KR20230033614A - 안전 상호잠금 시스템, 저장 매체 및 안전 검증 방법이 있는 인터페이스 모듈 - Google Patents

안전 상호잠금 시스템, 저장 매체 및 안전 검증 방법이 있는 인터페이스 모듈 Download PDF

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KR20230033614A
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마사시 나가노
와타루 고바야시
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에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이.
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Abstract

인터페이스 모듈의 예시는, 팬과 필터를 갖는 팬 필터 유닛, 필터에 인접한 공간을 둘러싸며 도어를 갖는 하우징, 팬에 인접한 공간을 둘러싸는 상부 하우징, 상부 하우징에 제공된 제1 포트, 팬 필터 유닛의 팬과 필터 사이의 공간인 ffu 내부 공간에 연통하는 제2 포트, 및 상부 하우징의 내부와 상기 ffu 내부 공간 사이의 차압을 감지하기 위해 제1 포트 및 제2 포트에 연결된 차압 게이지를 포함한다.

Description

안전 인터록 시스템을 갖는 인터페이스 모듈, 저장 매체, 및 안전성 검증 방법{INTERFACE MODULE WITH SAFETY INTERLOCK SYSTEM, STORAGE MEDIUM, AND SAFETY VERIFICATION METHOD}
팬 필터 유닛, 저장 매체, 및 안전 검증 방법을 갖는 인터페이스 모듈에 관한 예에 관한 것이다.
인터페이스 모듈은 기판을 이송하기 위한 기판 이송 장치를 포함한다. 산소(O2 및 H2O) 농도를 감소시키기 위해 인터페이스 모듈의 내부를 N2 가스로 충진하면, 이송될 기판 상에 자연 산화물 막의 형성을 피하거나 억제한다. 일례에 따라, 산소 농도가 100 ppm 이하일 경우, 자연 산화물 막이 기판 상에 형성되는 것을 억제하는 것이 가능하다. 전술한 인터페이스 모듈은 N2-장비 프론트 엔드 모듈(N2-EFEM)로 지칭된다.
인터페이스 모듈의 유지보수 작업 중에 사람이 인터페이스 모듈에 진입할 필요가 있다. 그러나, N2 가스로 채워진 인터페이스 모듈에 진입하는 것은 매우 위험하다. 사람이 인터페이스 모듈에 들어가기 전에, 인터페이스 모듈 내부의 N2 가스가 청정 건조 공기(CDA)로 교체된다.
예를 들어, 복수의 산소 농도계가, 인터페이스 모듈 내부의 N2 가스가 CDA로 교체되었는지 확인하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 안전 검증을 위해 인터페이스 모듈의 각 위치에 산소 농도계를 제공하는 것은, 인터페이스 모듈을 매우 고가로 만든다. 또한, 복잡한 상호잠금 회로가 필요하다.
본원에 설명된 일부 예시는 전술한 문제를 해결할 수 있다. 본원에 설명된 일부 예시는 비용 절감에 적합한 인터페이스 모듈, 저장 매체, 및 안전 검증 방법을 제공할 수 있다.
일부 예에서, 인터페이스 모듈은, 팬과 필터를 갖는 팬 필터 유닛, 상기 필터에 인접한 공간을 둘러싸며 도어를 갖는 하우징, 상기 팬에 인접한 공간을 둘러싸는 상부 하우징, 상기 상부 하우징에 제공된 제1 포트, 상기 팬 필터 유닛의 팬과 필터 상이의 공간인 FFU 내부 공간에 연통하는 제2 포트, 및 상기 상부 하우징의 내부와 상기 FFU 내부 공간 사이의 차압을 감지하기 위해 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 연결된 차압 게이지를 포함한다.
도 1은 인터페이스 모듈의 개략적인 다이어그램이다.
도 2는 가스 흐름을 나타낸다.
도 3은 제1 포트 및 제2 포트의 예를 나타낸다.
도 4는 제1 포트 및 제2 포트의 다른 예를 나타낸다.
도 5는 일례에 따른 반도체 제조 장치를 나타낸다.
도 6은 안전 검증 방법의 흐름도이다.
도 7은 안전 PLC의 예시적인 기능적 블록 다이어그램을 나타낸다.
도 8a는 전용 하드웨어를 나타낸다.
도 8b는 CPU 및 메모리를 나타낸다.
일부 예시에 따른 팬 필터 유닛, 저장 매체, 및 안전 검증 방법을 갖는 인터페이스 모듈이 첨부 도면을 참조하여 설명될 것이다. 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호가 할당될 것이고, 중복 설명은 생략될 수 있다.
구현예.
도 1은 일례에 따른 인터페이스 모듈의 개략적인 다이어그램이다. 인터페이스 모듈은 N2-EFEM으로서 제공될 수 있다. 인터페이스 모듈은 하우징(10)을 포함한다. 일례에서, 로봇 아암(12)이 기판을 이송하기 위해 하우징(10) 내에 제공된다. 다른 예시에 따라, 하나 이상의 전달 수단이 하우징(10)에 제공된다. 일례에서, 기판은 처리 전 또는 후의 웨이퍼이다. 하우징(10) 내의 압력을 측정하기 위한 하우징 압력 센서(13)가 하우징(10)에 연결된다. 일례에 따라, 하우징 압력 센서(13)는 하우징(10)의 내부 압력과 외부 압력 사이의 차압을 측정하기 위한 차압 게이지이다.
