KR101364385B1 - 펌프 제어기를 인터페이스시키는 ｉ/ｏ 시스템, 방법 및디바이스 - Google Patents

펌프 제어기를 인터페이스시키는 ｉ/ｏ 시스템, 방법 및디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 서로 다른 인터페이스 및/또는 신호전달 포맷을 가질 수 있는 펌프 제어기(들)를 제어 디바이스(들)와 인터페이스시키는 I/O 시스템, 방법 및 디바이스를 제공한다. 일 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈은 프로세서와, 메모리와, 펌프 제어기 및 제어 디바이스와 통신하기 위한 적어도 두 개의 데이터 통신 인터페이스를 포함한다. I/O 인터페이스 모듈은 제어 디바이스로부터 이산 신호를 수신하고, 그에 따라 그것들을 해석하고, 패킷을 펌프 제어기에 송신할 수 있다. 펌프 제어기는 패킷을 판독하고, 펌프에서 적합한 동작을 취할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 펌프 제어기로부터 수신된 데이터의 패킷을 해석하고, 제어 디바이스에 대응하는 이산 신호를 어서트할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 맞춤화가 가능하고, 펌프의 하드웨어의 변경 없이 다양한 인터페이스 및 제어 방식이 특정 다수 스테이지의 펌프와 함께 구현될 수 있게 해준다.

Description

펌프 제어기를 인터페이스시키는 Ｉ/Ｏ 시스템, 방법 및 디바이스{I/O SYSTEMS, METHODS AND DEVICES FOR INTERFACING A PUMP CONTROLLER}
본 발명은 2005년 12월 2일 제출되고 그 명칭이 "펌프용 I/O 인터페이스 시스템 및 방법(I/O INTERFACE SYSTEM AND METHOD FOR A PUMP)"인 미국 가특허 출원번호 제60/741,657호(대리인 문서 번호: ENTG1810)로부터의 우선권을 주장하며, 이는 모든 목적에 대해 참조에 의해 여기에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 유체 펌프에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예는 펌프 제어기를 다양한 디바이스와 인터페이스(interface)시키는 입력/출력 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다.
유체가 펌핑 장치에 의해 분사(dispense)되는 양 및/또는 속도에 대한 정확한 제어가 필요한 수많은 응용예들이 존재한다. 반도체 프로세싱에 있어서, 예를 들어, 포토레지스트 화학물과 같은 광화학물이 반도체 웨이퍼에 도포되는 양 및 속도를 제어하는 것이 중요하다. 프로세싱 동안에 반도체 웨이퍼에 도포되는 코팅은 통상적으로 옹스트롬 단위로 측정되는 웨이퍼의 표면 전체에 걸쳐 특정 평평도(flatness) 및/또는 균등한 두께를 필요로 한다. 프로세싱 화학물이 웨이퍼 상에 도포되는(즉, 분사되는) 속도는 프로세싱 액체가 균일하게 도포되는 것을 보장하도 록 신중하게 제어되어야 한다.
오늘날 반도체 산업에 사용되는 광화학물은 통상적으로 리터당 $1000 이상이나 들 정도로 매우 고가이다. 따라서, 최소한이지만 충분한 양의 화학물이 사용되고 펌핑 장치에 의해 화학물이 손상되지 않도록 보장하는 것이 매우 바람직하다. 현재의 다수 스테이지 펌프(multiple stage pump)는 액체 내에 급격한 압력 스파이크(spike)를 야기할 수 있다. 이러한 압력 스파이크와 이어서 일어나는 압력 강하는 유체에 손상을 입힐 수 있고(즉, 유체의 물리적 특성을 불리하게 변경시킬 수 있음), 그리고/또는 펌핑 시스템의 성능에 악영향을 미칠 수 있다. 또한, 압력 스파이크는 분사 펌프로 하여금 의도한 바보다 더 많은 유체를 분사하거나 불리한 동역학을 갖는 방식으로 유체를 분사하게 할 수 있는 유체 압력의 구축을 초래할 수 있다.
종래 펌프의 하나의 단점으로는 펌프 제어기를 다른 디바이스와 인터페이스시키는 것에 있다. 펌프 제어기는 통상적으로 프로세스 파라미터, 트리거 신호 또는 기타 신호를 수신하도록 제어 시스템(예를 들어, 기타 컴퓨터/툴)으로부터 신호를 수신하고, 분사 사이클 또는 기타 데이터의 상태를 표시하도록 신호를 송신한다. 그러나 수많은 컴퓨터/제조 툴들은 펌프에 신호를 통신하고 펌프로부터 신호를 수신하는 데 서로 다른 물리적 인터페이스 및 시그널링(signaling) 방식을 사용한다. 일반적으로, 각각의 입력/출력 라인에 대해 펌핑 시스템은 펌프 제어기에 이르는 하나의 컨덕터(conductor)를 필요로 한다. 이는 펌프에 대한 펌프 제어기를, 펌프가 데이터를 통신하는 또 다른 디바이스 상의 특정 인터페이스에 대하여 맞춤화하는 것을 의미한다. 일반적으로 다수의 펌프 신호를 사용하는 반도체 제조 시스템에 있어서, 이는 단일 펌프에 이르는 복잡한 배선(wiring)을 초래할 수 있다. 더욱이, 많은 반도체 제조 시스템에서 다수의 펌프가 함께 적층되어 있으며, 펌프에 이르는 복잡한 배선들의 어레이를 초래한다. 종래 시스템의 또 다른 단점은 이산(discrete) 입력/출력("I/O") 라인이 길이가 제한된다는 점이었다. 디바이스를 펌프와 인터페이스시키기 위한 신규의 보다 양호한 방식에 대한 필요성이 존재한다. 본 발명의 실시예들은 이러한 필요성과 그 이상의 것에 대처할 수 있다.
본 발명의 실시예는 펌프 제어기(들)를 다양한 디바이스와 인터페이스시키는 새로운 I/O 시스템, 방법 및 장치를 제공한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 실시예는 펌프 제어기(들)를 서로 다른 인터페이스 및/또는 신호전달 포맷을 가질 수 있는 외부 제어 디바이스(들)와 인터페이스시키는 I/O 시스템 및 방법을 제공한다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 I/O 인터페이스 모듈은 펌핑 시스템과, 특정 펌프 소프트웨어 애플리케이션을 실행하는 컴퓨터, 인간 기계(man-machine) 인터페이스 디바이스, 또는 펌핑 시스템을 모니터링/제어하기 위한 제조 툴과 같은 적어도 하나의 프로그래밍된 디바이스 사이에 위치된다. 일 실시예에서, 펌핑 시스템은 펌프 제어기가 연결되어 있는 단일 또는 다수 스테이지("다단(multi-stage)") 펌프를 구현한다. 펌프 제어기는 제어 디바이스로부터의 신호에 따라 직접 국부적으로 펌프의 밸브 및 모터 타이밍을 제어하도록 구성된다.
본 발명의 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈은 그 위에 프로세서 및 메모리를 갖는 회로 보드 상에 구현될 수 있다. 회로 보드는 적어도 두 개의 데이터 통신 인터페이스를 갖는데, 하나는 펌프 제어기와 통신하기 위한 것이고, 하나는 제어 디바이스와 통신하기 위한 것이다. 이들 데이터 통신 인터페이스는 구현예에 따라 적합하게 맞춤화될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 단일 I/O 인터페이스 모듈이 구현될 수 있다. 일 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈은 펌프 제어기에 접속하기 위한 제1 데이터 통신 인터페이스 및 펌프 외부의 제어 디바이스(예를 들어, 컴퓨터, 제조 툴, 인간 기계 인터페이스 디바이스 등)에 접속하기 위한 제2 데이터 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. 이 실시예의 일례가 도 7과 관련하여 아래에 설명된다. 일 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈은 펌프 제어기, 인간 기계 인터페이스 디바이스 및 하나 이상의 제조 툴에 접속하기 위한 둘보다 많은 데이터 통신 인터페이스를 포함할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 제어 디바이스(들)로부터 이산 신호를 수신하고, 그에 따라 그것들을 해석(예를 들어, 이산 신호에 대응하는 데이터를 하나 이상의 패킷으로 정형화 또는 패킷화, 다양한 제어 디바이스로부터의 커맨드를 우선순위화 등)할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 펌프 제어기에 직렬로 패킷을 송신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 펌프 제어기는 패킷을 판독하고, 펌프에서 적합한 동작(예를 들어, 펌프에서 적합한 프로세스를 구현하고 분사 모터를 움직이게 하는 등)을 취할 수 있다. 또한, 펌프 제어기는 직렬로 I/O 인터페이스 모듈에 데이터의 패킷을 송신할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 제어 디바이스(들)에 대응하는 이산 신호를 해석하거나 어서트(assert)할 수 있다. 이 실시예의 일례가 도 8과 관련하여 아래에 설명된다.
본 발명의 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈은 RS232, RS485, RS422 또는 기타 인터페이스를 통하여 제어 디바이스와 인터페이스시킬 수 있고, 아날로그 입력 및 출력, DVC 인터페이스 또는 갱신(retrofit) 인터페이스를 포함할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 펌프 하드웨어의 변경 없이 맞춤화가 가능하다. 또한, I/O 인터페이스 모듈은 펌프에 신호를 송신하고 펌프로부터 신호를 수신하도록 각각의 사용자의 특정 필요에 따라 맞추어질 수 있다. I/O 인터페이스 모듈은 펌프의 하드웨어의 변경 없이 다양한 인터페이스 및 제어 방식이 특정 펌프와 함께 구현될 수 있게 해 준다. 일 실시예에 따르면, I/O 인터페이스 모듈과 제어 디바이스 사이에 사용되는 인터페이스 및 통신 프로토콜에 관계없이, I/O 인터페이스 모듈은 펌프 제어기에 고속 SPI 직렬 버스를 통해 직렬 패킷화된 데이터를 스트리밍한다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 이점은 많을 수 있다. 예로서, 펌프 제어기 및 제어 디바이스에 대하여 신호를 해석 및 어서트함으로써, I/O 인터페이스 모듈은 그렇지 않으면 방향성 접속(direction connection) 구성으로 요구되었을 이산 라인의 수를 감소시켜 케이블링(cabling)을 상당히 감소시킬 수 있다.
