EP1290346A1 - Regulation thermique pour dispositif de generation de vide - Google Patents

Regulation thermique pour dispositif de generation de vide

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EP1290346A1
EP1290346A1 EP01945446A EP01945446A EP1290346A1 EP 1290346 A1 EP1290346 A1 EP 1290346A1 EP 01945446 A EP01945446 A EP 01945446A EP 01945446 A EP01945446 A EP 01945446A EP 1290346 A1 EP1290346 A1 EP 1290346A1
Authority
EP
European Patent Office
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liquid
circuit
thermal
thermal bonding
temperature
Prior art date
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EP01945446A
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German (de)
English (en)
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EP1290346B1 (fr
Inventor
François HOUZE
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Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel SA
Nokia Inc
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Publication date
Application filed by Alcatel SA, Nokia Inc filed Critical Alcatel SA
Publication of EP1290346A1 publication Critical patent/EP1290346A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP1290346B1 publication Critical patent/EP1290346B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04—Heating; Cooling; Heat insulation

Definitions

  • the present invention relates to vacuum generation devices.
  • One of the frequent uses of vacuum generation devices is the generation of vacuum in a semiconductor processing enclosure.
  • material deposits or etchings are carried out on a semiconductor wafer.
  • the yield of the deposits is relatively low, so that the vacuum generation device sucks up a large part of the materials which it is desired to deposit on the semiconductor wafer. And the vacuum generation device sucks the materials which are extracted from the semiconductor wafer during the etching operations.
  • the vacuum generation devices comprise at least one primary pump which delivers the gases pumped at atmospheric pressure or at a relatively high pressure.
  • the pumped gases tend to condense and solidify in the form of deposits when their temperature is too low, or when the temperature variations are too great. These deposits disturb the operation of the pump and the quality of the vacuum generation, which can cause pollution by backscattering in the semiconductor processing enclosure.
  • the thermal regulation of the pump body is ensured by a temperature control system of the vacuum pump comprising at least one heat exchange circuit in which circulates a heat transfer liquid and at least one first portion of the circuit. is thermally connected with the pump vacuum and a second portion of the circuit is connected to a thermal source. Means are provided for circulating the heat transfer liquid in the heat exchange circuit.
  • control means make it possible to vary the flow rate of the heat transfer liquid in the heat exchange circuit, thus modulating the heat exchange capacity of the heat exchange circuit as a function of a control signal to adapt it to the need for heat exchange to maintain the temperature of the pump within an appropriate temperature range.
  • the heat exchanges necessary for the thermal regulation of the pump lead to a large variation in the flow rate of the heat transfer liquid.
  • the speed of the heat transfer liquid is variable, and is found to be low during certain operating steps, and its temperature is also variable and is found to be high during certain operating steps.
  • control means make it possible to vary the power of the thermal source, for example by adjusting an electric heating current as described in the document JP 01 008388, or by adjusting the speed of a fan of cooling as described in document JP 07 174099.
  • the temperature of the heat transfer liquid is very variable depending on the calorific power to be transmitted.
  • a problem encountered in these known temperature control systems is the formation of deposits in the pipes and in the parts to be cooled when using common tap water as heat transfer liquid. The limestone naturally present in suspension in the water solidifies and forms deposits in the pipes and in the parts to be cooled, initially altering the quality of the heat exchanges, and which can go as far as obstructing said pipes or parts.
  • the problem proposed by the present invention is to design a new structure of temperature control system in vacuum generation devices, allowing to ensure efficient thermal regulation while avoiding the lime deposits mentioned above.
  • the idea which is the basis of the present invention consists in circulating in the heat exchange circuit a heat transfer liquid having permanently a relatively high speed and a relatively low temperature, whatever the operating steps of the generation device. vacuum, by providing other means than a speed variation to regulate the temperature of the pumps.
  • the proposed principle is based on an adjustable thermal conductance between the heat transfer liquid and the vacuum pump. It is thus possible to permanently maintain a circulation of heat transfer liquid at maximum flow rate and low temperature, the flow rate being at least equal to the flow rate necessary to ensure sufficient heat exchange under the extreme operating conditions of the vacuum pump.
  • a vacuum generating device comprises at least one vacuum pump and a temperature control system of the vacuum pump, the temperature control system having at least one heat exchange circuit in which a coolant circulates and at least a first portion of the circuit is thermally connected with the pump body of the vacuum pump, with circulation means for circulating the coolant in the circuit heat exchange, and with control means for controlling the heat exchange capacity of the heat exchange circuit as a function of a control signal;
  • thermal conduction means with adjustable thermal conductance by the control means thermally connect the first portion of the circuit to the pump body, the control means are adapted to vary the thermal conductance of the thermal conduction means maintaining the temperature of the pump body near a predetermined set temperature
  • the circulation means for circulating the heat-transfer liquid, are adapted to permanently circulate the heat transfer liquid in the heat exchange circuit at a flow rate at least equal to the flow rate necessary to ensure sufficient heat exchange under the extreme operating conditions of the vacuum pump.
