DE112008003261T5

DE112008003261T5 - Multi-zone pressure control system

Info

Publication number: DE112008003261T5
Application number: DE200811003261
Authority: DE
Inventors: Hossein Winchester Zarrin; Gordon Arlington Hill; Anil Little Mavanur
Original assignee: MKS Instruments Inc
Current assignee: MKS Instruments Inc
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-26
Publication date: 2010-09-16
Also published as: US20090137192A1; KR20100092027A; JP2011505050A; GB201008935D0; WO2009070649A1; GB2467692A

Abstract

Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem zum Steuern bzw. Regeln eines Druckes eines Fluids in einer Mehrzahl von Zonen, wobei das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem umfasst:
einen Zuweisungsverteiler, der dafür ausgelegt ist, das Fluid aus einer druckbeaufschlagten Quelle des Fluids einer Mehrzahl von Zonen zuzuweisen, um so ein Fließen des Fluids in eine innerhalb jeder Zone befindliche Messkammer hinein und aus dieser heraus zu bewirken;
wenigstens einen Hauptverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler verbunden ist, wobei der Hauptverteiler für jede Zone einen Drucksensor, der dafür ausgelegt ist, einen Druck in der Messkammer in jener Zone zu messen, und ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil, das dafür ausgelegt ist, das Fließen des Fluids durch jene Zone zu regulieren, beinhaltet; und
wenigstens einen Wegwerfverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler verbunden und dafür eingerichtet ist, unabhängig von dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler ausgetauscht zu werden, wobei der Wegwerfverteiler mit jeder Zone und mit wenigstens einer...A pressure control system for controlling a pressure of a fluid in a plurality of zones, the pressure control system comprising:
an allocation manifold configured to deliver the fluid from a pressurized source of the fluid to a plurality of zones so as to effect flow of the fluid into and out of a metering chamber located within each zone;
at least one main distributor connected to the allocation distributor, the main distributor comprising, for each zone, a pressure sensor adapted to measure a pressure in the measuring chamber in that zone, and a control valve adapted to Flow of the fluid through that zone regulates; and
at least one disposable distributor connected to the allocation distributor and the main distributor and adapted to be exchanged independently of the allocation distributor and the main distributor, the disposable distributor being connected to each zone and to at least one ...

Description

Hintergrundbackground

Bei einer Vielzahl von Anwendungen muss ein Fluiddruck in gekoppelten oder nicht gekoppelten Volumina reguliert werden, die in Bezug auf den Drucksensor und den Fluidflussauslöser entfernt angeordnet sind. Diese Anwendungen können unter anderem Halbleiterbearbeitungssysteme, so beispielsweise CMP-Werkzeuge (Chemical Mechanical Polishing CMP; Chemisch-mechanisches Polieren), beinhalten. Eine Verbesserung der Verlässlichkeit und Wartbarkeit von Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystemen (Pressure Control System PCS) für derartige Anwendungen ist von großer Wichtigkeit.at A variety of applications needs a fluid pressure coupled in or uncoupled volumes in relation to remotely located the pressure sensor and the fluid flow actuator are. These applications may include semiconductor processing systems, for example, CMP (Chemical Mechanical Polishing CMP) tools; Chemical-mechanical polishing). An improvement in the Reliability and maintainability of pressure control or Control systems (Pressure Control System PCS) for such Applications is of great importance.

ZusammenfassungSummary

Ein Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem, das den Druck eines Fluids in einer Mehrzahl von Zonen steuert bzw. regelt, beinhaltet einen Zuweisungsverteiler, wenigstens einen Hauptverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler verbunden ist, und wenigstens einen Wegwerfverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler verbunden ist. Der Wegwerfverteiler ist dafür ausgelegt, unabhängig von dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler ausgetauscht zu werden, und ist mit jeder Zone und mit wenigstens einer Vakuumquelle verbunden. Der Zuweisungsverteiler ist dafür ausgelegt, das Fluid aus einer druckbeaufschlagten Quelle des Fluids der Mehrzahl von Zonen zuzuweisen, um so ein Fließen des Fluids in eine innerhalb jeder Zone befindliche Messkammer hinein und aus dieser heraus zu bewirken. Der Hauptverteiler beinhaltet für jede Zone einen Drucksensor, der dafür ausgelegt ist, einen Druck in der Messkammer in jener Zone zu messen, und ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil, das dafür ausgelegt ist, dass Fließen des Fluids durch jene Zone zu regulieren.One Pressure control system that controls the pressure of a fluid controls in a plurality of zones, includes a Allocation distributor, at least one main distributor associated with the Assignment distributor, and at least one disposable distributor, which is connected to the allocation distributor and the main distributor. The disposable distributor is designed to be independent exchanged from the allocation distributor and the main distributor and is connected to each zone and to at least one vacuum source. The allocation manifold is designed to handle the fluid from a pressurized source of the fluid of the plurality of Assign zones so as to flow the fluid into one within and out of each zone to bring out. The main distributor includes for each Zone a pressure sensor that is designed to be one Pressure in the measuring chamber in that zone, and a control or control valve that is designed to flow of the fluid through that zone.

