FR2940322A1 - Procede de descente en pression dans un sas de chargement et de dechargement et equipement associe - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement d'équipement depuis une pression atmosphérique vers une pression de transfert sub-atmosphérique, ledit sas comportant une enceinte dans laquelle on dispose au moins un substrat à pression atmosphérique, ledit procédé comportant : - une première étape (101) dans laquelle on réalise un premier pompage primaire depuis la pression atmosphérique jusqu'à un premier seuil caractéristique, à travers une pompe primaire dont le débit de pompage est limité, tout en isolant un pompage turbomoléculaire de ladite enceinte, - une deuxième étape (102) consécutive à ladite première étape (101) dans laquelle on réalise un second pompage primaire, plus rapide que dans ladite première étape, jusqu'à un deuxième seuil caractéristique, en maintenant l'isolement du pompage turbomoléculaire et, - une troisième étape (103) consécutive à ladite deuxième étape (102), dans laquelle on réalise un pompage secondaire à travers ledit pompage turbomoléculaire en amont du pompage primaire et on isole l'enceinte du pompage primaire. L'invention concerne également un équipement pour la mise en oeuvre du procédé.

Description

Procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement et équipement associé La présente invention concerne un procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement d'un substrat (ou load-lock en anglais) depuis une pression atmosphérique vers une basse pression pour le chargement et le déchargement du substrat dans une chambre de traitement maintenue à basse pression. L'invention concerne également un équipement comportant un sas de chargement et de déchargement, adapté pour la mise en oeuvre du procédé, par exemple un équipement de fabrication de composants semi-conducteurs.

Dans certains procédés de fabrication, une étape importante consiste à traiter un substrat sous atmosphère contrôlée à très basse pression dans une chambre de procédés d'un équipement. Par exemple, dans les procédés de fabrication de composants semi-conducteurs, on souhaite maintenir le substrat de semi-conducteur à très basse pression pour réaliser un dépôt ou une gravure par plasma.

Pour maintenir une cadence acceptable et pour éviter la présence de toute impureté et de toute pollution, l'atmosphère environnant le substrat est d'abord descendu à basse pression par un sas de chargement et de déchargement communiquant avec la chambre de procédés. Pour cela, le sas de chargement et de déchargement comporte une enceinte étanche dont une première porte met en communication l'intérieur de l'enceinte avec une zone sous pression atmosphérique, telle qu'une salle blanche ou un mini-environnement d'équipement, pour le chargement d'au moins un substrat. L'enceinte du sas est reliée à un système de pompage des gaz, permettant de descendre la pression dans l'enceinte jusqu'à atteindre une basse pression appropriée similaire à celle régnant dans la chambre de procédés de manière à pouvoir transférer le substrat vers la chambre de procédés. Le sas comporte en outre une deuxième porte pour le déchargement du substrat dans la chambre de procédés ou dans la chambre de transfert après avoir été mis sous vide. Dans le cas d'équipements comprenant plusieurs chambres de procédés, le sas de chargement et de déchargement est mis en communication avec une chambre de transfert maintenue à basse pression, qui distribue ensuite le substrat dans les différentes chambres de procédés. BRTO36OFR (802959) Le sas de chargement et de déchargement permet ainsi de réduire le temps nécessaire pour passer de la pression atmosphérique à la basse pression de transfert. Il permet également de réduire la pollution dans la chambre de procédé ou de transfert. La descente en pression dans le sas est généralement réalisée progressivement par deux étapes successives. Dans la première étape, on réalise un pompage primaire lent depuis la pression atmosphérique jusqu'à un premier seuil caractéristique. Le pompage lent est indispensable pour prévenir la solidification de certaines espèces gazeuses présentes dans l'atmosphère gazeuse du sas entourant le substrat, par exemple pour prévenir l'apparition de cristaux d'eau.