케이블링 요건의 감소는, 펌핑 시스템의 소형화에 있어서 중요한 요인이 될 수 있는 공간 절약과, 모든 임의의 응용예에 있어서 매우 바람직할 수 있는 비용 절약이라는 추가의 이점을 제공한다.
I/O 인터페이스 모듈의 또 다른 이점은, 이산 라인에 의해 부과되는 거리 제한을 없애고 펌핑 시스템과 제어 디바이스 사이에 보다 긴 접속을 가능하게 한다는 점이다.
여기에 개시된 I/O 시스템의 실시예의 다른 이점은 다기능성(versatility) 및 적응성(adaptability)을 포함한다. I/O 인터페이스 모듈의 데이터 통신 인터페이스는 제어 디바이스의 데이터 통신 인터페이스에 접속하도록 맞춤화될 수 있기 때문에, 펌프의 하드웨어를 변경할 필요 없이 제어 디바이스 및/또는 제어 방식이 교체되거나 변경될 수 있다. 또한, I/O 인터페이스 모듈의 데이터 통신 인터페이스가 펌프 제어기의 데이터 통신 인터페이스에 접속하도록 맞춤화될 수 있기 때문에, 펌프 또는 펌프의 하드웨어는 제어 디바이스와 새로운 펌프 사이의 통신을 확립하기 위해, 전체 펌프의 수정 및/또는 펌프의 재조정(re-arbitrate)할 필요 없이, 교체되거나 변경될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 유리하게, 펌프 제어기의 프로세싱 전력에 의해 한정되는 일 없이 다양한 구성으로, 펌프를 제어하는 로직이 둘 이상의 I/O 인터페이스 모듈들 사이에 또는 복수의 I/O 인터페이스 모듈과 복수의 펌프 제어기 사이에 할당될 수 있게 해준다.
첨부 도면과 함께 다음의 설명을 참조함으로써 본 발명의 보다 완전한 이해와 그의 이점을 얻을 수 있으며, 유사한 참조 부호는 유사한 특징을 나타낸다.
도 1은 펌핑 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 2는 도 1의 펌핑 시스템에 대한 다수 스테이지 펌프("다단 펌프")의 도면이다.
도 3은 다단 펌프에 대한 밸브 및 모터 타이밍의 도면이다.
도 4는 펌프에 탑재된 PCB 보드로서 구현되는 펌프 제어기의 일 실시예의 도면이다.
도 5는 펌프 제어기와 펌프에 접속된 전자 디바이스 사이에 데이터를 전송하기 위한 종래 해결책의 도면이다.
도 6은 펌프 제어기와 펌프에 접속된 트랙 디바이스 사이에 데이터를 전송하기 위한 종래 해결책의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 7은 펌프 제어기를 다른 디바이스(들)와 인터페이스시키는 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 8은 펌프 제어기를 다른 디바이스(들)와 인터페이스시키는 시스템 및 장치의 하나의 예시적인 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 9는 펌프 제어기의 일 실시예를 구현하는 회로 보드의 평면도이다.
도 10은 도 9의 회로 보드의 저면도이다.
도 11은 펌프 I/O 인터페이스 모듈의 일 실시예를 구현하는 회로 보드의 평면도이다.
도 12는 도 11의 회로 보드의 저면도이다.
도 13은 하나의 펌프 I/O 인터페이스 모듈을 통하여 하나 이상의 펌프 제어기를 하나 이상의 디바이스와 인터페이스시키는 시스템의 일 실시예의 도면이다.
도 14는 다수의 펌프 I/O 인터페이스 모듈을 통하여 하나 이상의 펌프 제어기를 하나 이상의 디바이스와 인터페이스시키는 시스템의 일 시스템의 도면이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 도면을 참조하여 아래에 설명되고, 도면은 반드시 축척대로 도시되는 것은 아니며, 유사한 부호는 다양한 도면의 유사한 부분 및 대응하는 부분을 참조하는데 사용된다.
본 발명의 실시예는 펌핑 시스템에서의 펌프 제어기에 관한 것이다. 이러한 펌핑 시스템은 반도체 제조 프로세스 동안 웨이퍼 상에 유체를 공급하고 정확하게 분사하기 위한 다수의 스테이지("다단") 펌프를 채용할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예는 펌프 제어기를 다양한 디바이스와 인터페이스시키는 입력/출력("I/O") 인터페이스 시스템, 방법 및 디바이스를 제공한다. 여기에 설명되는 바와 같은 펌프 제어기를 채용하는 펌핑 시스템이 예로써 제공되지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예가 다른 설계 및 구성에 대하여 이용되고 그리고/또는 적합하게 구현될 수 있음을 주목하여야 한다. 특히, 본 발명의 실시예는 단일 스테이지 및 다단 펌프를 포함하는 다양한 펌프에 적용될 수 있다. 펌핑 시스템의 펌프 제어기를 다양한 디바이스와 인터페이스시키는 I/O 시스템, 방법 및 디바이스의 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 예시적인 펌핑 시스템이 먼저 아래에 설명될 것이다.
도 1은 펌핑 시스템(10)의 도면이다. 펌핑 시스템(10)은 유체 소스(15), 펌프 제어기(20) 및 펌프(100)를 포함할 수 있으며, 이들은 웨이퍼(25) 상에 유체를 분사하도록 함께 작동한다. 도 7, 도 8 및 도 11 내지 도 14와 관련하여 여기에 설명되는 I/O 인터페이스 시스템, 방법 및 모듈의 실시예는 하나 이상의 펌프 제어기(20)를 다양한 인터페이스, 디바이스 및 제조 툴에 접속하는 데 사용될 수 있다.
펌프(100)의 동작은 펌프 제어기(20)에 의해 제어될 수 있으며, 펌프 제어 기(20)는 온보드(onboard) 펌프(100)이거나, 제어 신호, 데이터 또는 기타 정보를 통신하기 위한 하나 이상의 통신 링크를 통하여 펌프(100)에 접속될 수 있다. 또한, 펌프 제어기(20)의 기능성은 온보드 제어기와, 펌프(100) 외부의 I/O 인터페이스 모듈을 탑재한 I/O 인터페이스 제어기를 포함하는 또 다른 제어기 사이에 분산될 수 있다.
펌프 제어기(20)는 펌프(100)의 동작을 제어하기 위한 일 세트의 제어 명령어(30)를 포함하는 컴퓨터 판독가능한 매체(27)(예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리, 광학 디스크, 자기 드라이브 또는 기타 컴퓨터 판독가능한 매체)를 포함할 수 있다. 프로세서(35)(예를 들어, CPU, ASIC, RISC 또는 기타 프로세서)는 명령어를 실행할 수 있다. 프로세서의 하나의 예로는 Texas Instruments TMS320F2812PGFA 16-bit DSP(Texas Instruments는 텍사스주 달라스에 위치한 회사임)가 있다.
도 1의 예에서, 펌프 제어기(20)는 통신 링크(40 및 45)를 통하여 펌프(100)와 통신한다. 통신 링크(40 및 45)는 네트워크(예를 들어, 이더넷, 무선 네트워크, 글로벌 영역 네트워크, 디바이스넷 네트워크 또는 당해 기술 분야에 알려지거나 개발된 기타 네트워크), 버스(예를 들어, SCSI 버스) 또는 기타 통신 링크일 수 있다. 제어기(20)는 온보드 PCB 보드, 원격 제어기로서 또는 기타 적합한 방식으로 구현될 수 있다. 펌프 제어기(20)는 펌프(100)와 통신하기 위해 적합한 인터페이스(예를 들어, 네트워크 인터페이스, I/O 인터페이스, 아날로그 대 디지털 변환기 및 기타 컴포넌트)를 포함할 수 있다. 또한, 펌프 제어기(20)는 프로세서, 메모리, 인터페이스, 디스플레이 디바이스, 주변장치 또는 단순화를 위해 도시되지 않은 기 타 컴퓨터 컴포넌트를 비롯하여 당해 기술 분야에 공지된 다양한 컴퓨터 컴포넌트를 포함할 수 있다. 펌프 제어기(20)는 펌프(100)로 하여금 저점도 유체(즉, 5 센티포이즈보다 적음) 또는 기타 유체를 포함한 유체를 정확하게 분사하게 하도록 펌프(100) 내의 다양한 밸브 및 모터를 제어할 수 있다.
도 2는 펌프(100)의 도면이다. 이 예에서, 펌프(100)는 다단 펌프이고, 피드 스테이지부(105) 및 이산 분사 스테이지부(110)를 포함한다. 유체 흐름 관점으로부터, 피드 스테이지부(105)와 분사 스테이지부(110) 사이에 위치된 것은 처리 유체로부터 불순물을 필터링하기 위한 필터(120)이다. 다수의 밸브는 예를 들어, 인렛(inlet) 밸브(125), 격리(isolation) 밸브(130), 배리어(barrier) 밸브(135), 퍼지(purge) 밸브(140), 배출(vent) 밸브(145) 및 아웃렛(outlet) 밸브(147)를 포함하며, 펌프(100)를 통한 유체 흐름을 제어할 수 있다. 분사 스테이지부(110)는 분사 스테이지(110)에서 유체의 압력을 결정하는 압력 센서(112)를 더 포함할 수 있다. 압력 센서(112)에 의해 결정되는 압력은 아래에 설명되는 바와 같이 다양한 펌프의 속도를 제어하는 데 사용될 수 있다. 예시적인 압력 센서는 세라믹 및 폴리머 압전저항성 및 용량성 압력 센서를 포함하며, 독일 Korb의 Metallux AG에 의해 제조된 것을 포함한다. 처리 유체와 접촉하는 압력 센서(112)의 면은 테플론(Teflon®)일 수 있다.
피드 스테이지(105) 및 분사 스테이지(110)는 펌프(100) 내의 유체를 펌핑하기 위한 롤링 다이어프램 펌프(rolling diaphragm pump)를 포함할 수 있다. 피드- 스테이지(feed-stage) 펌프(150)("피드 펌프(150)")는 예를 들어, 유체를 모으기 위한 피드 챔버(155), 유체를 피드 챔버(155) 내로 이동시켜 배출(displace)하기 위한 피드 스테이지 다이어프램(160), 피드 스테이지 다이어프램(160)을 이동시키기 위한 피스톤(165), 리드 스크류(170) 및 스텝퍼 모터(175)를 포함한다. 리드 스크류(170)는 모터로부터의 에너지를 리드 스크류(170)에 전하기 위해 너트, 기어 또는 기타 메커니즘을 통하여 스텝퍼 모터(175)에 연결된다. 스텝퍼 모터(175)는 너트를 회전시키고, 이어서 너트는 리드 스크류(170)를 회전시켜 피스톤(165)을 작동시킨다. 분사-스테이지 펌프(180)("분사 펌프(180)")는 마찬가지로 분사 챔버(185), 분사 스테이지 다이어프램(190), 피스톤(192), 리드 스크류(195) 및 분사 모터(200)를 포함할 수 있다. 분사 모터(200)는 나사진 너트(threaded nut)(예를 들어, 토리온(Torion) 또는 기타 재료 너트)를 통하여 리드 스크류(195)를 구동할 수 있다.