Kurzbeschreibung der ZeichnungBrief description of the drawing

1 ist ein Blockdiagramm eines mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung und beinhaltet eine schematische Übersicht über einen pneumatischen Schaltkreis innerhalb des mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems. 1 FIG. 10 is a block diagram of a multi-zone pressure control system according to one embodiment of the present disclosure and includes a schematic overview of a pneumatic circuit within the multi-zone pressure control system. FIG.

2 zeigt einen Wegwerfverteiler für das mehrzonige Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem von 1. 2 shows a disposable manifold for the multi-zone pressure control system of 1 ,

3 zeigt einen Hauptverteiler für das mehrzonige Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem von 1. 3 shows a main distributor for the multi-zone pressure control system of 1 ,

4 zeigt einen Zuweisungsverteiler für das mehrzonige Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem von 1. 4 shows an allocation distributor for the multi-zone pressure control system of 1 ,

5 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. 5 FIG. 12 is an overall perspective view of a multi-zone pressure control system according to one embodiment of the present disclosure. FIG.

Detailbeschreibungdetailed description

Es werden Systeme und Verfahren beschrieben, in denen ein Druck in einer Mehrzahl von Zonen gesteuert bzw. geregelt wird. Diese Systeme und Verfahren stellen einen Zuweisungsverteiler, wenigstens einen Verteiler und wenigstens einen unabhängig austauschbaren Wegwerfverteiler bereit, um den Druck in der Mehrzahl von Zonen zu steuern bzw. zu regeln. Für den Fall, dass ein Ausfall, beispielsweise bei einer Verunreinigung durch eine Aufschlämmung, in einer der Zonen auftritt, ermöglichen die nachstehend beschriebenen Systeme und Verfahren, dass nur die ausgefallene Zone ausgetauscht wird, ohne dass die anderen Zonen ausgetauscht werden müssten. Zudem kann ein derartiger Austausch direkt an dem Werkzeug vorgenommen werden, was zu einer geringeren Beeinträchtigung im Zeitablauf führt. Die nachstehend beschriebenen Systeme und Verfahren ermöglichen einen robusteren Aufbau eines mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems.It describes systems and methods in which a pressure in a plurality of zones is controlled. These systems and methods provide an allocation distributor, at least one Distributor and at least one independently replaceable Disposable manifold ready to pressure in the majority of zones to control or regulate. In the event that a failure, for example, when contaminated by a slurry, in one of the zones occurs, allow the following Systems and procedures that exchanged only the failed zone without having to replace the other zones. In addition, such an exchange can be made directly on the tool resulting in lesser impairment over time leads. The systems and methods described below allow a more robust construction of a multizone pressure control or Control system.

1 ist ein Blockdiagramm eines mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems 100 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und beinhaltet eine schematische Übersicht über einen pneumatischen Schaltkreis innerhalb des Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems 100. Das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 ist dafür ausgelegt, einen Druck in einer Mehrzahl von Zonen 160, 170, 180 und 190 zu steuern bzw. zu regeln. Diese Zonen sind unabhängig steuerbare bzw. regelbare Drucksteuerungs- bzw. Regelungszonen. 1 FIG. 10 is a block diagram of a multi-zone pressure control system. FIG 100 according to an embodiment of the present invention and includes a schematic overview of a pneumatic circuit within the pressure control system 100 , The pressure control system 100 is designed to provide pressure in a plurality of zones 160 . 170 . 180 and 190 to control or regulate. These zones are independently controllable or controllable pressure control zones.

Wie in 1 zu sehen ist, beinhaltet das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 eine Verteileranordnung, die aus drei Abschnitten aufgebaut ist, nämlich einem Zuweisungsverteiler 110, einer Hauptverteileranordnung 120, die eine Mehrzahl von Hauptverteilern 120-a, ..., 120-d umfasst, und einer Wegwerfverteileranordnung 130, die eine Mehrzahl von Wegwerfverteilern 130-a, ..., 130-d, umfasst. Wie ebenfalls in 1 zu sehen ist und nachstehend noch beschrieben wird, stellt das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 für jede aus der Mehrzahl von Zonen ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil 124, einen Drucksensor 122, ein erstes Ventil 134, ein zweites Ventil 126 und ein drittes Ventil 136 bereit. Der Drucksensor 122 kann ein kapazitanzbasierter Druckwandler oder auch ein Druckwandler eines anderen Typs sein.As in 1 can be seen, includes the pressure control system 100 a distributor arrangement which is made up of three sections, namely an allocation distributor 110 , a main distribution board 120 containing a plurality of main distributors 120-a , ..., 120-d includes, and a disposable distribution assembly 130 containing a plurality of disposable distributors 130-a , ..., 130-d , includes. Like also in 1 can be seen and will be described below, provides the pressure control system 100 for each of the plurality of zones, a control valve 124 , a pressure sensor 122 , a first valve 134 , a second valve 126 and a third valve 136 ready. The pressure sensor 122 can be a capacitance-based pressure transducer or even a pressure be a converter of a different type.

