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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberEP1194610 A1
Publication typeApplication
Application numberEP20010928018
PCT numberPCT/FR2001/001219
Publication date10 Apr 2002
Filing date20 Apr 2001
Priority date20 Apr 2000
Also published asUS6402479, WO2001081651A1
Publication number01928018, 01928018.9, 2001928018, EP 1194610 A1, EP 1194610A1, EP-A1-1194610, EP01928018, EP1194610 A1, EP1194610A1, EP20010928018, PCT/2001/1219, PCT/FR/1/001219, PCT/FR/1/01219, PCT/FR/2001/001219, PCT/FR/2001/01219, PCT/FR1/001219, PCT/FR1/01219, PCT/FR1001219, PCT/FR101219, PCT/FR2001/001219, PCT/FR2001/01219, PCT/FR2001001219, PCT/FR200101219
InventorsRoland Bernard, Eric Chevalier, Marc Lagedamont
ApplicantAlcatel
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Espacenet, EP Register
Method and system for pumping semiconductor equipment from transfer chambers
EP 1194610 A1 (text from WO2001081651A1) 
Abstract  
The invention concerns a method which consists in pumping the gases present in a transfer chamber (1) using a primary pump (3) driven by variable speed driving means, mounted in series with a turbomolecular secondary pump (6), and associated with gas controlling means (8, 10, 13, 16) to control one or several appropriate characteristic parameters of the pumped gases and to produce control signals acting on the means driving the primary pump (3) to adapt its pumping speed so as to avoid any condensation or solidification in the airlock or transfer chamber (1). Thus the pressure drop speed can be optimised thereby reducing pollution introduced into the process chamber (2).
Claims  translated from French  (OCR text may contain errors)
REVENDICATIONS CLAIMS
1 - Système de pompage des gaz dans une chambre de transfert (1) d'équipement de semi-conducteurs, comprenant une pompe primaire (3) sollicitée par des moyens d'entraînement et raccordée par un circuit de pompage (4) à la chambre de transfert 1 - the gas pumping system in a transfer chamber (1) of semiconductor device, comprising a primary pump (3) urged by the drive means and connected by a pumping circuit (4) to the chamber transfer
(1) pour pomper les gaz hors de la chambre de transfert (1) jusqu'à atteindre une pression appropriée, caractérisé en ce que : (1) for pumping the gas out of the transfer chamber (1) up to an appropriate pressure, characterized in that:
- les moyens d'entraînement sont adaptés pour entraîner la pompe primaire (3) selon une vitesse variable, assurant ainsi un pompage à vitesse variable, - The drive means is adapted for driving the primary pump (3) at a variable speed, thereby ensuring a variable speed pump,
- une pompe secondaire turbomoléculaire (6) est interposée dans le circuit de pompage (4) entre la pompe primaire (3) et la chambre de transfert (1) , - A turbomolecular secondary pump (6) is interposed in the pumping circuit (4) between the primary pump (3) and the transfer chamber (1),
- des moyens de contrôle de gaz (8, 10, 13, 16) sont prévus pour contrôler un ou plusieurs paramètres caractéristiques appropriés des gaz pompés et pour produire des signaux de commande agissant sur les moyens d'entraînement pour adapter la vitesse de la pompe primaire (3) afin d'éviter toute condensation ou solidification des gaz dans la chambre de transfert (1) . - Gas control means (8, 10, 13, 16) are provided for controlling one or more suitable parameters characteristic of the pumped gases and producing control signals acting on the drive means to adjust the speed of the pump primary (3) to prevent condensation or solidification of gas in the transfer chamber (1). 2 - Système de pompage des gaz selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de gaz comprennent un capteur de température (8) sensible à la température des gaz pompés . 2 - the gas pumping system according to claim 1, characterized in that the gas control means comprises a temperature sensor (8) responsive to the temperature of the pumped gases.
3 - Système de pompage de gaz selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de contrôle de gaz comprennent un analyseur de gaz (10) . 3 - gas pumping system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the gas control means comprises a gas analyzer (10).
4 - Système de pompage de gaz selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'analyseur de gaz (10) est adapté pour détecter et mesurer la raie d'humidité. 4 - gas pumping system according to claim 3, characterized in that the gas analyzer (10) is adapted to detect and measure the moisture stripe. 5 - Système de pompage de gaz selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'analyseur de gaz 5 - the gas pumping system according to claim 3 or 4, characterized in that the gas analyzer
(10) est adapté pour détecter et mesurer des raies d'hydrocarbures. (10) is adapted to detect and measure rays hydrocarbons.
6 - Système de pompage de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de mesure de la pression (13) dans une chambre de procédés 6 - gas pumping system according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it further comprises means for measuring the pressure (13) in a process chamber
(2) à laquelle est raccordée la chambre de transfert (1) , pour asservir la pression dans la chambre de transfert (1) de manière à éviter ou à limiter le transfert de matières polluantes depuis la chambre de procédés (2) vers la chambre de transfert (1) . (2) which is connected to the transfer chamber (1) for controlling the pressure in the transfer chamber (1) so as to avoid or limit the transfer of pollutants from the process chamber (2) to the chamber transfer (1).
7 - Système de pompage de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pompe secondaire turbomoléculaire (6) est d'un type robuste capable de fonctionner dès le début de l'étape de pompage en refoulant les gaz à la pression atmosphérique, de sorte qu'elle n'est associée à aucune canalisation de dérivation pour démarrage du pompage et qu'elle constitue le seul élément de pompage raccordé à la chambre de transfert (1) . 7 - gas pumping system according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the second turbomolecular pump (6) is of a type capable of robust function from the beginning of pumping step by suppressing the gas at atmospheric pressure, so that it is not associated with any branch line to start pumping, and it is the only pumping element connected to the transfer chamber (1).
8 - Système de pompage de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend, interposé dans le circuit de pompage (4) entre la pompe secondaire (6) et la chambre de transfert (1), un piège cryogénique composé d'un dispositif de réfrigération (20) refroidissant un doigt froid (21) et une surface active (22) au contact des gaz pompés dans le circuit de pompage (4) . 8 - the gas pumping system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it comprises, interposed in the pumping circuit (4) between the secondary pump (6) and the transfer chamber (1) A cold trap comprising a refrigeration device (20) cooling a cold finger (21) and an active surface (22) in contact with the pumped gas in the pumping circuit (4).
9 - Système de pompage de gaz selon la revendication 8 , caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour échauffer périodiquement la surface active (22) de manière à enlever la glace déposée sur la surface active (22) . 9 - gas pumping system according to claim 8, characterized in that it comprises means for periodically heat the working surface (22) so as to remove the ice deposited on the active surface (22).
10 - Procédé de pompage des gaz dans une chambre de transfert (1) de semi-conducteurs vers une chambre de procédés (2) par au moins une pompe primaire (3), caractérisé en ce qu'on adapte la vitesse de la pompe primaire (3) en fonction d'un ou plusieurs paramètres caractéristiques des gaz pompés de manière à éviter ou à limiter la condensation ou la solidification des gaz dans la chambre de transfert (1) . 10 - A method of pumping gas into a transfer chamber (1) of semiconductor into a process chamber (2) by at least one primary pump (3), characterized in that it adjusts the speed of the primary pump (3) as a function of one or more characteristic parameters of the gas pumped in order to avoid or to limit the condensation or solidification of the gas in the transfer chamber (1).
11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'on optimise la vitesse de la pompe et on poursuit le pompage jusqu'à atteindre une pression résiduelle minimale P2 et maintenir momentanément la pression résiduelle à une valeur P3 inférieure à la pression PI de fonctionnement de la chambre de transfert (1) . 11 - The method of claim 10, characterized in that optimizes the speed of the pump and the pumping is continued until a minimum residual pressure P2 and temporarily maintain the residual pressure to a value lower than the P3 pressure PI operation of the transfer chamber (1).
12 - Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que, par l'analyse des gaz pompés au moyen d'un analyseur de gaz (10), on contrôle simultanément l'atmosphère de la chambre de procédés (2) . 12 - Method according to one of claims 10 or 11, characterized in that, for the analysis of gases pumped through a gas analyzer (10), simultaneously controlling the atmosphere of the process chamber (2 ).
Description  translated from French  (OCR text may contain errors)

