試験台を使用する、
ポンプ１００の製造業によるポンプ１００の較正の間に、１つ以上のパラメータに対する
基準プロファイルもまた、生成され、ポンプ制御器２０に記憶されてもよい。基準プロフ
ァイルはまた、基準プロファイルとして動作プロファイルを利用することによって、確立
されてもよく、その場合、特定の処方を使用して分注サイクルを実行しながら動作プロフ
ァイルが保存され、その分注サイクルの間に制御器２０によってエラーが検出されていな
い。実際、一実施形態では、基準プロファイルは、制御器２０によってエラーが検出され
ていない、以前に保存した動作プロファイルを使用して、定期的に更新されてもよい。

【0073】

基準プロファイルが１つ以上のパラメータに対して確立された後（ステップ１３１０）
、ポンプ１００の動作中に、これらのパラメータのそれぞれは、１つ以上のパラメータの
それぞれに対応する動作プロファイルを生成するように（ステップ１３２０）、ポンプ制
御器２０によって監視されてもよい。次いで、これらの動作プロファイルのそれぞれは、
制御器２０によって記憶されてもよい。再度、一実施形態では、これらの動作プロファイ
ルは、約１ミリ秒から１０ミリ秒の間の間隔でパラメータをサンプリングすることによっ
て生成されてもよい。

【0074】

ポンプ１００の動作中に発生した種々の問題を検出するために、ポンプ１００の動作中
に生成されるパラメータに対する動作プロファイルは、同じパラメータに対応する基準プ
ロファイルと比較されてもよい（ステップ１３３０）。これらの比較は、制御器２０によ
って行われてもよく、想像できるように、この比較は、種々の形を成してもよい。例えば
、基準プロファイルの１つ以上の点におけるパラメータの値が、動作プロファイルの略同
等の点におけるパラメータの値と比較されてもよく、基準プロファイルの平均値が、動作
プロファイルの平均値と比較されてもよく、基準プロファイルの一部分の間のパラメータ
の平均値が、動作プロファイルの略同一の部分の間のパラメータの平均値と比較されても
よい、等である。

【0075】

説明された比較の種類は例示的であるにすぎず、基準プロファイルと動作プロファイル
との任意の適当な比較が利用されてもよいことが理解されるであろう。実際、多くの場合
において、特定の問題または状態が発生したかどうかを決定するために、２つ以上の比較
または比較の種類が利用されてもよい。また、利用される比較の種類は、少なくとも部分
的には、検出されようとする状態に依存してもよいことも理解されるであろう。同様に、
比較される動作および基準プロファイルの点または部分もまた、他の因子の中でも特に、
検出されようとする状態に依存してもよいことが理解されるであろう。加えて、利用され
る比較は、特定の分注サイクルの間、または特定の分注サイクルの完了後、ポンプの動作
中に略リアルタイムで行われてもよい。

【0076】

比較がある許容範囲外の差をもたらす場合（ステップ１３４０）、警報が制御器２０に
おいて登録されてもよい（ステップ１３５０）。この警報は、制御器２０によって示され
てもよく、または、警報は、制御器２０とインターフェース接続されるツール制御器に送
信されてもよい。上記で論じられる比較の種類と同様に、所与の比較とともに利用される
特定の許容範囲は、多種多様な因子、例えば、比較が行われるプロファイルの点または部
分、ユーザがポンプ１００を使用する工程または処方、ポンプ１００によって分注されて
いる流体の種類、利用されているパラメータ、検出することを所望する状態または問題、
ユーザの所望、または許容範囲のユーザ調整等に依存してもよい。例えば、許容範囲は、
基準プロファイルの比較点におけるパラメータの値の割合、または設定した数であっても
よく、許容範囲は、比較の点（または部分）に応じて、基準プロファイルを動作プロファ
イルと比較する時に異なってもよく、比較点における動作プロファイルの値が基準プロフ
ァイルの比較点におけるパラメータの値よりも低い場合、その値を上回る場合とは異なる
許容範囲があってもよい、等である。