Der Zuweisungsverteiler 110, der in dem vorliegenden Patent auch als Druck- und Vakuumzuweisungsverteiler oder als Fluidzuweisungsverteiler bezeichnet wird, beherbergt keine vor Ort austauschbaren (field replaceable) Teile. Beim vorliegenden Patent weisen die Begriffe „Zuweisungsverteiler”, „Fluidzuweisungsverteiler” und „Druck- und Vakuumzuweisungsverteiler” dieselbe Bedeutung auf und werden synonym verwendet. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Zuweisungsverteiler 110 aus einer regulierten Druckleitung 112 und einer Vakuumleitung 114 gespeist.The allocation distributor 110 , which is also referred to in the present patent as a pressure and vacuum allocation manifold or as a fluid allocation manifold, does not accommodate field replaceable parts. In the present patent, the terms "allocation manifold", "fluid allocation manifold" and "pressure and vacuum allocation manifolds" have the same meaning and are used interchangeably. In the illustrated embodiment, the allocation distributor becomes 110 from a regulated pressure line 112 and a vacuum line 114 fed.

Wenigstens ein Hauptverteiler ist mit dem Zuweisungsverteiler 120 gekoppelt. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Hauptverteiler (120-a, ..., 120-d), die eine Hauptverteileranordnung 120 bilden, mit dem Zuweisungsverteiler 110 gekoppelt. Insbesondere ist ein Hauptverteiler für jede Zone vorgesehen. Jeder Hauptverteiler (120-a, ..., 120-d) in der Hauptverteileranordnung 120 hält einen Drucksensor 122 und ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil 124 sowie ein zweites Ventil 126. Daher ist die Anzahl von Messkammern in dem Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 gleich der Anzahl von Zonen.At least one main distributor is with the allocation distributor 120 coupled. At the in 1 illustrated embodiment, several main distribution ( 120-a , ..., 120-d ), which is a main distribution board 120 form, with the allocation distributor 110 coupled. In particular, a main distributor is provided for each zone. Each main distributor ( 120-a , ..., 120-d ) in the main distribution arrangement 120 Holds a pressure sensor 122 and a control valve 124 and a second valve 126 , Therefore, the number of measuring chambers in the pressure control system is 100 equal to the number of zones.

Für jede Zone ist zudem ein Wegwerfverteiler vorgesehen, wobei jeder Wegwerfverteiler eine Vakuumöffnung 135, die mit einer Vakuumquelle verbunden ist, und eine Zonenöffnung 138, die mit einer jeweiligen Zone (eine der Zonen 160, 170, 180, 190) über einen Kanal verbunden ist, beinhaltet. Jeder Wegwerfverteiler (130-a, ..., 130-d) in der Wegwerfverteileranordnung 130 ist derart ausgestaltet, dass er bei Ausfällen, so beispielsweise einer Verunreinigung durch eine Aufschlämmung, vor Ort herausnehmbar (field removable) und unabhängig austauschbar ist.In addition, a disposable manifold is provided for each zone, with each disposable manifold having a vacuum port 135 connected to a vacuum source and a zone opening 138 with a respective zone (one of the zones 160 . 170 . 180 . 190 ) is connected via a channel includes. Each disposable distributor ( 130-a , ..., 130-d ) in the disposable manifold assembly 130 is designed in such a way that it can be removed on site in case of failures, for example contamination by a slurry, and is independently exchangeable.