펌프(100)의 동작 동안, 펌프(100)의 밸브들은 펌프(100)의 다양한 부분으로의 유체 흐름을 허용하거나 제한하도록 개방 또는 폐쇄된다. 이들 밸브는 압력이 어서트(asserted)되는지 또는 진공이 어서트되는지에 따라 개방 또는 폐쇄되는 공압으로 작동되는(pneumatically)(즉, 기체 구동) 다이어프램 밸브일 수 있다. 그러나, 임의의 적합한 밸브가 사용될 수 있다.
다음은 펌프(100) 동작의 다양한 스테이지의 개요를 제공한다. 그러나, 펌프(100)는 발명자 Cedrone 등에 의해 2005년 12월 5일 제출된 그 명칭이 "펌프 내의 압력 보정을 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR PRESSURE COMPENSATION IN A PUMP)"인 미국 가특허 출원번호 제60/741,682호(대리인 문서 번호: ENTG1800), 발명자 Clarke 등에 의해 2006년 8월 11일 제출된 그 명칭이 "액침 리소그래피 시스템에서 유체 흐름 제어를 위한 시스템 및 방법(SYSTEMS AND METHODS FOR FLUID FLOW CONTROL IN AN IMMERSION LITHOGRAPHY SYSTEM)"인 미국 특허 출원번호 제11/502,729호(대리인 문서 번호: ENTG1840), 발명자 Gonnella 등에 의한 그 명칭이 "모터를 사용하여 압력 변동을 보정하는 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR CORRECTING FOR PRESSURE VARIATIONS USING A MOTOR)"인 미국 특허 출원(대리인 문서 번호: ENTG1420-4), 발명자 Gonnella 등에 의해 2005년 12월 2일 제출된 그 명칭이 "유체 압력의 제어를 위한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR CONTROL OF FLUID PRESSURE)"인 미국 특허 출원번호 제11/292,559호(대리인 문서 번호: ENTG1630), 발명자 Gonnella 등에 의해 2006년 2월 28일 제출된 그 명칭이 "펌프의 동작을 모니터링하는 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR MONITORING OPERATION OF A PUMP)"인 미국 특허 출원번호 제11/364,286호(대리인 문서 번호: 1630-1)에 설명되어 있는 것들을 포함(이에 한정되는 것은 아님)하는 다양한 제어 방식에 따라 제어될 수 있으며, 이들 각각은 밸브를 배열(sequence)하고 압력을 제어하는 데, 참조에 의해 여기에 완전히 포함된다. 일 실시예에 따르면, 펌프(100)는 준비(ready) 세그먼트, 분사(dispense) 세그먼트, 충진(fill) 세그먼트, 예비여과(pre-filtration) 세그먼트, 여과(filtration) 세그먼트, 배출(vent) 세그먼트, 퍼지(purge) 세그먼트 및 정적 퍼지(static purge) 세그먼트를 포함할 수 있다. 피드 세그먼트 동안, 인렛 밸브(125)가 개방되고 피드 스테이지 펌프(150)는 피드 스테이지 다이어프램(160)을 이동시켜(예를 들어, 끌어당김) 유체를 피드 챔버(155)로 끌어낸다. 충분한 양의 유체가 피드 챔버(155)를 채우면, 인렛 밸브(125)는 폐쇄된다. 여과 세그먼트 동안, 피드-스테이지 펌프(150)는 피드 스테이지 다이어프램(160)을 이동시켜 피드 챔버(155)로부터 유체를 배출한다. 격리 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 유체가 필터(120)를 통하여 분사 챔버(185)로 흐를 수 있도록 개방된다. 일 실시예에 따르면, 필터(120) 내에 압력이 형성될 수 있도록 격리 밸브(130)가 먼저 개방된 다음(예를 들어, "예비여과 세그먼트"에서), 분사 챔버(185)에의 유체 흐름이 가능하도록 배리어 밸브(135)가 개방될 수 있다. 여과 세그먼트 동안, 분사 펌프(180)는 자신의 홈 위치로 돌아갈 수 있다. Laverdiere 등에 의해 2004년 11월 23일 제출된 그 명칭이 "변동가능한 홈 위치 분사 시스템에 대한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR A VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"인 미국 가특허 출원번호 제60/630,384호(대리인 문서 번호: ENTG1590) 및 Laverdiere 등에 의해 2005년 11월 21일 제출된 그 명칭이 "변동가능한 홈 위치 분사 시스템에 대한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR VARIABLE HOME POSITION DISPENSE SYSTEM)"인 PCT 출원번호 제PCT/US2005/042127호(대리인 문서 번호: ENTG1590/PCT)(참조에 의해 여기에 포함됨)에 설명된 바와 같이, 분사 펌프의 홈 위치는 분사 사이클 동안 분사 펌프에서 가장 큰 이용가능한 체적을 제공하지만 분사 펌프가 제공할 수 있는 최대 이용가능한 체적보다는 작은 위치일 수 있다. 홈 위치는 펌프(100)의 사용되지 않는 정체(hold up) 체적을 감소시키도록 분사 사이클에 대한 다양한 파라미터에 기초하여 선택된다. 피드 펌 프(150)는 마찬가지로 자신의 최대 이용가능한 체적보다는 작은 체적을 제공하는 홈 위치에 돌아갈 수 있다.
배출 세그먼트의 시작시, 격리 밸브(130)는 개방되고 배리어 밸브(135)는 폐쇄되고 배출 밸브(145)는 개방된다. 또 다른 실시예에서, 배리어 밸브(135)는 배출 세그먼트 동안에는 개방된 채 있고 배출 세그먼트의 종료시 폐쇄될 수 있다. 이 시간 동안, 배리어 밸브(135)가 개방된 경우, 압력 센서(112)에 의해 측정될 수 있는 분사 챔버 내의 압력은 필터(120) 내의 압력에 의해 영향을 받을 것이기 때문에 제어기는 압력을 알 수 있다. 피드-스테이지 펌프(150)는 개방된 배출 밸브(145)를 통하여 필터(120)로부터 기포를 제거하도록 유체에 압력을 인가한다. 피드-스테이지 펌프(150)는 소정의 속도로 배출을 발생시키도록 제어될 수 있으며, 더 긴 배출 시간 및 더 작은 배출 속도를 허용함으로써 배출 소비량의 정확한 제어가 가능하다. 피드 펌프가 공기 스타일 펌프인 경우, 배출 유체 경로에 유체 흐름 제한이 배치될 수 있고, 피드 펌프에 인가되는 공기압(pneumatic pressure)은 "배출" 설정 포인트 압력을 유지하기 위해 증가되거나 감소될 수 있으며, 다른 방식의 제어없는 방법의 일부 제어를 제공한다.
퍼지 세그먼트의 시작시, 격리 밸브(130)는 폐쇄되고, 배리어 밸브(135)는 배출 세그먼트에서는 개방된다면 폐쇄되고, 배출 밸브(145)는 폐쇄되고, 퍼지 밸브(140)는 개방되고 인렛 밸브(125)는 개방된다. 분사 펌프(180)는 퍼지 밸브(140)를 통하여 기포를 배출하도록 분사 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가한다. 정적 퍼지 세그먼트 동안, 분사 펌프(180)는 정지되지만, 퍼지 밸브(140)는 공기를 배출 하기를 계속하도록 개방된 채로 남는다. 퍼지 또는 정적 퍼지 세그먼트 동안에 제거되는 임의의 과도한 유체는 펌프(100)의 외부로 경로지정(예를 들어, 유체 소스로 되돌아가거나 폐기됨)되거나 피드-스테이지 펌프(150)로 재순환된다. 준비 세그먼트 동안, 피드-스테이지 펌프(150)가 소스(예를 들어, 소스 용기)의 분위기 압력(ambient pressure)에 도달할 수 있도록 격리 밸브(130) 및 배리어 밸브(135)는 개방되고 퍼지 밸브(140)는 폐쇄될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 모든 밸브는 준비 세그먼트에서 폐쇄될 수 있다.
분사 세그먼트 동안, 아웃렛 밸브(147)는 개방되고 분사 펌프(180)는 분사 챔버(185) 내의 유체에 압력을 인가한다. 아웃렛 밸브(147)는 분사 펌프(180)보다 더 느리게 제어에 반응할 수 있기 때문에, 아웃렛 밸브(147)가 먼저 개방된 다음, 일부 소정의 시간 후에 분사 모터(200)가 시작될 수 있다. 이는 분사 펌프(180)가 부분적으로 개방된 아웃렛 밸브(147)를 통하여 유체를 미는(push) 것을 방지한다. 또한, 이는 유체가 밸브 개방(이는 미니펌프임)으로 인해 야기되는 분사 노즐의 상승에 이어 모터 동작에 의해 야기되는 유체 움직임을 촉진하는 것을 방지한다. 다른 실시예에서는, 아웃렛 밸브(147)가 개방되고 동시에 분사 펌프(180)에 의해 분사가 시작될 수 있다.
분사 노즐 내의 과도한 유체가 제거되는 추가의 석백(suckback) 세그먼트가 수행될 수 있다. 석백 세그먼트 동안, 아웃렛 밸브(147)는 폐쇄될 수 있고, 과도한 유체를 아웃렛 노즐의 외부로 빨아들이도록 이차 모터 또는 진공이 사용될 수 있다. 대안으로서, 아웃렛 밸브(147)가 개방된 채 남고, 분사 모터(200)는 이러한 유 체를 다시 분사 챔버로 역동시킬 수 있다. 석백 세그먼트는 과도한 유체가 웨이퍼 상에 떨어지는 것을 방지하도록 돕는다.