인터페이스 모듈은 적어도 하나의 팬 필터 유닛(FFU)(25)을 포함한다. 두 개의 FFU(25)가 도 1에 나타나 있지만, FFU(25)의 수는 한 개 또는 세 개 이상일 수 있다. 일례에 따라, FFU(25)는 FFU 하우징(22), 팬(24), 및 필터(20)를 포함한다. FFU(25)의 팬(24)과 필터(20) 사이의 공간은 FFU 내부 공간(22s)이다. 필터(20)에 인접한 공간은 하우징(10)에 의해 둘러싸인다. 일례에 따라, 하우징(10)은 FFU(25)를 지지하는 지지 플레이트를 갖는다. 필터(20)를 통과하는 가스는 지지 플레이트에 제공된 복수의 구멍을 통과하고 하우징(10) 내에 제공된다.
팬(24)에 인접한 공간은 상부 하우징(26)에 의해 둘러싸인다. 일례에 따라, 상부 하우징(26)은 FFU(25) 위에 제공된다. 상부 하우징(26)에 제공된 가스는, 팬(24)의 회전에 의해 FFU 내부 공간(22s) 내로 도입되고 필터(20)에 의해 여과된다. 제1 포트(26a)가 상부 하우징(26)에 제공된다. 일례에 따라, 제1 포트(26a)는 상부 하우징(26) 내부의 압력 감지를 허용하는 압력 샘플링 포트이다. 즉, 제1 포트(26a)는 팬(24)의 유입구의 압력 샘플링 포트이다. 제1 포트(26a)는, 예를 들어 상부 하우징(26)의 내부와 연통하는 구멍을 제공하는 금속 튜브이다. 유사하게, 제1 포트(26b)가 상부 하우징(26)의 좌측에 제공된다.
또한, FFU(25)는 제2 포트(22a)를 구비한다. 일례에 따라, 제2 포트(22a)는 FFU 내부 공간(22s) 내부의 압력 감지를 허용하는 압력 샘플링 포트이다. 즉, 제2 포트(22a)는 팬(24)의 유출구의 압력 샘플링 포트이다. 제2 포트(22a)는, 예를 들어 FFU 하우징(22)의 내부와 연통하는 구멍을 제공하는 금속 튜브이다. 유사하게, 좌측에 나타낸 FFU(25)는 제2 포트(22b)를 구비한다.
도 1의 인터페이스 모듈은 차압 게이지(35)를 포함한다. 차압 게이지(35)는, 상부 하우징(26) 내부의 압력과 FFU 내부 공간(22s)의 압력 사이의 차압을 감지하도록 구성된다. 일례에 따라, 차압 게이지(35)는 튜브(34a)를 통해 제1 포트(26a)에 연결되고, 튜브(34b)를 통해 제2 포트(22a)에 연결된다. 이러한 구성으로, 상부 하우징(26) 내부의 압력 및 FFU 내부 공간(22s)의 압력이 차압 게이지(35)에 반영된다. 따라서, 차압 게이지(35)는 상부 하우징(26) 내부 압력과 FFU 내부 공간(22s)의 압력 사이의 차압을 감지할 수 있다.
도 1의 인터페이스 모듈은, 좌측의 상부 하우징(26) 내부 압력과 좌측의 FFU 내부 공간(22s) 압력 사이의 차압을 감지하기 위한, 차압 게이지(37)를 추가로 포함한다. 일례에 따라, 차압 게이지(37)는 튜브(36a)를 통해 제1 포트(26b)에 연결되고, 튜브(36b)를 통해 제2 포트(22b)에 연결된다. 이러한 구성으로, 좌측의 상부 하우징(26) 내부 압력과 좌측의 FFU 내부 공간(22s) 압력이 차압 게이지(37)에 반영된다. 따라서, 차압 게이지(37)는 좌측의 상부 하우징(26) 내부 압력과 좌측의 FFU 내부 공간(22s) 압력 사이의 차압을 감지할 수 있다.
팬(24)이 회전하는 경우, 상부 하우징(26) 내부 압력은 FFU 내부 공간(22s) 압력보다 작을 것이다. 한편, 팬(24)이 회전하지 않는 경우, 상부 하우징(26) 내부 압력은 FFU 내부 공간(22s) 압력과 실질적으로 동일하다. 따라서, 팬(24)이 회전하는지 여부를 차압을 모니터링함으로써 결정할 수 있다.
일례에 따라, 순환 덕트(30)는 상부 하우징(26) 및 하우징(10) 둘 모두에 연결된다. 순환 덕트(30)의 일부는 하우징(10)의 내부로 연장되고 내부 덕트(30a)로서 지칭된다. 순환 덕트(30)가 하우징(10)의 내부와 연통하도록 내부 덕트(30a) 내에 구멍을 뚫는다. 일례에 따라, 산소 센서(31, 32) 및 H2O 센서(33)가 순환 덕트(30)에 부착되어 O2 농도 및 H2O 농도를 감지한다. 이러한 예에서, 냉각 스테이지(14)는 하우징(10) 내의 웨이퍼의 임시 저장을 위해 제공된다. 냉각 스테이지(14)는 하우징(10)의 내부 및 순환 덕트(30)에도 연결된다.
