WO2014012896A2 - Procede et dispositif de pompage d'une chambre de procedes - Google Patents

Procede et dispositif de pompage d'une chambre de procedes Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a pumping device comprising a dry primary vacuum pump for pumping a process chamber, such as the process chamber of a semiconductor manufacturing equipment.
  • the present invention also relates to a method of pumping by means of said pumping device.
  • the processing steps of the semiconductor substrates are performed at low pressure in a process chamber by means of a pumping device provided with a dry primary vacuum pump.
  • a step prior to the introduction of the gases into the chamber for the treatment of a substrate consists in verifying the low threshold of pressure that can be reached in so-called "limit vacuum" operation.
  • Obtaining a low vacuum pressure limit in the process chamber is a simple, fast and inexpensive way of checking the tightness of the chamber, for example after maintenance, or to check that the chamber does not contain gas residues which, if they contain oxygen or too much water vapor for example, can be sources of contamination for the substrate.
  • the level of vacuum pressure required by the equipment manufacturers is generally around 1CT 3 or 1CT 2 mbar. Such levels are remote from the process pressures of the treated substrates in the process chamber, usually between 1CT 1 and a few hundred mbar.
  • Still others propose arranging an auxiliary vacuum pump at the discharge of the conventional dry primary vacuum pump.
  • the auxiliary vacuum pump improves the performance of the pumping device in limit vacuum operation. Nevertheless, the auxiliary pumps consume an electrical energy which is not negligible and the operating pressure under vacuum limit may be insufficient.
  • One of the aims of the present invention is to propose a pumping device which makes it possible to obtain easily and at low cost a low pressure in limit vacuum operation as well as satisfactory pumping speeds for the treatment of low pressure substrates.
  • the subject of the invention is a pumping device intended to be connected to a process chamber comprising:
  • a dry primary vacuum pump having:
  • a purge means configured for injecting a purge gas into said pumping stage
  • a pipe having a suction orifice, a discharge orifice, and at least one inlet nozzle, and
  • a motor gas injection means for controlling the injection of a motor gas into at least one inlet nozzle
  • a first valve device connected to the purge means of the dry primary vacuum pump and intended to be connected to a gas supply.
  • the first valve device connected to the purge means is also connected to the engine gas injection means and is configured to at least partially toggle the gas supply from the purge means of the dry primary vacuum pump to the means for injection of engine gas from the ejector.
  • the invention also relates to a process for pumping a process chamber by means of a pumping device as described previously connected to a process chamber, in which the gas supply of the purge means is reduced.
  • the primary vacuum pump dries and the pressure in the discharge line connected to the outlet of the dry primary vacuum pump is lowered by starting the ejector when the process chamber is in limit vacuum operation, in supplying the ejector engine gas injection means with the gas of the purge means of the dry primary vacuum pump.
  • the pumping device comprises a second valve device mounted in a bypass of the non-return valve, upstream of the ejector,
  • the pumping device comprises a control means configured to control the first and second valve devices according to an operating state of the process chamber such that the first valve device is at least partially closed and the second device when the process chamber is in limit vacuum operation, when the process chamber is in limit vacuum operation, the gas supply flow of the purge means is between 20 and 200 sccm (or 33 and 333 Pa.l / s),
  • the first valve device comprises a three-way solenoid valve, the ejector is multistage,
  • the first valve device comprises at least one solenoid valve controllable by the control means
  • the dry primary vacuum pump comprises a plurality of pumping stages
  • the purge means comprises a plurality of branches for distributing the gas of purge to each of the pumping stages
  • the first valve device comprises a plurality of solenoid valves, each solenoid valve being arranged on a respective branch
  • control means is configured to at least partially close the solenoid valves of the first valve device associated with the pumping stages other than the first pumping stage and to open the solenoid valve of the first valve device of the first pumping stage, when the chamber process is in limit vacuum operation,
  • the second valve device comprises a solenoid valve controllable by the control means
  • the power supply of the solenoid valve is connected to a switch of the process chamber
  • the second valve device comprises a non-return valve calibrated to open when the ejector is started and the control means is configured to start the ejector according to the operating state of the chamber of processes.
  • an ejector as auxiliary pumping means allows a lowering of the pressure at the outlet of the dry primary vacuum pump without using moving parts, thanks to the expansion of the engine gas, therefore without consumption of electrical energy and so as not to cause wear or maintenance, which is not the case for example a diaphragm pump or piston.
  • the ejectors have the additional advantage of being very compact so that the pumping device can maintain a small footprint. Also, they are resistant to corrosion or aggressive gas attacks, which makes the pumping device very reliable.
  • the ejectors are also inexpensive.
  • the lowering of the pressure at the outlet of the dry primary vacuum pump by an ejector is carried out judiciously by feeding the engine gas injection means with the gas of the purge means of the dry primary vacuum pump. It thus takes advantage of the availability of a compressed purge gas generally between two and three bars, which is no longer used to supply the draining means of the dry primary vacuum pump, to supply the ejector engine gas.
  • FIG. 1 schematically illustrates a pumping device according to a first embodiment, connected to a process chamber
  • FIG. 2 schematically illustrates a pumping device according to a second embodiment
  • FIG. 3 schematically represents a pumping device according to a third embodiment
  • FIG. 4a schematically shows a multi-stage ejector operating in a first pumping phase, for which a motor gas is injected into all stages of the ejector
  • FIG. 4b shows schematically a multi-stage ejector operating in a second pumping phase, for which a motor gas is injected into two stages of the ejector
  • Figure 4c schematically shows a multi-stage ejector operating in a third pumping phase, for which a motor gas is injected into a single stage of the ejector.
  • limit vacuum defines an operating state of the process chamber in which no gas flow is introduced into the process chamber, except for any parasitic and negligible gas flows, for example due to the flow of gases. degassing of the walls or due to leakage flows, the process chamber being evacuated by the pumping device in operation.
  • Fig. 1 shows a pumping device 1 for pumping a process chamber 2 of semiconductor manufacturing equipment.
  • the treatment implemented in the chamber is for example a deposit MOCVD (English “Metal Organic Chemical Vapor Deposition") which is a chemical vapor deposition allowing in particular the deposition of an active layer of GaN on a substrate of LED (Light Emitting Diodes).
  • the gases introduced into the process chamber 2 during the treatment of the substrate comprise TMG (Tri-methyl Galium), ⁇ 3 and ⁇ 2 for which the process gas flows are between 50 and 250 slm (ie between 83,333 Pa.l / s and 41 666 Pa.l / s) and the process pressures are between 100 and 500 mbar.
  • the process chamber 2 comprises an information means of its limit vacuum operation indicating that no process gas is introduced into the process chamber 2 and that it is evacuated by the pumping device 1.
  • This limit vacuum operation information is for example an electrical signal, such as the electrical contact of the closing of a switch.
  • the pumping device 1 comprises a dry primary vacuum pump 3, an auxiliary pumping means 4, a first and a second valve devices 5, 6 and a control means configured to control the first and second valve devices 5, 6 according to an operating state of the process chamber 2.
