特開 2023-35994 安全保障機能を有するインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023035994

(43)【公開日】2023-03-13

(54)【発明の名称】安全保障機能を有するインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/677 20060101AFI20230306BHJP

   B01D 46/00 20220101ALI20230306BHJP

   H01L 21/02 20060101ALI20230306BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 A

B01D46/00 F

H01L21/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022136300

(22)【出願日】2022-08-29

(31)【優先権主張番号】63/239,570

(32)【優先日】2021-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】512144771

【氏名又は名称】エーエスエム アイピー ホールディング ビー．ブイ．

(74)【代理人】

【識別番号】100175178

【弁理士】

【氏名又は名称】桑野 敦司

(72)【発明者】

【氏名】中野 雅士

(72)【発明者】

【氏名】小林 渉

【テーマコード（参考）】

4D058

5F131

【Ｆターム（参考）】

4D058JA12

4D058KB02

4D058QA01

4D058QA03

4D058QA11

4D058QA21

4D058SA04

4D058UA25

5F131AA02

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5F131CA52

5F131DB52

5F131JA12

5F131JA15

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5F131JA28

5F131JA32

5F131JA34

5F131JA35

5F131KB44

5F131KB45

(57)【要約】

【課題】本開示は、低コスト化に好適なインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、ドアを有し、該フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、該ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、該上部ハウジングに設けられた第１ポートと、該ファンフィルタユニットにおける該ファンと該フィルタの間の空間であるファンフィルタ間空間に通じる第２ポートと、該第１ポートと該第２ポートに接続され、該上部ハウジングの内部と、該ファンフィルタ間空間との差圧を検知する差圧計と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、
ドアを有し、前記フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、
前記ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、
前記上部ハウジングに設けられた第１ポートと、
前記ファンフィルタユニットにおける前記ファンと前記フィルタの間の空間であるファンフィルタ間空間に通じる第２ポートと、
前記第１ポートと前記第２ポートに接続され、前記上部ハウジングの内部と、前記ファンフィルタ間空間との差圧を検知する差圧計と、を備えたインターフェースモジュール。

【請求項2】

前記ファンフィルタユニットは、前記ファンの故障を検知するアラーム機を有する請求項１に記載のインターフェースモジュール。

【請求項3】

窒素ガス源と、
前記窒素ガス源と前記上部ハウジングを接続する窒素ガス供給管と、
前記窒素ガス供給管に取り付けられたソレノイドバルブと、
前記ソレノイドバルブに取り付けられたリミットスイッチと、
クリーンドライエア源と、
前記クリーンドライエア源と前記上部ハウジングを接続するクリーンドライエア供給管と、
前記クリーンドライエア供給管に取り付けられたバルブと、
前記クリーンドライエア供給管に取り付けられたフローメータと、を備えた請求項２に記載のインターフェースモジュール。

【請求項4】

前記ハウジングの中の圧力を計測するハウジング圧力センサと、
前記ハウジングに取り付けられた排気管と、
前記排気管の中の圧力を計測する排気圧力センサと、を備えた請求項３に記載のインターフェースモジュール。

【請求項5】

前記ファンフィルタユニットが稼働していることを、前記アラーム機の出力と前記差圧計の計測結果との相互監視で検知する、プロセッサとメモリ、又は専用回路を有するセーフティＰＬＣを備えた請求項４に記載のインターフェースモジュール。

【請求項6】

予め定められたガス交換動作が予め定められた期間継続したとき前記ドアを開くためのインターロックを解除する、プロセッサとメモリ、又は専用回路を有するセーフティＰＬＣを備えた請求項４に記載のインターフェースモジュール。

【請求項7】

前記ソレノイドバルブへの電気印加状態が入力されるＳＶ端子と、
前記リミットスイッチに接続されたＬＳ端子と、
前記フローメータに接続されたＦＭ端子と、
前記ハウジング圧力センサに接続されたＨＰ端子と、
前記排気圧力センサに接続されたＥＰ端子と、
前記アラーム機に接続されたＡＬ端子と
前記差圧計に接続されたＤＰ端子と、
プロセッサとメモリ、又は専用回路と、を有するセーフティＰＬＣを備えた請求項４に記載のインターフェースモジュール。

【請求項8】

前記ファンフィルタユニットの設定用パネルを有するオペレーションボックスを備え、
前記セーフティＰＬＣと前記差圧計は前記オペレーションボックスの中に設けられた請求項５に記載のインターフェースモジュール。