Puis, dans la deuxième étape, l'atmosphère gazeuse est amenée à la basse pression appropriée de transfert par un pompage primaire plus rapide. On observe toutefois que la pression partielle de vapeur d'eau présente dans le mélange gazeux résiduel à la pression de transfert n'est pas très bien évacuée par le système de pompage primaire. La vapeur d'eau peut être relativement néfaste pour les substrats, et peut ainsi réduire le rendement de production, notamment par corrosion des couches de métal du substrat en procédés de fabrication semi-conducteurs. En outre, lors de la descente en pression de l'atmosphère dans le sas de chargement et de déchargement, il se produit nécessairement un dégazage du substrat, et il est important que ce dégazage soit suffisant avant que le substrat soit introduit dans la chambre de procédés. A défaut de cela, le dégazage se poursuit dans la chambre de procédés et les gaz provenant de ce dégazage posterieur constituent une source supplémentaire de pollution pendant le traitement. On tonnait d'après le document WO 01/81651, un système de pompage des gaz comprenant une pompe primaire raccordée par un circuit de pompage au sas de chargement et de déchargement pour pomper les gaz jusqu'à une pression appropriée de transfert. Une pompe turbomoléculaire est interposée dans le circuit de pompage entre la pompe primaire et le sas de chargement et de déchargement. Des moyens de contrôle de gaz sont prévus pour adapter la vitesse de la pompe primaire afin d'éviter toute condensation ou solidification des gaz dans le sas de chargement et de déchargement. La pompe turbomoléculaire constitue le seul élément de pompage raccordé au sas de chargement et de déchargement. On constate cependant que le pompage à travers la BRT0360FR (802959)

3 pompe turbomoléculaire depuis la pression atmosphérique peut induire des problèmes de fiabilité de la pompe turbomoléculaire et rend le pompage relativement bruyant. En outre, les moyens d'entraînement de la pompe primaire permettant d'adapter la vitesse de la pompe sont compliqués à mettre en oeuvre.

L'invention vise donc à résoudre les problèmes de l'état de la technique en proposant un procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement d'équipement, simple, peu couteux à mettre en oeuvre, compact, permettant de prévenir la solidification de certaines espèces gazeuses à haute pression et permettant de réduire la quantité de vapeur d'eau résiduelle de manière à éviter sa propagation dans la chambre de procédé ou de transfert à basse pression, sans pour autant retarder le transfert du substrat dans la chambre de procédés. Le procédé vise aussi à améliorer le dégazage des substrats à la pression de transfert. L'invention propose également un équipement pour la mise en oeuvre du procédé. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement d'équipement depuis une pression atmosphérique vers une pression de transfert sub-atmosphérique, ledit sas comportant une enceinte dans laquelle on dispose au moins un substrat à pression atmosphérique, et un système de pompage des gaz comprenant une pompe primaire et une pompe turbomoléculaire dont l'aspiration est reliée à l'enceinte via une première vanne d'isolation et dont le refoulement est relié en amont de ladite pompe primaire par un circuit de pompage primaire, ledit système de pompage des gaz comportant en outre un circuit de dérivation de ladite pompe turbomoléculaire mis en communication d'une part avec ladite enceinte en amont de ladite première vanne d'isolation et d'autre part avec ledit circuit de pompage primaire, ledit circuit de dérivation comportant une deuxième vanne d'isolation comprenant des moyens de limitation de débit activables et ledit circuit de pompage primaire comportant une troisième vanne d'isolation disposée entre le refoulement de la pompe turbomoléculaire et le circuit de dérivation, ledit procédé comportant : - une première étape dans laquelle on ferme la première et la troisième vannes d'isolation et on ouvre ladite deuxième vanne d'isolation pour laquelle les moyens de limitation de débit sont activés, pour réaliser un premier pompage primaire depuis la pression atmosphérique jusqu'à un premier seuil BRT0360FR (802959) caractéristique à travers ledit circuit de dérivation de ladite pompe primaire dont le débit de pompage est limité, en isolant ladite aspiration de ladite pompe turbomoléculaire en fonctionnement, de ladite enceinte et en isolant ledit refoulement de ladite pompe turbomoléculaire, de la pompe primaire, une deuxième étape consécutive à ladite première étape dans laquelle on désactive les moyens de limitation de débit de ladite deuxième vanne d'isolation pour réaliser un second pompage primaire, plus rapide que dans ladite première étape, jusqu'à un deuxième seuil caractéristique, en maintenant l'isolement du pompage turbomoléculaire et, - une troisième étape consécutive à ladite deuxième étape, dans laquelle on ouvre ladite première et ladite troisième vanne d'isolation et on ferme ladite deuxième vanne d'isolation pour réaliser un pompage secondaire à travers ledit pompage turbomoléculaire en amont du pompage primaire en isolant l'enceinte de ladite pompe primaire.

On obtient ainsi une diminution rapide de la pression totale dans l'enceinte du sas et donc de la pression partielle de vapeur d'eau. Par ailleurs, la pompe turbomoléculaire est constamment maintenue en fonctionnement à plein régime et à basse pression, ce qui augmente sa durée de vie et permet le pompage immédiat à l'intérieur de l'enceinte dès l'ouverture des vannes d'isolement.

Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé, prise seule ou en combinaison, le procédé comporte une quatrième étape consécutive à ladite troisième étape, dans laquelle on ferme ladite première vanne d'isolation et on ouvre ladite deuxième vanne d'isolation pour laquelle les moyens de limitation de débit sont désactivés, pour rétablir un pompage primaire en isolant le pompage turbomoléculaire lorsqu'un troisième seuil caractéristique est atteint, - on injecte un gaz neutre au cours de ladite quatrième étape, - ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique sont des durées prédéterminées, - ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique sont des valeurs prédéterminées de pression, BRT0360FR (802959) - on rétablit ledit second pompage primaire lorsque ledit sas reçoit un signal de demande de déchargement du substrat. L'invention a aussi pour objet un équipement pour la mise en oeuvre du procédé de descente en pression tel que décrit précédemment, comportant un sas de chargement et de déchargement comprenant une enceinte pour la descente en pression de l'environnement d'au moins un substrat depuis la pression atmosphérique jusqu'à une pression de transfert sub-atmosphérique et au moins une chambre de traitement en communication avec ledit sas de chargement et de déchargement pour le transfert du substrat dans la chambre de traitement à la pression de transfert, ledit sas comportant un système de pompage des gaz comprenant une pompe primaire et une pompe turbomoléculaire dont l'aspiration est reliée à l'enceinte via une première vanne d'isolation et dont le refoulement est relié en amont de ladite pompe primaire par un circuit de pompage primaire, ledit système de pompage des gaz comportant en outre un circuit de dérivation de ladite pompe turbomoléculaire mis en communication d'une part avec ladite enceinte en amont de ladite première vanne d'isolation et d'autre part avec ledit circuit de pompage primaire, ledit circuit de dérivation comportant une deuxième vanne d'isolation comprenant des moyens de limitation de débit activables et ledit circuit de pompage primaire comportant une troisième vanne d'isolation disposée entre le refoulement de la pompe turbomoléculaire et le circuit de dérivation, ledit système de pompage des gaz comportant en outre des moyens pour piloter lesdites vannes d'isolation. Selon une ou plusieurs caractéristiques de l'équipement, prise seule ou en combinaison, - la deuxième vanne d'isolation comporte une première vanne principale présentant une première conductance et une deuxième vanne de restriction en dérivation de ladite vanne principale et présentant une deuxième conductance inférieure à ladite première conductance, l'équipement comporte une unité de traitement pour piloter lesdites vannes en fonction d'au moins un signal de sortie d'un capteur d'un paramètre caractéristique des gaz de ladite enceinte, BRT0360FR (802959) ladite troisième vanne est intégrée dans une enveloppe périphérique de ladite pompe turbomoléculaire pour coopérer avec un orifice de refoulement de ladite pompe turbomoléculaire. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description de l'invention, ainsi que des dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une vue schématique d'un sas de chargement et de déchargement et d'une chambre de traitement d'un équipement, la figure 2 est une vue schématique de côté d'un équipement de fabrication de composants semi-conducteurs, la figure 3 est une vue schématique d'un procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement et, la figure 4 est un graphique représentant une courbe de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement en fonction du temps. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Par soucis de clarté, les éléments se référant au procédé sont numérotés à partir de 100.

On définit par basse pression de vide primaire , une pression inférieure à une pression de l'ordre de 0,1 Pascal, obtenue par un pompage primaire. On définit par pression de vide secondaire , une pression inférieure à 0,1 Pascal, obtenue par un pompage secondaire de type turbomoléculaire.

