KR101622467B1 - 진공 제어 시스템 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절하고, 상기 챔버 내의 압력 측정값을 측정하는 밸브 구동 모듈 및 PID(Proportional Integral Derivative) 이득 및 상기 압력 설정값과 상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산하고, 상기 연산된 압력 보정값을 상기 벨브제어신호로 피드백하여 상기 피드백된 밸브제어신호에 따라 상기 밸브 구동 모듈을 제어하는 밸브 구동 컨트롤러를 포함하는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 개시한다.

Description

진공 제어 시스템 및 그 방법{VACUUM CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}
본 발명은 진공 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 반도체 소자를 제조하는데 적합한 진공 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 고정밀도를 요구하므로 높은 청결도와 특수한 제조 기술이 요구되고 있다. 이러한 이유로 반도체 소자는 공기 중에 포함된 이물질의 접촉을 완전하게 차단할 수 있는 진공 상태에서 제조된다.
반도체 소자를 제조하는 제조라인은 웨이퍼를 처리하기 위한 챔버가 구비되고, 챔버 내를 진공 상태로 만들기 위한 진공 펌프가 구비된다. 또한, 챔버와 진공 펌프사이에 설치되어 챔버 내의 압력을 조절하는 밸브가 구비될 수 있다. 밸브는 챔버와 진공 펌프를 연결하는 연결관에 플랜지 이음으로 결합될 수 있고, 진공 펌프의 배기구로부터 역류되는 오염물질을 차단할 수 있으며, 챔버 내의 진공 상태를 유지하기 위하여 챔버 내의 압력을 조절할 수 있다.
또한, 반도체 소자를 제조하는 제조라인은 챔버 내의 압력을 측정하는 압력 센서 또는 진공 센서가 구비될 수 있다. 또한 반도체 소자를 제조하는 제조라인은 측정된 압력 측정값을 참조하여 반도체 소자 제조에 얻어지는 결과물의 품질을 모니터링하는 수단이 존재할 수 있다.
한편, 종래의 기술은 밸브를 시간 변화에 따라 완전 오픈 또는 완전 클로즈 방식으로 개폐하여 챔버 내의 압력을 조절함으로 챔버 내의 압력 변동이 심할 수 있고, 그로 인하여 반도체 소자에 대한 공정 불량을 제공할 수 있다.
또한, 종래의 기술은 압력 센서를 통하여 챔버 내의 불안정한 진공 상태를 발견할 수 있지만, 챔버 내의 불안정한 진공 상태를 안정 상태로 제어하는 기술이 미비하여 반도체 소자의 공정 불량 및 그로 인한 사고가 발생할 수 있다.
대한민국 공개특허 제1020050120283호(2005.12.22), "반도체 제조 장치의 압력 검출기 신뢰성 테스트 방법" 대한민국 등록특허 제100874895호(2008.12.12), "반도체 소자 제조에 적합한 진공압력 제어장치"
본 발명의 일실시예는 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절함으로써, 챔버 내의 압력 변동을 최소화하는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일시시예는 PID 연산을 기반으로 압력 설정값 및 압력 측정값 간의 압력 보정값을 연산하고, 연산된 압력 보정값을 벨브제어신호로 피드백하여 챔버 내의 불안정한 진공 상태를 안정된 진공 상태로 제어하는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시하여 사용자가 실시간으로 반도체 소자를 제조하는 공정을 모니터링할 수 있는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는 사용자의 선택 입력에 의해 밸브의 개폐 각도를 조절하는 모드를 제공하는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 일실시예는 적어도 하나의 통신회선을 통하여 밸브 구동 모듈과 밸브 구동 컨트롤러와의 통신을 보장함으로써, 하나의 통신회선이 이상이 발생할 경우, 다른 하나의 통신회선을 통하여 통신을 수행할 수 있는 진공 제어 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템은 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절하고, 상기 챔버 내의 압력 측정값을 측정하는 밸브 구동 모듈 및 PID(Proportional Integral Derivative) 이득 및 상기 압력 설정값과 상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산하고, 상기 연산된 압력 보정값을 상기 벨브제어신호로 피드백하여 상기 피드백된 밸브제어신호에 따라 상기 밸브 구동 모듈을 제어하는 밸브 구동 컨트롤러를 포함한다.
상기 밸브 구동 모듈은 상기 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 상기 챔버 내의 압력을 조절하는 압력 조절부, 상기 챔버 내의 압력 측정값을 측정하는 압력 측정부 및 상기 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 컨트롤러로부터 수신하고, 상기 측정된 압력 측정값을 상기 밸브 구동 컨트롤러로 전송하는 구동 통신부를 포함할 수 있다.
상기 구동 통신부는 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 컨트롤러와 통신을 수행할 수 있다.
상기 밸브 구동 컨트롤러는 상기 PID 이득 및 상기 압력 설정값과 상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 상기 압력 보정값을 연산하는 연산부, 상기 밸브 구동 모듈로부터 상기 측정된 압력 측정값을 수신하고, 상기 압력 보정값에 따른 상기 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈로 전송하는 통신부, 상기 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하고, 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 연산부는 상기 오차를 근접 범위로 줄이기 위하여 P 이득을 선정하고, 상기 선정된 P 이득과 상기 오차를 곱셈하여 P 보정값을 연산하는 제1 연산부, 상기 P 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 초근접 범위로 줄이기 위하여 I 이득을 선정하고, 상기 선정된 I 이득과 상기 오차의 적분값을 곱셈하여 I 보정값을 연산하는 제2 연산부, 상기 I 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 일치 범위로 줄이기 위하여 D 이득을 선정하고, 상기 선정된 D 이득과 상기 오차의 미분값을 곱셈하여 D 보정값을 연산하는 제3 연산부 및 상기 P 보정값, 상기 I 보정값 및 상기 D 보정값을 합산하여 상기 압력 보정값을 연산하는 제4 연산부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 상기 밸브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 기반으로 상기 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템은 상기 밸브의 개폐 각도의 초기 위치를 세팅하는 초기화부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템은 상기 압력 설정값, 상기 압력 측정값, 상기 압력 보정값, 상기 벨브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시되는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
상기 모니터링부는 상기 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터로 표시할 수 있고, 상기 모니터링부는 사용자에 의해 입력되는 수동 압력 설정값, 수동 압력 보정값, 수동 밸브제어신호 및 피드백된 수동 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 선택 입력을 감지하며, 상기 제어부는 상기 선택 입력을 기반으로 상기 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템은 상기 압력 설정값, 상기 압력 측정값, 상기 압력 보정값, 상기 벨브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 문서 작성 도구를 통하여 열람 가능한 문서 데이터로 저장하는 저장부를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부는 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 밸브 구동 컨트롤러는 PID 이득 및 압력 설정값과 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산하는 연산부, 밸브 구동 모듈로부터 상기 측정된 압력 측정값을 수신하고, 상기 압력 보정값에 따른 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈로 전송하는 통신부, 상기 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 상기 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하고, 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템의 동작 방법은 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 밸브 구동 모듈로 전송하는 단계, 상기 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하는 단계, 상기 밸브 구동 모듈로부터 상기 챔버 내의 압력을 측정한 압력 측정값을 수신하는 단계, PID 이득 및 상기 압력 설정값과 상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산하는 단계 및 상기 압력 보정값에 따른 상기 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예는 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절함으로써, 챔버 내의 압력 변동을 최소화할 수 있다.
본 발명의 일시시예는 PID 연산을 기반으로 압력 설정값 및 압력 측정값 간의 압력 보정값을 연산하고, 연산된 압력 보정값을 벨브제어신호로 피드백하여 챔버 내의 불안정한 진공 상태를 안정된 진공 상태로 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시하여 사용자가 실시간으로 반도체 소자를 제조하는 공정을 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 사용자의 선택 입력에 의해 밸브의 개폐 각도를 조절하는 모드를 제공할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 적어도 하나의 통신회선을 통하여 밸브 구동 모듈과 밸브 구동 컨트롤러와의 통신을 보장함으로써, 하나의 통신회선이 이상이 발생할 경우, 다른 하나의 통신회선을 통하여 통신을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연산부를 도시한 블록도이다.
도 3은 밸브 구동 컨트롤러에서 사용자의 선택 입력을 감지하는 예이다.
도 4는 밸브 구동 컨트롤러에서 모니터링부의 인터페이스를 도시한 예이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 진공 제어 시스템은 밸브 구동 모듈(200) 및 밸브 구동 컨트롤러(100)를 포함한다.
밸브 구동 모듈(200)은 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버(202) 내의 압력을 조절하고, 챔버(202) 내의 압력 측정값을 측정한다.
이 때, 밸브 구동 모듈은 압력 조절부(210), 압력 측정부(220) 및 구동 통신부(230)를 포함할 수 있다.
압력 조절부(210)는 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버(202) 내의 압력을 조절할 수 있다. 보다 상세하게는, 압력 조절부(210)는 챔버(202)와 진공 펌프(201) 사이에 설치되어 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 밸브로 인가하고, 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버(202) 내의 압력을 조절할 수 있다.
압력 측정부(220)는 챔버(202) 내의 압력 측정값을 측정할 수 있다. 보다 상세하게는, 압력 측정부(220)는 챔버(202) 측에 구비된 압력 센서를 통하여 챔버 내의 압력을 측정하고, 상기 측정된 압력을 디지털 신호(예를 들어, 전압 신호)로 변환하여 압력 측정값을 생성할 수 있다.
압력 센서(또는 진공 센서)는 액체 또는 기체의 압력을 검출하고, 계측이나 제어에 사용되기 쉬운 전기신호로 변환하는 센서일 수 있다.
구동 통신부(230)는 밸브제어신호를 밸브 구동 컨트롤러(100)로부터 수신하고, 상기 측정된 압력 측정값을 밸브 구동 컨트롤러(100)로 전송할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 구동 통신부(230)는 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 밸브 구동 컨트롤러(100)와 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 구동 통신부(230)는 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 밸브 구동 컨트롤러(100)와 통신을 수행할 수 있다.
RS-232 시리얼 통신은 EIA(Electronic Industries Association)에 의해 규정되었으며 그 내용은 데이터단말기(DTE: Data Terminal Equipment)와 데이터통신기(DCE: Data Communication Equipment)사이의 인터페이스에 대한 전기적인 인수, 컨트롤 핸드쉐이킹, 전송속도, 신호 대기시간, 임피던스 인수 등을 정의할 수 있다.
RS-485 시리얼 통신은 EIA에 의해서 전기적인 사양이 규정되어 있으나 물리적인 커넥터 및 핀에 대한 사양은 아직 규정되어 있지 않다. RS-485 시리얼 통신인 경우, RS-232 시리얼 통신이나 RS-422 시리얼 통신처럼 전이중(Full Duplex) 가 아닌 반이중(Half Duplex) 전송 방식을 지원할 수 있다.
이더넷 통신은 근거리 통신망(LAN, Local Area Network)에 연결된 각각의 기기들 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있는 통신일 수 있다.
CAN 통신은 1985년 자동차 업체인 벤츠의 요구에 의하여 자동차 부품 업체인 독일의 Bosch사에서 차량 네트워크용으로 최초로 개발되었고, 2개의 선으로 여러가지 ECU(Electroinc Control Unit)를 병렬로 연결하고, ECU 상호간의 데이터를 우선순위대로 처리하여 송수신하는 통신일 수 있다.
펄스열 통신은 펄스 폭 변조(PWM, Pulse Width Modulation)일 수 있다.
밸브 구동 컨트롤러(100)는 PID(Proportional Integral Derivative) 연산을 기반으로 압력 설정값 및 측정된 압력 측정값 간의 압력 보정값을 연산하고, 연산된 압력 보정값을 벨브제어신호로 피드백하여 피드백된 밸브제어신호에 따라 밸브 구동 모듈을 제어한다.
이 때, 밸브 구동 컨트롤러(100)는 연산부(110), 통신부(120) 및 제어부(130)를 포함할 수 있다.
연산부(110)는 PID 이득(예를 들어, P 이득, I 이득 및 D 이득 등) 및 압력 설정값과 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 상기 압력 보정값을 연산할 수 있다. 이하, 도 2를 참조하여 압력 보정값을 연산하는 연산(110)에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연산부를 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 연산부(110)는 제1 연산부(111), 제2 연산부(112), 제3 연산부(113) 및 제4 연산부(114)를 포함할 수 있다.
제1 연산부(111)는 오차를 근접 범위로 줄이기 위하여 P 이득을 선정하고, 선정된 P 이득과 오차를 곱셈하여 P 보정값을 연산할 수 있다. 근접 범위는 압력 측정값이 압력 설정값으로 근접하는 범위(예를 들어, 오차가 10% 미만 등)를 일컬을 수 있다.
예를 들어, 제1 연산부(111)는 압력 측정값이 압력 설정값보다 늦게 도달하는 경우, P 이득을 증가시켜 P 이득을 선정할 수 있고, 제1 연산부(111)는 압력 측정값이 압력 설정값보다 오버슈트(Overshoot)되는 경우, P 이득을 감소시켜 P 이득을 선정할 수 있다.
제 2연산부(112)는 P 이득에 대한 선정이 완료되면, 오차를 초근접 범위로 줄이기 위하여 I 이득을 선정하고, 선정된 I 이득과 오차의 적분값을 곱셈하여 I 보정값을 연산할 수 있다. 초근접 범위는 압력 측정값이 압력 설정값으로 초근접하는 범위(예를 들어, 오차가 5% 미만 등)를 일컬을 수 있다.
제 3연산부(113)는 I 이득에 대한 선정이 완료되면, 오차를 일치 범위로 줄이기 위하여 D 이득을 선정하고, 선정된 D 이득과 오차의 미분값을 곱셈하여 D 보정값을 연산할 수 있다. 일치 범위는 압력 측정값이 압력 설정값으로 일치하는 범위(예를 들어, 오차가 1% 미만 등)를 일컬을 수 있다. 근접 범위, 초근접 범위 및 일치 범위는 실시예에 따라 달라 질 수 있다.
제 4연산부(114)는 P 보정값, I 보정값 및 D 보정값을 합산하여 압력 보정값을 연산할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 통신부(120)는 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 벨브제어신호를 밸브 구동 모듈(200)로 전송할 수 있다.
또한, 통신부(120)는 밸브 구동 모듈(200)로부터 측정된 압력 측정값을 수신하고, 압력 보정값에 따른 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈(200)로 전송할 수 있다.
보다 상세하게는, 통신부(120)는 밸브 구동 모듈(200)로부터 측정된 압력 측정값을 수신하고, PID 이득 및 압력 설정값과 수신된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 연산된 압력 보정값에 따른 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈(200)로 전송할 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 통신부(120)는 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 밸브 구동 모듈(200)과 통신을 수행할 수 있다.
제어부(130)는 챔버(202) 내의 압력이 조절되도록 제어하고, 상기 밸브 구동 모듈(200)과의 통신을 제어할 수 있다.
보다 상세하게는, 제어부(130)는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버(202) 내의 압력이 조절되도록 제어할 수 있고, 피드백된 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버(202) 내의 압력이 조절되도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(130)는 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 밸브 구동 컨트롤러(100)는 초기화부(140), 모니터링부(150) 및 저장부(160)를 더 포함할 수 있다.
초기화부(140)는 밸브의 개폐 각도의 초기 위치를 세팅할 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자를 제조하는 제조라인에서 웨이퍼를 공정 처리하기 위한 챔버 내의 압력은 웨이퍼의 양, 공정 처리 시간, 밸브의 개폐 각도를 가변 중 적어도 하나에 따라 달라질 수 있기 때문에, 초기화부(140)는 챔버 내의 압력을 조절하기 전에 밸브의 개폐 각도의 초기 위치를 세팅할 수 있다.
모니터링부(150)는 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시할 수 있다.
또한, 모니터링부(150)는 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터를 표시할 수 있다. 보다 상세하게는, 통신부(120)를 통하여 실시간으로 수신된 압력 측정값을 기반으로 연산부(110)는 실시간으로 압력 보정값을 연산하고, 통신부(120)는 압력 보정값에 대한 피드백된 밸브제어신호를 실시간으로 밸브 구동 모듈(200)로 전송하기 때문에, 모니터링부(150)는 이에 대한 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터로 표시할 수 있다.
또한, 모니터링부(150)는 사용자에 의해 입력되는 수동 압력 설정값, 수동 압력 보정값, 수동 밸브제어신호 및 피드백된 수동 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 선택 입력을 감지하고, 제어부(130)는 선택 입력을 기반으로 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어할 수 있다.
저장부(160)는 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 문서 작성 도구를 통하여 열람 가능한 문서 데이터로 저장할 수 있다. 문서 작성 도구는 Microsoft 및 한글과컴퓨터와 같은 업체에서 제공하는 문서 작성 도구 등이 포함될 수 있고, 이에 한정하지 않는다.
도 3은 밸브 구동 컨트롤러에서 사용자의 선택 입력을 감지하는 예이다.
도 3을 참조하면, 밸브 구동 컨트롤러(300)는 누름식 버튼(Pressure Button), 스위치 버튼(Switch Button) 중 적어도 하나를 통하여 사용자의 선택 입력을 감지할 수 있다.
밸브 구동 컨트롤러(300)에서 사용자의 선택 입력은 자동/수동 제어 버튼(310), PID 제어 버튼(320), PID 구동 버튼(330) 및 밸브 개폐 버튼(340)를 통하여 감지될 수 있다.
자동/수동 제어 버튼(310)에서 자동 제어 버튼에 대한 선택 입력이 감지되는 경우, 밸브 구동 컨트롤러(300)는 사용자의 추가적 선택 입력 없이 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절되도록 제어할 수 있다. 또한, 자동/수동 제어 버튼(310)에서 수동 제어 버튼에 대한 선택 입력이 감지되는 경우, 밸브 구동 컨트롤러(300)는 사용자의 선택 입력에 의해 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절되도록 제어할 수 있다.
사용자가 수동 제어 버튼을 입력하는 경우, 사용자는 PID 제어 버튼(320), PID 구동 버튼(330) 및 밸브 개폐 버튼(340)에 대한 입력을 할 수 있고, 입력에 대한 결과는 모니터링부(350)를 통하여 확인할 수 있다.
또한, 사용자가 PID 제어 버튼(320)을 입력하는 경우, PID 구동 버튼(330) 및 밸브 개폐 버튼(340)에 대한 입력을 할 수 있다.
PID 구동 버튼(330)은 PID 이득에 대한 선택 버튼(예를 들어, PID 이득을 선택하는 버튼, 증가시키는 버튼 및 감소시키는 버튼 등)일 수 있고, 밸브 개폐 버튼(340)은 밸브의 개폐 여부(예를 들어, 오픈(Open) 버튼 및 클로즈(Close) 버튼 emd)를 선택하는 버튼일 수 있다.
실시예에 따르면, 모니터링부(350)는 도시된 도 3과 같이 사용자의 선택 입력에 대한 결과를 표시할 수도 있고, 사용자의 선택 입력을 감지할 수 있다. 이하, 도 4를 참조하여 사용자의 선택 입력을 감지하는 모니터링부(350)의 인터페이스에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 구동 모듈 컨트롤러에서 모니터링부의 인터페이스를 도시한 예이다.
도 4를 참조하면, 모니터링부의 인터페이스(400)는 그래픽 유저 인터페이스(GUI, Graphic User Interface)일 수 있고, 모니터링부는 키보드(Keboard), 마우스(Mouse), 터치 스크린(Touch Screen), 누름식 버튼, 스위치 중 적어도 하나를 통하여 사용자의 선택 입력을 감지할 수 있다.
모니터링부의 인터페이스(400)는 파일(File) 창(410), 옵션(Option) 창(420), 포트(Port) 창(431), 포트 상태(Port State) 창(432), PID 제어 창(433), 디스플레이 제어 창(434), 디스플레이 창(440), 상태 표시 창(450), 모드(Mode) 창(460) 및 종료(Exit) 창(470)을 포함할 수 있다.
모니터링부는 파일 창(410)의 선택 입력을 감지하는 경우에 저장 창, 복사 창 및 엑셀 창 및 종료 창(470)을 표시할 수 있다. 또한, 모니터링부는 저장 창의 선택 입력을 감지하는 경우, 저장부는 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부는 데이터를 문서 작성 도구를 통하여 열람 가능한 문서 데이터로 저장할 수 있고,데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터(예를 들어, 그래프 형태의 데이터)로 저장할 수 있다. 또한, 모니터링부는 복사 창의 선택 입력을 감지하는 경우, 데이터를 클립보드로 복사할 수 있다. 또한, 모니터링부는 엑셀 창의 선택 입력을 감지하는 경우, 모니터링부는 문서 작성 도구에 포함되는 엑셀 프로그램을 통하여 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터로 표시할 수 있다. 모니터링부는 종료 창(470)의 선택 입력을 감지하는 경우, 제어부는 모니터링의 동작을 종료시키도록 제어할 수 있다.
모니터링부는 옵션 창(420)의 선택 입력을 감지하는 경우에 경로 창 및 이더넷 창을 표시할 수 있다. 또한, 모니터링부는 경로 창의 선택 입력을 감지하는 경우, 모니터링부는 데이터를 저장하는 경로를 표시할 수 있고, 저장부는 저장하는 경로를 통하여 실시간으로 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 모니터링부는 이더넷 창의 선택 입력을 감지하는 경우, 모니터링부는 인터넷 통신망을 접속하는 화면을 제공할 수 있다.
모니터링부는 포트 창(431)의 선택 입력을 감지하는 경우, 적어도 하나의 통신 회선(예를 들어, 시리얼 포트 등) 및 전송 속도(Baud rate)에 대한 입력 화면을 표시할 수 있다. 또한, 모니터링부는 포트 상태 창(432)을 통하여 현재 가용할 수 있는 통신 회선을 표시할 수 있다.
모니터링부는 PID 제어창(433)의 선택 입력을 감지하는 경우, 모니터링부는 PID 이득에 대한 선택 입력을 할 수 있도록 표시할 수 있다.
모니터링부는 디스플레이 제어 창(434)의 선택 입력을 감지하는 경우, 모니터링부는 디스플레이 창(440)의 크기를 조절할 수 있는 화면을 표시할 수 있다.
디스플레이 창(440)은 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 통계 데이터(예를 들어, 그래프 형태의 데이터)를 표시될 수 있다.
상태 표시 창(450)은 밸브의 개폐 각도, 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 선택 입력을 표시할 수 있다. 예를 들어, 모니터링부는 상태 표시 창(450)에서 밸브의 개폐 각도를 90도로 오픈되도록 입력하는 오픈 창, 밸브의 개폐 각도를 0도로 클로즈되도록 입력하는 크로즈 창 및 밸브의 개폐 각도를 임의로 입력하는 각도 창을 표시할 수 있다.
모니터링부는 모드 창을 통하여 사용자에 의해 입력되는 수동 압력 설정값, 수동 압력 보정값, 수동 밸브제어신호 및 피드백된 수동 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 선택 입력을 감지할 수 있다.
제어부는 선택 입력을 기반으로 모니터링의 인터페이스를 제어할 수 있고, 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 진공 제어 시스템의 동작 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 진공 제어 시스템의 동작 방법은 단계 510에서, 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 밸브 구동 모듈로 전송한다.
보다 상세하게는, 단계 510은 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 밸브 구동 모듈로 전송할 수 있다.
진공 제어 시스템의 동작 방법은 단계 520에서, 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절되도록 제어한다.
본 발명의 일측에 따르면, 단계 520은 RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
진공 제어 시스템의 동작 방법은 단계 530에서, 밸브 구동 모듈로부터 챔버 내의 압력을 측정한 압력 측정값을 수신한다.
진공 제어 시스템의 동작 방법은 단계 540에서, PID 이득 및 압력 설정값과 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산한다.
본 발명의 일측에 따르면, 단계 510은 오차를 근접 범위로 줄이기 위하여 P 이득을 선정하고, 선정된 P 이득과 오차를 곱셈하여 P 보정값을 연산하는 단계, P 이득에 대한 선정이 완료되면, 오차를 초근접 범위로 줄이기 위하여 I 이득을 선정하고, 선정된 I 이득과 오차의 적분값을 곱셈하여 I 보정값을 연산하는 단계, I 이득에 대한 선정이 완료되면, 오차를 일치 범위로 줄이기 위하여 D 이득을 선정하고, 선정된 D 이득과 오차의 미분값을 곱셈하여 D 보정값을 연산하는 단계 및 P 보정값, I 보정값 및 D 보정값을 합산하여 압력 보정값을 연산하는 단계를 포함할 수 있다.
진공 제어 시스템의 동작 방법은 단계 550에서, 압력 보정값에 따른 피드백된 밸브제어신호를 밸브 구동 모듈로 전송한다.
본 발명의 일측에 따르면, 진공 제어 시스템의 동작 방법은 피드백된 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있고, 압력 설정값, 압력 측정값, 압력 보정값, 벨브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 문서 작성 도구를 통하여 열람 가능한 문서 데이터로 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 밸브 구동 컨트롤러 110: 연산부
111: 제1 연산부 112: 제2 연산부
113: 제3 연산부 114: 제4 연산부
120: 통신부 130: 제어부
140: 초기화부 150: 모니터링부
160: 저장부 200: 밸브 구동 모듈
201: 진공 펌프 202: 챔버
210: 압력 조절부 220: 압력 측정부
230: 구동 통신부

Claims (14)

  1. 기 설정된 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력을 조절하고, 상기 챔버 내의 압력 측정값을 측정하는 밸브 구동 모듈; 및
    PID(Proportional Integral Derivative) 이득 및 상기 압력 설정값과 상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 기반으로 압력 보정값을 연산하며, 상기 연산된 압력 보정값을 상기 벨브제어신호로 피드백하여 상기 피드백된 밸브제어신호에 따라 상기 밸브 구동 모듈을 제어하는 밸브 구동 컨트롤러를 포함하고,
    상기 밸브 구동 모듈은
    상기 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 컨트롤러로부터 수신하고, 상기 측정된 압력 측정값을 상기 밸브 구동 컨트롤러로 전송하며, 적어도 어느 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 컨트롤러와 통신을 수행하는 구동 통신부를 포함하며,
    상기 밸브 구동 컨트롤러는
    상기 측정된 압력 측정값 간의 오차를 근접 범위로 줄이기 위하여 P 이득을 선정하고, 상기 선정된 P 이득과 상기 오차를 곱셈하여 P 보정값을 연산하는 제1 연산부;
    상기 P 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 초근접 범위로 줄이기 위하여 I 이득을 선정하고, 상기 선정된 I 이득과 상기 오차의 적분값을 곱셈하여 I 보정값을 연산하는 제2 연산부;
    상기 I 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 일치 범위로 줄이기 위하여 D 이득을 선정하고, 상기 선정된 D 이득과 상기 오차의 미분값을 곱셈하여 D 보정값을 연산하는 제3 연산부;
    상기 P 보정값, 상기 I 보정값 및 상기 D 보정값을 합산하여 상기 압력 보정값을 연산하는 제4 연산부;
    상기 압력 설정값, 상기 압력 측정값, 상기 압력 보정값, 상기 밸브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 어느 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시하며, 상기 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 그래프 형태의 통계 데이터로 표시하는 모니터링부; 및
    상기 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하고, 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하며, 상기 적어도 어느 하나의 통신회선이 이상이 발생할 경우, 상기 이상이 발생된 통신회선을 제외한 다른 하나의 통신회선을 통하여 통신을 수행하도록 제어하는 제어부
    를 포함하는 진공 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 구동 모듈은
    상기 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 상기 챔버 내의 압력을 조절하는 압력 조절부; 및
    상기 챔버 내의 압력 측정값을 측정하는 압력 측정부
    를 더 포함하는 진공 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 구동 통신부는
    RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 상기 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 컨트롤러와 통신을 수행하는
    진공 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브 구동 컨트롤러는
    상기 밸브 구동 모듈로부터 상기 측정된 압력 측정값을 수신하고, 상기 압력 보정값에 따른 상기 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈로 전송하는 통신부
    를 더 포함하는 진공 제어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 밸브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 기반으로 상기 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어하는
    진공 제어 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 밸브의 개폐 각도의 초기 위치를 세팅하는 초기화부
    를 더 포함하는 진공 제어 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링부는
    사용자에 의해 입력되는 수동 압력 설정값, 수동 압력 보정값, 수동 밸브제어신호 및 피드백된 수동 밸브제어신호 중 적어도 하나에 대한 선택 입력을 감지하고,
    상기 제어부는
    상기 선택 입력을 기반으로 상기 밸브의 개폐 각도를 실시간으로 가변시키도록 제어하는
    진공 제어 시스템.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 밸브 구동 컨트롤러는
    상기 압력 설정값, 상기 압력 측정값, 상기 압력 보정값, 상기 벨브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 하나를 문서 작성 도구를 통하여 열람 가능한 문서 데이터로 저장하는 저장부
    를 더 포함하는 진공 제어 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    RS-232 시리얼 통신, RS-485 시리얼 통신, 이더넷(Ethernet) 통신, CAN(Controller Area Network) 통신, 펄스열(Pulse String) 통신, 전압 신호를 전송하는 통신 및 이를 응용한 통신 중 어느 하나가 적용된 상기 적어도 하나의 통신회선을 통하여 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하는
    진공 제어 시스템.
  13. PID 이득 및 압력 설정값과 측정된 압력 측정값 간의 오차를 근접 범위로 줄이기 위하여 P 이득을 선정하고, 상기 선정된 P 이득과 상기 오차를 곱셈하여 P 보정값을 연산하는 제1 연산부;
    상기 P 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 초근접 범위로 줄이기 위하여 I 이득을 선정하고, 상기 선정된 I 이득과 상기 오차의 적분값을 곱셈하여 I 보정값을 연산하는 제2 연산부;
    상기 I 이득에 대한 선정이 완료되면, 상기 오차를 일치 범위로 줄이기 위하여 D 이득을 선정하고, 상기 선정된 D 이득과 상기 오차의 미분값을 곱셈하여 D 보정값을 연산하는 제3 연산부;
    상기 P 보정값, 상기 I 보정값 및 상기 D 보정값을 합산하여 압력 보정값을 연산하는 제4 연산부;
    밸브 구동 모듈로부터 상기 측정된 압력 측정값을 수신하고, 상기 압력 보정값에 따른 피드백된 밸브제어신호를 상기 밸브 구동 모듈로 전송하는 통신부;
    상기 압력 설정값을 포함하는 밸브제어신호 및 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 어느 하나를 기반으로 밸브의 개폐 각도를 가변시켜 챔버 내의 압력이 조절되도록 제어하고, 상기 밸브 구동 모듈과의 통신을 제어하며, 상기 밸브 구동 모듈에 포함된 적어도 어느 하나의 통신회선이 이상이 발생할 경우, 상기 이상이 발생된 통신회선을 제외한 다른 하나의 통신회선을 통하여 통신을 수행하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 압력 설정값, 상기 압력 측정값, 상기 압력 보정값, 상기 밸브제어신호 및 상기 피드백된 밸브제어신호 중 적어도 어느 하나에 대한 데이터를 실시간으로 표시하며, 상기 데이터를 시간 변화에 따라 분석된 그래프 형태의 통계 데이터로 표시하는 모니터링부
    를 포함하는 밸브 구동 컨트롤러.
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