KR20140051436A - 유체에서 공기를 검출하는 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

실시예는 펌핑 시스템에서 공기를 검출할 수 있다. 시스템의 일부는 상류측 또는 하류측에 배치되는 다른 구성요소로부터 격리될 수 있다. 격리된 부분은 챔버, 배관, 라인, 밸브 또는 펌프의 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 시작 압력과 종료 압력 간의 차이는 피스톤이 예정된 거리를 이동한 후에 취해진다. 압력차는 시스템에서 공기의 존재를 검출하도록 특정한 시스템 설정 및/또는 유체 특성에 대해 확립된 예상된 값과 비교될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 펌프 구성요소의 시작 위치 및 종료 위치 간의 거리는 예정된 압력차가 달성된 후에 결정될 수 있다. 거리는 예상되는 거리와 비교되어 시스템에서 공기의 존재를 검출할 수 있다.

Description

유체에서 공기를 검출하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID}

본 출원은 2011년 8월 19일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING BUBBLES IN A FLUID"인 미국 가출원 제61/525,594호와, 2012년 5월 25일자로 출원되었고 발명의 명칭이 "SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID"인 미국 가출원 제61/651,978호를 우선권 주장하며, 이들 출원은 모두 본 명세서에 참조로 완전히 합체된다.

본 개시는 전반적으로 반도체 제조 프로세스에 사용되는 펌핑 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 그러한 펌핑 시스템에서 공기 또는 가스를 검출하는 새로운 방식에 관한 것이다.

펌핑 장치에 의해 유체가 분배되는 양 및/또는 속도에 관하여 정확한 제어가 요구되는 용례들이 많이 있다. 예컨대, 반도체 처리에서, 포토레지스트 화학 물질 등의 광화학 물질이 반도체 웨이퍼에 도포되는 양과 속도를 제어하는 것은 중요한 일이다. 처리 중에 반도체 웨이퍼에 도포되는 코팅은 통상적으로 웨이퍼의 표면을 가로질러 옹스트롬 단위로 측정되는 평탄도를 필요로 한다. 포토레지스트 화학 물질 등의 처리 화학 물질이 웨이퍼에 도포되는 속도는 처리 액체가 균일하게 도포되는 것을 보장하도록 제어되어야 한다.

오늘날, 반도체 산업에 사용되는 많은 광화학 물질은 흔히 리터당 $1000에 달하는 매우 비싼 액체이다. 따라서, 최소한도이지만 적절한 양의 화학 물질이 사용되고, 화학 물질이 펌핑 장치에 의해 손상되지 않는 것을 보장하는 것이 바람직하다. 그러나, 여러 가지 조건으로 인해 잘못된 양의 액체가 웨이퍼 상에 도포되어, 액체를 잃고 웨이퍼를 폐기하게 만든다.

부적절한 액체 분배를 초래할 수 있는 한가지 조건은 분배 펌프 또는 하류측 배관에서의 공기이다. 기존의 시스템은, 펌프가 유체를 웨이퍼에 분배하도록 사용되기 전에 펌프로부터 공기가 제거되는 것을 보장하기 위하여, 긴 프라이밍 루틴(priming routine)을 받는다. 그러나, 그러한 시스템은 프라이밍 루틴이 성공적이었다고 가정하고 프라이밍 후에 도입되는 공기는 고려하지 않는다. 여러 가지 기존의 시스템은 또한 분배가 "양호한" 분배였는지를 판별하도록 펌프의 분배 사이클을 모니터한다. 그러한 시스템은 분배의 정량 평가(qualitative assessment)를 제공하고 일련의 "불량한" 분배가 발생하기 전에 경보를 발하지만, 초기의 "불량한" 분배가 발생하는 것을 막지 못하거나 시스템에서 공기의 양의 정량 평가를 제공하지 못한다. 더욱이, 그러한 시스템은 불량한 분배가 펌프 출구로부터 비교적 먼 거리(0.5 미터 초과)에 있는 공기에 의해 유발되는 경우에 불량한 분배를 검출하는 데에 어려움이 있을 수 있다.

실시예들은 펌핑 시스템에 공기를 검출하는 새로운 방식을 제공한다. 펌핑 시스템은 펌프 및 펌프에 연결되는 컨트롤러를 포함할 수 있다. 컨트롤러는, 펌프의 일부를 격리시키도록 펌프를 제어하기 위해, 프로세서 및 프로세서에 의해 의해 번역될 수 있는 명령을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다. 펌프의 격리된 부분은 챔버 및 챔버로부터 하류측의 구성요소를 포함할 수 있다. 격리된 부분은 액체로 충전될 수 있다. 격리된 부분의 압력은 시작 압력으로 표준화될 수 있다. 격리된 부분은 챔버, 배관, 라인, 밸브 또는 다른 펌프 또는 시스템 구성요소를 포함할 수 있다. 격리된 부분의 피스톤은 예정된 시작 위치로부터 예정된 종료 위치로 일정 거리만큼 이동하게 된다. 피스톤의 이동은 펌프를 구동하는 모터의 제어된 이동에 의해 유발될 수 있다. 이동 후에, 다른 압력 측정(종료 압력)이 취해진다. 일 실시예에서, 시작 압력과 종료 압력 간의 실제 변화는 액체에서 공기 또는 가스의 존재를 검출하기 위해 사용될 수 있다. 이것이 행해질 수 있는 한가지 방식은 실제 변화를 예상된 변화와 비교하는 것이다. 예상되는 변화는 특정한 시스템 설정(set up) 및/또는 점도와 같은 유체 특성에 대해 확립될 수 있다.

시작 압력 및 종료 압력이 미리 선택될 수 있는 실시예에서, 펌프 구성요소의 시작 위치와 종료 위치 간의 차이가 결정되고, 액체에서 공기 또는 가스의 존재를 검출하기 위해 미리 결정되거나 예상되는 값과 비교될 수 있을 것이다. 이 경우에, 컨트롤러는 펌프를 제어하여, 하나 이상의 밸브를 폐쇄하고 펌프의 다이어프램을 가변적인 홈(home) 위치로 이동시킬 수 있다. 다이어프램이 가변적인 홈 위치에 있는 동안에 격리된 부분에서 액체의 압력은 시작 압력으로서 기록될 수 있다. 이어서, 컨트롤러는 펌프를 제어하여, 격리된 부분을 예정된 종료 압력 또는 다이어프램 변위로 이끌도록 할 수 있다. 이러한 프로세스는 다이어프램을 상이한 (종료) 위치로 이동하도록 할 수 있다. 다이어프램의 시작 위치와 종료 위치 간에 실제 압력차는, 격리된 부분에서 공기의 양을 결정하기 위해 미리 확립된 특성 곡선에 따라 예상되는 압력차와 비교될 수 있다. 공기의 양이 예정된 문턱값(threshold)을 충족시키거나 초과하면 경보가 발생될 수 있다. 다이어프램으로부터 위치 데이터를 이용하는 것 외에 또는 대신에, 펌프를 구동시키는 모터 또는 피스톤 등의 다른 펌프 구성요소와 관련된 위치 데이터가 사용될 수 있다. 위치 센서를 이용하여 그러한 위치 데이터를 컨트롤러에 제공할 수 있다.

실시예는 전통적인 검출 시스템에 비해 많은 이점을 제공할 수 있다. 예컨대, 실시예는, 유체의 "불량한" 분배가 발생하기 이전에, 반도체 제조 유체에서 공기의 존재를 검출하여, 그러한 유체와 관련된 폐기물 및 비용을 감소시킬 수 있다. 더욱이, 실시예는 공기의 양이 매우 작더라도 펌핑 시스템에서 공기를 검출할 수 있다. 본 명세서에 설명되는 실시예는, 분배 챔버로부터 하류측의 배관, 라인 또는 몇몇의 다른 구성요소에 있을 수 있는 공기를 비롯하여, 펌프로부터 비교적 먼 거리에 있는 공기라도 검출될 수 있다는 다른 이점을 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명되는 실시예는 시스템에서의 공기의 양이 상이한 설정 및/또는 유체 특성의 펌프에 대해 결정되게 함으로써 또 다른 이점을 제공한다.

본 개시의 이들 및 다른 양태는 이하의 설명 및 첨부 도면과 함께 고려될 때에 더 양호하게 인지 및 이해될 것이다. 그러나, 이하의 설명은 본 개시의 다양한 설명 및 그 다수의 특정한 상세를 나타내지만 제한이 아니라 예시로서 제공된다. 본 개시의 범위 내에서 그 사상으로부터 벗어남이 없이 많은 대체, 수정, 추가 및/또는 재배열이 이루어질 수 있고, 개시는 그러한 모든 대체, 수정, 추가 및/또는 재배열을 포함한다.

본 명세서에 첨부되고 본 명세서의 일부를 구성하는 도면은 본 개시의 특정한 양태를 도시하도록 포함된다. 도면에 예시된 외형은 반드시 실척으로 도시되지 않는다는 점을 유념해야 한다. 본 개시 및 그 이점들의 보다 완벽한 이해는 동일한 참조 번호가 동일한 특징부를 지시하는 첨부 도면과 함께 취한 아래의 설명을 참조함으로써 얻을 수 있다. 도면에서:
도 1은 반도체 제조 유체를 웨이퍼 상에 분배하는 펌핑 시스템의 개략도를 도시하고;
도 2는 제어된 테스트 시스템에서 공기의 존재 및/또는 양을 결정하기 위한 예시적인 테스트 절차의 일 실시예를 예시하는 흐름도를 도시하며;
도 3은 다단 펌프의 일 실시예의 개략도를 도시하고;
도 4는 펌핑 시스템의 하나 이상의 특성 곡선을 확립하기 위한 테스트 설정의 개략도를 도시하며;
도 5는 예시적인 특성 곡선을 예시하는 도표를 도시하고;
도 6은 개시된 공기 확인 시스템 및 방법이 점도에 비교적 둔감할 수 있다는 것을 예시하는 도표를 도시하며;
도 7은 압축 디바이스와 유체 연통하는 펌핑 시스템의 개략도를 도시하고;
도 8은 펌프 컨트롤러의 일 실시예의 개략도를 도시하며;
도 9는 제어된 테스트 시스템에서 공기의 존재 및/또는 양을 결정하기 위한 테스트 절차의 일 실시예를 예시하는 흐름도를 도시하고;
도 10은 다양한 홈 위치들에 대한 △P의 편차를 도시하고 시스템의 크기의 효과를 예시하는 도표를 도시하며;
도 11은 사용자가 본 명세서에 개시된 공기 확인 시스템의 실시예와 상호 작용할 수 있는 사용자 인터페이스의 일부를 도시한다.

본 개시와 다양한 특징 및 그 유리한 세부사항이, 첨부 도면에 예시되고 이하의 설명에 상세하게 설명되는, 예시적인 그리고 그에 따라 비제한적인 실시예를 참조하여 보다 자세하게 설명된다. 공지된 시작 물질 및 프로세스의 설명은 상세히 본 개시를 불필요하게 알아듣기 힘들게 하지 않도록 생략된다. 그러나, 바람직한 실시예를 개시하고 있지만 상세한 설명 및 특정한 예가 제한이 아니라 예시로서만 제공된다는 것을 이해해야 한다. 근원적인 본 발명의 개념의 사상 및/또는 범위 내에 있는 다양한 대체, 수정, 추가 또는 재배열이 본 개시로부터 당업자에게 명백할 것이다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "구비한다", "구비하는", "포함한다", "포함하는", "갖는다", "갖는"이라는 용어들 또는 그 임의의 다른 변형은 비한정적인 포함을 망라하도록 의도된다. 예컨대, 요소들의 리스트를 포함하는 프로세스, 제품, 물품 또는 장치는 반드시 해당 요소들만으로 제한되지 않고, 특별히 거론되지 않은 다른 요소 또는 그러한 프로세스, 제품, 물품, 또는 장치 고유의 다른 요소를 포함할 수 있다. 또한, 특별히 반대로 언급하지 않으면, "또는"은 "한정적인 또는"이 아니라 "포괄적인 또는"을 지칭한다. 예컨대, 조건 A 또는 B는 이하의 임의의 하나에 의해 만족된다: A가 참(또는 존재함)이고 B가 거짓(또는 존재하지 않음), A가 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B가 참(또는 존재함), 그리고 A와 B 모두가 참(또는 존재함).