La figure 1 représente un équipement 1 comportant un sas de chargement et de déchargement 2 comprenant une enceinte 3 pour la descente en pression de l'environnement d'au moins un substrat 4 depuis la pression atmosphérique, jusqu'à une pression de transfert sub-atmosphérique. La pression de transfert sub-atmosphérique est par exemple une basse pression de vide primaire, de l'ordre de 0,01 Pascal. L'équipement 1 comporte en outre au moins une chambre de traitement 5 en communication avec le sas de chargement et de déchargement 2 via une première porte de sas 6, pour le transfert du substrat 4 dans la chambre de traitement 5 à la pression de transfert, selon la flèche 7. BRT0360FR (802959) Le sas 2 et la chambre de traitement 5 comportent un porte-substrat 8 et des robots de manipulation (non représentés) pour notamment le maintien et le transfert du substrat 4. L'enceinte 3, étanche, comprend une deuxième porte de sas 9 mettant en communication l'intérieur de l'enceinte 3 avec une zone sous pression atmosphérique, telle qu'une salle blanche ou un mini-environnement d'équipement (ou Equipment Front End Module en anglais), pour le chargement d'au moins un substrat 4 selon la flèche 10. Le sas 2 comporte également des moyens de remise à la pression atmosphérique (non représentés) pour replacer l'intérieur de l'enceinte 3 à la pression atmosphérique, soit dans l'attente du chargement d'un nouveau substrat, soit après avoir chargé un substrat qui a été traité par la chambre de traitement 2. Le sas de chargement et de déchargement 2 permet ainsi de réduire le temps nécessaire pour passer de la pression atmosphérique à la pression sub-atmosphérique de transfert et permet de réduire la pollution dans la chambre de procédé ou de transfert.

L'équipement 1 est par exemple un équipement de fabrication de composants semi-conducteurs. La chambre de traitement 5 est alors une chambre de procédés ou une chambre de transfert. Dans le cas d'un équipement simple (ou stand alone en anglais), la chambre de traitement 5 est une chambre de procédés dans laquelle on réalise par exemple un dépôt ou une gravure de couches du substrat 4 de semi-conducteurs sous atmosphère contrôlée à une pression de vide secondaire, par exemple de l'ordre de 10-3 Pascal. Dans le cas d'un équipement multiple (ou cluster en anglais), l'équipement peut comporter une ou plusieurs chambres de procédé. La chambre de traitement 5 est alors une chambre de transfert. En fonctionnement, la chambre de transfert est maintenue à une pression de transfert de l'ordre de celle de la chambre de procédé, par exemple de l'ordre de 10-` Pascal. L'atmosphère de la chambre de transfert est entretenue par une pompe primaire ou une pompe secondaire sous une atmosphère contrôlée de gaz neutre, tel que de l'azote. La chambre de transfert reçoit le substrat 4 du sas de chargement et de déchargement 2 à la pression de transfert et le distribue dans la chambre de procédés appropriée. BRT0360FR (802959) La figure 2 illustre un exemple d'équipement multiple de fabrication de composants semi-conducteurs comportant un mini-environnement d'équipement 11, un sas de chargement et de déchargement 2, une chambre de transfert 5 et une chambre de procédés 12.

Le sas 2 comporte un système de pompage des gaz 13 (figure 1) en communication avec l'enceinte 3 pour la descente de pression à l'intérieur de l'enceinte. Le système de pompage des gaz 13 comprend une pompe primaire 14 et une pompe turbomoléculaire 15 en amont de la pompe primaire 14 dans le sens de circulation des gaz pompés, représenté par la flèche 16. La pompe primaire 14 peut être une pompe dédiée au sas 2 ou peut être également la pompe primaire d'une autre chambre de l'équipement 1, telle que la chambre de transfert 5. L'aspiration 17 de la pompe turbomoléculaire 15 est reliée à l'enceinte 3 via une première vanne d'isolation 18. Le refoulement 19 de la pompe turbomoléculaire 15 est relié en amont de l'aspiration de la pompe primaire 14 par un circuit de pompage primaire 20.

Le système de pompage des gaz 13 comporte en outre un circuit de dérivation 21 de la pompe turbomoléculaire 15 mis en communication d'une part avec l'enceinte 3, en amont de la première vanne d'isolation 18 et d'autre part avec le circuit de pompage primaire 20. Le circuit de dérivation 21 comporte une deuxième vanne d'isolation 22 comprenant des moyens de limitation de débit activables. Lorsqu'ils sont activés, les moyens de limitation de débit permettent de limiter mécaniquement la vitesse de pompage de la pompe primaire 14. Par exemple, la deuxième vanne d'isolation 22 comporte une première vanne principale présentant une première conductance et une deuxième vanne de restriction en dérivation de la vanne principale et présentant une deuxième conductance inférieure à la première conductance. Le circuit de pompage primaire 20 comporte en outre une troisième vanne d'isolation 23 disposée entre le refoulement 19 de la pompe turbomoléculaire 15 et le circuit de dérivation 21.