FFU(25)의 팬(24)이 회전함에 따라, 상부 하우징(26) 내의 가스가 하우징(10)의 내부로 방출된다. 일례에 따라, 가스는 질소 가스 공급원(40) 또는 CDA 공급원(50)으로부터 상부 하우징(26)에 제공된다.
질소 가스 공급원(40) 및 상부 하우징(26)은 질소 가스 공급 파이프(48)에 의해 연결된다.　솔레노이드 밸브(SV)(42)가 질소 가스 공급 파이프(48)에 부착된다. SV(42)는 명령에 따라 질소 가스 공급 파이프(48)를 개폐한다. SV(42)의 작동을 모니터링하기 위해 리미트 스위치(44)가 SV(42)에 부착된다. 구체적으로, 리미트 스위치(44)는, 입력 신호 및 실제 위치를 감지하는 기능에 기초하여, SV(42)로의 입력 신호와 SV(42)의 밸브의 실제 위치 사이의 불일치를 감지한다. 다른 예에서, SV(42) 및 리미트 스위치(44)는 다른 구성으로 교체될 수 있다.
CDA 공급원(50) 및 상부 하우징(26)은 CDA 공급 파이프(51)에 의해 연결된다. 밸브(54) 및 유량계(52)는 CDA 공급 파이프(51)에 부착된다. 밸브(54)는 CDA 공급 파이프(51)를 개폐하기 위해 제공된다. 유량계(52)는 CDA 공급 파이프(51)를 통해 흐르는 CDA의 양을 감지하기 위해 제공된다.
질소 가스 공급원(40)에 가까운 질소 가스 공급 파이프(48)의 일부, 및 CDA 공급원(50)에 가까운 CDA 공급 파이프(51)의 일부는 별도의 파이프이다. 그러나, 일례에서, 상부 하우징(26)에 가까운 질소 가스 공급 파이프(48)의 일부, 및 상부 하우징(26)에 가까운 CDA 공급 파이프(51)의 일부는 공통 튜브를 갖는다. 일례에 따라, 가스의 유량을 조절하기 위해 질량 흐름 제어기(MFC)(46)가 공통 튜브에 부착된다.
배기 파이프(60)는 하우징(10)에 부착된다. 일례에 따라, 압력 제어 밸브(62)는 배기 파이프(60)를 통해 흐르는 배기 가스의 유량을 조절하도록 구성된다. 배기 압력 센서(64)는 배기 파이프(60) 내의 압력을 측정하기 위해 배기 파이프(60)에 부착된다. 일례에 따라, 배기 압력 센서(64)는 배기 파이프(60)의 내부 압력과 외부 압력 사이의 차압을 측정하기 위한 차압 게이지이다.
도 2는 인터페이스 모듈의 가스 흐름의 예를 보여주는 도면이다. 도 2의 화살표는 팬(24)에 의해 형성된 가스 흐름을 나타낸다. 먼저, 상부 하우징(26)은 N2 가스 또는 CDA를 구비한다. 상부 하우징(26) 내의 가스는 팬(24)의 회전에 의해 FFU 내부 공간(22s) 내로 도입되고 필터(20)를 통해 하우징(10) 내로 제공된다. 하우징(10) 내에 제공된 가스의 일부는 순환 덕트(30)를 통해 상부 하우징(26) 내로 복귀되고, 다른 부분은 배기 파이프(60)로부터 배기된다.
도 3은 차압 게이지(35)의 연결 위치의 예를 보여주는 다이어그램이다. FFU 하우징(22)의 상단 표면 상에는, 팬(24)이 저장되는 두 개의 원통형 돌출부가 있다. 두 개의 돌출부는 상부 하우징(26)으로 집합적으로 덮인다. 도 3의 예에서, 상부 하우징(26)이 두 개의 FFU(25)에 가스를 제공하기 때문에, 하나의 상부 하우징(26)만이 제공된다. 상부 하우징(26)은 예시의 편의를 위해 투명한 것으로 도시되어 있다. 이 예에서, 제1 포트(26a)는 상부 하우징(26)의 상단 표면 상에 있다. 제2 포트(22a)는 FFU 하우징(22)의 상단 표면 상에 있다.
도 3은 작동 박스(80)를 나타낸다. 일례에 따라, 차압 게이지(35), 경보 장치(82), 및 안전 PLC(83)가 작동 박스(80)에 보관된다. 경보 장치(82)는 팬(24)의 고장을 감지하기 위해 제공된다. 예를 들어, 경보 장치(82)는, FFU(25)가 팬(24)을 회전시키는 명령을 수신하였더라도 팬(24)이 회전하지 않을 경우에 경보를 발생시키도록 구성된다. 안전 PLC(83)는 안전 보장을 책임지는 PLC이다. 일례에 따라, 안전 PLC(83)는, 안전이 보장되었음을 확인한 후에 하우징(10) 도어의 개방을 허용하는 PLC이다.
일례에 따라, 작동 박스(80)의 전방 표면은, FFU(25)를 제어하는 데 작업자가 사용하는 터치 패널을 갖는 설정 패널(84)이다. 설정 패널(84)은, 예를 들어 기판 이송을 위해 N2 가스로 하우징(10)을 충진하거나 하우징(10) 내의 N2 가스를 CDA로 교체하기 위한 명령을 실행하는 데에도 사용될 수 있다.
