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TWI617362B - 抽汲系統、用以在一抽汲系統中偵測空氣之方法及電腦程式產品 - Google Patents

抽汲系統、用以在一抽汲系統中偵測空氣之方法及電腦程式產品 Download PDF

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TWI617362B
TWI617362B TW101130063A TW101130063A TWI617362B TW I617362 B TWI617362 B TW I617362B TW 101130063 A TW101130063 A TW 101130063A TW 101130063 A TW101130063 A TW 101130063A TW I617362 B TWI617362 B TW I617362B
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崔西Ｌ 貝丘德
詹姆士 賽隆
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恩特葛瑞斯公司
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Abstract

實施例可在一抽汲系統中偵測空氣。該系統之一部分可與位於上游或下游之其他組件隔離。該經隔離部分可包括一腔室、管道、管線、閥門或一泵之其他組件。在一實施例中，在一活塞已移動一預定距離後獲得在開始壓力與一結束壓力之間的差。可將該壓力差與針對特定系統設置及/或流體屬性建立之一預期值比較以偵測空氣在該系統中之存在。在一些實施例中，可在已達成一預定壓力差後判定一泵組件之開始位置與結束位置之間的一距離。可將該距離與一預期距離比較以偵測空氣在該系統中之該存在。

Description

抽汲系統、用以在一抽汲系統中偵測空氣之方法及電腦程式產品
本發明大體上係關於在半導體製造過程中所使用之抽汲系統，且更特定言之，係關於在此等抽汲系統中偵測空氣或氣體之新方式。
本申請案主張來自2011年8月19日申請之題為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING BUBBLES IN A FLUID」的美國臨時申請案第61/525,594號及2012年5月25日申請之題為「SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING AIR IN A FLUID」的美國臨時申請案第61/651,978號之優先權，該兩個申請案被以引用的方式全部併入本文中。
存在對流體由抽汲裝置施配之量及/或速率之精確控制為必要的許多應用。舉例而言，在半導體處理中，控制諸如光阻化學品之光化學品塗覆至半導體晶圓之量及速率係重要的。在處理期間塗覆至半導體晶圓之塗層通常需要按埃量測之在晶圓的表面上之平坦度。必須控制諸如光阻化學品之處理化學品塗覆至晶圓之速率以便確保均勻地塗覆處理液體。
現今，在半導體工業中所使用之許多光化學品為非常昂貴之液體，成本往往多達1公升1000美元。因此，較佳地，確保使用最小但充足量之化學品且確保化學品未受到抽汲裝置之損害。然而，若干條件可使錯誤量之液體施配於晶圓上，從而導致損失液體及碎屑晶圓。
可導致不恰當液體施配之一條件為空氣在施配泵或下游管道中。現有系統經歷超長起動注給例行程序以確保在使用泵來將流體施配至晶圓前自泵移除空氣。然而，此等系統假定起動注給例行程序成功且不考量在起動注給後引入的空氣。若干現有系統亦監視泵之施配循環以判定施配是否為「良好」施配。雖然此等系統給出對施配之定性評估且在一系列「不良」施配發生之前產生警報，但其既不防止初始「不良」施配發生，且不提供系統中之空氣量的定量評估。此外，此等系統可難以在不良施配由遠離泵出口相對大距離(大於0.5公尺)之空氣引起時偵測到不良施配。
實施例提供在一抽汲系統中偵測空氣之新方式。該抽汲系統可包含一泵及耦接至該泵之一控制器。該控制器可包含一處理器及儲存指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令可由該處理器轉譯以控制該泵隔離該泵之一部分。該泵之該經隔離部分可包括一腔室及在該腔室下游之一組件。該經隔離部分可填充有一液體。該經隔離部分中之壓力可經正規化至一開始壓力。該經隔離部分可包括一腔室、管道、管線、閥門或其他泵或系統組件。該經隔離部分中之一活塞自一預定開始位置移動某一距離至一預定結束位置。該活塞之該移動可藉由驅動該泵的一馬達之一受控制移動引起。在該移動後，進行另一壓力量測(一結束壓力)。在一實施例中，該開始壓力與該結束壓力之間的實際改變可用以偵測空氣或氣體在一液體中之存在。可進 行此之一方式係藉由比較該實際改變與一預期改變。可針對一特定系統設置及/或諸如黏度之流體屬性建立該預期改變。
在可預選擇該開始壓力及該結束壓力之實施例中，一泵組件之該開始位置與該結束位置之間的一差可經判定且與一先前判定值或預期值比較以偵測空氣或氣體在一液體中之存在。在此狀況下，該控制器可控制該泵閉合一或多個閥門且將該泵中之一隔膜移動至一可變本位。在該隔膜處於該可變本位時，該經隔離部分中之該液體的壓力可記錄為該開始壓力。該控制器可接著控制該泵使該經隔離部分達到該預定結束壓力或隔膜位移。此過程可使該隔膜移動至一不同(結束)位置。可將該隔膜之該開始位置與該結束位置之間的實際壓力差與根據一先前建立之特性曲線的一預期壓力差比較以判定該經隔離部分中之一空氣量。可在該空氣量符合或超出一預定臨限值的情況下產生一警報。除使用來自一隔膜之位置資料之外或代替使用該位置資料，亦可使用與諸如驅動該泵之一馬達或一活塞的其他泵組件相關聯之位置資料。一位置感測器可用以將此位置資料提供至該控制器。
實施例可提供相比傳統偵測系統之許多優勢。舉例而言，實施例可在一半導體製造流體之一「不良」施配發生前偵測空氣在該流體中之存在，從而減小與此流體相關聯之廢料及成本。此外，實施例可在一抽汲系統中偵測空氣，即使量非常小亦如此。本文中所描述之實施例可提供 另一優勢，其在於甚至距該泵一相對大距離之空氣可被偵測側，該空氣包括可在管道、管線或在一施配腔室下游之某其他組件中的空氣。本文中所描述之實施例藉由允許針對呈不同設置及/或流體屬性的泵判定一系統中之該空氣量而提供又一優勢。
本發明之此等及其他態樣將在結合以下描述及隨附圖式考慮時更好地被瞭解及理解。然而，應理解，雖然指示本發明之各種實施例及其眾多特定細節，但以下描述係藉由說明且非藉由限制來給出。可在本發明之範疇內進行許多替代、修改、添加及/或重新配置而不脫離其精神，且本發明包括所有此等替代、修改、添加及/或重新配置。
包括隨附且形成本說明書之部分的圖式以描繪本發明之某些態樣。應注意，在圖式中說明之特徵未必按比例繪製。可藉由參照結合隨附圖式進行之以下描述獲取對本發明及其優勢之更完整理解，在隨附圖式中，相似參考數字指示相似特徵。
參照在隨附圖式中說明且在以下描述中詳述之例示性且因此非限制實施例更充分地解釋本發明及其各種特徵及有利細節。可省略已知開始材料及過程之描述，以便不會不必要地在細節上混淆本發明。然而，應理解，雖然指示較佳實施例，但詳細描述及特定實例僅藉由說明且非藉由限制來給出。熟習此項技術者將自本發明顯而易見在本發明基礎概念之精神及/或範疇內的各種替代、修改、添加及/ 或重新配置。
如本文中所使用，術語「包含」、「包括」、「具有」或其任何其他變化意欲涵蓋非排他性包括。舉例而言，包含一列元素之過程、產品、物品或裝置未必僅限於彼等元素，而可包括未明確地列出或此過程、產品、物品或裝置所固有之其他元素。此外，除非明確地相反陳述，否則「或」指代包括性或而非排他性或。舉例而言，條件A或B藉由以下各項中之任一項來滿足：A真(或存在)且B假(或不存在)，A假(或不存在)且B真(或存在)，及A及B兩者均真(或存在)。