펌프(100)의 실시예는 압력이 처리 유체에 미치는 불리한 영향을 감소시키는 것을 돕도록 다양한 펌프 제어 메커니즘 및 밸브 타이밍을 채용할 수 있다. 도 3은 도 2의 펌프(100)의 다단 동작의 다양한 세그먼트에 대한 예시적인 밸브 및 분사 모터 타이밍의 도면이다. 다른 동작 순서도 가능하다. 여러 밸브가 세그먼트 변경 중에 동시에 폐쇄되는 것으로 도시되어 있지만, 밸브의 폐쇄는 압력 스파이크를 감소시키도록 약간의 간격(예를 들어, 100 밀리초)을 갖고 타이밍될 수 있다. 예를 들어, 배출 및 퍼지 세그먼트 사이에, 격리 밸브(130)는 배출 밸브(145) 직전에 폐쇄될 수 있다. 그러나, 다른 밸브 타이밍이 본 발명의 다양한 실시예에 이용될 수 있음을 주목하여야 한다. 또한, 여러 가지 세그먼트가 함께 수행될 수 있다(예를 들어, 충진/분사 스테이지가 동시에 수행될 수 있으며, 이 경우 분사/충진 세그먼트에서 인렛 및 아웃렛 밸브가 개방될 수 있음). 특정 세그먼트가 각각의 주기 동안 반복되어야 하는 것은 아님을 더 주목하여야 한다. 예를 들어, 퍼지 및 정적 퍼지 세그먼트는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 배출 세그먼트는 매 사이클마다 수행되지 않을 수 있다.
다양한 밸브의 개방 및 폐쇄는 펌프(100) 내의 유체에 압력 스파이크를 야기할 수 있다. 아웃렛 밸브(147)는 정적 퍼지 세그먼트 동안 폐쇄돼기 때문에, 정적 퍼지 세그먼트의 종료시 퍼지 밸브(140)의 폐쇄는 예를 들어, 분사 챔버(185) 내의 압력 증가를 야기할 수 있다. 이는 각각의 밸브가 폐쇄될 때 적은 체적의 유체를 배출할 수 있기 때문에 발생할 수 있다. 보다 구체적으로, 많은 경우에 유체가 챔버(185)로부터 분사되기 전에 펌프(100)로부터의 유체 분사에 있어서 튀는 것(sputtering)이나 기타 동요(perturbation)를 방지하기 위하여 퍼지 사이클 및/또는 정적 퍼지 사이클이 분사 챔버(185)로부터 공기를 퍼지하는 데 사용된다. 그러나, 정적 퍼지 사이클의 종료시, 퍼지 밸브(140)는 분사 시작을 위한 준비로 분사 챔버(185)를 밀폐시키기 위하여 폐쇄된다. 퍼지 밸브(140)가 폐쇄됨에 따라, 과도한 유체의 체적(퍼지 밸브(140)의 정체 체적과 대략 같음)을 분사 챔버(185)로 몰아넣게 되고, 이어서 분사 챔버(185)는 유체의 분사를 위해 의도한 기준(baseline) 압력보다 높이 분사 챔버(185) 내의 유체 압력의 증가를 야기한다. 이러한 과도한 압력(기준보다 높음)은 이어지는 유체 분사에 대해 문제를 야기할 수 있다. 이들 문제는 낮은 압력 응용예의 경우 더욱 악화될 수 있는데, 퍼지 밸브(140)의 폐쇄로 인해 야기되는 압력 증가가 분사를 위해 바람직한 기준 압력에 대한 비율이 더 클 수 있기 때문이다.
보다 구체적으로, 퍼지 밸브(140)의 폐쇄로 인해 발생하는 압력 증가 때문에, 압력이 감소되지 않으면, 이어지는 분사 세그먼트 동안 웨이퍼 상에 유체가 "튀는 것(spitting)", 이중 분사 또는 기타 바람직하지 못한 유체 동역학이 발생할 수 있다. 또한, 이러한 압력 증가가 펌프(100)의 동작 동안 일정하지 않을 수 있기 때문에, 이들 압력 증가는 다음의 분사 세그먼트 동안 유체 분사량 또는 기타 분사 특성의 변동을 야기할 수 있다. 이러한 분사의 변동은 이어서 웨이퍼 스크랩(scrap) 및 웨이퍼 재작업의 증가를 야기할 수 있다. 분사 챔버(185) 내의 유체 에 대한 원치않는 압력 증가를 고려하기 위해, 정적 퍼지 세그먼트 동안 분사 모터(200)는 배리어 밸브(135), 퍼지 밸브(140) 및/또는 분사 챔버(185) 내의 압력 증가를 야기할 수 있는 기타 소스의 폐쇄로 인해 야기되는 임의의 압력 증가를 보상하기 위해 소정의 간격만큼 피스톤(192)을 후진(back out)시키도록 역동할 수 있다.
상기 설명된 펌프 제어 메커니즘은 펌프(100)에 완만한 유체 처리 특성을 제공한다. 분사 세그먼트 전에 분사 챔버 내의 압력 변동을 보상함으로써, 잠재적으로 손상을 입힐 수 있는 압력 스파이크를 피하거나 완화시킬 수 있다. 압력이 처리 유체에 미치는 바람직하지 못한 영향을 감소시키는 것을 돕도록 다른 펌프 제어 매커니즘 및 밸브 타이밍이 또한 이용되거나 구현될 수 있다.
도 4는 펌프(100)에 대한 펌프 어셈블리의 일 실시예의 도면이다. 펌프(100)는 펌프(100)를 통한 다양한 유체 흐름 경로를 정의하고 피드 챔버(155) 및 분사 챔버(185)를 적어도 부분적으로 정의하는 분사 블록(205)을 포함할 수 있다. 분사 펌프 블록(205)은 PTFE, 변경된 PTFE 또는 기타 재료의 단일 블록일 수 있다. 이들 재료는 많은 처리 유체와 반응하지 않거나 최소한으로 반응하기 때문에, 이들 재료를 사용함으로써 흐름 전달 및 펌프 챔버는 최소한의 추가의 하드웨어를 이용하여 분사 블록(205)으로 바로 가공될 수 있다. 분사 블록(205)은 결과적으로 통합된 유체 매니폴드(manifold)를 제공함으로써 파이핑(piping)에 대한 필요성을 감소시킨다. 분사 블록(205)은 예를 들어, 유체가 수신되는 인렛(210), 배출 세그먼트 동안 유체를 배출하기 위한 배출 아웃렛(215)을 포함하는 다양한 외부 인렛 및 아웃렛을 포함할 수 있다.
공급 라인(260)은 유체가 펌프(100)의 다양한 컴포넌트로 흐를 수 있게 해주도록 구성되는 복수의 밸브를 갖는 밸브 플레이트(230)에 압력 또는 진공을 제공한다. 밸브의 활성화는 각각의 공급 라인(260)에 압력 또는 진공을 지시하는 밸브 제어 매니폴드(302)에 의해 제어된다. 각각의 공급 라인(260)은 작은 오리피스(orifice)를 갖는 피팅(fitting)(예를 들어, 피팅(318))을 포함할 수 있다. 이 오리피스는 피팅(318)이 부착되는 대응하는 공급 라인(260)의 직경보다 더 작은 직경(예를 들어, 대략 .010 인치의 직경)으로 이루어질 수 있다. 따라서, 피팅(318)의 오리피스는 공급 라인(260)에 제한을 두는 역할을 할 수 있다. 각각의 공급 라인(260)의 오리피스는 공급 라인에의 압력 인가와 진공 인가 간의 급격한 압력 차이의 영향을 완화시키는 것을 돕고, 따라서 밸브에의 압력 인가와 진공 인가 간의 전이를 매끄럽게 할 수 있다. 즉, 오리피스는 압력 변화가 하향 밸브의 다이어프램에 미치는 영향을 감소시키도록 돕는다. 이는 밸브가 보다 매끄럽게 개방 및 폐쇄될 수 있게 해주고, 밸브의 개방 및 폐쇄에 의해 야기될 수 있는 시스템 내의 보다 매끄러운 압력 전이의 증가로 이어질 수 있으며, 사실상 밸브 자체의 수명(longevity)을 증가시킬 수 있다.
밸브 제어 매니폴드(302)는 밸브 플레이트(230)에 압력/진공을 선택적으로 지시하도록 일 세트의 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 특정 솔레노이드가 밸브에 진공 또는 압력을 지시하도록 밸브 상에 있는 경우, 구현예에 따라, 솔레노이드는 열을 발생할 것이다. 이 예에서, 밸브 제어 매니폴드(302)는 분사 블록(205) 및 특히 분사 챔버(185)로부터 떨어져 있는 백 플레이트(도시되지 않음) 상에 실장된 인쇄 회로 보드("PCB")(397)에 실장된다. 이는 밸브 제어 매니폴드(302)의 솔레노이드로부터의 열이 분사 블록(205) 내의 유체에 영향을 미치는 것을 방지하도록 돕는다. 이러한 백 플레이트는 밸브 제어 매니폴드(302) 및 PCB(397)로부터 열을 방산시키며 펌프(100)에 대한 히트 싱크로서 작용할 수 있는 가공 알루미늄 또는 기타 재료로 제조될 수 있다. 밸브 제어 매니폴드(302)는 펌프(100)의 밸브를 제어하기 위해 다양한 공급 라인(260)에 진공/압력을 지시하도록 솔레노이드를 개방/폐쇄시키도록 PCB(397)로부터 신호를 수신할 수 있다. 다시, 도 3에 도시된 바와 같이, 밸브 제어 매니폴드(302)는 열이 분사 블록(205) 내의 유체에 미치는 영향을 감소시키기 위해 분사 블록(205)으로부터 PCB(397)의 말단부(distal end)에 위치될 수 있다. 또한, PCB 설계 및 공간 제약에 기초하여 실행가능한 범위에서, 열을 발생시키는 컴포넌트는 열의 영향을 또 다시 감소시키도록 분사 블록(205)으로부터 떨어져있는 PCB의 측부 상에 배치될 수 있다.