Während beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Hauptverteiler für jede aus der Mehrzahl von Zonen und entsprechend ein Wegwerfverteiler für jede aus der Mehrzahl von Zonen vorgesehen sind, können weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus Hauptverteiler und/oder Wegwerfverteiler für die verschiedenen Zonen beinhalten. Im Allgemeinen können wenigstens ein Hauptverteiler und wenigstens ein Wegwerfverteiler für jede Zone vorgesehen sein.While in the illustrated embodiment, a main distributor for each of the plurality of zones and accordingly Disposable manifolds are provided for each of the plurality of zones, may be further embodiments of the present Revelation different combinations of main distributor and / or Disposable distributors for the different zones include. In general, at least one main distributor and at least one disposable distributor may be provided for each zone.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 zur Drucksteuerung bzw. Regelung in einer CMP-Anwendung (Chemical Mechanical Polishing CMP; Chemisch-mechanisches Polieren) eingesetzt werden, wobei die Mehrzahl von Zonen elastische Balge (bladders) sein können, wie sie in Innenkammern eines CMP-Trägerkopf-Systems vorgefunden werden. CMP ist ein weithin verwendetes Verfahren zum Ebenmachen von Halbleitersubstratoberflächen. Wird eine Reihe von Siliziumschichten nacheinander aufgebracht und geätzt, so kann die äußere oder am weitesten oben befindliche Oberfläche des Substrates, das heißt die freiliegende Oberfläche des Substrates, zunehmend uneben werden und ein periodisches Ebenmachen benötigen, um Probleme bei den fotolithografischen Schritten des Prozesses der Herstellung der integrierten Schaltung zu vermeiden. Es kann daher Bedarf daran bestehen, die Substratoberfläche periodisch eben zu machen, wobei CMP eines von den weithin verwendeten Verfahren zum Ebenmachen ist.In one embodiment, the pressure control system 100 for pressure control in a CMP (Chemical Mechanical Polishing CMP) application, where the plurality of zones may be elastic bladders as found in internal chambers of a CMP Carrier Head System. CMP is a widely used method of planarizing semiconductor substrate surfaces. When a series of silicon layers are successively deposited and etched, the outer or uppermost surface of the substrate, that is the exposed surface of the substrate, may become increasingly uneven and require periodic planarization to address problems in the photolithographic steps of the process of manufacture to avoid the integrated circuit. There may therefore be a need to periodically planarize the substrate surface, with CMP being one of the widely used flattening methods.

Das CMP-Verfahren zum Ebenmachen kann typischerweise erfordern, dass das Substrat auf einen Träger oder Polierkopf montiert wird. Die freiliegende Oberfläche des Substrates kann an ein sich drehendes Polierkissen gelegt werden. Der Trägerkopf kann eine steuerbare bzw. regelbare Last, das heißt einen Druck, für das Substrat bereitstellen, um dieses an das Polierkissen zu drücken. Es kann eine Polieraufschlämmung, die wenigstens ein chemisch reaktives Mittel und in einigen Fällen abrasive Teilchen beinhaltet, auf der Oberfläche des Polierkissens aufgebracht sein.The CMP planarization techniques may typically require that the substrate is mounted on a carrier or polishing head becomes. The exposed surface of the substrate can a rotating polishing pad will be placed. The carrier head can be a controllable or controllable load, that is one Provide pressure for the substrate to attach this to the substrate Press polishing pad. It can be a polishing slurry, the at least one chemically reactive agent and in some cases contains abrasive particles on the surface of the polishing pad be upset.

Ein beispielhaftes CMP-Trägerkopf-System ist beispielsweise in der veröffentlichten US-Anmeldung mit der Nummer US 2004/0250859 von Poulin und Clark gezeigt, die hiermit durch Bezugnahme in Gänze mitaufgenommen ist. Ein beispielhaftes CMP-Trägerkopf-System kann um seine Drehachse drehbar sein und einen Trägerkopf beinhalten, der mit einem Drehmotor verbunden ist. Der Trägerkopf kann eine Anzahl von Innenkammern aufweisen, die wenigstens teilweise von elastischen Balgen gebildet sind, die sich bei einer Druckbeaufschlagung der Kammern ausdehnen und die sich bei Erzeugung eines Vakuums innerhalb der Kammern zusammenziehen. Die Druckbeaufschlagung einer Kammer in dem Trägerkopf kann beispielsweise eingesetzt werden, um ein Substrat an das sich drehende Polierkissen zu drücken, wohingegen das Erzeugen eines Vakuums in der Kammer eingesetzt werden kann, um einen Sog zum Halten des Substrates an dem Trägerkopf während einer Übertragung des Substrates auf das Polierkissen oder von diesem weg bereitzustellen.One Exemplary CMP carrier head system is, for example in published US application number US 2004/0250859 by Poulin and Clark, hereby incorporated by reference is included in full. An exemplary CMP carrier head system may be rotatable about its axis of rotation and a carrier head include, which is connected to a rotary motor. The carrier head can have a number of inner chambers, at least partially formed by elastic bellows, resulting in a pressurization expand the chambers and which are generated when creating a vacuum within to contract the chambers. The pressurization of a chamber in the carrier head can be used, for example, to to press a substrate against the rotating polishing pad, whereas creating a vacuum in the chamber is used may be a suction to hold the substrate to the carrier head during a transfer of the substrate to the To provide polishing pad or away from it.

Das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 kann mit dem CMP-Trägerkopf über eine Drehkupplung gekoppelt sein und kann den Druck eines Fluids (so beispielsweise von Stickstoff) in der Mehrzahl von Balgen in dem Trägerkopf steuern bzw. regeln.The pressure control system 100 may be coupled to the CMP carrier head via a rotary joint and may control the pressure of a fluid (such as nitrogen) in the plurality of bellows in the carrier head.