【請求項9】

前記ハウジングの隣に設けられたロードポートと、
前記ハウジングにゲートバルブを介して隣接するロードロックモジュールと、
前記ハウジングの中に設けられたロボットアームと、を備えた請求項１に記載のインターフェースモジュール。

【請求項10】

プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体であって、
前記プログラムは、
ハウジングへの窒素ガスの供給経路に設けられたソレノイドバルブの開閉状態と、前記ソレノイドバルブに設けられたリミットスイッチの出力の相互監視によって、前記窒素ガスが前記ハウジングに提供されていないことと、
前記ハウジングへのクリーンドライエアの供給経路に設けられたフローメータの値と、前記ハウジング内の圧力値の相互監視によって、クリーンドライエアが前記ハウジングに提供されたことと、
前記ハウジングの排気圧力の値と、前記ハウジング内の圧力値の相互監視によって、前記ハウジングの中のガスが排気されたことと、
前記窒素ガスと前記クリーンドライエアの前記ハウジングへの供給経路に設けられたファンの吸気側と排気側の差圧と、前記ファンのアラーム機の出力との相互監視によって、前記ファンが稼働していることと、
が予め定められた期間にわたって充足されたときに、前記ハウジングのドアを開くためのインターロックを解除すること、をコンピュータに実行させる記憶媒体。

【請求項11】

前記インターロックの解除は、前記ドアの電磁ロックスイッチへ指令を出すことである、請求項１０に記載の記憶媒体。

【請求項12】

セーフティＰＬＣの一部として提供された請求項１０又は１１に記載の記憶媒体。

【請求項13】

ハウジングの中のＮ２をクリーンドライエアに置換する指令を受けることと、
前記指令を受けて、前記ハウジングの中にＮ２ガスを提供せず、前記ハウジングの中にクリーンドライエアを提供し、前記ハウジングの中のガスを排気し、前記ハウジングへガス供給するファンの稼働を維持する、ガス置換動作を開始することと、
前記ガス置換動作が予め定められた期間にわたって継続したことを証明することと、
前記証明の後に、前記ハウジングのドアの開放を許可することと、を備えた安全確認方法。

【請求項14】

前記ファンの故障が検知されていないことと、前記ファンの吸気側と排気側の差圧と、を相互監視することで、前記ファンの稼働が維持されたことを証明する、請求項１３に記載の安全確認方法。

【請求項15】

前記Ｎ２ガスの供給経路にあるソレノイドバルブの開閉状態と、前記ソレノイドバルブに設けられたリミットスイッチの出力を相互監視することで、前記ハウジングの中にＮ２ガスが提供されていないことを証明する、請求項１３に記載の安全確認方法。

【請求項16】

前記クリーンドライエアの供給経路に設けられたフローメータの値と、前記ハウジング内の圧力値を相互監視することで、前記ハウジングの中に前記クリーンドライエアが提供されたことを証明する、請求項１３に記載の安全確認方法。

【請求項17】

前記ハウジングの排気圧力の値と、前記ハウジング内の圧力値を相互監視することで、前記ハウジングの中のガスが排気されていることを証明する、請求項１３に記載の安全確認方法。

【請求項18】

前記ハウジングのドアの開放の許可するときには前記ハウジングの中の酸素濃度は１９．５％以上である、請求項１３に記載の安全確認方法。

【請求項19】

前記ハウジングのドアの開放許可は、ＬＥＤランプの点灯、画面上の表示、又は音声で、作業者に通知する、請求項１３に記載の安全確認方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はファンフィルタユニットを有するインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法に関する。

【背景技術】

【0002】

インターフェースモジュールは例えば基板の搬送に用いられる。インターフェースモジュールは、基板を搬送する基板搬送装置を備える。インターフェースモジュールの内部をＮ２ガスで満たし、Ｏ２／Ｈ２Ｏ濃度を低下させることは、搬送対象となる基板に自然酸化膜が形成されることを回避又は抑制する。一例によれば、１００ｐｐｍ以下のＯ２／Ｈ２Ｏ濃度であれば、基板への自然酸化膜を抑制できる。このようなインターフェースモジュールはＮ２－Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｆｒｏｎｔ Ｅｎｄ Ｍｏｄｕｌｅ（Ｎ２－ＥＦＥＭ）と呼ばれている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許第９２７２３１５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

インターフェースモジュールのメンテナンスの際には、インターフェースモジュールの内部に人が立ち入る必要がある。Ｎ２ガスで満たされたインターフェースモジュールの中に人が立ち入ることは非常に危険である。インターフェースモジュールの中に人が立ち入る前に、インターフェースモジュールの内部のＮ２ガスをクリーンドライエア（ＣＤＡ）に置換する。