【0077】

上記で提示されるシステムおよび方法の実施形態の説明は、具体的実施形態を参照して
、さらに理解することができる。前述のように、流体の正確な分注が行われたことを確認
することが極めて望ましいことがある。ポンプ１００の分注区分の間に、出口弁１４７が
開放し、分注ポンプ１８０が分注室１８５中の流体に圧力を印加する。出口弁１４７は、
分注ポンプ１８０よりもゆっくりと制御に反応し得るので、出口弁１４７を最初に開放し
、ある既定期間後に分注モータ２００を起動することができる。このことは、分注ポンプ
１８０が部分的に開いた出口弁１４７に流体を押し通すことを防ぐ。さらに、このことは
、弁開放によって引き起こされる、分注ノズルを上昇する流体、続いてモータ作用によっ
て引き起こされる、前進流体運動を防ぐ。他の実施形態では、出口弁１４７を開放するこ
とができ、同時に分注ポンプ１８０によって分注を開始することができる。

【0078】

分注モータ２１０の起動の不適切なタイミングおよび／または出口弁１４７のタイミン
グによって、不適切な分注が引き起こされる場合があるため、多くの場合、不適切な分注
は、ポンプ１００の分注区分の間に分注室１８５中の圧力で現れる場合がある。例えば、
出口弁１４７の閉塞が発生した、または出口弁１４７の開放が遅延したと仮定する。これ
らの状態は、分注モータ２２２が強制的に流体を出口弁１４７に押し通そうとするので、
分注区分の開始の間に圧力の上昇を引き起こすか、または、分注区分の全体を通して、一
貫してより高い圧力を引き起こす。同様に、出口弁１４７の早期閉鎖もまた、分注区分の
終了時に圧量上昇を引き起こす場合がある。

【0079】

したがって、一実施形態では、許容できる分注が発生したことを確認するため、または
ポンプ１００からの流体の分注に関する問題を検出するために、分注サイクルの間の分注
室１８５中の圧力のパラメータを使用して、基準プロファイルが生成されてもよい（ステ
ップ１３１０）。次いで、動作プロファイルを生成する（ステップ１３２０）ために圧力
センサ１１２を使用して、後続の分注サイクルの間の分注室１８５中の圧力が監視されて
もよい。次いで、この動作プロファイルは、基準プロファイルと比較され（ステップ１３
３０）、警報を鳴らすべきかどうかを決定してもよい（ステップ１３５０）。

【0080】

上記で論じられるように、不適切な分注は、ポンプ１００の動作の分注区分の間に、分
注室１８５の圧力変動を通して現れる場合がある。しかしながら、より具体的には、不適
切な分注の原因の性質により、これらの圧力変動は、分注区分の間のある点において、よ
りよく見られる場合がある。したがって、一実施形態では、基準圧力プロファイルおよび
動作圧力プロファイルを比較する（ステップ１３３０）時に、４つの比較が行われてもよ
い。第１の比較は、基準プロファイルに従った分注区分の間の圧力の平均値と、動作プロ
ファイルに従った分注区分の間の圧力の平均値との比較であってもよい。この比較は、分
注区分の間に発生する場合のある、任意の種類の突然閉塞を検出することに役立ち得る。

【0081】

第２の比較は、分注時間の開始に近い点における圧力値の比較であってもよい。例えば
、基準プロファイル上で分注区分を約１５％終えた１つ以上の点における圧力の値が、動
作プロファイルの分注区分の略同一の点における圧力の値と比較されてもよい。この比較
は、分注の開始の間に弁の不適切な作動によって引き起こされる、流動制限を検出する働
きをしてもよい。

【0082】

第３の比較は、分注区分の中間に近い点における圧力値の比較であってもよい。例えば
、基準プロファイル上で分注区分を約５０％終えた１つ以上の点における圧力の値が、動
作プロファイルの分注区分の略同一の点における圧力の値と比較されてもよい。

【0083】

最後の比較は、分注時間の終了に近い点における圧力値の比較であってもよい。例えば
、基準プロファイル上で分注区分を約９０％終えた１つ以上の点における圧力の値が、動
作プロファイルの分注区分の略同一の点における圧力の値と比較されてもよい。この比較
は、分注の終了部分の間に弁の不適切な作動によって引き起こされる、流動制限を検出す
る働きをしてもよい。

【0084】

ある実施形態に関与する種々の比較（ステップ１３３０）は、本発明の一実施形態によ
る多段ポンプの動作中の分注室１８５における圧力プロファイルの一実施形態を図示する
、図１４を参照して、さらに理解することができる。ほぼ点１４４０において、分注区分
が開始され、分注ポンプ１８０が出口から流体を押し出す。分注区分は、ほぼ点１４４５
において終了する。