另外，本文中給出之任何實例或說明在任何情況下皆不應被視為對與其一起利用之任何一或多個術語之限制、限於該任何一或多個術語或明確定義該任何一或多個術語。取而代之，此等實例或說明應被視為關於一特定實施例而予以描述且僅被視為說明性的。一般熟習此項技術者應瞭解，與此等實例或說明一起利用之任何一或多個術語涵蓋可能或可能不與其一起被給出或在本說明書中其他處被給出之其他實施例以及其實施及調適，且所有此等實施例意欲包括於彼一或多個術語之範疇內。指定此等非限制性實例及說明之語言包括(但不限於)：「舉例而言」、「例如」、「在一實施例中」及類似者。
本文中所揭示之實施例可用於判定空氣在流體遞送系統中之存在或量。在此文件內，容積可按照毫升(mL)、立方公分(cc)或某其他容積單位被提及，且壓力可以毫磅每平 方吋(milliPSI或mPSI)來表達。
圖1描繪用於在晶圓或其他基板(例如，硬碟、平板及類似者)12上施配流體的抽汲系統5之圖解表示。抽汲系統5可包括一流體源15、一泵10、下游組件或導管(例如，包括管道、管線、熱交換器、流量計、閥門等)25、一外部閥門30及一噴嘴35。泵10之操作可由泵控制器20控制，泵控制器20可為機上泵10或經由用於傳達控制信號、資料或其他資訊之一或多個通信鏈路連接至泵10。外部閥門30可由泵控制器20或其他控制器控制。
泵10將流體自流體源15汲取至泵10內且將受控制容積之流體輸出至出口管線25內。流體穿過外部閥門30及噴嘴35以施配於晶圓12上。可將停止閥或反吸閥用作外部閥門30來防止在施配結束時自噴嘴35滴落。
泵10可為經調適以施配包括(例如)液體光化學品或在半導體製造中所使用之其他化學品的流體之單級、瓶中袋或多級泵。在一些實施例中，泵10不包括過濾器。在一些實施例中，泵10可包括與出口管線25流體連通之施配腔室，且能夠有(例如，隔膜及/或活塞或其他機構之)受控制移動以將受控制容積之流體自腔室移位至出口管線25。在施配腔室或施配腔室之下游(例如，施配或出口管線25)中無空氣的系統中，泵10按特定量之移動引起腔室中之容積的已知位移，該位移對應於在不存在空氣的情況下施配之流體的量。然而，若在施配腔室或出口管線25中存在空氣(或其他氣體)，則在泵10中之相同移動量將導致較少施配之 流體。因此，為了確保「良好」施配，知曉空氣是否在系統中及有多少空氣在系統中係有幫助的。本文中所描述之實施例提供測試在泵10、出口管線25及在泵10下游之其他組件中的空氣之機構。
測試涉及在抽汲系統5內建立受控制測試系統且在受控制測試系統中對液體加壓。受控制測試系統將取決於空氣之存在及量而不同地起作用。舉例而言，受控制測試系統中之壓力可取決於空氣之存在及量。
在一實施例中，為了測試空氣之存在，將施配腔室與出口管線25隔離(自流體流動觀點)以建立受控制測試系統。舉例而言，關閉惟至出口管線25之流道除外的至/自施配腔室之所有流體流道。另外，閉合外部閥門30，因此建立自施配腔室至外部閥門30之閉合系統。
在閉合系統中，針對泵10之給定受控制移動之在液體中的壓力之預期改變已知(△Pexp)。為了測試空氣，泵10可執行受控制移動且判定針對受控制移動之壓力的實際改變(△Pact)。若存在空氣或其他氣體，則△Pact將小於△Pexp。
如下文所論述，在△Pact與△Pexp之間的差之間存在相關性。可展開特性曲線以基於△Pact與△Pexp之間的差表徵液體中之空氣量。因此，對液體中之空氣的測試可不僅判定空氣之存在，而且判定大致的空氣量。
根據一實施例，泵控制器20(或其他控制器)可儲存一或多個△Pexp及/或一或多個特性曲線。△Pexp及特性曲線可對應於不同抽汲系統設置及/或流體。對於特定製造環境， 可選擇適當△Pexp及/或特性曲線以用於執行測試。
圖2描繪說明一測試程序之一實施例之流程圖，該測試程序用於在受控制測試系統中判定空氣在液體中之存在及/或量，該受控制測試系統使用包括隔離之施配腔室及出口管線的施配泵之一部分之上文所描述實例。可使經隔離部分中之流體達到正規化之壓力(步驟300)。亦即，使系統之經隔離部分中的壓力達到預定義之開始壓力。可記錄開始壓力(步驟305)。較佳地，正規化之壓力大於在一開始隔離施配腔室時之壓力，此係因為在馬達驅動泵中，增加壓力需要施配馬達在測試之初始步驟中向前移動。藉由使馬達向前移動以達到正規化之壓力，歸因於在後續步驟中馬達向前移動時在組件之間的遊隙(例如，在馬達與導螺桿之間的遊隙)之任何誤差得以消除或減小。可判定活塞在泵中之位置。
泵可執行受控制壓力增量，或在具有馬達之泵的狀況下，執行受控制移動(步驟310)及記錄結束壓力(步驟315)。再次，使用馬達驅動泵之實例，馬達可移動受控制距離至第二位置，其中距離對應於腔室中之容積的已知改變且具有對應的結束壓力。可判定開始壓力與結束壓力之間的實際△P(△Pact)(步驟320)。可分析測試結果以判定在施配腔室及下游管道中是否存在空氣或其他氣體(步驟325)。
一般而言，若在施配腔室或下游管道(或受控制測試系統中之其他組件)中存在空氣，則當在施配腔室或出口管線中不存在空氣時，△Pact將小於預期△P(△Pexp)。因此，可 將△Pact與預期△Pexp比較，且若△Pact小於△Pexp，則可判定存在空氣。在一些實施例中，為了考量感測器之解析度或其他因素，可將△Pexp與△Pact之間的差與一臨限值比較，且若差大於臨限值，則判定在系統中存在空氣。可基於此判定採取適當動作(例如，產生警報、使泵離線、提示使用者執行出口管線淨化或其他動作)(步驟330)。在另一實施例中，△Pact與△Pexp之間的差可用以判定施配腔室及下游管道中之空氣的量。舉例而言，可將△Pact與△Pexp之間的差與選定曲線(「特性曲線」)比較以判定空氣之量，該選定曲線表徵△Pact與△Pexp之間的差對空氣之量。基於空氣之量，可採取適當動作(例如，產生警報、使泵離線、報告空氣量、提示使用者執行出口管線之淨化或其他動作)。
在一實施例中，在空氣測試完成且已判定系統中之空氣量後，系統中之流體可返回至用於循環之下一段的適當壓力且過程繼續(步驟335)。在一實施例中，泵可在循環中之下一步驟前將液體驅動至閒置壓力。作為一實例，泵可將液體驅動至2 psi之閒置壓力。針對閒置壓力之其他設定亦可為可能的。
圖2之步驟可在按需要而必要時重複。以實例說明，圖2之步驟可在每一施配循環重複。取決於組態需求，其他實施可為可能的。
在一配置中，泵10可為多級泵，諸如Billerica MA之Entegris,Inc.的Intelligen® Mini及Intelligen® HV施配系 統。圖3描繪多級泵之一實施例之圖解表示。多級泵10包括饋入級部分105及單獨施配級部分110。在本發明內，可互換使用術語「饋入」與「填充」。自流體流動觀點看來，位於饋入級部分105與施配級部分110之間的為過濾器120以過濾來自製程流體之雜質。許多閥門可控制經由多級泵10之流體流量，該多級泵10包括(例如)入口閥125、隔離閥130、阻障閥135、淨化閥140、排放閥145及出口閥147。施配級部分110可進一步包括判定施配級110處之流體的壓力之壓力感測器112。藉由壓力感測器112判定之壓力可用以控制如下文所描述之各種泵的速度。實例壓力感測器包括陶瓷及聚合物壓阻性及電容性壓力感測器，包括德國Korb之Metallux AG所製造的彼等壓力感測器。根據一實施例，壓力感測器112之接觸製程流體之面為全氟聚合物。泵10可包括額外壓力感測器，諸如，讀取饋入腔室155中之壓力之壓力感測器。