또한, 본 명세서에 제공되는 임의의 예 또는 예시는 어떠한 방식으로든 제한, 한계, 또는 명백한 정의, 이들이 사용되는 임의의 기간 또는 조건으로서 간주되지 않는다. 대신에, 이들 예 또는 예시는 한가지 특정한 실시예에 관하여 설명된 것으로서 그리고 예시로서만 간주된다. 당업자라면, 이들 예 또는 예시가 사용되는 기간 또는 조건이, 기타 실시예들 뿐만 아니라 명세서의 어떤 다른 곳에 또는 명세서와 함께 제공되거나 제공되지 않을 수 있는 실시 및 개조를 포함하고, 그러한 모든 실시예가 해당 기간 또는 조건의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것을 인지할 것이다. 그러한 비제한적인 예 및 예시를 가리키는 언어는, 제한하지 않지만, "예컨대", "예를 들어", "예를 들면", "일 실시예에서", 등을 포함한다.

본 명세서에 개시된 실시예는 유체 운반 시스템에서 공기의 존재 또는 양을 결정하는 데에 유용할 수 있다. 본 문서 내에서, 체적은 밀리리터(mL), 입방 센티미터(cc), 또는 몇몇의 다른 체적 단위의 용어로 지칭될 수 있고, 압력은 제곱 인치 당 밀리파운드(milliPSI 또는 mPSI)로 표현될 수 있다.

도 1은 웨이퍼 또는 다른 기판(예컨대, 하드 디스크, 플랫 패널 등)(12) 상에 유체를 분배하기 위한 펌핑 시스템(5)의 개략도를 도시한다. 펌핑 시스템(5)은 유체 소스(15), 펌프(10), 하류측 구성요소 또는 도관(예컨대, 배관, 라인, 열교환기, 유량계, 밸브 등을 포함함)(25), 외부 밸브(30) 및 노즐(35)을 포함할 수 있다. 펌프(10)의 작동은, 내장 컨트롤러일 수 있거나 제어 신호, 데이터 또는 기타 정보를 전달하기 위한 하나 이상의 통신 링크를 통해 펌프(10)에 연결될 수 있는, 펌프 컨트롤러(20)에 의해 제어될 수 있다. 외부 밸브(30)는 펌프 컨트롤러(20) 또는 다른 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다.

펌프(10)는 유체 소스(15)로부터 펌프(10)로 유체를 끌어당겨서 제어된 체적의 유체를 배출 라인(25)으로 출력한다. 정지 밸브 또는 역흡인(suckback) 밸브가, 사용되어 분배의 종료점에서 노즐(35)로부터의 적하(drip)를 방지하기 위해, 외부 밸브(30)로서 사용될 수 있다.

펌프(10)는, 예컨대 반도체 제조에 사용되는 액체 광화학 물질 또는 다른 화학 물질을 비롯한 액체를 분배하도록 된, 단일 스테이지(single stage) 펌프, 병 내부 백(bag in a bottle) 펌프 또는 다단 펌프(multi-stage pump)일 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 펌프(10)는 필터를 포함하지 않는다. 몇몇의 실시예에서, 펌프(10)는 배출 라인(25)과 유체 연통하는 분배 챔버를 포함할 수 있고, 챔버로부터 배출 라인(25)으로 제어된 체적의 유체를 변위시키도록 (예컨대, 다이어프램 및/또는 피스톤 또는 다른 메카니즘의) 제어된 이동이 가능하다. 분배 챔버 내에 또는 분배 챔버로부터 하류측의, 예컨대 분배 또는 배출 라인(25)에 공기가 없는 시스템에서는, 특정한 양만큼 펌프(10)가 이동하면 챔버 내에서 알려진 체적 변위가 초래되고, 이러한 체적 변위는 공기가 존재하지 않는다면 분배된 유체의 양에 대응한다. 그러나, 분배 챔버 또는 배출 라인(25)에 공기(또는 다른 가스)가 존재한다면, 펌프(10)에 있어서의 동일한 양의 이동이 더 적은 유체가 분배되게 할 것이다. 따라서, "양호한" 분배를 보장하기 위하여, 공기가 시스템에 있는지의 여부와 그 양을 아는 것이 유용하다. 본 명세서에 설명되는 실시예는 펌프(10), 배출 라인(25) 및 펌프(10)의 하류측의 다른 구성요소에서 공기를 테스트하기 위한 메카니즘을 제공한다.

테스트는 펌핑 시스템(5) 내에 제어된 테스트 시스템을 생성하는 것과 제어된 테스트 시스템에서 액체를 압축하는 것을 포함한다. 제어된 테스트 시스템은 공기의 존재 및 양에 따라 다르게 작용할 것이다. 예컨대, 제어된 테스트 시스템 내의 압력은 공기의 존재 및 양에 따라 좌우될 수 있다.

일 실시예에서, 공기의 존재를 테스트하기 위하여, 분배 챔버와 배출 라인(25)이 제어된 테스트 시스템을 생성하기 위해 (유체 유동 관점에서) 격리된다. 예컨대, 배출 라인(25)을 향한 유동 경로를 제외하고 분배 챔버 내외로의 모든 유체 유동 경로가 폐쇄된다. 또한, 외부 밸브(30)가 이에 따라 폐쇄되어 분배 챔버로부터 외부 밸브(30)까지 폐쇄된 시스템을 생성한다.

폐쇄된 시스템에서, 펌프(10)의 소정의 제어된 이동에 대한 예상되는 액체의 압력 변화는 공지되어 있다(△P_exp). 공기를 테스트하기 위하여, 펌프(10)는 제어된 이동을 수행하고 제어된 이동에 대해 실제 압력 변화(△P_act)를 결정한다. 공기 또는 다른 가스가 존재한다면, △P_act는 △P_exp보다 작을 것이다.

후술되는 바와 같이, △P_act와 △P_exp 간의 차이에는 상관 관계가 존재한다. 특성 곡선이 △P_{a ct}와 △P_exp 간의 차이에 근거하여 액체 중에 공기의 양을 특징짓도록 전개될 수 있다. 따라서, 액체 중에 공기에 대한 테스트는 공기의 존재 뿐만 아니라 공기의 대략적인 양을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 펌프 컨트롤러(20)(또는 다른 컨트롤러)는 하나 이상의 △P_{e xp} 및/또는 하나 이상의 특성 곡선을 저장할 수 있다. △P_exp와 특성 곡선은 상이한 펌핑 시스템 설정 및/또는 유체에 대응할 수 있다. 특정한 제조 환경의 경우, 적절한 △P_exp 및/또는 특성 곡선이 테스트를 수행하도록 선택될 수 있다.

도 2는 격리되어 있는 분배 챔버와 배출 라인을 포함하는 분배 펌프의 일부의 전술한 예를 이용하여 제어된 테스트 시스템에서 액체 중에 공기의 존재 및/또는 양을 결정하기 위한 테스트 절차의 일 실시예를 예시하는 흐름도를 도시한다. 격리된 부분의 유체는 표준화된 압력(단계 300)이 될 수 있다. 즉, 시스템의 격리된 부분의 압력은 미리 정해진 시작 압력이 된다. 시작 압력이 기록될 수 있다(단계 305). 모터 구동식 펌프에서 압력을 증가시키는 것은 테스트의 시작 단계에서 분배 모터를 전방을 향해 이동시키는 것을 요구하기 때문에, 표준화된 압력은, 분배 챔버가 초기에 격리될 때의 압력보다 큰 것이 바람직하다. 모터를 전방으로 이동시켜 표준화된 압력에 도달하게 함으로써, 모터가 다음 단계들에서 전방을 향해 이동할 때에 구성요소들 간의 움직임(예컨대, 모터와 리드 스크류 간의 움직임)으로 인한 임의의 에러가 제거되거나 감소된다. 펌프 내에서 피스톤의 위치가 결정될 수 있다.

펌프는 제어된 압력 증분, 또는 모터를 구비한 펌프의 경우에, 제어된 이동(단계 310) 및 종료 압력 기록을 수행할 수 있다. 다시, 모터 구동식 펌프의 예를 이용하여, 모터는 제2 위치까지 제어된 거리만큼 이동될 수 있는데, 이 거리는 챔버에 있어서의 알려진 체적 변화에 대응하고 대응하는 종료 압력을 갖는다. 시작 압력과 종료 압력 간의 실제 △P(△P_act)가 결정될 수 있다(단계 320). 테스트 결과는 분배 챔버 및 하류측의 배관 내에 공기 또는 다른 가스가 존재하는지를 결정하도록 분석될 수 있다(단계 325).

일반적으로 분배 챔버 또는 하류측의 배관(또는 제어된 테스트 시스템의 다른 구성요소)에 공기가 존재하면, △P_act는 분배 챔버 또는 배출 라인에 공기가 없을 때에 예상되는 △P(△P_exp)보다 작을 것이다. 따라서, △P_act는 예상되는 △P_exp와 비교될 수 있고, △P_act가 △P_exp보다 작다면, 공기가 존재한다고 결정될 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 센서의 분해능 또는 다른 인자를 고려하기 위하여, △P_exp와 △P_act 간의 차이가 문턱값과 비교될 수 있고, 그 차이가 문턱값보다 크다면 시스템에 공기가 존재한다고 결정된다. 이 결정에 근거하여 적절한 조치가 취해질 수 있다(예컨대, 경보 발생, 펌프 작동 중지, 사용자가 배출 라인 퍼지 또는 다른 조치를 신속하게 수행함)(단계 330). 다른 실시예에서, △P_exp와 △P_act 간의 차이는 분배 챔버와 하류측의 배관에서 공기의 양을 결정하도록 사용될 수 있다. 예컨대, △P_exp와 △P_act 간의 차이는 공기의 양을 결정하도록 △P_exp와 △P_act 간의 차이 대 공기의 양을 특성화하는 선택된 곡선("특성 곡선")과 비교될 수 있다. 공기의 양에 근거하여, 적절한 조치가 취해질 수 있다(예컨대, 경보 발생, 펌프 작동 중지, 공기의 양 기록, 사용자가 배출 라인 퍼지 또는 다른 조치를 신속하게 수행함).

일 실시예에서, 공기 테스트가 완료되고 시스템 내의 공기의 양이 결정된 후에, 시스템 내의 유체는 계속되는 사이클과 프로세스의 다음 세그먼트를 위해 적절한 압력으로 복귀될 수 있다(단계 335). 일 실시예에서, 펌프는 사이클의 다음 단계 전에 액체를 아이들 압력으로 유도할 수 있다. 예로서, 펌프는 액체를 2 psi의 아이들 압력을 유도할 수 있다. 아이들 압력의 다른 세팅이 또한 가능할 수 있다.

도 2의 단계들은 원하는 데로 필요에 따라 반복될 수 있다. 예로서, 도 2의 단계들은 매 분배 사이클마다 반복될 수 있다. 다른 실시들이 구성적 요구에 따라 가능할 수 있다.

하나의 배열에서, 펌프(10)는 매사추세츠주의 빌러리카 소재의 Entegris사에 제조된 Intelligen® 미니 분배 시스템 및 Intelligen® HV 분배 시스템 등의 다단 펌프일 수 있다. 도 3은 다단 펌프의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 다단 펌프(10)는 이송단 부분(105) 및 별개의 분배단 부분(110)을 포함한다. 본 개시 내에서, "이송"과 "충전"이라는 용어가 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 유체 유동 관점에서, 이송단 부분(105)과 분배단 부분(110) 사이에는 프로세스 유체로부터 불순물을 여과하는 필터(120)가 배치된다. 예컨대, 유입 밸브(125), 격리 밸브(130), 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140), 배기(vent) 밸브(145) 및 배출 밸브(147)를 비롯한 다수의 밸브들이 다단 펌프(10)를 통한 유체 유동을 제어할 수 있다. 분배단 부분(110)은, 분배단 부분(110)에서 유체의 압력을 결정하는, 압력 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 결정되는 압력은 후술되는 바와 같이 다양한 펌프들의 속도를 제어하도록 사용될 수 있다. 예시적인 압력 센서는 독일 코브 소재의 Metallux AG사에 의해 제조되는 것을 비롯하여 세라믹 및 폴리머 피에조 저항 및 정전용량 압력 센서를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 프로세스 유체와 접촉하는 압력 센서(112)의 면은 퍼플루오로폴리머이다. 펌프(10)는, 이송 챔버(155) 내의 압력을 판독하기 위한 압력 센서와 같은, 추가의 압력 센서들을 포함할 수 있다.