【0085】

したがって、上記で論じられるように、本発明のシステムおよび方法の一実施形態では
、基準圧力プロファイルを動作圧力プロファイルと比較する時に、第１の比較は、ほぼ点
１４４０と点１４４５との間の圧力の平均値の比較であってもよく、第２の比較は、基準
圧力プロファイルの値と分注区分を約１５％終えたほぼ点１４１０における動作圧力プロ
ファイルの値との間であってもよく、第３の比較は、基準圧力プロファイルの値と分注区
分を約５０％終えたほぼ点１４２０における動作圧力プロファイルの値との間であっても
よく、第４の比較は、基準圧力プロファイルの値と分注区分を約９０％終えたほぼ点１４
３０における動作圧力プロファイルの値との間であってもよい。

【0086】

上述のように、これらの比較のそれぞれの結果は、許容範囲と比較され（ステップ１３
４０）、警報を惹起するべきかどうかを決定してもよい（ステップ１３５０）。再度、所
与の比較とともに利用される特定の許容範囲は、上記のような多種多様の因子に依存して
もよい。しかしながら、多くの場合、利用されているパラメータが分注区分の間の分注室
１８５中の圧力である時、分注区分の間の圧力には相違がほとんどないはずである。その
結果として、この場合に利用される許容範囲は、非常に小さく、例えば、０．０１から０
．５ＰＳＩの間であってもよい。言い換えれば、所与の点における動作プロファイルの値
が、略同一の点における基準圧力プロファイルと約０．０２ＰＳＩより大きく異なる場合
、警報が惹起されてもよい（ステップ１３５０）。

【0087】

基準圧力プロファイルと動作圧力プロファイルとの比較は、多段ポンプの一実施形態の
動作中の分注室１８５における基準圧力プロファイル、および多段ポンプの後続動作中の
分注室１８５における動作圧力プロファイルを表す、図１５を参照してより良好に図示す
ることができる。ほぼ点１５４０において、分注区分が開始され、分注ポンプ１８０が出
口から流体を押し出す。分注区分は、ほぼ点１５４５において終了する。動作圧力プロフ
ァイル１５５０が分注区分の各部分の間の基準圧力プロファイル１５６０とは顕著に異な
り、動作圧力プロファイル１５５０の分注区分の間に発生した分注に関する起こり得る問
題を示すことに留意されたい。この起こり得る問題は、上記のように、本発明の実施形態を使用して検出されてもよい。

【0088】

具体的には、上記で図示される比較を使用して、第１の比較は、ほぼ点１５４０と点１
５４５との間の平均値の比較であってもよい。動作圧力プロファイル１５５０が分注区分
の開始および終了の間の基準圧力プロファイル１５４０とは異なるため、この比較は、有
意差を生じる。第２の比較は、基準圧力プロファイル１５４０の値と、分注区分を約１５
％終えたほぼ点１５１０における動作圧力プロファイル１５５０の値との間であってもよ
い。以上のように、点１５１０において、動作圧力プロファイル１５５０の値は、基準圧
力プロファイル１５４０の値とは約１ＰＳＩ異なる。第２の比較は、基準圧力プロファイ
ル１５４０の値と、分注区分を約５０％終えたほぼ点１５２０における動作圧力プロファ
イル１５５０の値との間であってもよい。以上のように、点１５２０において、動作圧力
プロファイル１５５０の値は、基準圧力プロファイル１５４０の値とほぼ同じであっても
よい。第３の比較は、基準圧力プロファイル１５４０の値と、分注区分を約９０％終えた
ほぼ点１５３０における動作圧力プロファイル１５５０の値との間であってもよい。以上
のように、点１５３０において、動作圧力プロファイル１５５０の値は、基準圧力プロフ
ァイル１５４０の値とは約５ＰＳＩ異なる。したがって、上記の４つの比較のうちの３つ
は、ある許容範囲外の比較をもたらしてもよい（ステップ１３４０）。

【0089】

結果として、図１５で表される例では、警報が惹起されてもよい（ステップ１３５０）
。この警報は、ユーザに検出された相違を警告し、ポンプ１００を運転停止する働きをし
てもよい。この警報は、制御器２０を通して提供されてもよく、加えて、パラメータに対
する基準プロファイル、警報を惹起させたパラメータに対する動作プロファイル、または
、例えば互いに重ね合わされた（図１５で表されるように）、動作プロファイルおよび基
準プロファイルを一緒に表示する選択肢のいずれかをユーザに提示してもよい。場合によ
っては、ユーザは、ポンプ１００が動作を再開する前に、そのような警報を消去せざるを
得ないことがある。ポンプ１００または工程が再開する前に、強制的にユーザに警報を消
去させることによって、検出された、または発生した略直後にスクラップを引き起こす場
合のある状態を、強制的にユーザに改善させることによってスクラップが防止されてもよ
い。