  • the dry primary vacuum pump 3 comprises an inlet 8, an outlet 9, at least one pumping stage arranged between the inlet 8 and the outlet 9, a purge means 11, a delivery pipe 12 connected to the outlet 9 of the vacuum pump 3 and a non-return valve 13 arranged in the discharge pipe 12.
  • the inlet 8 of the vacuum pump 3 is connected to the outlet of the process chamber 2.
  • the dry primary vacuum pump 3 is for example a multi-stage vacuum pump of the "Roots" type and comprises a plurality of pump stages, five in the example 10a, 10b, 10c, 10d, 10e.
  • the inlet of the first pumping stage 10a corresponds to the inlet 8 of the vacuum pump 3.
  • This first pumping stage 10a is generally called a low pressure stage.
  • the last pump stage 10e opens at the outlet 9 of the vacuum pump 3 which delivers at atmospheric pressure.
  • This last pumping stage 10e is generally called high pressure stage.
  • Interstage channels connect the pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, in series one after the other. More specifically, the interstage channels connect the output of the preceding pumping stage to the input of the next stage, between the input 8 and the output 9 of the vacuum pump 3.
  • the purge means 11 is configured to inject a purge gas, such as nitrogen, into the pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e.
  • the purge means 11 comprises a distributor also called “clarinet", comprising as many branches as the vacuum pump 3 comprises pumping stages, for distributing the purge gas from a gas supply 14 to each of the five pumping stages. 10a, 10b, 10c, 10d, 10e.
  • the injection of the purge means 11 is generally carried out at several points distributed along the pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e through nozzles opening into the discharge of the associated pumping stage.
  • the purge gas is for example injected at the level of the vacuum pump 3 bearings.
  • the purge gas flow is, for example, between 35 and 100 slm (ie between 58,333 Pa.l / s and 166,666 Pa.l / s).
  • the purge gas serves to dilute the gases from the process chamber 2, in particular to ensure the maintenance of the functional clearances between the stator and the rotors, as well as between the rotor lobes of the dry primary vacuum pump 3.
  • the non-return valve 13 of the vacuum pump 3 makes it possible to impose the circulation of the gas in the pumping direction (see arrow F in FIG. 1) from the process chamber 2 to the discharge pipe 12 and thus to avoid the return of the pumped gas into the vacuum pump 3.
  • the vacuum pump 3 sets the process chamber 2 under low pressure by compressing and discharging the gases in the discharge pipe 12 through the check valve 13.
  • the check valve 13 closes. This avoids the return of the atmosphere in the outlet 9.
  • the first valve device 5 is interposed between the purge means 11 of the dry primary vacuum pump 3 and the gas supply 14 to which it is connected.
  • the control means may be a computer, a microcontroller or a controller provided with a program responsible for controlling the elements of the pumping device for carrying out the steps of the method. It is configured to at least partially close the first valve device 5 when the process chamber is in limit vacuum operation.
  • the first valve device 5 completely cuts off the flow of gas between the gas supply 14 and the purge means 11, thus cutting off the supply of gas to the purge means 11 in at least a pumping stage 10a, 10b, 10c, 10d, 10e.
  • the first valve device 5 considerably reduces the gas supply 14 of the purge means 11 in at least one pumping stage 10a, 10b, 10c, 10d, 10e.
  • the gas supply stream 14 of the purge means 11 of the order of 35 and 100 slm is reduced in limit vacuum operation at a flow of between 20 and 200 sccm (ie between 33 and 333 Pa.l / s).
  • the residual purge flow that passes through the first valve device 5 is negligible compared to the purge flow necessary to dilute the process gases.
  • This residual purge flow, permanently taken from the gas supply 14, makes it possible to impose a direction of flow of the gases in the purge means 11 in order to prevent the accumulation of any corrosive gas residues coming from of the process chamber 2 in the purge means 11.
  • the first valve device 5 comprises for example at least one solenoid valve 5a interposed between the purge means 11 of the dry primary vacuum pump 3 and the gas supply 14.
  • the control means is for example made by wiring the power supply of the solenoid valve 5a.
  • the power supply is for example connected to a switch of the process chamber 2 by a first electrical connection 7a.
  • closing the switch cuts off the power supply to the solenoid valve 5a causing it to close in order to reduce or completely cut off the gas supply to the purge means 11 of the pump. dry primary vacuum 3.
  • Other embodiments of the control means of the solenoid valve 5a can of course be envisaged, for example by the wiring of the pneumatic supply of the solenoid valve 5a.
  • the first valve device 5 is arranged on a common trunk of the clarinet of the purge means 11 connecting all the branches of the dry primary vacuum pump 3. It thus reduces or cuts the supplying gas 14 to all pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e at a time.
  • the first valve device 5 is configured to selectively supply the pump stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e purge gas.
  • the first valve device 5 comprises as many solenoid valves 5a that the purge means 11 comprises branches, each solenoid valve 5a being arranged on a respective branch of the purge means 11, so as to selectively reduce or cut off the supply in gas 14 of one or more pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d, 10e at a time.
  • the control means is for example configured to at least partially close the solenoid valves 5a of the first valve device 5 associated with the pumping stages 10b, 10c, 10d, 10e other than the first pumping stage 10a and to open the solenoid valve 5a of the first valve device 5 of the first pump stage 10a, when the process chamber 2 is in limit vacuum operation.
  • the purge gas is thus reduced or cut in the pumping stages 10b, 10c, 10d, 10e other than the first pumping stage 10a while a purge gas stream is preserved in the low pressure pumping stage 10a. .
  • This purge flow ensures a minimum protection of the pump stages of the vacuum pump 3.
  • the control means is also configured to open the second valve device 6 when the process chamber 2 is in limit vacuum operation.
  • the auxiliary pumping means 4 of the pumping device 1 are mounted in parallel with the non-return valve 13 of the vacuum pump 3.
  • the second valve device 6 is connected in turn of the non-return valve 13, in series with the auxiliary pumping means 4, upstream of the latter.
  • the second valve device 6 When the process chamber 2 is not in limit vacuum operation, the second valve device 6 in the closed position isolates the inlet of the pumping means auxiliary 4 of the discharge conduit 12 and the first valve device 5 is open, supplying gas purge means of the pumping stages 10a, 10b, 10c, 10d and 10e.
  • the limited vacuum operation information of the process chamber 2 causes the opening of the second valve device 6 and the at least partial closure of the first valve device 5, cutting or reducing the supply of gas to the purge means 11 of the dry primary vacuum pump 3 and putting the auxiliary pumping means 4 in fluid communication with the discharge pipe 12.
  • auxiliary pumping means 4 can additionally be provided to start the auxiliary pumping means 4 only when the process chamber 2 is in limit vacuum operation.
  • the second valve device 6 comprises a non-return valve 6a calibrated to open when the auxiliary pumping means 4 is started.
  • the control means is configured to turn on the auxiliary pumping means 4 when the process chamber 2 is in limit vacuum operation.
  • the auxiliary pumping means 4 is for example started as soon as it is electrically powered.
  • the power supply of the auxiliary pumping means 4 is then for example connected to the information means of the process chamber 2 by a second electrical connection 7b.
  • the auxiliary pumping means 4 is for example a diaphragm pump 4a.