On peut également prévoir que la troisième vanne 23 soit intégrée dans une enveloppe périphérique de la pompe turbomoléculaire 15 de manière que l'obturateur de la BRT0360FR (802959) troisième vanne 23 coopère directement avec l'orifice de refoulement de la pompe turbomoléculaire. On utilise par exemple une petite pompe turbomoléculaire ATH30 vendue par la société Alcatel Lucent. Une telle pompe présente l'avantage d'être compacte de sorte 5 qu'elle peut être facilement disposée à proximité de l'enceinte 3. Il est alors possible en fermant la première et la troisième vanne 18, 23, d'isoler totalement la pompe turbomoléculaire 15 en fonctionnement, à l'aspiration 17 et au refoulement 19, ce qui permet notamment, de garantir une basse pression de vide primaire au refoulement 19 de la pompe turbomoléculaire 15. Cette basse pression au refoulement 10 19 permet que la pompe turbomoléculaire 15 fonctionne à plein régime, sans surconsommation de puissance et sans risque de défaillance. Le système de pompage des gaz 13 comporte en outre des moyens pour piloter en ouverture et en fermeture les vannes d'isolation 18, 22, 23, en fonction de seuils caractéristiques. 15 Pour cela, l'équipement 1 comporte une unité de traitement 24. Par exemple, l'unité de traitement 24 pilote l'ouverture et/ou la fermeture des vannes 18, 22, 23, en fonction de l'écoulement de durées prédéterminées. Selon un autre exemple, l'unité de traitement 24 pilote les vannes 18, 22, 23 en fonction d'au moins un signal de sortie 26 d'un capteur 25 relié à l'enceinte 3 pour la 20 mesure d'un paramètre caractéristique des gaz de l'enceinte 3 du sas 2. Le signal de sortie 26 du capteur 25 est relié à l'unité de traitement 24 pour le pilotage des vannes 18, 22, 23 en fonction des valeurs de seuils caractéristiques fournis par le signal de sortie 26. Par exemple, le capteur 25 est un capteur de pression permettant d'indiquer la pression régnant dans l'enceinte 3. 25 On peut également envisager que le capteur 25 permette de fournir une indication de la pression partielle des gaz à l'intérieur de l'enceinte 3. Par exemple, le capteur 25 permet de donner une indication de la pression partielle de vapeur d'eau à l'intérieur de l'enceinte 3. Selon une réalisation particulière, le capteur 25 comporte une cellule d'excitation 30 dérivée et une antenne d'excitation électromagnétique alimentée par un générateur de puissance, disposée autour de la cellule de manière à former un plasma à l'intérieur de celle- BRT0360FR (802959) ci. La radiation lumineuse émise par le plasma est ensuite captée et transmise jusqu'à un spectromètre optique. La transmission peut être assurée par une fibre optique, ou par un connecteur adapté. Le spectromètre optique génère un signal de sortie 26 du spectre optique détecté, qui est transmis à l'unité de traitement 24.

Selon une autre réalisation, le capteur 25 est un spectromètre de masse. La descente en pression dans le sas de chargement et de déchargement 2 d'équipement 1 depuis la pression atmosphérique jusqu'à une basse pression de transfert est réalisée progressivement par au moins trois étapes consécutives (voir le procédé 100 représenté sur la figure 3).

On commence par disposer au moins un substrat 4 à pression atmosphérique dans l'enceinte 3. La première et la deuxième vanne d'isolation 18, 22 sont fermées. On peut également fermer la troisième vanne d'isolation 23. Les pompes primaires 14 et turbomoléculaires 15 sont en fonctionnement. Au cours d'une première étape 101, on réalise un premier pompage primaire depuis la pression atmosphérique jusqu'à un premier seuil caractéristique. Le pompage est réalisé à travers le circuit de dérivation 21 de la pompe primaire 14 dont le débit de pompage est limité. L'aspiration 17 de la pompe turbomoléculaire 15 en fonctionnement est isolée de l'enceinte 3 et le refoulement 19 de la pompe turbomoléculaire 15 est isolé de la pompe primaire 14. Pour cela, dans l'exemple considéré en figure 1, on ferme la première et la troisième vannes d'isolation 18, 23 et on ouvre la deuxième vanne d'isolation 22 dont les moyens de limitation de débit sont activés, par exemple en présentant une deuxième conductance plus faible, jusqu'au franchissement d'un premier seuil caractéristique. Ainsi, au cours de la première étape 101, la pompe turbomoléculaire 15 est complètement isolée des gaz de l'enceinte 3 et du circuit de dérivation 21, dont la pression comprise entre la pression atmosphérique et une première pression primaire sub- atmosphérique pourrait endommager la pompe turbomoléculaire 15. Cette première étape 101 permet de réaliser un pompage primaire lent depuis la pression atmosphérique jusqu'au premier seuil caractéristique, pour lequel le risque de pollution par un pompage primaire trop rapide n'existe plus. Le pompage lent permet de prévenir la solidification de certaines espèces gazeuses présentes dans l'atmosphère gazeuse entourant le substrat 4. BRT0360FR (802959) Ensuite, dans une deuxième étape 102 consécutive à la première étape 101, on réalise un second pompage primaire, plus rapide que dans la première étape 101, jusqu'à un deuxième seuil caractéristique, en maintenant l'isolement du pompage turbomoléculaire. Pour cela, on maintient fermées les première et troisième vannes d'isolation 18, 23.