이송단(105)과 분배단(110)은 다단 펌프(10)에서 유체를 펌핑하도록 롤링 다이어프램 펌프들을 포함할 수 있다. 이송단 펌프(150)["이송 펌프(150)"]는 예컨대 유체를 수집하는 이송 챔버(155), 이송 챔버(155) 내에서 이동하는 이송단 다이어프램(160), 이송단 다이어프램(160)을 이동시키는 피스톤(165), 리드 스크류(170) 및 스테퍼 모터(175)를 포함한다. 리드 스크류(170)는, 에너지를 모터로부터 리드 스크류(170)에 가하는, 너트, 기어 또는 다른 메카니즘을 통해, 스테퍼 모터(175)에 연결된다. 일 실시예에 따르면, 이송 모터(175)는 너트를 회전시키고, 너트는 다시 리드 스크류(170)를 회전시켜 피스톤(165)을 구동하도록 한다. 분배단 펌프(180)["분배 펌프(180)"]는 유사하게 분배 챔버(185), 분배단 다이어프램(190), 피스톤(192), 리드 스크류(195), 및 분배 모터(200)를 포함할 수 있다. 분배 모터(200)는 나사식 너트(예컨대, Torlon 또는 다른 재료 너트)를 통해 리드 스크류(195)를 구동시킬 수 있다.

이송 모터(175)와 분배 모터(200)는 임의의 적절한 모터일 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 모터(200)는 영구 자석 동기 모터["PMSM(Permanent-Magnet Syschronous Motor")]이다. PMSM은, 모터(200), 컨트롤러 내장 다단 펌프(10), 또는 별개의 펌프 컨트롤러에서, 자속 기준 제어["FOC(Field-Oriented Control)"] 또는 당업계에 공지된 다른 타입의 위치/속도 제어를 이용하는, 디지털 신호 프로세서["DSP(digital signal processor)"]에 의해 제어될 수 있다. PMSM(200)은 분배 모터(200)의 위치의 실시간 피드백을 위한 인코더(예컨대, 미세 라인 회전 위치 인코더)를 더 포함할 수 있다. 위치 센서의 사용은 피스톤(192)의 위치의 정확하고 반복 가능한 제어를 제공하고, 이는 분배 챔버(185) 내에서 유체 운동에 관하여 정확하고 반복 가능한 제어를 초래한다. 예컨대, 일 실시예에 따라 DSP에 8000 펄스를 제공하는 2000 라인 인코더를 사용하면, 0.045도의 회전에서 정확하게 측정하고 제어할 수 있다. 또한, PMSM은 진동이 없거나 거의 없게 저속으로 작동할 수 있다. 이송 모터(175)는 또한 PMSM 또는 스테퍼 모터일 수 있다. 또한, 이송 펌프는 이 이송 펌프가 홈 위치에 있을 때를 지시하도록 홈 센서를 포함할 수 있다.

다단 펌프(10)의 작동 중에, 다단 펌프(10)의 밸브들은 다단 펌프(10)의 다양한 부분을 향한 유체 유동을 허용 또는 제한하도록 개방 또는 폐쇄된다. 일 실시예에 따르면, 이들 밸브는 압력 또는 진공이 인가되는지에 따라 개방 또는 폐쇄되는 공압 구동식(즉, 가스 구동식) 다이어프램 밸브일 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 임의의 적절한 밸브가 사용될 수 있다.

이하는 다단 펌프(10)의 일 실시예의 다양한 작동단의 개요를 제공한다. 그러나, 다단 펌프(10)는 다양한 제어 계획에 따라 제어될 수 있다. 일 실시예에서, 다단 펌프(10)는 준비 세그먼트, 분배 세그먼트, 충전 세그먼트, 예비 여과 세그먼트, 여과 세그먼트, 배기 세그먼트, 퍼지 세그먼트 및 정적 퍼지 세그먼트를 포함할 수 있다. 충전 세그먼트 중에, 유입 밸브(125)가 개방되고 이송단 펌프(150)가 이송단 다이어프램(160)을 이동시켜(예컨대, 당겨서) 유체를 이송 챔버(155) 내로 끌어당긴다. 충분한 양의 유체가 이송 챔버(155)를 충전했다면, 유입 밸브(125)가 폐쇄된다. 여과 세그먼트 중에, 이송단 펌프(150)는 이송단 다이어프램(160)을 이동시켜 유체를 이송 챔버(155)로부터 변위시킨다. 격리 밸브(130)와 배리어 밸브(135)가 개방되어 유체가 필터(120)를 통해 분배 챔버(185)로 유동하게 한다. 일 실시예에 따르면, 격리 밸브(130)가 먼저 (예컨대, "예비 여과 세그먼트"에서) 개방되어 압력이 필터(120) 내에 생성되게 한 다음에, 배리어 밸브(135)가 개방되어 유체가 분배 챔버(185) 내로 유동하게 할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 격리 밸브(130)와 배리어 밸브(135) 양자가 개방되고 이송 펌프가 이동되어 필터의 분배측에 압력을 생성할 수 있다. 여과 세그먼트 중에, 분배 펌프(180)는 그 홈 위치로 가게 될 수 있다. 홈 위치는 다단 펌프(10)의 사용되지 않는 보유 체적을 감소시키도록 분배 사이클의 다양한 파라미터에 근거하여 선택된다. 이송 펌프(150)는 유사하게 그 최대 유효 체적보다 작은 체적을 제공하는 홈 위치로 가게 될 수 있다.

배기 세그먼트의 시작에서, 격리 밸브(130)가 개방되고, 배리어 밸브(135)가 폐쇄되며 배기 밸브(145)가 개방된다. 다른 실시예에서, 배리어 밸브(135)는 배기 세그먼트 중에 개방 상태를 유지하고 배기 세그먼트의 종료시에 폐쇄될 수 있다. 이 시간 동안에, 배리어 밸브(135)가 개방되면, 압력 센서(112)에 의해 측정될 수 있는 분배 챔버 내의 압력이 필터(120) 내의 압력에 의해 영향을 받기 때문에, 컨트롤러가 압력을 알 수 있다. 이송단 펌프(150)는 개방된 배기 밸브(145)를 통해 필터(120)로부터 공기 기포를 제거하도록 유체에 압력을 인가한다. 이송단 펌프(150)는 배기가 미리 정해진 속도로 발생하게 하도록 제어될 수 있어, 보다 긴 배기 시간 및 보다 낮은 배기 속도를 허용함으로써, 배기 소비량의 정확한 제어를 가능하게 한다. 이송 펌프가 공압 스타일 펌프이면, 유체 유동 제한이 배기 유체 경로에 배치될 수 있고, 이송 펌프에 인가된 공압이 "배기" 설정점 압력을 유지하도록 증가 또는 감소될 수 있어, 다른 경우에는 제어되지 않은 방법의 몇몇 제어를 제공할 수 있다.

퍼지 세그먼트의 시작에서, 격리 밸브(130)가 폐쇄되고, 배리어 밸브(135)는 배기 세그먼트에서 개방되어 있다면 폐쇄되며, 배기 밸브(145)가 폐쇄되고, 퍼지 밸브(140)가 개방되며 유입 밸브(125)가 개방된다. 분배 펌프(180)는 분배 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가하여 퍼지 밸브(140)를 통해 공기 기포를 배기시킨다. 정적 퍼지 세그먼트 중에, 분배 펌프(180)가 중지되지만 퍼지 밸브(140)가 공기 배기를 계속하도록 개방 상태를 유지한다. 퍼지 또는 정적 퍼지 세그먼트 중에 제거된 임의의 과도한 유체는 다단 펌프(10) 밖으로 지향되거나(예컨대, 유체 소스로 복귀되거나 폐기되거나), 이송단 펌프(150)로 재순환될 수 있다. 준비 세그먼트 중에, 유입 밸브(125), 격리 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)가 개방되고 퍼지 밸브(125)가 폐쇄될 수 있어, 이송단 펌프(150)는 소스[예컨대, 소스 병(source bottle)]의 대기압에 도달할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 모든 밸브는 준비 세그먼트에서 폐쇄될 수 있다.

분배 세그먼트 중에, 배출 밸브(147)가 개방되고 분배 펌프(180)가 압력을 분배 챔버(185) 내의 유체에 인가한다. 배출 밸브(147)는 분배 펌프(180)보다 더 느리게 제어하도록 반응할 수 있기 때문에, 배출 밸브(147)가 먼저 개방되고 약간의 예정된 기간 후에 분배 모터(200)가 시작될 수 있다. 이는 분배 펌프(180)가 부분적으로 개방된 배출 밸브(147)를 통해 유체를 압박하지 못하게 한다. 더욱이, 이는 밸브 개방에 의해 야기되는 유체에 의한 분배 노즐의 상방 이동, 그 후에 모터 작용에 의해 야기되는 전방 유체 이동을 방지한다. 다른 실시예에서, 배출 밸브(147)가 개방되고 동시에 분배가 분배 펌프(180)에 의해 시작될 수 있다.

분배 노즐 내의 초과 유체가 제거되는, 부가적인 역흡인 세그먼트가 수행될 수 있다. 역흡인 세그먼트 중에, 배출 밸브(147)가 폐쇄될 수 있고, 이차 모터 또는 진공이 배출 노즐[예컨대, 도 1의 외부 밸브(30)에서] 밖의 초과 유체를 흡인하기 위해 사용될 수 있다. 대안적으로, 배출 밸브(147)는 개방 상태를 유지할 수 있고, 분배 모터(200)가 유체를 다시 분배 챔버 속으로 흡인하기 위해 역전될 수 있다. 역흡인 세그먼트는 웨이퍼 상으로의 과도한 유체의 적하를 방지하는 것을 돕는다.

전술한 세그먼트들은 예로서 제공된다. 분배 사이클에 사용되는 세그먼트들과 상관없이, 펌프(10)는 분배될 유체 중의 공기를 테스트하도록 사용될 수 있다. 선택적으로, 배출 라인(25)은 펌프가 분배 작동을 적절하게 제어하는 기능을 하도록 프라이밍되고 배기될(즉, 눈에 보이는 공기가 없거나 거의 없는 액체가 충전될) 수 있다. 몇몇의 실시예에서, 배출 라인(25)은 약 2 cc 이하의 공기를 함유하는 액체가 충전될 수 있다. 이는 분배 세그먼트 아전에 특히 유용할 수 있다. 테스트 중에, 전술한 바와 같이, 분배 챔버는 배출 라인(25)과 유체 연통하면서 펌프의 나머지로부터 격리될 수 있다[즉, 퍼지 밸브(140)와 배리어 밸브(135)가 폐쇄됨].

Intelligen® 미니 분배 시스템을 이용하는 도 2에 따른 테스트는 다음과 같이 수행될 수 있다: Intelligen® 미니 분배 시스템은 대략 4-6 PSI에서 압력을 표준화시키고(단계 300), 0.2 cc 체적 변위에 대응하는 제어된 이동을 수행하며(단계 310), 이동 후에 압력을 결정하며(단계 320), △P_act와 △P_exp를 비교하고(단계 325), △Pact와 △Pexp 간의 차이가 문턱 양(예컨대, 100 milliPSI)보다 크면 경보를 발하며(단계 330), 공기가 검출되지 않으면 분배 챔버 내의 유체를 1-3 PSI의 압력으로 복귀시킬 수 있다.

도 4는 펌핑 시스템을 위한 특성 곡선을 생성하기 위한 테스트 장비(400)의 개략도를 도시한다. 장비(400)는 유체 저장조(405), 상류측 배관(410)(1/4" OD), 저장조-유입 분사 포트(415), 펌프(420), 배출 라인 배관(425)(1/4" OD), 0.3 미터 길이의 분사 포트(430), 배출 공기 분사 포트(430), 배출 공기 분사 포트(430)와 외부 정지 역흡인 밸브(435) 사이의 배관(4 미터), 및 외부 밸브-노즐 배관(440)(1/4" OD, 3 mm ID)을 포함한다. 펌프는 프라이밍될 수 있고 여러 분배 사이클이 수행되어 필터가 완전히 습윤되는 것을 보장할 수 있다. 공기가 분사 포트(430) 내로 분사될 수 있고 펌프(420)의 분배 챔버 및/또는 배출 라인 배관(425)에서 공기의 존재를 결정하도록 테스트가 수행된다. 분사 포트(430)는 알려진 양의 공기가 시스템 내로 분사되게 하도록 관통될 수 있는 격벽을 가질 수 있다.