PROCEDE ET SYSTEME DE POMPAGE DES CHAMBRES DE TRANSFERT D'EQUIPEMENT DE SEMI-CONDUCTEUR METHOD AND PUMPING SYSTEM BOARD OF TRANSFER OF SEMICONDUCTOR EQUIPMENT

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION La présente invention concerne les procédés et dispositifs assurant le pompage des gaz dans un sas ou une chambre de transfert de semi-conducteurs vers une chambre de procédés . TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to methods and devices providing pumping of gas in a lock or a semiconductor transfer chamber to a process chamber.

Dans la fabrication des composants électroniques à semiconducteur, une étape importante consiste à traiter un substrat semi-conducteur sous atmosphère contrôlée à très basse pression dans une chambre de procédés, par exemple pour des dépôts par plasma de couches de différents matériaux. In the manufacture of electronic semiconductor components, an important step consists in treating a semiconductor substrate in a controlled atmosphere at very low pressure in a process chamber, for example, for plasma deposition of layers of different materials.

Dans la chambre de procédés, l'atmosphère doit être contrôlée pour éviter la présence de toute impureté et de toute pollution. In the process chamber, the atmosphere must be controlled to avoid the presence of impurities and pollution. Pour cela, le substrat doit arriver dans la chambre de procédés dans un état de pureté satisfaisant. For this, the substrate must happen in the process chamber in a satisfactory state of purity.

Dans le document EP 0 385 709 A, on prévoit des vannes commandées pour limiter les flux d'entrée et de sortie d'air dans la chambre de procédés afin de réduire le risque de pollution résultant du détachement de particules préalablement déposées sur les parois de la chambre de procédés. In EP 0385709 A, provides controlled valves to limit the inflow and outflow of air in the process chamber to reduce the risk of pollution resulting from detachment particles previously deposited on the walls of the process chamber.

Dans une production industrielle, les substrats, sous forme de tranches, sont conditionnés et amenés en succession dans la chambre de procédés, au moyen d'une chambre de transfert à l'intérieur de laquelle l'atmosphère est progressivement amenée à une pression appropriée similaire de celle régnant dans la chambre de procédés. In industrial production, the substrates in the form of slices, are packaged and supplied in succession in the process chamber by means of a transfer chamber inside which the atmosphere is gradually brought to a suitable pressure similar from that prevailing in the process chamber. On utilise pour cela un système de pompage des gaz comprenant une pompe primaire sollicitée par des moyens d'entraînement et raccordée par un circuit de pompage au sas ou à la chambre de transfert pour pomper les gaz jusqu'à atteindre la pression appropriée. It is used for a gas pumping system comprising a primary pump urged by drive means and connected by a pumping circuit to lock or transfer chamber for pumping the gas to reach the appropriate pressure.

Dans le document US 4 379 743 A, on évite la transmission d'impuretés depuis une chambre de prétraitement vers une chambre de traitement en établissant une surpression différentielle gazeuse dans la chambre de traitement après le prétraitement d'un substrat. In US 4,379,743 A, it prevents the transmission of impurities from a pretreatment chamber to a processing chamber by establishing a differential gas pressure in the processing chamber after the pretreatment of a substrate.