【0090】

別の例の使用を通して、本発明のシステムおよび方法の広範囲にわたる性能を図示する
ことが役立つ場合がある。ポンプ１００の動作中、ポンプ１００の流路を通過する流体は
、上記のように、動作の１つ以上の区分の間にフィルタ１２０を通過させられてもよい。
これらのフィルタ区分の間に、フィルタが新しい時、フィルタ１２０での無視できる程度
の圧力低下を引き起こす場合がある。しかしながら、ポンプ１００のフィルタ１２０の反
復動作を通して、フィルタ１２０の孔が詰まり、フィルタ１２０を通る流動に対するさら
に大きい抵抗をもたらす場合がある。最終的に、フィルタ１２０の目詰まりは、ポンプ１
００の不適切な動作、または分注されている流体の損害をもたらす場合がある。したがっ
て、フィルタ１２０の目詰まりが問題となる前に、フィルタ１２０の目詰まりを検出する
ことが望ましい。

【0091】

上記のように、一実施形態によれば、濾過区分の間に、分注室１８５における圧力は、
ダイアフラム５３０への供給圧力の選択的印加によって調節することができる。濾過区分
の開始時に、供給圧力が供給ダイアフラム５３０に印加される。この圧力は、分注室１８
５において所定の圧力閾値（例えば、初期閾値、設定点、または他の所定の閾値）に到達
するまで（例えば、圧力センサ１１２によって決定されるように）、印加され続ける。初
期閾値が満たされると、分注ポンプ１８０のモータ２００が後退し始め、分注室１８５中
の流体に対するより多くの利用可能な容量を提供する。圧力センサ１１２は、分注室１８
５中の圧力を継続的に読み取ることができる。流体圧が所定の閾値（例えば、最大圧力閾
値、設定点、または他の閾値）を超える場合、供給ポンプ５１５における供給圧力を除去または低減することができる。分注室１８５における流体圧が所定の閾値（例えば、最小
圧力閾値、設定点、または所定の閾値）を下回る場合、供給ポンプ５１５において供給圧
力を再有効化することができる。

【0092】

したがって、本発明の実施形態は、分注ポンプにおいて決定される圧力に基づいて供給
ポンプの動作を調整することによって、濾過区分の間に流体の圧力を調節するためのシス
テムおよび方法を提供する。供給ポンプの動作は、例えば、供給ポンプモータの速度を増
加または減少させる、供給ポンプにおいて印加される供給圧力を増加または減少させる、
あるいは下流工程の流体の圧力の増加または減少を引き起こすように供給ポンプの動作を
調整することによって、変更することができる。

【0093】

次いで、上記の説明から分かるように、フィルタ１２０がさらに目詰まりし、比例して
フィルタ１２０での圧力低下がさらに大きくなるにつれて、供給段階モータ１７５は、フ
ィルタ区分の間に分注室１８５中の等価な圧力を維持するために、より急速に、より頻繁
に、またはより高速で動作する必要があってもよく、ある場合においては、供給段階モー
タ１７５は、分注室１８５中の等価な圧力を全く維持できない場合がある（例えば、フィ
ルタが完全に目詰まりしている場合）。次いで、フィルタ区分の間に供給段階モータ１７
５の速度を監視することによって、フィルタ１２０の目詰まりが検出されてもよい。

【0094】

そのために、一実施形態では、フィルタ１２０の目詰まりを検出するために、フィルタ
１２０が新しい時に（または、なんらかの他のユーザ決定点等において）フィルタ区分の
間の供給段階モータ１７５の速度のパラメータ（または、供給段階モータ１７５の速度を
制御する信号）を使用して、基準プロファイルが生成され（ステップ１３１０）、制御器
２０に記憶されてもよい。次いで、後続フィルタ区分の間の供給段階モータ１７５の速度
（または、供給段階モータ１７５の速度を制御する信号）が、制御器２０によって記録さ
れ、動作プロファイルを生成してもよい（ステップ１３２０）。次いで、この供給段階モ
ータ速度動作プロファイルは、供給段階モータ速度基準プロファイルと比較され（ステッ
プ１３３０）、警報を鳴らすべきかどうかを決定してもよい（ステップ１３５０）。