도 4에 도시된 것과 같은 시스템은 Intelligen® 미니 분배 시스템을 이용하여 시스템을 위한 특성 곡선을 생성하도록 사용된다. 압력이 4.5 psi로 표준화되고, 모터가 0.2 cc 분배량에 상당하는 양을 이동시키며, 종료 압력이 판독된다. △P_{e xp}(예컨대, 공기가 없는 테스트로부터 결정됨)는 1.5 psi이다. 다음의 테스트에서, 알려진 양의 공기가 분사 포트(430)를 통해 분사된다. △P_act와 △P_exp 간의 차이와 상호 관련된 반복 가능한 결과가 판명되었다. 예상된 압력으로부터의 압력 편차는 수학적으로 나타내고 적합한 선(fitted line)으로서 작도될 수 있다. 도 5는 다수의 실행에 걸쳐 단일의 점도에 대한 특성 곡선을 예시하는 도표를 도시한다. X 축은 분사된 공기의 양이고 Y 축은 milliPSI 단위의 △P_act와 △P_exp 간의 차이(즉, 압력 편차)이다. 도 6은 상부 반사 방지 코팅(TARC; Top Antireflective Coating) 9 cP, 47 cP 및 92 cP를 포함하는, 상이한 점도들의 유체를 이용하여 상관 곡선을 생성하도록 유사한 테스트가 반복된 것을 예시한다. 따라서, 도 6은 본 명세서에 개시된 공기 검출 기법이 점도에 대해 비교적 둔감할 수 있다는 것을 입증한다. 유사한 상관 곡선이 상이한 설정(예컨대, 더 많거나 상이한 배관 또는 다른 설정을 이용하여) 및/또는 상이한 유체 특성에 대해 생성될 수 있다. 도 6은 소량의 가스가 액체에서 검출될 수 있다는 것을 또한 예시하는 비제한적인 예이다. 소량의 가스의 예는 약 0.5 mL, 0.2 mL, 0.1 mL, 대략 0.5 mL 내지 0.1 mL 정도, 또는 0.1 mL 미만일 수 있다. 가스의 양이 소량인 것으로 고려될 수 있는지의 여부는 시스템 구성 및 분배 용례와 같이 다양한 인자에 따라 좌우될 수 있다. 예로서, 액체 중에 0.5 mL의 공기는 액체는 기판 상에 분배하는 데에 악영향을 미치지 않을 수 있고, 이에 따라 소량으로 고려될 수 있다. 마찬가지로, 가스의 양이 대량인 것으로 고려될 수 있는지의 여부는 얼마의 양이 소량으로 고려되는지에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 대량의 가스는 약 1 mL 내지 2.0 mL의 범위일 수 있다. 사용자는 시스템이 허용할 수 있는 액체 중에 공기의 양을 정의하는 공차를 세팅할 수 있다. 예로서, 시스템이 소정의 액체 중에 0.5 mL의 공기의 공차 세팅을 갖는다면, 시스템은 0.6 mL의 공기가 소정의 액체 중에 검출될 때에 사용자에게 경보하고 및/또는 적절한 조치를 취하도록 작동될 수 있다. 액체 중에 2.0 mL보다 큰 공기가 검출되면, 쉽게 해결될 수 없는 보다 심각한 상태의 지시일 수 있다. 시스템은 추가 조사를 위해 중단될 필요가 있을 수 있다.

△P_exp와, △P_act와 △P_exp 간의 차이를 특성화하는 곡선 및 공기의 양은 사용되는 펌프, 하류측 배관의 크기와 길이, 및 펌핑 시스템의 다른 특성에 따라 좌우된다. 일 실시예에 따르면, 다수의 시스템이 상이한 △P_exp와 특성 곡선을 생성하도록 테스트될 수 있는데, 각 △P_exp 값 및 특성 곡선은 상이한 설정 및/또는 유체에 대응한다. 예컨대, △P_exp와 특성 곡선은 다양한 길이의 배출 라인(예컨대, 4.3 미터, 6 미터 및 10 미터의 1/4" OD 하류측 배관)을 갖는 Intelligen® 미니 분배 시스템에 대해 생성될 수 있다. 펌프가 제조 시스템에서 설치될 때에, 제조 시스템 설정에 가장 잘 적합한 △P_exp 및/또는 특성 곡선이 사용을 위해 선택될 수 있다. △P_{e xp}와 특성 곡선은 특정한 모델의 펌프에 대해 일반화될 수 있거나 각각의 개별적인 펌프를 위해 개발될 수 있다.

도 4의 설정에서, 압력 측정은 펌프의 분배 챔버 내의 압력 센서를 이용하여 취해질 수 있다. 다른 실시예에서, 압력은 펌프와 외부 밸브(30) 간의 압력을 판독하도록 위치 결정된 외부 압력 센서에 의해 판독될 수 있다. 더욱이, 도 4에서, 펌프 자체는 테스트 중에 유체를 압축하도록 사용된다. 다른 실시예에서, 유체는 충분하게 정확한 변위를 수행할 수 있는 임의의 디바이스를 이용하여 압축될 수 있다. 도 7은 예컨대 도 1과 유사하지만 펌프(10)와 외부 밸브(30) 사이에 배치되는 압력 센서(705)와, 압축 디바이스(710) 및 컨트롤러(712)를 갖는 테스트 시스템(700)을 구비한 시스템을 예시한다. 압축 디바이스(710)는 유체를 압축할 수 있는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 제한이 아니라, 예로서, 압축 디바이스(710)는 배출 라인(25)[및 펌프(10)의 분배 챔버]과 유체 연통하는 유체 챔버, 다이어프램, 및 다이어프램을 구동시키는 구동 구성요소(예컨대, 모터 또는 공압식 메카니즘)을 포함할 수 있다. 공압식 메카니즘이 사용되면, 유체 챔버 내에서 적절한 변위를 보장하도록 기계적 정지부가 채용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 압축 디바이스(710)는 소형 펌프 또는 다른 그러한 디바이스일 수 있다. 컨트롤러(712)는 압력 센서(705)로부터 압력 센서를 수신하고 제어 신호를 압축 디바이스(710)로 전송할 수 있다.

일 실시예에 따르면, 테스트 시스템(700)은 유체가 펌프(10)가 아니라 압축 디바이스(710)의 알려진 운동에 의해 압축된다는 점을 제외하고 도 2와 관련하여 설명된 바와 같이 공기에 대해 테스트를 수행할 수 있다. 바람직하게는, 테스트가 수행될 때에, 압축 디바이스(710)는 외부 밸브(30) 및 펌프(10)의 분배 챔버와 유체 연통한다. 펌프와 관련하여 도시되었지만, 테스트 시스템(700)은 폐쇄 및 압축될 수 있는 제조 시스템의 다른 부분에서 공기에 대해 테스트하도록 사용될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 압축은 외부 밸브(30)[예컨대, 외부 밸브(30)가 역흡인 밸브이고 제어된 압축을 수행할 수 있다면] 또는 제어된 이동이 가능한 다른 구성요소에 의해 수행될 수 있다.

도 8은 펌프 컨트롤러의 일 실시예의 개략도를 도시한다. 펌프 컨트롤러(20)는 펌프(10)의 작동을 제어하기 위한 제어 명령(830)의 세트를 내포하는 컴퓨트 판독 가능한 매체(827; 예컨대, RAM, ROM, 플래시 메모리, 광 디스크, 자기 드라이브 또는 다른 컴퓨터 판독 가능한 매체)를 포함할 수 있다. 프로세서(835; 예컨대, CPU, ASIC, RISC, DSP 또는 다른 프로세서)는 명령을 실행할 수 있다. 프로세서의 예는 Texas Instruments사의 UMS320F2812PGFA 16 비트 DSP(Texas Instruments사는 텍사스주 달라스 소재의 회사임)이다. 도 1의 맥락에서, 컨트롤러(20)는 통신 링크(840, 845)를 통해 펌프(10)와 연통할 수 있다. 통신 링크(840, 845)는 네트워크(예컨대, 이더넷(Ethernet), 무선 네트워크, 국제 통신망, DeviceNet 네트워크 또는 당업계에서 공지되었거나 개발된 다른 네트워크), 버스(예컨대, SCSI 버스) 또는 다른 통신 링크일 수 있다. 컨트롤러(20)는 내장 PCB 기판, 원격 컨트롤러로서 또는 다른 적절한 방식으로 실시될 수 있다. 펌프 컨트롤러(20)는 펌프(10)와 통신하도록 컨트롤러에 대한 적절한 인터페이스(예컨대, 네트워크 인터페이스, I/O 인터페이스, 아날로그-디지탈 변환기 및 다른 구성요소)를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 컨트롤러(20)는 명확도를 위해 도시되지 않은 프로세서, 메모리, 인터페이스, 디스플레이 디바이스, 주변 장치 또는 다른 컴퓨터 구성요소를 비롯하여 당업계에 공지된 다양한 컴퓨터 구성요소를 포함할 수 있다. 펌프 컨트롤러(20)는 펌프(10)가 낮은 점도의 유체(즉, 100 센티푸아즈 미만) 또는 다른 유체를 비롯한 유체를 정확하게 분배하게 하도록 펌프(10) 내의 다양한 밸브 및 모터를 제어할 수 있다. 도 7에 도시된 컨트롤러(712)는 유사한 구성요소를 가질 수 있다.

도 9는 분배 펌프 및 배출 라인의 예를 이용하여 제어된 테스트 시스템에서 공기의 존재 및/또는 양을 결정하기 위한 테스트 절차의 일 실시예를 예시하는 흐름도를 도시한다. 이 경우에 분배 챔버를 구비하는 분배 펌프 및 분배 챔버로부터 하류측에 있는 배출 라인은 테스트 유체로 충전된다. 분배 챔버와 배출 라인은 격리되고 그 내부의 압력이 표준화된다(단계 900). 즉, 격리된 부분의 압력은 미리 정해진 시작 압력으로 된다. 펌프 구성요소(예컨대, 다이어프램, 모터, 피스톤 등)의 시작 위치가 이 시기에 기록될 수 있다(단계 905).

펌프는 원하는 종료 압력에 도달될 때까지 제어된 이동(단계 910)을 수행할 수 있고 선택된 구성요소의 위치가 기록된다(단계 915). 시작 위치와 종류 위치 사이에 펌프의 실제 이동 "m_act"이 결정될 수 있다(단계 920). 테스트 결과는 분배 챔버 및 하류측 배관(배출 라인)에 공기가 존재하는지를 결정하도록 분석될 수 있다(단계 925).

일반적으로, 공기가 격리된 부분(제어된 테스트 시스템의 상기 예에서 분배 챔버와 그 하류측 배관)에 존재하면, m_act는 공기가 분배 챔버 또는 배출 라인에 없는 경우에 예상되는 이동(m_exp)보다 클 것이다. 따라서, m_act가 m_exp와 비교될 수 있고 m_act가 m_exp보다 크면 공기가 존재한다고 결정될 수 있다. 센서의 분해능 또는 다른 인자를 고려하기 위하여, m_exp와 m_act 간의 차이가 문턱값과 비교될 수 있고, 차이가 문턱값보다 크면, 공기가 시스템에 존재하거나 몇몇의 다른 에러가 존재한다고 가리킬 수 있다. 이 결정에 근거하여 적절한 조치가 취해질 수 있다(예컨대, 경보 발생, 펌프 작동 중지, 사용자가 배출 라인 퍼지 또는 다른 조치를 신속하게 수행함)(단계 930). 다른 실시예에서, m_act와 m_exp 간의 차이는 분배 챔버와 하류측 배관에서 공기의 양을 결정하도록 사용될 수 있다. 예컨대, m_act와 m_exp 간의 차이는 공기의 양을 결정하도록 m_act와 m_exp 간의 차이 대 공기의 양을 특성화하는 선택된 곡선("특성 곡선")과 비교될 수 있다. 공기의 양에 근거하여, 적절한 조치가 취해질 수 있다(예컨대, 경보 발생, 펌프 작동 중지, 공기의 양 기록, 사용자가 배출 라인 퍼지 또는 다른 조치를 신속하게 수행함).

공기가 검출되지 않으면, 시스템 내의 유체는 계속되는 분배 프로세스와 분배 사이클의 다음 세그먼트를 위해 적절한 시작 압력으로 복귀될 수 있다. 도 9의 단계들은 필요에 따라 또는 원하는 데로 반복될 수 있다. 예로서, 도 9의 단계들은 매 분배 사이클 마다 반복될 수 있다.

펌프 컨트롤러(또는 임의의 적절한 제어 로직)에 다수의 상이한 △P_exp 또는 M_exp 값들 및/또는 특성 곡선이 프로그램될 수 있고, 각각의 상이한 △P_exp/M_exp 값과 특성 곡선은 상이한 설정에 대응한다. 더욱이, △P_exp/M_exp와 특성 곡선은 유체 특성에 비교적 둔감하지만, 각각의 △P_exp 또는 M_exp 특성 곡선은 특정한 유체 특성(예컨대, 점도)에 물론 대응될 수 있다. 사용자는 제조 플로어에서 사용되는 펌핑 시스템(및/또는 유체 특성)을 가장 잘 특성화하는 △P_exp 또는 M_exp 특성 곡선을 선택할 수 있다.

