Brevet FR2319035A1 — publié le 19770218

La présente invention est relative aux installations et appareils utilisés pour réaliser un vide poussé, de l'ordre de lo-6 millibar , à l'intérieur d'une enceinte, par exemple une chambre de travail dans laquelle sont effectués certains travaux particu-liers, tels que le dépot de couches minces métalliques, de couches optiques, de couches isolantes ou semi-conductrices. Plus précisément, l'invention concerne les installations et appareillages de pompage comportant une pompe cryogénique pourvue d' un plateau refroidi à une température d'environ 200K, pour réaliser le "piégeage" des molécules gazeuses sur un plateau de métal, scit nu, soit recouvert d'une matière absorbante déposée sur ce plateau, celui-ci étant disposé à l'intérieur d'un carter raccordé à l'enceinte correspondante. les appareillages et installations de ce genre présentent des avantages importants par rapport en particulier aux pompes à diffusion qui étaient précédemment utilisées pour réaliser le vide à l'intérieur d'une enceinte. Cependant pour un bon fonctionnement de ces appareils, il est nécessaire que le plateau de piégeage de la pompe cryogénique soit protégé des rayonnements de chaleur émanant des surfaces environnantes ainsi que des émissions de chaleur pouvant se produire à 1' intérieur de l'enceinte sous vide, par exemple en raison des travaux effectués dans celle-ci.A cet effet, dans les appareils de ce genre qui existent actuellement, il est prévu un dispositif de chicanes disposées en regard du plateau de piégeage, à proximité immédiate de celui-ci et portées à très basse température, de l'ordre de 800K. En général, ce dispositif comporte une série de chevrons aptes à arrêter les rayons susceptibles d'atteindre le plateau de piégeage et ce, tout en permettant le passage des molécules gazeuses à piéger.Mais la présence d'un tel dispositif a pour conséquence de provoquer une perte de charge importante et de réduire par Ià-même la vitesse de pompage, de sorte que pour maintenir celle-ci à une même valeur, il est nécessaire de prévoir une augmentation de puissance de la pompe utilisée, ce qui entraîne un accroissement considérable du prix de revient de l'installation correspondante. C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser un appareil de pompage cryogénique dont la conception permet d'éviter la présence de chicanes ou similaires, pour protéger la surface de piégeage des radiations susceptibles de provoquer un réchauffement intempestif. A cet effet, l'inventior a pour objet un appareil du type en cause dans lequel le raccordement du plateau de piégeage avec l'en- ceinte correspondante est assuré par une buse à double paroi branchée sur celle-ci et refroidie par une circulation intérieure d'azote liquide ou autre fluide réfrigérant approprié, et le plateau de piégeage est disposé à l'extérieur de cette buse en regard d'une ouverture latérale de celle-ci, mais en retrait, à l'intérieur d'un boîtier raccordé à cette ouverture. Par ailleurs, les rapports dimensionnels sont tels que les radiations atteignant le plateau de piégeage proviennent en majeure partie, sinon exclusivement, de la surface réfrigérée de la buse de raccordement. Compte tenu de cet agencement, le plateau de piégeage se trouve ainsi protégé de tout risque de réchauffement intempestif par des radiations provenant des surfaces environnantes et ce, sans qu'il soit nécessaire de lui adjoindre un dispositif de chicanes ayant pour inconvénient de freiner la vitesse de pompage des molécules gazeuses à piéger. Cet appareil permet donc d'obtenir, pour une même puissance de la pompe, un rendement accru. Un exemple de réalisation de cet appareil est décrit ci-après, en référence au dessin annexé à simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue en coupe élévation d'une installation com portant un tel appareil; La figure 2 est une vue en coupe selon la ligne brisée II-II de la figure 1. L'installation représentée comporte une enceinte 1 à l'intérieur de laquelle il convient de réaliser un vide poussé de l'ordre de 10- millibar , par exemple dans le but d'effectuer dans celleci certains travaux particuliers nécessitant un tel vide. A cet effet, cette installation est équipée d'un appareil de pompage cryogénique selon l'invertion.Celui-ci comprend une pompe cryogénique 2, dont la tête est pourvue d'un plateau 3 refroidi environ à 200g, et qui porte ou non,une garniture absorbante pour la rétention des molécules gazeuses à piéger. Ce plateau est disposé à l'intérieur d'un boîtier 4 qui, conformément à une caractéristique essentielle de l'objet de l'invention, est raccordé à enceinte 1 par l'intermédiaire d'une buse 5 formant réservoir d'azote liquide, et qui comporte une double paroi refroidie par une circulation interne d'azote liquide ou autre fluide réfrigérant approprié. Cette buse est disposée à l'intérieur d'une enveloppe externe 6, dont l'une des extrémités est raccordée, par l'intermédiaire d'un manchon 7, à une ouverture de très large section ménagée dans