Dans les installations connues, lorsqu'on utilise une pompe primaire sèche à vitesse variable de pompage des gaz de la chambre de transfert, on détermine la vitesse de pompage pour atteindre la pression appropriée à l'issue d'une durée de conditionnement qui ne retarde pas le transfert du substrat dans la chambre de procédés. In known systems, when a dry primary pump for pumping variable speed of the transfer chamber gas, determining the pumping rate to achieve the proper pressure at the end of a conditioning period which retards not transferring the substrate in the process chamber. Toutefois, le conditionnement du substrat est souvent insuffisant, et l'on constate l'apparition de pollution et d'impuretés dans la chambre de procédés. However, the packaging of the substrate is often insufficient, and there is the appearance of pollution and impurities in the process chamber.

Le document EP 0 776 026 A enseigne de réduire la pollution résultant des particules se déposant sur les parois d'une chambre de transfert. EP 0776026 A teaches reduce pollution from particles deposited on the walls of a transfer chamber. On utilise pour cela des vannes commandées qui réduisent la vitesse de pompage des gaz hors de la chambre de transfert, afin d'éviter la condensation ou la solidification des gaz dans la chambre de transfert. Is used for this controlled valves that reduce the pumping rate of the gas from the transfer chamber to prevent condensation or solidification of the gas in the transfer chamber. La réduction des risques de pollution est toutefois insuffisante, vraisemblablement à cause de la présence des vannes commandées, qui augmentent les surfaces sur lesquelles des particules peuvent se déposer. Risk reduction of pollution is insufficient, however, likely due to the presence of controlled valves, which increase the surfaces on which particles can settle. Egalement, le dispositif est plus complexe. Also, the device is more complex.

EXPOSE DE L'INVENTION Un but de l'invention est d'éviter de façon plus efficace l'introduction d'impuretés et de pollution dans la chambre de procédés . SUMMARY OF THE INVENTION An object of the invention is to prevent more effectively the introduction of impurities and pollution in the process chamber.

Egalement, lors de la descente en pression de l'atmosphère dans le sas ou la chambre de transfert, il se produit nécessairement un dégazage du substrat, et il est important que ce dégazage soit suffisant avant que le substrat soit introduit dans la chambre de procédés. Also, when the atmospheric pressure down into the chamber or the transfer chamber, there necessarily occurs a degassing of the substrate, and it is important that this degassing is sufficient before the substrate is introduced into the process chamber . A défaut de cela, le dégazage se poursuit dans la chambre de procédés et les gaz provenant de ce dégazage postérieur constituent une source supplémentaire de pollution pendant le traitement. Failing that, the degassing continues in the process chamber and gas from the rear degassing are an additional source of pollution during treatment. Ainsi, l'invention a pour autre but d'améliorer le dégazage des substrats lors de leur conditionnement dans le sas ou la chambre de transfert, sans pour autant retarder le transfert du substrat dans la chambre de procédés. Thus, the invention has the further object to improve degassing of the substrates during their packaging in the lock chamber or the transfer chamber, without delaying the transfer of the substrate in the process chamber.

Pour atteindre ces objets ainsi que d'autres, l'invention prévoit de contrôler efficacement et de manière simple la descente en pression de l'atmosphère dans le sas ou la chambre de transfert pendant le conditionnement, de façon à éviter l'apparition de toute humidité ou de toute solidification des gaz. To achieve these and other objects, the invention provides effective control and simply the atmospheric pressure down into the airlock or transfer chamber during packaging, so as to avoid the appearance of any moisture or any solidification of gases. Ainsi, un système de pompage des gaz selon l'invention, dans une chambre de transfert d'équipement de semi-conducteurs, comprend une pompe primaire sollicitée par des moyens d'entraînement et raccordée par un circuit de pompage à la chambre de transfert pour pomper les gaz hors de la chambre de transfert jusqu'à atteindre une pression appropriée ; Thus, a gas pumping system according to the invention, in a transfer chamber of semiconductor equipment, comprises a primary pump acted on by the drive means and connected by a pumping system to the transfer chamber for pumping the gas from the transfer chamber to achieve an appropriate pressure; les moyens d'entraînement sont adaptés pour entraîner la pompe primaire selon une vitesse variable, assurant ainsi un pompage à vitesse variable ; the drive means is adapted for driving the primary pump of a variable speed, thereby providing a variable speed pump; une pompe secondaire turbomoléculaire est interposée dans le circuit de pompage entre la pompe primaire et la chambre de transfert ; a secondary turbomolecular pump is interposed in the pumping circuit between the primary pump and the transfer chamber; des moyens de contrôle de gaz sont prévus pour contrôler un ou plusieurs paramètres caractéristiques appropriés des gaz pompés et pour produire des signaux de commande agissant sur les moyens d'entraînement pour adapter la vitesse de la pompe primaire afin d'éviter toute condensation ou solidification des gaz dans la chambre de transfert. gas control means are provided to control one or more suitable parameters characteristic of the pumped gases and producing control signals acting on the drive means to adjust the speed of the primary pump to prevent condensation or solidification of gas in the transfer chamber.

Le contrôle permanent des gaz pompés par action sur la vitesse de la pompe permet d'une part d'éviter l'apparition de toute condensation ou solidification des gaz, et donc l'introduction de toute pollution dans la chambre de procédés. Constant monitoring of gas pumped per share on the pump speed allows one hand to avoid the appearance of condensation or solidification of gases and therefore the introduction of any pollution in the process chamber. Ce contrôle permet d'autre part d'éviter les risques de pollution supplémentaires et les complications liées à la présence de vannes de commande. This control allows the other to avoid additional pollution risks and complications related to the presence of control valves. Ce contrôle permet aussi d'optimiser la vitesse de descente en pression, pour atteindre la vitesse moyenne la plus rapide possible, de sorte que le temps de conditionnement n'est pas augmenté et qu'il devient même possible, dans le même temps de conditionnement, de descendre la pression à une valeur plus faible qui favorise le dégazage du substrat. This control also optimizes the speed of pressure descent, reaching an average speed as quickly as possible, so the conditioning time is not increased and it becomes even possible, at the same time conditioning , to lower the pressure to a lower value that promotes degassing of the substrate.