【0005】

例えば複数の酸素濃度計を用いてインターフェースモジュールの内部のＮ２ガスがＣＤＡに置換されたことを確認することができる。しかしながら、安全証明のために複数の酸素濃度計をインターフェースモジュールの各所に設けることはインターフェースモジュールを非常に高価なものとする。しかも、複雑なインターロック回路を要する。

【0006】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、低コスト化に好適なインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本願の開示に係るインターフェースモジュールは、ファンとフィルタを有するファンフィルタユニットと、ドアを有し、該フィルタに隣接する空間を囲むハウジングと、該ファンに隣接する空間を囲む上部ハウジングと、該上部ハウジングに設けられた第１ポートと、該ファンフィルタユニットにおける該ファンと該フィルタの間の空間であるファンフィルタ間空間に通じる第２ポートと、該第１ポートと該第２ポートに接続され、該上部ハウジングの内部と、該ファンフィルタ間空間との差圧を検知する差圧計と、を備える。

【0008】

本開示のその他の特徴は以下に明らかにする。

【発明の効果】

【0009】

低コスト化に好適なインターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】インターフェースモジュールの構成図である。

【図2】インターフェースモジュールの中のガスの流れの例を示す図である。

【図3】差圧計の接続位置の例を示す図である。

【図4】ＦＦＵなどの構成例を示す図である。

【図5】インターフェースモジュールを含む半導体製造装置の構成例を示す図である。

【図6】安全確認方法のフローチャートである。

【図7】セーフティＰＬＣの機能ブロック図である。

【図8】セーフティＰＬＣが処理回路である例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

インターフェースモジュール、記憶媒体、安全確認方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

【0012】

実施の形態．
図１は、インターフェースモジュールの構成図である。一例によればこのインターフェースモジュールはＮ２－ＥＦＥＭである。このインターフェースモジュールはハウジング１０を備えている。ハウジング１０の中には基板の搬送に用いるロボットアーム１２が設けられている。別の例によれば、別のタイプの基板搬送装置がハウジング１０の中に設けられる。一例によれば、基板は処理前又は処理後のウエハである。ハウジング１０には、ハウジング１０の中の圧力を計測するハウジング圧力センサ１３が接続されている。一例によれば、ハウジング圧力センサ１３は、ハウジング１０の内部と外部の差圧を計測する差圧計である。

【0013】

インターフェースモジュールは少なくとも１つのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）２５を備えている。図１にはＦＦＵ２５が２つ設けられたことが図示されているが、１つ又は３つ以上のＦＦＵ２５を設けてもよい。一例によれば、ＦＦＵ２５は、ＦＦＵハウジング２２と、ファン２４と、フィルタ２０を備えている。ＦＦＵ２５におけるファン２４とフィルタ２０の間の空間はファンフィルタ間空間２２ｓである。ファンフィルタ間空間２２ｓはＦＦＵ内部空間ということもできる。フィルタ２０に隣接する空間はハウジング１０によって囲まれている。一例によれば、ハウジング１０は、ＦＦＵ２５を支持する支持板を有する。そして、フィルタ２０を通過したガスは、この支持板に設けられた複数の孔を通って、ハウジング１０の中に提供される。

【0014】

ファン２４に隣接する空間は、上部ハウジング２６によって囲まれている。一例によれば上部ハウジング２６はＦＦＵ２５の上に設けられている。上部ハウジング２６に提供されたガスは、ファン２４の回転によって、ファンフィルタ間空間２２ｓ内に導入され、フィルタ２０でフィルタリングされる。上部ハウジング２６には第１ポート２６ａが設けられている。一例によれば、第１ポート２６ａは、上部ハウジング２６の内部の圧力検知を可能とする圧力サンプリングポートである。言いかえれば、第１ポート２６ａはファン２４の入り口における圧力サンプリングポートである。第１ポート２６ａは例えば、上部ハウジング２６の内部に通じる孔を提供する金属管である。同様に、左側の上部ハウジング２６にも同様に第１ポート２６ｂが設けられている。

【0015】

さらに、ＦＦＵ２５には第２ポート２２ａが設けられている。一例によれば、第２ポート２２ａは、ファンフィルタ間空間２２ｓの内部の圧力検知を可能とする圧力サンプリングポートである。言いかえると、第２ポート２２ａはファン２４の出口における圧力サンプリングポートである。第２ポート２２ａは例えば、ＦＦＵハウジング２２の内部に通じる孔を提供する金属管である。同様に、左側のＦＦＵ２５にも第２ポート２２ｂが設けられている。