전술한 방법론을 이용하면, 실시예는 양이 매우 소량일지라도 펌핑 시스템에서 공기를 검출할 수 있어, 펌프 및/또는 펌프와 노즐 사이의 분배 라인 중의 기포/가스에 의해 유발되는 불량한 분배를 방지할 수 있다. 시스템의 일 실시예는 분배 챔버를 갖는 펌프(예컨대, 다단 또는 단단 분배 펌프), 분배 챔버의 출구를 노즐과 유동적으로 연결시키는 배출 라인 또는 다른 구성요소(예컨대, 열교환기, 밸브, 유량계 등), 분배 챔버와 노즐 사이의 밸브(예컨대, 능동 차단 또는 제어 가능한 온-오프 밸브을 갖는 중지 역흡인 밸브) 및 분배 챔버 내의 압력 또는 분배 챔버와 외부 밸브 사이의 압력을 판독하는 압력 센서를 포함한다. 시스템은 외부 밸브를 폐쇄하고, 분배 챔버 또는 배출 라인 내의 압력을 측정하며, 펌프 디바이스가 (예컨대, 라인들 내의 액체의 압력을 증가 또는 감소시키도록) 전진 및 후퇴하게 할 수 있는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.

컨트롤러는 펌프를 제어하여 유체를 시작 압력으로 압축한 다음에, 제어된 이동을 수행하여 시스템 압력을 변경시킬 수 있다. 컨트롤러는 종료 압력을 판독하고 실제 압력 변화를 결정할 수 있다. 실제 압력 변화는 제어된 이동을 위해 예상되는 압력 변화와 비교되어, 공기가 분배 챔버 및/또는 배출 라인에 존재하는지를 결정하고 및/또는 존재하는 공기의 양을 결정할 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예를 이용하여 테스트를 수행하기 위한 대안적인 방법이 있을 수 있다. 전술한 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 방법은 폐쇄된 설정에서 펌프의 일정한 이동을 수반할 수 있다. 테스트는 밸브들을 폐쇄하여 유체가 시스템에서 배출되는 것을 방지한 다음에, 펌프(10) 내의 모터 또는 피스톤을 일정한 예정된 거리만큼 이동시키고 압력 측정값의 기울기에 근거하여 관련된 압력 변화를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 방법은 예정된 압력에 도달될 때까지 리드 스크류의 이동을 측정하고 그 이동을 예상되는 이동(예컨대, M_exp)과 비교하는 것을 수반할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 위치 센서로부터의 피드백이 사용되어 이동을 정확하게 결정할 수 있다. 임의의 적절한 위치 센서가 사용될 수 있다. 공압 및 선형 인코더가 정밀하고 정확한 위치 감지를 제공할 수 있는 인코더의 예이다. 방법은 또한 모터를 예정된("표준화된) 압력으로 작동시켜 제1 압력이 달성되기 전에 나사로 인한 백래시(backlash)를 제거하는 것을 포함할 수 있다.

모터를 일정한 거리만큼 이동시키는 데에 걸리는 시간은 공지되어 있거나 결정될 수 있다. 예컨대, 임의의 적절한 위치 센서가 사용되어 시작 위치와 종료 위치를 결정할 수 있다. 기울기가 계산될 수 있고 그 기울기가 예상되는 기울기와 비교될 수 있다. 공기가 없는 유체의 기울기는 날카로운 것으로 예상되는 반면, 약간의 공기를 갖는 유체의 기울기는 더 점진적인 것으로 예상된다. 맞춤 곡선(curve fit)이 계산될 수 있다. 맞춤 곡선은 외삽될 수 있고, 가장 적합한 곡선일 수 있으며, 대수 함수 등으로서 나타낼 수 있다. 기준선이 특정한 설정에 대해 확립될 수 있는데, 특정한 설정은 상이한 배관, 시스템의 유연성, 수율, 또는 시스템의 몇몇 다른 변화 또는 특성을 고려하는 데에 유용할 수 있다. 예컨대, 더 큰 유연성을 갖는 시스템은 더 작은 압력차를 보일 수 있다. 당업자라면 시스템에서 공기의 양이 증가할 때에, 일정한 이동의 공기 확인 테스트를 위한 압력 변화가 감소한다는 것을 인지할 것이다. 공기의 문턱 체적 이상에서, △P는 0에 접근할 것이다. 따라서, 기울기도 또한 0에 접근할 것이다.

몇몇 실시예에서, 방법은 일정한 압력차를 결정하는 것을 수반할 수 있다. 즉, 밸브들이 폐쇄되어 관련된 일정한 체적을 갖는 포획 공간을 생성할 수 있고, 펌프는 제1 압력으로부터 제2 압력으로 포획 공간 내에 작동될 수 있으며, 압력차를 달성하는 데에 필요한 거리가 결정될 수 있다. 예컨대, 도 3에 도시된 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및 분배 밸브(147) 또는 도 7의 외부 밸브(30)가 폐쇄되어 포획 공간을 생성할 수 있다. 원하는 압력 변화를 달성하는 데에 필요한 거리는 시스템에서 공기의 존재 또는 양을 결정하도록 차트와 비교될 수 있거나 그렇지 않은 경우 예상된 거리와 비교될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 포획 공간의 일정한 체적 내의 밸브가 폐쇄되어 체적을 변위시킬 수 있다. 압력은 시스템에서 공기의 존재 또는 양을 결정하도록 밸브가 폐쇄되기 전 및 후에 측정될 수 있다.

시스템이 원하는 범위 내에서 작동하게 하도록 공차가 세팅될 수 있지만, 시스템 또는 컴플라이언스에서 공기의 존재 또는 양이 예정된 양을 초과하는 경우 사용자에게 경보할 수 있다. 사용자에게는 공차의 세팅, 문턱값의 특정 등을 행하게 하는 인터페이스가 제공될 수 있다.

본 명세서에 개시되는 실시예는 유체 이송 시스템에서 미소한 양의 공기를 검출할 수 있다. 본 명세서에 개시되는 실시예는 또한 배관 내의 공기를 비롯하여 시스템에 공기가 존재하는 한 공기를 검출할 수 있다. 공기 검출 방법에 영향을 미칠 수 있는 다른 인자는 최대 분배 체적, 퍼지 체적, 펌프 설정(펌프 길이를 포함), 및 개별적인 펌프 특성을 포함한다.

전술한 바와 같이, 시스템에서 공기의 효과는 더 작은 시스템이 더 큰 시스템보다 더 큰 효과를 보일 수 있도록 펌프 설정에 따라 좌우될 수 있다. 따라서, 가변적인 홈 위치가 시스템에서 지시되는 공기의 양에 있어서 에러를 유발할 수 있다. 시작 체적과 종료 체적 간에 차이가 동일할 수 있더라도, 시작 체적이 상이하면 얼마나 많은 공기가 시스템에 있는지를 결정하도록 사용되는 계산에 영향을 미칠 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 또한 펌프를 위한 홈 위치에서의 편차를 고려하도록 값들을 보정 또는 조절할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압력의 차이는 체적의 차이를 고려하도록 표준화될 수 있고 공기의 체적 관점에서 표현되는 값으로 변환될 수 있다. 표준화되고 변환된 값이 사용자에게 디스플레이될 수 있다.

값들의 표준화 및 변환은 단계적으로 수행될 수 있다. 예컨대, 아래에 나타내는 수학식 1-6은 △P를 공기값으로 표준화하고 변환하기 위해 제공된다.

몇몇 실시예에서, 압력 변화를 계산하기 위한 공식은 다음과 같이 표현될 수 있다.

AirTestControl.DeltaPressure_mPSI = (float)AirTestControl.EndingPres_mP SI-(float)AirTestControl.StartingPress-mPSI (수학식 1)

홈 위치 구성은 다음과 같이 표현될 수 있다.

AirTestCorrectedDelta_mPSI = AirTestControl.DeltaPressure_mPSI*((0.0271 7*SystemParms.HoldUpVolume)+0.930) (수학식 2)

로그 함수는 0을 취급할 수 없으며, 따라서

(AirTestControl.CorrectedDeltaP_mPSI＜23.0)이면,

AirTestControl.CorrectedDeltaP_mPSI = 23.0이다. (수학식 3)

DeltaP로부터 mL(또는 공기값)로 변환시키기 위해:

AirTestControl.AirAmount_mL = -0.3063*log(AirTestControl.CorrectedDelta P_mPSI)+2.4228 (수학식 4)

mL로부터 μL로 변환시키기 위해:

AirTestControl.AirAmount_μL = (int)(AirTestControl.AirAmount_mL* 1000.0) + 0.5) (수학식 5)

시스템은 0 μL 미만의 공기를 가질 수 없어,

(AirTestControl.AirAmount_μL＜0)이면, AirTestControl.AirAmount_μL = 0이다. (수학식 6)

따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 △P를 공기의 체적값으로 변환시킬 수 있다. 도 10은 다양한 홈 위치들에 대한 △P의 편차를 나타내는 라인(1010)과, 추세를 나타내는 라인(1015)을 갖는 그래프를 도시함으로써, 시스템의 크기의 효과를 예시한다. 그러나, 라인(1015)은 펌프의 크기, 배관의 길이 등에 따라 좌우될 수 있다. 예컨대, 5 mL의 펌프 위치를 갖는 펌프의 경우, 압력 변화는 2300 mPSI를 초과할 수 있고, 10 mL의 위치를 갖는 펌프의 경우, 압력 변화는 2000 mPSI 미만일 수 있다. 이 예를 이용하면, 작은 펌프가 펌프에 문제가 있다는 것을 더 일찍 또는 더 자주 나타낼 수 있다. 라인(1020)은 다양한 홈 위치에 대한 △P의 표준화된 편차를 가리키고, 라인(1025)은 실질적으로 일정한 추세를 가리킨다. 라인(1030)은 얼마나 많은 공기가 시스템에 있는지, 공기의 양이 실제로 증가 또는 감소하는지 등에 관한 정보를 사용자에게 제공할 수 있는 교정된 추세를 가리킨다.

다른 통계적인 분석이 시스템이 어떤 방향으로 향하는지를 결정하도록 수행될 수 있다. 예컨대, 각 사이클에서 더 많은 공기의 존재에 관하여 통계적인 분석이 수행될 수 있고 시일(seal)이 열화하는지를 결정할 수 있다.

실시예들은 분배 사이클의 종료점에서 수행될 수 있다. 밸브들은 폐쇄되어 포획 공간을 생성할 수 있고, 압력은 선택적으로 증가되어 백래시를 감소 또는 제거할 수 있으며, 테스트가 수행되어 시스템에서 공기의 존재 또는 양을 결정할 수 있고, 시스템은 다음의 분배 사이클을 수행하도록 설정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 3 PSI의 압력은 백래시를 완화하는 데에 충분하다.

시스템은 소정 양의 공기가 시스템에서 검출되면, 경보를 보내거나, 사건을 로그하거나, 심지어는 중지시키도록 설정될 수 있다. 더욱이, 실시예는 시스템 내의 체적을 팽창시키고 압력 강하를 검출하도록 작동할 수 있다. 압력 강하를 검출하는 시스템의 작동은 다음 분배 사이클 이전에 압력 스파이크(spike) 및 설정을 회피하는 데에 유리할 수 있다.

실시예들은 또한 자립형 디바이스로서 실시될 수 있다. 폐쇄된 분배 시스템의 일부에 다이어프램 또는 몇몇의 다른 유체/액체 변위 요소가 위치 결정될 수 있고 다이어프램 또는 유체 변위 요소는 압력 증가를 얻도록 구동될 수 있다. 디바이스는 시스템의 기존 부품에 대한 수정이 없거나 거의 없도록 시스템에 부착될 수 있다. 체적 감소 구성요소가 분배 라인에 부착될 수 있고 밸브들이 폐쇄될 때에 측정이 이루어질 수 있다.

사용자가 공기 확인 시스템을 설정하고 사용하도록 사용자 인터페이스에서 다양한 스크린을 통해 조종할 수 있다. 도 11은 계산 디바이스를 통해 사용자에게 제공될 수 있는 사용자 인터페이스의 일부를 도시한다. 도 11이 예시하는 바와 같이, 인터페이스(1100)는 사용자가 에러 한계값(1110) 또는 경고 한계값(1120)을 세팅하게 할 수 있다. 인터페이스(1100)는 또한 시스템이 임의의 한계값에 관계없이 수행하는지를 사용자 볼 수 있도록 데이터(1130)를 디스플레이할 수 있다.