  • the non-return valve 6a isolates the inlet of the auxiliary pumping means 4 from the discharge pipe 12.
  • the limited vacuum operation of the process chamber 2 causes the closure of an electrical contact causing the power supply.
  • auxiliary pumping means 4 and thus, its startup.
  • the non-return valve 6a opens automatically when the auxiliary pumping means 4 is started, the depression created downstream of the non-return valve 6a making it open.
  • the control means of the first valve device 6 is thus automatic and does not require an electrical connection with the process chamber 2.
  • control means of the second valve device 6 comprises a solenoid valve 6b.
  • the control means is configured to open the solenoid valve 6b of the second valve device 6 when the process chamber 2 is in limit vacuum operation, thereby putting the auxiliary pumping means 4 in communication with the discharge conduit 12.
  • the power supply of the solenoid valve 6b is connected to the information means of the process chamber 2 by a third electrical connection 7c. Closing the switch of the information means of the process chamber 2 then allows to supply the solenoid valve 6b causing its opening.
  • the auxiliary pumping means 4 comprises an ejector 4b.
  • the ejector 4b comprises a pipe 22 and a motor gas injection means.
  • the pipe 22 comprises a suction port 16, a discharge port 17 and at least one inlet nozzle 18a, 18b, 18c opening into the interior of the pipe 22
  • the suction port 16 and the discharge port 17 are respectively connected to the discharge conduit 12 through first 19 and second 20 lines ( Figure 3).
  • the engine gas injection means is configured to control the injection of a pressurized engine gas at high speed into at least one inlet nozzle 18a, 18b, 18c.
  • the ejector 4b is multistage, that is to say it comprises several inlet nozzles 18a, 18b, 18c, distributed along the pipe 22 between the suction port 16 and the discharge port 17, defining several stages.
  • the ejector 4b comprises for example three stages, each stage being defined by two inlet nozzles 18a, 18b, 18c vis-à-vis.
  • the inlet nozzles 18a, 18b, 18c are for example regularly distributed in pairs along the pipe 22.
  • the engine gas is injected to none, one or more stages of the ejector 4b .
  • the simultaneous activation of several stages by the injection of the engine gas makes it possible to increase the pumping rate of the ejector 4b.
  • the ejector 4b also comprises a valve 21, for example pivoting, associated with each inlet nozzle 18a, 18b, 18c, to close said inlet nozzle when no motor gas is injected.
  • the ejector is a means of pumping that works from the principle of the Venturi effect: phenomenon of the dynamics of the fluids where the gaseous or liquid particles are accelerated because of a narrowing of their circulation zone, the suction occurring at the level of the constriction. As the compressed gas passes through the inlet nozzles 18a, 18b, 18c, suction takes place through each stage.
  • the engine gas injection means includes a motor gas distribution network for selectively injecting a motor gas to each inlet nozzle 18a, 18b, 18c.
  • the engine gas injection means can selectively control the injection of the engine gas into no, one or more stages of the ejector 4b.
  • the engine gas injection means controls the injection of the engine gas into all the stages of the ejector 4b whereas in FIG. 4b, the pilot gas injection means injection of engine gas only in the last two stages of the ejector 4b, then only in the last stage of the ejector 4b in Figure 4c.
  • control means When the process chamber 2 is in limit vacuum operation, the control means at least partially closes the first valve device 5 and opens the second valve device 6 putting the ejector 4b in fluid communication with the delivery conduit 12.
  • an ejector 4b as auxiliary pumping means 4 allows a lowering of the pressure at the outlet 9 of the dry primary vacuum pump 3 without using moving parts, thanks to the expansion of the engine gas, therefore without electrical energy consumption and so as not to cause wear or maintenance, which is not the case for example a diaphragm pump or piston.
  • the ejectors have the additional advantage of being very compact so that the pumping device can maintain a small footprint. Also, they are resistant to corrosion or aggressive gas attacks, which makes the pumping device very reliable.
  • the ejectors are also inexpensive. To reduce the energy costs, it can be provided to start the ejector 4b only when the process chamber 2 is operating limit vacuum.
  • the first valve device 5 is also connected to the engine gas injection means of the ejector 4b and the first valve device 5 is configured to switch the gas supply 14 of the purge means 11 of the pump with dry primary vacuum 3 towards the engine gas injection means of the ejector 4b.
  • the first valve device 5 comprises two two-way solenoid valves.
  • a first solenoid valve comprises a first channel connected to the purge means 11 of the dry primary vacuum pump 3 and a second channel is connected to the gas supply 14.
  • a second solenoid valve comprises a first channel connected to the injection means of the ejector 4b engine gas and a second channel is connected to the gas supply 14.
  • the control means of the first valve device 5 is for example made by wiring the power supplies of the solenoid valves.
  • the first valve device 5 comprises a three-way valve 5b, such as a three-way solenoid valve, a first channel being connected to the purge means 11 of the dry primary vacuum pump 3, a second channel being connected to the gas supply 14, and a third channel being connected to the engine gas injection means of the ejector 4b.
  • a three-way valve 5b such as a three-way solenoid valve
  • the second valve device 6 may comprise a non-return valve 6a calibrated to open automatically when the ejector 4b is started.
  • the control means is configured to turn on the ejector 4b, i.e. injecting the engine gas into at least one inlet nozzle 18a, 18b, 18c, when the process chamber 2 is in operation. limit vacuum.
  • the second valve device 6 may comprise a solenoid valve 6b ( Figure 3).
  • the second valve device 6 can be configured to open on receiving the limit vacuum operation information from the process chamber 2 and close after a predetermined time, for example of the order of three. seconds.
  • the injection of engine gas by the engine gas injection means is then driven for a very short time on the information of the process chamber 2 in limit vacuum operation.
  • the pressure drop caused by the start of the ejector 4b can be maintained indefinitely as the pumping line is operating limit vacuum and is not refilled with a new gas influx.
  • the occasional and punctual 4b ejector engine gas supply makes it possible to further optimize nitrogen consumption.
  • valves 21 are closed and isolate the interior space of the pipe 22 of the ejector 4b.
  • control means When the process chamber 2 is in limit vacuum operation, the control means at least partially closes the first valve device 5 and switches the supply of the purge gas to one or more inlet (s) 18a, 18b, 18c of the ejector 4b.
  • the associated valve 21 opens to penetrate the engine gas in the ejector 4b, which produces a drop in the pressure in the pipe 22 in communication with the discharge pipe 12 and thus a lowering of the outlet pressure 9 of the vacuum pump 3.