【0016】

図１のインターフェースモジュールは差圧計３５を備えている。差圧計３５は、上部ハウジング２６の内部の圧力と、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力との差圧を検知する。
一例によれば、差圧計３５は、チューブ３４ａを介して第１ポート２６ａに接続され、チューブ３４ｂを介して第２ポート２２ａに接続されている。これにより、上部ハウジング２６の内部の圧力と、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力とが、差圧計３５に反映される。よって、差圧計３５は、上部ハウジング２６の内部圧力と、ファンフィルタ間空間２２ｓの内部の圧力との差圧を検知することができる。

【0017】

図１のインターフェースモジュールは差圧計３７を備えている。差圧計３７は、左側の上部ハウジング２６の内部圧力と、左側のファンフィルタ間空間２２ｓの内部の圧力との差圧を検知する。一例によれば、差圧計３７は、チューブ３６ａを介して第１ポート２６ｂに接続され、チューブ３６ｂを介して第２ポート２２ｂに接続されている。これにより、差圧計３７には、左側の上部ハウジング２６の内部の圧力と、左側のファンフィルタ間空間２２ｓの圧力が反映される。よって、差圧計３７は、左側の上部ハウジング２６の内部圧力と、左側のファンフィルタ間空間２２ｓの内部の圧力との差圧を検知することができる。

【0018】

ファン２４が回転している場合、上部ハウジング２６の内部圧力は、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力より小さくなる。他方、ファン２４が回転していなければ、上部ハウジング２６の内部圧力と、ファンフィルタ間空間２２ｓの圧力は概ね一致する。よって、差圧をみることでファン２４が回転しているか否かを判定することができる。

【0019】

一例によれば、上部ハウジング２６と、ハウジング１０は、循環ダクト３０で接続されている。循環ダクト３０の一部は、ハウジング１０の内部に及んでいる。ハウジング１０の内部にある循環ダクト３０はハウジング内ダクト３０ａという。ハウジング内ダクト３０ａには孔があけられており、循環ダクト３０がハウジング１０の内部と連通している。一例によれば、循環ダクト３０の途中には酸素センサ３１、３２とＨ２Ｏセンサ３３が取り付けられている。この例では、ハウジング１０の中のウエハを一時保管するためのクーリングステージ１４が設けられている。クーリングステージ１４は、ハウジング１０の内部につながるとともに、循環ダクト３０にもつながっている。

【0020】

ＦＦＵ２５のファン２４が回転すると、上部ハウジング２６のガスがハウジング１０の内部に提供される。一例によれば、窒素ガス源４０又はＣＤＡ源５０から上部ハウジング２６にガスが提供される。

【0021】

窒素ガス源４０と上部ハウジング２６は、窒素ガス供給管４８で接続されている。窒素ガス供給管４８にはソレノイドバルブ（ＳＶ）４２が取り付けられている。ＳＶ４２は、窒素ガス供給管４８を指令に基づき開閉するものである。ＳＶ４２にはＳＶ４２の動作を監視するリミットスイッチ４４が取り付けられている。リミットスイッチ４４は、入力信号とＳＶ４２の主弁の位置検出機能により、ＳＶへの入力信号と実際のＳＶ４２のバルブ位置の不一致を検出するものである。別の例によれば、ＳＶ４２とリミットスイッチ４４を別の構成に置き換えてもよい。

【0022】

クリーンドライエア源（ＣＤＡ源）５０と上部ハウジング２６は、クリーンドライエア供給管（ＣＤＡ供給管）５１で接続されている。ＣＤＡ供給管５１には、バルブ５４とフローメータ５２が取り付けられている。バルブ５４はＣＤＡ供給管５１を開閉するものである。フローメータ５２はＣＤＡ供給管５１を流れるガスの量を検知するものである。

【0023】

窒素ガス供給管４８の窒素ガス源４０に近い部分と、ＣＤＡ供給管５１のＣＤＡ源５０に近い部分は、別々の管である。しかしながら、窒素ガス供給管４８の上部ハウジング２６に近い部分と、ＣＤＡ供給管５１の上部ハウジング２６に近い部分は、共通の管となっている。一例によれば、窒素ガス供給管４８とＣＤＡ供給管５１の共通部分にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）４６が取り付けられ、ガスの流量を調節可能となっている。

【0024】

ハウジング１０には排気管６０が取り付けられている。一例によれば排気管６０を通じたガスの排気量はプレッシャコントロールバルブ６２によって調節される。排気管６０に設けられた排気圧力センサ６４によって、排気管６０の中の圧力を計測することができる。
一例によれば、排気圧力センサ６４は、排気管６０の内部と外部の差圧を計測する差圧計である。