도 4는 FFU(25) 등의 구성 예를 도시하는 다이어그램이다. 일례에 따라, 상부 하우징(26)은, FFU 하우징(22)의 상단 표면의 일부분만이 외부로 노출되도록 FFU 하우징(22)의 상단 표면의 일부분만을 덮는다. FFU 하우징(22)의 상단 표면에 제2 포트(22a)를 제공함으로써, 인터페이스 모듈의 설치면적을 증가시키지 않고 제2 포트(22a)가 제공된다.
도 5는 인터페이스 모듈을 포함하는 반도체 제조 장치의 구성 예를 나타낸 다이어그램이다. 사람이 출입하는 도어(10a)가 하우징(10)에 부착된다. 도어(10a)는 EFEM 도어로서 지칭된다. 일례에 따라, 도어(10a)는 전자기 잠금 스위치에 의해 개폐된다. 일례에 따라, 도어(10a)의 개폐는 안전 PLC(83)에 의해 제어된다. 적어도 하나의 로딩 포트(90)가 하우징(10) 옆에 제공된다. 또한, 로드 록 모듈(LLM)(92)은 게이트 밸브(91)를 통해 하우징(10)에 인접한다. 웨이퍼 핸들링 챔버(WHC)(94)는 게이트 밸브(93)를 통해 LLM(92)에 인접한다. WHC(94)는 기판을 처리하는 데 사용되는 네 개의 챔버 모듈(95a, 95b, 95c, 95d)에 연결된다. 이 예에서, 인터페이스 모듈은, 기판을 LLM(92) 및 로딩 포트(90) 중 하나로부터 다른 하나로 이송하기 위한 인터페이스로서 기능한다. 일례에 따라, 인터페이스 모듈을 포함한 반도체 제조 장치는 제어기(96)에 의해 제어된다.
도 6은 인터페이스 모듈을 사용하는 안전 검증 방법의 흐름도이다.
하우징(10)을 통해 기판을 이송하는 정상적인 작동 중에, 질소 가스 공급 파이프(48), 상부 하우징(26), 및 FFU(25)를 통해 질소 가스 공급원(40)으로부터 하우징(10) 내로 질소 가스가 제공된다. 즉, 하우징(10)의 내부는 질소 가스 분위기이다. 일례에 따라, 기판의 산화를 억제하기 위해, 하우징(10) 내의 O2/H2O 농도는 100 ppm 이하로 설정된다.
한편, 인터페이스 모듈의 주기적 또는 갑작스런 유지보수 이전에, 하우징(10) 내의 N2 가스는 CDA로 교체되어 사람이 하우징(10)에 진입할 수 있게 한다. 도 6을 참조하면, 유지보수를 위한 준비가 설명될 것이다. 먼저, 인터페이스 모듈의 제어기(96)는 유지보수를 위해 하우징(10) 내의 N2 가스를 CDA로 교체하도록 명령된다. 일례에 따라, 이 명령은 터치 패널을 통해 작동자에 의해 실행된다. 다른 예시에 따라, 이 명령은, 예를 들어 제어기(96)에 포함된 프로세스 제어 모듈(PCM)에 의해 자동으로 실행된다. 제어기(96)가 단계(S1)에서 이러한 명령을 수신하면, 프로세스는 단계(S2)로 진행한다.
단계(S2)에서, 명령을 받은 제어기(96)는 가스 교체 작업을 시작한다. 가스 교체 작동은 하우징(10) 내의 N2 가스를 CDA로 교체하기 위한 작동이다. 일례에 따라, 가스 교체 작동은 하우징(10)에 대한 N2 가스 공급을 불능화하고, CDA를 하우징(10)에 제공하고, 하우징(10) 내의 가스를 배기하고, 팬(24)을 회전시키는 것을 포함한다. 도 1의 구성 예에서, 가스 교체 작동은 다음 작동을 포함한다:
Figure pat00001
SV(42)를 닫아 하우징(10)에 N2 가스 공급을 중단하고,
Figure pat00002
밸브(54)를 개방하여 CDA를 하우징(10)에 제공하고,
Figure pat00003
배기 파이프(60)에 연결된 펌프를 구동하여 하우징(10) 내의 가스를 배기하고,
Figure pat00004
팬(24)을 회전시켜 CDA를 하우징(10)에 공급한다.
가스 교체 작동으로, 하우징(10) 내의 N2 가스는 CDA로 점진적으로 교체된다. N2 가스가 CDA로 충분히 교체되고 하우징(10) 내의 산소 농도가 사람에게 안전한 수준에 도달하기 위해서는 일정 시간이 걸린다.
일례에 따라, 가스 교체 작동은 하우징(10) 내의 각 위치에서의 산소 농도가 충분히 증가될 수 있도록 약 30분 동안 유지된다. 본 예시에서, 가스 교체 작동은 안전 계수 2로 약 한 시간 동안 계속될 수 있다.
그 다음, 단계(S3)에서, 안전 PLC(83)는 가스 교체 작동이 소정의 지속 시간 동안 계속되었음을 검증한다. 즉, 안전 PLC(83)는 장치가 소정의 기간 동안 작동 중임을 입증한다. 일례에 따라, 안전 PLC(83)는 다음의 네 가지 조건이 소정의 기간 동안 지속되는 것을 검증한다.