  • the pumping device 1 thus makes it easy and inexpensive to obtain a low limit vacuum pressure, as well as satisfactory pumping speeds for the treatment of low pressure substrates.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de pompage destiné à être raccordé à une chambre de procédés (2) comportant une pompe à vide primaire sèche (3), un moyen de pompage auxiliaire (4) monté en dérivation d'un clapet anti-retour (13) de la pompe à vide (3), un premier dispositif à vanne (5) raccordé à un moyen de purge (11) de la pompe à vide primaire sèche (3) et destiné à être raccordé à une alimentation en gaz (14), un deuxième dispositif à vanne (6) monté en dérivation du clapet anti-retour (13), en amont du moyen de pompage auxiliaire (4), et un moyen de contrôle configuré pour contrôler le premier et le deuxième dispositifs à vanne (5, 6) en fonction d'un état de fonctionnement de la chambre de procédés (2) de sorte que le premier dispositif à vanne (5) soit au moins partiellement fermé et le deuxième dispositif à vanne (6) soit ouvert lorsque la chambre de procédés (2) est en fonctionnement de vide limite. La présente invention concerne également un procédé de pompage d'une chambre de procédés (2) au moyen d'un tel dispositif de pompage (1).

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE POMPAGE D'UNE CHAMBRE DE PROCEDES
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte à un dispositif de pompage comportant une pompe à vide primaire sèche pour le pompage d'une chambre de procédés, comme la chambre de procédés d'un équipement de fabrication de semi-conducteurs. La présente invention concerne également un procédé de pompage au moyen dudit dispositif de pompage.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Les étapes de traitement des substrats semi-conducteurs sont réalisées à basse pression dans une chambre de procédés au moyen d'un dispositif de pompage pourvu d'une pompe à vide primaire sèche.
Une étape préalable à l'introduction des gaz dans la chambre pour le traitement d'un substrat consiste à vérifier le seuil bas de pression atteignable en fonctionnement dit de « vide limite ». L'obtention d'une basse pression de vide limite dans la chambre de procédés est un moyen simple, rapide et peu coûteux de contrôle de l'étanchéité de la chambre, par exemple après une maintenance, ou pour vérifier que la chambre ne contient pas de résidus de gaz qui, s'ils comportent de l'oxygène ou de la vapeur d'eau en trop grande quantité par exemple, peuvent être des sources de contamination pour le substrat.
Le niveau de pression de vide limite demandé par les équipementiers est généralement de l'ordre de 1CT3 ou 1CT2 mbar. De tels niveaux sont éloignés des pressions de procédés des substrats traités dans la chambre de procédés, habituellement comprises entre 1CT 1 et quelques centaines de mbar.
Pour garantir l'obtention de telles pressions de vide limite puis de telles pressions de procédés situées une à deux décades plus haut, un moyen connu consiste à augmenter le nombre d'étages de pompage des pompes à vide primaires sèches pour qu'elles comportent par exemple six ou sept étages, ou à réduire les jeux de fonctionnement des pompes, ce qui dans les deux cas, augmente leur coût et tend à diminuer leur fiabilité. D'autres dispositifs de pompage proposent d'agencer une pompe à vide monoétagée de type Roots en amont de la pompe à vide primaire sèche classique. Cependant, ces dispositifs de pompage sont également coûteux.
D'autres encore proposent d'agencer une pompe à vide auxiliaire au refoulement de la pompe à vide primaire sèche classique. La pompe à vide auxiliaire permet d'améliorer les performances du dispositif de pompage en fonctionnement de vide limite. Néanmoins, les pompes auxiliaires consomment une énergie électrique qui n'est pas négligeable et la pression de fonctionnement en vide limite peut s'avérer insuffisante.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un des buts de la présente invention est de proposer un dispositif de pompage qui permette d'obtenir facilement et à moindre coût une pression basse en fonctionnement de vide limite ainsi que des vitesses de pompage satisfaisantes pour le traitement des substrats à basse pression. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de pompage destiné à être raccordé à une chambre de procédés comportant :
une pompe à vide primaire sèche présentant :
o une entrée et une sortie,
o au moins un étage de pompage agencé entre l'entrée et la sortie, o un moyen de purge configuré pour injecter un gaz de purge dans ledit étage de pompage,
o un conduit de refoulement raccordé à la sortie,
o un clapet antiretour agencé dans le conduit de refoulement, un éjecteur, monté en dérivation du clapet anti-retour, l'éjecteur comprenant :
- une conduite présentant un orifice d'aspiration, un orifice de refoulement, et au moins une buse d'entrée, et
un moyen d'injection de gaz moteur pour piloter l'injection d'un gaz moteur dans au moins une buse d'entrée,
un premier dispositif à vanne raccordé au moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche et destiné à être raccordé à une alimentation en gaz. Le premier dispositif à vanne raccordé au moyen de purge est également raccordé au moyen d'injection de gaz moteur et est configuré pour basculer au moins partiellement l'alimentation en gaz du moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche vers le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur.
L'invention a aussi pour objet un procédé de pompage d'une chambre de procédés au moyen d'un dispositif de pompage tel que décrit précédemment raccordé à une chambre de procédés, dans lequel on réduit l'alimentation en gaz du moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche et on abaisse la pression dans le conduit de refoulement raccordé à la sortie de la pompe à vide primaire sèche, par la mise en route de l'éjecteur lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite, en alimentant le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur avec le gaz du moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche.
Selon une ou plusieurs caractéristiques du dispositif de pompage ou du procédé de pompage, prise seule ou en combinaison,
le dispositif de pompage comporte un deuxième dispositif à vanne monté en dérivation du clapet anti-retour, en amont de l'éjecteur,
le dispositif de pompage comporte un moyen de contrôle configuré pour contrôler le premier et le deuxième dispositifs à vanne en fonction d'un état de fonctionnement de la chambre de procédés de sorte que le premier dispositif à vanne soit au moins partiellement fermé et le deuxième dispositif à vanne soit ouvert lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite, lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite, le flux d'alimentation en gaz du moyen de purge est compris entre 20 et 200 sccm (ou 33 et 333 Pa.l/s),
le premier dispositif à vanne comporte une électrovanne trois voies, l'éjecteur est multiétagé,
le premier dispositif à vanne comporte au moins une électrovanne pilotable par le moyen de contrôle,
- la pompe à vide primaire sèche comporte une pluralité d'étages de pompage, le moyen de purge comporte une pluralité de branches pour distribuer le gaz de purge vers chacun des étages de pompage et le premier dispositif à vanne comporte une pluralité d'électrovannes, chaque électrovanne étant agencée sur une branche respective,
le moyen de contrôle est configuré pour fermer au moins partiellement les électrovannes du premier dispositif à vanne associées aux étages de pompage autres que le premier étage de pompage et pour ouvrir l'électrovanne du premier dispositif à vanne du premier étage de pompage, lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite,
le deuxième dispositif à vanne comporte une électrovanne pilotable par le moyen de contrôle,
l'alimentation électrique de l'électrovanne est connectée à un commutateur de la chambre de procédés,
le deuxième dispositif à vanne comporte un clapet anti-retour taré pour s'ouvrir lorsque l'éjecteur est mis en route et le moyen de contrôle est configuré pour mettre en route l'éjecteur en fonction de l'état de fonctionnement de la chambre de procédés.
La réduction du flux du gaz de purge dans les étages de pompage de la pompe à vide primaire sèche ainsi que l'abaissement de la pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche permettent d'obtenir une très basse pression de vide limite dans la chambre de procédés.
La réduction du flux du gaz de purge dans les étages de pompage de la pompe à vide primaire sèche lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite est possible car aucun gaz potentiellement contaminant pour la pompe à vide n'est introduit dans la chambre de procédés.