饋入級105及施配級110可包括在多級泵10中抽汲流體之輥軋隔膜泵。舉例而言，饋入級泵150(「饋入泵150」)包括收集流體之饋入腔室155、在饋入腔室155內移動之饋入級隔膜160、移動饋入級隔膜160之活塞165、導螺桿170及步進馬達175。導螺桿170經由螺母、齒輪或用於將能量自馬達賦予給導螺桿170之其他機構耦接至步進馬達175。根據一實施例，饋入馬達175使螺母旋轉，螺母又使導螺桿170旋轉，從而使活塞165致動。施配級泵180(「施配泵180」)可類似地包括施配腔室185、施配級隔膜190、活塞 192、導螺桿195及施配馬達200。施配馬達200可經由螺紋螺母(例如，Torlon或其他材料螺母)驅動導螺桿195。
饋入馬達175及施配馬達200可為任何合適的馬達。根據一實施例，施配馬達200為永久磁體同步馬達(「PMSM」)。PMSM可由在馬達200處利用場定向控制(「FOC」)或此項技術中已知的其他類型之位置/速度控制之數位信號處理器(「DSP」)、控制器機上多級泵10或單獨泵控制器來控制。PMSM 200可進一步包括用於施配馬達200之位置之即時回饋的編碼器(例如，細線旋轉位置編碼器)。位置感測器之使用給予對活塞192之位置的準確且可重複控制，該控制導致對施配腔室185中之流體移動的準確且可重複控制。舉例而言，使用根據一實施例將8000個脈衝給至DSP之2000線編碼器，有可能準確地量測且控制0.045度之旋轉。此外，PMSM可以低速度運轉，而伴有極少量振動或無振動。饋入馬達175亦可為PMSM或步進馬達。亦應注意，饋入泵可包括本籍感測器以指示饋入泵處於其本位之時間。
在多級泵10之操作期間，多級泵10之閥門打開或閉合以允許或限制至多級泵10之各種部分的流體流動。根據一實施例，此等閥門可為取決於確證是壓力或是真空而打開或閉合之氣動(亦即，氣體驅動)隔膜閥。然而，在其他實施例中，可使用任何合適的閥門。
以下提供多級泵10之一實施例之操作的各種階段之綜述。然而，可根據多種控制方案控制多級泵10。在一實施 例中，多級泵10可包括就緒段、施配段、填充段、預過濾段、過濾段、排放段、淨化段及靜態淨化段。在填充段期間，入口閥125打開且饋入級泵150移動(例如，拉動)饋入級隔膜160以將流體汲取至饋入腔室155內。一旦足夠量之流體已填充饋入腔室155，則閉合入口閥125。在過濾段期間，饋入級泵150移動饋入級隔膜160以使流體自饋入腔室155移位。打開隔離閥130及阻障閥135以允許流體流過過濾器120至施配腔室185。根據一實施例，可首先打開隔離閥130(例如，在「預過濾段」中)以允許壓力在過濾器120中構建，且接著打開阻障閥135以允許至施配腔室185內之流體流動。根據其他實施例，可打開隔離閥130及阻障閥135兩者且可移動饋入泵以在過濾器之施配側上構建壓力。在過濾段期間，可使施配泵180到達其本位。基於用於施配循環之各種參數選擇本位以減小多級泵10之未使用的滯留容積。可類似地使饋入泵150到達提供小於饋入泵150之最大可用容積之容積的本位。
在排放段一開始，打開隔離閥130，閉合阻障閥135且打開排放閥145。在另一實施例中，阻障閥135可在排放段期間保持打開且在排放段結束時閉合。在此期間，若阻障閥135打開，則壓力可由控制器理解，此係因為可由壓力感測器112量測的在施配腔室中之壓力將受到過濾器120中之壓力影響。饋入級泵150將壓力施加至流體以經由打開的排放閥145自過濾器120移除氣泡。可控制饋入級泵150以使排放按預定義速率發生，從而允許較長排放時間及較低 排放速率，藉此允許對排放廢料之量的準確控制。若饋入泵為氣動式泵，則可對排放流徑設置流體流量限制，且可增大或減小施加至饋入泵之氣動壓力以便維持「排放」設定點壓力，從而給出另外未受控制之方法的某一控制。
在淨化段一開始，閉合隔離閥130，閉合阻障閥135(若其在排放段中打開)，閉合排放閥145，且打開淨化閥140且打開入口閥125。施配泵180將壓力施加至施配腔室185中之流體以經由淨化閥140排放氣泡。在靜態淨化段期間，停止施配泵180，但淨化閥140保持打開以繼續排放空氣。在淨化或靜態淨化段期間移除之任何過量流體可被投送出多級泵10(例如，返回至流體源或被拋棄)或再循環至饋入級泵150。在就緒段期間，可打開入口閥125、隔離閥130及阻障閥135且閉合淨化閥140使得饋入級泵150可達到來源(例如，來源瓶)之環境壓力。根據其他實施例，可在就緒段閉合所有閥門。
在施配段期間，出口閥147打開且施配泵180將壓力施加至施配腔室185中之流體。因為出口閥147可比施配泵180慢地對控制作出反應，所以可首先打開出口閥147且在某一預定時間段後起動施配馬達200。此防止施配泵180經由部分打開之出口閥147推動流體。此外，此防止藉由閥門打開引起之流體將施配噴嘴向上移動，繼之以藉由馬達動作引起之向前流體運動。在其他實施例中，可打開出口閥147且同時藉由施配泵180開始施配。
可執行額外反吸段，其中移除施配噴嘴中之過量流體。 在反吸段期間，可閉合出口閥147且第二馬達或真空可用以將過量流體吸出出口噴嘴(例如，在圖1之外部閥門30處)。或者，出口閥147可保持打開，且可反轉施配馬達200以將流體反吸至施配腔室內。反吸段幫助防止過量流體滴至晶圓上。
藉由實例提供前述段。與在施配循環中使用之段無關，泵10可用以測試在待施配之流體中的空氣。視情況地，出口管線25可經起動注給及排放(亦即，填充有具有極少可見空氣或無可見空氣之液體)使得泵用以恰當地控制施配操作。在一些實施例中，出口管線25可填充有含有約2 cc或更少之空氣的流體。在施配段前，此可特別有用。在測試期間，如上文所論述，施配腔室可在與出口管線25流體連通時與泵之其餘部分隔離(例如，其中淨化閥140及阻障閥135閉合)。
使用Intelligen® Mini施配系統的根據圖2之測試可如下執行：Intelligen® Mini施配系統可按大致4 PSI至6 PSI正規化壓力(步驟300)，執行對應於0.2 cc之移位的受控制移動(步驟310)，判定在移動後之壓力(步驟320)，比較△Pact及△Pexp(步驟325)且在△Pact與△Pexp之間的差大於臨限量(例如，100 milliPSI)的情況下產生警報(步驟330)，並在未偵測到空氣的情況下使施配腔室中之流體返回至1 PSI至3 PSI之壓力(步驟335)。
圖4描繪用於展開抽汲系統之特性曲線的測試設置400之圖解表示。設置400包括流體儲集器405、上游管道 410(1/4" OD)、儲集器至入口噴射埠415、泵420、出口管線管道425(1/4" OD，至噴射埠430之長度為0.3公尺)、出口空氣噴射埠430、出口空氣噴射埠430與外部停止反吸閥435之間的管道(4公尺)及外部閥門至噴嘴管道440(1/4 OD，3 mm ID)。泵可經起動注給且若干施配循環經執行以確保過濾器完全濕潤。可將空氣噴射至噴射埠430內且測試經執行以判定空氣在泵420之施配腔室及/或出口管線管道425中之存在。噴射埠430可具有可經刺穿以允許將已知量之空氣噴射至系統內之隔板。
諸如圖4中所描繪之系統用以展開使用Intelligen® Mini施配系統之系統的特性曲線。壓力經正規化至4.5 psi，馬達移動等效於0.2 cc施配之量，且讀取結束壓力。△Pexp(例如，在無空氣之情況下自測試判定)為1.5 psi。在後續測試中，經由噴射埠430噴射已知量之空氣。找到與△Pact與△Pexp之間的差相關之可重複結果。可在數學上表達與預期壓力之壓力偏差且將其標繪為擬合線。圖5描繪說明在多個試驗內之單一黏度之特性曲線的曲線圖。X軸為噴射之空氣量且Y軸為△Pact與△Pexp之間的差(亦即，壓力偏差)(以milliPSI為單位)。圖6說明重複類似測試以展開使用不同黏度(包括頂部抗反射塗層(TARC)9 cP、47 cP及92 cP)之流體的相關曲線。圖6因此演示本文中所揭示之空氣偵測技術可對黏度相對不敏感。可針對不同設定(例如，使用更多或不同管道或其他設定)及/或不同流體屬性展開類似相關曲線。圖6為亦說明可在液體中偵測少量氣體之一非 限制實例。少氣體量之實例可為約0.5 mL、0.2 mL、0.1 mL、約0.5 mL與0.1 mL之間的任何數量或小於0.1 mL。氣體量是否可被視為小可取決於各種因素，諸如，系統組態及施配應用。以實例說明，液體中0.5 mL的空氣可在將液體施配至基板上過程中不具有不利效應且因此可被視為少量。同樣地，氣體量是否可被視為大可取決於什麼量被視為小。舉例而言，大氣體量可在自約1 mL至2.0 mL之範圍內。使用者可設定界定系統可容許之在液體中的空氣量之容限。作為一實例，若系統具有在給定液體中0.5 mL之空氣的容限設定，則系統可操作以當在給定液體中偵測到0.6 mL之空氣時警報使用者及/或採取適當動作。實例動作可為停止施配液體。若在液體中偵測到2.0 mL以上之空氣，則其可為無法容易解決之較嚴重條件的指示。可需要使系統離線以供進一步調查。