【0095】

一実施形態では、この比較は、基準プロファイルのフィルタ区分の間の１つ以上の点に
おける供給段階モータの速度の値を、動作プロファイルの略同一の一式の点における供給
段階モータの速度の値を比較する形を成してもよい一方で、他の実施形態では、この比較
は、基準プロファイル中の時間の何割が供給段階モータ１７５の制御限度のある距離内で
発生したかを比較し、これを、供給段階モータ１７５の制御限度のある距離内で発生する
動作プロファイル中の時間の割合と比較してもよい。

【0096】

同様に、フィルタ１２０内の空気が本発明の実施形態によって検出されてもよい。一実
施形態では、濾過前区分の間に、供給段階モータ１７５は、分注室１８５において所定の
圧力閾値（例えば、初期閾値、設定点、または他の所定の閾値）に到達するまで（例えば
、圧力センサ１１２によって決定されるように）、圧力を印加し続ける。フィルタ１２０
内に空気がある場合、流体が分注室１８５中で初期圧力に到達する時間が、より長くかか
る場合がある。例えば、フィルタ１２０が完全に準備できている場合、分注室１８５中で
５ＰＳＩに到達するまで、供給段階モータ１７５が１００ステップおよび約１００ミリ秒
かかる場合があるが、空気がフィルタ１２０内に存在する場合、この時間またはステップ
数は、顕著に増加する場合がある。結果として、濾過前区分の間に分注室１８５中の初期
圧力閾値に到達するまで、供給段階モータ１７５が作動する時間を監視することによって
、フィルタ１２０内の空気が検出されてもよい。

【0097】

そのために、一実施形態では、フィルタ１２０内の空気を検出するために、濾過前区分
の間に分注室１８５中の設定点圧力に到達する時間のパラメータを使用して、基準プロファイルが生成され（ステップ１３１０）、制御器２０に記憶されてもよい。次いで、後続
濾過前区分の間に分注室１８５中の設定点圧力に到達する時間が、制御器２０によって記
録され、動作プロファイルを生成してもよい（ステップ１３２０）。次いで、この時間動
作プロファイルは、時間基準プロファイルと比較され（ステップ１３３０）、警報を鳴ら
すべきかどうかを決定してもよい（ステップ１３５０）。

【0098】

本発明の他の実施形態は、分注モータ２００の位置の監視を通した、正確な分注の検証
を含んでもよい。上記で詳述するように、分注区分の間に、出口弁１４７が開き、分注が
完了するまで、分注ポンプ１８０が分注室１８５中の流体に圧力を印加する。次いで、以
上のように、分注区分の初めに、分注モータ２００が第１の位置にある一方で、分注区分
の終わりに、分注モータ２００は、第２の位置にあってもよい。

【0099】

一実施形態では、正確な分注を確認するために、分注区分の間に分注モータ２００の位
置のパラメータ（または、供給段階モータ２００の位置を制御する信号）を使用して、基
準プロファイルが生成されてもよい（ステップ１３１０）。次いで、後続分注区分の間に
分注モータ２００の位置（または、供給段階モータ２００の位置を制御する信号）が、制
御器２０によって記録され、動作プロファイルを生成してもよい（ステップ１３２０）。
次いで、この分注モータ位置動作プロファイルは、分注モータ位置基準プロファイルと比
較され（ステップ１３３０）、警報を鳴らすべきかどうかを決定してもよい（ステップ１
３５０）。

【0100】

本発明のある実施形態はまた、ポンプ１００の他の種々の機械的構成要素の切迫した故
障を検出するために有用であってもよい。例えば、多くの場合、ポンプシステム１０は、
モータ２００をある距離に移動させるように分注モータ２００に提供される電流が、分注
モータ２００への負荷とともに変動し得るように、閉ループシステムであってもよい。こ
の性質は、起こり得るモータの故障またはポンプ１００内の他の機械的故障、例えば、回
転ピストンまたはダイアフラムの問題、主ネジの問題等を検出するために利用されてもよ
い。