  • the heat exchange circuit is adapted to heat the vacuum pump. The device is then used in the areas of the vacuum generating device in which it is necessary to heat the vacuum line to avoid solid deposits.
  • the heat exchange circuit is adapted to cool the vacuum pump. The device is then used in the areas of vacuum generating device in which the pumping produces excessive heating.
  • a combination of the two applications can be provided, allowing sometimes to heat, sometimes to cool the same area of the vacuum generating device.
  • the thermal conduction means with adjustable thermal conductance may comprise: - at least one adjustment chamber, interposed between the first portion of the circuit and the pump body,
  • a source of thermal bonding liquid connected to the adjustment chamber, and adapted to supply the adjustment chamber with a thermal bonding liquid according to an adjustable quantity so as to adjust the heat exchange surface occupied by the bonding liquid between the first portion of the circuit and the pump body.
  • the source of thermal bonding liquid may comprise a pipe for passing thermal bonding liquid, a reserve of thermal bonding liquid, and means for adjusting the liquid to cause the passage of thermal bonding liquid between the chamber. and the reserve of thermal bonding liquid.
  • the liquid adjustment means may comprise a piston placed in the reserve of thermal bonding liquid and biased by an actuator controlled by a control member as a function of a temperature setpoint signal and as a function of measured pump temperature signals from temperature sensors associated with the pump body.
  • the adjustment chamber can be a cavity produced in the pump body, traversed by an exchange pipe forming said first portion of the circuit, and closed by closure means making it airtight, the exchange pipe having at least an ascending portion between two distinct extreme levels defining the extreme levels of adjustment of the thermal bonding liquid.
  • the adjustment chamber can have two opposite ends and can be crossed by the exchange pipe between a lower orifice and an upper orifice.
  • the adjustment chamber can be closed at its end (s) by one or more tight plugs, or by crimps around the exchange pipe.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a vacuum generation device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the detail of the thermal conduction means with adjustable thermal conductance according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 schematically illustrates, in section, a vacuum pump body with a cooling system according to two embodiments of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross section of an adjustment chamber according to a particular embodiment of the invention.
  • a vacuum generating device comprises at least one vacuum pump 100 and a temperature control system
  • the pump vacuum 100 comprises a pump body 1 having a suction inlet 3 connected directly or indirectly to a vacuum enclosure 4, for example a process enclosure for processing semiconductor wafers.
  • the vacuum pump 100 delivers via an outlet 5 at a higher pressure, for example at atmospheric pressure.
  • the temperature control system 2 comprises a heat exchange circuit 6 in which a heat transfer liquid such as water, oil, glycol, for example, circulates.
  • the heat exchange circuit 6 comprises an external pipe 7 connected to at least a first portion of circuit 8 and to at least a second portion of circuit 9.
  • the first portion of circuit 8 is connected thermally with the pump body 1 of the vacuum pump 100.
  • the second portion of circuit 9 is thermally connected with a thermal source 10.
  • Circulation means such as a circulation pump 11 are provided for circulating the heat transfer liquid in the heat exchange circuit 6.
  • Control means make it possible to control the heat exchange capacity of the heat exchange circuit 6 as a function of a control signal.
  • the variation of heat exchange capacity of the heat exchange circuit 6 is achieved by interposing heat conduction means with adjustable thermal conductance at the interface between the first portion of circuit 8 and the pump body 1 of the vacuum pump 100.
  • a plurality of first circuit portions 8 may be provided, for example, and heat conduction means with adjustable thermal conductance thermally connecting the pump body 1 to each first circuit portion such as the first portion 8 Considering more particularly FIGS.
  • the heat conduction means with adjustable thermal conductance comprise at least one adjustment chamber 12, interposed between the first portion of circuit 8 and the pump body 1.
  • a source of thermal bonding liquid 13 is connected to the adjustment chamber 12 and is adapted to supply the adjustment chamber 12 with ec thermal bonding liquid 15 such as water, oil or glycol, for example, in an adjustable amount.
  • the first portion of the circuit 8 for example in the form of a straight tubular exchange pipe 14, is in contact with the thermal bonding liquid 15 along a portion of its lateral surface, the bonding liquid thermal 15 itself being in contact with a portion of the peripheral surface of the adjustment chamber 12 constituted by the pump body 1.