Les moyens de contrôle de gaz peuvent comprendre un capteur de température sensible à la température des gaz pompés, et/ou un analyseur de gaz. The gas control means may include a temperature sensor responsive to the temperature of the pumped gases, and / or a gas analyzer.

Une source fréquente de pollution est l'humidité contenue dans l'atmosphère pompée, qui tend à se condenser ou à cristalliser. A frequent source of pollution is the moisture in the atmosphere pumped, which tends to condense or crystallize. Dans ce cas, l'analyseur de gaz peut avantageusement être adapté pour détecter et mesurer la raie d'humidité. In this case, the gas analyzer may advantageously be adapted to detect and measure the moisture stripe.

Une autre source de pollution est fréquemment la présence d'hydrocarbures. Another source of pollution is frequently the presence of hydrocarbons. Dans ce cas, l'analyseur de gaz peut être avantageusement adapté pour détecter et mesurer des raies d 'hydrocarbures . In this case, the gas analyzer may be advantageously adapted to detect and measure the lines of hydrocarbons.

Selon un mode de réalisation avantageux, le système de pompage de gaz peut comprendre en outre des moyens de mesure de la pression dans une chambre de procédés à laquelle est raccordée la chambre de transfert. According to an advantageous embodiment, the gas pumping system may further comprise means for measuring the pressure in a process chamber which is connected to the transfer chamber. On peut ainsi asservir la pression dans la chambre de transfert de manière à éviter ou à limiter le transfert de matières polluantes depuis la chambre de procédés vers la chambre de transfert. It is thus slaving the pressure in the transfer chamber so as to avoid or limit the transfer of pollutants from the process chamber to the transfer chamber. On peut ainsi augmenter la vitesse de conditionnement du substrat suivant dans la même chambre de transfert, ce conditionnement n'étant pas perturbé par les pollutions provenant de la chambre de procédés . It is thus possible to increase the packaging speed of the next substrate in the same transfer chamber, this packaging is not disturbed by the pollution from the process chamber.

De préférence, la pompe secondaire turbomoléculaire peut être d'un type robuste capable de fonctionner dès le début de l'étape de pompage en refoulant les gaz à la pression atmosphérique. Preferably, the turbomolecular secondary pump may be of a type capable of robust function early pumping stage by forcing the gas to atmospheric pressure. De la sorte, la pompe turbomoléculaire n'est associée a aucune canalisation de dérivation pour démarrage du pompage, et elle constitue le seul élément de pompage raccordé à la chambre de transfert. In this way, the turbomolecular pump is not associated with any branch line to start pumping, and it is the only pumping element connected to the transfer chamber. On réduit ainsi les risques de pollution de l'atmosphère dans la chambre de transfert, et donc dans la chambre de procédés. This reduces the atmospheric pollution risks in the transfer chamber, and thus in the process chamber.

Dans un procédé de pompage des gaz selon 1 ' invention, dans une chambre de transfert de semi-conducteurs vers une chambre de procédés, on adapte la vitesse de la pompe primaire qui extrait les gaz hors de la chambre de transfert en fonction d'un ou plusieurs paramètres caractéristiques des gaz pompés, de manière à éviter ou à limiter la condensation ou la solidification des gaz dans la chambre de transfert. In a gas pumping method according 1 to the invention, in a semiconductor transfer chamber to a process chamber, the speed of the primary pump is adapted to extract the gas from the transfer chamber according to a or more characteristic parameters of the pumped gases, so as to avoid or minimize condensation or solidification of the gas in the transfer chamber.

Avantageusement, on peut optimiser la vitesse de la pompe pour atteindre la pression appropriée en un temps plus court, et poursuivre le pompage jusqu'à atteindre et maintenir momentanément, par exemple jusqu'à la fin de la durée de conditionnement, une pression résiduelle inférieure à la pression appropriée de fonctionnement de la chambre de transfert, favorisant ainsi le dégazage du substrat. Advantageously, one can optimize the speed of the pump to achieve the proper pressure in a shorter time, and continue pumping to achieve and maintain temporarily, for example to the end of the conditioning period, a residual pressure to the appropriate operating pressure of the transfer chamber, thereby promoting degassing of the substrate. Par l'analyse des gaz pompés au moyen d'un analyseur de gaz, on peut contrôler simultanément l'atmosphère de la chambre de procédés. By analyzing the gas pumped by means of a gas analyzer, it can simultaneously control the atmosphere of the process chamber.

DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation particuliers, faite en relation avec les figures jointes, parmi lesquelles: BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other objects, features and advantages of the present invention appear from the following description of specific embodiments, taken in conjunction with the appended drawings, in which:

- la figure 1 illustre schématiquement la structure générale d'un système de pompage des gaz selon un mode de réalisation de la présente invention ; - Figure 1 schematically illustrates the general structure of a gas pumping system according to an embodiment of the present invention;

- la figure 2 illustre les courbes de descente en pression, une première courbe illustrant la descente en pression avec un dispositif selon la présente invention, une seconde courbe illustrant la descente en pression avec un dispositif connu à pompe primaire sèche ; - Figure 2 illustrates the pressure descent curves, a first curve illustrating the descent in pressure with a device according to the present invention, a second graph illustrating the descent in pressure with a device known to dry primary pump; et and

- la figure 3 illustre schématiquement la structure générale d'un système de pompage des gaz selon un mode de réalisation comportant en outre un piège cryogénique. - Figure 3 schematically illustrates the general structure of a gas pumping system according to an embodiment further comprising a cryogenic trap. DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS

Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le système de pompage selon 1 ' invention permet le pompage des gaz dans un sas ou chambre de transfert 1 qui est raccordé à une chambre de procédés 2 par des moyens permettant le passage d'un substrat semi- conducteur . In the embodiment illustrated in Figure 1, the pumping system 1 according to the invention allows the pumping of gas in a lock or transfer chamber 1 which is connected to a process chamber 2 by means for passing a semiconductor substrate.