△Pexp及表徵△Pact與△Pexp之間的差及空氣量之曲線取決於所使用之泵、下游管道之大小及長度以及抽汲系統之其他特性。根據一實施例，可測試許多系統以展開不同△Pexp及特性曲線，其中每一△Pexp值/特性曲線對應於不同設置及/或流體。舉例而言，可針對具有各種長度之出口管線(例如，4.3公尺、6公尺及10公尺之1/4" OD下游管道)的Intelligen® Mini施配系統展開△Pexp及特性曲線。當在製造系統中安裝泵時，可選擇最佳地擬合製造系統設置之△Pexp及/或特性曲線以供使用，可針對泵之特定模型一般化△Pexp及特性曲線或可針對每一個別泵展開△Pexp及特性曲 線。
在圖4之設置中，可使用在泵之施配腔室中的壓力感測器進行壓力量測。在其他實施例中，壓力可由經定位以讀取泵與外部閥門30之間的壓力之外部壓力感測器讀取。此外，在圖4中，泵自身用以在測試期間對流體加壓。在其他實施例中，可使用可執行足夠準確位移之任何器件來給流體加壓。舉例而言，圖7說明類似於圖1之系統的系統，但其中測試系統700具有位於泵10與外部閥門30之間的壓力感測器705、加壓器件710及控制器712。加壓器件710可包括能夠對流體加壓之任何器件。藉由實例而非限制，加壓器件710可包括與出口管線25(及泵10之施配腔室)流體連通之流體腔室、隔膜及驅動隔膜之驅動組件(例如，馬達或氣動驅動機構)。若使用氣動驅動機構，則可使用機械制動以確保在流體腔室中之適當位移。根據一實施例，加壓器件710可為小泵或其他此器件。控制器712可自壓力感測器705接收壓力信號且將控制信號發送至加壓器件710。
根據一實施例，測試系統700可執行對空氣之測試，幾乎如結合圖2所描述，惟藉由加壓器件710而非泵10之已知移動給流體加壓除外。較佳地，在執行測試時，加壓器件710與外部閥門30及泵10之施配腔室流體連通。雖然結合泵展示，但測試系統700可用以測試在製造系統之可閉合及加壓的其他部分中之空氣。
在又一實施例中，加壓可由外部閥門30(例如，若外部閥門30為反吸閥且可執行受控制加壓)或能夠受控制移動 之其他組件進行。
圖8描繪泵控制器之一實施例之圖解表示。泵控制器20可包括含有用於控制泵10之操作的一組控制指令830之電腦可讀媒體827(例如，RAM、ROM、快閃記憶體、光碟、磁碟機或其他電腦可讀媒體)。處理器835(例如，CPU、ASIC、RISC、DSP或其他處理器)可執行指令。處理器之一實例為Texas Instruments之TMS320F2812PGFA 16位元DSP(Texas Instruments為基地在TX之Dallas的公司)。在圖1之上下文中，控制器20可經由通信鏈路840及845與泵10通信。通信鏈路840及845可為網路(例如，乙太網路、無線網路、全域網路、DeviceNet網路或此項技術中已知或開發之其他網路)、匯流排(例如，SCSI匯流排)或其他通信鏈路。可將控制器20實施為機上PCB板、遠端控制器或以其他合適方式實施。泵控制器20可包括至控制器之適當介面(例如，網路介面、I/O介面、類比至數位轉換器及其他組件)以與泵10通信。另外，泵控制器20可包括此項技術中已知之多種電腦組件，包括處理器、記憶體、介面、顯示器件、周邊裝置或出於簡單起見而未展示之其他電腦組件。泵控制器20可控制泵10中之各種閥門及馬達以使泵10準確地施配流體，包括低黏度流體(亦即，小於100厘泊(centipoire))或其他流體。圖7中所展示之控制器712可具有類似組件。
圖9描繪說明用於判定空氣在使用施配泵及出口管線之實例的受控制測試系統中之存在及/或量的測試過程之一 實施例之流程圖。在此狀況下具有施配腔室之施配泵及在施配腔室下游之出口管線填充有測試流體。施配腔室與出口管線隔離且正規化其中之壓力(步驟900)。亦即，使經隔離部分中之壓力達到預定義之開始壓力。可在此時記錄泵組件(例如，隔膜、馬達、活塞等)之開始位置(步驟905)。
泵可執行受控制移動(步驟910)，直至達到所要的結束壓力為止，且記錄選定泵組件之位置(步驟915)。可判定在開始位置與結束位置之間的泵之實際移動「mact」(步驟920)。可分析測試結果以判定在施配腔室及下游管道(出口管線)中是否存在空氣(步驟925)。
一般而言，若在經隔離部分(在受控制測試系統之上文實例中的施配腔室及其下游管道)中存在空氣，則當在施配腔室或出口管線中不存在空氣時，mact將大於預期移動mexp。因此，可將mact與mexp比較，且若mact大於mexp，則可判定存在空氣。為了考量感測器之解析度或其他因素，可將mexp與mact之間的差與臨限值比較，且若差大於臨限值，則其可指示在系統中存在空氣或某其他誤差。可基於此判定進行適當動作(例如，產生警報、使泵離線、提示使用者執行出口管線淨化或其他動作)(步驟930)。在另一實施例中，mact與mexp之間的差可用以判定施配腔室及下游管道中之空氣的量。舉例而言，可將mact與mexp之間的差與選定曲線(「特性曲線」)比較以判定空氣之量，該選定曲線表徵mact與mexp之間的差對空氣之量。基於空氣之量，可採取適當動作(例如，產生警報、使泵離線、報告 空氣之量、提示使用者執行出口管線之淨化或其他動作)。
若未偵測到空氣，則系統中之流體可返回至用於施配循環之下一段的適當開始壓力且施配過程繼續(步驟935)。圖9之步驟可在必要時或在需要時重複。以實例說明，可在每一施配循環重複圖9之步驟。
泵控制器(或任何合適控制邏輯)可藉由許多不同△Pexp或Mexp值及/或特性曲線程式化，每一不同△Pexp或Mexp值及特性曲線對應於不同設置。此外，雖然△Pexp/Mexp值及特性曲線對流體屬性相對不敏感，但每一△Pexp或Mexp特性曲線亦可對應於特定流體屬性(例如，黏度)。使用者可選擇最佳地表徵在製造底板上使用之抽汲系統(及/或流體屬性)之△Pexp或Mexp特性曲線。
利用上文所描述之方法，實施例可在抽汲系統中偵測空氣，即使量非常小亦如此，藉此防止藉由泵及/或泵與噴嘴之間的施配管線中之氣泡/氣體引起的不良施配。系統之一實施例包含具有施配腔室之泵(例如，多級或單級施配泵)、將施配腔室之出口與噴嘴流體地連接之出口管線或另一組件(例如，熱交換器、閥門、流量計等)、在施配腔室與噴嘴之間的閥門(例如，具有正關斷之停止反吸閥或可控制接通-斷開閥門)及讀取在施配腔室中或在施配腔室與外部閥門之間的壓力之壓力感測器。系統可進一步包括一控制器，該控制器可閉合外部閥門，量測施配腔室或出口管線中之壓力，且使泵器件前進及縮回(例如，以增 加或減小管線中之液體的壓力)。
控制器可控制泵來給流體加壓至開始壓力且接著執行受控制移動以改變系統壓力。控制器可讀取結束壓力且判定壓力之實際改變。可針對受控制移動將壓力之實際改變與壓力之預期改變比較以判定在施配腔室及/或出口中是否存在空氣及/或判定存在的空氣之量。