  • the thermal bonding liquid thus ensures the thermal bond between the pump body 1 and the heat transfer liquid contained in the exchange pipe 14 of the heat exchange circuit 6.
  • the source of thermal bonding liquid 13 is adapted to supply the adjustment chamber 12 with thermal bonding liquid 15 in an adjustable amount, so as to adjust the heat exchange surface occupied by the thermal bonding liquid 15 between the first portion 8 and the pump body 1.
  • the source of thermal bonding liquid 13 comprises a pipe for passage of thermal bonding liquid 16, a reserve of thermal bonding liquid 17 and means for adjusting the liquid to cause the passage of the liquid. of thermal connection 15 in the two directions of passage between the adjustment chamber 12 and the reserve of thermal connection liquid 17.
  • the liquid adjustment means comprise a piston 18 placed in the reserve of thermal bonding liquid 17 and urged by an actuator 19 controlled by a control member 20 (FIGS. 1 and 2).
  • the control member is for example an electrical circuit making it possible to control the actuator 19 as a function of a temperature setpoint signal and as a function of measured pump temperature signals coming from temperature sensors 21 associated with the pump body 1
  • the actuator 19 displaces the piston 18, thus modifying the quantity of thermal bonding liquid 15 contained in the adjustment chamber 12, which modifies the upper level 22 of the thermal bonding liquid 15 and thus the heat exchange surface occupied by the thermal bonding liquid 15 between the pump body 1 and the exchange pipe 14 of the first portion of circuit 8 in which circulates heat transfer liquid.
  • control member 20, the actuator 19, the piston 18, the reserve of thermal bonding liquid 17, the pipe for passage of thermal bonding liquid 16, the adjustment chamber 12 and the thermal bonding liquid 15 constitute control means which are adapted to vary the thermal conductance of the thermal conduction means between the pump body 1 and the first circuit portion 8, so as to maintain the temperature of the pump body 1 near a temperature predetermined set point.
  • circulation means such as the circulation pump 11 which are adapted to circulate the heat transfer liquid permanently in the heat exchange circuit 6 at a permanent flow rate at least equal to the flow rate necessary for ensuring the exchange.
  • sufficient thermal under the extreme operating conditions of the vacuum pump 100. Under these extreme operating conditions, the vacuum pump 100 indeed needs maximum heat exchange, and this maximum heat exchange is ensured, at the chosen permanent flow rate heat transfer liquid, when the adjustment chamber 12 is full of thermal bonding liquid 15.
  • the permanent flow can advantageously be a constant flow.
  • FIG. 3 illustrates two embodiments of the adjustment chamber 12 in a pump body 1.
  • the adjustment chamber 12 is a cavity produced directly in the pump body 1, and traversed by an exchange pipe 14 whose external section is less than the cross section of the adjustment chamber 12.
  • the cavity constituting the adjustment chamber 12 is traversed by the exchange pipe 14 forming said first portion of circuit 8 in which the heat transfer liquid circulates.
  • the adjustment chamber 12 is closed by shutter means which make it watertight with respect to the external atmosphere, while letting the exchange line 14 pass.
  • the exchange line 14 comprises in the adjustment chamber 12 at least an ascending portion 23 between two separate extreme levels 24 and 25 which define the extreme adjustment levels of the level 22 of the thermal bonding liquid in the adjustment chamber 12.
  • the adjustment chamber 12 is open at two opposite ends, namely a lower end 24 and an upper end 25, and is crossed by the exchange pipe 14.
  • each of the lower, upper 24 and upper 25 ends is closed by a respective tight plug 26 and 27.
  • the pipe for passage of thermal bonding liquid 16 communicates with the adjustment 12 near its lower end 24.
  • the adjustment chamber 112 communicates with the heat-transfer liquid passage pipe 116 in the vicinity of its lower end 124, and is closed along its lower end 124 and its upper end 125 by respective crimps 126 and 127 around the exchange pipe 114.
  • the vacuum pump 100 comprises, in the pump body 1, for example made of cast iron, two pumping chambers 28 and 29 each receiving a rotor driven by a shaft such as the shafts 30 and 31 In the pump body 1, the adjustment chambers 12 and
  • 112 can for example be oriented in a substantially vertical direction.
  • the walls of the adjustment chamber 12 or 112 are smooth, as is the external face of the exchange pipe 14 or 114.
  • the wall peripheral of the adjustment chamber 12 constituted by the pump body 1 comprises radial fins such as the fin 32.
  • the external surface of the exchange pipe 14 comprises radial fins such as the fin 33.
