FR2606426A1

FR2606426A1 - Procede et systeme de traitement de pieces sous vide

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Publication number: FR2606426A1
Application number: FR8715482A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-10
Filing date: 1987-11-09
Publication date: 1988-05-13
Anticipated expiration: 2007-11-09
Also published as: DE3738160A1; US4739787A; DE3738160C2; JPS63219130A; FR2606426B1

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN APPAREIL POUR REDUIRE LA FREQUENCE DES DEFAUTS DUS A UNE CONTAMINATION PAR DES PARTICULES ETRANGERES DURANT LE TRAITEMENT D'UN PRODUIT DANS UNE CHAMBRE A VIDE. L'APPAREIL COMPORTE DEUX ROBINETS SSV ET SSV A DEMARRAGE DOUX MONTES, RESPECTIVEMENT, DANS LE CONDUIT 18 DE GAZ D'EVENT ET DANS LE CONDUIT 16 DE VIDE D'UNE CHAMBRE A VIDE 12, EN PARALLELE OU EN SERIE AVEC DES VANNES V, V A OUVERTURE ET FERMETURE BRUSQUES. TOUT AFFLUX BRUSQUE DE VIDE OU DE GAZ D'EVENT EST AINSI EVITE A L'INTERIEUR DE LA CHAMBRE 12. DOMAINE D'APPLICATION : FABRICATION DE CIRCUITS INTEGRES, ETC.

Description

L'invention concerne d'une manière générale

un procédé et un appareil pour le traitement de matiè-

res, telles que des dispositifs semi-conducteurs dans

un environnement sous vide, et elle a trait plus parti-

culièrement à un procédé et à un appareil perfectionnés de traitement grâce auxquels les faibles rendements

dus à une contamination sont éliminés.

Dans la fabrication de puces ou micro-

plaquettes à circuits intégrés, une tranche de matière

semi-conductrice, telle que du silicium ou de l'arsé-

niure de gallium, est soumise à une suite d'étapes de traitement, comprenant une oxydation, la diffusion d'un dopant par implantation ionique, un masquage et une attaque chimique, des dépôts de métaux, d'autres dépôts de matières isolantes telles que de l'oxyde

de silicium, dans la formation de diverses jonc-

tions et d'interconnexions comprenant des plots de bornes et analogues. La tranche de silicium est ensuite

essayée et finalement découpée en puces ou micro-

plaquettes à circuits intégrés physiquement distinctes avant que les puces soient logées individuellement dans un boîtier convenable. Les étapes précitées de métallisation, de passivation, etc., doivent être

effectuées dans un environnement extrêmement propre.

Les installations de production de semi-conducteurs comprennent couramment des salles dites "propres" dans lesquelles l'air ambiant est filtré et remplacé à des débits d'écoulement élevés et les opérateurs

sont habillés de vêtements relativement sans poussière.

Ces milieux de production ultra-propres sont indispen-

sables lorsque l'on considère que même les contaminants étrangers les plus ténus peuvent rendre défectueux

un dispositif semi-conducteur.

Comme indiqué précédemment, diverses étapes de métallisation et de passivation effectuées sur les tranches de silicium sont réalisées sous vide par la mise en oeuvre de techniques de dépôt sous vide et de pulvérisation sous vide. Habituellement, durant une étape de métallisation, une ou plusieurs tranches semi-conductrices sont placées dans une cham- bre à vide dont la pression peut être abaissée par -6 pompage à -666x10 6 Pa, puis le métal, habituellement de l'aluminium, contenu dans un montage, est exposé

à un faisceau électronique à haute énergie et vaporisé.

On permet aux vapeurs de se condenser sur le substrat

de silicium, puis la couche de métal est ensuite sou-

mise à une attaque chimique, dans la chambre à vide, par un processus de pulvérisation réactive ou autre, conformément à un dessin prédéterminé défini par une couche de réserve photochimique qui a été exposée à la lumière à travers un ou plusieurs masques. Il

faut habituellement plus d'une de ces étapes de métal-

lisation. Lors d'une étape suivante, la tranche métallisée et attaquée peut être placée dans une autre chambre à vide dans laquelle de l'oxyde de silicium (verre) est déposé afin de former une couche isolante

de passivation.

Un système à vide habituel pour établir

un environnement gazeux local à utiliser dans la fabri-

cation de semi-conducteurs comprend généralement une chambre de traitement possédant des sas d'entrée et de sortie, une pompe à vide constituant un moyen pour évacuer le contenu gazeux de la chambre de traitement ainsi que des sas de chargement et de sortie de cette chambre, et un robinet d'arrêt d'évent qui permet de régler le déplacement de vide avec un gaz souhaité, ainsi qu'un robinet d'arrêt de vide destiné à régler l'évacuation de la chambre de traitement au moyen

de la pompe à vide.

Le fonctionnement normal du robinet de vide et du robinet d'évent dans un système classique de dépôt sous vide de l'art antérieur engendre un "àcoup" de pression lors du pompage du système jusqu'à un vide prédéterminé, ou lors de l'évacuation du sys- tème à l'atmosphère, comme cela se produit avant le chargement et le déchargement des produits dans et de la chambre à vide. Il est apparu que cet à-coup

de pression perturbait et redistribuait la contamina-

tion présente dans la chambre de traitement. La conta-

mination comprend habituellement de très petites parti-

cules, microscopiques, qui sont restées dans la chambre de traitement après des passages précédents de produits

dans cette chambre. Par exemple, après seulement quel-

ques cycles de fonctionnement, la chambre de métallisa-

tion sous vide accumule un résidu de métal ou d'oxydes métalliques qui vient se déposer sur les accessoires que la chambre à vide contient. Similairement, dans

l'étape de passification au verre, de très fines parti-

cules d'oxyde de silicium peuvent s'accumuler sur les surfaces de la chambre à vide utilisée pour cette opération, puis à se détacher en étant secouées sous l'effet de l'afflux ou de l'à-coup dans le mouvement du gaz lorsque la pression est brusquement modifiée

dans la chambre ou dans les sas y menant. Cette nou-

velle répartition de la contamination peut abaisser l'efficacité du procédé et le rendement en produit, comme cela est souvent le cas, ce qui, par suite,

se traduit par une perte de profit.

L'invention a donc pour objet d'éliminer les inconvénients, décrits cidessus, des procédés antérieurs de fabrication basés sur le vide. Un autre objet de l'invention est de proposer un appareil et un procédé pour éliminer sensiblement la nouvelle répartition des contaminants à l'intérieur d'une chambre de traitement sous vide durant la baisse de pression

par pompage et la ventilation, ensuite, de cette cham-

bre. Un autre objet de l'invention est de proposer un procédé et un appareil pour améliorer le rendement en produit obtenu par l'utilisation de techniques de traitement sous vide. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif rentable pour éliminer les à-coups de pression dans des traitements, sensibles

aux défauts, de pièces telles que des tranches semi-

conductrices, dans un environnement sous vide.

Un système classique de traitement sous

vide comprend une chambre possédant une porte de char-

gement par laquelle un produit à traiter peut être introduit et retiré. La porte est entourée d'un joint étanche aux gaz. Des tubes ou conduits convenables sont prévus pour raccorder la chambre de traitement à un poste de pompage de vide et une vanne à vide principale est disposée dans ce conduit de manière que, une fois que la chambre a été pompée jusqu'à une pression négative convenable, la vanne puisse être fermée pour maintenir cette pression. Par ailleurs, la vanne peut également être laissée ouverte pendant certains traitements afin de permettre un écoulement continu sur le produit. Un conduit d'évent, dans lequel est monté un robinet d'évent, raccorde la chambre à vide du système à une source de gaz convenable de ventilation, de manière que, après l'achèvement de l'étape de traitement à l'intérieur de la chambre à vide, ce robinet d'évent puisse être ouvert pour permettre aux gaz de ventilation d'être aspirés à

l'intérieur de la chambre évacuée pour rétablir l'inté-

rieur de la chambre à la pression atmosphérique.

Conformément à l'invention, il est monté, en parallèle avec la vanne à vide principale, un robinet à orifice variable, commandé par un moteur, telle qu'un robinet ou une soupape à pointeau. Le moteur

est commandé par un circuit électronique afin de pou-

voir être mis en oeuvre pour l'ouverture et la ferme-

ture conformément à un profil de temps prédéterminé.

Par exemple, le circuit de commande du moteur d'entraî- nement peut comporter une rampe réglable de "mise en marche", ainsi qu'un "point de réglage" ajustable d'écoulement total. Ces robinets du système de la présente invention, qui sont conçus pour passer d'un

état fermé à l'écoulement à un état ouvert à l'écoule-

ment sur un intervalle de temps prédéterminé, seront

appelés ici "robinets à démarrage doux".

Lorsque l'on souhaite évacuer ou faire le vide dans le système, la vanne à vide principale est initialement fermée, de même que le robinet à démarrage doux. Si ce dernier ne présente pas une

caractéristique d'arrêt positif, il est commode d'uti-

liser un robinet d'arrêt positif en série avec lui.

Des robinets ayant une capacité d'arrêt positif sont disponibles dans le commerce. Le signal de commande pilotant la vanne à vide afin qu'elle s'ouvre pour exposer l'intérieur de la chambre de traitement à la pompe à vide tournant en continu est retardé, tandis que le robinet d'arrêt en série, s'il est utilisé, est immédiatement entrainé vers son état ouvert. Le robinet à démarrage doux commence à s'ouvrir lentement "en rampe", à la vitesse préalablement choisie et jusqu'au point de réglage préalablement choisi. La vanne à vide réagit au signal de commande retardé

uniquement après que ce point de réglage a été atteint.

Ainsi, l'intérieur de la chambre de traitement n'est pas exposé instantanément à une pression négative

maximale qui tendrait autrement à perturber et répar-

tir de nouveau les contaminants contenus dans cette

chambre. Lorsque la vanne à vide principale est com-

mandée de façon à se fermer, le robinet à démarrage doux et le robinet d'arrêt facultatif peuvent être fermés simultanément ou, en variante, le robinet à démarrage doux peut également se fermer en mode lent "en rampe", suivi de la fermeture retardée du robinet

d'arrêt en série.

Dans l'application de la présente invention au côté d'évent ou de ventilation de la chambre de traitement, un robinet à démarrage doux est placé directement en série avec le robinet d'évent principal et est agencé de façon à être fermé lorsque le robinet

d'évent principal est fermé. Le robinet d'évent princi-

pal peut également être totalement supprimé du système si le robinet à démarrage doux particulier et choisi possède une capacité d'arrêt positif. Cependant, en supposant que le robinet à démarrage doux ne possède pas de capacité d'arrêt positif et qu'il est en série avec le robinet d'évent principal, lorsque ce dernier

est commandé de façon à s'ouvrir, le robinet à démar-

rage doux ne s'ouvre pas instantanément, mais s'ouvre plutôt conformément au profil en rampe montante établi

par le circuit de commande de moteur qui lui est asso-

cié. Ainsi, on évite un brusque afflux ou à-coup de gaz de ventilation vers l'intérieur de la chambre de traitement. Lorsque le robinet d'évent principal

est commandé de façon à se fermer, le robinet à démar-

rage doux, sous la commande du moteur, se ferme suivant une "rampe" prédéterminée et il transmet ensuite au robinet en série un signal de fermeture retardé. Par

conséquent, le gaz d'évent utilisé pour remonter l'inté-

rieur de la chambre à vide à la pression atmosphérique est introduit et arrêté à un débit lent et programmé et il ne tend donc pas à souffler et détacher des

débris contenus dans la chambre à vide et à leur per-

mettre de se déposer sur la pièce en cours de traite-

ment dans la chambre à vide.

L'invention sera décrite plus en détail

en regard des dessins annexés à titre d'exemple nulle-

ment limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un graphique dont les courbes montrent la variation du rendement en puces à circuits intégrés satisfaisantes en fonction de la densité de défauts; la figure 2 est un schéma d'un système de traitement sous vide selon l'invention; 1O la figure 3 est un schéma simplifié du circuit de commande de moteur montré sur le schéma de la figure 2; les figures 4(a) et 4(b) montrent les profils d'écoulement comparatifs des opérations du robinet d'évent lorsque la présente invention est

utilisée et lorsqu'elle n'est pas utilisée, respecti-

vement; et les figures 5(a) et 5(b) montrent les profils d'écoulement, comparables à ceux des figures

4(a) et 4(b), pour le côté à vide du système.

La contamination est habituellement à l'origine de trois modes de défaillance des puces ou microplaquettes:

1. Des courts-circuits provoqués par "shun-

tage" d'éléments du circuit.

2. Des coupures de circuits provoquées

par un "masquage" d'éléments de circuit.

3. Des défaillances en cours de vie, dues à des coupures et des courtscircuits "partiels" qui croissent sous l'effet de contraintes électriques,

mécaniques ou thermiques.

En référence à la figure 1, celle-ci est un graphique montrant une famille de courbes conforme au modèle de rendement de Murphy, largement reconnue, reflétant, pour l'industrie des semi-conducteurs, en général, le rendement en puces ou microplaquettes acceptables, en fonction du nombre de défauts par

centimètre carré pour des puces de diverses dimen-

sions. Ces courbes montrent que pour un type quelconque de défauts ou de contamination assez importants pour

provoquer une "coupure" ou un "shuntage" dans le cir-

cuit, lorsque le nombre de défauts par centimètre carré augmente, le rendement en puces fonctionnelles descend très rapidement vers zéro. Le graphique de rendement montre des rendements décroissants lorsque l'étendue morte augmente. Ceci est d-û au fait que, lorsque la surface de la puce augmente, la probabilité de présence d'un défaut dans cette surface augmente aussi. Un autre facteur produisant un effet sur le rendement est que, lorsque les dimensions géométriques diminuent, la probabilité pour qu'une dimension donnée de contaminants provoque une défaillance augmente

a uss.

Ainsi, il apparaît que, pour accroître le rendement en produit utilisable, il est impératif que les effets de défauts dus à la contamination soient

maintenus à un minimum absolu. Comme on l'a déjà indi-

qué dans le préambule de ce mémoire, il est apparu qu'une source couramment ignorée de contamination est constituée par les débris restant dans la chambre

à vide après son utilisation pour le traitement discon-

tinu ou en série de tranches semi-conductrices. Un système à vide normal, utilisé dans le traitement de tranches semi-conductrices pour la production de circuits intégrés est illustré schématiquement sur la figure 2. Ici, le système est désigné globalement par la référence numérique 10 et on voit qu'il comprend une chambre à vide 12 comportant une porte d'accès

14 permettant à des pièces d'être introduites et enle-

vées. Un conduit 16 de vide menant à une pompe à vide 17 qui tourne en continu est raccordé à la chambre

à vide 12 et elle porte une vanne à vide V3. Cette van-

ne est habituellement une vanne commandée par air qui, à la réception d'un signal électrique de marche/ arrêt, prend une position de passage complet ou de blocage complet du milieu. Le terme "milieu" entend

inclure des gaz ainsi que des gaz contenant des parti-

cules solides.

Un système de traitement sous vide classi-

que de l'art antérieur comprend également un conduit d'évent 18 qui est conçu pour être raccordé à une

source de gaz d'évent ou de ventilation (non repré-

sentée) et qui aboutit à la chambre à vide 12. Un régulateur 20 de pression et un robinet d'évent V1, ce dernier étant généralement un robinet du type commandé par air, à ouverture brusque/fermeture brusque, sont montés en série avec le conduit 18, le robinet d'évent étant actionné par une commande électrique de marche/ arrêt "évent" provenant du dispositif de commande

de traitement dans le système (non représenté).

En ce qui concerne le système de traitement sous vide tel que décrit jusqu'à présent, lorsque l'on souhaite effectuer une étape de traitement sous vide, on ouvre la porte 14 de la chambre à vide 12 et on positionne la pièce dans un montage de maintien

logé à l'intérieur de la chambre à vide. Puis on re-

ferme hermétiquement la porte. A ce moment, le robinet d'évent V1 est fermé et, lorsque la vanne à vide V3 est commandée de façon à s'ouvrir par un signal électrique provenant du dispositif de commande du système, la vanne V3 s'ouvre relativement instantanément, exposant l'intérieur de la chambre à vide à la pression négative produite par la pompe à vide 17 raccordée au conduit de vide 16. Cette brusque application d'une pression négative s'avère perturber les particules de matières séjournant à l'intérieur de la chambre à vide 12 et résultant des cycles de traitement précédents, et ces débris peuvent se déposer sur la pièce à traiter,

provoquant sa contamination.

Une fois l'étape de traitement achevée, la vanne V3 est fermée "d'un coup", tandis que le robinet d'évent V1 est commandé de façon à s'ouvrir "d'un coup". La brusque exposition de l'intérieur de la chambre à vide 12 à la pression atmosphérique !0 s'accompagne évidemment d'un afflux brusque de gaz d'évent, qui pourrait généralement être de l'azote,

de l'argon ou de l'hélium suivant la nature du proces-

sus de fabrication en cours. Cet afflux de gaz dans la chambre à vide 12 tend de nouveau à secouer les minuscules particules de matières étrangères détachées des parois intérieures et des surfaces intérieures de la chambre 12 elle-même, ainsi que des montages qui peuvent les contenir. Cette matière étrangère se dépose habituellement sur les pièces avant qu'elles

soient retirées de la chambre 12 par la porte 14 d'en-

trée/sortie de la chambre.

Pour éviter ce problème et augmenter ainsi

le rendement en produit utilisable résultant des opé-

rations de traitement sous vide, on a ajouté au système

de l'art antérieur, décrit ci-dessus, l'appareil repré-

senté dans les cadres 22 et 24 en trait interrompu.

Comme illustré, il est prévu un conduit 26 de dériva-

tion branché en parallèle avec la vanne V3 à vide à ou-

verture et fermeture brusques et la dérivation 26 porte un robinet SSV4 à orifice variable, entraîné par un moteur, à démarrage doux. Le cadre 22 en trait discontinu renferme également un moteur 28 dont l'arbre est convenablement relié au robinet SSV4, le moteur étant piloté par un circuit de commande 29 dont les détails seront décrits ci-dessous en regard de la figure 3. Dans la mise en oeuvre de l'invention, on utilise un moteur "Type 1624 Micro-Mo" dont l'arbre

est relié au robinet SSV4 à orifice variable. Un robi-

net convenant à une utilisation dans cette demande peut être le robinet "Nupro Type SS-4BMG", bien que d'autres modèles également disponibles auprès de la

firme Nupro puissent être utilisés et puissent com-

prendre une capacité de fermeture positive. Les cir-

cuits 29 et 30 de commande de moteur sont conçus pour

présenter un profil prédéterminé de débit d'écoule-

ment en fonction du temps à travers les robinets SSV2 et SSV4. A cet égard, on se référera à présent à la figure 3 qui montre un schéma des circuits de commande

des moteurs.

Chacun des circuits 29 et 30 de commande de moteur utilisés dans le système de la figure 2 peut être considéré comme comprenant deux sousensembles principaux, à savoir un circuit 38 de régulation de

tension et un circuit 40 de commande/attaque de servo-

moteur à courant continu. Un circuit monostable 36 de retard à base de temps est également utilisé avec le robinet V1 d'évent et la vanne à vide V3 montrés, sur

la figure 2.

Le régulateur 38 de tension est illustré sous la forme d'un dispositif à semi-conducteur à trois bornes, et il peut être avantageusement une puce 39 de régulateur de tension à circuit intégré "Type LM317", qui reçoit une tension continue non régulée à sa borne d'entrée 42 et produit une tension

régulée et stabilisée à sa borne de sortie 44, l'ampli-

tude de cette tension pouvant être réglée par un poten-

tiomètre 46. Des condensateurs 40 et 50 éliminent

par filtrage les ondulations.

Le signal Vadj apparaissant à la borne 44 est appliqué au circuit 40 -de commande et d'attaque de servomoteur d'une manière à décrire ci-après. Le circuit 38 de régulation de tension comprend également une seconde puce 52 de régulateur à circuit intégré

à trois bornes destinée à produire un signal de polari-

sation à courant continu bien régulé, stabilisé, Vet qui est également utilisé par le circuit 40 de commande

et d'attaque de servomoteur et le circuit 38 de tempo-

risation. Pour éliminer les lignes inutiles sur les dessins, les conducteurs connectant la sortie des régulateurs 39 et 52 de tension à la partie restante du circuit ont été éliminés, étant bien entendu que

les bornes du circuit désignées Vadj et V sont connec-

tées aux bornes de désignation correspondantes des

régulateurs 39 et 52 de tension.

Le circuit 36 de temporisation comprend un circuit intégré 54 d'horloge de précision qui peut, par exemple, être du type ICM7242, configuré en circuit monostable. Un circuit de base de temps RC, monté

entre la source de référence de tension V et les bro-

ches 7 et 1 du circuit monostable, comprend un conden-

sateur 56 et une résistance variable 58 qui déterminent

ensemble la temporisation de l'horloge de précision.

Le signal de déclenchement de l'horloge provient du signal de commande "ouverture robinet" ou "fermeture robinet" appliqué à l'entrée 60 à partir

du tableau de commande du système (non représenté).

Ce signal est de valeur binaire haute lors de l'ordre "ouverture" et de valeur binaire basse pour l'ordre "fermeture". Dans chaque cas, il est appliqué par l'intermédiaire d'une résistance 62 de limitation de courant à l'entrée directe d'un inverseur tampon

64 à amplificateur opérationnel et à l'entrée d'inver-

sion d'un tampon inverseur 66 à amplificateur opération-

nel similaire. Une source de potentiel de référence est appliquée aux autres entrées de chacun de ces circuits tampons à partir de la borne centrale 68 d'un diviseur de tension à résistance comprenant des résistances 70 et 72 montées en série entre V et la + masse. Les sorties des deux inverseurs tampons 64 et 66 sont câblées ensemble en circuit OU en 74, de manière que, lors de chaque ordre, un signal binaire de niveau haut en résulte et, lorsque le cavalier est connecté entre les bornes A et C comme représenté,

ce signal d'entrée de niveau haut est capable de déclen-

cher le monostable de temporisation constitué de l'hor-

loge 54 à circuit intégré et de son réseau associé RC de base de temps qui comprend la résistance 73 et le condensateur 75. Le signal de sortie à la broche 3 du circuit 54 est normalement haut et passe au niveau bas pendant la période de l'horloge établie par les

composants RC 56 et 58.

Un autre inverseur 76, possédant une sortie à collecteur ouvert pour s'adapter à une gamme de niveaux de tension logiques et la présence facultative d'un cavalier dont la position peut être choisie, permet au signal "temporisation" d'être sélectivement dans un état haut ou dans un état bas pour s'adapter à la logique se trouvant en aval. Plus particulièrement, le signal de sortie de la broche 3 est soumis à une

opération ET résistive en 78 avec le signal de déclen-

chement et, lorsque les cavaliers sont connectés comme montré, le signal de temporisation est haut, tandis que, si les cavaliers sont inversés, le signal de

temporisation est bas.

Les ordres ouverture robinet/fermeture robinet, quelle que soit la polarité, apparaissent à la jonction 74 et sont appliqués à une puce 80 de commande de servomoteur à courant continu qui est

avantageusement un dispositif Motorola Type MC33030.

Il s'agit d'un dispositif de commande de servomoteur

à courant continu conçu pour assumer toutes les fonc-

tions actives nécessaires à un système complet à boucle fermée. Comme indiqué dans la notice d'information

de la firme Motorola Corporation, ADI 1154R1, le dispo-

sitif de commande de servomoteur à courant continu MC 33030 réalise toutes les fonctions actives néces-

saires à un système complet à boucle fermée. Le dis-

positif comprend un amplificateur opérationnel sur microplaquette ou puce et un comparateur à fenêtre avec une large bande d'entrée en mode commun, une logique d'attaque et de freinage avec mémoire de sens, un circuit d'attaque de commutation H de puissance capable de supporter 1,0 ampère, un élément de contrôle de surintensité pouvant être programmé indépendamment et une temporisation d'arrêt, ainsi qu'un élément de contrôle de surtension. L'élément de contrôle de surintensité est conçu pour faire la distinction entre un démarrage de moteur et un état bloqué d'un moteur qui apparaît lorsque l'actionneur entraîné par le moteur atteint la limite de sa course. Une fraction du courant de la source de commutation H de puissance est appliquée de façon interne à l'une de deux entrées d'inversion du comparateur de courant, tandis que l'entrée directe du comparateur est attaquée par une

référence de courant programmable. Le niveau de réfé-

rence est établi par les valeurs de la résistance 82 connectée à la broche d'entrée Ro (broche 15) de la oc puce de circuit intégré MC 33030. Durant un état de surintensité, le comparateur se coupe et permet à la source de courant de charger le condensateur 84

de temporisation. Lorsque la charge aux bornes du conden-

sateur 84 atteint environ 7,5 volts, l'entrée de posi-

tionnement d'une bascule de surintensité contenue

dans la puce à circuit intégré devient haute, invali-

dant les fonctions d'attaque et de freinage du commu-

tateur H de puissance. Ainsi, lorsque le robinet SSV4 ou SSV2 commandé par moteur doit être ouvert, le moteur 28 ou 32 est commandé jusqu'à ce que l'axe du robinet

atteigne la limite de sa course en position d'ouver-

ture complète et, lorsque le moteur tente de l'entrai-

ner davantage, son arbre se bloque, engendrant l'état

de surintensité qui a pour résultat de supprimer l'atta-

que du moteur. Similairement, lorsque le robinet doit être commandé d'une position d'ouverture complète vers une position de fermeture complète, l'état de surintensité apparait lorsque le robinet arrive à

l'état totalement fermé.

Etant donné que la puce à circuit intégré

du type 33030 réagit normalement à des états de sur-

intensité de l'ordre de 100 milli-ampères et étant donné que les moteurs utilisés avec les robinets dans la présente invention n'appellent pas des courants de rotor, à l'état bloqué, de ce niveau, la puce a été adaptée à l'application particulière par le montage en parallèle d'une résistance 86 et d'un condensateur 88 connectés entre la masse du système, identifiée par le symbole 90, et les broches de masse 4, 5, 12 et 13 du dispositif 80. La tension développée aux bornes du circuit RC est amplifiée par des étages amplificateurs 92 et 94 en cascade et le signal de sortie amplifié résultant est appliqué à l'entrée

directe d'un comparateur 96 à amplificateur opéra-

tionnel. Le seuil pour l'amplificateur opérationnel 96 est établi par lepotentiomètre 98 qui est monté en série avec une résistance fixe 100 entre la source

de référence Ve. et la masse, Lorsque le signal ampli-

fié provenant du circuit RC 88 dépasse le seuil établi pour le comparateur 96, le condensateur 84 commence

à se charger et lorsque la tension aux bornes du con-

densateur atteint le seuil de 7,5 volts associé à la puce 80 de commande/attaque, l'attaque est supprimée

des broches 10 et 14 de bornes du moteur. Le potentio-

mètre 102 permet de faire varier le temps de réponse

de la détection de surintensité.

Les aspects physiques ou structurels de la forme préférée de réalisation ayant été décrits,

on se tournera à présent vers son mode de fonction-

nement.

Au commencement d'une opération de traite-

ment sous vide, l'intérieur de la chambre à vide 12 est à la pression atmosphérique et la porte 14 peut être ouverte pour que le dispositif devant être traité puisse être introduit dans la chambre. Lorsque la porte 14 est fermée hermétiquement, le robinet d'évent V et le robinet SSV2 à démarrage doux, montés dans

le conduit d'évent 18, sont fermés. En outre, le robi-

net à vide principal V ainsi que le robinet SSV4 à dé-

marrage doux sont également fermés. A la réception de l'ordre de commande "POMPE" du tableau de commande du système (non représenté), le signal appliqué au circuit 29 de commande du moteur amène le moteur 28 à ouvrir le robinet SSV4 conformément à la courbe de profil de débit d'écoulement en fonction du temps comme expliqué précédemment. Du fait de la présence du circuit 36 de temporisation incorporé dans le circuit 29 de commande de robinet à démarrage doux, la vanne à vide principale V3 ne s'ouvre pas avant

l'achèvement de la période de montée en rampe du robi-

net SSV4 à démarrage doux et avant que ce robinet

soit totalement ouvert. On peut voir alors que l'in-

térieur de la chambre à vide 12 n'est pas instantané-

ment soumis à la pression négative totale de la source de vide, mais, plutôt, que le gaz qu'il contient est

lentement aspiré par le conduit de vide 16 et le con-

duit 26 de dérivation vers le poste de pompage de

vide fonctionnant en continu.

Lorsque le signal provenant du tableau de commande du système ordonne la fermeture de la vanne à vide V3' celle-ci se termine immédiatement, tandis que le moteur 28, sous la commande du circuit 29, entraîne de nouveau le robinet SSV4 vers sa posi-

tion fermée conformément à un profil en rampe pré-

déterminé de fermeture. Si le robinet SSV4 ne possède pas une possibilité de fermeture positive, une vanne commandée par air ou par bobine, à ouverture brusque/ fermeture brusque, peut être montée en série avec le robinet SSV4, mais peut être ouverte ou fermée suivant le cas uniquement après l'achèvement de la temporisation. Dans une phase habituelle de fonctionnement en évent, un signal électrique provenant du tableau de commande de traitement est utilisé pour ordonner l'ouverture du robinet d'évent principal V1. Ce même signal est appliqué au circuit 30 de commande de moteur et il commence à fonctionner de façon à appliquer une tension en rampe au moteur 32 de manière que le

robinet SSV2 à démarrage doux soit entraîné vers l'ou-

verture jusqu'à son état d'écoulement prédéterminé, correspondant au point de réglage, sur un intervalle de temps prédéterminé. Le gaz d'évent provenant de la source de gaz d'évent (non représentée) peut alors pénétrer dans la chambre à vide 12 conformément au

profil établi par le robinet SSV2. Ceci réduit ou élimi-

ne le choc qui se produirait autrement dans la chambre à vide si un afflux complet de gaz d'évent pouvait

passer par le robinet V1 d'évent principal du système.

On peut donc voir que l'invention propose

* un mécanisme de commande de la chambre 12 de traite-

ment sous vide, mécanisme par lequel de brusques à-

coups de pression sont évités à l'intérieur de la chambre pendant les cycles d'établissement du vide par pompage et de ventilation. Il est apparu que ce mécanisme réduisait notablement l'incidence de défauts dans les pièces traitées et qu'il n'augmentait pas

notablement le taux demandé pour mener à bien l'opéra-

tion de traitement.

Il va de soi que de nombreuses modifica-

tions peuvent être apportées au système décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il est reconnu que si le robinet d'évent V1 était lui-même un robinet à orifice variable, tel

qu'un robinet à pointeau, un robinet à bille, un robi-

net papillon ou un robinet-vanne, il pourrait être manoeuvré directement par un moteur de la même manière que le robinet SSV2 est mis en oeuvre. Ceci éliminerait la nécessité d'un robinet séparé à démarrage doux, monté en série. Cependant, étant donné que tous les systèmes de l'art antérieur semblent comporter une vanne V, commandée par air, à mouvements "brusques" dans le conduit d'évent 18, il est apparu commode d'ajouter un robinet à démarrage doux, indépendant,

en série avec cette vanne.

Une autre variante consiste à insérer le robinet à démarrage doux SSV4 en série avec la vanne à V3 plutôt qu'en parallèle comme montré. Dans ce cas, en réponse à l'ordre de pompage, la vanne V3 s'ouvre immédiatement, tandis que le robinet SSV4 s'ouvre lentement conformément à un profil de temps prédéterminé. Lors de la fermeture du conduit menant

à la pompe à vide 17, le robinet SSV4 est entraîné len-

tement vers l'état fermé, suivi de la fermeture de la vanne V3 après un délai prédéterminé établi par

le circuit 36 de temporisation. Si le robinet SSV4 pré-

sente une possibilité de fermeture positive et peut

être totalement ouvert et totalement fermé confor-

mément à la vitesse programmée, la vanne V3 peut alors

être également éliminée.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de traitement de pièces sous vide, caractérisé en ce qu'il consiste à insérer les

pièces dans une chambre à vide (12), à exposer l'inré-

rieur de la chambre à une pression négative prédéter-

minée conformément à un premier profil de temps préa-

lablement programmé, à effectuer une étape de traire-

ment sur les pièces, et à ramener l'intérieur de la chambre à la pression atmosphérique conformément à un second profil de temps prédéterminé avant que les pièces soient retirées de la chambre, les premier et second profils de temps étant suffisamment longs pour éviter des débits d'écoulement excessifs de gaz à partir de la chambre et vers l'intérieur de la chambre, lesquels débits perturberaient notablement

les particules de matières présentes dans la chambre.

2. Système de traitement sous vide du type comprenant une chambre à vide (12) dans laquelle

un ou plusieurs traitements de fabrication sont effec-

tués sur une pièce sous vide, un poste (17) de pompage de vide destiné à engendrer une pression négative prédéterminée, un conduit de vide (16) comprenant une vanne d'arrêt à vide (V3) raccordant le poste de pompage de vide à la chambre à vide, une source de gaz d'évent à une pression positive prédéterminée, un conduit (18) d'évent comprenant une vanne d'arrêt d'évent (V1) raccordant la source de gaz d'évent à la chambre à vide, le système étant caractérisé en ce qu'il comporte un robinet à orifice variable (SSV2) monté en série avec la vanne d'évent, des moyens moteurs

(32) reliés de façon active au robinet à orifice varia-

ble, et des moyens (30) de commande du moteur qui, en réponse à un signal 'électrique d'ordre, attaquent le moteur afin d'amorcer l'écoulement du gaz d'évent de ladite source vers la chambre à vide conformément à un profil prédéterminé d'écoulement en fonction

du temps.

3. Système de traitement sous vide selon la revendication 2, caractérisé en ce que le profil prédéterminé d'écoulement en fonction du temps est une rampe à pente positive, qui est assez longue pour éviter un afflux rapide de gaz d'évent dans la chambre à vide, lequel afflux risquerait autrement de déloger des particules de matières présentes dans la chambre

à vide.

4. Système de traitement sous vide du type comprenant une chambre à vide (12) dans lequel

un ou plusieurs traitements de fabrication sont effec-

tués sur une pièce sous vide, un poste (17) de pompage

de vide destiné à produire une pression négative pré-

détrerminée, un conduit (16) de vide comprenant une vanne d'arrêt à vide (V3) raccordant le poste de pompage de vide à la chambre à vide, une source de gaz d'évent à une pression positive prédéterminée, un conduit (18) d'évent comprenant une vanne d'arrêt d'évent (V1) raccordant la source de gaz d'évent à la chambre

à vide, le système étant caractérisé en ce qu'il com-

porte un robinet (SSV4) à orifice variable monté en parallèle avec la vanne à vide, des moyens moteurs

(28) reliés de façon active au robinet à orifice varia-

ble afin d'entraîner ce robinet entre des positions de blocage de fluide et de passage de fluide, et des moyens (29) de commande de moteur qui, en réponse à un signal électrique d'ordre, entraînent le robinet à orifice variable entre les positions de blocage de fluide et de passage de fluide conformément à un

profil de temps prédéterminé.

5. Système de traitement sous vide selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vanne à vide peut être actionnée électriquement entre un état de blocage de fluide et un état de passage de

fluide en réponse audit signal électrique d'ordre.

6. Système de traitement sous vide selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de retardement de signaux montés de façon à retarder la réception du signal électrique

d'ordre par la vanne à vide pendant une période supé-

rieure audit profil de temps prédéterminé.

7. Système de traitement sous vide selon la revendication 6, caractérisé en ce que le profil de temps prédéterminé est une rampe de pente positive prédéterminée, comprise entre un état d'écoulement

nul et un état d'écoulement réglé prédéterminé.

8. Système de traitement sous vide selon la revendication 4, caractérisé en ce que le profil prédéterminé limite le régime de décharge d'écoulement de la chambre au point o des débris se trouvant à l'intérieur de la chambre restent relativement non perturbés.

9. Système de traitement sous vide du type comprenant une chambre à vide (12) dans laquelle un ou plusieurs procédés de fabrication sont effectués sur une pièce sous vide, un poste (17) de pompage

de vide destiné à produire une pression négative prédé-

terminée, un conduit de vide (16) comprenant une vanne d'arrêt de vide (V3) reliant le poste de pompage de vide à la chambre à vide, une source de gaz d'évent à une pression positive prédéterminée, un conduit d'évent (18) comprenant une vanne d'arrêt d'évent (V1) reliant la source de gaz d'évent à la chambre

à vide, le système étant caractérisé en ce qu'il com-

porte un premier robinet (SSV2) à orifice variable monté en série avec la vanne d'évent, des moyens moteurs

(30) reliés de façon active au premier robinet à orifice varia-

ble, des premiers moyens (32) de commande de moteur

qui, en réponse à un signal électrique d'ordre, action-

nent les moyens moteurs pour amorcer l'écoulement de gaz d'évent de ladite source vers la chambre à

vide conformément à un profil prédéterminé d'écoule-

ment en fonction du temps, un second robinet (SSV4) à orifice variable monté en parallèle avec la vanne à vide, d'autres moyens moteurs (28) reliés de façon

active au second robinet à orifice variable afin d'en-

traîner ce second robinet entre une position de blocage de fluide et une position de passage de fluide, et des seconds moyens (29) de commande de moteur qui, en réponse à un signal électrique d'ordre, entraînent le second robinet à orifice variable entre lesdites positions de blocage de fluide et de passage de fluide

conformément à un profil de temps prédéterminé.

10. Système de traitement sous vide selon la revendication 9, caractérisé en ce que les premier et second robinets à orifice variable sont choisis dans le groupe comprenant des robinets à pointeau,

des robinets papillons, des robinets-vannes, des robi-

nets à boule et des robinets à soupape circulaire.