【0025】

図２は、インターフェースモジュールの中のガスの流れの例を示す図である。図２の矢印はファン２４によって生じたガスフローを示す。まず、上部ハウジング２６に、Ｎ２ガスか、ＣＤＡが提供される。上部ハウジング２６の中のガスは、ファン２４の回転によって、ファンフィルタ間空間２２ｓの中に導入され、フィルタ２０を通って、ハウジング１０の中に提供される。ハウジング１０の中に提供されたガスは、一部が循環ダクト３０を経由して上部ハウジング２６の中に戻され、別の一部が排気管６０から排気される。

【0026】

図３は、差圧計の接続位置の例を示す図である。ＦＦＵハウジング２２の上面には、ファン２４が格納された円筒状の突起部が２つある。２つの突起部が１つの上部ハウジング２６で覆われている。図３の例では、上部ハウジング２６が２つのＦＦＵにガスを供給するので、上部ハウジング２６は１つだけ提供されている。上部ハウジング２６は説明の便宜上透明に描かれている。この例では、第１ポート２６ａは上部ハウジング２６の上面にある。第２ポート２２ａはＦＦＵハウジング２２の上面にある。

【0027】

図３には、オペレーションボックス８０が示されている。一例によれば、オペレーションボックス８０の中には、差圧計３５、アラーム機８２、セーフティＰＬＣ８３が格納されている。アラーム機８２は、ファンフィルタユニットの一部であり、ファン２４の故障を検知するものである。アラーム機８２は、例えば、ＦＦＵ２５がファン２４を回転させる指令を受けたにもかかわらずファンが回転していないときにアラームを出す。セーフティＰＬＣ８３は、安全を確保するための仕組みを担うＰＬＣである。一例によれば、セーフティＰＬＣ８３は、安全が確保できたことを確認した上で、ハウジング１０のドアの開放を許可するＰＬＣである。
一例によれば、オペレーションボックス８０の前面は設定用パネル８４となっている。
設定用パネル８４は、一例によれば、オペレータがＦＦＵ２５を制御する際に用いるタッチパネルである。設定用パネル８４は、オペレータが、例えば、基板搬送のためにハウジング１０の中をＮ２ガスで満たすための指令、又は、ハウジングのＮ２ガスをＣＤＡで置換する旨の指令を出すために使用されることもできる。

【0028】

図４は、ＦＦＵ２５などの構成例を示す図である。一例によれば、上部ハウジング２６はＦＦＵハウジング２２の上面の一部だけを覆う結果、ＦＦＵハウジング２２の上面の一部は外部に露出する。この露出部分に第２ポート２２ａを設けることで、第２ポート２２ａはフットプリントの増大を伴わずに提供される。

【0029】

図５は、インターフェースモジュールを含む半導体製造装置の構成例を示す図である。ハウジング１０には、人が出入りするためのドア１０ａが取り付けられている。ドア１０ａはＥＦＥＭドアと呼ばれている。一例によれば、ドア１０ａは、電磁ロックスイッチ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｌｏｃｋ Ｓｗｉｔｃｈ）によって開閉可能となっている。一例によれば、ドア１０ａの開閉は、セーフティＰＬＣ８３によって制御される。ハウジング１０の隣にロードポート９０が設けられている。さらに、ハウジング１０にはゲートバルブ９１を介してロードロックモジュール（ＬＬＭ）９２が隣接している。ＬＬＭ９２にはゲートバルブ９３を介してウエハハンドリングチャンバ（ＷＨＣ）９４が隣接している。ＷＨＣ９４には、基板処理に用いられる４つのチャンバモジュール９５ａ、９５ｂ、９５ｃ、９５ｄが接続されている。この例において、インターフェースモジュールは、ＬＬＭ９２とロードポート９０の一方から他方へ、基板を搬送するためのインターフェースとして機能する。一例によれば、インターフェースモジュールを含む半導体製造装置は、コントローラ９６によって制御される。

【0030】

図６は、インターフェースモジュールを用いた安全確認方法のフローチャートである。ハウジング１０の中で基板を搬送する通常運転時は、窒素ガス源４０から、窒素ガス供給管４８、上部ハウジング２６、ＦＦＵ２５を経由してハウジング１０の中に窒素ガスが提供される。つまり、ハウジング１０の中は窒素ガス雰囲気となっている。一例によれば、基板の酸化を抑制するために、ハウジング１０の中のＯ２／Ｈ２Ｏ濃度は、１００ｐｐｍ以下とする。