본 명세서의 실시예들은 "불량한" 분배가 발생하기 전에 공기를 검출하기 때문에 이전 시스템에 비한 이점을 제공한다. 본 명세서에 설명된 실시예들은 펌프로부터 비교적 먼 거리에 있는 공기가 검출될 수 있다는 다른 이점을 제공할 수 있다. 본 명세서에 설명되는 실시예들은 시스템에서 공기의 양이 상이한 설정의 펌프에 대해 결정되게 함으로써 또 다른 이점을 제공한다.

본 명세서에 개시된 실시예들은 가변적인 홈 위치를 갖거나 다양한 레시피 또는 유체를 이용할 수 있는 유체 운반 시스템의 실시예들을 비롯한 유체 운반 시스템에서 공기를 검출하는 데에 유용할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에 따르면, 이송 펌프 및 분배 펌프의 홈 위치는 분배 펌프의 유체 용량이 소정의 "레시피"(즉, 예컨대 분배 속도, 분배 시간, 퍼지 체적, 배기 체적 또는 분배 작동에 영향을 미치는 다른 인자들을 비롯하여 분배 작동에 영향을 미치는 인자들의 세트), 소정의 최대 레시피 또는 레시피들의 소정의 세트를 취급하는 데에 충분하도록 정해질 수 있다. 펌프의 홈 위치는 소정의 사이클에서 가장 큰 유효 체적을 갖는 펌프의 위치이다. 예컨대, 홈 위치는 분배 사이클 중에 가장 큰 허용 체적을 제공하는 다이어프램 위치일 수 있다. 펌프의 홈 위치에 대응하는 허용 체적은 통상적으로 펌프의 최대 유효 체적보다 작을 것이다.

예컨대, 분배 세그먼트가 4 mL의 유체를 이용하고, 퍼지 세그먼트가 1 mL의 유체를 이용하며, 배기 세그먼트가 0.5 mL의 유체를 이용하고, 역흡인 세그먼트가 1 mL의 유체를 회수하는 레시피가 주어지면, 분배 펌프에 의해 요구되는 최대 체적은:

V_DMax = V_D+V_P+e₁, 여기서

V_DMax = 분배 펌프에 의해 요구되는 최대 체적

V_D = 분배 세그먼트 중에 분배되는 체적

V_P = 퍼지 세그먼트 중에 퍼지되는 체적

e₁ = 분배 펌프에 인가된 에러 체적이고,

이송 펌프(150)에 의해 요구되는 최대 체적은:

V_FMax = V_D+V_P+V_V-V_역흡인+e₂, 여기서

V_FMax = 분배 펌프에 의해 요구되는 최대 체적

V_D = 분배 세그먼트 중에 분배되는 체적

V_P = 퍼지 세그먼트 중에 퍼지되는 체적

VV = 배기 세그먼트 중에 배기되는 체적

V_역흡인 = 역흡인 중에 회수되는 체적

e₂ = 이송 펌프에 인가되는 에러 체적

에러 체적이 인가되지 않는다고 가정하면, V_DMax = 4 + 1 = 5 mL이고 V_FMax = 4 + 1 + 0.5 - 1 = 4.5 mL이다. 분배 펌프(180)가 역흡인 중에 유체를 회수하지 않는 경우에, V_역흡인 기간은 0으로 세팅되거나 급강하될 수 있다. e₁ 및 e₂라는 용어는 0, 미리 정해진 체적(예컨대, 1 mL), 계산된 체적 또는 다른 에러 인자일 수 있다. e₁ 및 e₂라는 용어는 동일한 값 또는 상이한 값을 가질 수 있다(이전의 예에서는 0으로 가정됨)

V_DMax = 5 mL 및 V_Fmx = 4.5 mL의 예를 이용하면, 준비 세그먼트 중에, 분배 펌프(180)는 4 mL의 체적을 갖고 이송 펌프(150)는 0 mL의 체적을 가질 것이다. 분배 펌프(180)는 분배 세그먼트 중에 4 mL의 유체를 분배하고 역흡인 세그먼트 중에 1 mL를 회수한다. 충전 세그먼트 중에, 이송 펌프(150)는 4.5 mL로 재충전된다. 여과 세그먼트 중에, 이송 펌프(150)는 분배 펌프(180)가 5 mL의 유체를 충전하게 하도록 4 mL의 유체를 변위시킬 수 있다. 또한, 배기 세그먼트 중에, 이송 펌프(150)는 0.5 mL의 유체를 배기할 수 있다. 분배 펌프(180)는 퍼지 세그먼트 중에 준비 세그먼트로 복귀하도록 1 mL의 유체를 퍼지할 수 있다. 이 예에서, 충전 세그먼트와 분배 세그먼트에서 모든 유체가 이동될 때에는 유지 체적이 없다.

여러 개의 상이한 분배 레시피에 사용되는 펌프의 경우, 분배 펌프 및 이송 펌프의 홈 위치는 가장 큰 레시피를 취급할 수 있는 홈 위치로서 선택될 수 있다. 아래의 표 1은 다단 펌프에 예시적인 레시피를 제공한다.

	레시피 1	레시피 2
명칭:	메인 분배 1	메인 분배 2
분배 속도	1.5 mL/sec	1 mL/sec
분배 시간	2 sec	2.5 sec
결과적인 체적	3 mL	2.5 mL
퍼지	0.5 mL	0.5 mL
배기	0.25 mL	0.25 mL
예분배 속도	1 mL/sec	0.5 mL/sec
예분배 체적	1 mL	0.5 mL

상기 예에서는, 역흡인 중에 유체가 회수되지 않는다고 가정한다. 또한, 소량의 유체가 분배 챔버로부터 분배되는 예분배 사이클이 존재한다고 가정한다. 예분배 사이클은 예컨대 약간의 유체가 분배 노즐을 통과하게 하여 노즐을 세척하도록 사용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 분배 펌프는 예분배와 메인 분배 사이에 재충전되지 않는다. 이 경우에:

VD = V_DPre+V_DMain, 여기서

V_Dpre = 예분배의 양

V_DMain = 메인 분배의 양

따라서, 분배 다이어프램의 홈 위치는 4.5 mL(3 +1 + 0.5)의 체적에 대해 세팅될 수 있고 이송 펌프의 홈 위치는 4.75 mL(3 + 1 + 0.5 + 0.25)로 세팅될 수 있다. 이들 홈 위치의 경우, 분배 펌프(180)와 이송 펌프(150)는 레시피 1 또는 레시피 2에 대해 충분한 용량을 가질 것이다.

다른 실시예에 따르면, 분배 펌프 또는 이송 펌프의 홈 위치는 능동 레시피 또는 사용자 지정 위치에 근거하여 변화할 수 있다. 사용자가 펌프에 의해 요구되는 최대 체적을 변화시키도록 레시피를 조정하거나, 4 mL의 유체를 필요로 하도록 레시피 2를 변화시킴으로써 펌프가 분배 작동에서 새로운 능동 레시피를 조정하면, 분배 펌프(또는 이송 펌프)가 수동적으로 또는 자동적으로 조정될 수 있다. 예컨대, 분배 펌프 다이어프램 위치는 분배 펌프의 용량을 3 mL로부터 4 mL로 변화시키도록 이동할 수 있고 여분의 1 mL의 유체가 분배 펌프에 추가될 수 있다. 사용자가 더 낮은 체적의 레시피를 특정하여 2.5 mL의 유체만을 필요로 하도록 레시피 2를 변화시키면, 분배 펌프는 분배가 실행되어 새롭고 더 낮은 필요 용량으로 재충전될 때까지 대기할 수 있다.

이송 펌프 또는 분배 펌프의 홈 위치는 또한 특정한 펌프의 유효 범위를 최적화하는 등의 다른 문제를 보상하도록 조정될 수 있다. 특정한 펌프 다이어프램(예컨대, 롤링 에지 다이어프램, 플랫 다이어프램 또는 당업계에 공지된 다른 다이어프램)의 최대 및 최소 범위는 다이어프램이 예컨대 신장 또는 압축을 시작할 수 있기 때문에 다이어프램을 구동하는 변위 체적 또는 힘과 비선형이 될 수 있다. 펌프의 홈 위치는 큰 유체 용량을 위해 응력을 받은 위치로 또는 더 큰 유체 용량이 요구되지 않는 낮은 응력 위치로 세팅될 수 있다. 응력 문제를 처리하기 위하여, 다이어프램의 홈 위치는 유효 범위 내에 다이어프램을 위치 결정하도록 조절될 수 있다.

예로서, 10 mL의 용량을 갖는 분배 펌프(180)는 2 mL 내지 8 mL의 유효 범위를 가질 수 있다. 유효 범위는 다이어프램이 상당한 하중을 받지 않는 분배 펌프의 선형 구역으로서 정의될 수 있다. 예컨대, 10 mL 펌프를 위한 분배 다이어프램[예컨대, 분배 다이어프램(190)]은 2 mL 내지 8 mL 사이에서 6 mL의 유효 범위를 가질 수 있다. 이들 예에서, 0 mL의 홈 위치는 분배 펌프가 10 mL의 유효 용량을 갖게 하고, 10 mL의 홈 위치는 분배 펌프가 0 mL의 용량을 갖게 한다는 점을 유념해야 한다. 바꿔 말해서, 0 mL - 10 mL 스케일은 배수 체적을 지칭한다.

몇몇 실시예에서, 분배 펌프의 다이어프램은 분배 펌프의 체적이 5 mL이 되도록 세팅될 수 있다. 이는 응력을 유발하는 0 mL 내지 2 mL 또는 8 mL 내지 10 mL의 구역의 사용을 필요로 하지 않으면서 3 mL 분배 프로세스에 충분한 체적을 제공한다. 이 예에서, 하위의 체적이 작은 유효 구역(즉, 펌프가 하부 유효 체적을 갖는 보다 작은 유효 구역)의 2 mL 체적이 펌프를 위한 가장 큰 V_DMax에 추가되어 홈 위치가 3 mL + 2 mL = 5 mL가 된다. 따라서, 홈 위치는 펌프의 응력을 받지 않은 유효 구역을 고려할 수 있다.

제2 예로서, 분배 펌프는 8 mL 최대 체적 분배 프로세스와 3 mL 최대 체적 분배 프로세스를 실행한다. 이 경우에, 보다 작은 유효 구역의 일부가 사용되어야 한다. 따라서, 다이어프램 홈 위치는 양 프로세스에 대해 8 mL의 최대 허용 체적을 제공하도록 세팅될 수 있다(즉, 8 mL의 유체를 허용하는 위치로 세팅될 수 있다). 이 경우에, 보다 작은 체적의 분배 프로세스가 유효 범위 내에서 전체적으로 일어나게 된다.

몇몇 실시예에서, 홈 위치는 하위의 체적이 작은 유효 구역(즉, 펌프가 비움에 가까워질 때에 발생하는 보다 작은 유효 구역)을 이용하도록 선택된다. 다른 실시예에서, 홈 위치는 상위의 체적이 작은 유효 구역에 있을 수 있다. 그러나, 이는 하위 체적 분배의 부분이 보다 작은 유효 구역에서 발생하고, 몇몇의 경우에 어떠한 유지 체적이 된다는 것을 의미한다.

다른 예로서, 분배 펌프는 9 mL 최대 체적 분배 프로세스와 4 mL 최대 체적 분배 프로세스를 실행할 수 있다. 다시, 프로세스의 일부는 보다 작은 유효 범위 내에서 일어날 것이다. 이 예에서, 분배 다이어프램은 9 mL의 최대 허용 체적을 제공하도록 홈 위치로 세팅될 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 레시피에 대해 동일한 홈 위치가 사용되면, 4 mL 분배 프로세스의 일부가 보다 작은 유효 범위 내에서 일어난다. 다른 실시예에 따르면, 홈 위치는 보다 작은 분배 프로세스에 대해 유효 구역으로 리셋될 수 있다.

상기 예들에서는, 펌프의 보다 작은 유효 구역의 사용을 방지하도록 보다 작은 체적 분배 프로세스에 대한 어떠한 유지 체적이 존재한다. 펌프는 유동 정확도가 덜 중요한 보다 큰 체적 분배 프로세스에 대해 보다 작은 유효 구역만을 사용하도록 설정될 수 있다. 이들 특징은 (i)보다 높은 정확도를 갖는 낮은 체적과 (ii)보다 낮은 정확도를 갖는 높은 체적의 조합을 최적화시킬 수 있게 한다. 이어서, 유효 범위는 원하는 유지 체적과 균형을 이룰 수 있다. 펌프의 구역은 더 민감하게 되도록 선택될 수 있다. 예컨대, 2개의 분배 사이클이 동일한 체적의 유체를 분배하고 시스템에서 동일한 양의 공기를 가질 수 있지만, 더 큰 시작 체적을 갖는 분배 사이클이 더 작은 시작 체적을 갖는 분배 사이클보다 덜 민감할 수 있다(즉, 제2 분배 사이클의 백분율 변화가 더 클 것이다).