제1 조건: SV(42)가 폐쇄된다(하우징(10)은 N2 가스가 제공되지 않음).
제2 조건: CDA는 소정의 유량으로 하우징(10)에 제공된다.
제3 조건: 소정의 배기가 하우징(10)으로부터 수행된다.
제4 조건: 팬(24)은 정상적으로 회전한다.
일례에 따라, 이들 네 가지 조건 각각에 대해 상호 모니터링이 실행된다. 상호 모니터링의 예시는 다음과 같다.
SV(42)의 개폐 및 리미트 스위치(44)의 출력을 상호 모니터링함으로써, 제1 조건이 충족된다는 사실이 감지된다. 즉, SV(42)가 고장나도, 리미트 스위치(44)에 의해 고장을 감지할 수 있다.
유량계(52)의 값과 하우징 압력 센서(13)의 값을 상호 모니터링함으로써, 제2 조건이 충족된다는 사실이 감지된다. 즉, 유량계(52)가 고장나도, 고장은 하우징 압력 센서(13)의 값의 이상에 의해 감지될 수 있다.
배기 압력 센서(64)의 값과 하우징 압력 센서(13)의 값을 상호 모니터링함으로써, 제3 조건이 충족된다는 사실이 감지된다. 즉, 배기 압력 센서(64)가 고장나더라도, 고장은 하우징 압력 센서(13)의 값의 이상에 의해 감지될 수 있다.
경보 장치(82)의 출력 및 차압 게이지(35, 37)의 값을 상호 모니터링함으로써, 제4 조건이 충족된다는 사실이 감지된다. 즉, 경보 장치(82)가 고장나면, 팬(24)의 고장은 경보 장치(82)에 의해 감지될 수 없다. 그러나, 팬(24)이 회전하지 않는 경우, 차압 게이지(35, 37)의 값 중 적어도 하나는 실질적으로 0이 된다. 따라서, 차동 압력 게이지(35, 37)로부터 팬(24)의 고장을 감지하는 것이 가능하다. 팬(24)이 고장났더라도 경보 장치(82)가 작동하지 않기 때문에, 경보 장치(82)의 고장도 감지될 수 있다. 따라서, 각각의 조건의 감지를 다중화하면 안전성이 개선된다. 다른 예시에 따라, 다른 다중화 방법이 사용될 수 있다. 즉, 하나의 조건이 두 개의 상이한 방법에 의해 충족되는 것을 감지함으로써, 하나의 방법에서 이상이 발생하더라도, 상기 이상은 다른 방법에 의해 감지될 수 있다.
상호 모니터링을 사용함으로써, 각각의 조건이 충족됨을 신뢰성 있게 감지할 수 있다. 단계(S3)에서, 제1 내지 제4 조건이 소정의 기간 동안 계속되는 것으로 확인되면, 프로세스는 단계(S4)로 진행한다. 단계(S4)에서, 안전 PLC(83)는 하우징(10)의 도어(10a)의 개방을 허용한다. 일례에 따라, 도어(10a)의 개방 허용은, 예를 들어 LED 램프의 조명, 스크린 상의 디스플레이, 또는 음성에 의해 작동자에게 통지된다. 일례에 따라, 하우징(10)의 도어(10a)의 개방을 허용할 경우, 하우징(10) 내의 산소 농도는 19.5% 이상이다. 그 다음, 단계(S5)에서, 작동자는 하우징(10)의 도어(10a)를 개방하고 하우징(10)으로 진입하여 필요한 유지보수를 수행한다.
한편, 단계(S3)에서, 소정의 시간이 경과하기 전에 제1 내지 제4 조건 중 적어도 하나가 충족되지 않는 것으로 결정되는 경우, 안전 PLC(83)는 도어(10a)가 개방되는 것을 허용하지 않는다. 이 경우, 제1 내지 제4 조건 중 어느 하나의 고장 원인이 식별되고 원인이 제거된다. 예를 들어, 결함 있는 SV(42)를 수리할 수 있고, 결함 있는 밸브(54)를 수리할 수 있고, 다양한 압력 센서를 수리할 수 있고, 팬(24)을 수리할 수 있다. 그 다음, 가스 교체 작동의 지속 시간이 재설정되고, 가스 교체 작동이 다시 수행된다. 예를 들어, 팬(24)이 일시적으로 정지되는 경우, 팬(24)의 작동이 재시작되고, 그 시간으로부터 경과된 시간이 계수된다.
이 예시에서, 팬(24)의 지속적인 작동은, 팬(24)의 고장이 감지되지 않고 팬(24)의 흡입측과 배기측 사이의 차압이 감지되는 것을 상호 모니터링함으로써 입증된다. 전술한 안전 검증 방법은 복수의 산소 농도계를 필요로 하지 않으며, 간단한 구성에 의해 실현될 수 있다. 따라서, 비용 절감에 적합한 인터페이스 모듈을 제공하는 것이 가능하다.