【0101】

したがって、差し迫ったモータの故障を検出するために、本発明のシステムおよび方法
の実施形態は、分注区分の間に分注モータ２００に提供される電流のパラメータ（または
、供給段階モータ２００に提供される電流を制御する信号）を使用して、基準プロファイ
ルを生成してもよい（ステップ１３１０）。次いで、後続分注区分の間に分注モータ２０
０に提供される電流（または、供給段階モータ２００に提供される電流を制御する信号）
が、制御器２０によって記録され、動作プロファイルを生成してもよい（ステップ１３２
０）。次いで、この分注モータ電流動作プロファイルは、分注モータ位置基準プロファイ
ルと比較され（ステップ１３３０）、警報を鳴らすべきかどうかを決定してもよい（ステ
ップ１３５０）。

【0102】

上記の例では、ポンプの動作プロファイルの種々の点が、基準プロファイルと比較され
（ステップ１３３０）、動作プロファイルが既定限度外である場合（ステップ１３４０）
、警報が生成される（ステップ１３５０）。しかしながら、基準プロファイルについての
限度を使用することにより、いくつかの状態が未検出のままとなり得る。例えば、実証的
検定は、ｉ）限度が寛大すぎるため、分注流体中の気泡によって引き起こされる不良な分
注が検出されない場合がある、またはｉｉ）限度が小さすぎるため、過度に多くの誤警報
が生成されることを示している。不良な分注の検出および誤警報の低減を平衡する、基準
についての限度を設定することができるが、処方に対する適切な限度を決定する実証的検
定の工程は、時間がかかる場合がある。この問題を次のいくつかの図で図示する。

【0103】

図１６Ａは、ミネソタ州チャスカのＥｎｔｅｇｒｉｓ Ｉｎｃ．によるＩｎｔｅｌｌｉＧｅｎ Ｍｉｎｉ Ｐｕｍｐを使用した、いくつかの分注のデータを図示するグラフであ
る。圧力プロファイルは、２．６秒のデータに対する、毎秒１．０ｍＬで２．０ｍＬのＩ
ＰＡを分注する（すなわち、２秒の分注）処方に対応する。分注流体が良好である（すな
わち、空気があったとしても、ほとんど含有しない）ことが分かっている条件下で、３つ
の試験が行われた。３つの追加試験では、シリンジを使用して、ポンプの出口と分注ノズ
ルとの間の分注ラインに、２、５、および１０ｃｃの空気が注入された。明確にするため
に、個々の圧力プロファイルを図１６Ｂ−１６Ｇに示す。

【0104】

ポンプ制御器によって実施されたプロファイル比較ルーチンは、基準プロファイルとし
て基準１を使用し、他のプロファイル（基準２、基準３、注入した空気＝２ｃｃ、注入し
た空気＝５ｃｃ、および注入した空気＝１０ｃｃ）を、初期点（分注を約２２％終えた）
および上記のような他の点で基準１と比較した。０．５ｐｓｉの許容範囲を使用して、ポ
ンプ制御器は、１０ｃｃの空気が初期比較点において分注流体に注入された分注に対する
警報を生成したのみであり、初期点または任意の他の比較点における他の分注のうちのい
ずれかに対する警報を生成しなかった。しかしながら、分注した流体の質量を測定すると
、表１に示されるように、空気注入された分注の３つ全ては、基準と比較して分注不足で
あった。

【0105】

【表1】

【0106】

表１に示されるように、分注ライン内の少量の空気さえも、良好な分注と比較して分注
不足を引き起こすため、使いやすい方法を提供して、誤警報を生成することなく問題を検
出する感度を増加させることが望ましい。

【0107】

一実施形態によれば、基準に対するプロファイルの「適合度」を決定するために、Ｒ２
乗統計値を使用することができる。Ｒ２乗値は、別の変数の移動によって説明される１つ
の変数の変動の割合を識別する、適合度の尺度である。上記の例では、後続分注動作から
のデータが比較される予測モデルとして、基準１プロファイルを選択することができる。
本質的には、基準として基準１プロファイルを使用するＲ２乗値は、基準１プロファイル
が、所与の一式のデータに対する時間による圧力の変動をどのくらいよく予測するかを測
定する。Ｒ２乗値が高いほど（割合を考慮して）、データは予測モデルにさらに適合する
。