可存在用於使用本文中所揭示之實施例執行測試之替代方法。如上文所陳述，在一些實施例中，方法可涉及在閉合設置中之泵的固定移動。測試可包括閉合閥門以防止流體退出系統且接著使泵10中之馬達或活塞移動固定預定距離，及基於壓力量測之斜度判定相關聯的壓力之改變。方法可涉及量測導螺桿之移動直至達到預定壓力為止，及將移動與預期移動(例如，Mexp)比較。在一些實施例中，來自位置感測器之回饋可用以準確地判定移動。可使用任何合適的位置感測器。氣動及線性編碼器為可提供精確且準確位置感測之編碼器的實例。方法亦可包括操作馬達至預定(「正規化之」)壓力以在達成第一壓力前移除歸因於螺紋之反衝。
馬達移動固定距離所花費之時間已知或可判定。舉例而言，可使用任何合適的位置感測器判定開始位置及結束位置。可計算斜度且可將斜度與預期斜度比較。預期針對無空氣之流體的斜度陡，而預期針對具有一些空氣之流體的斜度較平緩。可計算曲線擬合。曲線擬合可經外插，可為最佳擬合曲線，可表示為對數函數等。可針對特定設置建 立基線，基線可用於考量不同管道、系統中之一致性、屈服或系統之某其他變化或特性。舉例而言，具有較大一致性之系統可展現較小壓力差。熟習此項技術者應瞭解，隨著系統中的空氣之量增加，針對固定移動空氣確認測試之壓力的改變將減小。高於空氣之臨限容積，△P將接近0。因此，斜率亦將接近0。
在一些實施例中，方法可涉及判定固定壓力差。亦即，閥門可閉合以產生具有相關聯之固定容積的捕獲空間，且泵可在捕獲空間中自第一壓力至第二壓力操作，且可判定達成壓力差所需要之距離。舉例而言，圖3中所展示之阻障閥135、淨化閥140及施配閥147或圖7之外部閥門30可閉合以產生捕獲空間。可將達成所要的壓力改變所需要之距離與圖比較或以其他方式與預期距離比較以判定空氣在系統中之存在或量。
在一些實施例中，固定容積之捕集空間中的閥門可閉合，從而移位容積。可在閥門閉合前及後量測壓力以判定空氣在系統中之存在或量。
可設定容限以允許系統在所要的範圍內操作，但在系統中的空氣之存在或量或一致性超過預定量之情況下對使用者警報。可對使用者呈現一介面以允許使用者設定容限、指定臨限值等。
本文中所揭示之實施例可在流體遞送系統中偵測微小量的空氣。本文中所揭示之實施例亦可偵測空氣，只要空氣在系統中(包括管道中之空氣)即可。可影響空氣偵測方法 之其他因素包括最大施配容積、淨化容積、泵設置(包括泵長度)及個別泵特性。
如上文所提到，系統中之空氣的效應可取決於泵設置，使得較小系統可展現比較大系統大之效應。因此，可變本位可引起系統中所指示之空氣量的誤差。即使開始容積與結束容積之間的差可能相同，具有不同開始容積仍可影響用以判定空氣在系統中之量的計算。本文中所揭示之實施例亦可校正或調整值以考量泵之本位的變化。在一些實施例中，壓力之差可經正規化以考量容積之差且接著轉換成以空氣之容積表達的值。可對使用者顯示經正規化及轉換之值。
正規化且轉換值可按步驟執行。舉例而言，下文所表達之等式1至6提供正規化△P值且將其轉換成空氣值。
在一些實施例中，用於計算壓力之改變的公式可表達為AirTestControl.DeltaPressure_mPSI=(float)AirTestControl.EndingPres_mPSI-(float)AirTestControl.StartingPres_mPSI(等式1)；且本位代數運算可表達為：AirTestCorrectedDelta_mPSI=AirTestControl.DeltaPressure_mPSI*((0,027117*SystemParms.HoldUpVolume)+0.930)(等式2)。
對數函數無法處置0，所以if(AirTestControl.CorrectedDeltaP_mPSI<23.0),AirTestControl.CorrectedDeltaP_mPSI=23.0 (等式3)。
為了自DeltaP轉換至mL(或空氣值)：AirTestControl.AirAmount_mL=-.3063*log(AirTestControl.CorrectdDeltaP_mPSI)+2.4228 (等式4)
為了自mL轉換至μL：AirTestControl.AirAmount_μL=(int)(AirTestControl.AirAmount_mL*1000.0)+.5) (等式5)。
系統無法具有小於0 μL之空氣，所以If(AirTestControl.AirAmount_μL<0)AirTestControl.AirAmount_μL=0 (等式6)。
因此，本文中所揭示之實施例可將△P值轉換成空氣容積值。圖10描繪曲線圖，其中線1010表示針對各種本位之△P的變化，且線1015指示趨勢，說明系統之大小的效應。然而，線1015可取決於泵之大小、管道之長度等。舉例而言，對於具有5mL之泵位置的泵，壓力之改變可超過2300 mPSI，而對於具有10 mL之位置的泵，壓力之改變可小於2000 mPSI。使用此實例，小泵可更早或更頻繁得多地指示泵存在問題。線1020描繪針對各種本位之△P的正規化之變化，且線1025指示實質上恆定趨勢。線1030描繪經校正趨勢，該經校正趨勢可將關於空氣在系統中之量、空氣量實際上在增加或是減少等之資訊提供給使用者。
可執行另外統計分析以判定系統是否正趨向一方向。舉例而言，可執行關於每一循環較多空氣之存在的統計分析，且可作出結論：密封正在劣化。
可在施配循環之結束時執行實施例。閥門可閉合以創造 捕集空間，壓力可視情況增加以減小或消除反衝，可執行測試以判定空氣在系統中之存在或量，且系統可經設置以執行下一施配循環。在一些實施例中，3 PSI之壓力足以減輕反衝。
系統可經設置以若在系統中偵測到空氣之量，則發送警報，記錄事件或甚至停止。此外，實施例可操作以擴大系統中之容積且偵測壓力之下降。操作系統以偵測壓力之下降對於在下一施配循環前避免壓力尖峰及設置可為有利的。
實施例亦可實施為獨立器件。隔膜或某些其他流體/液體移位元件可定位於閉合之施配系統之部分中，且隔膜或流體移位元件可經致動以獲得壓力增加。器件可在具有極少或無對系統之現有部分的修改之情況下附接至系統。容積減小組件可附接至施配管線且可在閥門閉合時進行量測。
使用者可經由使用者介面中之各種螢幕導覽以設置且使用空氣確認系統。圖11描繪可經由計算器件對使用者呈現的使用者介面之部分。如圖11所例示，介面1100可允許使用者設定誤差界限1110或警告界限1120。介面1100亦可顯示資料1130以允許使用者看到系統正與任何界限無關地執行之方式。
歸因於在「不良」施配發生前空氣之偵測，本文中之實施例提供相比先前系統之優勢。本文中所描述之實施例可提供另一優勢，其在於可偵測距泵相對大距離之空氣。本 文中所描述之實施例藉由允許針對處於不同設置中的泵判定空氣在系統中之量而提供又一優勢。
本文中所揭示之實施例可適用於在包括具有可變本位或可使用不同配方或流體之流體遞送系統的實施例之流體遞送系統中偵測空氣。根據本發明之一些實施例，可定義饋入及施配泵之本位使得施配泵之流體容量足以處置給定「配方」(亦即，影響施配操作之一組因素，例如包括施配速率、施配時間、淨化容積、排放容積或影響施配操作之其他因素)、給定最大配方或一組給定配方。泵之本位為具有針對給定循環之最大可用容積的泵之位置。舉例而言，本位可為在施配循環期間給出最大容許容積之隔膜位置。對應於泵之本位的可用容積通常將小於泵之最大可用容積。
舉例而言，給定施配段使用4 mL之流體、淨化段使用1 mL之流體、排放段使用0.5 mL之流體且反吸段回收1 mL之流體的配方，施配泵需要之最大容積為：VDMax=VD+VP+e1 VDMax=施配泵需要之最大容積VD=在施配段期間施配之容積VP=在淨化段期間淨化之容積e1=施加至施配泵之誤差容積且饋入泵150需要之最大容積為：VFMax=VD+VP+VV-Vsuckback+e2 VFMaX=施配泵需要之最大容積 VD=在施配段期間施配之容積VP=在淨化段期間淨化之容積VV=在排放段期間排放之容積Vsuckback=在反吸期間回收之容積e2=施加至饋入泵之誤差容積