Le système de pompage des gaz comprend une pompe primaire 3 sollicitée par des moyens d'entraînement intégrés et raccordée par un circuit de pompage 12 comportant une canalisation 4 au sas ou à la chambre de transfert 1 pour pomper les gaz jusqu'à atteindre une pression appropriée voisine de celle présente dans la chambre de procédés 2. Les moyens d'entraînement intégrés à la pompe primaire 3 sont adaptés pour assurer un pompage à vitesse variable, la vitesse étant pilotée par un dispositif de commande 5 qui peut être d'un type connu en soi. The gas pumping system comprises a primary pump 3 biased by driving means and connected by a pumping circuit 12 having a pipe 4 to the lock or to the one transfer chamber for pumping the gas to a pressure that neighboring suitable present in the process chamber 2. The drive means integrated into the coolant pump 3 is adapted to provide a variable speed pump, the speed being controlled by a control device 5 which may be of a type known per se. Une pompe secondaire turbomoléculaire 6 est interposée dans le circuit de pompage 12 entre la canalisation 4 reliée à la pompe primaire 3 et le sas ou chambre de transfert 1. Une vanne d'isolation 7 est interposée entre la pompe secondaire turbomoléculaire 6 et le sas ou chambre de transfert 1. A turbomolecular secondary pump 6 is interposed in the pumping circuit 12 between the pipe 4 connected to the primary pump 3 and the lock or transfer chamber 1. An isolation valve 7 is interposed between the secondary turbomolecular pump 6 and the lock or transfer chamber 1.

Des moyens de contrôle de gaz sont prévus pour contrôler un ou plusieurs paramètres caractéristiques appropriés des gaz pompés et pour produire des signaux de commande envoyés par une ou plusieurs lignes de transmission telles que les lignes de transmission 9 ou 14 au dispositif de commande 5 pour agir sur les moyens d'entraînement et adapter ainsi la vitesse de pompage de la pompe primaire 3 afin d'éviter toute condensation ou solidification des gaz dans le sas ou la chambre de transfert 1. Gas control means is provided for controlling one or more suitable parameters characteristic of the pumped gases and producing control signals sent by one or more transmission lines such as transmission lines 9 or 14 to the control device 5 to act the drive means and thus adjust the pumping speed of the primary pump 3 in order to prevent condensation or solidification of gases in the airlock or transfer chamber 1.

Parmi les moyens de contrôle des gaz, on peut prévoir par exemple un capteur de température 8 pour mesurer la température dans la canalisation 4, et/ou un capteur de pression 16 pour mesurer la pression dans le sas ou chambre de transfert 1. La mesure est alors envoyée respectivement par la ligne de transmission 14 ou par la ligne de transmission 15 dans le dispositif de commande 5. On sait en effet que les condensations ou solidifications n'interviennent qu'en dessous d'un seuil de température déterminé, et l'on peut alors maintenir la vitesse de pompage à une valeur suffisamment faible pour rester en dessus du seuil de température. Among the gas control means may be provided for example a temperature sensor 8 for measuring the temperature in the pipe 4, and / or a pressure sensor 16 for measuring the pressure in the lock chamber or the transfer chamber 1. The measure is then sent respectively by the transmission line 14 or the transmission line 15 in the control device 5. It is known that condensation or solidification intervene only below a predetermined temperature threshold, and we can then maintain the pumping speed low enough to stay above the temperature threshold.

De préférence, les moyens de contrôle de gaz comprennent un analyseur de gaz 10, par exemple un spectromètre de masse, que l'on peut adapter pour détecter et mesurer certaines raies d'éléments caractéristiques dans les gaz présents dans la canalisation 4. Preferably, the gas control means comprises a gas analyzer 10, for example a mass spectrometer, that can be adapted for detecting and measuring some rays of characteristic elements in the gas present in the pipe 4.

Par exemple, une source fréquente de condensation et de solidification dans les atmosphères de traitement est la vapeur d'eau. For example, a frequent source of condensation and solidification in the treatment atmospheres is water vapor. Ainsi, l'analyseur de gaz 10 peut être adapté pour détecter et mesurer la raie d'humidité, et pour envoyer au dispositif de commande 5 par la ligne de transmission 9 des signaux permettant de fixer la vitesse de pompage à une valeur telle que la raie d'humidité soit maintenue à une valeur inférieure à un seuil admissible. Thus, the gas analyzer 10 may be adapted to detect and measure the moisture stripe, and to send to the control device 5 by the transmission line 9 of the signals for setting the pump speed to a value such that the Moisture line is maintained at a value below an acceptable threshold. Une autre source de pollution fréquente est la condensation ou solidification d'hydrocarbures. Another common source of pollution is the condensation or solidification of hydrocarbons. Pour éviter cela, l'analyseur de gaz 10 peut être adapté pour détecter et mesurer les raies d'hydrocarbures, et pour envoyer au dispositif de commande 5 par la ligne de transmission 9 les signaux nécessaires pour maintenir les raies d'hydrocarbures à une valeur inférieure à un seuil admissible. To avoid this, the gas analyzer 10 may be adapted to detect and measure the oil lines, and to send to the control device 5 by the transmission line 9 the signals necessary to maintain the oil lines to a value below an acceptable threshold. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le système comprend en outre des moyens de mesure de la pression 13 dans la chambre de procédés 2 à laquelle est raccordé le sas ou la chambre de transfert 1. Une vanne d'isolation 17 est interposée entre le sas ou chambre de transfert 1 et la chambre de procédés 2, permettant le passage d'échantillon par l'ouverture/fermeture du sas de la chambre de procédés 2. Le signal de mesure de pression est envoyé par une ligne de transmission 11 au dispositif de commande 5, pour asservir la vitesse de pompage de la pompe primaire 3 afin d'établir la pression appropriée dans le sas ou la chambre de transfert 1 à une valeur un peu supérieure à celle de la chambre de procédés 2, de manière à éviter ou à limiter le transfert de matières polluantes depuis la chambre de procédés 2 vers le sas ou la chambre de transfert 1 lors du transfert du substrat semi-conducteur à traiter. In the embodiment illustrated in Figure 1, the system further comprises pressure measuring means 13 in the process chamber 2 which is connected to the lock or transfer chamber 1. An isolation valve 17 is interposed between the lock or transfer chamber 1 and the process chamber 2 for the sample passing through the opening / closing of the airlock of the process chamber 2. The pressure measurement is sent from a transmission line 11 to the control device 5 for controlling the speed of the primary pump pumping 3 to establish the proper pressure in the lock chamber or the transfer chamber 1 to a value a little higher than that of the process chamber 2 of to prevent or limit the transfer of pollutants from the process chamber 2 to lock or transfer chamber 1 during the transfer of the semiconductor substrate to be treated. Les gaz sortent de la pompe primaire 3 par une canalisation 19. The gas emerging from the primary pump 3 through a pipe 19.