펌프(100)는 도 3의 예에서는 PCB(397) 상에 구현되는 펌프 제어기(도 1의 펌프 제어기(20))와 통신하기 위한 여러 인터페이스를 포함한다. 펌프(100)의 예시적인 인터페이스는 압력 센서(112)가 제어기(20)와 압력 판독을 통신할 수 있게 해주는 하나 이상의 와이어(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 분사 모터(200)는 분사 모터(200)를 움직이게 하도록 펌프 제어기(20)로부터 신호를 수신하기 위해 모터 제어 인터페이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다. 또한, 분사 모터(200)는 펌프 제어기(20)에 (예를 들어, 위치 라인 인코더로부터의) 위치 정보를 포함하는 정보를 통신할 수 있다. 마찬가지로, 피드 모터(175)는 펌프 제어기(20)로부터 제어 신호를 수신하고 펌프 제어기(20)에 정보를 통신하도록 통신 인터페이스(도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
상기 설명된 펌프(100)는 예로써 제공된 것이며, 이에 한정되지 않고, 본 발명의 실시예는 다른 펌프 구성에 대하여 구현될 수 있음을 주목하여야 한다.
상기 설명된 바와 같이, 펌프 제어기(20)는 반도체 제조 시스템에서 다양한 모터 및 솔레노이드에 국부적으로 그리고/또는 내부적으로 신호를 제공(즉, 밸브를 개방/폐쇄하도록)할 수 있고, (펌프 제어기(20)에 대한 원격 또는 외부적으로) 다른 디바이스에 데이터를 제공할 수 있다. 이전 버전의 펌프 제어기는 통신하는 데 직렬 접속 및 이산 입력/출력 라인을 사용한다. 직렬 접속은 인간 기계 인터페이스("MMI")에 대응하여 데이터를 송신/수신하는 데 사용된다. 반면에, 이산 라인은 트리거 신호, 알람 신호 등과 같은 신호를 전달한다. 각각의 이산 라인은 전용 기능을 위한 것이며, 특정 목적을 갖는 신호를 전달한다(예를 들어, 이산 라인을 통한 신호는 펌프 제어기에 대해 특정 목적 또는 의미를 가짐). 예를 들어, 특정 이산 라인 상의 상태 변경(예를 들어, 로우로부터 하이로 가거나, 하이로부터 로우로 감)은 분사의 시작을 나타낼 수 있으며, 또 다른 이산 라인 상의 신호는 분사의 종료를 나타낼 수 있다.
도 5는 펌프(5018)와 외부 디바이스(5016) 사이에 데이터를 전송하기 위한 종래의 데이터 통신 시스템(5000)을 도시한다. 펌프(5018)는 내장형 인터페이스(5004)를 갖는 펌프 제어기(5020)를 갖는다. 데이터 통신 인터페이스(5004)는 데이터를 송신 및 수신하기 위한 직렬 접속(5008), 이산 입력을 전달하기 위한 이산 입력 라인(5010) 및 이산 출력을 전달하기 위한 이산 출력 라인(5012)을 포함할 수 있다. 또한, 데이터 통신 인터페이스(5004)는 전원 및 접지 라인(5014)을 포함할 수 있다. 디바이스(5016)(예를 들어, 컴퓨터와 같은 인간 기계 인터페이스 디바이스 또는 제조 툴)는 데이터 통신 인터페이스(5004)에 대응하는 데이터 통신 인터페이스(5006)를 갖는다. 직렬 접속(5008)은 예를 들어, 디바이스(5016)에 관한 데이터를 통신하는 데 사용될 수 있다. 이산 입력 라인(5010)은 펌프(5018)에 진행(Go), 정지(Stop), 오류 클리어 기능(Clear Error Function)과 같은 이산 신호를 전송하는 데 사용될 수 있다. 이산 출력(5012)은 디바이스(5016)에 준비(Ready), 오류(Error), 경고(Warning)와 같은 이산 신호를 전달하는 데 사용될 수 있다. 각각의 이산 입력 라인 및 이산 출력은 이산 의미를 갖는 신호를 전달한다(예를 들어, 이산 라인을 통한 신호는 펌프 제어기(5020)에 대해 특정 의미를 가짐). 따라서, 데이터 통신 인터페이스(5004)는 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 22개의 라인을 필요로 할 것이다. 이들 라인은 데이터 통신 매체(5002)로서 묶일(bundle) 수 있다.
도 6은 펌프 제어기와 트랙(track) 디바이스 사이에 데이터를 전송하기 위한 종래의 데이터 통신 시스템(5700)의 또 다른 예이다. 시스템(5000)과 마찬가지로, 시스템(5700)은 펌프 제어기와 트랙 디바이스(즉, 제조 툴) 사이에 이산 신호를 전달하기 위한 이산 라인을 사용한다. 도 6이 예시하는 바와 같이, 펌프 제어기와 트랙 디바이스 사이에 라인 통신의 일대일 대응이 존재한다. 또한, 각각의 데이터 패킷은 펌프 제어기에 직접 송신되기 때문에, 실시간으로 해석되고 작용된다. 또한, 펌프 제어기 또는 펌프를 변경하는 것은 펌프 제어기에 있는 인터페이스 또는/및 트랙 디바이스에 있는 인터페이스 중 하나 또는 둘 다가 대응하여 변경되어야 할 것임을 의미할 수 있다.
도 5의 데이터 통신 시스템(5000) 및 도 6의 시스템(5700)은 몇몇 제한점을 갖는다. 먼저, 필요한 컨덕터의 수(즉, 도 5에서는 적어도 22개 및 도 6에서는 적어도 17개)는 데이터 통신 인터페이스(5004)에 대한 케이블 또는 케이블들을 거대하게 한다. 다수의 펌프 및/또는 제한된 윤곽(footprint)을 갖는 펌핑 시스템에 있어서, 케이블링이 가치있는 공간을 차지할 것이기 때문에 이는 문제가 될 수 있다. 또한, 이산 라인은 그 거리가 제한된다. 또 다른 제한점으로서, 도 5의 데이터 통신 인터페이스(5004)는 8개의 이산 입력 및 8개의 이산 출력으로 제한된다. 따라서, 제어기(5006)가 통신하는 툴 또는 컴퓨터가 더 많은 이산 신호를 필요로 하는 경우, 데이터 통신 인터페이스(5004) 및 펌프 제어기(5020)(즉, 펌프(5018)의 하드웨어)는 변경되어야 한다. 또 다른 제한점으로서, 종래의 개발된 펌프는 통상적으로 데이터 통신을 위한 네트워크(예를 들어, RS-232 네트워크)에 접속되었다. 펌프에 문제가 있어 교체되어야 하는 경우, 전체 교체 펌프가 재구성되어야 한다. 예를 들어, 22개의 이산 라인을 사용하는 펌프가 17개의 이산 라인을 사용하는 펌프로 교체되는 경우, 데이터 통신 인터페이스가 변경되어야 함은 물론, 전체 교체 펌프가 적절하게 기능하기 위하여 자격을 갖추어야 하고 그리고/또는 네트워크에 대해 재조정되어야 할 것이다. 이 프로세스는 교체 펌프가 라인을 통해 일어나는 데 필요한 시간을 늦출 수 있다.
본 발명의 실시예는 펌프를 다른 디바이스(들)와 인터페이스시키는 다기능성 I/O 시스템, 방법 및 디바이스로 이러한 제한점들에 대처한다. 도 7은 펌프(5100)를 디바이스(5616)와 인터페이스시키는 I/O 인터페이스 디바이스 또는 모듈(5550)을 갖는 I/O 시스템(5500)의 일 실시예의 도면이다. 도 7의 실시예에서, 펌프(5100)는 상기 설명된 바와 같은 펌프 제어기(20)와 유사한 펌프 제어기(5520)를 포함한다. 펌프 제어기(5520)는 펌프(5100)에 대하여 데이터를 통신하기 위한 데이터 통신 인터페이스(5504)를 포함한다. 데이터 통신 인터페이스(5504)는 직렬 데이터 송신 라인(5522 및 5524), 직렬 데이터 수신 라인(5526 및 5528), 클럭 라인(5530), 슬레이브 인에이블(slave enable) 라인(5532) 및 전원/접지 라인(5534)을 포함할 수 있다.
분사 프로세스 파라미터, 방법, 시스템 변수 및 기타 프로세스 데이터는 일 세트의 직렬 라인(예를 들어, 직렬 송신 라인(5522) 및 직렬 수신 라인(5526))을 통해 펌프 제어기(5520)로/로부터 전송될 수 있다. 예를 들어, 트리거, 오류 표시, 및 이산 신호로서 이전에 전달된 데이터의 다른 부분을 전송하는데, 다른 직렬 라인이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 데이터의 이들 부분은 패킷으로 형성되고 제2 직렬 포트를 통해 직렬로 전송된다. 도 7에 도시된 예에서, 클럭 라인(5530)은 동기화 클럭 신호를 전달하고, 슬레이브 인에이블 라인(5532)은 데이터의 전송에 관한 신호를 전달한다.
알 수 있듯이, 도 7의 구성은 14개의 컨덕터만 필요로 한다. 이들 라인은 단일 케이블(5502) 또는 다수 케이블로 묶일 수 있다. 예를 들어, 데이터 통신 인터페이스(5504)는 3미터를 초과하여 연장할 수 있는 표준형 15 컨덕터형 케이블을 통하여 접속할 수 있다. 구현예에 따라, 더 많거나 더 적은 직렬 통신 라인이 사용될 수 있고 또한 이산 통신 라인도 사용될 수 있음을 주목하여야 한다.
I/O 인터페이스 모듈(5550)은 제1 데이터 통신 인터페이스(5506) 및 제2 데이터 통신 인터페이스(5604)를 포함한다. 도 8에 의해 예시된 바와 같이, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 제3 데이터 통신 인터페이스(도 7에는 도시되지 않음)를 포함하도록 구현될 수 있다. 이 제3 데이터 통신 인터페이스는 프로그래밍 및/또는 진단 목적을 위해 I/O 인터페이스 모듈(5550)을 인간 기계 인터페이스("MMI")와 접속시킬 수 있다. 제1 데이터 통신 인터페이스(5506)는 펌프 제어기(5520)의 데이터 통신 인터페이스(5504)에 대응한다. 예를 들어, 데이터 통신 인터페이스(5506)는 또한 표준형 15 컨덕터형 케이블(예를 들어, 케이블(5502))에 접속할 수 있다. 제2 데이터 통신 인터페이스(5604)는 디바이스(5616)의 데이터 통신(5606)에 대응한다. 제2 데이터 통신 인터페이스(5604)는 펌프 제어기(5520)의 데이터 통신 인터페이스(5504)와 매칭하지 않아도 되며, 인터페이스 모듈(5550)로 기존의, 표준형 또는 맞춤형 펌프 케이블링을 포함한 모든 임의의 케이블링을 수용하도록 맞춤화되거나 구성될 수 있다. 따라서, 데이터 통신 인터페이스(5604)와 데이터 통신 인터페이스(5602)를 접속시키는 케이블(5602)은 표준형 또는 맞춤형일 수 있다. 예를 들어, 데이터 통신 인터페이스(5604)는 예로써 RS-232, RS-422 또는 RS-485(이에 한정되는 것은 아님)를 수용할 수 있다. 이 방식으로, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프 의 데이터 통신 인터페이스를, 펌프와 통신하는 디바이스에 의해 사용되는 또 다른 유형의 인터페이스와 인터페이스시킬 수 있다. 또한, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프를 네트워크(예를 들어, RS-232 네트워크 또는 기타 네트워크)와 인터페이스시킬 수 있다.