2 zeigt einen Wegwerfverteiler 200 für das mehrzonige Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 von 1. Wie vorstehend erläutert worden ist, ist der Wegwerfverteiler 200 üblicherweise einer aus einer Mehrzahl von Wegwerfverteilern in einer Wegwerfverteileranordnung, die eine Mehrzahl von Wegwerfverteilern entsprechend der Mehrzahl von Zonen beinhaltet, wie vorstehend in Verbindung mit 1 erläutert worden ist. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet der Wegwerfverteiler 200 eine Zonenöffnung 220, die mit einer jeweiligen Zone, beispielsweise einem von den Balgen in einem CMP-Trägerkopf, verbunden ist; eine Vakuumöffnung 210, die mit einer Vakuumquelle (beispielsweise einer Vakuumpumpe) verbunden ist; sowie erste und dritte Ventile 230 und 240. 2 shows a disposable distributor 200 for the multi-zone pressure control system 100 from 1 , As explained above, the disposable distributor is 200 typically one of a plurality of disposable manifolds in a disposable manifold assembly including a plurality of disposable manifolds corresponding to the plurality of zones, as discussed above in connection with FIG 1 has been explained. As in 2 is shown includes the disposable distributor 200 a zone opening 220 which is connected to a respective zone, for example one of the bellows in a CMP carrier head; a vacuum opening 210 which is connected to a vacuum source (for example, a vacuum pump); as well as first and third valves 230 and 240 ,

Das dritte Ventil 240 kann geöffnet werden, wenn gewünscht wird, den Druck des Fluids, das durch diejenige Zone fließt, mit der der Wegwerfverteiler verbunden ist, zu verringern. Das erste Ventil 230 kann geöffnet werden, wenn gewünscht wird, eine Verringerungsrate des Druckes des Fluids, das durch diejenige Zone fließt, mit der der Wegwerfverteiler verbunden ist, zu verlangsamen.The third valve 240 may be opened when it is desired to reduce the pressure of the fluid flowing through the zone to which the disposable manifold is connected. The first valve 230 may be opened when it is desired to slow down a rate of decrease of the pressure of the fluid flowing through the zone to which the disposable manifold is connected.

In einem CMP-Werkzeug ist üblicherweise eine Barriere zwischen dem Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem (PCS) und dem nassen Gemisch (Aufschlämmung), das in dem Balg enthalten ist, vorhanden. Der Balg kann aufgrund mangelnder vorsorglicher Wartung reißen bzw. brechen, wodurch die Aufschlämmung in die Vakuumleitung eintreten kann, was zu einem Freiliegen des Ventils gegenüber der Aufschlämmung führen kann. Mit der Zeit kann die Aufschlämmung einen Ausfall des Ventils bewirken. Für den Fall einer Verunreinigung durch die Aufschlämmung ist der Wegwerfverteiler die einzige Unteranordnung, die verunreinigt wird. Der Wegwerfverteiler 200 ist derart aufgebaut, dass er bei einem Ausfall, so beispielsweise bei einer Verunreinigung durch eine Aufschlämmung, in einem CMP-Trägerkopf vor Ort herausnehmbar und austauschbar ist. Der Wegwerfverteiler 200 kann herausgenommen werden, während das Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem (PCS) 100 an dem CMP-Werkzeug ist.In a CMP tool, there is usually a barrier between the pressure control (PCS) system and the wet mixture (slurry) contained in the bellows. The bladder may crack due to lack of precautionary maintenance whereby the slurry may enter the vacuum line, which may result in the valve being exposed to the slurry. Over time, the slurry can cause the valve to fail. In the case of contamination by the slurry, the disposable manifold is the only subassembly that becomes contaminated. The disposable distributor 200 is configured to be removable and interchangeable in the event of failure, such as slurry contamination, in a CMP carrier head. The disposable distributor 200 can be taken out while the pressure control system (PCS) 100 on the CMP tool.

3 zeigt einen Hauptverteiler 300 für ein mehrzoniges Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 von 1. Der Hauptverteiler 300 beinhaltet einen Drucksensor 320, ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil 330, das ein Fließen des Fluids (für dessen Drucksteuerung bzw. Regelung das System 100 konzipiert ist) durch eine entsprechende Zone steuert bzw. regelt, und ein zweites Ventil 310. Bei einigen Ausführungsbeispielen können der Hauptverteiler 300 wie auch der Wegwerfverteiler 200 ebenfalls austauschbar sein. 3 shows a main distributor 300 for a multi-zone pressure control system 100 from 1 , The main distributor 300 includes a pressure sensor 320 , a control valve 330 , which is a flow of fluid (for the pressure control of the system 100 is designed) through a respective zone controls, and a second valve 310 , In some embodiments, the main distributor 300 as well as the disposable distributor 200 also be exchangeable.