L'abaissement de la pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche permet en plus de réduire la consommation électrique de la pompe à vide primaire de façon substantielle.
Pour réduire encore les coûts énergétiques, on peut prévoir de mettre en route l'éjecteur uniquement lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite.
Par ailleurs, l'utilisation d'un éjecteur comme moyen de pompage auxiliaire permet un abaissement de la pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche sans utiliser de pièces mobiles, grâce à la détente du gaz moteur, donc sans consommation d'énergie électrique et de manière à n'occasionner ni usure ni entretien, ce qui n'est pas le cas par exemple d'une pompe à membrane ou à piston. Les éjecteurs présentent en plus l'avantage d'être très compacts de sorte que le dispositif de pompage peut conserver un faible encombrement. Egalement, ils résistent bien à la corrosion ou aux attaques de gaz agressifs, ce qui rend le dispositif de pompage très fiable. Les éjecteurs sont en outre peu coûteux.
L'abaissement de la pression à la sortie de la pompe à vide primaire sèche par un éjecteur est réalisé de manière judicieuse en alimentant le moyen d'injection de gaz moteur avec le gaz du moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche. On profite ainsi de la disponibilité d'un gaz de purge comprimé généralement entre deux et trois bars, qui n'est plus utilisé pour alimenter le moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche, pour alimenter l'éjecteur en gaz moteur.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description donnée à titre illustratif et non limitatif et des dessins sur lesquels :
la figure 1 illustre de manière schématique un dispositif de pompage selon un premier mode de réalisation, raccordé à une chambre de procédés,
la figure 2 illustre de manière schématique un dispositif de pompage selon un deuxième mode de réalisation,
la figure 3 représente de manière schématique un dispositif de pompage selon un troisième mode de réalisation,
la figure 4a montre schématiquement un éjecteur multiétagé en fonctionnement dans une première phase de pompage, pour laquelle un gaz moteur est injecté dans tous les étages de l'éjecteur,
la figure 4b montre schématiquement un éjecteur multiétagé en fonctionnement dans une deuxième phase de pompage, pour laquelle un gaz moteur est injecté dans deux étages de l'éjecteur, et
la figure 4c montre schématiquement un éjecteur multiétagé en fonctionnement dans une troisième phase de pompage, pour laquelle un gaz moteur est injecté dans un seul étage de l'éjecteur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE On définit par « vide limite », un état de fonctionnement de la chambre de procédés dans lequel aucun flux de gaz n'est introduit dans la chambre de procédés, excepté ceux d'éventuels flux de gaz parasites et négligeables par exemple dus aux flux de dégazage des parois ou dus à des flux de fuites, la chambre de procédés étant mise sous vide par le dispositif de pompage en fonctionnement.
La figure 1 représente un dispositif de pompage 1 pour le pompage d'une chambre de procédés 2 d'un équipement de fabrication de semi-conducteurs. Le traitement mis en œuvre dans la chambre est par exemple un dépôt MOCVD (de l'anglais « Métal Organic Chemical Vapour Déposition ») qui est un dépôt chimique sous phase vapeur permettant notamment le dépôt d'une couche active de GaN sur un substrat de LED (de l'anglais « Light Emitting Diodes »). Les gaz introduits dans la chambre de procédé 2 au cours du traitement du substrat comportent du TMG (Tri-méthyl Galium), de ΓΝΗ3 et de ΓΗ2 pour lesquels les flux de gaz de procédés sont compris entre 50 et 250 slm (soit entre 83 333 Pa.l/ s et 41 666 Pa.l/ s) et les pressions de procédés sont comprises entre 100 et 500 mbar.
La chambre de procédés 2 comporte un moyen d'information de son fonctionnement de vide limite indiquant qu'aucun gaz de procédés n'est introduit dans la chambre de procédés 2 et que celle-ci est mise sous vide par le dispositif de pompage 1. Cette information de fonctionnement de vide limite est par exemple un signal électrique, comme le contact électrique de la fermeture d'un commutateur.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif de pompage 1 comporte une pompe à vide primaire sèche 3, un moyen de pompage auxiliaire 4, un premier et un deuxième dispositifs à vanne 5, 6 et un moyen de contrôle configuré pour contrôler le premier et le deuxième dispositifs à vanne 5, 6 en fonction d'un état de fonctionnement de la chambre de procédés 2.
La pompe à vide primaire sèche 3 comporte une entrée 8, une sortie 9, au moins un étage de pompage agencé entre l'entrée 8 et la sortie 9, un moyen de purge 11, un conduit de refoulement 12 raccordé à la sortie 9 de la pompe à vide 3 et un clapet antiretour 13 agencé dans le conduit de refoulement 12. L'entrée 8 de la pompe à vide 3 est raccordée à la sortie de la chambre de procédés 2.
La pompe à vide primaire sèche 3 est par exemple une pompe à vide multiétagée de type « Roots » et comporte une pluralité d'étages de pompage, cinq dans l'exemple 10a, 10b, 10c, lOd, 10e. L'entrée du premier étage de pompage 10a correspond à l'entrée 8 de la pompe à vide 3. Ce premier étage de pompage 10a est généralement appelé étage basse pression. Le dernier étage de pompage 10e débouche à la sortie 9 de la pompe à vide 3 qui refoule à la pression atmosphérique. Ce dernier étage de pompage 10e est généralement appelé étage haute pression. Des canaux inter-étages raccordent les étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e, en série les uns à la suite des autres. Plus précisément, les canaux interétages raccordent la sortie de l'étage de pompage qui précède à l'entrée de l'étage qui suit, entre l'entrée 8 et la sortie 9 de la pompe à vide 3.
Le moyen de purge 11 est configuré pour injecter un gaz de purge, tel que de l'azote, dans les étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e. Le moyen de purge 11 comprend un distributeur également appelé « clarinette », comportant autant de branches que la pompe à vide 3 comporte d'étages de pompage, pour distribuer le gaz de purge depuis une alimentation en gaz 14 vers chacun des cinq étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e. L'injection du moyen de purge 11 est en général réalisée en plusieurs points répartis le long des étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e à travers des gicleurs débouchant dans le refoulement de l'étage de pompage associé. Dans le premier et le dernier étages de pompage 10a, 10e, le gaz de purge est par exemple injecté au niveau des roulements de la pompe à vide 3. Le flux de gaz de purge est par exemple compris entre 35 et 100 slm (soit entre 58 333 Pa.l/s et 166 666 Pa.l/s).
Le gaz de purge permet de diluer les gaz provenant de la chambre de procédés 2, notamment pour garantir le maintien des jeux fonctionnels entre le stator et les rotors, ainsi qu'entre les lobes des rotors de la pompe à vide primaire sèche 3.
Le clapet antiretour 13 de la pompe à vide 3 permet d'imposer la circulation du gaz dans le sens de pompage (voir flèche F sur la figure 1) depuis la chambre de procédés 2 vers le conduit de refoulement 12 et d'éviter ainsi le retour du gaz pompé dans la pompe à vide 3. En fonctionnement, la pompe à vide 3 met la chambre de procédés 2 sous basse pression en comprimant et refoulant les gaz dans le conduit de refoulement 12 à travers le clapet antiretour 13. Lorsque la pression en sortie de pompe à vide 3 est inférieure à la pression de refoulement, le clapet antiretour 13 se ferme. On évite ainsi le retour de l'atmosphère dans la sortie 9.