여기서, 사람이 입력해야 하는 인터페이스 모듈에 필요한 필수 상호잠금 성능 레벨 PLr은 c(S2, F1, P1)이다. S2는, 장애의 중증도가 중증(회복 불능/사망)으로 정의되는 수준이다. F1은, 위험요소에 대한 노출 빈도/시간이 "빈도 낮음/짧은 시간 노출"로 정의된다. P1은, 위험 회피 또는 위험 제한의 가능성이 "특정 조건 하에서 피할 수 있음"을 의미한다. ISO13849-1에 따르면, (S2, F1, P1)에 대한 PLr은 "c"이다. PLr=c를 달성하는 데 필요한 상호잠금 카테고리(Cat.)는 1~3이지만, 안전 카테고리는 상호잠금에 사용되는 장비가 필수 사양을 충족시키지 못하기 때문에(충족할 수 없기 때문에) 다음과 같이 설계되어야 한다.
Cat. = 3 (즉, PL=3)
DC 평균 = 중간
MTTFd = 낮음
안전 카테고리 3의 상호잠금 회로에서는 각 조건이 충족됨을 입증하기 위해 상호 모니터링이 필요하다. 또한 안전 기능이 단일 결함에 의해 손상되지 않아야 한다. 또한, 단일 결함 등이 감지되어야 한다. 이들 요건은 ISO13849-2에 설명되어 있다. 또한 ISO13849-1은 카테고리 3 회로의 블록 다이어그램이 나타나 있다. 일례로, 안전 PLC(83) 및 제어기(96)는 이들 요건을 충족하도록 구성될 수 있다.
도 7은 안전 PLC(83)의 예시적인 기능적 블록 다이어그램을 나타낸다. 안전 PLC(83)는 전술한 안전 점검에 대한 수신된 데이터에 기초하여 작동한다. 일례에 따라, 안전 PLC(83)는 다음의 단자를 갖는다:
SV(42)의 전기적 상태가 입력되는 SV 단자(83a),
리미트 스위치(44)에 연결되는 LS 단자(83b),
유량계(52)에 연결되는 FM 단자(83c),
하우징 압력 센서(13)에 연결되는 HP 단자(83d),
배기 압력 센서(64)에 연결되는 EP 단자(83e),
경보 장치(82)에 연결되는 AL 단자(83f), 및
차압 게이지(35, 37)에 연결되는 DP 단자(83g).
상호 모니터링 유닛(83A)은 각각의 단자를 통해 수득된 정보에 기초하여, 전술한 제1 및 제4 조건 모두가 충족되는지를 결정하도록 구성된다. 일례로, 상호 모니터링 유닛(83A)은, SV(42)가 닫혀 있고, 리미트 스위치(44)는 SV(42)로의 입력 신호와 SV(42)의 밸브의 실제 위치 사이의 불일치를 감지하지 않고, 유량계(52)는 미리 결정된 양의 CDA 흐름을 나타내고, 하우징 압력 센서(13)는 소정의 압력을 나타내고, 배기 압력 센서(64)는 소정의 압력을 나타내고, 경보 장치가 경보를 발생시키지 않고, 차압 게이지(35, 37)가 소정의 값을 나타내는 것을 확인한다. 이들 모두가 확인되면, 상호 모니터링 유닛(83A)은 시간 관리 유닛(83B)에 확인을 통지한다. 시간 관리 유닛(83B)은 상호 모니터링 유닛(83A)으로부터 신호를 수신하고, 제1 내지 제4 조건이 충족되는 시간을 계수한다. 누적 시간이 예를 들어 1시간을 초과할 경우, 시간 관리 유닛(83B)은 하우징(10)의 도어(10a)를 설정 유닛(83C)에 개방하기 위한 허용 신호를 생성한다. 허용 신호를 수신한 설정 유닛(83C)은, 제1 릴레이(97A)의 연결 상태를 변화시켜 도어(10a)의 전자기 잠금 스위치에 전원을 공급할 수 있게 한다.
일례에 따라, 안전 PLC(83)는 결함 감지기(83E)를 포함한다. 결함 감지기(83E)는, 제2 릴레이(97B)의 연결 상태를 변경해서 도어(10a)의 전자기 잠금 스위치의 활성화를 허용하거나 금지하도록 구성된다. 예를 들어, 상호 모니터링 유닛(83A)에서 일부 이상이 감지될 경우, 또는 도어(10a)에서 일부 이상이 발생할 경우, 결함 감지기(83E)는 제2 릴레이(97B)의 상태를 변경 또는 유지하여 도어(10a)의 전자기 잠금 스위치가 전력 공급받는 것을 방지한다. 결함 감지기(83E)에 의해 감지된 이상점의 예시는, 정보를 단자로부터 얻을 수 없거나 정보가 유효하지 않는 것이다.
따라서, 제1 내지 제4 조건이 충족되는 누적 시간이 미리 결정된 시간에 도달할 경우, 안전 PLC(83)는 도어, 즉 제1 릴레이(97A) 및 제2 릴레이(97B)를 개방하기 위해 상호잠금을 해제한다. 즉, 필요한 조건(PLr=c, PL=3)은, O2 센서에 의존하지 않고 하우징(10) 내의 가스를 N2 가스로부터 CDA로 교체할 경우에 달성될 수 있다.