【0108】

一例として、図１６Ａに表される種々の分注に対応する２．０秒に値するデータ点を比
較するために、Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ ＲＳＱ関数が使用された。Ｒ２乗分析
を使用して、２つのさらなる既知の適合度試験には、それぞれ１００％および９９％のＲ
２乗値があった。２ｃｃ、５ｃｃ、および１０ｃｃの空気を注入させた試験は、それぞれ
７８％、１８％、および６％のＲ２乗値しかなかった。このことは、Ｒ２乗値を使用し、
尺度を最小要件、例えば、９０％または９５％に設定することによって、気泡を含む分注
が検出される可能性が高いことを示す。したがって、Ｒ２乗値等の適合度の尺度は、基準
について０．５ｐｓｉの許容範囲を設定することによっては検出されなかった、不良な分
注が検出されることを可能にした。

【0109】

図１７は、ポンプの不適切な動作を検出するための方法の一実施形態を図示するフロー
図である。本発明の実施形態は、例えば、ポンプ制御器においてコンピュータ可読媒体に
記憶された一式のコンピュータ命令として実施されるか、またはそれらによって促進され
てもよい。ステップ１６１０において、上記のように、パラメータに対する基準プロファ
イルが確立されてもよい。主に圧力に関して論じられる一方で、基準プロファイルは、モ
ータ電流または他のパラメータ等の、他のパラメータに対するプロファイルとなり得る。
基準プロファイルに対するデータは、基準プロファイルを確立させるために使用される、
ポンプの作動中にサンプリングされるデータの全てまたは一部分を含むことができる。例
えば、ポンプが１ミリ秒ごとに圧力をサンプリングする場合、基準プロファイルは、記憶
を低減するように、２０ミリ秒ごとにサンプリングされた測定結果を含んでもよい。ポン
プ１００の動作中、パラメータを測定し、動作プロファイルを生成してもよい（ステップ
１６２０）。再度、動作プロファイルに対するデータは、動作に対するそのパラメータの
サンプリングしたデータの全て、またはそのある一部（例えば、２０ミリ秒または他の期
間ごとに収集されたデータ）を表してもよい。次いで、基準プロファイルを使用して、動
作プロファイルに対して適合度の尺度が決定されてもよい（ステップ１６３０）。例えば
、対応する基準プロファイルデータを使用して、２０ミリ秒ごとに収集された動作プロフ
ァイルデータに対してＲ２乗値を決定することができる。適合度の尺度が許容範囲外であ
る場合（ステップ１６４０）、警報状態が存在してもよい（ステップ１６５０）。図１７
のステップは、必要または所望に応じて反復することができる。

【0110】

上記の例では、適合度を検査するために、２０ミリ秒ごとに記憶されたデータが使用さ
れる一方で、ポンプは、より高速で（例えば、１ミリ秒ごとに）パラメータをサンプリン
グしてもよい。異なる速度で、例えば、１ミリ秒ごと、または３０ミリ秒ごとに記憶され
たデータが使用されてもよいが、記憶したサンプルの間の時間が減少するにつれて、メモ
リ使用量が増加し、時間が増加するにつれて、適合度の尺度の精度が減少し得る。したが
って、適合度の尺度に対してデータが記憶される頻度は、データ記憶性能および適合度の
尺度の精度の平衡を保つように選択することができる。さらに、上記の例では、Ｒ２乗値
が適合度の尺度として使用される一方で、相関係数およびピアソンの積率相関係数等の他
の尺度が使用されてもよい。

【0111】

実証的検定に基づいて、適合度は、分注動作の終了時により低くなる傾向がある。一例
として、１ｍＬの空気がノズルから１５ｃｍのところにある場合について、１．０〜１．
９秒に対するＲ２乗値が６％しかない一方で、全体的Ｒ２乗値は９５％である。したがっ
て、全体的適合度の尺度を許容値と比較するだけでなく、動作の一部分に対する適合度の
尺度も比較することが望ましいことがある。例えば、全体的適合度の尺度が９５％以上で
あるが、１．０〜１．９秒の範囲に対する適合度の尺度が２５％未満である場合、警報を
生成することができる。したがって、ポンプが適切に動作しているかどうかを決定するた
めに、動作の複数部分に対する適合度の尺度を使用することができる。