Le premier dispositif à vanne 5 est interposé entre le moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3 et l'alimentation en gaz 14 auxquels il est raccordé. Le moyen de contrôle peut être un ordinateur, un microcontrôleur ou un contrôleur muni d'un programme chargé de contrôler les éléments du dispositif de pompage pour l'exécution des étapes du procédé. Il est configuré pour fermer au moins partiellement le premier dispositif à vanne 5 lorsque la chambre de procédés est en fonctionnement de vide limite.
Selon un premier exemple, en position fermée, le premier dispositif à vanne 5 coupe totalement la circulation du gaz entre l'alimentation en gaz 14 et le moyen de purge 11, coupant ainsi l'alimentation en gaz du moyen de purge 11 dans au moins un étage de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e.
Selon un autre exemple, en position quasiment fermée, le premier dispositif à vanne 5 réduit considérablement l'alimentation en gaz 14 du moyen de purge 11 dans au moins un étage de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e. Ainsi, le flux d'alimentation en gaz 14 du moyen de purge 11 de l'ordre de 35 et 100 slm est réduit en fonctionnement de vide limite, à un flux compris entre 20 et 200 sccm (soit entre 33 et 333 Pa.l/ s).
Le flux de purge résiduel que laisse passer le premier dispositif à vanne 5 est donc négligeable par rapport au flux de purge nécessaire pour diluer les gaz de procédés. Ce flux de purge résiduel, en permanence prélevé sur l'alimentation en gaz 14, permet d'imposer un sens d'écoulement des gaz dans le moyen de purge 11 afin d'empêcher l'accumulation d'éventuels résidus de gaz corrosifs en provenance de la chambre de procédé 2 dans le moyen de purge 11.
Le premier dispositif à vanne 5 comporte par exemple au moins une électrovanne 5a interposée entre le moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3 et l'alimentation en gaz 14.
Le moyen de contrôle est par exemple réalisé par le câblage de l'alimentation électrique de l'électrovanne 5a. L'alimentation électrique est par exemple connectée à un commutateur de la chambre de procédés 2 par un premier raccord électrique 7a. Lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite, la fermeture du commutateur coupe l'alimentation électrique de l'électrovanne 5a provoquant sa fermeture afin de réduire ou couper complètement l'alimentation en gaz du moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3. D'autres formes de réalisation du moyen de contrôle de l'électrovanne 5a peuvent bien sûr être envisagées, par exemple par le câblage de l'alimentation pneumatique de l'électrovanne 5a.
Dans le premier mode de réalisation de la figure 1, le premier dispositif à vanne 5 est agencé sur un tronc commun de la clarinette du moyen de purge 11 reliant toutes les branches de la pompe à vide primaire sèche 3. Il réduit ou coupe ainsi l'alimentation en gaz 14 dans tous les étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e à la fois.
Selon un autre exemple représenté sur la figure 2, le premier dispositif à vanne 5 est configuré pour alimenter sélectivement les étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e en gaz de purge. Par exemple, le premier dispositif à vanne 5 comporte autant d'électrovannes 5a que le moyen de purge 11 comporte de branches, chaque électrovanne 5a étant agencée sur une branche respective du moyen de purge 11 , de manière à sélectivement réduire ou couper l'alimentation en gaz 14 d'un ou de plusieurs étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd, 10e à la fois.
Le moyen de contrôle est par exemple configuré pour fermer au moins partiellement les électrovannes 5a du premier dispositif à vanne 5 associées aux étages de pompage 10b, 10c, lOd, 10e autres que le premier étage de pompage 10a et pour ouvrir l'électrovanne 5a du premier dispositif à vanne 5 du premier étage de pompage 10a, lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite. Le gaz de purge est ainsi réduit ou coupé dans les étages de pompage 10b, 10c, lOd, 10e autres que le premier étage de pompage 10a tandis qu'un flux de gaz de purge est préservé dans l'étage de pompage de basse pression 10a. Ce flux de purge permet d'assurer une protection minimale des étages de pompage de la pompe à vide 3.
Le moyen de contrôle est également configuré pour ouvrir le deuxième dispositif à vanne 6 lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite.
Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, le moyen de pompage auxiliaire 4 du dispositif de pompage 1 est monté en dérivation du clapet anti-retour 13 de la pompe à vide 3.
Le deuxième dispositif à vanne 6 est monté en dérivation du clapet anti-retour 13, en série avec le moyen de pompage auxiliaire 4, en amont de ce dernier.
Lorsque la chambre de procédés 2 n'est pas en fonctionnement de vide limite, le deuxième dispositif à vanne 6 en position fermée isole l'entrée du moyen de pompage auxiliaire 4 du conduit de refoulement 12 et le premier dispositif à vanne 5 est ouvert, alimentant en gaz le moyen de purge des étages de pompage 10a, 10b, 10c, lOd et 10e.
L'information de fonctionnement en vide limite de la chambre de procédés 2 provoque l'ouverture du deuxième dispositif à vanne 6 et la fermeture au moins partielle du premier dispositif à vanne 5, coupant ou réduisant l'alimentation en gaz du moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3 et mettant le moyen de pompage auxiliaire 4 en communication fluidique avec le conduit de refoulement 12.
La réduction du flux du gaz de purge dans les étages de pompage de la pompe à vide primaire sèche 3 ainsi que l'abaissement de la pression à la sortie 9 de la pompe à vide primaire sèche 3 permettent d'obtenir une très basse pression d'aspiration à l'entrée 8 de la pompe à vide primaire sèche 3 et donc, une très basse pression de vide limite dans la chambre de procédés 2. On peut ainsi baisser la pression limite dans la chambre de procédés 2 d'un facteur dix.
Pour réduire les coûts énergétiques, on peut en plus prévoir de mettre en route le moyen de pompage auxiliaire 4 uniquement lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite.
Selon un premier exemple représenté sur la figure 1, le deuxième dispositif à vanne 6 comporte un clapet anti-retour 6a taré pour s'ouvrir lorsque le moyen de pompage auxiliaire 4 est mis en route. Le moyen de contrôle est configuré pour mettre en route le moyen de pompage auxiliaire 4 lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite.
Le moyen de pompage auxiliaire 4 est par exemple mis en route dès qu'il est électriquement alimenté. L'alimentation électrique du moyen de pompage auxiliaire 4 est alors par exemple connectée au moyen d'information de la chambre de procédés 2 par un deuxième raccord électrique 7b.
Le moyen de pompage auxiliaire 4 est par exemple une pompe à membrane 4a.