  • the actuator 19, the reserve of thermal bonding liquid 17 and its piston 18, as well as the control member 20, can be moved away from the adjustment chambers 12 or 112, and can therefore be positioned in any suitable location, for example in unused areas around the pump body 1, making it possible to reduce the general volume of the vacuum generation device.
  • the crimping in the end regions 124 and 125 of the adjustment chamber 112 can be carried out by expansion or radial expansion of the exchange pipe 114 in the housing constituting the adjustment chamber 112.

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Abstract

Dans un dispositif de génération de vide selon l'invention, le corps de pompe à vide (1) comprend des cavités formant chambres de réglage (12), obturées à leurs extrémités par des moyens d'obturation tells que des bouchons étanches (26, 27), et traversées par une canalisation d'échange (14) parcourue par un liquide caloporteur provenant d'une source thermique. La chambre de réglage (12) est raccordée par une canalisation de passage de liquide de liaison thermique (16) à une réserve de liquide de liaison thermique (17) qui, par un piston (18) sollicité par un actionneur (19), régle le niveau supérieur (22) d'un liquide de liaison thermique (15) dans la chambre de réglage (12), modifiant ainsi la conductance thermique entre le corps de pompe (1) et le liquide caloporteur parcourant la canalisation d'échange (14). On réduit ainsi le risque de dépôt de tartre dans la canalisation d'échange (14) d'une pompe à vide (1), tout en assurant la régulation thermique du corps de pompe (1).

Description

REGULATION THERMIQUE A DEBIT ET TEMPERATURE
DE REFROIDISSEMENT CONSTANTS POUR DISPOSITIF
DE GÉNÉRATION DE VIDE
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne les dispositifs de génération de vide.
L'une des utilisations fréquentes des dispositifs de génération de vide est la génération de vide dans une enceinte de traitement de semi-conducteurs .
Lors d'un tel traitement, on effectue des dépôts de matière ou des gravures sur une tranche de semi-conducteur. Le rendement des dépôts est relativement faible, de sorte que le dispositif de génération de vide aspire une grande partie des matières que l'on veut déposer sur la tranche de semi-conducteur. Et le dispositif de génération de vide aspire les matières qui sont extraites de la tranche de semi-conducteur lors des opérations de gravure .
Les dispositifs de génération de vide comprennent au moins une pompe primaire qui refoule les gaz pompés à la pression atmosphérique ou à une pression relativement haute. Dans une telle pompe primaire, les gaz pompés tendent à se condenser et à se solidifier sous forme de dépôts lorsque leur température est trop basse, ou lorsque les variations de température sont trop importantes. Ces dépôts perturbent le fonctionnement de la pompe et la qualité de la génération de vide, pouvant provoquer des pollutions par rétro-diffusion dans 1 ' enceinte de traitement de semi-conducteurs .
On cherche à limiter les dépôts solides résultant de la condensation ou de la solidification des gaz en régulant thermiquement la température du corps de pompe de la manière la plus stable possible.
Dans les systèmes connus, la régulation thermique du corps de pompe est assurée par un système de contrôle de température de la pompe à vide comprenant au moins un circuit d'échange thermique dans lequel circule un liquide caloporteur et dont au moins une première portion de circuit est reliée thermiquement avec la pompe à vide et une seconde portion de circuit est reliée à une source thermique. Des moyens sont prévus pour faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique.
Selon une première possibilité, décrite par exemple dans le document JP 11 280681, des moyens de commande permettent de faire varier le débit du liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique, modulant ainsi la capacité d'échange thermique du circuit d'échange thermique en fonction d'un signal de commande pour l'adapter au besoin d'échange thermique pour le maintien de la température de la pompe dans une plage de températures appropriée.
Les échanges thermiques nécessaires pour la régulation thermique de la pompe conduisent à faire varier fortement le débit du liquide caloporteur. Ainsi, la vitesse du liquide caloporteur est variable, et se trouve faible pendant certaines étapes de fonctionnement, et sa température est également variable et se trouve élevée pendant certaines étapes de fonctionnement.
Selon une autre possibilité, des moyens de commande permettent de faire varier la puissance de la source thermique, par exemple par réglage d'un courant électrique de chauffe comme décrit dans le document JP 01 008388, ou par réglage de vitesse d'un ventilateur de refroidissement comme décrit dans le document JP 07 174099. Dans tous les cas, la température du liquide caloporteur est très variable en fonction de la puissance calorifique à transmettre. Un problème rencontré dans ces systèmes connus de contrôle de température est la formation de dépôts dans les canalisations et dans les pièces à refroidir lorsqu'on utilise de l'eau des réseaux courants comme liquide caloporteur. Le calcaire naturellement présent en suspension dans l'eau se solidifie et forme des dépôts dans les canalisations et dans les pièces à refroidir, altérant dans un premier temps la qualité des échanges thermiques, et pouvant aller jusqu'à obstruer lesdites canalisations ou pièces.