【0112】

多段ポンプに関して説明されているものの、本発明の実施形態は、単段ポンプでも利用
することができる。図１８は、ポンプ４０００のためのポンプアセンブリの一実施形態の
図表示である。ポンプ４０００は、上記の多段ポンプ１００の１つの段階、例えば、分注
段階と同様となり得、ステッピング、ブラシレスＤＣ、または他のモータによって駆動さ
れる回転ダイアフラムポンプを含むことができる。ポンプ４０００は、ポンプ４０００を
通る種々の流体流路を画定し、ポンプ室を少なくとも部分的に画定する、分注ブロック４
００５を含むことができる。分注ポンプブロック４００５は、一実施形態によれば、ＰＴ
ＦＥ、変性ＰＴＦＥ、または他の材料の単一ブロックとなり得る。これらの材料は多くの
プロセス流体と反応しないか、または最小限に反応するため、これらの材料の使用は、流
路およびポンプ室が、最小限の追加ハードウェアで分注ブロック４００５内へと直接機械
加工されることを可能にする。その結果として、分注ブロック４００５は、流体多岐管を提供することによる配管の必要性を低減する。

【0113】

分注ブロック４００５は、例えば、それを通って流体が受容される入口４０１０、流体
を浄化／排出するための浄化／排出出口４０１５、および分注区分の間にそれを通って流
体が分注される分注出口４０２０を含む、種々の外部入口および出口を含むことができる
。分注ブロック４００５は、図１８の例では、ポンプが１室しかもたないため、外部浄化
出口４０１０を有する。

【0114】

分注ブロック４００５は、入口から入口弁へ（例えば、弁プレート４０３０によって少
なくとも部分的に画定される）へ、入口弁からポンプ室へ、ポンプ室から排出／浄化弁へ
、およびポンプ室から出口４０２０へ流体を送る。ポンプカバー４２２５は、ポンプモー
タを損害から保護することができる一方で、ピストンハウジング４０２７は、ピストンに
対する保護を提供し、本発明の一実施形態によれば、ポリエチレンまたは他のポリマーで
形成することができる。弁プレート４０３０は、流体流れをポンプ４０００の種々の構成
要素に方向付けるように構成することができる、弁システム（例えば、入口弁および浄化
／排出弁）のための弁ハウジングを提供する。弁プレート４０３０および対応する弁は、
上記の弁プレート２３０と併せて説明される方法と同様に形成することができる。一実施
形態によれば、入口弁および浄化弁／排出弁のそれぞれは、弁プレート４０３０に少なく
とも部分的に統合され、対応するダイアフラムに圧力または真空が印加されるかどうかに
応じて、開放されるか閉鎖されるかのいずれかである、ダイアフラム弁である。他の実施
形態では、弁のいくつかは、分注ブロック４００５の外部にあるか、または追加弁プレー
トに配設されてもよい。一実施形態によれば、種々の弁のダイアフラムを形成するように
、ＰＴＦＥのシートが弁プレート４０３０と分注ブロック４００５との間で挟持される。
弁プレート４０３０は、対応するダイアフラムに圧力または真空を印加するように、各弁
に対する弁制御入口（図示せず）を含む。

【0115】

上記の実施形態を参照して、本発明のシステムおよび方法を詳細に説明したが、本発明
のシステムおよび方法はまた、他の幅広く多様な使用法を包含してもよい。例えば、分注
サイクルに対する１つまたは複数パラメータに対応する基準プロファイルを記録すること
によって、ポンプの全分注サイクル中のポンプの動作を確認し、これを後続分注サイクル
中に生成される動作プロファイルと比較するために、本発明のシステムおよび方法の実施
形態が利用されてもよい。分注サイクルの全体にわたって２つのプロファイクルを比較す
ることによって、ハードウェア故障または他の問題の早期検出が達成されてもよい。

【0116】

例証的実施形態を参照して、本発明を本明細書で詳細に説明したが、本説明は一例にす
ぎず、限定的な意味で解釈されるものではないことに留意されたい。したがって、本発明
の実施形態の詳細の多数の変更および本発明の付加的な実施形態が、本説明を参照する当
業者にとって明白となり、かつ当業者によって行われてもよいことをさらに理解されたい
。そのような変更および付加的な実施形態は、下記で請求されるような本発明の範囲内で
あることが検討される。

【符号の説明】

【0117】

１０ ポンプシステム
１５ 流体源
２０ ポンプ制御器
２５ ウエハ
２７ コンピュータ可読媒体
３０ 制御命令
３５ プロセッサ
４０ 通信リンク
４５ 通信リンク
１００ 多段ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9】

【図11】

【図12】

【図13】

【図17】

【図18】

【図10】

【図14】

【図15】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図16E】

【図16F】

【図16G】