On maintient la deuxième vanne d'isolation 22 ouverte et on désactive les moyens de limitation de débit, par exemple avec une vanne d'isolation 22 présentant une première conductance supérieure à la deuxième conductance, jusqu'au franchissement d'un deuxième seuil caractéristique. Le débit de pompage de la pompe primaire 14 n'est plus limité.

Le deuxième seuil caractéristique correspond au seuil pour lequel la pression à l'aspiration 17 de la pompe turbomoléculaire 15 est suffisamment basse pour de ne pas impacter son fonctionnement. Ainsi, au cours de la deuxième étape 102, lorsque la pression à l'intérieur de l'enceinte 3 est comprise entre la première pression sub-atmosphérique et une deuxième pression primaire basse de vide primaire, la pompe turbomoléculaire 15 reste isolée à l'aspiration 17 et au refoulement 19, ce qui permet de limiter la consommation de puissance de la pompe turbomoléculaire 15 et d'allonger sa durée de vie. Puis, dans une troisième étape 103 consécutive à la deuxième étape 102, on réalise un pompage secondaire à travers le pompage turbomoléculaire en amont du pompage primaire et on isole l'enceinte 3 du pompage primaire. Pour cela, on ouvre la première et la troisième vanne d'isolation 18, 23 et on ferme la deuxième vanne d'isolation 22. Cette troisième étape 103 permet de diminuer la pression partielle de vapeur d'eau présente dans le mélange gazeux résiduel et d'accélérer le dégazage des substrats, ce qui permet d'augmenter le rendement de production.

Ainsi, au cours de la troisième étape 103, lorsque la pression à l'intérieur de l'enceinte 3 est suffisamment basse, la pompe turbomoléculaire 15, dont le fonctionnement à plein régime a été préservé, peut descendre immédiatement la pression à l'intérieur de l'enceinte 3. Le procédé 100 peut comporter une quatrième étape 104 consécutive à la troisième 30 étape 103 dans laquelle on rétablit un pompage primaire en isolant le pompage turbomoléculaire lorsqu'un troisième seuil caractéristique est atteint. Par exemple, on BRT0360FR (802959) rétablit un pompage primaire lorsque le sas 2 reçoit un signal de demande de déchargement du substrat 4, pouvant être généré par la chambre de traitement 5. Pour cela, on ferme la première vanne d'isolation 18 et on ouvre la deuxième vanne d'isolation 22 pour laquelle les moyens de limitation de débit sont désactivés, par exemple avec la première conductance plus élevée lorsqu'un troisième seuil caractéristique a été franchi au cours de la troisième étape 103. On peut également prévoir de fermer la troisième vanne d'isolation 23 juste avant d'ouvrir la deuxième vanne d'isolation 22, pour s'assurer d'isoler le refoulement 19 de la pompe turbomoléculaire 15 à une pression basse de vide primaire.

La quatrième étape 104 permet d'amener l'atmosphère gazeuse du substrat 4 à la pression appropriée de transfert. Ainsi, les étapes du procédé de la chambre de traitement 5 n'ont pas à être modifiées pour autoriser l'entrée du substrat 4, car la même pression de transfert est conservée. On peut également injecter un gaz neutre au cours de la quatrième étape 104, tel que de l'azote, pour assurer le sens d'écoulement des gaz vers le pompage primaire. Ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique peuvent être des durées prédéterminées. Alternativement ou en complément, ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique sont des valeurs prédéterminées de pression.