EXPOSE DE L'INVENTION Le problème proposé par la présente invention est de concevoir une nouvelle structure de système de contrôle de température dans les dispositifs de génération de vide, permettant d'assurer une régulation thermique efficace tout en évitant les dépôts calcaires mentionnés ci-dessus.
L'idée qui est à la base de la présente invention consiste à faire circuler dans le circuit d'échange thermique un liquide caloporteur présentant en permanence une vitesse relativement élevée et une température relativement basse, quelles que soient les étapes de fonctionnement du dispositif de génération de vide, en prévoyant d'autres moyens qu'une variation de vitesse pour assurer la régulation de la température des pompes. Le principe proposé est basé sur une conductance thermique réglable entre le liquide caloporteur et la pompe à vide . On peut ainsi conserver en permanence une circulation de liquide caloporteur à débit maximum et température basse, le débit étant au moins égal au débit nécessaire pour assurer l'échange thermique suffisant dans les conditions extrêmes de fonctionnement de la pompe à vide .
Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, un dispositif de génération de vide selon l'invention comprend au moins une pompe à vide et un système de contrôle de température de la pompe à vide, le système de contrôle de température ayant au moins un circuit d'échange thermique dans lequel circule un liquide caloporteur et dont au moins une première portion de circuit est reliée thermiquement avec le corps de pompe de la pompe à vide, avec des moyens de circulation pour faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique, et avec des moyens de commande pour commander la capacité d'échange thermique du circuit d'échange thermique en fonction d'un signal de commande ; selon 1 ' invention : des moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable par les moyens de commande relient thermiquement la première portion de circuit au corps de pompe, les moyens de commande sont adaptés pour faire varier la conductance thermique des moyens de conduction thermique de façon à maintenir la température du corps de pompe au voisinage d'une température de consigne prédéterminée,
- les moyens de circulation, pour faire circuler le liquide caloporteur, sont adaptés pour faire circuler en permanence le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique selon un débit au moins égal au débit nécessaire pour assurer l'échange thermique suffisant dans les conditions extrêmes de fonctionnement de la pompe à vide. Selon une première application, le circuit d'échange thermique est adapté pour échauffer la pompe à vide. On utilise alors le dispositif dans les zones du dispositif de génération de vide dans lesquelles il est nécessaire de chauffer la ligne de vide pour éviter les dépôts solides. Selon une seconde application, le circuit d'échange thermique est adapté pour refroidir la pompe à vide. Le dispositif est alors utilisé dans les zones de dispositif de génération de vide dans lesquelles le pompage produit un échauffement excessif.
Une combinaison des deux applications peut être prévue, permettant tantôt de chauffer, tantôt de refroidir une même zone du dispositif de génération de vide.
Selon un mode de réalisation avantageux, les moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable peuvent comprendre : - au moins une chambre de réglage, interposée entre la première portion de circuit et le corps de pompe,
- une source de liquide de liaison thermique, raccordée à la chambre de réglage, et adaptée pour alimenter la chambre de réglage avec un liquide de liaison thermique selon une quantité réglable de façon à régler la surface d'échange thermique occupée par le liquide de liaison thermique entre la première portion de circuit et le corps de pompe.
Dans ce cas, la source de liquide de liaison thermique peut comprendre une canalisation de passage de liquide de liaison thermique, une réserve de liquide de liaison thermique, et des moyens de réglage de liquide pour provoquer le passage du liquide de liaison thermique entre la chambre de réglage et la réserve de liquide de liaison thermique.
Les moyens de réglage de liquide peuvent comprendre un piston disposé dans la réserve de liquide de liaison thermique et sollicité par un actionneur piloté par un organe de commande en fonction d'un signal de consigne de température et en fonction de signaux de température mesurée de pompe provenant de capteurs de température associés au corps de pompe.
Selon une réalisation pratique, la chambre de réglage peut être une cavité réalisée dans le corps de pompe, parcourue par une canalisation d'échange formant ladite première portion de circuit, et obturée par des moyens d'obturation la rendant étanche à l'atmosphère, la canalisation d'échange ayant au moins une portion ascendante entre deux niveaux extrêmes distincts définissant les niveaux extrêmes de réglage du liquide de liaison thermique. De préférence, pour faciliter la réalisation, la chambre de réglage peut comporter deux extrémités opposées et peut être traversée par la canalisation d'échange entre un orifice inférieur et un orifice supérieur.