I/O 인터페이스 모듈(5550)은 또한 프로세서(5556)(예를 들어, CPU, PIC, DSP, ASIC 또는 기타 프로세서)와, 제1 데이터 통신 인터페이스(5506) 및 제2 데이터 통신 인터페이스(5604)와 연결된(즉, 통신할 수 있는) 관련 로직을 더 포함할 수 있다. 프로세서의 일례로는 아리조나주 챈들러의 MICROCHIP Technology Inc.에 의한 PIC PIC18F8720-I/PT 8-bit 마이크로제어기가 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체(5558)(예를 들어, RAM, ROM, 플래시 메모리, EEPROM, 자기 저장장치, 광학 저장장치) 또는 기타 컴퓨터 판독가능한 매체는 프로세서(5556)에 의해 실행가능한 소프트웨어 또는 프로그램 명령어(5552)를 담을 수 있다. 컴퓨터 판독가능한 매체(5558)는 온보드 프로세서(5556)일 수 있음을 주목하여야 한다. 또한, 명령어(5552)는 데이터 통신 인터페이스(5604)를 통해 수신된 데이터를 펌프 제어기(5520)에 의해 사용가능한 포맷으로, 그리고 데이터 통신 인터페이스(5506)를 통하여 수신된 데이터를 데이터 통신 인터페이스(5604)를 통하여 접속된 디바이스(5616)에 의해 사용가능한 포맷으로 번역(translate)하도록 실행가능하다. 예를 들어, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 이산 라인 신호를 직렬 통신을 위한 패킷 내의 비트에 매핑(map)하기 위한 로직을 포함할 수 있다.
예로서, 데이터 통신 인터페이스(5604)가 펌프(5100)로/로부터 프로세스 변 수 및 기타 변수 데이터(예를 들어, 디바이스(5616)와 연관된 데이터)를 전송하기 위한 직렬 통신 라인(5662), 트리거 1을 위한 라인(5666), 트리거 2를 위한 라인(5668), 트리거 3을 위한 라인(5670), 오류 클리어를 위한 라인(5672), 준비 신호를 위한 라인(5674), 오류 신호를 위한 라인(5676), 사전분사(pre-dispense) 신호를 위한 라인(5678) 및 분사 신호를 위한 라인(5680)을 포함한다고 가정하자. I/O 인터페이스 모듈(5550)이 직렬 통신 라인(5662)을 통하여 직렬 데이터를 수신하면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 조작하거나 조작하지 않고 직렬 통신 라인(5526)을 통해 펌프(5100)에 데이터를 전달할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈(5550)이 라인(5666, 5668, 5670 또는 5672)을 통해 데이터를 수신하면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 패킷 내의 대응하는 비트를 설정하고, 직렬 데이터 라인(5526 또는 5528)을 통해 펌프(5100)에 패킷을 송신할 수 있다.
또한, 예를 들어, I/O 인터페이스 모듈(5550)이 12 바이트 패킷을 형성하며 4 바이트(즉, 32 비트)가 펌프(5100)에 인터페이스(5506)를 통하여 수신되는 데이터를 전송하기 위해 보유되고, 3 kHz에서 동작한다고 더 가정하자. 각각의 라인(이 경우에는 32개의 라인까지)에는 패킷의 일 비트가 할당될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 트리거 1을 나타내는 신호가 라인(5666)을 통해 수신되는 경우, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 다음의 아웃고잉 패킷에 제1 데이터 비트(또는 라인(5066)에 대응하는 다른 비트)를 설정할 수 있다. 펌프(5100)가 패킷을 수신하면, 펌프 제어기(5520)는 비트를 판독하고, 트리거 1이 어서트(assert)되어 있고 대응하여 동작하리라는 것을 알 것이다. 반대 방향으로는, 펌프 제어기(5520)는 준비 상태와 같 은 데이터를 적합한 비트(즉, 라인(5674)에 대응하는 패킷의 데이터 비트)로 I/O 인터페이스 모듈(5550)에 전달할 수 있다. I/O 인터페이스 모듈(5550)이 펌프(5100)로부터 패킷을 수신하면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 라인(5674)을 통해 적합한 상태를 어서트할 수 있다. 따라서, 이 예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프 데이터에 대한 병렬-직렬 컨버터로서 동작한다.
일 실시예에 따르면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 다양한 라인을 통해 어서트되고 대응하는 비트로 설정되는 신호의 의미에 불가지론적일(agnostic) 수 있다. 예를 들어, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 라인(5666)을 통해 신호를 수신하면, 단순히 펌프(5100)에의 다음의 아웃고잉 패킷의 적합한 비트를 설정한다. 이 경우, 펌프(5100)에서의 펌프 제어기(5520)는 수신된 비트를 트리거 1로서 해석하는 일을 담당한다. 펌프(5100)에서의 소프트웨어는 특정 상태에 대응하도록 비트를 해석하도록 사용자 구성가능할 수 있음을 주목하여야 한다. 예를 들어, 소프트웨어는 데이터 비트 1을 트리거 1 비트로서 또는 데이터 비트 5를 트리거 1 비트로서 사용하도록 구성될 수 있다. 따라서, 펌프(5100)에서의 소프트웨어는 입력/출력 패킷을 해석/형성하는 데 있어서 유연성을 제공할 수 있다.
마찬가지로, I/O 인터페이스 모듈(5550)이 라인(5674)에 대응하는 비트가 설정된 펌프(1500)로부터의 패킷을 수신하면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 라인(5674)을 통해 신호를 어서트할 수 있다. 이 경우에, (신호가 어서트되는) 디바이스(5616)는 신호를 준비 상태를 나타내는 것으로 해석하는 일을 담당한다. I/O 인터페이스 모듈(5550)로부터 송신된 패킷 내의 다른 비트는 예를 들어 모듈 유형, 어드레싱 정보 또는 기타 정보를 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프(5100)에 의해 설정된 비트 또는 인터페이스(5604)를 통해 어서트된 신호를, 비트/신호에 응답하여 동작을 취하도록 해석하기 위한 프로그래밍 및/또는 적합한 로직을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 디바이스(5616)로부터의 신호가 I/O 인터페이스 모듈(5550)에 수신된 후에, 그 신호에 대해 해석하고 동작하기 위한 로직 또는 인텔리전스(intelligence)가 I/O 인터페이스 모듈(5550)과 펌프 제어기(5520) 사이에 할당된다. 구현예에 따라서, 할당은 분산되거나(예를 들어, 50-50) 최적화(예를 들어, 스마트 펌프 제어기 또는 스마트 I/O 인터페이스 모듈)될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 단순히 직렬-병렬 데이터 변환을 제공하며, 그에 따라 매우 적은 계산 전력 및 메모리를 필요로 한다. 일부 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 대부분의 펌프 제어 기능을 수행하도록 구성( 및 대응하여 구비)될 수 있다. 이 방식으로, 펌프 제어기에서는 매우 적은 인텔리전스와 그에 따른 계산 전력 및 메모리가 요구된다. 이러한 펌프 제어기는 모터(들) 및 밸브를 국부적으로 제어하기 위해 기본적인 기능을 처리하기만 하면 될 것이다. 일부 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 하나보다 많은 펌프를 지원하도록 구성( 및 대응하여 구비)될 수 있다.
도 8은 펌프 제어기(예를 들어, IntelliGen® Mini Photochemical Dispense System의 펌프 제어기)를 외부 트랙 디바이스와 인터페이스시키는 I/O 인터페이스 장치를 포함하는 I/O 인터페이스 시스템(5800)의 하나의 예시적인 실시예를 나타내는 블록도이다. 이 예에서, 도 3의 PCB(397)와 마찬가지로, 시스템(5800)의 I/O 인터페이스 장치는 PCB 상에 구현된다. 도 7의 I/O 인터페이스 모듈(5550)과 마찬가지로, 시스템(5800)의 I/O 인터페이스 PCB는 프로세서, 메모리, 메모리 상에 내장되는 명령어, 및 하나는 펌프 제어기와 인터페이스시키고 하나는 트랙 디바이스와 인터페이스시키는 것인 두 개의 데이터 통신 인터페이스를 갖는다. 도 8은 예로써 I/O 인터페이스 PCB가 수신된 데이터에 대해 해석하고 동작하는 데 있어서 인텔리전스를 갖는 것을 나타낸다. 도 8의 I/O 인터페이스 PCB는 당해 분야에서의 모든 임의의 펌프를 이용하여 교체 또는 작업하도록 용이하게 맞춤화될 수 있다. 예를 들어, I/O 인터페이스 PCB는 트랙 디바이스로부터 수신된 신호를 사용하여 펌프 제어기가 모터를 움직이게 하는지의 여부를 판정한다. 또한, 이들 신호를 사용하여 "위조(fake)" 또는 시뮬레이트된 신호(예를 들어, 인코더 및 홈 센서 신호)를 생성하고, 오류를 방지하기 위해 그것들을 트랙 디바이스에 송신할 수 있다. I/O 인터페이스 PCB는 항상 최소 분사 압력보다는 높을 일정한 "위조" 아날로그 전압을 송신하도록 구성될 수 있다. 다른 "위조" 신호는 퍼지 장애 신호, 온도 신호 등을 포함할 수 있다. 이들 "위조" 신호는 오류를 감소시키고 펌핑 시스템의 매끄럽고 최적화된 동작을 보정하는 것을 도울 수 있다. 입력/출력 기능 이외에, I/O 인터페이스 PCB는 직렬-병렬 변환 및 네트워크 통신과 같은 다양한 기능을 제공하도록 구성될 수 있다.