La figure 4 représente un graphique d'une courbe C de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement 2 en fonction du temps. Au temps initial tO du graphique, l'atmosphère du substrat 4 est à la pression atmosphérique Pa. Au cours de la première étape 101, la pression de l'environnement du substrat 4 est descendue par un pompage lent à une pression sub-atmosphérique P1, à travers la pompe primaire 14 dont le débit de pompage est limité. La pression P1, par exemple de l'ordre de cinquante Pascal, correspond au premier seuil caractéristique à partir de duquel on estime qu'il n'y a plus de risque de pollution par un pompage primaire trop rapide. Ensuite, dans la deuxième étape 102, la pression de l'environnement du substrat 4 est descendue par un pompage rapide à une pression sub-atmosphérique P2, inférieure à la pression P1, à travers la pompe primaire 14 dont le débit de pompage n'est plus limité. On BRT0360FR (802959) observe ainsi une rupture de pente dans la courbe de descente en pression au temps t1 pour lequel le pompage primaire rapide est mis en route. La pression P2, par exemple de l'ordre de 0,1 Pascal, correspond au deuxième seuil caractéristique à partir duquel la pompe turbomoléculaire peut fonctionner pleinement sans risque de détérioration.

Puis, dans la troisième étape 103, la pression de l'environnement du substrat 4 diminue jusqu'à une pression sub-atmosphérique P3, de l'ordre de 10' Pascal, à travers la pompe secondaire 15. On observe également une deuxième rupture de pente dans la courbe de descente en pression au temps t2 pour lequel on réalise le pompage à travers la pompe turbomoléculaire 15.

Au cours de la quatrième étape 104, au temps t3 lorsqu'un troisième seuil caractéristique a été franchi, la pression de l'environnement du substrat 4 remonte à une pression de transfert P4, correspondant à une pression basse de vide primaire de l'ordre de 10' Pascal. La pression P4 est obtenue par le pompage primaire avec une injection de gaz neutre. Le troisième seuil caractéristique correspond par exemple à l'achèvement d'une durée D, de l'ordre de quelques secondes, après que la pression de l'enceinte 3 ait atteint la pression sub-atmosphérique P3. On obtient ainsi, rapidement et en temps masqué une baisse de la pression totale dans l'enceinte 3 et donc de la pression partielle de vapeur d'eau. Par ailleurs, la pompe turbomoléculaire 15 est constamment maintenue en plein régime de fonctionnement et n'est sollicitée que pour des basses pressions de vide primaire, ce qui augmente sa durée de vie et permet de ne pas observer de perte de temps ou d'efficacité lors de sa mise en communication avec l'enceinte 3. En outre, il est possible d'utiliser une pompe turbomoléculaire 15 standard. Le procédé de descente en pression est donc simple, peu couteux à mettre en oeuvre, et permet de descendre rapidement à une pression basse inférieure à la pression de transfert pour améliorer le conditionnement du substrat, tout en répondant aux contraintes industrielles de fiabilité permettant d'assurer les cadences élevées des cycles de pompage des sas de chargement et de déchargement.

BRT0360FR (802959)