La chambre de réglage peut être obturée à son ou ses extrémités par un ou plusieurs bouchons étanches, ou par des sertissages autour de la canalisation d'échange.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles :
- la figure 1 est un schéma de principe illustrant un dispositif de génération de vide selon un mode de réalisation de la présente invention ; - la figure 2 est un schéma de principe illustrant le détail des moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable selon un mode de réalisation de la présente invention ;
- la figure 3 illustre schématiquement, en coupe, un corps de pompe à vide avec un système de refroidissement selon deux modes de réalisation de la présente invention ; et
- la figure 4 est une coupe transversale d'une chambre de réglage selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, un dispositif de génération de vide selon l'invention comprend au moins une pompe à vide 100 et un système de contrôle de température
2 pour contrôler la température de la pompe à vide 100. La pompe à vide 100 comprend un corps de pompe 1 ayant une entrée d'aspiration 3 raccordée directement ou indirectement à une enceinte à vide 4, par exemple une enceinte de procédés pour le traitement de tranches de semi-conducteur. La pompe à vide 100 refoule par une sortie 5 à une pression plus élevée, par exemple à la pression atmosphérique. Le système de contrôle de température 2 comprend un circuit d'échange thermique 6 dans lequel circule un liquide caloporteur tel que de l'eau, de l'huile, du glycol, par exemple. Dans la réalisation illustrée sur la figure 1, le circuit d'échange thermique 6 comprend une canalisation extérieure 7 raccordée à au moins une première portion de circuit 8 et à au moins une seconde portion de circuit 9. La première portion de circuit 8 est reliée thermiquement avec le corps de pompe 1 de la pompe à vide 100. La seconde portion de circuit 9 est reliée thermiquement avec une source thermique 10. Des moyens de circulation tels qu'une pompe de circulation 11 sont prévus pour faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique 6. Des moyens de commande permettent de commander la capacité d'échange thermique du circuit d'échange thermique 6 en fonction d'un signal de commande. Selon l'invention, la variation de capacité d'échange thermique du circuit d'échange thermique 6 est réalisée en interposant des moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable à l'interface entre la première portion de circuit 8 et le corps de pompe 1 de la pompe à vide 100. On peut prévoir par exemple une pluralité de premières portions de circuit 8, et des moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable reliant thermiquement le corps de pompe 1 à chaque première portion de circuit telle que la première portion 8. En considérant plus spécialement les figures 1 et 2, dans ce mode de réalisation les moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable comprennent au moins une chambre de réglage 12, interposée entre la première portion de circuit 8 et le corps de pompe 1. Une source de liquide de liaison thermique 13 est raccordée à la chambre de réglage 12 et est adaptée pour alimenter la chambre de réglage 12 avec un liquide de liaison thermique 15 tel que l'eau, l'huile ou le glycol, par exemple, selon une quantité réglable.
Dans la chambre de réglage 12, la première portion de circuit 8, par exemple sous forme d'une canalisation d'échange 14 tubulaire rectiligne, est au contact du liquide de liaison thermique 15 selon une portion de sa surface latérale, le liquide de liaison thermique 15 étant lui-même au contact d'une portion de la surface périphérique de la chambre de réglage 12 constituée par le corps de pompe 1. Le liquide de liaison thermique assure ainsi la liaison thermique entre le corps de pompe 1 et le liquide caloporteur contenu dans la canalisation d'échange 14 du circuit d'échange thermique 6.
La source de liquide de liaison thermique 13 est adaptée pour alimenter la chambre de réglage 12 en liquide de liaison thermique 15 selon une quantité réglable, de façon à régler la surface d'échange thermique occupée par le liquide de liaison thermique 15 entre la première portion de circuit 8 et le corps de pompe 1.
Dans la réalisation illustrée sur la figure 2, la source de liquide de liaison thermique 13 comprend une canalisation de passage de liquide de liaison thermique 16, une réserve de liquide de liaison thermique 17 et des moyens de réglage de liquide pour provoquer le passage du liquide de liaison thermique 15 dans les deux sens de passage entre la chambre de réglage 12 et la réserve de liquide de liaison thermique 17.