I/O 인터페이스 시스템(5500 및 5800)은 이전의 펌프 제어 인터페이스 시스템 이상의 여러 가지 이점을 제공한다. 먼저, 서로 다른 I/O 인터페이스 모듈은 서로 다른 기능성을 지원할 수 있다. 예를 들어, 상기의 예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 네 개의 이산 입력 및 네 개의 이산 출력을 지원한다. 그러나, 다른 인터페이스 모듈은 더 많은 입력 및 출력을 지원할 수 있다. 사용자가 데이터 통신 인터페이스(5504) 및/또는 펌프(5100)의 펌프 제어기(5520)를 교체해야 하는 것보다 추가의 기능을 지원하기 원하는 경우, 사용자는 단순히 I/O 인터페이스 모듈(5550)을 새롭거나 다른 버전의 I/O 인터페이스 모듈로 교체할 것이다. 이전의 예에서 계속하여, 사용자가 네 개의 이산 입력/출력 시스템으로부터 다섯 개의 이산 입력/출력 시스템으로 변경하기 원하는 경우, 사용자는 단순히 I/O 인터페이스 모듈(5550)을 5개의 이산 라인을 지원하는 새로운 I/O 인터페이스 모듈로 교체할 수 있다. 또한, 사용자가 컴퓨터 시스템을 변경하고 그리고/또는 새로운 물리적 인터페이스를 갖게 될 경우, 사용자는 펌프에서의 임의의 인터페이스를 변경할 필요 없이, I/O 인터페이스 모듈(5550)을 새로운 물리적 인터페이스 및/또는 새로운 컴퓨터 시스템(들)을 수용할 수 있는 것으로 변경할 수 있다. 이는 새로운 시스템( 및 그에 따른 사용자)이 펌프와의 통신을 확립/재확립하는 데 걸리는 시간을 단축시킨다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 또 다른 이점으로는 인터페이스 모듈이 네트워크(예를 들어, RS-232 네트워크)를 통하여 다른 디바이스에 접속되는 경우 네트워크 어드레싱을 처리할 수 있다는 점이다. 인터페이스 모듈 뒤의 펌프가 문제가 있어 교체되어야 하는 경우, 새로운 펌프가 구형 인터페이스 모듈에 투과적으 로(transparently) 접속될 수 있다. 네트워크 어드레스는 펌프보다 인터페이스 모듈과 연관되기 때문에, 새로운 펌프가 구형 펌프를 교체하도록 부가될 때 네트워크 어드레스는 재조정되어야 할 필요는 없다.
본 발명의 실시예에 의해 제공되는 또 다른 이점으로는 발명자 Cedrone 등에 의해 2005년 12월 5일 제출된 그 명칭이 "감소된 폼 팩터를 갖는 다단 펌프에 대한 시스템 및 방법(SYSTEM AND METHOD FOR MULTI-STAGE PUMP WITH REDUCED FORM FACTOR)"인 미국 가특허 출원번호 제60/742,435호(대리인 문서 번호: ENTG1720)(참조에 의해 여기에 포함됨)에 설명되어 있는 펌프와 같은 신형 펌프가 구형 제어 시스템과 인터페이스시킬 수 있게 해준다는 점이다. 예를 들어, 구형의 다단 펌프 제어 시스템은 모터 신호를 포함하여 각각의 펌프 스테이지에 대한 신호를 어서트할 것이다. 인터페이스 모듈은 이들 신호를 패킷화된 신호로 번역하고 15 라인형 케이블을 통하여 데이터 패킷을 펌프에 송신할 수 있다. 펌프 소프트웨어는 데이터 패킷을 판독하여 어느 비트가 설정되었는지 판정하고 적합한 동작(예를 들어, 밸브를 폐쇄 또는 개방함, 모터를 전진 또는 후진하도록 움직이게 하는 등)을 취할 수 있다. 따라서, 신규 펌프는 서로 다른 물리적 인터페이스를 사용하고 구형 제어 루틴을 구현하는 구형 제어 시스템에 의해 제어될 수 있다.
여기에 개시된 I/O 인터페이스 모듈의 실시예는 신호를 펌프에 의해 사용가능한 데이터로 번역하도록 제어 시스템에 의해 어서트되는 신호를 처리할 수 있음을 주목하여야 한다. 예를 들어, 제어 시스템은 도 8에 도시된 바와 같이 단순히 특정 라인을 통해 모터를 시계방향 또는 반시계방향으로 움직이게 하기 위한 신호를 어서트할 수 있다. 또 다른 예로서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 특정 라인을 통해 모터를 시계방향 또는 반시계방향으로 움직이게 하기 위한 신호를 데이터 패킷 내의 위치 데이터로 번역할 수 있다. 데이터 패킷이 펌프(5100)에서 수신되면, 펌프 제어기(5520)는 모터(예를 들어, 피드 모터/분사 모터)의 새로운 위치를 결정하도록 적합한 비트를 판독할 것이다. 따라서, 데이터 라인과 패킷의 비트 사이에 일대일 대응이 존재하지 않을 수 있다(즉, 이산 라인이 필수적이지 않음).
상기 예에서 나타낸 바와 같이, I/O 인터페이스 모듈(5550)에 의해 수신된 특정 라인 상의 신호는 I/O 프로세서 또는 제어기(5556)로 하여금 다수 비트를 설정하도록 신호의 일부 처리를 수행하게 할 수 있다. 마찬가지로, 펌프(5100)로부터 수신된 패킷의 다수 비트는 I/O 인터페이스 모듈(5550)로 하여금 특정 라인 또는 라인들을 퉁해 신호를 어서트하게 하도록 I/O 프로세서 또는 제어기(5556)에 의해 처리될 수 있다.
일부 실시예에서, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 아날로드-디지털 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 아날로그 신호를 디지털화하여 아날로그 형태로 수신된 정보를 펌프(5100)에 패킷으로 송신하고, 펌프(5100)로부터 수신된 패킷화된 데이터를 아날로그 신호로 변환할 수 있다. 또한, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프(5100)가 지원하지 않고 펌프(5100)에 통신적으로 연결된 컴퓨터 또는 기타 디바이스에 의해 예상될 수 있는 일부 기능을 지원할 수 있다. 이 방식으로, I/O 인터페이스 모듈(5550)은 펌프(5100)에 대한 기능성을 가상화하고 적합한 신호를 외부 컴퓨터 또는 디바이스에 어서트할 수 있다.
도 9는 펌프 제어기(5520)의 일 실시예를 구현하는 PCB의 제1면 또는 상면(5920)을 도시한다. 도 10은 펌프 제어기(5520)의 일 실시예를 구현하는 도 9의 PCB의 제2면(저면)(5925)을 도시한다. 아래의 표 1은 도 9 및 도 10의 PCB에 대하여 예시적인 BOM을 제공한다:
Figure 112008045224245-pct00001
Figure 112008045224245-pct00002
Figure 112008045224245-pct00003
Figure 112008045224245-pct00004
Figure 112008045224245-pct00005
도 11은 I/O 인터페이스 모듈(5550)의 일 실시예를 구현하는 회로 보드의 제1면 또는 상면(5950)의 도면이다. 도 12는 I/O 인터페이스 모듈(5550)의 일 실시예를 구현하는 도 11의 회로 보드의 제2면 또는 저면(5955)의 도면이다. 아래의 표 2는 I/O 인터페이스 모듈(5550)의 일 실시예에 대하여 샘플 BOM을 제공한다:
Figure 112008045224245-pct00006
Figure 112008045224245-pct00007
Figure 112008045224245-pct00008
여기에 개시된 본 발명의 실시예는 많은 이점을 제공한다. 하나의 이점으로는, 종래의 시스템에서 사용된 이산 라인에 의해 부과되는 거리 제한을 없앰으로써, 본 발명의 실시예는 케이블 접속/접속해제가 펌프가 동작하는 영역으로부터 제거되거나 분리될 수 있게 해준다는 점이 있다. 도 13은 하나 이상의 펌프(100)(100a ... 100n)를 다른 디바이스(5602)와 인터페이스시키기 위한 I/O 인터페이스 모듈(5551) 및 하나 이상의 케이블(5502)을 포함하는 I/O 시스템(5501)의 도면이다. 도 13에 도시된 바와 같이, I/O 인터페이스 모듈(5551)은 케이블(5502)의 종단에 있다. I/O 인터페이스 모듈(5551)에 플러그인함으로써, 디바이스(5602)는 일부 간격 떨어져 있는 펌프(5100)를 제어할 수 있다. 이는, 펌프가 종종 해로운 처리 화학물을 사용하며 펌프가 동작하는 곳 부근에서 전기 접속을 플러그/언플러그하는 것이 위험할 수 있기 때문에 이점이 된다.
도 13이 예시하는 바와 같이, I/O 인터페이스 모듈(5551)은 다수의 펌프에 대한 신호/데이터가 단일 모듈을 통하여 경로지정될 수 있도록 하나보다 많은 펌프 제어기(20a ... 20n)와 인터페이스시키는 하나보다 많은 데이터 통신 인터페이스(5506)로 구성될 수 있다. 이러한 구성은 케이블링을 상당히 감소시킬 수 있다. I/O 인터페이스 모듈(5551)은 구현예에 따라, 다른 디바이스와 인터페이스시키기 위한 하나 이상의 데이터 통신 인터페이스(5604)를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예의 또 다른 이점은, I/O 인터페이스 모듈이 펌프에서 요구되는 계산 전력 및/또는 데이터 저장 공간을 감소시킬 수 있다는 점이다. 도 13에 도시된 예에서, 메모리(5558) 상에 있는 소프트웨어 명령어(5552)는 I/O 제어기 또는 프로세서(5556)로 하여금 효율적이고 일관된 방식으로 복수의 펌프(100a ... 100n)를 지원하게 할 수 있다. 예를 들어, I/O 제어기(5556)는 펌프(100a)가 유휴 상태에 있는 동안, 펌프(100b) 등을 지원할 수 있다. 모터 움직임(movement)과 같은 국부적 제어 기능과 달리, 펌프(100a ... 100n)를 제어하기 위한 로직 및 그에 따른 인텔리전스는 보다 강력하고 신속한 프로세서 및 가능한 더 큰 메모리를 갖는 I/O 인터페이스 모듈(5551)에 할당될 수 있다. 이 구성은 펌프 제어기의 기능성의 분산을 가능하게 한다. 또한, 이러한 구성은 복수의 펌프보다 단일 모듈 상에 고가의 부품(예를 들어, 프로세서, 메모리 등)을 구현하는 것이 보다 경제적이고 효율적일 것이기 때문에, 비용을 상당히 감소시킬 수 있다.