l'une des parois de l'enceinte 1. L'extrémité opposée de l'enveloppe 6 est- fermée par une paroi 8 sur laquelle est fixé le corps d'un vérin 9 commandant un clapet 10 susceptible d'obturer la communication existant entre la buse 5 et l'enceinte 1. A cet effet, il est prévu à cet endroit, un siège Il destiné à recevoir ce clapet en position de fermeture. le boîtier 4 renfermant le plateau de piégeage 3, est branché sur une ouverture 12 ménagée dans les parois de la buse 5 et de son enveloppe externe 6. L'axe XX' du boîtier 4 s'étend à angle droit par rapport à l'axe YY' de la buse 5. En conséquence, le plateau de piégeage 3, qui est lui-même disposé à angle droit par rapport à l'axe XX', se trouve placé en regard de la partie diamétralement opposée de la paroi interne de la buse 5. Cependant, conformément à une caractéristique essentielle de l' objet de l'invention, ce plateau de piégeage est par ailleurs disposé en retrait d'une certaine distance E par rapport à l'ouverture 12 prévue dans la buse 5. Grâce à cet agencement et à un dimensionnement approprié des différentes pièces du présent appareil, les rayons qui atteignent le plateau de piégeage 3, proviennent en majeure partie de la paroi interne réfrigérée de la buse de raccordement 5. Seule, une fraction réduite de rayons atteignant ce plateau provient d'une surface ou tartie non réfrigérée, par exemple du clapet 10 placé dans sa position d'ouverture de l'enceinte 1. Mais encore une fois, la majeure partie des rayons venant frapper le plateau de piégeage proviennent de la paroi interne réfrigérée de la buse 5. Dans ces conditions, la surface de piégeage prévue sur le plateau 7,se trouve pratiquement protégée d'n réchauffement intempestif dû à des radiations provenant de surfaces non réfrigérées, ou de l'enceinte 1. En effet, du fait de la circulation d'azote liquide prévu à l'intérieur de la buse de raccordement 5, la paroi de celle-ci se trouve à une température de 800K environ. Par ailleurs, le boîtier 4 renfermant le plateau de piégeage 7,est luimême garni d'une surface intérieure 17 refroidie à 800K. Dans ces conditions, la surface de piégeage est parfaitement protégée des radiations susceptibles de la réchauffer. Or, ce résultat est atteint sans aucun moyen de protection supplémentaire susceptible de freiner la vitesse de pompage des molécules gazeuses, bien au contraire, car les sections de comnunication avec l'enceinte 1 sont très importantes. Par rapport aux appareils actuels de pompage cryogénique, le présent appareil permet donc un rendement accru pour une meme puissance de la pompe ou inversement il permet d'employeur une pompe de plus faible puissance pour obtenir un même rendement.Dans ce dernier cas, le prix de revient de l'installation se trouve donc considérablement réduit. Bien entendu, la présente installation est également équipée d'une pompe 14, destinée à assurer un vidage préalable de l'encein- te 1 avant l'intervention du présent appareil de pompage cryogénique. Cette pompe est raccordée à l'enceinte 1 par l'intermédiaire d'une conduite 15 et d'une vanne 16. le clapet 10, déjà mentionné, est maintenu en position de fermeture pendant l'opération de vidage préalable de l'enceinte 1 et, après quoi, il est placé dans la position d'ouverture représentée à la figure 1. Il convient de noter que, la présente invention a également pour objet les installations de traitement comportant une enceinte à l'intérieur desquelles le vide est réalisé au moyen d'appareils de pompage cryogéniques tels que décrit précédemment.Cependant ces appareils et les installations correspondantes ne sont limitées en aucune façon à 11 exemple de réalisation décrit précédemment, car il est possible d'envisager différentes variantes et autres formes d' exécution. REVENDICATIONS 1.- Appareil pour faire le vide dans une enceinte au moyen d'une pompe cryogénique comportant un plateau réfrigéré de piégeage des molécules de gaz, caractérisé en ce que le raccordement de ce plateau avec l'enceinte correspondante est assuré par une buse à double paroi branchée sur celle-ci et refroidie par une circulation intérieure d'azote liquide ou autre fluide réfrigé rant approprié, et le plateau de piégeage est disposé à l'exté- rieur de cette buse en regard d'une ouverture latérale de celle ci, mais en retrait, à l'intérieur d'un boîtier raccordé à cette ouverture, les rapports dimensionnels étant tels que les radia tions atteignant ce plateau proviennent en majeure partie,sinon exclusivement, de la paroi intérieure réfrigérée de la buse de raccordement. 2.- Un appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1' axe du boîtier contenant le plateau de piégeage est disposé à angle droit par rapport à l'axe de la buse de raccordement, et le plateau de piégeage est ainsi placé en regard de la partie, diamétralement opposée, de la paroi intérieure de la buse de raccordement. 3.- Un appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que le bcîtier renfermant le plateau de piégeage est garni in térieurement d'une paroi réfrigérée.