用于真空处理系统的压力控制的制作方法

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1、用于真空处理系统的压力控制的制作方法专利名称：用于真空处理系统的压力控制的制作方法用于真空处理系统的压力控制用于处理工具(例如半导体处理工具)的压力控制器通常执行在 工具的一个或多个真空室中的压力控制，以响应于实际的压力的测量结果。 目前，模拟通信链路被用作在这些压力控制器与压力传感器之间进行压力 信号通信，其中该压力传感器实际上执行压力测量。在模拟通信链路被用作传输压力信号时，在模拟信号的接收端处 需要滤波。这减少了系统的带宽，其继而会限制压力控制的性能，特别地 在具有快速时间常数的真空系统中。在压力控制系统中的压力传感器与压 力控制器之间交换模拟信号时，由于非理想接地导致的噪声也会是一个问

2、 题。需要一种能够避免这些负面效应的压力控制系统和方法。图1说明了根据本发明的一个实施例的一种压力控制系统，其通 过使用数字网络在压力传感器与压力控制器之间进行压力信号通信，来控 制真空处理室中的压力；图2说明了根据本发明的另一个实施例的一种压力控制系统，其 通过使用数字网络在一对压力传感器与压力控制器之间进行压力信号通 信，来控制真空处理室中的压力。Ollj具体实施例方式公开了一种用于真空压力控制的系统和方法，其中在测量压力的 压力传感器与将所述压力控制到所期望的设定点以响应于这些压力测量结 果的压力控制器之间提供了数据通信链路。通过使用数据通信链路以在所 述压力传感器与所述压力控制器之间进

3、行压力信号通信，可以实现对于地 噪声的免疫，该地噪声通常出现在系统，例如半导体处理工具中，并且它 将负面地影响压力控制。此外，可以提高用于压力测量和控制的有效的动 态范围。图1说明了根据本公开的一个实施例的压力控制系统100，其通 过使用数字通信网络150以在压力传感器130与压力控制器140之间进行 压力信号通信，来控制在工具120中的压力。工具120可以是半导体处理 工具(作为示例)，但是其他类型处理工具也可以在本公开的范围内。数字通信网络150可以是双向(或两路)网络，其实现在压力传 感器130与压力控制器140之间的有关压力的信号和消息的双路通信。或 者，通信网络150可以是单路网络，

4、其中有关压力的通信会仅沿着一个方向发生，而保留沿着另一方向上的传输以唯一地用于内务处理功能，例如 调零和错误状态。压力传感器130测量在工具120的一个或多个真空室内的压力。 在本公开的一个实施例中，压力传感器130可以是基于电容的压力换能器， 但是其他类型的压力传感器也在本公开的范围内。例如，压力传感器130 可以是MKS仪器公司制造的压力计。压力控制器140从压力传感器130经过数字通信网络150来接收信号，该信号包括由压力传感器130所测量的压力测量结果。压力控制器140还从工具120接收通常在工具120之内的工具控制器(未示出)所发送的所期望的压力设定点。响应于所接收到的压力测量结果信

5、号和压力设定点，压力控制器140控制工具120的真空室中的压力以将压力维持在从工 具120接收到的所期望的压力设定点处。典型地，压力控制器140包括阀 门，其打开和关闭以控制流入或流出真空室的流体的流速，由此控制在真 空室中的压力。数字通信网络150实现系统100进行的用于压力控制的闭合环路 传感器反馈的操作。作为示例，数字通信网络150可以是私有网络，例如 CAN(控制器局域网)。私有数字网络通常允许有规律的、周期性间隔的高 度可靠数据分组传输。期望CAN网络能够以大约10毫秒或更高的更新速 率进行信号通信。对于压力控制系统100，期望数字通信网络150是孤立网络，其 能够对信号进行通信，而