Les moyens de réglage de liquide comprennent un piston 18 disposé dans la réserve de liquide de liaison thermique 17 et sollicité par un actionneur 19 piloté par un organe de commande 20 (figures 1 et 2) . L'organe de commande est par exemple un circuit électrique permettant de commander l' actionneur 19 en fonction d'un signal de consigne de température et en fonction de signaux de température mesurée de pompe provenant de capteurs de température 21 associés au corps de pompe 1. Ainsi, en fonctionnement, à réception des signaux de commande, l' actionneur 19 déplace le piston 18, modifiant ainsi la quantité de liquide de liaison thermique 15 contenue dans la chambre de réglage 12, ce qui modifie le niveau supérieur 22 du liquide de liaison thermique 15 et ainsi la surface d'échange thermique occupée par le liquide de liaison thermique 15 entre le corps de pompe 1 et la canalisation d'échange 14 de la première portion de circuit 8 dans laquelle circule de liquide caloporteur. Ainsi, l'organe de commande 20, l'actionneur 19, le piston 18, la réserve de liquide de liaison thermique 17, la canalisation de passage de liquide de liaison thermique 16, la chambre de réglage 12 et le liquide de liaison thermique 15 constituent des moyens de commande qui sont adaptés pour faire varier la conductance thermique des moyens de conduction thermique entre le corps de pompe 1 et la première portion de circuit 8, de façon à maintenir la température du corps de pompe 1 au voisinage d'une température de consigne prédéterminée. Ainsi, on choisit avantageusement des moyens de circulation tels que la pompe de circulation 11 qui soient adaptés pour faire circuler le liquide caloporteur en permanence dans le circuit d'échange thermique 6 selon un débit permanent au moins égal au débit nécessaire pour assurer l'échange thermique suffisant dans les conditions extrêmes de fonctionnement de la pompe à vide 100. Dans ces conditions extrêmes de fonctionnement, la pompe à vide 100 a en effet besoin d'un échange thermique maximum, et cet échange thermique maximum est assuré, au débit permanent choisi du liquide caloporteur, lorsque la chambre de réglage 12 est pleine de liquide de liaison thermique 15. On notera que le débit permanent peut être avantageusement un débit constant.
La figure 3 illustre deux modes de réalisation de la chambre de réglage 12 dans un corps de pompe 1.
Dans l'un et l'autre des modes de réalisation, la chambre de réglage 12 est une cavité réalisée directement dans le corps de pompe 1, et parcourue par une canalisation d'échange 14 dont la section extérieure est inférieure à la section transversale de la chambre de réglage 12. Ainsi, la cavité constituant la chambre de réglage 12 est parcourue par la canalisation d'échange 14 formant ladite première portion de circuit 8 dans laquelle circule le liquide caloporteur. La chambre de réglage 12 est obturée par des moyens d'obturation qui la rendent étanche vis à vis de l'atmosphère extérieure, tout en laissant passer la canalisation d'échange 14. Pour permettre un réglage efficace de la conductance thermique par modification du niveau du liquide de liaison thermique, la canalisation d'échange 14 comporte dans la chambre de réglage 12 au moins une portion ascendante 23 entre deux niveaux extrêmes 24 et 25 distincts qui définissent les niveaux extrêmes de réglage du niveau 22 du liquide de liaison thermique dans la chambre de réglage 12.
Par exemple, la chambre de réglage 12 est ouverte selon deux extrémités opposées, à savoir une extrémité inférieure 24 et une extrémité supérieure 25, et est traversée par la canalisation d'échange 14.
Dans le mode de réalisation illustré sur la partie gauche de la figure 3, chacune des extrémités, inférieure 24 et supérieure 25 est obturée par un bouchon étanche respectif 26 et 27. La canalisation de passage de liquide de liaison thermique 16 communique avec la chambre de réglage 12 au voisinage de son extrémité inférieure 24.
Dans le mode de réalisation illustré sur la partie droite de la figure 3, la chambre de réglage 112 communique avec la canalisation de passage de liquide de liaison thermique 116 au voisinage de son extrémité inférieure 124, et est obturée selon son extrémité inférieure 124 et son extrémité supérieure 125 par des sertissages respectifs 126 et 127 autour de la canalisation d'échange 114.
Dans la réalisation illustrée sur la figure 3, la pompe à vide 100 comprend, dans le corps de pompe 1, par exemple en fonte, deux chambres de pompage 28 et 29 recevant chacune un rotor entraîné par un arbre tels que les arbres 30 et 31. Dans le corps de pompe 1, les chambres de réglage 12 et
112 peuvent par exemple être orientées selon une direction sensiblement verticale.
Dans cette même réalisation, les parois de la chambre de réglage 12 ou 112 sont lisses, ainsi que la face extérieure de la canalisation d'échange 14 ou 114.