【0031】

他方、インターフェースモジュールの定期的又は突発的なメンテナンスの際には、人がハウジング１０の中に入ることを可能とするために、ハウジング１０のＮ２ガスをＣＤＡで置換する。図６のフローチャートを参照しつつメンテナンス準備のための手順を説明する。まず、インターフェースモジュールのコントローラ９６は、メンテナンスのためにハウジングの中のＮ２をＣＤＡに置換する指令を受ける。一例によれば、この指令はオペレータがタッチパネルを通じて出す。別の例によれば、この指令は、例えばコントローラ９６に包含されるプロセスコントロールモジュール（ＰＣＭ）が自動で出す。ステップＳ１でコントローラ９６がこの指令を受けると、ステップＳ２に処理を進める。

【0032】

ステップＳ２では、指令を受けたコントローラ９６がガス置換動作を開始する。ガス置換動作とは、ハウジングの中のガスをＮ２からＣＤＡに置き換えるための動作である。一例によれば、ガス置換動作は、ハウジング１０の中にＮ２ガスを提供せず、ハウジング１０の中にＣＤＡを提供し、ハウジング１０の中のガスを排気し、ファン２４を回転させる。図１の構成例で言えば、ガス置換動作は以下の動作を含む、
・ソレノイドバルブ４２を締めてＮ２ガスのハウジング１０への提供を停止する、
・バルブ５４を開けてＣＤＡをハウジング１０へ提供する、
・排気管６０に接続されたポンプを稼働させてハウジング１０の中のガスを排気する、
・ファン２４を稼働させてハウジング１０にＣＤＡを提供する。

【0033】

このようなガス置換動作により、ハウジング１０の中のＮ２ガスがＣＤＡに置換されていく。Ｎ２ガスが十分にＣＤＡに置換され、ハウジング１０の中の酸素濃度が人にとって安全な水準に到達するまでには一定の時間を要する。一例によれば、ガス置換動作が３０分程度維持されることで、ハウジング１０の中の各所における酸素濃度を十分高めることができる。この例では、安全率を２として、１時間程度ガス置換動作を継続する。

【0034】

そして、ステップＳ３では、セーフティＰＬＣ８３は、ガス置換動作が予め定められた期間にわたって継続したことを証明する。言いかえると、セーフティＰＬＣ８３は、各デバイスを稼働証明するものである。一例によれば、セーフティＰＬＣ８３は、以下の４条件が、予め定められた期間にわたって継続したことを証明する。
第１条件：ＳＶ４２が閉じていること（ハウジングの中にＮ２ガスが提供されていないこと）。
第２条件：ＣＤＡが所定の流速でハウジング１０に提供されていること。
第３条件：ハウジング１０から所定の排気が行われていること。
第４条件：ＦＦＵのファン２４が正常に回転していること。

【0035】

一例によれば、これらの４条件の１つ１つについて、相互監視が採用される。相互監視の例は以下のとおりである。
第１条件が満たされていることは、ＳＶ４２の開閉状態とリミットスイッチ４４の出力の相互監視で検知する。即ち、仮にＳＶ４２が故障しても、その故障をリミットスイッチ４４によって検知することができる。
第２条件が満たされていることは、フローメータ５２の値とハウジング圧力センサ１３の値の相互監視で検知する。即ち、仮にフローメータ５２が故障しても、その故障はハウジング圧力センサ１３の圧力に異常が生じることで検知できる。
第３条件が満たされていることは、排気圧力センサ６４の値とハウジング圧力センサ１３の値の相互監視で検知する。即ち、仮に排気圧力センサ６４が故障しても、その故障はハウジング圧力センサ１３の圧力に異常が生じることで検知できる。
第４条件が満たされていることは、アラーム機８２の出力と、差圧計３５、３７の値の相互監視で検知する。即ち、アラーム機８２が故障している場合、ファン２４の故障をアラーム機８２で検知できない。しかし、もしファン２４が回転していないのであれば、差圧計３５、３７の値が０に近い値になる。よって、差圧計３５、３６からファン２４の故障を検知できる。ファン２４が故障しているにもかかわらず、アラーム機８２が稼働しないことで、アラーム機８２の故障も検知できる。
このように、各条件の検知を多重化することは安全性を向上させる。別の例によれば、別の多重化の方法を採用することができる。すなわち、２つの異なる方法で１つの条件が充足されていることを検知することで、一方の方法に異常が生じても、他方の方法によってその異常を検知することができる。