몇몇 실시예에서, 분배 펌프(180)는 위치 센서(예컨대, 로터리 인코더)를 갖는 분배 모터(200)를 포함할 수 있다. 위치 센서는 리드 스크류(195)의 위치 피드백을 제공할 수 있고, 이에 따라 리드 스크류(195)의 위치는 리드 스크류가 다이어프램을 변위시킬 때에 분배 챔버(185) 내의 특정한 유효 체적에 대응하게 된다. 따라서, 펌프 컨트롤러는 분배 챔버 내의 체적이 적어도 V_DMax가 되도록 리드 스크류에 대한 위치를 선택할 수 있다. 컨트롤러는 또한 측정값 또는 △P_act를 위한 리드 스크류의 위치를 선택할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 홈 위치는 사용자 선택되거나 사용자 프로그램될 수 있다. 예컨대, 그래픽 사용자 인터페이스 또는 다른 인터페이스를 이용하면, 사용자는 다단 펌프에 의해 다양한 분배 프로세스 또는 능동 분배 프로세스를 수행하기에 충분한 사용자 선택 체적을 프로그램할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 사용자 선택 체적이 V_Dispense + V_Purge보다 작으면, 에러가 재발될 수 있다. 펌프 컨트롤러는 에러 체적을 사용자 특정 체적에 추가할 수 있다. 예컨대, 사용자가 사용자 특정 체적으로서 5 cc를 선택하면, 펌프 컨트롤러(20)는 에러를 고려하도록 1 cc를 추가할 수 있다. 따라서, 펌프 컨트롤러는 6 cc의 대응하는 유효 체적을 갖는 분배 펌프(180)에 대해 홈 위치를 선택하게 된다.

이는 펌프 컨트롤러(20) 또는 내장 컨트롤러에 저장될 수 있는 대응하는 리드 스크류 위치로 변환될 수 있다. 위치 센서로부터의 피드백을 이용하면, 분배 펌프(180)는 여과 사이클의 종료점에서 분배 펌프(180)가 그 홈 위치(즉, 분배 사이클에 대해 가장 큰 유효 체적을 갖는 위치)에 있도록 정확하게 제어될 수 있다. 이송 펌프(150)는 위치 센서를 이용하여 유사한 방식으로 제어될 수 있다는 것을 유념해야 한다.

다른 실시예에 따르면, 분배 펌프(180) 및/또는 이송 펌프(150)는 위치 센서 없이 스테퍼 모터에 의해 구동될 수 있다. 스테퍼 모터의 각각의 스텝 또는 카운트는 다이어프램의 특정한 변위에 대응하게 된다. 몇몇 실시예에서, 분배 모터(200)의 각 카운터는 분배 다이어프램(190)을 특정한 양만큼 변위시키고, 이에 따라 분배 챔버(185)로부터 특정한 양의 유체를 변위시킨다. C_fullstrokeD가 분배 다이어프램을 분배 챔버(185)가 그 최대 체적(예컨대, 20 mL)을 갖는 위치로부터 0 mL로 변위시키는 카운트(즉, 그 최대 이동 범위를 통해 분배 다이어프램(190)을 이동시키는 카운트의 갯수)라면, C_P는 V_P를 변위시키는 카운트의 갯수이고 C_D는 V_D를 변위시키는 카운트의 갯수이며, 스테퍼 모터(200)의 홈 위치는 다음과 같다.

C_HomeD = C_fullstrokeD-(C_P + C_D + C_e1)

여기서, Ce₁은 에러 체적에 대응하는 다수의 카운트이다.

유사하게, C_fullstrokeF가 이송 다이어프램(160)을 분배 챔버(155)가 그 최대 체적(예컨대, 20 mL)을 갖는 위치로부터 0 mL로 변위시키는 카운트(즉, 그 최대 이동 범위를 통해 분배 다이어프램(160)을 이동시키는 카운트의 갯수)라면, C_S는 분배 펌프(180)에서 회수되는 V_suckback에 대응하는 이송 모터(175)에서의 카운트의 갯수이며, C_V는 V_V를 변위시키는 이송 모터(175)에서의 카운트의 갯수이며, 이송 모터(175)의 홈 위치는 다음과 같다.

C_HomeF = C_fullstrokeF-(C_P + C_D - C_S + C_e2)

여기서, Ce₂는 에러 체적에 대응하는 다수의 카운트이다.

몇몇 실시예에서, 다단 펌프는 이송단 펌프("이송 펌프"), 분배단 펌프("분배 펌프"), 필터, 유입 밸브 및 배출 밸브를 포함한다. 유입 밸브와 배출 밸브는 유입 밸브가 유입 밸브와 격리 밸브로서 모두 사용되게 하고 배출 밸브가 배출 밸브와 퍼지 밸브로서 사용되게 하도록 3방향 밸브일 수 있다.

이송 펌프와 분배 펌프는 모터 구동식 펌프(예컨대, 스테퍼 모터, 브러시리스 DC 모터 또는 다른 모터)일 수 있다. 모터 위치는 각각의 펌프의 충전 챔버 또는 분배 챔버에 이용 가능한 유체의 대응하는 양에 의해 지시될 수 있다. 예에서, 각 펌프는 20 cc의 최대 유효 체적을 갖는다.

일 실시예에서, 이송 펌프는 7 cc의 유효 체적을 제공하는 모터 위치를 가질 수 있고 분배 펌프는 6 cc의 유효 체적을 제공하는 모터 위치를 가질 수 있다. 분배 세그먼트 중에, 분배 펌프의 모터는 배출 밸브를 통해 5.5 cc의 유체를 변위시키도록 이동할 수 있다. 분배 펌프는 역흡인 세그먼트 중에 0.5 cc의 유체를 회수할 수 있다. 퍼지 세그먼트 중에, 분배 펌프는 배출 밸브를 통해 1 cc의 유체를 변위시킬 수 있다. 퍼지 세그먼트 중에, 분배 펌프의 모터는 하드 정지로(예컨대, 0 cc의 유효 체적으로) 구동될 수 있다. 이는 모터가 후속 세그먼트에서 적절한 갯수의 단계를 뒤로 물린다는 것을 보장할 수 있다.

배기 세그먼트에서, 이송 펌프는 소량의 유체를 필터를 통해 압박할 수 있다. 분배 펌프 지연 세그먼트 중에, 이송 펌프는 분배 펌프가 재충전하기 전에 유체를 분배 펌프로 압박하는 것을 시작할 수 있다. 이는 분배 펌프의 충전에 일조하고 필터에서 부압을 방지하도록 유체를 약간 압축시킨다. 여분의 유체가 배출 밸브를 통해 퍼지될 수 있다.

여과 세그먼트 중에, 배출 밸브가 폐쇄될 수 있고 유체가 분배 펌프를 충전할 수 있다. 예컨대, 6 cc의 유체가 이송 펌프에 의해 분배 펌프로 이동될 수 있다. 이송 펌프는 분배 펌프가 정지된 후에 압력을 유체에 계속 가할 수 있다. 일 실시예에서, 대략 0.5 cc의 유체가 이송 펌프에 남을 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이송 펌프는 하드 정지로(예컨대, 0 cc의 유효 체적으로) 구동될 수 있다. 충전 세그먼트 중에, 이송 펌프는 유체에 의해 재충전되고 다단 펌프는 준비 세그먼트로 복귀한다.

몇몇 실시예에서, 퍼지 세그먼트는 배기 세그먼트 다음이 아니라 분배 펌프를 하드 정지로 가게 하는 역흡인 세그먼트 직후에 일어난다. 분배 체적은 5.5 cc이고, 역흡인 체적은 0.5 cc이며 퍼지 체적은 1 cc이다. 세그먼트들의 순서에 근거하여, 분배 펌프에 의해 요구되는 가장 큰 체적은 다음과 같다:

V_DMax = V_Dispense + V_Purge - V_suckback + e₁

분배 펌프가 스테퍼 모터를 이용하면, 특정한 갯수의 카운트가 V_DMax의 변위를 초래할 것이다. 모터를 하드 정지 위치(예컨대, 0 카운트)로부터 V_DMax에 대응하는 카운트의 갯수만큼 뒤로 물림으로써, 분배 펌프는 V_DMax의 유효 체적을 가질 것이다.

예컨대, 이송 펌프의 경우, V_vent가 0.5 cc일 수 있고, 이송 펌프를 하드 정지로 가게 하는 0.5 cc의 추가 에러 체적이 존재한다.

V_FMax = 5.5 + 1 + 0.5 - 0.5 + 0.5

이 예에서, V_FMax는 7 cc이다. 이송 펌프가 스테퍼 모터를 이용하면, 재충전 세그먼트 중에 스테퍼 모터는 하드 정지 위치로부터 7 cc에 대응하는 카운터의 갯수만큼 뒤로 물릴 수 있다. 이 예에서, 이송 펌프는 최대 20 cc 중 7 cc를 이용하고, 이송 펌프는 최대 20 cc 중 6 cc를 이용함으로써, 유지 체적 중 27 cc를 절약한다.

몇몇 실시예에서, 사용자는 사용자 지정 체적, 예컨대 10.00 mL을 유입시킬 수 있다. 이 값에 에러 체적이 추가될 수 있어(예컨대, 1 mL), 분배 펌프의 홈 위치는 11 mL의 대응하는 유효 체적을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 또한 이송 펌프의 체적을 선택할 수 있다.

본 발명의 실시예는 예컨대 이송 펌프와 분배 펌프를 제어하도록 컴퓨터 프로세서에 의해 실행 가능한 소프트웨어 프로그래밍으로서 실시될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 사용자는 분배 작동을 위해 하나 이상의 파라미터를 입력할 수 있는데, 파라미터는, 예컨대 분배 체적, 퍼지 체적, 배기 체적, 분배 펌프 및/또는 이송 펌프를 위한 사용자 특정 체적, 공기 테스트, 및 기타 파라미터들을 비롯하여 다수의 분배 사이클을 포함할 수 있다. 파라미터들은 상이한 분배 사이클을 위한 다양한 레시피를 위한 파라미터를 포함할 수 있다. 펌프 컨트롤러는 사용자 특정 체적, 분배 체적, 퍼지 체적 또는 분배 사이클과 관련된 다른 파라미터에 근거하여 분배 펌프의 홈 위치를 결정할 수 있다. 또한, 홈 위치의 선택은 분배 다이어프램의 유효 이동 범위에 근거할 수 있다. 유사하게, 펌프 컨트롤러는 이송 펌프의 홈 위치를 결정할 수 있다.

충전 세그먼트 중에, 이송 펌프는 프로세스 유체를 이용하여 충전하도록 제어될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 이송 펌프는 그 최대 용량으로 충전될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 이송 펌프는 이송 펌프의 홈 위치로 충전될 수 있다. 배기 세그먼트 중에, 이송 펌프는 배기 체적을 갖는 유체를 배기하도록 추가 제어될 수 있다.

여과 세그먼트 중에, 이송 펌프는 분배 펌프가 그 홈 위치에 도달할 때까지 분배 펌프를 충전하도록 프로세스 유체에 압력을 가하도록 제어될 수 있다. 분배 펌프의 분배 다이어프램은 분배 펌프가 홈 위치에 도달하여 분배 펌프를 부분적으로 충전할 때까지(즉, 분배 펌프의 최대 유효 체적보다 작은 유효 체적까지 분배 펌프를 충전할 때까지) 이동하게 된다. 분배 펌프가 스테퍼 모터를 이용하면, 분배 다이어프램은 먼저 하드 정지부(hard stop)로 가게 될 수 있고 스테퍼 모터는 분배 펌프의 홈 위치에 대응하는 카운트의 개수를 역전시킬 수 있다. 분배 펌프가 위치 센서(예컨대, 로터리 인코더)를 이용하면, 다이어프램의 위치는 위치 센서로부터 피드백을 이용하여 제어될 수 있다.