假定未施加誤差容積，則VDMax=4+1=5 mL且VFMaX=4+1+0.5-1=4.5 mL。在施配泵180在反吸期間未回收流體之狀況下，Vsuckback項可設定為零或略去。項e1及e2可為零、預定義之容積(例如，1 mL)、計算之容積或其他誤差因子。項e1及e2可具有相同值或不同值(在先前實例中假定為零)。
使用VDmax=5 mL及VFmax=4.5 mL之實例，在就緒段期間，施配泵180將具有4 mL之容積且饋入泵150將具有0 mL之容積。施配泵180在施配段期間施配4 mL之流體且在反吸段期間回收1 mL。在填充段期間，饋入泵150再裝填至4.5 mL。在過濾段期間，饋入泵150可移位4 mL之流體，從而使施配泵180填充至5 mL之流體。另外，在排放段期間，饋入泵150可排放0.5 mL之流體。施配泵180在淨化段期間可淨化1 mL之流體以返回至就緒段。在此實例中，不存在滯留容積，此係因為在填充段及施配段中之所有流體被移動。
對於供若干不同施配配方使用之泵，施配泵及饋入泵之本位可選擇為可處置最大配方之本位。下文中，表1提供多級泵之實例配方。
在以上實例中，假定在反吸期間未回收流體。亦假定存在自施配腔室施配少量流體之預施配循環。舉例而言，可使用預施配循環來迫使某流體穿過施配噴嘴以清潔噴嘴。根據一實施例，在預施配與主施配之間未再裝填施配泵。在此狀況下：VD=VDPre+VDMain VDPre=預施配施配之量VDMain=主施配之量
因此，可針對4.5 mL(3+1+0.5)之容積設定施配隔膜之本位，且饋入泵之本位可設定為4.75 mL(3+1+0.5+0.25)。藉由此等本位，施配泵180及饋入泵150將具有針對配方1或配方2之足夠容量。
根據另一實施例，施配泵或饋入泵之本位可基於作用中配方或使用者定義之位置而改變。若使用者調整配方來改變泵需要之最大容積或泵在施配操作中調整新的作用中配方(比如，藉由改變配方2以需要4 mL之流體)，則可手動地或自動地調整施配泵(或饋入泵)。舉例而言，施配泵隔 膜位置可移動以將施配泵之容量自3 mL改變至4 mL，且可將額外1 mL之流體添加至施配泵。若使用者指定較低容積配方(比如，改變配方2以僅需要2.5 mL之流體)，則施配泵可等待直至執行施配為止，且再填充至新的較低所需容量。
亦可調整饋入泵或施配泵之本位以補償其他問題，諸如，最佳化特定泵之有效範圍。特定泵隔膜(例如，輥軋邊緣隔膜、扁平隔膜或此項技術中已知之其他隔膜)之最大及最小範圍可變得與位移容積或驅動隔膜之力不成線性，此係因為(例如)隔膜可開始拉伸或壓縮。可將泵之本位設定至針對大流體容量之受應力位置或設定至不需要較大流體容量之較低應力位置。為了解決應力之問題，可調整隔膜之本位以將隔膜定位在有效範圍中。
作為一實例，具有10 mL容量之施配泵180可具有在2 mL與8 mL之間的有效範圍。可將有效範圍定義為隔膜未經歷顯著裝載的施配泵之線性區。舉例而言，10 mL泵之施配隔膜(例如，施配隔膜190)可具有在2 mL與8 mL之間的6 mL有效範圍。應注意，在此等實例中，0 mL本位指示將使施配泵具有10 mL可用容量之隔膜本位，且10 mL本位將使施配泵具有0 mL容量。換言之，0 mL至10 mL標度指代移位之容積。
在一些實施例中，可設定施配泵之隔膜使得施配泵之容積為5 mL。此為3 mL施配過程提供足夠容積，同時不需要使用引起應力之0 mL至2 mL或8 mL至10 mL區。在此實例 中，較低容積較不有效區(亦即，泵具有較低可用容積之較不有效區)之2 mL容積與泵之最大VDMax相加，使得本位為3 mL+2 mL=5 mL。因此，本位可考量泵之不受應力有效區。
作為第二實例，施配泵執行8 mL最大容積施配過程及3 mL最大容積施配過程。在此狀況下，必須使用較不有效區中之一些。因此，隔膜本位可經設定以針對兩個過程提供8 mL之最大容許容積(亦即，可設定在允許8 mL之流體的位置處)。在此狀況下，較小容積施配過程將完全在有效範圍內發生。
在一些實施例中，選擇本位以利用較低容積較不有效區(亦即，在泵較靠近於空時發生的較不有效區)。在其他實施例中，本位可在較高容積較不有效區中。然而，此將意謂較低容積施配之部分將在較不有效區中發生，且在一些實例中，將存在某滯後容積。
作為另一實例，施配泵可執行9 mL最大容積施配過程及4 mL最大容積施配過程。再次，過程之部分將在較不有效範圍中發生。在此實例中，施配隔膜可設定至本位以提供9 mL之最大容許容積。若如上文所描述，針對每一配方使用相同本位，則4 mL施配過程之部分將在較不有效範圍中發生。根據其他實施例，可針對較小施配過程將本位重設成有效區。
在上文實例中，針對較小容積施配過程存在某滯後容積以防止在泵中使用較不有效區。泵可經設置使得泵僅針對 流動精度較不關鍵之較大容積施配過程使用較不有效區。此等特徵使得有可能最佳化(i)具有較高精度之低容積與(ii)具有較低精度之高容積的組合。接著可使有效範圍與所要的滯後容積平衡。泵之區可經選擇以更具回應性。舉例而言，兩個施配循環可施配相同容積之流體且在系統中具有相同量的空氣，但具有較大開始容積之施配循環可比具有較小開始容積之施配循環不具回應性(亦即，第二施配循環之百分比改變將更大)。
在一些實施例中，施配泵180可包括具有位置感測器(例如，旋轉編碼器)之施配馬達200。位置感測器可提供導螺桿195之位置之回饋，且因此，在導螺桿移位隔膜時，導螺桿195之位置將對應於施配腔室185中之特定可用容積。因此，泵控制器可選擇導螺桿之位置，使得施配腔室中之容積至少為VDMax。控制器亦可為量測或△Pact選擇導螺桿之位置。
根據另一實施例，本位可經使用者選擇或使用者程式化。舉例而言，使用圖形使用者介面或其他介面，使用者可程式化足以藉由多級泵進行各種施配過程或有效施配過程之使用者選定容積。根據一實施例，若使用者選定容積小於VDispense+VPurge，則可返回誤差。泵控制器可將誤差容積與使用者指定容積相加。舉例而言，若使用者選擇5 cc作為使用者指定容積，則泵控制器20可加上1 cc以考量誤差。因此，泵控制器將選擇具有6 cc之對應的可用容積之施配泵180的本位。
此可經轉換成可在泵控制器20或機上控制器處儲存之對應的導螺桿位置。使用來自位置感測器之回饋，可準確地控制施配泵180使得在過濾循環之末尾，施配泵180處於其本位(亦即，其具有針對施配循環之最大可用容積的位置)。應注意，可使用位置感測器以類似方式控制饋入泵150。
根據另一實施例，施配泵180及/或饋入泵150可由無位置感測器之步進馬達驅動。步進馬達之每一步進或計數將對應於隔膜之特定位移。在一些實施例中，施配馬達200之每一計數將使施配隔膜190移位特定量，且因此自施配腔室185移位特定量之流體。若CfullstrokeD為使施配隔膜自施配腔室185具有其最大容積(例如，20 mL)之位置移位至施配腔室185具有0 mL之位置的計數(亦即，使施配隔膜190移動遍及其最大運動範圍之計數的數目)，CP為移位VP之計數的數目且CD為移位VD之計數的數目，則步進馬達200之本位可為：CHomeD=CfullstrokeD-(CP+CD+Ce1)其中Ce1為對應於誤差容積之計數的數目。
類似地，若CfullstrokeF為使饋入隔膜160自施配腔室155具有其最大容積(例如，20 mL)之位置移位至施配腔室155具有0 mL之位置的計數(亦即，使施配隔膜160移動遍及其最大運動範圍之計數的數目)，CS為對應於在施配泵180處回收之Vsuckback之在饋入馬達175處的計數之數目，且CV為移位VV之在饋入馬達175處的計數之數目，則饋入馬達175之 本位可為：CHomeF=CfullstrokeF-(CP+CD-CS+Ce2)其中Ce2為對應於誤差容積之計數的數目。
在一些實施例中，多級泵包括饋入級泵(「饋入泵」)、施配級泵(「施配泵」)、過濾器、入口閥及出口閥。入口閥及出口閥可為三路閥以允許入口閥既用作入口閥又用作隔離閥，且出口閥用作出口閥及淨化閥。