La figure 1 illustre un mode de réalisation particulièrement avantageux de la présente invention comprenant des moyens d' isolement permettant de réduire encore les perturbations apportées par le dispositif de pompage sur la chambre de transfert 1, voire sur la chambre de procédés 2. Pour cela, la pompe primaire 3, le moyen analyseur de gaz 10 et le dispositif de commande 5 sont enfermés ensemble dans une enceinte d'isolement 18. Figure 1 illustrates a particularly advantageous embodiment of the present invention comprising means for insulation to reduce further the disturbances caused by the pumping device to the transfer chamber 1, or on the process chamber 2. For this, the primary pump 3, the gas analyzer means 10 and the control device 5 are locked together in an isolation chamber 18.

L'enceinte d'isolement 18 est une enceinte étanche qui forme un ensemble mécaniquement rigide et peut comprendre un dispositif de contrôle et de régulation de la température ou un moyen de compensation active de vibration (non représentés) . The insulation enclosure 18 is a sealed chamber which forms a mechanically rigid assembly and may comprise a control device and temperature control means or active vibration compensation (not shown).

D'excellents résultats ont été obtenus en utilisant une pompe secondaire turbomoléculaire 6 d'un type capable de fonctionner dès le début de l'étape de pompage en refoulant les gaz à la pression atmosphérique. Excellent results have been obtained using a turbomolecular secondary pump 6 of a type capable of operating from the start of pumping step by pumping the gas to atmospheric pressure. Avantageusement, cette solution permet un gain de place, en termes de surface au sol, très intéressant. Advantageously, this solution saves space in terms of floor space, very interesting. De la sorte, la pompe secondaire turbomoléculaire 6 n'est associée à aucune canalisation de dérivation pour le démarrage du pompage, en dehors de la vanne 7, et elle constitue le seul élément de pompage raccordé au sas ou à la chambre de transfert 1. On peut par exemple utiliser une pompe de référence ATH 30 vendue par la société ALCATEL. In this way, the secondary turbomolecular pump 6 is associated with any branch line for starting the pumping out of the 7 valve and it is the only pumping element connected to the lock or transfer chamber 1. One can for example use a reference pump ATH 30 sold by the company ALCATEL. Une telle pompe présente en outre l'avantage d'être peu encombrante,' de sorte que le système peut être placé à proximité immédiate de la chambre de transfert 1, ce qui simplifie toutes les liaisons électriques et les canalisations. Such a pump has the further advantage of being compact, 'so that the system can be placed in close proximity to the transfer chamber 1, thus simplifying all the electrical connections and piping.

Le système ainsi conçu est capable de descendre depuis la pression atmosphérique jusqu'à des pressions de l'ordre de 10 ~3 Pascal en une trentaine de secondes. The well designed system is able to descend from atmospheric pressure up to pressures of the order of 10 -3 Pascal in about thirty seconds. La vitesse de pompage est asservie à la détente des gaz afin d'éviter tout phénomène de solidification ou de condensation dans le sas ou la chambre de transfert 1. Dans un procédé de pompage des gaz selon l'invention, dans un sas ou une chambre de transfert 1 de semi-conducteurs vers une chambre de procédés 2, on adapte la vitesse de pompage des gaz hors du sas ou de la chambre de transfert 1 en fonction d'un ou plusieurs paramètres caractéristiques des gaz pompés, de manière à éviter ou à limiter la condensation ou la solidification des gaz dans le sas ou la chambre de transfert 1. The pumping speed is controlled by the expansion of the gases in order to avoid any phenomenon of condensation or solidification in the lock or transfer chamber 1. In a gas pumping method according to the invention, in a lock or chamber transfer one semiconductor to a process chamber 2, the gas pumping speed is adapted outside the lock or of the transfer chamber 1 in accordance with one or more characteristic parameters of the pumped gases, so as to avoid or to limit condensation or solidification of gases in the airlock or transfer chamber 1.