4 zeigt einen Fluidzuweisungsverteiler 400 für ein mehrzoniges Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem 100 von 1. Der Fluidzuweisungsverteiler 400 (oder Druck- und Vakuumzuweisungsverteiler 400) beherbergt keine vor Ort austauschbaren Teile. Der Fluidzuweisungsverteiler 400 beinhaltet eine Druckeinlassöffnung 420, die mit der druckbeaufschlagten Quelle des Fluids verbunden ist, sowie eine Vakuumauslassöffnung 410, die mit einem Vakuumausgang verbunden ist. Der Fluidzuweisungsverteiler 400 ist dafür ausgelegt, das Fluid aus einer druckbeaufschlagten Quelle des Fluids einer Mehrzahl von Zonen (in 1 mit 160, 170, 180, 190 bezeichnet) zuzuweisen, um so ein Fließen des Fluids in eine innerhalb jeder Zone befindliche Messkammer hinein und aus dieser heraus zu bewirken. Sämtliche anderen Verteiler, das heißt der Hauptverteiler 300 und der Wegwerfverteiler 200, sind an dem Fluidzuweisungsverteiler 400 angebracht und werden über den Fluidzuweisungsverteiler 400 zusammengehalten. 4 shows a fluid allocation manifold 400 for a multi-zone pressure control system 100 from 1 , The fluid allocation manifold 400 (or pressure and vacuum allocation manifold 400 ) does not contain any field replaceable parts. The fluid allocation manifold 400 includes a pressure inlet port 420 , which is connected to the pressurized source of the fluid, and a vacuum outlet opening 410 which is connected to a vacuum outlet. The fluid allocation manifold 400 is adapted to receive the fluid from a pressurized source of the fluid of a plurality of zones (in 1 With 160 . 170 . 180 . 190 ), so as to cause a flow of the fluid into and out of a measuring chamber located within each zone. All other distributors, that is the main distributor 300 and the disposable distributor 200 , are at the fluid allocation manifold 400 attached and are via the fluid allocation manifold 400 held together.

5 zeigt eine perspektivische Gesamtansicht eines mehrzonigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems 500 entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Bei der dargestellten Ausgestaltung werden alle aus der Mehrzahl von Zonen aus einer einzigen Quelle gespeist, wobei ein Ausgang zu einem einzigen Vakuumauslass hin vorhanden ist. 5 shows an overall perspective view of a multi-zone pressure control system 500 according to an embodiment of the present invention. In the illustrated embodiment, all of the plurality of zones are fed from a single source with an exit to a single vacuum outlet.

Insgesamt sind Systeme und Verfahren beschrieben worden, die eine Steuerung bzw. Regelung eines Druckes in einer Mehrzahl von unabhängigen Drucksteuerungs- bzw. Regelungszonen ermöglichen. Verschiedene Zonen können verschiedene Drucksteue rungs- bzw. Regelungsbereiche aufweisen, über die der Druck innerhalb jeweiliger Zonen gesteuert bzw. geregelt werden kann.All in all Systems and methods have been described which provide control or regulation of a pressure in a plurality of independent Allow pressure control or regulation zones. Various Zones can have different pressure control ranges controlled by the pressure within respective zones or can be regulated.

Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung stellt eine bedeutende Verbesserung gegenüber gängigen Verfahren des Steuerns bzw. Regelns von Druck in entfernten Zonen dar. Der Einsatz der modularen Ausgestaltung bei dem Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem (PCS) ermöglicht eine Wartung des Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystems an dem Werkzeug, was die Ausfallzeit des Werkzeuges und die Kosten der gewarteten Teile senkt. Bei Verwendung von herkömmlichen Techniken müssten sämtliche Zonen ausgetauscht werden, wenn auch nur eine Zone gegenüber der Aufschlämmung freigelegen ist. Bei Verwendung der in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Systeme und Verfahren muss nur die ausgefallene Zone ausgetauscht werden, wobei ein derartiger Austausch an dem Werkzeug vorgenommen werden kann, was eine geringere Beeinträchtigung im Zeitablauf bedingt. Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung trägt zudem zur Robustheit des PCS bei. Die in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Systeme und Verfahren können von Anwendern zur Regulierung beispielsweise des Druckes in dem Trägerkopf von CMP-Anwendungen eingesetzt werden. Das vorbeschriebene PCS kann bei vielen anderen Anwendungen eingesetzt werden, darunter unter anderem in Halbleiterbearbeitungssystemen.The embodiment described above represents a significant improvement over current methods of controlling pressure in remote zones. The use of the modular design in the pressure control (PCS) system allows maintenance of the pressure control system on the tool which reduces the down time of the tool and the cost of serviced parts. Using conventional techniques, all zones would have to be replaced if only one zone was exposed to the slurry. Using the systems and methods described in the present disclosure, only the failed zone needs to be replaced, and such replacement can be made on the tool, resulting in less degradation over time. The embodiment described above also contributes to the robustness of the PCS. The systems and methods described in the present disclosure can be used by users to regulate, for example, the pressure in the carrier head of CMP applications. The above-described PCS can be used in many other applications including but not limited to semiconductor processing systems.