도 8a 및 8b는 안전 PLC(83)의 구성 예시를 나타낸 다이어그램이다. 안전 PLC(83)는 프로세싱 회로(100)를 갖는다. 안전 PLC(83)에서 수행된 전술한 기능 각각은, 프로세싱 회로(100)에 의해 실현된다. 즉, 프로세싱 회로(100)는, 가스 교체 작동이 미리 정해진 시간 동안 계속되었고 EFEM 도어의 상호잠금을 해제하였음을 입증한다. 프로세싱 회로(100)는 전용 하드웨어(전용 회로)일 수 있거나, 메모리에 저장되는 프로그램을 실행하는 CPU(중앙 프로세싱 유닛, 프로세싱 장치, 연산 장치, 마이크로프로세서, 마이크로컴퓨터, 프로세서 또는 DSP)일 수 있다. 프로세싱 회로(100)가 전용 하드웨이인 경우, 프로세싱 회로는, 예를 들어 단일 회로, 복합 회로, 프로그래밍된 프로세서, 병렬 프로그래밍된 프로세서, ASIC, FPGA, 또는 이들의 조합일 수 있다.
도 8b는 프로세싱 회로가 CPU인 경우에 안전 PLC(83)의 구성 예시를 나타낸다. 이 경우, 안전 PLC(83)의 각각의 기능은, 소프트웨어 또는 소프트웨어 및 펌웨어의 조합에 의해 실현된다. 소프트웨어 또는 펌웨어는 프로그램으로서 설명되어 있고, 메모리(104)에 저장된다. 프로세서(102)는, 메모리(104)에 저장된 프로그램을 판독하고 실행함으로써, 각각의 기능을 실현한다. 즉, 안전 PLC(83)는, 프로그램이 프로세싱 회로에 의해 실행될 경우, 전술한 단계 각각을 실행하는 결과를 초래한 프로그램을 저장하는 메모리(104)를 포함한다. 또한, 이들 프로그램은 컴퓨터로 하여금 가스 교체 작동이 소정의 기간 동안 계속되었음을 검증하는 절차 및 방법을 실행하게 한다고 말할 수 있다.
일례에 따라, 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 프로그램은 컴퓨터가 다음을 수행하게 한다:
SV(42)의 개폐 및 리미트 스위치(44)의 출력을 상호 모니터링함으로써, N2 가스가 하우징(10)에 제공되지 않음을 입증하고,
유량계(52)의 값 및 하우징 압력 센서(13)의 값을 상호 모니터링함으로써, CDA가 하우징(10)에 제공됨을 입증하고,
배기 압력 센서(64)의 값 및 하우징 압력 센서(13)의 값을 상호 모니터링함으로써, 하우징 내의 가스가 배기됨을 입증하고,
경보 장치(82)의 출력 및 차압 게이지(35, 37)의 값을 상호 모니터링함으로써, 팬(24)이 회전함을 입증하고,
상기 제1 내지 제4 조건이 소정의 지속시간 동안 충족되었을 경우, 하우징(10)의 도어(10a)의 상호잠금을 해제하도록 한다.
일례에 따라, 상호잠금의 해제는 도어(10a)의 전자기 잠금 스위치에 명령을 내림으로써 실행된다. 여기서, 메모리는, 예를 들어 비휘발성 또는 휘발성 반도체 메모리, 예컨대 RAM, ROM, 플래시 메모리, EPROM, EEPRO; 자기 디스크; 플렉서블 디스크; 광학 디스크; 콤팩트 디스크; 미니 디스크; 또는 DVD 등에 대응한다. 물론, 하드웨어 별로 상기 기능 각각의 일부를 인식하고 소프트웨어 또는 펌웨어로 기능의 일부를 실현하는 것도 허용된다. 일례로, 제어기(96)는 도 8a, 8b를 참조하여 설명된 프로세싱 회로를 또한 포함한다.
전술한 설명은 제한적인 의미로 취해지는 것이 아니라 단지 예시일 뿐이다. 따라서, 다양한 변형이 있다.

Claims (19)

  1. 인터페이스 모듈로서,
    팬과 필터를 갖는 팬 필터 유닛;
    상기 필터에 인접한 공간을 둘러싸며 도어를 포함하는 하우징;
    상기 팬에 인접한 공간을 둘러싸는 상부 하우징;
    상기 상부 하우징에 제공되는 제1 포트;
    상기 팬 필터 유닛 내의 팬과 필터 사이의 공간인 FFU 내부 공간에 연통하는 제2 포트; 및
    상기 상부 하우징의 내부와 상기 FFU 내부 공간 사이의 차압을 감지하기 위해 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트에 연결된 차압 게이지를 포함하는, 인터페이스 모듈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 팬 필터 유닛은 상기 팬의 고장을 감지하기 위한 경보 장치를 포함하는, 인터페이스 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    질소 가스 공급원;
    상기 질소 가스 공급원을 상기 상부 하우징에 연결하는 질소 가스 공급 파이프;
    상기 질소 가스 공급 파이프에 부착된 솔레노이드 밸브;
    상기 솔레노이드 밸브 상에 설치된 리미트 스위치;
    청정 건식 공기 공급원;
    상기 청정 건식 공기 공급원을 상기 상부 하우징에 연결하는 청정 건식 공기 공급 파이프;
    상기 청정 건식 공기 공급 파이프에 부착된 밸브; 및
    상기 청정 건식 공기 공급 파이프 상에 설치된 유량계를 포함하는, 인터페이스 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 하우징 내의 압력을 측정하도록 구성된 하우징 압력 센서;
    상기 하우징에 부착된 배기 파이프; 및
    상기 배기 파이프 내의 압력을 측정하도록 구성된 배기 압력 센서를 포함하는, 인터페이스 모듈.