Par exemple, en se référant à la courbe A en traits pleins de la figure 2, partant de la pression atmosphérique P a , on diminue tout d'abord relativement lentement la pression au cours d'une étape Al, pour éviter la condensation ou solidification des gaz, puis la vitesse de descente en pression s'accélère au cours d'une étape A2 et peut devenir plus rapide que la vitesse habituellement choisie dans les systèmes connus à pompe primaire seule entraînée à vitesse constante. For example, referring to curve A in solid lines in Figure 2, extending from the atmospheric pressure P, is firstly decreases relatively slowly the pressure in a step Al, to prevent condensation or solidification gas, and then the pressure lowering speed accelerates in a step A2 and may be faster than the speed normally selected in the known systems only primary pump driven at a constant speed. Le niveau de pression le plus bas atteint, ou pression P2, est nettement inférieur à la pression de conditionnement PI. The lowest pressure level at or pressure P2, is well below the PI packing pressure. En effet, la condensation et la solidification des gaz risquent de se produire essentiellement au cours de la première étape Al, lorsque les pressions sont encore relativement élevées. Indeed, condensation and solidification of gases are likely to occur mainly during the first step Al, when pressures are still relatively high. Grâce à l'adaptation de la vitesse de pompage en fonction de paramètres caractéristiques des gaz pompés, la descente en pression peut être plus rapide que dans les systèmes connus, ce qui permet d'atteindre très rapidement une pression P2 très inférieure. By adapting the pumping speed according to the characteristic parameters of the pumped gases, lowering in pressure can be more rapid than in the known systems, which allows to reach very quickly a much lower pressure P2. Puis la remontée en pression se fait par A3 et A4, rejoignant le palier B3 à la pression de conditionnement Pi qui correspond au cas selon l'art antérieur où seulement une pompe primaire 3 est présente. Then the pressure increase is by A3 and A4, B3 bearing joining the packing pressure Pi which corresponds to the case according to the prior art where only a primary pump 3 is present. A contrario, en se référant à la courbe B en pointillés de cette même figure 2, dans les systèmes connus à pompe entraînée à vitesse constante, la vitesse de pompage est plus faible car elle est limitée par la vitesse maximale admissible au delà de laquelle apparaissent des phénomènes de condensation ou solidification lors de la première étape de pompage. Conversely, referring to the curve B of the same in dashed in Figure 2, in the known systems pump driven at a constant speed, the pumping rate is lower because it is limited by the maximum speed beyond which appear of condensation or solidification in the first pumping stage. La pression est lentement diminuée au cours de l'étape Bl, puis plus fortement au cours de l'étape B2 jusqu'à atteindre un niveau de pression le plus bas sensiblement égal à la pression de conditionnement PI, puis la légère remontée B4 est suivie d'un palier B3. The pressure is slowly reduced during step Bl, then more strongly during step B2 until a lowest pressure level substantially equal to the packing pressure PI and the mild B4 ascent followed a bearing B3. Selon une variante avantageuse de l'invention représentée en traits mixtes sur la figure 2, le procédé selon l'invention permet d'optimiser la vitesse de pompage en accélérant sensiblement le pompage pendant l'étape A2 lorsque la pression est déjà basse, de façon à atteindre plus rapidement la pression appropriée PI de transfert ou de conditionnement, puis à atteindre une pression résiduelle minimale P2, et après une éventuelle montée A3 à maintenir momentanément la pression résiduelle selon un palier A5 à une valeur P3 inférieure à la pression PI de conditionnement du sas ou de la chambre de transfert 1. Pendant la période au cours de laquelle la pression résiduelle P3 inférieure à Pi est appliquée au substrat, on favorise le dégazage de substrat et on réduit la pollution que le substrat est susceptible d'introduire dans la chambre de procédés 2. Le palier A5 de pression P3 peut avantageusement être maintenu jusqu'au voisinage de l'instant tO de transfert d'un substrat semiconducteur à traiter depuis la chambre de transfert 1 vers la chambre de procédés 2. La pression Pi est alors rétablie selon la remontée A6. According to an advantageous embodiment of the invention shown in phantom in Figure 2, the method according to the invention optimizes pumping rate substantially accelerating the pumping during step A2 when the pressure is already low, so to more rapidly reach the appropriate pressure transfer PI or conditioning and achieve minimal residual pressure P2, and after a possible rise A3 for temporarily maintaining residual pressure in a bearing in an A5 value P3 lower than the pressure PI packaging the lock chamber or the transfer chamber 1. During the period in which the residual pressure P3 less than Pi is applied to the substrate, the substrate promotes degassing and reducing the pollution that the substrate is capable of introducing into the process chamber 2. The A5 bearing pressure P3 may advantageously be kept to the vicinity of the transfer of moment tO a semiconductor substrate to be processed from the transfer chamber 1 to the process chamber 2. The pressure P is then restored according to A6 ascent. Par le fait que le début du palier A5 est anticipé grâce à une descente contrôlée et plus rapide de pression, et par le fait que la pression P3 peut être inférieure à Pi et maintenue pendant un palier A5 de durée maximisée, on a pu réduire sensiblement, par exemple selon un facteur 2, la fréquence des interventions nécessaires de dépollution de la chambre de procédés 2. En d'autres termes, on augmente d'un facteur 2 le temps moyen entre deux opérations de nettoyage (MTBC) . That the beginning of the A5 bearing is anticipated through a controlled descent and faster to pressure and that the pressure P3 may be smaller than Pi and maintained for an A5 maximized bearing life, we could significantly reduce , for example by a factor of 2, the frequency of interventions required to clean-up the process chamber 2. In other words, it increases by a factor of 2 the mean time between cleaning operations (MTBC).