Obwohl bestimmte Ausführungsbeispiele von Systemen und Verfahren zum Steuern bzw. Regeln von Druck in einer Mehrzahl von Zonen beschrieben worden sind, sollte einsichtig sein, dass die in diesen Ausführungsbeispielen implizit enthaltenen Konzepte auch in anderen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden können. Der Schutz dieser Anmeldung ist nur durch die nachfolgenden Ansprüche gegeben.Even though certain embodiments of systems and methods for controlling pressure in a plurality of zones should be understood that in these embodiments implicitly included concepts also used in other embodiments can be. The protection of this application is only by given the following claims.

In den Ansprüchen soll die Nennung eines Elementes in der Einzahl – außer dies ist explizit anders angegeben – nicht „eines und nur eines”, sondern „eines oder mehrere” bedeuten. Diejenigen sämtlichen strukturellen und funktionellen Äquivalente zu Elementen bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen aus der Beschreibung in dieser Offenbarung, die bekannt sind oder einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet später noch bekannt werden, sind explizit durch Verweisung hier mitaufgenommen und sollen durch die Ansprüche mitumfasst sein. Darüber hinaus soll nichts von dem hier Offenbarten als Verzicht zugunsten der Öffentlichkeit verstanden werden, und zwar unabhängig davon, ob das Offenbarte explizit in den Ansprüchen niedergelegt ist oder nicht. Kein Element eines Anspruches soll gemäß den Vorschriften von 35 U. S. C. § 112, Absatz 6 be schränkt sein, außer das Element wird explizit mittels der Wendung „Mittel für/zum/zur” oder für den Fall eines Verfahrensanspruches mittels der Wendung „Schritt für/zum/zur” beschrieben.In the claims, the mention of an element in the singular - unless explicitly stated otherwise - does not mean "one and only one" but "one or more". Those of all structural and functional equivalents to elements in the various embodiments of the description in this disclosure, which are known or will become apparent to those skilled in the art, are expressly incorporated herein by reference and are intended to be encompassed by the claims. Moreover, none of what is disclosed here is to be understood as a waiver in favor of the public, regardless of whether the disclosed is explicitly set out in the claims or not. No element of a claim should according to the Provisions of 35 USC § 112, paragraph 6 be restricted, unless the element is explicitly described by the phrase "means for / to / to" or in the case of a method claim by the phrase "step for / to / to".

Bezeichnung der ErfindungName of the invention

Mehrzoniges Drucksteuerungs- bzw. RegelungssystemMulti-zone pressure control system

ZusammenfassungSummary

Ein Drucksteuerungs- bzw. Regelungssystem, das den Druck eines Fluids in einer Mehrzahl von Zonen steuert bzw. regelt, beinhaltet einen Zuweisungsverteiler, wenigstens einen Hauptverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler verbunden ist, und wenigstens einen Wegwerfverteiler, der mit dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler verbunden ist. Der Wegwerfverteiler ist dafür ausgelegt, unabhängig von dem Zuweisungsverteiler und dem Hauptverteiler ausgetauscht zu werden, und ist mit jeder Zone und mit wenigstens einer Vakuumquelle verbunden. Der Zuweisungsverteiler weist das Fluid der Mehrzahl von Zonen zu, um so ein Fließen des Fluids in eine innerhalb jeder Zone befindliche Messkammer hinein und aus dieser heraus zu bewirken. Der Hauptverteiler beinhaltet für jede Zone einen Drucksensor, der dafür ausgelegt ist, einen Druck in der Messkammer in jener Zone zu messen, und ein Steuerungs- bzw. Regelungsventil, das dafür ausgelegt ist, dass Fließen des Fluids durch jene Zone zu regulieren.One Pressure control system that controls the pressure of a fluid controls in a plurality of zones, includes a Allocation distributor, at least one main distributor associated with the Assignment distributor, and at least one disposable distributor, which is connected to the allocation distributor and the main distributor. The disposable distributor is designed to be independent exchanged from the allocation distributor and the main distributor and is connected to each zone and to at least one vacuum source. The allocation manifold allocates the fluid to the plurality of zones so as to flow the fluid into one within each zone cause the measuring chamber located in and out of this. Of the Main distributor contains a pressure sensor for each zone, which is designed to provide a pressure in the measuring chamber in that zone, and a control valve, which is designed to allow the fluid to flow to regulate through that zone.