饋入泵及施配泵可為馬達驅動泵(例如，步進馬達、無刷DC馬達或其他馬達)。馬達位置可藉由各別泵之填充腔室或施配腔室中可用的流體之對應量指示。在一實例中，每一泵具有20 cc之最大可用容積。
在一實施例中，饋入泵可具有提供7 cc之可用容積的馬達位置，且施配泵可具有提供6 cc之可用容積的馬達位置。在施配段期間，施配泵之馬達可移動以使5.5 cc之流體移位穿過出口閥。施配泵可在反吸段期間回收0.5 cc之流體。在淨化段期間，施配泵可使1 cc之流體移位穿過出口閥。在淨化段期間，施配泵之馬達可經驅動至硬停機(亦即，至0 cc之可用容積)。此可確保馬達在後續段中後退適當數目個步進。
在排放段中，饋入泵可推動少量流體穿過過濾器。在施配泵延遲段期間，饋入泵可在施配泵再裝填之前開始將流體推動至施配泵。此輕微地對流體加壓以幫助填充施配泵且防止過濾器中之負壓力。可經由出口閥淨化過量流體。
在過濾段期間，出口閥可閉合且流體可填充施配泵。舉 例而言，6 cc之流體可由饋入泵移動至施配泵。饋入泵可在施配馬達已停止後繼續確證流體上之壓力。在一實施例中，可存在大致0.5 cc之流體留在饋入泵中。根據一實施例，饋入泵可經驅動至硬停機(例如，具有0 cc之可用容積)。在填充段期間，饋入泵再裝填有流體且多級泵返回至就緒段。
在一些實施例中，淨化段緊接在反吸段使施配泵達到硬停機後而非在排放段後發生。施配容積為5.5 cc，反吸容積0.5 cc且淨化容積1 cc。基於段之序列，施配泵需要之最大容積為：VDMax=VDispense+VPurge-VSuckback+e1
若施配泵利用步進馬達，則計數之特定數目將導致VDMax之移位。藉由使馬達自硬停機位置(例如，0計數)後退對應於VDMax之計數的數目，施配泵將具有VDMax之可用容積。
舉例而言，對於饋入泵，VVent可為0.5 cc，且存在0.5 cc之額外誤差容積以使饋入泵達到硬停機。
VFMax=5.5+1+0.5-0.5+0.5
在此實例中，VFMax為7 cc。若饋入泵使用步進馬達，則步進馬達在再裝填段期間可自硬停機位置後退對應於7 cc之計數的數目。在此實例中，饋入泵利用最大20 cc中之7 cc，且饋入泵利用最大20 cc中之6 cc，藉此節省了27 cc之滯留容積。
在一些實施例中，使用者可輸入使用者定義之容積，例 如10.00 mL。誤差容積可與此相加(例如，1 mL)，使得施配泵之本位具有11 mL之對應的可用容積。在一些實施例中，亦可選擇饋入泵之容積。
舉例而言，本發明之實施例可實施為可由電腦處理器執行以控制饋入泵及施配泵之軟體程式化。
在一些實施例中，使用者輸入用於可包括多個施配循環的施配操作之一或多個參數，包括(例如)施配容積、淨化容積、排放容積、針對施配泵容積及/或饋入泵之使用者指定容積、空氣測試及其他參數。參數可包括用於不同施配循環之各種配方的參數。泵控制器可基於使用者指定容積、施配容積、淨化容積或與施配循環相關聯之其他參數判定施配泵之本位。另外，本位之選擇可係基於施配隔膜有效的運動範圍。類似地，泵控制器可判定饋入泵本位。
在填充段期間，饋入泵可經控制以填充有製程流體。根據一實施例，饋入泵可經填充至其最大容量。根據另一實施例，饋入泵可經填充至饋入泵本位。在排放段期間，饋入泵可經進一步控制以排放具有排放容積之流體。
在過濾段期間，饋入泵可經控制以確證製程流體上之壓力以填充施配泵，直至施配泵達到其本位為止。移動施配泵中之施配隔膜直至施配泵達到本位為止以部分填充施配泵(亦即，以將施配泵填充至小於施配泵之最大可用容積的可用容積)。若施配泵使用步進馬達，則可首先使施配隔膜達到硬停機且步進馬達反轉對應於施配泵本位之計數的數目。若施配泵使用位置感測器(例如，旋轉編碼器)， 則可使用來自位置感測器之回饋控制隔膜之位置。
施配泵接著可經引導以淨化少量流體。施配泵接著可經控制以執行空氣測試。施配泵可經進一步控制以施配預定義量之流體(例如，施配容積)。施配泵可經進一步控制以反吸少量流體，或流體可由另一泵、真空或其他合適機構自施配噴嘴移除。應注意，本文中所描述之步驟可按不同次序執行，且在必要或需要時重複。
雖然主要就多級泵而言進行論述，但本發明之實施例亦可用於包括瓶中袋之單級泵中。
本文中所揭示之實施例可適應不同配方，包括不同施配容積、施配速率、淨化容積、填充速率、排放速率、淨化速率、過濾等。空氣確認測試可用以針對不同配方確認微小量之空氣的存在。此外，可在施配各種流體之系統中執行空氣確認測試。舉例而言，實施例可用以確認空氣在施配異丙醇(IPA)、112厘泊油(112 cP油)及頂部抗反射塗層(TARC)的流體遞送系統中之存在。不同量之空氣可具有對系統之不同影響或在偵測後需要不同協定。舉例而言，在超過20個循環之空氣確認測試(其中在IPA施配中存在0.2 mL之空氣)中，空氣之量可在若干施配循環中觸發警報，但趨勢可指示正自系統逐漸地淨化空氣使得不需要額外步驟。在IPA施配中存在0.5 mL之空氣的空氣確認測試中，空氣之量可在大多數循環中觸發警報，但接著可返回至可接受等級以用於進一步操作。在存在1.0 mL之空氣的空氣確認測試中，空氣之量可在第一施配後觸發警報。相比而 言，使用相同警報準則，施配確認測試可在系統中僅存在0.2 mL之空氣的情況下不觸發警報，且可在0.5 mL之空氣在系統中的情況下在小於一半的循環處用信號發出警報。如熟習此項技術者將在閱讀本發明後所瞭解，藉由隔離系統且選擇適當警報等級，實施例可更準確地在系統之包括泵、管線、閥門及其他泵或系統組件的部分中偵測空氣，且可適用於識別與系統中之空氣有關的趨勢。
本文中所揭示之實施例包括可測試不同流體中之空氣且測試可重複的空氣確認系統及方法。此外，可如上所述替代配方。在替代配方之實例中，本文中所揭示之實施例可在流體遞送系統中偵測微小量之空氣。
本文中所揭示之實施例可使用包括電腦可執行指令之合適軟體來實施。如熟習此項技術者可瞭解，實施本文中所揭示之實施例的電腦程式產品可包含儲存可由一或多個處理器在計算環境中執行之電腦指令的一或多個非暫時性電腦可讀儲存媒體。電腦可讀媒體之實例可包括(但不限於)揮發性及非揮發性電腦記憶體及儲存器件，諸如，ROM、RAM、HD、直接存取儲存器件陣列、磁帶、軟性磁片、光學儲存器件等。可在必要或需要時分配處理。如上文所論述，使用者可經由使用者介面中之各種螢幕導覽以設置且使用空氣確認系統。
儘管前述說明書描述特定實施例，但本文中所揭示之實施例及額外實施例的細節之眾多改變將為一般熟習此項技術者在參考本描述後顯而易見，且可由一般熟習此項技術 者在參考本描述後進行。在此上下文中，應按說明性而非限制性意義來看待說明書及圖，且所有此等修改意欲包括於本發明之範疇內。
5‧‧‧抽汲系統
10‧‧‧泵/多級泵
12‧‧‧晶圓或其他基板
15‧‧‧流體源
20‧‧‧泵控制器
25‧‧‧下游組件或導管/出口管線
30‧‧‧外部閥門
35‧‧‧噴嘴
105‧‧‧饋入級部分
110‧‧‧施配級部分
112‧‧‧壓力感測器
120‧‧‧過濾器
125‧‧‧入口閥
130‧‧‧隔離閥
135‧‧‧阻障閥
140‧‧‧淨化閥
145‧‧‧排放閥
147‧‧‧出口閥/施配閥
150‧‧‧饋入級泵/饋入泵
155‧‧‧饋入腔室/施配腔室
160‧‧‧饋入級隔膜/施配隔膜
165‧‧‧活塞
170‧‧‧導螺桿
175‧‧‧步進馬達/饋入馬達
180‧‧‧施配級泵/施配泵
185‧‧‧施配腔室
190‧‧‧施配級隔膜/施配隔膜
192‧‧‧活塞
195‧‧‧導螺桿
200‧‧‧施配馬達/永久磁體同步馬達(PMSM)
400‧‧‧測試設置
405‧‧‧流體儲集器
410‧‧‧上游管道
415‧‧‧儲集器至入口噴射埠
420‧‧‧泵
425‧‧‧出口管線管道
430‧‧‧出口空氣噴射埠
435‧‧‧外部停止反吸閥
440‧‧‧外部閥門至噴嘴管道