【0036】

相互監視を採用することで、各条件が満たされていることを確実に検知できる。ステップＳ３で、第１～第４条件が予め定められた期間にわたって継続したことが確認できると、ステップＳ４へ処理を進める。ステップＳ４では、セーフティＰＬＣ８３がハウジング１０のドアの開放を許可する。ハウジング１０のドアの開放許可は、例えば、ＬＥＤランプの点灯、画面上の表示、又は音声で、作業者に通知する。一例によれば、ハウジング１０のドアの開放を許可するときにはハウジング１０の中の酸素濃度は１９．５％以上である。そして、ステップＳ５では、作業者がハウジング１０のドア１０ａを開けて、ハウジング１０の中に入り、必要なメンテナンスを実行する。

【0037】

他方、ステップＳ３にて、第１～第４条件の少なくとも１つが、予め定められた期間が経過する前に充足されなくなったと判定された場合は、セーフティＰＬＣ８３は、ドアの開放を許可しない。この場合、第１～第４条件のいずれかが充足されなくなった原因を特定し、その原因を除去する。例えば故障したＳＶ４２を修理したり、故障したバルブ５４を修理したり、各種圧力センサを修理したり、ファン２４を修理したりする。そして、ガス置換動作の継続期間をリセットし、再度ガス置換動作をやり直す。例えば、一時的にファンが停止したときには、ファンの稼働を再開させ、そのときからの経過時間をカウントする。

【0038】

この例では、ファン２４の稼働が維持されたことは、ファン２４の故障が検知されていないことと、ファン２４の吸気側と排気側の差圧と、を相互監視することで証明する。上述の安全確認方法は、複数の酸素濃度計を要しないし、簡単な構成で実現できる。よって、低価格化に好適なインターフェースモジュールを提供することができる。

【0039】

ここで、人が立ち入ることを想定するインターフェースモジュールに求められるインターロックの要求パフォーマンスレベルＰＬｒは、ｃ（Ｓ２、Ｆ１、Ｐ１）である。Ｓ２とは、障害のひどさ（Ｓｅｖｅrｉｔｙ）が重症（ｎｏｎ－ｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅ/ｄｅａｔｈ）と定義されるレベルである。Ｆ１とは、危険源への暴露の頻度／時間が、「まれ～低頻度／暴露時間が短い」と定義されるものである。Ｐ１とは、「訓練された適切なオペレータによって運転されているかどうか」を考慮に入れ、また、警告ラベルを貼付することで、危険回避又は危害の制限の可能性について、「特定条件下で回避可能」と見積もるものである。ＩＳＯ１３８４９－１から、（Ｓ２、Ｆ１、Ｐ１）の場合のＰＬｒは“ｃ”である。ＰＬｒ＝ｃを達成するために必要なインターロックカテゴリ（Ｃａｔ.）は１～３となるが、インターロックに使用する機器が必要規格を満たしていない（満たすことができない）ため、安全カテゴリは以下で設計する必要がある。
Ｃａｔ.＝３ （つまりＰＬ＝３）
ＤＣ Ａｖｅｒａｇｅ ＝ Ｍｉｄｄｌｅ
ＭＴＴＦｄ ＝ Ｌｏｗ

【0040】

安全カテゴリ３のインターロック回路では、各条件が充足されたことの相互監視、単一不具合で安全機能を損なわないことと、単一不具合が検出されること、などが求められる。これはＩＳＯ１３８４９－２に記載されている。さらに、ＩＳＯ１３８４９－１には、カテゴリ３回路のブロック図が示されている。一例によれば、ＰＬＣ８３とコントローラ９６はこれらの要求を満たすように構成され得る。

【0041】

図７には、セーフティＰＬＣ８３の機能ブロック図の例が示されている。セーフティＰＬＣ８３は、受け取った情報に基づき、上述の安全確認動作を担う。一例によれば、セーフティＰＬＣ８３は、以下の端子を有する。
・ＳＶ４２への電気印加状態が入力されるＳＶ端子８３ａ
・リミットスイッチ４４に接続されたＬＳ端子８３ｂ
・フローメータ５２に接続されたＦＭ端子８３ｃ
・ハウジング圧力センサ１３に接続されたＨＰ端子８３ｄ
・排気圧力センサ６４に接続されたＥＰ端子８３ｅ
・アラーム機８２に接続されたＡＬ端子８３ｆ
・差圧計３５、３７に接続されたＤＰ端子８３ｇ