이어서, 분배 펌프는 소량의 유체를 퍼지하도록 지향될 수 있다. 분배 펌프는 공기 테스트를 수행하도록 제어될 수 있다. 분배 펌프는 미리 정해진 양의 유체(예컨대, 분배 체적)를 분배하도록 더 제어될 수 있다. 분배 펌프는 소량의 유체를 역흡인하도록 더 제어될 수 있거나, 유체가 다른 펌프, 진공 또는 다른 적절한 메카니즘에 의해 분배 노즐로부터 제거될 수 있다. 본 명세서에 설명되는 단계는 상이한 순서로 수행될 수 있고 필요에 따라 또는 원하는 데로 반복될 수 있다는 점을 유념해야 한다.

다단 펌프의 관점에서 주로 논의하였지만, 본 발명의 실시예는 또한 보틀백을 비롯한 단단 펌프에서 이용될 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예는 상이한 분배 체적, 분배 속도, 퍼지 체적, 충전 속도, 배기 속도, 퍼지 속도, 여과 등을 비롯한 상이한 레시피에 적합할 수 있다. 공기 확인 테스트는 상이한 레시피에 대해 미소한 양의 공기의 존재를 확인하도록 사용될 수 있다. 더욱이, 공기 확인 테스트는 다양한 유체를 분배하는 시스템에서 수행될 수 있다. 예컨대, 실시예는 이소프로필 알콜(IPA), 112 센티푸아즈 오일(112 cp 오일) 및 상부 반사 방지 코팅(TARC)을 분배하는 유체 운반 시스템에서 공기의 존재를 확인하도록 사용될 수 있다. 상이한 양의 공기는 시스템에 상이한 영향을 미칠 수 있거나 검출시에 상이한 프로토콜을 필요로 할 수 있다. 예컨대, IPA 분배시에 0.2 mL의 공기가 존재하는 20 사이클 초과의 공기 확인 테스트에서, 공기의 양은 여러 분배 사이클에서 경보를 트리거할 수 있지만, 추세는 추가의 단계가 필요하지 않도록 시스템으로부터 공기가 점차 퍼지되는 것을 가리킬 수 있다. IPA 분배시에 0.5 mL의 공기가 존재하는 공기 확인 테스트에서, 공기의 양은 대부분의 사이클에서 경보를 트리거할 수 있지만, 추가의 작동을 위해 용인할 수 있는 레벨로 복귀될 수 있다. 1.0 mL의 공기가 존재하는 공기 확인 테스트에서, 공기 양은 제1 분배에서 알람을 트리거할 수 있다. 비교시에, 동일한 경보 기준을 이용하면, 분배 확인 테스트는 0.2 mL의 공기만이 시스템에 존재하면 경보를 트리거하지 않을 수 있고 0.5 mL의 공기가 시스템에 존재하면 사이클의 절반보다 적은 경보를 전송할 수 있다. 당업자라면, 본 개시를 판독한 후에, 시스템을 격리시키고 적절한 경보 레벨을 선택함으로써, 펌프, 라인, 밸브, 및 기타 펌프 또는 시스템 구성요소를 비롯한 시스템의 부분에서 공기를 더 정확하게 검출할 수 있고, 시스템에서 공기에 관한 추세를 식별하는 데에 유용할 수 있다는 것을 인지할 것이다.

본 명세서에 개시된 실시예는 상이한 유체 중에 공기를 테스트하고 테스트가 반복 가능한 공기 확인 시스템 및 방법을 포함한다. 더욱이, 레시피들은 전술한 바와 같이 교체될 수 있다. 본 명세서에 개시된 실시예는 레시피가 교체되는 경우에 유체 운반 시스템에서 미소한 양의 공기를 검출할 수 있다.

본 명세서에 개시된 실시예는 컴퓨터 실행가능한 명령을 비롯하여 적절한 소프트웨어를 이용하여 실시될 수 있다. 당업자라면 인지할 수 있는 바와 같이, 본 명세서에 개시된 실시예를 실시하는 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 환경에서 하나 이상의 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 명령을 저장하는 하나 이상의 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 매체의 예는 제한하지 않지만 휘발성 및 비휘발성 컴퓨터 메모리 및 저장 디바이스, 예컨대 ROM, RAM, HD, 다이렉트 엑세스 저장 디바이스 어레이, 자기 테이프, 플로피 디스켓, 광 저장 디바이스 등을 포함할 수 있다. 처리는 필요에 따라 또는 원하는 데로 분배될 수 있다. 전술한 바와 같이, 사용자는 공기 확인 시스템을 설정 및 이용하도록 사용자 인터페이스에서 다양한 스크린을 통해 조종할 수 있다.

전술한 명세서는 특정한 실시예를 설명하고 있지만, 본 명세서에 개시된 실시예들의 상세에 있어서의 다수의 변화 및 추가 실시예가 본 설명을 참조하여 당업자에게 명백하며 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 본 문맥에서, 명세서와 도면은 제한적인 관점이 아니라 예시적인 관점으로 간주되며, 그러한 모든 수정은 본 개시의 범위 내에 포함되도록 의도된다.

Claims (29)

1. 펌핑 시스템으로서,
   펌프;
   프로세서 및 프로세서에 의해 번역될 수 있는 명령을 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체를 구비하며, 상기 펌프에 연결되는 컨트롤러를 포함하고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 펌프의 일부를 격리하도록, 그리고 체적을 갖는 상기 펌프의 격리된 부분이 액체로 충전되도록, 상기 펌프를 제어하는 것;
   상기 펌프의 격리된 부분을 미리 정해진 시작 압력으로 이끄는 것;
   상기 펌프의 격리된 부분의 체적을 알려진 양만큼 변화시키는 것;
   상기 펌프의 격리된 부분에서 종료 압력을 측정하는 것;
   상기 펌프의 격리된 부분에서 상기 미리 정해진 시작 압력과 상기 종료 압력 사이의 실제 압력 변화를 결정하는 것; 및
   상기 실제 압력 변화를 이용하여 상기 펌프의 격리된 부분에 공기 또는 가스가 존재하는지를 결정하는 것을 실행하는 것인 펌핑 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 펌프는 분배 챔버를 포함하고, 상기 펌프의 격리된 부분은 상기 분배 챔버를 포함하는 것인 펌핑 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 펌프의 격리된 부분은 상기 분배 챔버로부터 하류측의 구성요소를 더 포함하는 것인 펌핑 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 구성요소는 상기 분배 챔버로부터 하류측의 밸브를 포함하는 것인 펌핑 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 펌프의 일부를 격리시키기 위해, 시스템 내의 하나 이상의 밸브를 폐쇄하도록 작동할 수 있는 것인 펌핑 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 펌프의 격리된 부분을 배기하기 위해, 상기 하나 이상의 밸브를 제어하도록 작동할 수 있는 것인 펌핑 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 펌프 컨트롤러는, 공기 또는 가스가 상기 펌프의 격리된 부분에 존재하는지를 결정하기 위해, 상기 실제 압력 변화를 예상되는 압력 변화와 비교하도록 작동할 수 있는 것인 펌핑 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 펌프의 격리된 부분에 존재하는 공기 또는 가스의 양을 결정하기 위해, 상기 실제 압력 변화와 상기 예상되는 압력 변화 간의 차이를 특성 곡선과 비교하는 것을 더 포함하는 것인 펌핑 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   제2 압력은 예정된 값이고, 상기 펌프 컨트롤러는 상기 펌프 내의 다이어프램을 소정 거리만큼 이동시키도록 그리고 상기 펌프의 격리된 부분에 공기 또는 가스가 존재하는지를 결정하기 위해 상기 소정 거리를 예상되는 거리와 비교하도록 작동할 수 있는 것인 펌핑 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분을 미리 정해진 시작 압력으로 이끄는 것은, 상기 펌프 내의 다이어프램을 가변적인 홈 위치로 이동시키도록 상기 펌프를 제어하는 것을 더 포함하는 것인 펌핑 시스템.
11. 펌핑 시스템 내에서 공기를 검출하는 방법으로서,
    펌프의 일부를 격리하도록, 그리고 체적을 갖는 상기 펌프의 격리된 부분이 액체로 충전되도록, 펌프를 제어하는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분을 미리 정해진 시작 압력으로 이끄는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분의 체적을 알려진 양만큼 변화시키는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분에서 종료 압력을 측정하는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분에서 상기 미리 정해진 시작 압력과 상기 종료 압력 사이의 실제 압력 변화를 결정하는 것; 및
    상기 실제 압력 변화를 이용하여 상기 펌프의 격리된 부분에 공기 또는 가스가 존재하는지를 결정하는 것을 실행하는 것을 포함하는 것인 공기 검출 방법.
12. 제11항에 있어서,
    상기 펌프는 분배 챔버를 포함하고, 상기 펌프의 격리된 부분은 상기 분배 챔버를 포함하는 것인 공기 검출 방법.
13. 제11항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분은, 상기 분배 챔버로부터 하류측의 구성요소를 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 구성요소는, 상기 분배 챔버로부터 하류측의 밸브를 포함하는 것인 공기 검출 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 펌프의 일부를 격리시키키 위해, 시스템 내의 하나 이상의 밸브를 폐쇄하는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
16. 제11항에 있어서,
    상기 실제 압력 변화를 예상되는 압력 변화와 비교하는 것 및 상기 실제 압력 변화와 상기 예상되는 압력 변화 간의 차이에 근거하여 공기의 존재를 결정하는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
17. 제16항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분 내에 존재하는 공기 또는 가스의 양을 결정하기 위해, 상기 실제 압력 변화와 상기 예상되는 압력 변화 간의 차이를 특성 곡선과 비교하는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
18. 제11항에 있어서,
    상기 펌프의 다이어프램을 소정 거리만큼 이동시키는 것 및 이동된 거리를 예상되는 거리와 비교하는 것, 그리고 상기 이동된 거리와 상기 예상된 거리 간의 차이에 근거하여 공기의 존재를 결정하는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
19. 제11항에 있어서,
    피스톤을 가변적인 홈 위치로 이동시키기 위해 상기 펌프를 제어하는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
20. 제11항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분을 배기시키는 것을 더 포함하는 것인 공기 검출 방법.
21. 컨트롤러에 의해 번역 가능한 명령 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 판독 가능한 매체를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    상기 컨트롤러는,
    상기 펌프의 일부를 격리하도록, 그리고 체적을 갖는 상기 펌프의 격리된 부분이 액체로 충전되도록, 펌프를 제어하는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분을 미리 정해진 시작 압력으로 이끄는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분의 체적을 알려진 양만큼 변화시키는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분에서 종료 압력을 측정하는 것;
    상기 펌프의 격리된 부분에서 상기 미리 정해진 시작 압력과 상기 종료 압력 사이의 실제 압력 변화를 결정하는 것; 및
    상기 실제 압력 변화를 이용하여 상기 펌프의 격리된 부분에 공기 또는 가스가 존재하는지를 결정하는 것을 실행하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
22. 제21항에 있어서,
    상기 펌프는 분배 챔버를 포함하고, 상기 펌프의 격리된 부분은 상기 분배 챔버를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
23. 제22항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분은, 상기 분배 챔버로부터 하류측의 구성요소를 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
24. 제23항에 있어서,
    상기 구성요소는, 상기 분배 챔버로부터 하류측의 밸브를 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
25. 제21항에 있어서,
    상기 명령은, 상기 실제 압력 변화를 예상되는 압력 변화와 비교하는 것 및 상기 실제 압력 변화와 상기 예상되는 압력 변화 간의 차이에 근거하여 공기의 존재를 결정하는 것을 실행하도록 수행할 수 있는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
26. 제24항에 있어서,
    상기 명령은, 상기 펌프의 격리된 부분에 존재하는 공기 또는 가스의 양을 결정하기 위해, 상기 실제 압력 변화와 상기 예상되는 압력 변화 간의 차이를 특성 곡선과 비교하는 것을 실행하도록 수행될 수 있는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
27. 제21항에 있어서,
    상기 명령은 상기 펌프의 격리된 부분을 배기시키도록 수행할 수 있는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
28. 제21항에 있어서,
    상기 명령은, 상기 펌프 내의 다이어프램을 소정 거리만큼 이동시키는 것 및 이동된 거리를 예상되는 거리와 비교하는 것, 그리고 상기 이동된 거리와 상기 예상된 거리 간의 차이에 근거하여 공기의 존재를 결정하는 것을 실행하도록 수행할 수 있는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.
29. 제21항에 있어서,
    상기 펌프의 격리된 부분을 미리 정해진 시작 압력으로 이끄는 것은, 상기 펌프 내의 다이어프램을 가변적인 홈 위치로 이동시키기 위해 펌프를 제어하는 것을 더 포함하는 것인 컴퓨터 프로그램 제품.

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