La pression de transfert Pi établie selon les systèmes connus nécessite, après l'entrée du substrat en chambre de procédés 2, un abaissement de pression jusqu'à la pression de fonctionnement de ladite chambre de procédés 2. Cet abaissement de pression nécessite un temps de pompage relativement long, qu'il faut entreprendre avant chaque cycle de traitement. Pi transfer pressure established by the known systems require, after the entry of the substrate into process chamber 2, a pressure reduction to the working pressure of said process chamber 2. This pressure reduction requires a time relatively long pumping, that should be done before each treatment cycle. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'invention prévoit d'abaisser la pression de transfert pour la rapprocher de la pression de traitement. According to a particularly preferred embodiment, the invention provides for lowering the transfer pressure to bring the pressure treatment. Ainsi, on prévoit par exemple de fixer la pression P3 à une valeur sensiblement égale à la pression de traitement dans la chambre de procédés 2, et de réaliser le transfert à cette pression P3, sans remonter à la pression PI des dispositifs de l'art antérieur. Thus, for example is expected to set the pressure P3 to a value substantially equal to the processing pressure in the process chamber 2, and complete the transfer to the P3 pressure, without pressure back to the PI's Art devices earlier. Cet exemple est illustré par la poursuite A7 du palier A6 jusqu'à l'instant tO sur la figure 2. Il en résulte alors un gain de temps de pompage appréciable, et une accélération sensible du cycle de traitement dans la chambre de procédés 2. This example is illustrated by the continued A7 A6 tier until time tO in Figure 2. This then results in a significant time saving pumping and a significant acceleration of the processing cycle into the process chamber 2.

En se référant à nouveau à la figure 1, on comprend que, par l'analyse des gaz pompés au moyen de l'analyseur de gaz 10, on peut contrôler simultanément l'atmosphère de la chambre de procédés 2. En effet, à chaque transfert d'un substrat du sas ou de la chambre de transfert 1 vers la chambre de procédés 2, une portion des gaz présents dans la chambre de procédés 2 peut passer dans le sas ou la chambre de transfert 1, et est ensuite pompée par le système selon l'invention, de sorte que l'analyseur de gaz 10 peut déceler, analyser et quantifier les gaz de cette portion de gaz et fournir ainsi à l'utilisateur des informations utiles pour contrôler le traitement. Referring again to Figure 1, it is understood that, by the analysis of the pumped gas through the gas analyzer 10 can simultaneously control the atmosphere of the process chamber 2. In fact, in each transferring a substrate airlock or transfer chamber 1 to the process chamber 2, a portion of the gases present in the process chamber 2 can pass into the airlock or transfer chamber 1 and is then pumped by the system according to the invention, so that the gas analyzer 10 can detect, analyze and quantify the gas on this portion of gas and thereby provide the user with useful information to control processing.

Par exemple, on peut concevoir que l'utilisateur compense ensuite 1 ' atmosphère de la chambre de procédés 2 par 1 ' introduction d'éléments appropriés dans l'atmosphère du sas ou de la chambre de transfert 1 lors du conditionnement de la tranche suivante de substrat, ces éléments étant ensuite transférés avec le substrat dans la chambre de procédés 2. Dans le mode de réalisation de la figure 3, le système de pompage des gaz comprend en outre, interposé dans le circuit de pompage 4 entre la pompe secondaire 6 et la chambre de transfert 1, un piège cryogénique composé d'un dispositif de réfrigération 20 refroidissant un doigt froid 21 et une surface active 22 au contact des gaz pompés dans le circuit de pompage 4. Le piège cryogénique peut être un refroidisseur mécanique de type Stirling. For example, it is conceivable that the user then makes up 1 atmosphere of the process chamber 2 by 1 introduction of appropriate elements in the atmosphere of the chamber or transfer chamber 1 during the packaging of the next tranche of substrate, said elements being then transferred to the substrate in the process chamber 2. In the embodiment of Figure 3, the gas pumping system further comprises, interposed in the pumping circuit 4 between the secondary pump 6 and the transfer chamber 1, a cold trap consisting of a refrigerating apparatus 20 cooling a cold finger 21 and an active surface 22 in contact with the pumped gas in the pumping circuit 4. The cold trap can be a mechanical chiller type Stirling . La surface active 22 peut être une pièce métallique cylindrique à l'intérieur de la canalisation conduisant les gaz pompés. The active surface 22 may be a cylindrical piece of metal inside the pipe leading the pumped gases. La température typique de cette surface active 22 est de 140°K environ. The typical temperature of the active surface 22 is approximately 140 ° K. La vapeur d'eau à cette température est piégée et se condense sous forme de glace sur la surface active 22. Il est possible d'atteindre des pressions partielles d'eau inférieures à 10 ~5 Pa. Water vapor is trapped at that temperature and condenses as ice on the active area 22. It is possible to achieve partial pressures of water below 10 -5 Pa. Peu à peu, l'épaisseur de glace croît sur la surface active 22. Il est alors souhaitable de régénérer le piège en chauffant par effet Joule la surface active 22 : la glace se vaporise et est pompée par le circuit de pompage 12. On prévoit pour cela des moyens pour échauffer périodiquement la surface active 22 de manière à enlever la glace déposée sur la surface active 22. Gradually the ice thickness increases the active surface 22. It is then desirable to regenerate the trap by heating by the Joule effect the active surface 22: the ice evaporates and is pumped by the pump circuit 12. It is anticipated for this means for periodically heating the active surface 22 so as to remove the ice deposited on the active surface 22.

La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été explicitement décrits, mais elle en inclut les diverses variantes et généralisations qui sont à la portée de l'homme du métier. The present invention is not limited to the embodiments that have been explicitly described but includes variants and generalizations that are within the reach of the skilled person.

Non-Patent Citations
Reference
1 *See references of WO0181651A1
Classifications
International ClassificationB65G49/00, C23C14/56, H01L21/205, C23C16/44, H01L21/677, H01L21/00
Cooperative ClassificationC23C14/566, C23C14/564, H01L21/67017, C23C16/4412
European ClassificationH01L21/67S2D, C23C16/44H, C23C14/56D2, C23C14/56D
Legal Events
DateCodeEventDescription
24 Mar 201018DDeemed to be withdrawn
Effective date: 20090922
10 Jun 200917QFirst examination report
Effective date: 20090511
4 Apr 2007RAP1Transfer of rights of an ep application
Owner name: ALCATEL LUCENT
10 Apr 200217PRequest for examination filed
Effective date: 20011224
10 Apr 2002AKDesignated contracting states:
Kind code of ref document: A1
Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR