KR102569449B1 - 분산 IO(input/output) 제어 및 인터록 링 아키텍처 - Google Patents

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Abstract

시스템은, PLC(programmable logic control) 모듈, PLC 모듈에 결합되고 그리고 메인프레임의 패싯들에 제공되는 IO(input/output) 네트워크 버스를 포함한다. 제1 프로세스 챔버가 패싯들 중 제1 패싯에 부착된다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈이 제1 패싯에 부착되고 IO 네트워크 버스 및 제1 프로세스 챔버의 프로세스 챔버 IO 제어기에 결합된다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은: 프로세스 챔버 IO 제어기와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호들을 디지털 신호들로 변환하고; 디지털 신호들을 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합하고; 그리고 네트워크 패킷들을 IO 네트워크 버스를 통해 PLC 모듈에 송신한다.

Description

분산 IO(input/output) 제어 및 인터록 링 아키텍처
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 분산 IO(input/output) 제어 및 인터록 링 아키텍처에 관한 것이다.
[0002] 반도체 프로세싱을 위한 차세대 메인프레임들은 크기가 커지고, 고밀도의 프로세스 챔버들(예를 들어, 메인프레임 상에 최대 10개 이상)을 추가하고, 임의의 메인프레임 패싯 포지션에서 임의의 챔버 타입과의 높은 유연성을 제공하고, 최대 3개의 메인 프레임 클러스터를 지원하려고 할 것이다. 클러스터는 패싯 포지션에서 결합된 메인프레임들의 컬렉션으로, 메인프레임 대 메인프레임 구성이거나 로드 록(load lock)과 유사한 버퍼링된 볼륨을 통한 것일 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 바디와 같은 접속 볼륨은 비아라고 지칭되며, 메인프레임들을 함께 결합할 수 있다. 그러한 메인프레임들에 대한 현재의 IO 제어들은 고밀도 이산 인터록 및 IO 신호들을, 프로세스 챔버들, 로드 록들, 메인프레임 리모트들, 및 추가의 메인프레임들을 포함하여, 플랫폼 모듈들에 분배한다.
[0003] 그러나, 현재의 제어 아키텍처는 메인프레임 IO 제어기들을 통해 제한된 수의 프로세스 챔버들, 예컨대 2개, 4개, 6개 또는 8개의 프로세스 챔버를 지원한다. 또한, 이산 인터록 및 IO 신호들의 송신을 포함하는, 현재의 IO 제어들은 중앙 집중식 메인프레임 IO 제어기로부터 유래하는 커넥터들 및 이산 와이어들로 구성된 케이블들 및 하니스(harness)들을 이용하여 구현된다. 또한, CDA(clean dry air) 공급 라인들은 공기 레귤레이터들(air regulators)로부터 유래하여, 각각의 메인프레임에 대한 더 작은 폴리 케이블 브랜치들을 통해 디바이스들을 구동하기 위한 중앙 집중식 공기 매니폴드들(centralized air manifolds)로 이어지는 폴리 케이블들이다. 이들 IO 제어 및 CDA 케이블은 프로세스 챔버들이 메인프레임의 패싯들에 부착되어 있는지에 관계없이 메인프레임의 각각의 패싯으로 이어져, 결과적으로 고가이며 프로세싱 팹에서 상당한 공간을 차지하는 고밀도의 긴 IO 제어 와이어들 및 CDA 공급 라인들을 야기한다. 예를 들어, 각각의 슬릿 밸브(slit valve, SV) 포지션에 제어를 전달하기 위해, 전체 메인프레임에 대해, 다중 도체 케이블(multi-conductor cable)이 프로세스 챔버들 전부로 연장된다. 또한, IO 제어를 위한 더 길고 두꺼운 케이블이 원격 영역으로 연장되어, 해당 케이블에 대해서만 2000달러의 비용이 든다.
[0004] 본 명세서에서 설명되는 실시예들 중 일부는 PLC(programmable logic control) 모듈을 포함하는 시스템을 다룬다. 이 시스템은, PLC 모듈에 결합되고 그리고 메인프레임의 복수의 패싯(facet)들에 제공되는 IO(input/output) 네트워크 버스를 더 포함한다. 이 시스템은 복수의 패싯들 중 제1 패싯에 부착된 제1 프로세스 챔버를 더 포함한다. 이 시스템은, 제1 패싯에 부착되고 IO 네트워크 버스 및 제1 프로세스 챔버의 프로세스 챔버 IO 제어기에 결합된 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈을 더 포함한다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은: 프로세스 챔버 IO 제어기와의 드라이 콘택 교환(dry contact exchange)을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호(interlock relay signal)들을 디지털 신호들로 변환하고; 디지털 신호들을 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합하고; 네트워크 패킷들을 IO 네트워크 버스를 통해 PLC 모듈에 송신한다.
[0005] 관련 실시예들에서는, 포지션 센서를 갖는 슬릿 밸브를 포함하는 슬릿 밸브 어셈블리가 본 명세서에서 설명된다. 어셈블리는 슬릿 밸브에 결합된 전자-밸브(electro-valve, EV)를 포함하는 EV 매니폴드 및 EV 매니폴드에 결합되고 그리고 메인프레임의 CDA(clean dry air) 공급 링(supply ring)에 결합될 CDA 폴리 라인(poly line)을 더 포함한다. 어셈블리는 포지션 센서, EV 매니폴드에 결합되고 그리고 메인프레임의 IO 네트워크 버스에 결합될 챔버 인터페이스 IO(input/output) 서브-모듈을 더 포함한다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은: 포지션 센서로부터의 슬릿 밸브의 포지션 값을, IO 네트워크 버스를 통해, 메인프레임의 PLC(programmable logic control) 모듈에 릴레이하고; PLC 모듈로부터 IO 네트워크 버스를 통해 수신된 제어 신호를 EV 매니폴드에 릴레이하여, EV를 통해 슬릿 밸브 공압(slit valve pneumatics)을 제어한다.
[0006] 추가 실시예에서는, 다수의 로컬 IO(input/output) 포트들 및 제1 인터록 버스 포트(interlock bus port)를 갖는 제1 안전(safety) 프로그래머블 로직 제어 모듈(PLC 모듈)을 포함하는 시스템이 본 명세서에서 설명된다. 이 시스템은 다수의 로컬 IO 포트들 중 제1 로컬 IO 포트에 결합된 제1 단일 로컬 IO 버스를 더 포함한다. 이 시스템은 제1 단일 로컬 IO 버스에 결합된 다수의 IO 서브-모듈들을 더 포함한다. 다수의 IO 서브-모듈들 중의 각각의 IO 서브-모듈은 제1 단일 로컬 IO 버스를 통해 제1 안전 PLC 모듈에 제어 신호들을 전송한다. 이 시스템은 다수의 로컬 IO 포트들과 제2 인터록 버스 포트를 포함하는 제2 안전 PLC 모듈을 더 포함한다. 이 시스템은 인터록 버스를 통해 제1 인터록 버스 포트를 제2 인터록 버스 포트에 결합하는 인터록 커넥터(interlock connector)를 더 포함한다.
[0007] 본 개시내용의 이들 및 다른 실시예들에 따라 다수의 다른 특징들이 제공된다. 본 개시내용의 다른 특징들 및 실시예들은 다음의 상세한 설명, 청구항들, 및 첨부 도면들로부터 더 완전히 명백해질 것이다.
[0008] 본 개시내용은, 유사한 참조 번호들이 유사한 요소들을 나타내는 첨부 도면들의 도들에서, 제한이 아니라 예로서 예시된다. 본 개시내용에서 "일(an)" 또는 "하나의(one)" 실시예에 대한 상이한 참조들은 반드시 동일한 실시예에 대한 것은 아니며, 그러한 참조들은 적어도 하나를 의미한다는 점에 유의해야 한다.
[0009] 도 1은 다양한 실시예들에 따른 분산 마스터-슬레이브 안전 제어 시스템의 블록 다이어그램이다.
[0010] 도 2는 일 실시예에 따른 메인프레임에 대한 분산 제어 아키텍처의 블록 다이어그램이다.
[0011] 도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 듀얼 슬릿 밸브 어셈블리의 블록 다이어그램이다.
[0012] 도 4a는 다양한 실시예들에 따른 분산 제어 및 인터록 아키텍처의 블록 다이어그램이다.
[0013] 도 4b는 도 4a의 분산 제어 및 인터록 아키텍처에 대한 확장들인 메인프레임 리모트들의 블록 다이어그램이다.
[0014] 본 명세서에서 설명되는 실시예들은 분산 IO(input/output) 제어 및 인터록 링 아키텍처를 위한 시스템들 및 방법들에 관한 것이다. 위에서 논의된 현재의 아키텍처에서의 결함들을 해결하고, 고밀도의 프로세스 챔버들(메인프레임(MF) 상에 최대 10개 이상), 그러한 프로세스 챔버들을 포지셔닝하는 데에 있어서의 높은 유연성, 및 메인프레임들의 클러스터링을 지원하기 위해, 본 개시내용은 POU(point-of-use) 구현에서의 IO 제어의 모듈화를 개시한다. 이 POU 구현은 패싯으로부터 선택적으로 제거 가능하고, 따라서 프로세스 챔버의 존재 시에만 이용될 필요가 있는 슬릿 밸브 어셈블리를 포함할 수 있다. 이 슬릿 밸브 어셈블리는, 임의의 패싯에 배치될 수 있고, MF의 PLC(programmable logic control) 모듈에 슬릿 밸브 포지션 값들을 릴레이하고, PLC 모듈로부터의 슬릿 밸브 제어 신호들을 슬릿 밸브의 공압에 릴레이하고, 프로세스 챔버 측의 드라이 콘택 교환들과 이송 챔버 측의 IO 네트워크 버스 사이에서 EMO(emergency off) 및 챔버 인터록 핸드셰이크(chamber interlocks handshake)들을 실행할 수 있는 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈을 포함할 수 있다. 드라이 콘택 교환은 릴레이에 의해 제어되는 1차 전류를 만들거나 깨뜨리지 않고, 전력을 사용하지 않으며, 따라서 수동적이고 전원들로부터 분리되는 릴레이 회로의 콘택들의 2차 세트를 지칭할 수 있다.
[0015] 프로세스 챔버가 존재하는지 여부에 따라 슬릿 밸브 어셈블리를 선택적으로 제거 가능하게 하는 것은 코어 메인프레임 비용들을 저감시키고, 임의의 수의 챔버들을 지원하며, 메인프레임 제어들에 영향을 주지 않고 그렇게 한다. 제거 가능한 슬릿 밸브 어셈블리는 또한, 온-더-플라이(on-the-fly)로 프로세스 챔버들을 추가하고 제거하는 것을 가능하게 하여, MF 아키텍처를 확장하기 위해 긴 케이블들을 추가하지 않고 MF 아키텍처에 높은 유연성을 통합한다. 본 명세서에서 구체적으로 논의될, 본 도면들을 참조하여 설명된 바와 같이, 당업자들에게는 추가의 또는 상이한 이점들이 명백할 것이다.
[0016] 더 구체적으로, 각각의 슬릿 밸브 어셈블리의 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 메인프레임의 PLC 모듈에 결합되는 단일 네트워크 IO 버스(예를 들어, 네트워크 케이블)에 선택적으로 접속될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 네트워크 IO 버스는 메인 프레임의 각각의 패싯에 위치하는 적어도 하나의 네트워크 커넥터(예컨대, 이를테면 네트워크 버스 T-커넥터 또는 스위치)를 포함할 수 있다. 또한, CDA(clean dry air) 레귤레이터에 결합된 CDA 공급 링이 메인프레임의 둘레 주위에 포지셔닝될 수 있고, 패싯들에 위치된 CDA 퀵 디스커넥트(quick disconnect)들을 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 프로세스 챔버가 MF에 부착되어 있다는 전제로, 임의의 주어진 패싯에서의 각각의 슬릿 밸브 어셈블리가 네트워크 IO 버스의 네트워크 커넥터와 프로세스 챔버 사이에서 선택적으로 결합될 수 있다. 유사하게, 슬릿 밸브 어셈블리는 CDA 공급 링의 CDA 퀵 디스커넥트와 프로세스 챔버 ― 부착되어 있다면 ― 사이에 결합될 수 있다. 이러한 모듈식 접근법은 케이블 밀도, 비용, 및 제어 제한들과 관련된 이전의 제한들 없이 네트워크 IO 버스 및 CDA 공급 링을 따라 다수의 프로세스 챔버들의 유연한 부착을 가능하게 한다. 프로세스 챔버가 부착되어 있지 않다면, 슬릿 밸브 어셈블리는 불필요하며 따라서 그것의 비용은 필요하지 않다.
[0017] 다양한 실시예들에서는, 슬릿 밸브 어셈블리는 포지션 센서를 갖는 슬릿 밸브(또는 듀얼 슬릿 밸브)를 포함한다. 슬릿 밸브 어셈블리는 슬릿 밸브에 결합된 적어도 하나의 EV(electro-valve)를 포함하는 EV 매니폴드를 더 포함한다. CDA 공급 라인이 EV 매니폴드에 결합되고, 방금 논의된, 메인프레임의 CDA 공급 링에 결합될 것이다. 포지션 센서, EV 매니폴드에 결합되는, 그리고 IO 네트워크 버스에 결합될 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈이 제공될 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 포지션 센서로부터의 슬릿 밸브의 포지션 값을, IO 네트워크 버스를 통해, 메인프레임의 PLC(programmable logic control) 모듈에 릴레이하도록 구성될 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 또한 PLC 모듈로부터 IO 네트워크 버스를 통해 수신된 제어 신호를 EV 매니폴드에 릴레이하여, EV를 구동시킴으로써 슬릿 밸브 공압을 제어하도록 구성될 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈의 추가의 기능성이 논의될 것이다. 슬릿 밸브 어셈블리는 포지션 센서와 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈 사이에 결합된 제어 케이블, 및 프로세스 챔버 IO 제어기와 네트워크 커넥터 사이의 네트워크 커넥터를 또한 포함할 수 있다.
[0018] 일부 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 다수의 인터록 릴레이들 및 IO 릴레이들을 포함하는 프로세스 챔버 IO 제어기에 결합될 인터록 케이블 커넥터를 또한 포함할 수 있다. 인터록들은 2개의 메커니즘 또는 기능들의 상태를 상호 의존적으로 만드는 피처들이고, 예를 들어, 유한 상태 머신에서 원하지 않는 상태들을 방지하기 위해 사용된다. 인터록들은 전기, 전자, 또는 기계 디바이스들 및 시스템들 중 임의의 것 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 또한 IO 네트워크 버스를 통해 PLC 모듈과 인터록 핸드셰이크를 수행할 수 있다. 예를 들어, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 프로세스 챔버 IO 제어기와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호들을 디지털 신호들로 변환할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 또한 디지털 신호들을 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 또한 네트워크 패킷들을 IO 네트워크 버스를 통해 PLC 모듈에 송신할 수 있다.
[0019] 일 실시예에서는, 인터록 핸드셰이크는 IO 네트워크 버스를 통해 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology)와 같은 안전 PLC 프로토콜을 통한 통신을 가능하게 하며, 그 시점에서 통신은 인터록 버스 또는 EtherCAT 네트워크를 통해 재개될 수 있다. IO 네트워크 버스를 통한 인터록 네트워크의 이러한 확장은 PLC 모듈로부터 메인프레임들에서의 인터록들로 별개의 더 긴 릴레이들이 이어질 필요를 제거한다.
[0020] 또한, 관련 실시예들에서는, 메인프레임에 대한 PLC 모듈은 인터록 버스를 통해 안전 PLC 프로토콜들을 사용하여 제2 메인프레임의 제2 PLC 모듈에 결합될 수 있다. 실시예들에서는, PLC 모듈은 제1 인터록 버스 포트를 포함할 수 있고 제2 PLC 모듈은 제2 인터록 버스 포트를 포함할 수 있다. 시스템은 제1 인터록 버스 포트를 인터록 버스를 통해 제2 인터록 버스 포트에 결합하기 위한 인터록 커넥터(예컨대 인터록 버스 T-커넥터)를 더 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, PLC 모듈과 제2 PLC 모듈의 인터록들은 인터록 버스를 통해 상호 통신할 수 있다. 인터록 버스를 통해 전달되는 정보는, 예를 들어, 상이한 이동 부분들(예컨대 슬릿 밸브들)의 정보, 이들 이동들이 발생할 수 있게 하기 위해 안전 체크되어야 하는 프로세싱 컴포넌트들, 및 이동 부분들의 이동을 야기하게 될 제어 신호들일 수 있다. 이 정보는 또한 원격 영역과 공유될 필요가 있을 수 있다.
[0021] 관련 실시예들에서는, PLC 모듈은 제1 EtherCAT 네트워크 케이블을 통해 EtherCAT 마스터 디바이스에 결합된 제1 EtherCAT-in 포트 및 제1 EtherCAT-out 포트를 포함한다. 제2 PLC 모듈은 제2 EtherCAT 네트워크 케이블을 통해 제1 EtherCAT-out 포트에 결합된 제2 EtherCAT-in 포트를 포함한다. 그 후 제2 PLC 모듈은 제2 EtherCAT 네트워크 케이블을 통해 그리고 PLC 모듈을 통해 프로세스 챔버 IO 제어기에 안전 제어 신호를 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 안전 신호들이 또한 EtherCAT 네트워크를 통해 클러스터링된 메인프레임들의 PLC 모듈들 사이에서 송신될 수 있다.
[0022] 도 1은 다양한 실시예들에 따른 분산 마스터-슬레이브 안전 제어 시스템(100)(또는 더 간단히 시스템(100)이라 지칭됨)의 블록 다이어그램이다. 시스템(100)은, 앞서 논의된 바와 같이, 메인프레임에 부착된 프로세스 챔버들의 높은 밀도 및 유연성을 가능하게 할 수 있고, 따라서 좀 더 상세하게 논의될 것이다. 일부 실시예들에서는, 시스템(100)은 컴퓨팅 디바이스(101A 및 101B)를 포함하고, 각각은 EtherCAT 마스터 제어기(102A 및 102B)를 각각 포함한다. 이들 컴퓨팅 디바이스(101A 및 101B)는, 개인용 컴퓨터(PC) 툴 네트워크(103)를 통해 통신하는, 본 명세서에서 EtherCAT 마스터 디바이스라고도 지칭되는, 호스트 컴퓨팅 시스템들 또는 디바이스들일 수 있다. 시스템(100)은 PLC 모듈들(110A, 110B, 110C, 110D, 110E)을 더 포함할 수 있고, 이들은 EtherCAT와 같은 안전 통신 프로토콜들로 구성된 안전 PLC 모듈들일 수 있고, 이들 각각은 별개의 머신 또는 시스템을 제어할 수 있다. 각각의 PLC 모듈은 단일 칩으로서 또는 단일 제어 보드 등 상에 구현될 수 있다. 시스템(100)은 상이한 IO 디바이스들 및 인터록들과 인터페이스하거나 이들을 제어하는 다수의 IO 서브-모듈들(140A … 140N)을 더 포함할 수 있다. 시스템(100)은 논의될 바와 같이 통신을 위해 상이한 타입들의 버스들 및 네트워크들을 지원할 수 있다.
[0023] 일부 실시예들에서는, PLC 모듈들(110A … 110E) 각각은 임베디드 머신 제어 애플리케이션들을 위한 통합된 EtherCAT IO 제어기이다. 예시적인 애플리케이션들은 반도체 및 광전지 웨이퍼 제조 툴들, 계측 시스템들, 및 의료 제조 장비의 자동화를 포함한다. 이들 PLC 모듈은 하나의 패키지에서 높은 채널 카운트, 하드웨어 인터록들, 및 EtherCAT 접속을 제공한다. IO 서브-모듈들(140A … 140N)은 제어기 장비 전체에 걸쳐 커스터머 특정 센서들 및 액추에이터들을 지원하도록 구성된 극히 빠른 IO 서브시스템들이고, 다양한 크기들로 이용 가능하다.
[0024] 또한, PLC 모듈들(110A … 110E)은 페일-세이프(fail-safe), 하드웨어 기반 인터록들 및 고속 임베디드 제어를 제공함으로써 EtherCAT 네트워크를 보완한다. 수백 개의 혼합 신호 입력들 및 출력들이 서브밀리초 응답 시간들로 동시에 제어 및 모니터링될 수 있다. 따라서 EtherCAT 호스트 컴퓨팅 디바이스들(101A 및 101B)은 고속 제어 시퀀싱, 인터록들, 및 데이터 수집 작업들의 부담이 없다.
[0025] 부가적으로, 시스템(100)은 수집된 데이터를 통해 파싱(parse)하고 특정 임계치들에 도달할 때 컴퓨팅 디바이스들(101A 및 101B)에 통지할 수 있다. 낮은 지터(jitter)로 높은 정도의 동시성을 유지하기 위해 이벤트 타이밍이 EtherCAT 클록과 동기화된다. 필드 프로그래머블 게이트 어레이(Field Programmable Gate Array, FPGA)들 또는 다른 프로그래머블 프로세서들을 사용하여 구현될 수 있는 인터록들은 재구성될 수 있어, 프로세스 변경들을 수용하기 위해 통상 요구되는 하드웨어 설계 스핀들을 사실상 제거한다.
[0026] 다양한 실시예들에서는, 제1 PLC 모듈(110A)은 EtherCAT 네트워크 케이블(105A)을 통해 EtherCAT 마스터 제어기(102A)에 결합되는 제1 EtherCAT-in 포트(104A)를 포함하고, 제1 EtherCAT-out 포트(104B)를 포함한다. 또한, 제2 PLC 모듈(110B)은 제2 EtherCAT-in 포트(104C) 및 제2 EtherCAT-out 포트(104D)를 포함한다. 제1 EtherCAT-out 포트(104B)는 EtherCAT 네트워크 케이블(105B)을 통해 제2 EtherCAT-in 포트(104C)에 결합될 수 있다. 또한, 제3 PLC 모듈(110C)은 EtherCAT 네트워크 케이블(105C)을 통해 EtherCAT 마스터 제어기(102B)에 결합될 제3 EtherCAT-in 포트(104E)를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 3개의 PLC 모듈들(110A, 110B, 및 110C)은 EtherCAT 프로토콜 통신을 위해 EtherCAT 네트워크를 통해 서로 결합된다.
[0027] 일부 실시예들에서는, 제1 PLC 모듈(110A)은 제1 PLC 제어기(108A)를 포함하고, 제2 PLC 모듈(110B)은 제2 PLC 제어기(108B)를 포함하며, 제3 PLC 모듈(110C)은 제3 PLC 제어기(108C)를 포함한다. 이들 PLC 제어기들(108A, 108B, 및 108C) 각각은, 인터록 버스(125), 로컬 버스 접속들(115A, 115B, 및 115C)을 통해 각각, 그리고 로컬 IO 버스(135A, 135B, 및 135C)를 통해 각각 하나 이상의 안전 프로토콜들을 이용하여 제어를 전달하기 위한(예를 들어, IO 디바이스들을 제어하기 위한) 로직을 포함할 수 있다.
[0028] 더 구체적으로, 이들 실시예에서는, 제1 PLC 모듈(110A)은, 제1 PLC 제어기(108A)에 결합되는 그리고 그를 통해 다른 인터록들, 네트워크들, 및 IO 서브-모듈들과의 통신이 가능하게 되는 인터록 버스 포트(120A)를 포함한다. 예를 들어, 인터록 버스 포트(120A)는 로컬 버스(115A)를 통해 로컬 IO 포트들(130A, 130B, 및 130C)에 직렬로 결합될 수 있다. 각각의 로컬 IO 포트(130A, 130B, 및 130C)는, 2개 이상의 IO 서브-모듈들(140A, 140B 및 140C, 140D 및 140E, 140F)이 각각 결합되어 있는 로컬 IO 버스(135A)에 접속된다.
[0029] 개시된 실시예들에서는, 제2 PLC 모듈(110B)은 제2 PLC 제어기(108B)에 결합되는 인터록 버스 포트(120B)를 포함한다. 인터록 버스 포트(120B)는 로컬 버스(115B)를 통해 로컬 IO 포트들(130D, 130E, 및 130F)에 직렬로 결합될 수 있다. 각각의 로컬 IO 포트(130D, 130E, 및 130F)는, 2개 이상의 IO 서브-모듈들(140G, 140H 및 140I, 140J 및 140K, 140L)이 각각 결합되어 있는 로컬 IO 버스(135A)에 접속된다. 또한, 이들 실시예에서는, 제3 PLC 모듈(110C)은 제3 PLC 제어기(108C)에 결합되는 인터록 버스 포트(120C)를 포함한다. 인터록 버스 포트(120C)는, 로컬 버스(115C)를 통해, 간략화를 위해 로컬 IO 포트(130G)만이 예시되어 있는, 적어도 3개의 로컬 IO 포트들에 직렬로 결합될 수 있다. 로컬 IO 포트(130G)는 2개 이상의 IO 서브-모듈들(140M, 140N)에 결합될 수 있다. 이들 실시예에서는, 서브-모듈들 각각은 머신 또는 다른 시스템의 하나 이상의 IO 디바이스들 및 하나 이상의 인터록들을 제어하도록 구성될 수 있다.
[0030] 이러한 방식으로, 로컬 IO 포트는 단일 IO 버스를 통해 다수의 IO 서브-모듈들에 결합된다. 다수의 서브-모듈들은 2개보다 많은 것으로 확장될 수 있고, 단일 IO 버스는, 예를 들어, 다수의 서브-모듈들과의 병렬 접속들을 이루기 위한 인라인 네트워크 커넥터들(예컨대 네트워크 버스 T-커넥터들 등)을 갖는 이더넷 케이블(Ethernet cable)과 같은 네트워크 버스로서 구현될 수 있다. 다수의 서브-모듈들로의 확장은, 3개의 로컬 IO 포트들의 한계가 제1 PLC 모듈(110A)에 의해 제어될 수 있는 서브-모듈들의 수를 과도하게 제한하지 않는다는 것을 의미한다. 또한, 각각의 PLC 모듈의 로컬 IO 포트들 중 하나는 인터록 버스 포트로서 구성될 수 있다.
[0031] 따라서, 다양한 실시예들에서는, 인터록 버스 포트들(120A, 120B, 및 120C)과, 제4 PLC 모듈(110D) 및 제5 PLC 모듈(110E)의 인터록 버스 포들은 인터록 커넥터들(125A, 125B, 125C, 및 125D)을 걸쳐 인터록 버스(125)를 통해 함께 결합될 수 있다. 이들 인터록 커넥터들은 단일 인터록 버스, 예를 들어, 인터록 버스(125)로의 이들 다수의 PLC 모듈(110A … 110E)의 병렬 결합을 용이하게 하는 인터록 버스 T-커넥터들 등일 수 있다. 이러한 방식으로, 다수의 PLC 모듈들(110A … 110E) 사이의 PLC 안전 통신을 위한 인터록 버스(125)의 도달범위가 크게 확장된다. IO 서브-모듈로부터의 인터록 핸드셰이크들이 또한 로컬 IO 포트로부터 인터록 버스(125) 상으로 놓일 수 있으며 따라서 이러한 방식으로 다수의 PLC 모듈들 사이에서 전달될 수 있다.
[0032] 따라서 도 1의 시스템(100)에 예시된 실시예들은, 이제는 단일 인터록 버스 포트 또는 로컬 IO 포트가 머신의 안전 제어 목적을 위해 다수의 노드들에 접속될 수 있는, 기존의 시스템들을 개선한다. 또한, 동일한 버스, 예를 들어, 로컬 IO 버스(135A)에 결합됨으로써 IO 제어(IOC) 서브-모듈들 및 안전 PLC 모듈들을 갖는 유연한 네트워크 토폴로지들이 가능하게 된다. 부가적으로, 이용되고 있는 인터록/IO 버스 프로토콜에 의해서만 데이터 대역폭이 제한된다. 또한, 시스템(100)은 PLC 모듈 또는 인터록 버스 또는 로컬 IO 포트들을 재구성하지 않고 새로운 네트워크 노드들을 수용할 수 있다.
[0033] 일 실시예에서는, 시스템(100)은, 다수의 로컬 IO(input/output) 포트들(130A … 130C) 및 제1 인터록 버스 포트(120A)를 포함하는, 제1 안전 PLC(programmable logic control) 모듈(110A)을 포함한다. 시스템(100)은 다수의 로컬 IO 포트들 중 제1 로컬 IO 포트(130A)에 결합된 제1 단일 로컬 IO 버스(135A) 및 제1 단일 로컬 IO 버스(135A)에 결합된 다수의 IO 서브-모듈들(140A 및 140B)을 더 포함한다. 다수의 IO 서브-모듈들 중 각각의 IO 서브-모듈은 제1 단일 로컬 IO 버스(135A)를 통해 제1 안전 PLC 모듈(110A)에 제어 신호들을 전송한다. 제2 안전 PLC 모듈(110B)은 다수의 로컬 IO 포트들(130D … 130F) 및 제2 인터록 버스 포트(120B)를 포함한다. 인터록 커넥터(125C)는 인터록 버스(125)를 통해 제1 인터록 버스 포트(120A)를 제2 인터록 버스 포트(120B)에 결합한다.
[0034] 이 실시예의 추가에서, 다수의 IO 서브-모듈들은 제1 머신의 제1 세트의 IO 서브-모듈들(140A, 140B)을 포함한다. 시스템(100)은, 제2 안전 PLC 모듈(110B)의 다수의 로컬 IO 포트들 중 제2 로컬 IO 포트, 예를 들어, 로컬 IO 포트(130D)에 결합된 제2 단일 로컬 IO 버스(135B)를 포함할 수 있다. 제2 머신의 제2 세트의 IO 서브-모듈들(140G, 140H)은 제2 단일 IO 버스(135B)에 결합될 수 있다. 또한, 제1 안전 PLC 모듈(110A)의 제1 PLC 제어기(108A)는, 제1 단일 로컬 IO 버스(125)를 통해 제1 세트의 IO 서브-모듈들(140A, 140B)을 제어하고 그리고 인터록 버스(125) 및 제2 단일 로컬 IO 버스(135B)를 통해 제2 세트의 IO 서브-모듈들(140G, 140H)을 제어할 수 있다. 부가적으로, 제2 안전 PLC 모듈(110B)의 제2 PLC 제어기(108B)는, 제2 단일 로컬 IO 버스(135B)를 통해 제2 세트의 IO 서브-모듈들(140G, 140H)을 제어하고 그리고 인터록 버스(125) 및 제1 단일 로컬 IO 버스(135A)를 통해 제1 세트의 IO 서브-모듈들(140A, 140B)을 제어한다.
[0035] 추가의 실시예에서는, 제1 안전 PLC 모듈(110A)은 제1 EtherCAT 네트워크 케이블(105A)을 통해 EtherCAT 마스터 디바이스(예를 들어, 컴퓨팅 디바이스(101A))에 결합된 제1 EtherCAT-in 포트(104A)를 포함한다. 제1 안전 PLC 모듈(110A)은 제1 EtherCAT-out 포트(104B)를 또한 포함할 수 있다. 제2 안전 PLC 모듈(110B)은 제2 EtherCAT 네트워크 케이블(104B)을 통해 제1 EtherCAT-out 포트(104B)에 결합된 제2 EtherCAT-in 포트(104C)를 포함할 수 있다. 제2 안전 PLC 모듈(110B)의 제2 PLC 제어기(108B)는 제2 EtherCAT 네트워크 케이블(105B)을 통해 제1 머신의 제1 세트의 IO 서브-모듈들(140A, 140B) 중 하나에 안전 제어 신호를 전송하도록 구성될 수 있다.
[0036] 도 2는 일 실시예에 따른 메인프레임에 대한 분산 제어 아키텍처(200)의 블록 다이어그램이다. 다양한 실시예들에서는, 분산 제어 아키텍처(200)는 인터록 버스(225)에 결합된 PLC 모듈(210)을 포함한다. PLC 모듈(210)은 도 1을 참조하여 논의된 PLC 모듈들(110A … 110E) 중 임의의 것을 나타낼 수 있다.
[0037] PLC 모듈(210)은 로컬 IO 버스(233)를 통해 다수의 IO 서브-모듈들에 결합될 수 있고 이들은, 예를 들어, 제1 로컬 IO 버스를 통해 PLC 모듈(210)에 결합된 로드 록 IO 제어기(202), 제1 또는 제2 로컬 IO 버스 중 하나를 통해 PLC 모듈(210)에 결합된 이송 챔버 IO 제어기(203), 및/또는 제1, 제2, 또는 제3 로컬 IO 버스 중 하나를 통해 PLC 모듈에 결합된 펌프 IO(205)를 포함한다. 예시되어 있지 않지만, 각각이 IO 제어 로직을 포함할 수 있는, 로드 록 히터, 통합 질량 유동 시스템(integrated mass flow system, iMFS), POU(point-of-use) 펌프, 비아 슬릿 밸브(via slit valve), 및 리모트 제어 스위치(remote control switch) 등을 포함할 수 있는, 다수의 추가의 서브-모듈들이 PLC 모듈(210)에 부착될 수 있다. 일 실시예에서는, iMFS는 개선된 챔버 매칭을 위해 이용되는 가스 유동 검증을 위해 의도된 제어들 및 배관의 컬렉션이다. 각각의 서브-모듈은 IO 제어 로직을 포함하는 그리고 대응하는 서브-모듈에 결합되는 서브-모듈 IO 제어기를 포함할 수 있다.
[0038] 분산 제어 아키텍처(200)는, PLC 모듈(210)에 결합되고 그리고, 간략화를 위해 예시되어 있지 않은, 예를 들어, 메인프레임의 다수의 패싯들에의 병렬 접속들을 위해, 복수의 패싯들에 제공되는 IO(input/output) 네트워크 버스(235)를 더 포함한다. 일 실시예에서는, IO 네트워크 버스(235)는 패싯들 각각에 대해 적어도 하나씩, 다수의 네트워크 커넥터들이 부착되는 단일 네트워크 케이블(예를 들어, 이더넷 케이블)이다. 상이한 실시예들에서는, 커넥터들은 네트워크 버스 T-커넥터들, 멀티-웨이 커넥터들, 또는 간단한 스위치들 또는 허브들이다. 따라서, 일 실시예에서는, IO 네트워크 버스(235)는 다수의 네트워크 버스 T-커넥터들이 부착되는 단일 이더넷 케이블이고, 다수의 네트워크 버스 T-커넥터들 중 적어도 하나는 메인프레임의 패싯들 각각에 위치된다. 일 실시예에서는, IO 네트워크 버스(235)는, 예시된 바와 같이, 원으로 배열될 수 있다. 다른 실시예에서는, IO 네트워크 버스(235)는 2개로 분할되는데, 각각은 메인프레임의 절반 주위에 포지셔닝된 웨이-원(way-one) 네트워크 케이블이다.
[0039] 다양한 실시예들에서는, 분산 제어 아키텍처(200)는 IO 네트워크 버스(235)를 따라 네트워크 커넥터들에 부착된 다수의 슬릿 밸브(SV) 어셈블리들(240)을 더 포함할 수 있다. 이들 다수의 SV 어셈블리에 대해 박스들이 예시되어 있지만, 유리하게는, SV 어셈블리들은 프로세싱(또는 다른 타입) 챔버가 부착되는 패싯들에만 선택적으로 결합된다. 따라서, 다수의 SV 어셈블리들은 옵션임을 나타내기 위해 점선으로 예시되어 있다. 이러한 방식으로, SV 어셈블리들에 요구되는 비용 및 공간은, 항상 모든 패싯들에 대해서가 아니라, SV 어셈블리들(240) 중 하나 이상이 필요한 경우를 위해 예비된다.
[0040] 이들 실시예에서는, SV 어셈블리들(240)은 적어도 제1 싱글 SV 어셈블리(240A) 및 제2 싱글 SV 어셈블리(240B) 및 하나 이상의 듀얼 SV 어셈블리를 포함한다. 듀얼 SV 어셈블리들(240)은 메인프레임의 일 측을 따라 제1 그룹의 듀얼 SV 어셈블리들(240C), 제1 측과 반대인 메인프레임의 제2 측을 따라 제2 그룹의 듀얼 SV 어셈블리들(240D), 및 예를 들어 제1 측과 제2 측 사이에 부착되는 메인프레임의 제3 측을 따라 제3 그룹의 SV 어셈블리들(240E)을 포함할 수 있다.
[0041] 일부 실시예들에서는, 분산 제어 아키텍처(200)는 CDA(clean dry air) 공급 링(255)에 부착된 CDA 레귤레이터(250)를 더 포함하고, CDA 공급 링은 메인프레임의 둘레 주위에 포지셔닝되고 긴 폴리 케이블일 수 있다. CDA 레귤레이터(250)는 CDA 공급 링(255)에서 CDA의 일정한 압력을 유지할 수 있다. 일 실시예에서는, CDA 공급 링(255)은 메인프레임의 둘레 주위의 연속적인(예를 들어, 중단되지 않은) 공압 라인이다. CDA 공급 링(255)은 메인프레임의 패싯들에 위치된 다수의 CDA 퀵 디스커넥트들(252)을 포함할 수 있다. 도 3을 참조하여 더 상세히 논의될 바와 같이, CDA 퀵 디스커넥트들(252) 중의 CDA 퀵 디스커넥트가, 아키텍처(200) 내에 배치되는 각각의 SV 어셈블리에 결합될 수 있다.
[0042] 도 3a 및 도 3b는 일 실시예에 따른 듀얼 슬릿 밸브(SV) 어셈블리(300)의 블록 다이어그램이다. 듀얼 SV 어셈블리(300)는, 예를 들어 도 2에 예시된 것과 같은, 메인프레임(MF)의 이송 챔버(10) 측의 서비스 슬릿 밸브(service slit valve)(SV)(309) 및 프로세스 챔버(12) 측의 챔버 슬릿 밸브(SV)(311)를 포함한다. 도 3은 듀얼 SV 어셈블리를 개시하고 있지만, 도 3은 또한 서비스 슬릿 밸브(309)가 제거된다면 싱글 SV 어셈블리를 나타낸다. 또한, 아키텍처(200)는, 도 2를 참조하여 논의된 바와 같이, 다수의 패싯들 중 추가의 패싯들에 결합된 추가의 슬릿 밸브 어셈블리들을 더 포함할 수 있고, 추가의 패싯들에서 추가의 프로세스 챔버들이 메인프레임에 부착된다. 서비스 SV(309) 및 챔버 SV(311) 각각은, 슬릿 밸브의 포지션, 예를 들어, 위 또는 아래 또는 개방 또는 폐쇄를 검출하고, 슬릿 밸브 센서 신호들을 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)에 송신하는 포지션 센서(313)를 포함할 수 있다.
[0043] 다양한 실시예들에서는, 듀얼 SV 어셈블리(300)는, 예를 들어, CDA 폴리 라인(307)을 통해 CDA 공급 링(255)의 CDA 퀵 디스커넥트(303)에 결합된 EV(electro-valve) 매니폴드(318)를 더 포함한다. EV 매니폴드(318)는, 예를 들어, 4개의 EV들을 포함할 수 있고 따라서 4-포지션(four-position) EV 매니폴드일 수 있다. 따라서, EV 매니폴드(318)는 CDA 폴리 라인(307)으로부터의 CDA로 위 및 아래 포지션들에서 서비스 SV(309)를 구동하기 위한 EV들의 제1 쌍, 및 CDA 폴리 라인(307)으로부터의 CDA로 위 및 아래 포지션들에서 챔버 SV(311)를 구동하기 위한 EV들의 제2 쌍을 포함할 수 있다. CDA 공급 링(255)을 통해 공급되는 청정 건조 공기는 슬릿 밸브들을 구동하기 위해 필요한 힘을 제공하도록 가압될 수 있다.
[0044] 다양한 실시예들에서는, 듀얼 SV 어셈블리(300)는 EV 매니폴드(318) 및 IO 네트워크 버스(235)에 결합된 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)을 더 포함한다. 예를 들어, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은, 예를 들어, 네트워크 드롭 케이블(network drop cable)(333)을 통해 IO 네트워크 버스(235)에 부착되는 네트워크 커넥터(305)에 접속될 수 있다. 따라서, 네트워크 드롭 케이블(333)은 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)과 네트워크 커넥터(305) 사이에 결합된다. 네트워크 커넥터(305)는 네트워크 버스 T-커넥터, 다중 포트 커넥터, 스위치, 허브 등일 수 있다. EV 매니폴드(318) 및 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은, 예를 들어, 메인프레임의 패싯들 중 하나의 패싯의 패싯 부분(322)에 부착될 수 있다.
[0045] 일부 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 포지션 센서(313)로부터의 슬릿 밸브(챔버 슬릿 밸브(311) 또는 서비스 슬릿 밸브(309) 중 어느 한쪽)의 포지션 값을, IO 네트워크 버스(235)를 통해, 메인프레임의 PLC(programmable logic control) 모듈(210)에 릴레이한다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 인터록 릴레이 신호들의 추가 인터록 핸드셰이크를 수행할 수 있다. 일부 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 PLC 모듈(210)로부터 IO 네트워크 버스(235)를 통해 수신된 제어 신호를 EV 매니폴드(318)에 릴레이하여, EV 매니폴드(318)의 하나 이상의 EV를 구동시킴으로써 슬릿 밸브 공압을 제어한다. 더 구체적으로, 이 제어 신호는 챔버 슬릿 밸브(311) 또는 서비스 슬릿 밸브(309) 중 어느 한쪽의 하나 이상의 EV가 위 또는 아래로 이동, 예를 들어, 개방 또는 폐쇄되게 할 수 있다. 추가의 실시예들에서는, PLC 모듈(210)은, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)을 통한 드라이 콘택 교환을 통해 다른 IO 서브-시스템 또는 디바이스에 대한 상이한 제어 신호들을 프로세스 챔버(12)에 전송할 수 있다.
[0046] 이러한 방식으로, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 센서 데이터(예를 들어, 포지션 값들) 및 다른 디지털 입력 값들을 PLC 모듈(210)에 전송하는 것을 용이하게 하고, 이는 메인프레임 내의 모든 프로세싱 챔버들로부터의 센서 데이터 및 디지털 입력 값들을 중앙 집중화할 수 있다. 이러한 센서 데이터 및 디지털 입력 값들 및 시스템(100) 내에서 취하는 다른 인터록 액션들에 기초하여, PLC 모듈(210)은 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)을 통해 전송되는 제어 신호들을 통해 챔버 슬릿 밸브(311)(또는 다른 IO 디바이스 또는 시스템)를 제어할 수 있다. 이들 제어 신호는 또한 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334) 내에서 드라이 콘택 교환을 통해 송신될 수도 있다.
[0047] 다양한 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 네트워크 드롭 케이블(333)에 부착되는 네트워크 커넥터(336)를 포함한다. IO 서브-모듈(334)은 EV 매니폴드(318) 및 포지션 센서(313)에 부착되는 제어 케이블(339)에 결합되는 SV 인터페이스 커넥터(338)를 더 포함할 수 있다. 도 3b를 추가로 참조하면, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 멀티라인 이산 인터록 케이블(362)에 부착될 인터록 케이블 커넥터(342)를 더 포함할 수 있고, 멀티라인 이산 인터록 케이블은 차례로 프로세스 챔버(12)의 프로세스 챔버 IO 제어기(301)에 결합된다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 IO 네트워크 버스(235)를 통해 PLC 모듈(210)과 인터록 핸드셰이크를 수행한다. 대안의 실시예에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은, 예를 들어, PLC 모듈(210)과 제2 메인프레임의 제2 PLC 모듈 사이에 결합된 인터록 버스(225)를 통해 제2 PLC 모듈과 인터록 핸드셰이크를 수행한다.
[0048] 추가의 특이성으로, 프로세스 챔버 IO 제어기(301)는 다수의 인터록 릴레이들(352) 및 IO 릴레이들(354)을 포함한다. 인터록 릴레이들(352)은, 예를 들어, 프로세스 챔버(12) 및 그것의 기판 프로세싱과 연관된 다수의 인터록들에 결합될 수 있다. IO 릴레이(354)는, 예를 들어, 프로세스 챔버(12)에 위치하고 프로세스 챔버(12)에서 수행되는 기판 프로세싱과 연관된 다수의 IO 디바이스들 또는 시스템들에 결합될 수 있다. PLC 제어기(210)와 인터록 핸드셰이크를 수행하기 위해, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 프로세스 챔버 IO 제어기(301)와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호들을 디지털 신호들로 변환할 수 있다. 이들 드라이 콘택 교환 신호들은, 예를 들어, 인터록 릴레이들(352) 또는 IO 릴레이들(354) 중 어느 하나 또는 둘 모두로부터 나올 수 있다. 그 후 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 디지털 신호들을 IO 네트워크 버스의 프로토콜, 예를 들어, 이더넷/IEEE 802.3, 토큰 링/IEEE802.5, FDDI(Fiber Distributed Data Interface) 등을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 네트워크 패킷들을 IO 네트워크 버스(235)를 통해 PLC 모듈(210)에 송신할 수 있다.
[0049] 관련 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 IO 네트워크 버스(235)를 통해 수신된 네트워크 패킷들 내의 디지털 신호들을 수신하고, 디지털 신호들을 인터록 릴레이 신호들로 변환하여 이 프로세스를 반전시킨다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 프로세스 챔버 IO 제어기(301)의 인터록 릴레이들(352) 및 IO 릴레이들(354)과 인터록 릴레이 신호들의 드라이 콘택 교환을 수행할 수 있다.
[0050] 일부 실시예들에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 EMO(emergency off) 케이블(366)에 부착될 인터페이스 커넥터(346)를 더 포함하고, EMO 케이블(366)은 차례로 메인프레임의 EMO 스위치(376)에 결합된다. EMO 스위치(376)는 기계 스위치일 수 있는데, 이는 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)에서 감지될 드라이 콘택 EMO 신호를 생성하기 위해 기계 스위치를 플립(flip)하거나 토글링(toggle)하기 위한 버튼 또는 다른 액추에이터를 포함할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 EMO 스위치(376)와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 EMO 신호를 디지털 EMO 신호로 변환할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 디지털 EMO 신호를 IO 네트워크 버스(325)의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷으로 변환할 수 있다. 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 또한 네트워크 패킷을 PLC 모듈(210)에 전송할 수 있다. 이러한 방식으로, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 인터록 및 IO 릴레이들에 대해 수행되는 것과 유사한 핸드셰이크를 EMO 스위치(376)에 대해 수행할 수 있다. EMO 신호의 수신에 응답하여, PLC 모듈(210)은 프로세싱을 재개하기 전에 비상 차단의 이유를 해결하기 위하여 전체 메인프레임 프로세싱을 차단할 수 있다.
[0051] 추가 실시예들에서는, 챔버 SV(311)는, 챔버 SV(311)에 결합되고 그리고 챔버 SV(311)의 CDA 압력을 변경하기 위한 압력 레귤레이터(356)를 포함한다. 이 압력 레귤레이터(356)는 O-링(또는 다른 밀봉부)의 수명을 연장하는 것을 돕고 챔버 SV(311)의 밀봉부에서의 입자들을 저감시키기 위해 챔버 SV(311) 밀봉부에서의 압력을 제어하도록 설계되어 있다. 이들 실시예에서는, 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈(334)은 챔버 SV(311)에 대한 압력을 증가 또는 감소시키는 것 중 하나를 수행하기 위해 듀얼 압력 SV 제어 신호를 압력 레귤레이터(356)에 출력한다.
[0052] 도 4a는 다양한 실시예들에 따른 분산 제어 및 인터록 아키텍처(400)의 블록 다이어그램이다. 도 4b는 도 4a의 분산 제어 및 인터록 아키텍처(400)에 대한 확장들인 메인프레임 리모트들의 블록 다이어그램이다. 다양한 실시예들에서는, 아키텍처(400)는 컴퓨팅 툴 네트워크 버스(403)를 통해 제1 컴퓨터(401A) 및 제2 컴퓨터(401B)에 결합된 메인 툴 시스템(15)을 포함한다. 제1 컴퓨터(401A)는, EtherCAT 네트워크 버스(405)를 통해, 각각, 3개의 메인프레임(MF_1, MF_2, 및 MF_3)의 PLC 모듈들(410A, 410B, 및 410C)과 IO 제어 신호들을 교환하고 제어하도록 구성된 컴퓨팅 시스템 또는 디바이스일 수 있다. 제1 컴퓨터(401A)는 또한 제1 팩토리 인터페이스(FI_1) 및 제2 팩토리 인터페이스(FI_2)의 PLC 모듈들(410D 및 410E)을 제어하도록 구성될 수 있다.
[0053] 제2 컴퓨터(401B)는, EtherCAT 네트워크 버스(405)를 통해, 각각, 메인프레임 리모트들, 즉 MF_1 리모트, MF_2 리모트, 및 MF_3 리모트의 3개의 PLC 모듈(410G, 410H, 410I)과 IO 제어 신호들을 교환하고 제어하도록 구성된 컴퓨팅 시스템 또는 디바이스일 수 있다. 다양한 실시예들에서는, PLC 모듈들(410A … 410E)은 또한 인터록 버스(425)를 통해 상호 접속될 수 있으며, 그것을 통해 인터록들이 안전 프로토콜 등을 사용하여 직접 통신할 수 있다.
[0054] 일부 실시예들에서는, PLC 모듈들(410A … 410C) 각각은, 각각의 메인프레임 내에서, ICD(Interface Control Document) 식별자에 의해 식별되는 하나 이상의 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈에 결합되고, 로컬(또는 챔버 인터페이스) IO 버스를 통해 통신할 수 있다. 각각의 ICD 식별자는 또한 2개의 IO 서브-모듈들 사이의 접속 세부사항을 나타낼 수 있다. 또한, PLC 모듈들(410A … 410C) 각각은, 각각의 메인프레임 내에서, 도 4a에서 VIA#IOC로서 식별되는 하나 이상의 비아 제어기뿐만 아니라, 비아 히터(VIA Htr), 이송 챔버 IO 제어기(XFR IOC), iMFS, 제1 POU 펌프, 제2 POU 펌프, 및 제3 POU 펌프에 결합될 수 있다. 논의된 바와 같이, 이들 모듈은 옵션이며, 예를 들어, 임의의 인터페이스 기반 어셈블리들 및 제어 모듈들과 함께 로컬 IO 버스(425)에 유연하게 추가될 수 있다. 팩토리 인터페이스에 대한 각각의 PLC 모듈(410D 및 410E)은, 하나 이상의 로드 포트(LP), 팬 제어, 하나 이상의 센서, IO 제어기, 라이트 커튼(light curtain), 및 다른 모듈들에 결합될 수 있다.
[0055] 도 4b를 추가로 참조하면, 다양한 실시예들에서는, 메인프레임 리모트들(MF_1, MF_2, 및 MF_3)의 PLC 모듈들(410G … 410I) 각각은 각각, 로컬 IO 버스(445)를 통해, AC 랙, 장비 랙, 펌프 랙, 제너레이터 랙(generator rack), 케미스트리 랙(chemistry rack), 온도 제어 랙 등에 결합된다. 일 실시예에서는, 온도 제어 랙은 EtherCAT 네트워크 버스(405)를 통해 컴퓨터(401B)에 결합된다. 온도 제어 랙은, 예를 들어, 칠러들, 디지털-인 쿨러(digital-in cooler), 열 교환기들 등을 포함할 수 있다. 다른 모듈들은 원격 영역에 위치할 수 있고 EtherCAT 네트워크 버스(405), 인터록 버스(425), 또는 메인프레임 리모트들 중 하나를 통해 아키텍처(400)에 결합될 수 있다. 본 명세서에서 언급된 각각의 버스는, 접속 속도, 신뢰성 등에 대한 네트워크 타입 산업 요건들에 따라 달라질 수 있는 네트워크 타입과 일치하는 케이블로 구현될 수 있다.
[0056] 이전의 설명은 본 개시내용의 몇몇 실시예들의 양호한 이해를 제공하기 위해 특정 시스템들, 컴포넌트들, 방법들 등의 예들과 같은 다수의 특정 세부사항들을 기재한다. 그러나, 본 개시내용의 적어도 일부 실시예들이 이들 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 잘 알려진 컴포넌트들 또는 방법들은 본 개시내용을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해, 상세히 설명되지 않거나 간단한 블록 다이어그램 포맷으로 제시된다. 따라서, 기재된 특정 세부사항들은 단지 예시일 뿐이다. 특정한 구현들은 이들 예시적인 세부사항과 다를 수 있으며, 여전히 본 개시내용의 범위 내에 있는 것으로 고려된다.
[0057] 본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 참조는, 실시예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 어구의 출현들 모두는 반드시 동일한 실시예를 지칭할 필요는 없다. 부가적으로, "또는"이라는 용어는 배타적인 "또는"보다는 포괄적인 "또는"을 의미하도록 의도된다. "약" 또는 "대략"이라는 용어가 본 명세서에서 사용될 때, 이는 제시된 공칭 값이 ±10% 내에서 정확하다는 것을 의미하도록 의도된다.
[0058] 본 명세서의 방법들의 동작들이 특정한 순서로 도시되고 설명되지만, 각각의 방법의 동작들의 순서는, 특정한 동작들이 역순으로 수행될 수 있어서, 특정한 동작들이 다른 동작들과 적어도 부분적으로 동시에 수행될 수 있도록 변경될 수 있다. 다른 실시예에서는, 별개의 동작들의 명령들 또는 하위-동작들은 간헐적이고 그리고/또는 교번적인 방식으로 이루어질 수 있다.
[0059] 위의 설명은 제한이 아니라 예시적인 것으로 의도된다는 것을 이해한다. 위의 설명을 읽고 이해하게 되면 많은 다른 실시예들이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 개시내용의 범위는, 첨부된 청구항들이 권리를 가지는 등가물들의 전체 범위와 함께 그러한 청구항들을 참조하여 결정되어야 한다.

Claims (20)

  1. 시스템으로서,
    PLC(programmable logic control) 모듈;
    상기 PLC 모듈에 결합되고 그리고 메인프레임의 복수의 패싯(facet)들에 제공되는 IO(input/output) 네트워크 버스;
    상기 I/O 네트워크 버스에 결합되고 상기 복수의 패싯들에 위치된 복수의 네트워크 커넥터들;
    상기 복수의 패싯들 중 제1 패싯에 부착된 제1 프로세스 챔버; 및
    상기 제1 패싯에 부착되고, 상기 IO 네트워크 버스의 제1 네트워크 커넥터 및 상기 제1 프로세스 챔버의 프로세스 챔버 IO 제어기에 결합된 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈을 포함하고,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은:
    상기 프로세스 챔버 IO 제어기와의 드라이 콘택 교환(dry contact exchange)을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호(interlock relay signal)들을 디지털 신호들로 변환하고;
    상기 디지털 신호들을 상기 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합하고; 그리고
    상기 네트워크 패킷들을 상기 IO 네트워크 버스를 통해 상기 PLC 모듈에 송신하는,
    시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 PLC 모듈은 제1 인터록 버스 포트(interlock bus port)를 포함하고,
    상기 시스템은:
    제2 메인프레임의 제2 PLC 모듈 ― 상기 제2 PLC 모듈은 제2 인터록 버스 포트를 포함하고, 상기 PLC 모듈 및 상기 제2 PLC 모듈은 안전(safety) PLC 모듈들임 ―; 및
    인터록 버스를 통해 상기 제1 인터록 버스 포트를 상기 제2 인터록 버스 포트에 결합하는 인터록 커넥터(interlock connector)를 더 포함하는,
    시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 IO 네트워크 버스는 복수의 네트워크 버스 T-커넥터들이 부착되는 단일 이더넷 케이블(Ethernet cable)이고, 상기 복수의 네트워크 버스 T-커넥터들 중 적어도 하나는 상기 복수의 패싯들 각각에 위치되는,
    시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    제1 로컬 IO 버스를 통해 상기 PLC 모듈에 결합된 로드 록(load lock) IO 제어기;
    상기 제1 로컬 IO 버스 또는 제2 로컬 IO 버스 중 하나를 통해 상기 PLC 모듈에 결합된 이송 챔버 IO 제어기; 또는
    상기 제1 로컬 IO 버스, 상기 제2 로컬 IO 버스, 또는 제3 로컬 IO 버스 중 하나를 통해 상기 PLC 모듈에 결합된 펌프 IO
    중 적어도 하나를 더 포함하는,
    시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 IO 네트워크 버스는 제2 복수의 네트워크 커넥터들을 포함하고,
    상기 시스템은 상기 제2 복수의 네트워크 커넥터들 중 하나에 부착된 서브-모듈 IO 제어기를 더 포함하고,
    상기 서브-모듈 IO 제어기는 로드 록 히터, 통합 질량 유동 시스템, POU(point-of-use) 펌프, 비아 슬릿 밸브(via slit valve), 또는 리모트 제어 스위치(remote control switch) 중 하나를 제어하는,
    시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 메인프레임의 둘레 주위에 포지셔닝되고, 상기 복수의 패싯들에 위치된 복수의 CDA(clean dry air) 퀵 디스커넥트(quick disconnect)들을 포함하는 CDA 공급 링(supply ring); 및
    상기 제1 패싯에 결합된 제1 슬릿 밸브 어셈블리를 더 포함하고,
    상기 제1 슬릿 밸브 어셈블리는:
    포지션 센서를 포함하는 챔버 슬릿 밸브; 및
    상기 CDA 공급 링의 CDA 퀵 디스커넥트 및 상기 챔버 슬릿 밸브에 결합된 EV(electro-valve) 매니폴드를 포함하고;
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 상기 EV 매니폴드 및 상기 챔버 슬릿 밸브에 결합되고, 상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 추가로, 상기 포지션 센서로부터의 상기 챔버 슬릿 밸브의 포지션 값을 상기 IO 네트워크 버스를 통해 상기 PLC 모듈에 릴레이하는,
    시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 EV 매니폴드는 하나 이상의 EV를 포함하고,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 추가로, 상기 PLC 모듈로부터 상기 IO 네트워크 버스를 통해 수신된 제어 신호를 상기 EV 매니폴드에 릴레이하여, 상기 하나 이상의 EV를 구동시킴으로써 슬릿 밸브 공압(slit valve pneumatics)을 제어하는,
    시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 패싯들 중 추가의 패싯들에 결합된 추가의 슬릿 밸브 어셈블리들을 더 포함하고, 상기 추가의 패싯들에서 추가의 프로세스 챔버들이 상기 메인프레임에 부착되는,
    시스템.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 슬릿 밸브 어셈블리는 상기 EV 매니폴드에 접속된 CDA 폴리 라인(poly line)을 더 포함하고, 상기 CDA 퀵 디스커넥트는 상기 CDA 폴리 라인을 상기 CDA 공급 링에 접속하는,
    시스템.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 IO 네트워크 버스는 상기 제1 패싯에 네트워크 커넥터를 포함하고, 상기 제1 슬릿 밸브 어셈블리는 상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈에 부착된 네트워크 드롭 케이블(network drop cable)을 더 포함하고, 상기 네트워크 커넥터는 상기 네트워크 드롭 케이블을 상기 IO 네트워크 버스에 접속하는,
    시스템.
  11. 슬릿 밸브 어셈블리로서,
    포지션 센서를 포함하는 챔버 슬릿 밸브;
    상기 챔버 슬릿 밸브에 결합된 EV(electro-valve)를 포함하는 EV 매니폴드;
    상기 EV 매니폴드에 결합되고 그리고 메인프레임의 CDA(clean dry air) 공급 링에 결합될 CDA 폴리 라인; 및
    상기 포지션 센서, 상기 EV 매니폴드에 결합되고 그리고 상기 메인프레임의 IO 네트워크 버스에 결합될 챔버 인터페이스 IO(input/output) 서브-모듈을 포함하고,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은:
    상기 포지션 센서로부터의 상기 챔버 슬릿 밸브의 포지션 값을, 상기 IO 네트워크 버스를 통해, 상기 메인프레임의 PLC(programmable logic control) 모듈에 릴레이하고; 그리고
    상기 PLC 모듈로부터 상기 IO 네트워크 버스를 통해 수신된 제어 신호를 상기 EV 매니폴드에 릴레이하여, 상기 EV를 구동시킴으로써 슬릿 밸브 공압을 제어하는,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 복수의 인터록 릴레이(interlock relay)들을 포함하는 프로세스 챔버 IO 제어기에 결합될 인터록 케이블 커넥터를 포함하고,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 추가로:
    상기 프로세스 챔버 IO 제어기와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 인터록 릴레이 신호들을 디지털 신호들로 변환하고;
    상기 디지털 신호들을 상기 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷들로 결합하고; 그리고
    상기 네트워크 패킷들을 상기 IO 네트워크 버스를 통해 상기 PLC 모듈에 송신하는,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 프로세스 챔버의 EMO(emergency off) 스위치에 결합되는 EMO 케이블을 수용하기 위한 인터페이스 커넥터를 더 포함하고,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈은 추가로:
    상기 EMO 스위치와의 드라이 콘택 교환을 통해 수신된 EMO 신호를 디지털 EMO 신호로 변환하고;
    상기 디지털 EMO 신호를 상기 IO 네트워크 버스의 프로토콜을 사용하여 통신하도록 구성된 네트워크 패킷으로 변환하고; 그리고
    상기 네트워크 패킷을 상기 PLC 모듈에 전송하는,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 포지션 센서와 상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈 사이에 결합된 제어 케이블을 더 포함하는,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈과 상기 IO 네트워크 버스 사이에 결합된 네트워크 드롭 케이블을 더 포함하는,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 EV 매니폴드에 결합되고 제2 포지션 센서를 포함하는 서비스 슬릿 밸브(service slit valve)를 더 포함하고, 상기 제2 포지션 센서는 상기 챔버 인터페이스 IO 서브-모듈에 결합되고, 상기 EV 매니폴드는 상기 챔버 슬릿 밸브 및 상기 서비스 슬릿 밸브 둘 모두를 제어하기 위한 4-포지션(four-position) EV 매니폴드인,
    슬릿 밸브 어셈블리.
  17. 시스템으로서,
    다수의 로컬 IO(input/output) 포트들 및 제1 인터록 버스 포트를 포함하는 제1 안전 PLC(programmable logic control) 모듈;
    상기 다수의 로컬 IO 포트들 중 제1 로컬 IO 포트에 결합된 제1 단일 로컬 IO 버스;
    상기 제1 단일 로컬 IO 버스에 결합된 다수의 IO 서브-모듈들 ― 상기 다수의 IO 서브-모듈들 중의 각각의 IO 서브-모듈은 상기 제1 단일 로컬 IO 버스를 통해 상기 제1 안전 PLC 모듈과 인터록 핸드셰이크(interlock handshake)를 수행함 ―;
    다수의 로컬 IO 포트들 및 제2 인터록 버스 포트를 포함하는 제2 안전 PLC 모듈; 및
    인터록 버스를 통해 상기 제1 인터록 버스 포트를 상기 제2 인터록 버스 포트에 결합하는 인터록 커넥터를 포함하는,
    시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 다수의 IO 서브-모듈들은 제1 머신의 제1 세트의 IO 서브-모듈들을 포함하고,
    상기 시스템은:
    상기 제2 안전 PLC 모듈의 다수의 로컬 IO 포트들 중 제2 로컬 IO 포트에 결합된 제2 단일 로컬 IO 버스; 및
    상기 제2 단일 IO 버스에 결합된 제2 머신의 제2 세트의 IO 서브-모듈들을 더 포함하는,
    시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제1 단일 로컬 IO 버스를 통해 상기 제1 세트의 IO 서브-모듈들을 통해 IO 디바이스들을 제어하고 그리고 상기 인터록 버스 및 상기 제2 단일 로컬 IO 버스를 통해 상기 제2 세트의 IO 서브-모듈들을 통해 IO 디바이스를 제어하는, 상기 제1 안전 PLC 모듈의 제1 PLC 제어기; 및
    상기 제2 단일 로컬 IO 버스를 통해 상기 제2 세트의 IO 서브-모듈들을 통해 IO 디바이스들을 제어하고 그리고 상기 인터록 버스 및 상기 제1 단일 로컬 IO 버스를 통해 상기 제1 세트의 IO 서브-모듈들을 통해 IO 디바이스들을 제어하는, 상기 제2 안전 PLC 모듈의 제2 PLC 제어기를 더 포함하는,
    시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 제1 안전 PLC 모듈은:
    제1 EtherCAT(Ethernet for Control Automation Technology) 네트워크 케이블을 통해 EtherCAT 마스터 디바이스에 결합된 제1 EtherCAT-in 포트; 및
    제1 EtherCAT-out 포트를 포함하고;
    상기 제2 안전 PLC 모듈은 제2 EtherCAT 네트워크 케이블을 통해 상기 제1 EtherCAT-out 포트에 결합된 제2 EtherCAT-in 포트를 포함하고;
    상기 시스템은, 상기 제2 EtherCAT 네트워크 케이블을 통해 상기 제1 머신의 상기 제1 세트의 IO 서브-모듈들 중 하나에 안전 제어 신호를 전송하기 위한, 상기 제2 안전 PLC 모듈의 PLC 제어기를 더 포함하는,
    시스템.
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