【0042】

相互監視部８３Ａでは、各端子を介して得られた情報に基づいて、上述の第１～第４条件がすべて満たされていることを判定する。一例によれば、相互監視部８３Ａは以下のことを確認する。
・ＳＶ４２が閉じられていること、
・リミットスイッチ４４が、ＳＶ４２への入力信号とＳＶ４２の実際の位置との間の不一致を検知していないこと、
・フローメータ５２が予め定められたＣＤＡの流量を示していること、
・ハウジング圧力センサ１３が予め定められた圧力を示していること、
・排気圧力センサ６４が予め定められた圧力を示していること、
・アラーム機がアラームを出していないこと、
・差圧計３５、３７が予め定められた値を示していること。
これらのすべてが確認されると、相互監視部８３Ａはその旨を時間管理部８３Ｂに通知する。時間管理部８３Ｂは、相互監視部８３Ａから４条件が満たされた旨の信号を受けて、４条件が充足された時間をカウントする。積算時間が例えば１時間を超えると、時間管理部８３Ｂは、ハウジングのドアを開放する許可信号を設定部８３Ｃへ出す。許可信号を受けた設定部８３Ｃは、第１リレー９７Ａの接続状態を変化させ、ドア１０ａの電磁ロックスイッチに通電できる状態とする。

【0043】

図７のセーフティＰＬＣ８３は、故障検出部８３Ｅを有している。故障検出部８３Ｅ
は、ドア１０ａの電磁ロックスイッチを通電可能としたり通電禁止としたりする第２リレー９７Ｂの接続状態を変化させるものである。例えば相互監視部８３Ａで何らかの異常が検知されたとき、又はドア１０ａに何らかの異常が生じているときに、故障検出部８３Ｅは第２リレー９７Ｂの状態を、ドア１０ａの電磁ロックスイッチに通電できない状態とするものである。故障検出部８３Ｅで検知される異常の例は、端子から情報が得られないこと、又は当該情報が不正であることである。

【0044】

こうして、４条件を満たす状態が予め定められた期間に達したときには、セーフティＰＬＣ８３が、ドアを開くためのインターロック（第１リレー９７Ａ、第２リレー９７Ｂ）を解除する。すなわち、Ｏ２センサに依存せず、ハウジング内のガスをＮ２からＣＤＡへ置換する際に、ＰＬｒ＝ｃ, ＰＬ＝３を達成することができる。

【0045】

図８Ａ、８Ｂは、セーフティＰＬＣ８３が処理回路１００である例を示す図である。一例によれば、セーフティＰＬＣ８３の各機能は、処理回路１００によって実現される。すなわち処理回路によって、ガス置換動作が予め定められた期間にわたって継続したことを証明し、ＥＦＥＭドアのインターロックを解除する。処理回路は専用のハードウェアであっても、メモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、ＤＳＰともいう）であってもよい。処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路はたとえば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡ、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

【0046】

図８Ｂには、処理回路がＣＰＵの場合のセーフティＰＬＣ８３の構成例が示されている。この場合、セーフティＰＬＣの各機能は、ソフトウェアまたはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ１０４に格納される。プロセッサ１０２はメモリ１０４に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより各機能を実現する。すなわち、処理回路により実行されるときに、上述の各処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するメモリ１０４を備える。これらのプログラムは、ガス置換動作が予め定められた期間にわたって継続したことを証明する手順及び方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。一例によれば、コンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されたプログラムは、以下のことをコンピュータに実行させる。
第１アイテム：ＳＶ４２の開閉状態と、リミットスイッチ４４の出力の相互監視によって、窒素ガスがハウジングに提供されていないことを証明する
第２アイテム：フローメータ５２の値と、ハウジング１０内の圧力値の相互監視によって、ＣＤＡがハウジング１０に提供されたことを証明する。
第３アイテム：排気圧力センサ６４の値と、ハウジング圧力センサ１３の値の相互監視によって、ハウジングの中のガスが排気されていることを証明する。
第４アイテム：差圧計３５、３７の値と、ファンのアラーム機８２の出力との相互監視によって、ファンが稼働していることを証明する。
第５アイテム：第１から第４アイテムが予め定められた期間にわたって充足されたときに、ハウジングのドアを開くためのインターロックを解除する。一例によれば、インターロックの解除は、ＥＦＥＭドアの電磁ロックスイッチへ指令を出すことである。

【0047】

ここでメモリとは、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の、不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク又はＤＶＤ等が該当する。当然ながら、上記各機能の一部をハードウェアで実現し、一部をソフトウェア又はファームウェアで実現するようにしてもよい。

【0048】

上述の記載は、限定的に解釈されず、例示に過ぎない。よって、様々な変形が想定される。

【符号の説明】

【0049】

１０ ハウジング、 ２０ フィルタ、 ２２ ＦＦＵハウジング、 ２２ｓ ファンフィルタ間空間、 ２４ ファン、 ２５ ＦＦＵ、 ２６ 上部ハウジング、

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】