도 14는 복수의 펌프(100a ... 100n)를 복수의 디바이스(5602)와 인터페이스시키기 위한 복수의 I/O 인터페이스 모듈(5552a ... 5552n) 및 복수의 케이블(5502)을 갖는 I/O 시스템(5502)의 도면이다. I/O 시스템(5502)에서, 펌프(100a ... 100n)를 제어하기 위한 로직은 복수의 I/O 인터페이스 모듈(5552a ... 5552n) 사이에 할당되거나 분산될 수 있다. 이는 펌프(100a ... 100n)의 처리 전력에 관계없이 행해질 수 있다. 대안으로서, 펌프(100a ... 100n)를 제어하기 위한 로직/기능성은 복수의 I/O 인터페이스 모듈(5552a ... 5552n) 및 복수의 펌프(100a ... 100n) 사이에 할당되거나 분산될 수 있다. 다른 구현예가 또한 가능하다.
본 발명은 예시적인 실시예에 관련하여 상세하게 설명되었지만, 이러한 설명은 단지 예로써 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 안됨을 이해하여야 한다. 따라서, 본 발명의 실시예의 상세사항의 수많은 변경 및 본 발명의 추가의 실시예가 본 발명의 설명을 참조하여 당해 기술 분야에 숙련된 기술을 가진 자에게 명백할 것이며 이들에 의해 행해질 수 있음을 더 이해하여야 한다. 모든 이러한 변경 및 추가의 실시예는 본 발명의 사상 및 범위 내에 속하는 것으로 고려된다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구범위 및 그의 합법한 동등물에 의해 결정되어야 한다.

Claims (25)

  1. 입력/출력 인터페이스 장치에 있어서,
    회로 보드에 배치되는 프로세서;
    상기 프로세서에 연결되어 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 소프트웨어 명령어들을 담고 있는 전달하는 컴퓨터로 판독 가능한 매체;
    온보드(on board) 펌프 제어기에 펌프를 연결하도록 구성되는 제1 데이터 통신 인터페이스; 및
    제2 직렬 통신 링크 및 하나 이상의 이산(discrete) 통신 라인들을 통해 펌프 트랙에 연결되도록 구성되는 제2 데이터 통신 인터페이스
    를 포함하고,
    상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 제1 직렬 통신 링크에 의해 상기 펌프 제어기에 연결되도록 구성되고,
    각각의 이산 통신 라인은 펌프 기능에 연관된 이산 신호를 전달하고,
    상기 소프트웨어 명령어들은 상기 제2 직렬 통신 링크를 통해 제1 데이터 통신 프로토콜로부터 제2 데이터 통신 프로토콜로 수신된 펌프 제어 커맨드(command)를 변환하고, 상기 하나 이상의 이산 통신 라인들을 통해 수신된 신호를 상기 제2 데이터 통신 프로토콜에 매핑(map)하고, 상기 제2 데이터 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제2 직렬 통신 링크를 통해 상기 펌프 제어기와 통신하도록 실행 가능한 입력/출력 인터페이스 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 상기 펌프 제어기에 데이터를 송신하기 위한 직렬 데이터 송신 라인, 상기 펌프 제어기로부터 데이터를 수신하기 위한 직렬 데이터 수신 라인, 동기화 클럭(clock) 신호를 전달하기 위한 클럭 라인, 슬레이브 인에이블(enable) 라인, 및 전원/접지 라인을 포함하는 입력/출력 인터페이스 장치.
  4. 제3항에 있어서, 제1 케이블은 상기 직렬 데이터 송신 라인, 상기 직렬 데이터 수신 라인, 상기 클럭 라인, 상기 슬레이브 인에이블 라인, 및 상기 전원/접지 라인을 묶은(bundle) 것인 입력/출력 인터페이스 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 상기 펌프 제어기에 그리고 상기 펌프 제어기로부터 데이터를 전달하기 위한 이산 통신 라인들을 포함하고, 각각의 이산 통신 라인은 상기 펌프 제어기의 기능과 연관된 이산 신호를 전달하는 것인 입력/출력 인터페이스 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제1 케이블은 15 또는 그보다 적은 수의 컨덕터들을 가지는 입력/출력 인터페이스 장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제1 케이블은 3 미터를 초과하여 연장할 수 있는 입력/출력 인터페이스 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 소프트웨어 명령어들은 상기 제1 직렬 통신 링크를 통해 상기 펌프로부터 정보를 수신하고, 상기 펌프 트랙에 하나 이상의 위조(fake) 신호들을 어서트(assert)하도록 실행 가능한 입력/출력 인터페이스 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 적어도 하나의 펌프 제어기를 적어도 하나의 제어 디바이스와 인터페이스(interface) 하는 방법에 있어서,
    회로 보드 상에 제1 입력/출력 인터페이스 모듈을 구현하는 단계;
    제2 직렬 통신 링크를 통해 제1 데이터 통신 프로토콜로부터 제2 데이터 통신 프로토콜로 수신된 펌프 제어 커맨드(command)를 변환하는 단계;
    하나 이상의 이산(descrete) 통신 라인들을 통해 수신된 신호를 상기 제2 데이터 통신 프로토콜에 매핑(mapping)하는 단계; 및
    상기 제2 데이터 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제2 직렬 통신 링크를 통해 상기 펌프 제어기와 통신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 입력/출력 인터페이스 모듈은
    프로세서;
    상기 프로세서에 연결되어 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 소프트웨어 명령어들을 담고 있는 컴퓨터로 판독 가능한 매체;
    온보드(on board) 펌프 제어기에 펌프를 연결하도록 구성되는 제1 데이터 통신 인터페이스; 및
    상기 제2 직렬 통신 링크 및 상기 하나 이상의 이산(discrete) 통신 라인들을 통해 펌프 트랙에 연결되도록 구성되는 제2 데이터 통신 인터페이스
    를 포함하고,
    상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 제1 직렬 통신 링크에 의해 상기 펌프 제어기에 연결되도록 구성되고, 각각의 이산 통신 라인은 펌프 기능에 연관된 이산 신호를 전달하는 인터페이스 방법.
  15. 삭제
  16. 제14항에 있어서, 제1 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 제어 디바이스로부터의 신호를 해석하고 제2 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 펌프 제어기에 대응하는 신호를 어서트(assert)하도록, 그리고 상기 제2 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 펌프 제어기로부터의 신호를 해석하고 상기 제1 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 제어 디바이스에 대응하는 신호를 어서트하도록, 상기 제1 입력/출력 인터페이스 모듈을 구성하는 단계를 더 포함하는 인터페이스 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 제어 디바이스로부터의 신호를 이용하여, 상기 펌프 제어기가 모터를 움직이게 해야 하는지의 필요성 및 대응하는 프로세스를 결정하도록, 상기 제1 입력/출력 인터페이스 모듈을 구성하는 단계를 더 포함하는 인터페이스 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 제어 디바이스로부터 수신된 신호를 이용하여, 하나 이상의 오류를 방지하기 위해, 시뮬레이션(simulation)된 신호를 생성하고 상기 제어 디바이스에 상기 시뮬레이션된 신호를 다시 송신하도록, 상기 제1 입력/출력 인터페이스 모듈을 구성하는 단계를 더 포함하는 인터페이스 방법.
  19. 시스템에 있어서,
    온보드(on-board) 펌프 제어기를 포함하는 펌프;
    제어 시스템과의 인터페이스를 제공하는 펌프 트랙; 및
    상기 펌프 및 상기 펌프 트랙과 이격된(separate) 입력/출력 인터페이스 모듈
    을 포함하고,
    상기 입력/출력 인터페이스 모듈은 제1 데이터 통신 인터페이스 및 제2 데이터 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 입력/출력 인터페이스 모듈은 제1 직렬 통신 링크를 통해 상기 온보드 펌프 제어기에, 그리고 제2 직렬 통신 링크 및 하나 이상의 이산 라인들을 통해 상기 펌프 트랙에 연결되고, 상기 입력/출력 인터페이스 모듈은:
    상기 제1 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 펌프 트랙으로부터 펌프 제어 커맨드(command)를 변환하고, 상기 제2 데이터 통신 프로토콜에 따라 상기 펌프 제어기에 상기 펌프 제어 커맨드를 전달하고,
    상기 하나 이상의 이산 통신 라인들을 통해 수신된 신호를 상기 제2 데이터 통신 프로토콜에 매핑(map)하고, 상기 제2 데이터 통신 프로토콜을 이용하여 상기 제2 직렬 통신 링크를 통해 상기 펌프 제어기와 통신하는 시스템.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 상기 펌프 제어기에 데이터를 송신하기 위한 직렬 데이터 송신 라인, 상기 펌프 제어기로부터 데이터를 수신하기 위한 직렬 데이터 수신 라인, 동기화 클럭(clock) 신호를 전달하기 위한 클럭 라인, 슬레이브 인에이블(enable) 라인, 및 전원/접지 라인을 포함하는 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 입력/출력 인터페이스 모듈과 상기 펌프 제어기 사이에 연결된 제1 케이블은 상기 직렬 데이터 송신 라인, 상기 직렬 데이터 수신 라인, 상기 클럭 라인, 상기 슬레이브 인에이블 라인, 및 상기 전원/접지 라인을 묶은(bundle) 것인 시스템.
  22. 제21항에 있어서, 상기 제1 케이블은 15 또는 그보다 적은 수의 컨덕터들을 가지는 시스템.
  23. 제21항에 있어서, 상기 제1 케이블은 3 미터를 초과하여 연장할 수 있는 시스템.
  24. 제19항에 있어서, 상기 제1 데이터 통신 인터페이스는 상기 펌프 제어기에 그리고 상기 펌프 제어기로부터 데이터를 전달하기 위한 이산(discrete) 통신 라인들을 포함하고, 각각의 이산 통신 라인들은 상기 펌프 제어기의 기능과 연관된 이산 신호를 전달하는 것인 시스템.
  25. 제19항에 있어서, 상기 입력/출력 인터페이스 모듈은 상기 제1 직렬 통신 링크를 통해 상기 펌프로부터 정보를 수신하고, 상기 펌프 트랙에 하나 이상의 위조 신호들을 어서트(assert)하도록 구성되는 시스템.
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