Dans le mode de réalisation illustré en coupe transversale sur la figure 4, pour augmenter la surface d'échange, la paroi périphérique de la chambre de réglage 12 constituée par le corps de pompe 1 comprend des ailettes radiales telles que l'ailette 32. De même, la surface extérieure de la canalisation d'échange 14 comprend des ailettes radiales telles que l'ailette 33. La structure du système de contrôle de température 2 selon l'invention permet de maximiser la vitesse de circulation du liquide caloporteur, tout en minimisant ainsi sa température, de sorte que sont minimisés les risques d'apparition de dépôts dans le circuit d'échange thermique 6. Simultanément, les moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable permettent d'obtenir une régulation efficace de la température de la pompe à vide 1, avec des moyens peu onéreux et efficaces. On notera que l'actionneur 19, la réserve de liquide de liaison thermique 17 et son piston 18, ainsi que l'organe de commande 20, peuvent être déplacés à l'écart des chambres de réglage 12 ou 112, et peuvent donc être positionnés en tout emplacement approprié, par exemple dans des zones non utilisées autour du corps de pompe 1, permettant de réduire le volume général du dispositif de génération de vide.
Le sertissage dans les zones d'extrémité 124 et 125 de la chambre de réglage 112 peut être effectué par dudgeonnage ou expansion radiale de la canalisation d'échange 114 dans le logement constituant la chambre de réglage 112.
La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations qui sont à la portée de l'homme du métier.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif de génération de vide, comprenant au moins une pompe à vide (100) et un système de contrôle de température (2) de la pompe à vide (100) , le système de contrôle de température (2) ayant au moins un circuit d'échange thermique (6) dans lequel circule un liquide caloporteur et dont au moins une première portion de circuit (8) est reliée thermiquement avec le corps de pompe (1) de la pompe à vide (100) , avec des moyens de circulation
(11) pour faire circuler le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique (6) , et avec des moyens de commande pour commander la capacité d'échange thermique du circuit d'échange thermique (6) en fonction d'un signal de commande, caractérisé en ce que :
- des moyens de conduction thermique (12, 13, 15) à conductance thermique réglable par les moyens de commande (20) relient thermiquement la première portion de circuit (8) au corps de pompe
(1),
- les moyens de commande (20) sont adaptés pour faire varier la conductance thermique des moyens de conduction thermique (12, 13, 15) de façon à maintenir la température du corps de pompe (1) au voisinage d'une température de consigne prédéterminée,
- les moyens de circulation (11), pour faire circuler le liquide caloporteur, sont adaptés pour faire circuler en permanence le liquide caloporteur dans le circuit d'échange thermique (6) selon un débit au moins égal au débit nécessaire pour assurer l'échange thermique suffisant dans les conditions extrêmes de fonctionnement de la pompe à vide (100) .
2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit d'échange thermique (6) est adapté pour échauffer la pompe à vide (100) .
3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le circuit d'échange thermique (6) est adapté pour refroidir la pompe à vide (100) .
4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de conduction thermique à conductance thermique réglable comprennent : - au moins une chambre de réglage (12) , interposée entre la première portion de circuit (8) et le corps de pompe (1) ,
- une source de liquide de liaison thermique (13) , raccordée à la chambre de réglage (12) , et adaptée pour alimenter la chambre de réglage (12) avec un liquide de liaison thermique (15) selon une quantité réglable de façon à régler la surface d'échange thermique occupée par le liquide de liaison thermique (15) entre la première portion de circuit (8) et le corps de pompe (1) .
5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source de liquide de liaison thermique (13) comprend une canalisation de passage de liquide de liaison thermique (16) , une réserve de liquide de liaison thermique (17), et des moyens de réglage de liquide (18, 19) pour provoquer le passage du liquide de liaison thermique (15) entre la chambre de réglage (12) et la réserve de liquide de liaison thermique (17) .
6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de réglage de liquide comprennent un piston (18) disposé dans la réserve de liquide de liaison thermique (17) et sollicité par un actionneur (19) piloté par un organe de commande (20) en fonction d'un signal de consigne de température et en fonction de signaux de température mesurée de pompe provenant de capteurs de température (21) associés au corps de pompe (1) .
7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que la chambre de réglage (12) est une cavité réalisée dans le corps de pompe (1) , parcourue par une canalisation d'échange (14) formant ladite première portion de circuit (8), et obturée par des moyens d'obturation (26, 27) la rendant étanche à l'atmosphère, la canalisation d'échange (14) ayant au moins une portion ascendante (23) entre deux niveaux extrêmes distincts (24, 25) définissant les niveaux extrêmes de réglage du liquide de liaison thermique (15) .
8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la chambre de réglage (12) comporte deux extrémités opposées (24, 25) et est traversée par la canalisation d'échange (14) . 9 - Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la chambre de réglage (12) est obturée à son ou ses extrémités (24, 25) par un ou plusieurs bouchons étanches (26, 27) .
10 - Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la chambre de réglage (112) est obturée par des sertissages (126, 127) autour de la canalisation d'échange (114) .
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