700‧‧‧測試系統
705‧‧‧壓力感測器
710‧‧‧加壓器件
712‧‧‧控制器
827‧‧‧電腦可讀媒體
830‧‧‧控制指令
835‧‧‧處理器
840‧‧‧通信鏈路
845‧‧‧通信鏈路
1010‧‧‧線
1015‧‧‧線
1020‧‧‧線
1025‧‧‧線
1030‧‧‧線
1100‧‧‧介面
1110‧‧‧誤差界限
1120‧‧‧報警界限
1130‧‧‧資料
圖1描繪用於在晶圓上施配半導體製造流體的抽汲系統之圖解表示；圖2描繪說明用於判定空氣在受控制測試系統中之存在及/或量的實例測試程序之一實施例之流程圖；圖3描繪多級泵之一實施例之圖解表示；圖4描繪用於建立抽汲系統之一或多個特性曲線的測試設定之圖解表示；圖5描繪說明一實例特性曲線之曲線圖；圖6描繪說明所揭示之空氣確認系統及方法可對黏度相對不敏感之曲線圖；圖7描繪與加壓器件流體連通的抽汲系統之圖解表示；圖8描繪泵控制器之一實施例之圖解表示；圖9描繪說明用於判定空氣在受控制測試系統中之存在及/或量的測試程序之一實施例之流程圖；圖10描繪展示針對各種本位之△P的變化且說明系統之大小的效應之曲線圖；及圖11描繪使用者介面之部分，使用者可經由該使用者介面與本文中所揭示之空氣確認系統之實施例互動。

Claims (29)

  1. 一種抽汲系統，其包含：一多級泵，包含一饋入級部分與一單獨施配級部分；一控制器，其耦接至該多級泵，該控制器具有一處理器及儲存指令之一非暫時性電腦可讀媒體，該等指令可由該處理器轉譯以執行：控制該多級泵以隔離該泵之一部分，經隔離之該泵之該部分具有一容積且填充有一液體；使經隔離之該多級泵之該部分達到一預定義之開始壓力；使經隔離之該多級泵之該部分的該容積按一已知量改變；量測經隔離之該多級泵之該部分中的一結束壓力；判定經隔離之該多級泵之該部分中該預定義之開始壓力與該結束壓力之間的一實際壓力改變；及利用該實際壓力改變判定在經隔離之該泵之該部分中是否存在空氣或氣體。
  2. 如請求項1之抽汲系統，其中該多級泵之該施配級部分包含一施配腔室，且其中經隔離之該泵之該部分包含具有該施配腔室的該施配級部分。
  3. 如請求項2之抽汲系統，其中經隔離之該多級泵之該部分進一步包含在該施配腔室下游之一組件。
  4. 如請求項3之抽汲系統，其中該組件包含在該施配腔室下游之一閥門。
  5. 如請求項1之抽汲系統，其中該控制器可操作以閉合該系統中之一或多個閥門以隔離該多級泵之該部分。
  6. 如請求項5之抽汲系統，其中該控制器可操作以控制該一或多個閥門對經隔離之該多級泵之該部分進行排放。
  7. 如請求項1之抽汲系統，其中該控制器可操作以比較該實際壓力改變與一預期壓力改變以判定在經隔離之該多級泵之該部分中是否存在空氣或氣體。
  8. 如請求項7之抽汲系統，其進一步包含將該實際壓力改變與該預期壓力改變之間的一差與一特性曲線比較以判定空氣或氣體在經隔離之該多級泵之該部分中存在的一空氣或氣體量。
  9. 如請求項1之抽汲系統，其中該結束壓力為一預定值，其中該控制器可操作以將該多級泵中之一隔膜移動一距離，且比較該距離與一預期距離以判定在經隔離之該多級泵之該部分中是否在空氣或氣體。
  10. 如請求項1之抽汲系統，其中使經隔離之該多級泵之該部分達到一預定義之開始壓力進一步包含控制該多級泵將該多級泵中之一隔膜移動至一可變本位。
  11. 一種用於在一抽汲系統中偵測空氣之方法，其包含：控制一包括一或多個閥門、一饋入級部分及一單獨施配級部分的多級泵，以隔離該多級泵之該饋入級部分或該施配級部分之一者之一部分，經隔離之該泵之該部分具有填充有一液體之一容積；使經隔離之該多級泵之該部分達到一預定義之開始壓 力；使經隔離之該多級泵之經隔離之該部分的該容積按一已知量改變；量測經隔離之該多級泵之該部分中的一結束壓力；判定經隔離之該多級泵之該部分中該預定義之開始壓力與該結束壓力之間的一實際壓力改變；及利用該實際壓力改變判定在經隔離之該多級泵之該部分中是否存在空氣或氣體。
  12. 如請求項11之方法，其中該多級泵之該施配級部分包含一施配腔室，且其中經隔離之該多級泵之該部分包含該施配腔室。
  13. 如請求項11之方法，其中經隔離之該泵之該施配級部分或該饋入級部分進一步包含在該施配腔室下游之一組件。
  14. 如請求項13之方法，其中該組件包含在該施配腔室下游之一閥門。
  15. 如請求項14之方法，其進一步包含閉合該系統中之一或多個閥門以隔離該多級泵之該饋入級部分或該施配級部分之其中一者之該部分。
  16. 如請求項11之方法，其進一步包含比較該壓力改變與一預期壓力改變，及基於該實際壓力改變與該預期壓力改變之間的一差判定空氣之該存在。
  17. 如請求項16之方法，其進一步包含將該實際壓力改變與該預期壓力改變之間的一差與一特性曲線比較以判定在 經隔離之該多級泵之該施配級部分或該饋入級部分中存在的一空氣或氣體量。
  18. 如請求項11之方法，其進一步包含將經隔離之該多級泵之該施配級部分或該饋入級部分中之一隔膜移動一距離，且比較移動之該距離與一預期距離，及基於移動之該距離與該預期距離之間的一差判定空氣之該存在。
  19. 如請求項11之方法，其進一步包含控制該多級泵將操作地耦接至該薄膜之該多級泵之一活塞移動至一可變本位，該活塞及該薄膜配置於該多級泵之該饋入級部分與該施配級部分之一者之該經隔離部分之一腔室中，其中該可變本位係依據一流體配方或依使用者定義位置。
  20. 如請求項11之方法，其進一步包含對經隔離之該多級泵之該施配級部分或該饋入級部分之一者進行排放。
  21. 一種包含儲存一組指令之一非暫時性電腦可讀媒體之電腦程式產品，該等指令可由一控制器轉譯以執行：控制一包括一或多個閥門、一饋入級部分與一單獨施配級部分之多級泵以隔離該多級泵之該饋入級部分與該施配級部分之一者之一部分，經隔離之該多級泵之該部分具有填充有一液體之一容積；使經隔離之該泵之該部分達到一預定義之開始壓力；使經隔離之該泵之該部分的該容積按一已知量改變；量測經隔離之該泵之該部分中的一結束壓力；判定經隔離之該泵之該部分中該預定義之開始壓力與該結束壓力之間的一實際壓力改變；及 利用該實際壓力改變判定在經隔離之該泵之該部分中是否存在空氣或氣體。
  22. 如請求項21之電腦程式產品，其中該多級泵之該施配級部分包含一施配腔室且其中經隔離之該泵之該部分包括該施配腔室。
  23. 如請求項22之電腦程式產品，其中經隔離之該多級泵之該饋入級部分及該施配級部分之一者之該部分進一步包含在該施配腔室下游之一組件。
  24. 如請求項23之電腦程式產品，其中該組件包含在該施配腔室下游之一閥門。
  25. 如請求項21之電腦程式產品，其中該等指令可執行以執行比較該壓力改變與一預期壓力改變，及基於該實際壓力改變與該預期壓力改變之間的一差判定空氣之該存在。
  26. 如請求項24之電腦程式產品，其中該等指令可執行以執行將該實際壓力改變與該預期壓力改變之間的一差與一特性曲線比較以判定在經隔離之該多級泵之該饋入級部分及該施配級部分之一者之該部分中存在的一空氣或氣體量。
  27. 如請求項21之電腦程式產品，其中該等指令可執行以對經隔離之該多級泵之該該饋入級部分及該施配級部分之一者之部分進行排放。
  28. 如請求項21之電腦程式產品，其中該等指令可執行以執行將該泵中之一隔膜移動一距離，且比較移動之該距離 與一預期距離，及基於移動之該距離與該預期距離之間的一差判定空氣之該存在。
  29. 如請求項21之電腦程式產品，其中該使該多級泵之該饋入級部分或該單獨施配級部分之一者之該經隔離部分達到一預定義之開始壓力進一步包含控制該多級泵將經隔離之該多級泵之該饋入級部分或該施配級部分之一者之該部分中之一隔膜移動至一可變本位，其中該可變本位係依據一流體配方或依使用者定義位置。
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