6、基本上没有来自任何其他网络和在这些网络中正 在进行的任何其他处理的干扰。这样，数字通信网络150将能够确定地传 输基本上没有噪音的信号。尽管诸如CAN等的孤立的和专用的数字通信网络150是所期望 的，但是在一些实施例中数字通信网络150可以包括以下的一个或多个 以太网TCP (传输控制协议)/IP (互联网协议)；设备网(DeviceNet); CAN (控制器局域网)；UDP/IP (用户数据报协议/互联网协议)；RS (推荐标准) -232;和RS (推荐标准)-485。压力控制器140可以从工具120经过工具级通信链路180来接收 控制信号(例如压力设定点)。可以使用可以包括但不限于Dn

7、et、 RS232 和以太网的系统来实现该通信链路180。在压力传感器130与工具120之间的通信也可以在分开的工具级 通信链路170上发生。虽然图1将网络170示出为以太网，但是除了以太 网之外的通信网络也可用于实现工具级通信链路170。典型地，涉及系统诊 断信息的信号可以经过工具级链路170来通信。这些信号可以包括信息和/或命令，其包括但不限于以下的内容 压力传感器130的校准和/或调零；压力传感器130的动态范围；和用于压力控制系统100的诊断信息。诊断信息可以涉及以下因素，其包括但不限 于压力传感器的加热器温度；压力传感器130中的隔板的縮短；压力传 感器130的内部的失败；压力传感器

8、130的累积的漂移；压力传感器的调零范围；和超过压力传感器130的满刻度范围。上述的闭合环路传感器反馈系统除了支持从压力传感器130的输 入之外，也可以将其配置为支持额外的传感器输入。例如，可以将压力控 制系统IOO配置为接收来自FRC (流量比率控制器)的输出，其向压力控 制器140提供流量变化前馈信号。在本公开的一个实施例中，除了压力测量结果信号之外的信号， 例如上述的诊断信息，也可以经过数字通信网络170，在压力传感器130 和压力控制器140之间进行通信。图2说明了根据本公开的另一个实施例的压力控制系统200，其 控制工具220的一个或多个真空处理室中的压力。与在图1中所说明的实 施例

9、相比，除了在系统200中，数据网络250用于在一对压力传感器(如 230-1和230-2所说明)与压力控制器240压力之间进行信号通信之外，在 图2中所说明的实施例以与图1中所说明的实施例相同的方式工作。虽然 仅在图2中说明了两个传感器，但是通常的，可以连接到数据网络250的 压力传感器的数量N是可变的，即用户可以灵活地从数字通信网络250中 增加/删除所期望的压力传感器230-1、 230-2. 230画i。在其中数字通信网络是CAN网络的实施例中，如下所述，对包 含压力测量结果、诊断和其他的信息的分组传输可以以一种或多种方式出 现。在一个示例中，压力传感器可以向压力控制器发送消息。示范性

10、的协议可以在技术上包括每10ms从压力传感器播出的CAN组1消息ID 0。 消息标识符可以是无符号长型，具有最低的六比特位，其是发送压力传感 器(如230-1和230-2所说明)的MacID。可以将没有被使用的所有其他比 特设置为O。这可以产生组l消息，其应当比任何普通(组2)设备网通信 (如果该组存在的话)具有更高的优先权。这还可以确保对压力传感器的 消息之间的调停将由较低级别的驱动器来处理而不需要额外的工作在本示例中，在消息中的分组可以包含消息ID (9位数据长度)之后为数据本身。可以将以托为单位的读数表示为四字节浮点数。可以将 以托为单位的满刻度表示为四字节浮点数。状态可以表示为八位无符

11、号整 数。状态指标位可以包括但不限于以下的 (BOO)控制温度的加热器；1)在调零范围内的压力；2)縮短的隔板；3)电子压力计超过满刻度范围的110%;4)调零超过20/。(进一步调零不允许)；5)电子压力计内部失败(原因是例如加热器失败，和电源超出规定)；6)累积的漂移超出了范围；以及7)在该时间没有使用0& 1位可以用于调零的需要。可以修改在压力控制阀处的设备网驱动器以禁止普通MacID过 滤。当接收不具有阀的MacID的消息时可以通常将其丢弃。在本示例中， 具有其他MacID的消息为来自压力计的读数。MacID用于确定哪一个压力 传感器是高范围通道以及哪一个压力传感器是低范围通道