  5. 제4항에 있어서, 프로세서 및 상기 프로세서로 하여금 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키도록 구성된 메모리, 또는 전용 회로를 포함한 안전 PLC를 포함하여, 상기 팬이 상기 경보 장치의 출력 및 상기 차압 게이지에 의해 감지된 압력의 상호 모니터링에 의해 회전하고 있음을 인증시키는, 인터페이스 모듈.
  6. 제4항에 있어서, 프로세서 및 상기 프로세서로 하여금 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키도록 구성된 메모리, 또는 전용 회로를 포함한 안전 PLC를 포함하여, 미리 결정된 가스 교체 작동이 미리 결정된 지속 시간 동안 계속되는 경우에 상기 도어를 개방하기 위해 상호잠금을 해제하는, 인터페이스 모듈.
  7. 제4항에 있어서, 안전 PLC를 포함하고, 상기 안전 PLC는,
    프로세서 및 상기 프로세서로 하여금 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키도록 구성된 메모리, 또는 전용 회로;
    상기 솔레노이드 밸브에 연결된 SV 단자;
    상기 리미트 스위치에 연결된 LS 단자;
    상기 유량계에 연결된 FM 단자;
    상기 하우징 압력 센서에 연결된 HP 단자;
    상기 배기 압력 센서에 연결된 EP 단자;
    상기 경보 장치에 연결된 AL 단자; 및
    상기 차압 게이지에 연결된 DP 단자를 포함하는, 인터페이스 모듈.
  8. 제5항에 있어서, 설정 패널을 갖는 작동 박스를 포함하되, 상기 안전 PLC 및 상기 차압 게이지는 상기 작동 박스 내에 수용되는, 인터페이스 모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 하우징에 인접한 로딩 포트;
    게이트 밸브를 통해 상기 하우징에 인접한 로드 록 모듈; 및
    상기 하우징 내의 로봇 아암을 포함하는, 인터페이스 모듈.
  10. 내부에 기록된 프로그램을 갖는 컴퓨터 판독가능 저장 매체로서, 상기 프로그램은 컴퓨터로 하여금,
    질소 가스 공급 파이프에 설치된 솔레노이드 밸브, 및 상기 솔레노이드 밸브에 설치된 리미트 스위치를 상호 모니터링함으로써, N2 가스가 하우징에 제공되지 않음을 입증하는 단계;
    CDA의 유량계 및 하우징 압력 센서를 상호 모니터링함으로써, CDA가 상기 하우징에 제공됨을 입증하는 단계;
    배기 압력 센서 및 상기 하우징 압력 센서를 상호 모니터링함으로써, 상기 하우징 내의 가스가 배기됨을 입증하는 단계;
    상기 하우징으로의 공기 흐름을 증명하는 팬이, 상기 팬의 경보 장치 및 상기 팬의 유입구와 유출구 사이의 차압을 상호 모니터링함으로써, 회전함을 입증하는 단계; 및
    상기 하우징이 상기 CDA로 충진될 경우, 상기 하우징의 도어의 상호잠금을 해제하는 단계를 수행시키는, 컴퓨터 판족가능 저장 매체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 상호잠금은 상기 도어의 전자기 잠금 스위치를 포함하는, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  12. 제10항에 있어서, 상기 컴퓨터 판독가능 저장 매체는 안전 PLC의 일부인, 컴퓨터 판독가능 저장 매체.
  13. 안전성 검증 방법으로서,
    상기 하우징 내의 N2 가스를 CDA로 교체하기 위한 명령을 수신하는 단계;
    가스 교체 작동을 수행하는 단계로서, 상기 가스 교체 작동은 상기 하우징에 대한 N2 가스 공급을 불능화하고, 상기 CDA를 상기 하우징에 제공하고, 상기 하우징 내의 가스를 배기하고, 상기 CDA를 상기 하우징에 공급하기 위한 팬을 회전시키는 것을 포함하는 단계;
    상기 가스 교체 작동이 미리 정해진 기간 동안 계속되었음을 입증하는 단계;
    상기 입증 후에 상기 하우징의 도어의 개방을 허용하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 팬의 회전은, 상기 팬의 고장 및 상기 팬의 유입구와 유출구 사이의 차압을 상호 모니터링함으로써 검증되는, 안전 검증 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 N2 가스 공급의 부재는, 상기 N2 가스 공급을 조절하기 위한 솔레노이드 밸브, 및 상기 솔레노이드 밸브에 설치된 리미트 스위치를 상호 모니터링함으로써 검증되는, 안전 검증 방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 하우징으로의 상기 CDA 공급은, 상기 CDA의 공급 경로에 제공된 유량계 및 하우징 압력 센서를 상호 모니터링함으로써 검증되는, 안전 검증 방법.
  17. 제13항에 있어서, 상기 가스의 배기는, 배기 압력 센서 및 하우징 압력 센서를 상호 모니터링함으로써 검증되는, 안전 검증 방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 가스 교체 작동이 소정의 기간 동안 계속되었을 경우, 상기 하우징 내의 산소 농도는 19.5% 이상인, 안전 검증 방법.
  19. 제13항에 있어서, 상기 허용 단계는 LED 램프, 디스플레이 또는 음성에 의해 작동자에게 통지되는, 안전 검증 방법.
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