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- Provisions of 35 USC § 112, paragraph 6 [0028]

Claims

Pressure control system for controlling or regulating a pressure of a fluid in a plurality of zones, wherein the pressure control system comprises: one Assignment manifold designed to contain the fluid from a pressurized source of the fluid of a plurality of Assign zones so as to flow the fluid into one within and out of each zone to bring out; at least one main distributor, who with the allocation distributor is connected, wherein the main distributor for each zone a pressure sensor designed for it is to measure a pressure in the measuring chamber in that zone, and a control valve designed for this purpose is to regulate the flow of fluid through that zone, includes; and at least one disposable distributor, with connected to the allocation distributor and the main distributor and for it is established, regardless of the allocation distributor and the main distributor, the disposable distributor connected to each zone and to at least one vacuum source.

Pressure control system according to claim 1, wherein the disposable manifold comprises: for each zone a zone opening designed to hold the Disposable distributor to connect with that zone; and one or several vacuum holes designed to connect the disposable manifold to the vacuum source.

Pressure control system according to claim 2, wherein the disposable manifold further comprises: For each zone has a valve connected to the vacuum source and for that is designed to reduce the pressure of the flowing through that zone Reduce fluids; and one valve for each zone, which is designed to have a reduction rate of pressure to slow down the fluid flowing through that zone.

Pressure control system according to claim 1, the main distributor being set up independently exchanged from the allocation distributor and the disposable distributor to become.

Pressure control system according to claim 1, wherein the allocation distributor comprises: a pressure inlet opening in communication with the pressurized source of the fluid a pressure line; and a vacuum outlet opening, which overflows the allocation manifold with a vacuum outlet connects a vacuum line.

Pressure control system according to claim 1, wherein the fluid comprises a gas; and the measuring chamber comprises a bellows in a CMP carrier head.

Pressure control system according to claim 6, wherein the gas comprises nitrogen.

Pressure control system according to claim 1, wherein at least one of the plurality of zones removed from the pressure sensor and the control valve is.

Pressure control system according to claim 1, wherein at least some of the zones are coupled together.

Pressure control system according to claim 1, wherein the at least one main distributor comprises: a main distribution arrangement, wherein the main distribution assembly includes a plurality of main distributors, each of the main distributors having a respective one of Is connected to a plurality of zones.

Pressure control system according to claim 1, wherein the at least one disposable manifold is a disposable manifold assembly wherein the disposable manifold assembly comprises a plurality of disposable manifolds includes, each of the disposable distributors having a respective one the plurality of zones is connected.

Pressure control system according to claim 1, wherein at least some of the zones have pressure control ranges, which are different from each other.

A disposable manifold for a multi-zone pressure control system configured to control a pressure of a fluid in a plurality of zones, the disposable manifold comprising: one or more vacuum ports configured to receive the disposable manifold Connect vacuum source; and for each zone: a zone opening designed to connect the disposable manifold to that zone; a valve connected to the vacuum source and adapted to reduce the pressure of the fluid flowing through that zone; and a valve configured to slow down a rate of decrease in the pressure of the fluid flowing through that zone; wherein the disposable manifold is connected to an allocation manifold adapted to receive the fluid from a pressurized source of the fluid and cause the fluid to flow through the plurality of zones, and to a main manifold having a pressure sensor for each zone is designed to measure a pressure in a measuring chamber in that zone, and a control valve adapted to regulate the flow of the fluid through that zone includes; and wherein the disposable distributor is arranged to be exchanged independently of the allocation distributor and the main distributor.

Main distributor for a multi-zone pressure control or regulatory system that is set up for Controlling pressure of a fluid in a plurality of zones with the main distributor comprising: for every Zone: a pressure sensor designed for one To measure pressure of the fluid in a measuring chamber in that zone, as well a control valve designed for this purpose is to regulate the flow of fluid through that zone; in which the main distributor is connected to an allocation distributor, which is adapted to the fluid from a pressurized Source of the fluid absorb and flow of the fluid through the plurality of zones, as well as with a disposable manifold, which is set up independently of that Allocation switch and the main distributor to be exchanged, and in communication with the plurality of zones and with one Vacuum source for the pressure control system is.

The main distributor according to claim 14, wherein the main distributor is set up independently of the allocation distributor and the disposable distributor.

CMP carrier head (Chemical Mechanical Polishing CMP; Chemical-mechanical polishing), comprising: a carrier head, which includes a plurality of bellows; a pressure control or control system that is designed to provide a pressure to control a fluid in the bellows, the Pressure control system, an allocation distributor, at least one main distributor associated with the allocation distributor coupled, and at least one disposable distributor, for it is established independently of the allocation distributor to be included; the allocation distributor for it is designed, the fluid from a pressurized source the To assign bellows; the main distributor for each bellows a pressure sensor, which is adapted to a pressure in that bellows or to measure that bellows, and a control valve, which is adapted to the flow of the fluid by regulating that bellows involves; and the disposable distributor connected to at least one vacuum source and to each bellows; and a rotary joint between the carrier head and the pressure control or regulatory system.