12、。将具有未使用 的MacID的消息丢弃。例如，在阀处的默认值可以为低通道是MacIDl而 高通道是MacID2。在阀中和在压力传感器上可以改变这些值。 40可以在压力控制阀上读取数据并且用其替代ADC (模拟到数字转 换器)的读数。ADC校准数据可用于将以托为单位的压力/范围读数转换 为模拟的ADC原始计数。如果用于换能器的阀的范围与分组的内容不匹配，那么可以自动 地更新满刻度的范围。也可以适当地调整交叉点。在另一个情况下，消息可以由在压力控制器140中的阀来生成， 例如以开始对一个或多个压力传感器的调零。消息标识符可以是无符号长 型，其最低的六位是指定压力计的MacID。可以第6位设置为l但

13、是所有 其他(未使用的)位可以设置为零。这产生组1消息ID 1。具有与该消息匹配的MacID的压力传感器可以调零。可以提供默认目标值0%，即使需 要传统的零(假定的0%)。在本示例中，消息分组可以包含消息ID (4位的数据长度)和数 据本身。可以将零目标表示作为四字节浮点数的满刻度的百分比。在上述示例中，添加到压力计的接口的命令可以包括但不限于进入数字压力计模式；得至lj/设置压力计的MacID;添加到控制阀的串行接口的命令可以包括但不限于进入数字压力计模式；得到/设置高或低通道压力传感器的MacID;报告高或低通道压力传感器的状态；并且执行具有或没有目标的在高或低通道压力传感器上的调零。总而

14、言之，已经描述了在一个或多个压力传感器和压力控制器之 间提供数字通信链路的系统和方法，使得在压力传感器和压力控制器之间 以IO毫秒或更高的更新速率提供没有噪声并且高动态范围的信号。数据通 信链路允许改善的压力控制稳定性和动态范围。虽然一些实施例已经描述了用于控制真空处理系统中的压力的系 统和方法，但是应当理解在这些实施例中暗示的概念可以用在其他的实施 例。本申请的保护范围仅由以下的权利要求来限制。在这些权利要求中，参照单数的元件并不旨在意味着一个并且 仅有一个除非具体地说明，而是一个或多个。本公开中的所描述的各 种实施例的元件的所有结构和功能的等价物对本领域的普通技术人员来说 是已知的或将要得

15、知的，将其作为参考明确地在本文引用，并且旨在通过 权利要求来包括。此外，在此公开的内容并不旨在用于公众，不管是否在 权利要求中明确地引用这种公开。除非通过使用短语用于的装置 明确地记载要素，或对于方法权利要求来说，通过使用短语用于的 步骤记载要素，否则没有根据35 U.S.C. 112的条款第六段来解释的权 利要求要素。权利要求1、一种压力控制系统，包括压力传感器，将其配置为测量处理工具中的真空室之内的压力；压力控制器，将其配置为控制所述真空室之内的压力；以及所述压力传感器与所述压力控制器之间的数字通信网络，将所述数字网络配置为在所述压力传感器与所述压力控制器之间对信号进行通信；其中，所述压力

16、控制器响应于由所述压力传感器进行的且通过所述数字通信网络发送到所述压力控制器的压力测量结果，以控制所述真空室之内的压力，从而将所述真空室中的压力维持在从所述处理工具接收到的压力设定点处。2、 根据权利要求1所述的压力控制系统，其中，所述数字通信网络包 括专用数字通信网络。3、 根据权利要求2所述的压力控制系统，其中，将所述专用数字通信 网络配置为以周期性时间间隔通过分组传输来发送所述信号。4、 根据权利要求1所述的压力控制系统，其中，所述数字通信网络包 括孤立的数字通信网络，将其配置为基本上不受任何其他网络干扰地传输 信号。5、 根据权利要求1所述的压力控制系统，其中，将所述数字通信网络 配置为确定性地传输基本上没有噪声的信号。6、 根据权利要求1所述的压力控制系统，其中，所述处理工具包括半 导体处理工具。7、 根据权利要求1所述的压力控制系统，其中，还将所述数字通信网 络配置为在所述压力传感器与所述压力控制器之间对与以下中的至少一个相关的信号进行通