En position fermée, le clapet anti-retour 6a isole l'entrée du moyen de pompage auxiliaire 4 du conduit de refoulement 12. Le fonctionnement de vide limite de la chambre de procédés 2 provoque la fermeture d'un contact électrique entraînant l'alimentation électrique du moyen de pompage auxiliaire 4 et donc, sa mise en route. Le clapet anti-retour 6a s'ouvre automatiquement lorsque le moyen de pompage auxiliaire 4 est mis en route, la dépression créée en aval du clapet anti-retour 6a le faisant s'ouvrir. Le moyen de contrôle du premier dispositif à vanne 6 est ainsi automatique et ne nécessite pas de raccord électrique avec la chambre de procédés 2.
Selon le mode de réalisation de la figure 3, le moyen de contrôle du deuxième dispositif à vanne 6 comporte une électrovanne 6b.
Le moyen de contrôle est configuré pour ouvrir l'électrovanne 6b du deuxième dispositif à vanne 6 lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite, mettant ainsi le moyen de pompage auxiliaire 4 en communication avec le conduit de refoulement 12.
Par exemple, l'alimentation électrique de l'électrovanne 6b est connectée au moyen d'information de la chambre de procédés 2 par un troisième raccord électrique 7c. La fermeture du commutateur du moyen d'information de la chambre de procédés 2 permet alors d'alimenter l'électrovanne 6b provoquant son ouverture.
Selon un troisième mode de réalisation représenté sur la figure 3, le moyen de pompage auxiliaire 4 comporte un éjecteur 4b.
L'éjecteur 4b comporte une conduite 22 et un moyen d'injection de gaz moteur.
Mieux visible sur les figures 4a, 4b, 4c, la conduite 22 comporte un orifice d'aspiration 16, un orifice de refoulement 17 et au moins une buse d'entrée 18a, 18b, 18c débouchant dans l'espace intérieur de la conduite 22. L'orifice d'aspiration 16 et l'orifice de refoulement 17 sont respectivement reliés au conduit de refoulement 12 par des première 19 et deuxième 20 canalisations (figure 3). Le moyen d'injection de gaz moteur est configuré pour piloter l'injection d'un gaz moteur sous pression, à grande vitesse, dans au moins une buse d'entrée 18a, 18b, 18c.
Dans l'exemple illustré, l'éjecteur 4b est multiétagé, c'est-à-dire qu'il comporte plusieurs buses d'entrées 18a, 18b, 18c, réparties le long de la conduite 22 entre l'orifice d'aspiration 16 et l'orifice de refoulement 17, définissant plusieurs étages. L'éjecteur 4b comporte par exemple trois étages, chaque étage étant défini par deux buses d'entrées 18a, 18b, 18c en vis-à-vis. Les buses d'entrées 18a, 18b, 18c sont par exemple régulièrement reparties deux par deux le long de la conduite 22. Selon la pression et le débit recherchés, on injecte le gaz moteur vers aucun, un ou plusieurs étages de l'éjecteur 4b. L'activation simultanée de plusieurs étages par l'injection du gaz moteur permet d'augmenter le débit de pompage de l'éjecteur 4b. L'éjecteur 4b comporte également un clapet 21, par exemple pivotant, associé à chaque buse d'entrée 18a, 18b, 18c, pour obturer ladite buse d'entrée lorsqu'aucun gaz moteur n'est injecté.
L'éjecteur est un moyen de pompage qui fonctionne à partir du principe de l'effet Venturi : phénomène de la dynamique des fluides où les particules gazeuses ou liquides se retrouvent accélérées à cause d'un rétrécissement de leur zone de circulation, l'aspiration se produisant au niveau de l'étranglement. Lorsque le gaz comprimé passe au travers des buses d'entrées 18a, 18b, 18c, une aspiration a lieu au travers de chaque étage.
Le moyen d'injection de gaz moteur comporte un réseau de distribution de gaz moteur 15 pour injecter sélectivement un gaz moteur vers chaque buse d'entrée 18a, 18b, 18c. Le moyen d'injection de gaz moteur peut sélectivement piloter l'injection du gaz moteur dans aucun, un ou plusieurs étages de l'éjecteur 4b.
Sur l'exemple de la figure 4a, le moyen d'injection de gaz moteur pilote l'injection du gaz moteur dans tous les étages de l'éjecteur 4b tandis que sur la figure 4b, le moyen d'injection de gaz pilote l'injection de gaz moteur seulement dans les deux derniers étages de l'éjecteur 4b, puis uniquement dans le dernier étage de l'éjecteur 4b sur la figure 4c.
Lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite, le moyen de contrôle ferme au moins partiellement le premier dispositif à vanne 5 et ouvre le deuxième dispositif à vanne 6 mettant l'éjecteur 4b en communication fluidique avec le conduit de refoulement 12.
La réduction ou la coupure du gaz dans le moyen de purge de la pompe à vide primaire sèche 3 et l'abaissement de la pression en sortie 9 de la pompe à vide primaire sèche
3 permettent d'abaisser le seuil de la pression limite dans la chambre de procédés 2.
Par ailleurs, l'utilisation d'un éjecteur 4b comme moyen de pompage auxiliaire 4 permet un abaissement de la pression à la sortie 9 de la pompe à vide primaire sèche 3 sans utiliser de pièces mobiles, grâce à la détente du gaz moteur, donc sans consommation d'énergie électrique et de manière à n'occasionner ni usure ni entretien, ce qui n'est pas le cas par exemple d'une pompe à membrane ou à piston.
Les éjecteurs présentent en plus l'avantage d'être très compacts de sorte que le dispositif de pompage peut conserver un faible encombrement. Egalement, ils résistent bien à la corrosion ou aux attaques de gaz agressifs, ce qui rend le dispositif de pompage très fiable. Les éjecteurs sont en outre peu coûteux. Pour réduire les coûts énergétiques, on peut prévoir de mettre en route l'éjecteur 4b uniquement lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite.
Cela peut être réalisé de manière judicieuse en alimentant le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b avec le gaz du moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3. On profite ainsi de la disponibilité du gaz de purge, comprimé généralement entre deux et trois bars, qui n'est pratiquement plus utilisé pour alimenter le moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3, pour alimenter l'éjecteur 4b en gaz moteur.
Pour cela, le premier dispositif à vanne 5 est également raccordé au moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b et le premier dispositif à vanne 5 est configuré pour basculer l'alimentation en gaz 14 du moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3 vers le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b.
Par exemple, le premier dispositif à vanne 5 comporte deux électrovannes deux voies. Une première électrovanne comporte une première voie raccordée au moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3 et une deuxième voie est raccordée à l'alimentation en gaz 14. Une deuxième électro vanne comporte une première voie raccordée au moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b et une deuxième voie est raccordée à l'alimentation en gaz 14.
Le moyen de contrôle du premier dispositif à vanne 5 est par exemple réalisé par le câblage des alimentations électriques des électrovannes.
Selon un deuxième exemple de réalisation, le premier dispositif à vanne 5 comporte une vanne trois voies 5b, telle qu'une électrovanne trois voies, une première voie étant raccordée au moyen de purge 11 de la pompe à vide primaire sèche 3, une deuxième voie étant raccordée à l'alimentation en gaz 14, et une troisième voie étant raccordée au moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b. Ainsi, le contrôle du basculement de l'alimentation en gaz 14 de la pompe à vide primaire sèche 3 vers le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur 4b, est simplifié.
Le deuxième dispositif à vanne 6 peut comporter un clapet anti-retour 6a taré pour s'ouvrir automatiquement lorsque l'éjecteur 4b est mis en route. Le moyen de contrôle est configuré pour mettre en route l'éjecteur 4b, c'est-à-dire injecter le gaz moteur dans au moins une buse d'entrée 18a, 18b, 18c, lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite.
Alternativement, le deuxième dispositif à vanne 6 peut comporter une électrovanne 6b (figure 3). Par ailleurs, le deuxième dispositif à vanne 6 peut être configuré pour s'ouvrir à la réception de l'information de fonctionnement de vide limite de la chambre de procédés 2 et se refermer après une durée prédéterminée, par exemple de l'ordre de trois secondes. L'injection de gaz moteur par le moyen d'injection de gaz moteur est alors pilotée pendant un temps très court sur l'information de la chambre de procédés 2 en fonctionnement de vide limite. En effet, la baisse de pression provoquée par la mise en route de l'éjecteur 4b peut se maintenir indéfiniment tant que la ligne de pompage est en fonctionnement de vide limite et n'est pas réalimentée avec un nouvel afflux gazeux. L'alimentation en gaz moteur de l'éjecteur 4b occasionnelle et ponctuelle permet d'optimiser encore la consommation en azote.
Ainsi, lorsque le deuxième dispositif à vanne 6 est fermé, aucun gaz moteur n'est injecté, les clapets 21 sont fermés et isolent l'espace intérieur de la conduite 22 de l'éjecteur 4b.
Lorsque la chambre de procédés 2 est en fonctionnement de vide limite, le moyen de contrôle ferme au moins partiellement le premier dispositif à vanne 5 et bascule l'alimentation du gaz de purge vers une ou plusieurs entrée(s) 18a, 18b, 18c de l'éjecteur 4b.
Le clapet 21 associé s'ouvre faisant pénétrer le gaz moteur dans l'éjecteur 4b, ce qui produit une baisse de la pression dans la conduite 22 en communication avec le conduit de refoulement 12 et donc un abaissement de la pression en sortie 9 de la pompe à vide 3.
Le dispositif de pompage 1 permet donc d'obtenir facilement et à moindre coût une pression basse de vide limite, ainsi que des vitesses de pompage satisfaisantes pour le traitement des substrats à basse pression.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de pompage destiné à être raccordé à une chambre de procédés (2) comportant :
une pompe à vide primaire sèche (3) présentant :
o une entrée (8) et une sortie (9),
o au moins un étage de pompage (10a, 10b, 10c, lOd, 10e) agencé entre l'entrée (8) et la sortie (9),
o un moyen de purge (11) configuré pour injecter un gaz de purge dans ledit étage de pompage (10a, 10b, 10c, lOd, 10e),
o un conduit de refoulement (12) raccordé à la sortie (9),
o un clapet antiretour (13) agencé dans le conduit de refoulement (12), un éjecteur (4b), monté en dérivation du clapet anti-retour (13), l'éjecteur (4b) comprenant :
une conduite (22) présentant un orifice d'aspiration (16), un orifice de refoulement (17), et au moins une buse d'entrée (18a, 18b, 18c), et
un moyen d'injection de gaz moteur pour piloter l'injection d'un gaz moteur dans au moins une buse d'entrée (18a, 18b, 18c), un premier dispositif à vanne (5) raccordé au moyen de purge (11) de la pompe à vide primaire sèche (3) et destiné à être raccordé à une alimentation en gaz (14), caractérisé en ce que le premier dispositif à vanne (5) raccordé au moyen de purge (11) est également raccordé au moyen d'injection de gaz moteur et est configuré pour basculer au moins partiellement l'alimentation en gaz (14) du moyen de purge (11) de la pompe à vide primaire sèche (3) vers le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur (4b).
2. Dispositif de pompage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de pompage comporte un deuxième dispositif à vanne (6) monté en dérivation du clapet antiretour (13), en amont de l'éjecteur (4b) et un moyen de contrôle configuré pour contrôler le premier et le deuxième dispositifs à vanne (5, 6) en fonction d'un état de fonctionnement de la chambre de procédés (2).
3. Dispositif de pompage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier dispositif à vanne (5) comporte une électrovanne trois voies (5b).
4. Dispositif de pompage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'éjecteur (4b) est multiétagé.
5. Dispositif de pompage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier dispositif à vanne (5) comporte au moins une électrovanne (5a, 5b) pilotable par le moyen de contrôle.
6. Dispositif de pompage selon la revendication 5, dans lequel la pompe à vide primaire sèche (3) comporte une pluralité d'étages de pompage (10a, 10b, 10c, lOd, 10e), le moyen de purge (11) comporte une pluralité de branches pour distribuer le gaz de purge vers chacun des étages de pompage (10a, 10b, 10c, lOd, 10e) et le premier dispositif à vanne (5) comporte une pluralité d'électro vannes (5a), chaque électro vanne (5a) étant agencée sur une branche respective.
7. Dispositif de pompage selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que le moyen de contrôle est configuré pour fermer au moins partiellement les électrovannes (5a) du premier dispositif à vanne (5) associées aux étages de pompage (10b, 10c, lOd, 10e) autres que le premier étage de pompage (10a) et pour ouvrir l'électrovanne (5a) du premier dispositif à vanne (5) du premier étage de pompage ( 0a), lorsque la chambre de procédés (2) est en fonctionnement de vide limite.
8. Dispositif de pompage selon l'une des revendications précédentes, prise avec la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième dispositif à vanne (6) comporte une électrovanne (6b) pilotable par le moyen de contrôle.
9. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que l'alimentation électrique de l'électrovanne (5a, 5b, 6b) est connectée à un commutateur de la chambre de procédés (2).
10. Dispositif de pompage selon l'une des revendications 1 à 7, prise avec la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième dispositif à vanne (6) comporte un clapet anti-retour (6a) taré pour s'ouvrir lorsque l'éjecteur (4b) est mis en route.
11. Procédé de pompage d'une chambre de procédés au moyen d'un dispositif de pompage (1) selon l'une des revendications précédentes raccordé à une chambre de procédés, caractérisé en ce qu'on réduit l'alimentation en gaz du moyen de purge (11) de la pompe à vide primaire sèche (3) et on abaisse la pression dans le conduit de refoulement (12) raccordé à la sortie (9) de la pompe à vide primaire sèche (3), par la mise en route de l'éjecteur (4b) lorsque la chambre de procédés (2) est en fonctionnement de vide limite, en alimentant le moyen d'injection de gaz moteur de l'éjecteur (4b) avec le gaz du moyen de purge (11) de la pompe à vide primaire sèche (3).
12. Procédé de pompage selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'on met en route l'éjecteur (4b) uniquement lorsque la chambre de procédés (2) est en fonctionnement de vide limite.
13. Procédé de pompage selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que lorsque la chambre de procédés (2) est en fonctionnement de vide limite, le flux d'alimentation en gaz (14) du moyen de purge (11) est compris entre 20 et 200 sccm.
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