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de descente en pression dans un sas de chargement et de déchargement d'équipement depuis une pression atmosphérique vers une pression de transfert sub-atmosphérique, ledit sas (2) comportant une enceinte (3) dans laquelle on dispose au moins un substrat (4) à pression atmosphérique, et un système de pompage des gaz (13) comprenant une pompe primaire (14) et une pompe turbomoléculaire (15) dont l'aspiration (17) est reliée à l'enceinte (3) via une première vanne d'isolation (18) et dont le refoulement (19) est relié en amont de ladite pompe primaire (14) par un circuit de pompage primaire (20), ledit système de pompage des gaz (13) comportant en outre un circuit de dérivation (21) de ladite pompe turbomoléculaire (15) mis en communication d'une part avec ladite enceinte (3) en amont de ladite première vanne d'isolation (18) et d'autre part avec ledit circuit de pompage primaire (20), ledit circuit de dérivation (21) comportant une deuxième vanne d'isolation (22) comprenant des moyens de limitation de débit activables et ledit circuit de pompage primaire (20) comportant une troisième vanne d'isolation (23) disposée entre le refoulement (19) de la pompe turbomoléculaire (15) et le circuit de dérivation (21), ledit procédé comportant : - une première étape (101) dans laquelle on ferme ladite première et ladite troisième vannes d'isolation (18, 23) et on ouvre ladite deuxième vanne d'isolation (22) pour laquelle les moyens de limitation de débit sont activés, pour réaliser un premier pompage primaire depuis la pression atmosphérique jusqu'à un premier seuil caractéristique à travers ledit circuit de dérivation (21) de ladite pompe primaire (14) dont le débit de pompage est limité, en isolant ladite aspiration (17) de ladite pompe turbomoléculaire (15) en fonctionnement, de ladite enceinte (3) et en isolant ledit refoulement (19) de ladite pompe turbomoléculaire (15), de la pompe primaire (14), - une deuxième étape (102) consécutive à ladite première étape (101) dans laquelle on désactive les moyens de limitation de débit de ladite deuxième vanne d'isolation (22) pour réaliser un second pompage primaire, plus rapide que dans ladite première étape, jusqu'à un deuxième seuil caractéristique, en maintenant l'isolement du pompage turbomoléculaire et, BRT0360FR (802959)une troisième étape (103) consécutive à ladite deuxième étape (102), dans laquelle on ouvre ladite première et ladite troisième vanne d'isolation (18, 23) et on ferme ladite deuxième vanne d'isolation (22) pour réaliser un pompage secondaire à travers ledit pompage turbomoléculaire en amont du pompage primaire en isolant l'enceinte (3) de ladite pompe primaire (14).
2. 2. Procédé de descente en pression selon la revendication 1, comportant une quatrième étape (104) consécutive à ladite troisième étape (103), dans laquelle on ferme ladite première vanne d'isolation (18) et on ouvre ladite deuxième vanne d'isolation (22) pour laquelle les moyens de limitation de débit sont désactivés, pour rétablir un pompage primaire en isolant le pompage turbomoléculaire lorsqu'un troisième seuil caractéristique est atteint.
3. 3. Procédé de descente en pression selon la revendication 2, dans lequel on injecte un gaz neutre au cours de ladite quatrième étape (104).
4. 4. Procédé de descente en pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique sont des durées prédéterminées.
5. 5. Procédé de descente en pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier et/ou ledit deuxième et/ou ledit troisième seuil caractéristique sont des valeurs prédéterminées de pression.
6. 6. Procédé de descente en pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, prise ensemble avec la revendication 2, caractérisé en ce qu'on rétablit ledit second pompage primaire lorsque ledit sas (2) reçoit un signal de demande de déchargement du substrat (4).
7. 7. Equipement pour la mise en oeuvre du procédé de descente en pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un sas de chargement et de déchargement (2) comprenant une enceinte (3) pour la descente en pression de l'environnement d'au moins un substrat (4) depuis la pression atmosphérique jusqu'à une pression de transfert sub-atmosphérique et au moins une chambre de traitement (5) en communication avec ledit sas de chargement et de déchargement (3) pour le transfert du substrat (4) dans la chambre de traitement (5) à la pression de transfert, ledit sas (2) comportant un système de pompage des gaz (13) comprenant une pompe primaire (14) et BRT0360FR (802959)une pompe turbomoléculaire (15) dont l'aspiration (17) est reliée à l'enceinte (3) via une première vanne d'isolation (18) et dont le refoulement (19) est relié en amont de ladite pompe primaire (14) par un circuit de pompage primaire (20), ledit système de pompage des gaz (13) comportant en outre un circuit de dérivation (21) de ladite pompe turbomoléculaire (15) mis en communication d'une part avec ladite enceinte (3) en amont de ladite première vanne d'isolation (18) et d'autre part avec ledit circuit de pompage primaire (20), ledit circuit de dérivation (21) comportant une deuxième vanne d'isolation (22) comprenant des moyens de limitation de débit activables et ledit circuit de pompage primaire (20) comportant une troisième vanne d'isolation (23) disposée entre le refoulement (19) de la pompe turbomoléculaire (15) et le circuit de dérivation (21), ledit système de pompage des gaz (13) comportant en outre des moyens pour piloter lesdites vannes d'isolation (18, 22, 23).
8. 8. Equipement selon la revendication 7, dans lequel la deuxième vanne d'isolation (22) comporte une première vanne principale présentant une première conductance et une deuxième vanne de restriction en dérivation de ladite vanne principale et présentant une deuxième conductance inférieure à ladite première conductance.
9. 9. Equipement selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, comportant une unité de traitement (24) pour piloter lesdites vannes (18, 22, 23) en fonction d'au moins un signal de sortie (26) d'un capteur (25) d'un paramètre caractéristique des gaz de ladite enceinte (3).
10. 10. Equipement selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que ladite troisième vanne (23) est intégrée dans une enveloppe périphérique de ladite pompe turbomoléculaire (15) pour coopérer avec un orifice de refoulement de ladite pompe turbomoléculaire (15). BRT0360FR (802959)