Supervision de la pression des effluents gazeux dans des équipements semi-conducteurs sous vide

Supervision of the gazeous effluents pressure in semiconductor equipments in a vacuum

• Auteur / Autrice : Johann Parrochon
• Direction : Jacques Lottin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique, électrotechnique, automatique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Chambéry
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, systèmes, traitement de l'information et de la connaissance (Annecy)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluor

Silicium -- Composés

Procédés de fabrication

Circuits intégrés

Pompes à vide

Mots clés libres

Pompe à vide

Basses pressions

Comportement dynamique

Identification

Modélisation

Plans d'expérience

Recyclage fluor

Résumé

Ce travail porte sur l'amélioration d'équipements pour l'industrie de la microélectronique ; les éléments concernés sont des pompes à vide fabriquées par ADIXEN. Deux sujets ont été abordés, qui ont en commun l'utilisation d'une pompe en vitesse variable : a) la maîtrise de la qualité lors de la fabrication des circuits intégrés, par la régulation de pression dans les chambres de procédés, b) le recyclage du gaz fluoré utilisé pour le nettoyage des chambres de dépôt d'oxyde de silicium. Le premier sujet concerne la régulation de pression par variations de la vitesse de pompe, par opposition à la solution standard de régulation par mouvements mécaniques d'une vanne. Nous avons cherché à rendre la régulation par vitesse variable adaptable à tout type d'équipement et de procédé client, en systématisant la procédure d'identification du comportement dynamique de la pression, puis en l'exploitant pour modéliser l'équipement. L'identification détermine un modèle linéaire local au moyen et de Séries Binaires Aléatoires exploitées par la fonction Box-Jenkins de Matlab. La modélisation globale s'appuie sur la Méthode des Plans d'Expériences, ce qui permet d'étudier un grand nombre de paramètres et variables d'action ayant un éventuel effet sur la dynamique de la pression, et de concevoir une procédure d'adaptation du modèle aux équipements clients. Le second sujet vise à réaliser un dispositif de recyclage du gaz fluoré servant au nettoyage des chambres de dépôt de SiO2. En effet, on estime à plus de 80% la part de fluor inutilisée lors des réactions chimiques, et donc perdue. L'idée consiste à récupérer cette part en sortie de chambre pour l'y réinjecter, après avoir extrait du flux gazeux les espèces indésirables. La difficulté réside dans la dangerosité des gaz, qui nécessite le maintien d'une pression aussi basse que possible, sans empêcher le contrôle du flux, indispensable pour approcher les conditions d'un nettoyage standard

This work aims at improving equipments used for the microelectronics ; in this case, vacuum pumps manufactured by ADIXEN. Two subjects, which are both related to the use of a variable speed pump, have been studied: a) quality management during the fabrication of integrated circuits, by means of the process chamber pressure regulation, b) recycling of the fluorine gag used for the cleaning of Silicon Oxyde deposition chambers. The first subject deals with pressure regulation by variations in the pump speed, in contrast to the standard way of the regulation by mechanical movements of a valve. We tried to make the variable speed regulation adaptable to every kind of equipment and customer process, by systematising the identification procedure of the pressure dynamical behaviour, and use this procedure to model the whole system. The identification determines a local linear model by means of Random Binary Series, used with the Matlab's Box-Jenkins function. The global modelling relies on the Design of Experiments Method, which enables us to study a large amount of parameters and action variables, expected to have an impact on the pressure dynamics, and thereafter create a procedure to adapt the model to any customer equipment. The second subject aims at making a fluorine gag recycling system, dedicated to the SiO2 deposition chamber clean. Actually, more than 80% of the cleaning species are not being used during the cleaning, and hence are lost. The idea is to rècover this unused part at the chamber exhaust, and inject it back into the chamber, after trapping the chemical reaction by-products. This is a difficult task because as fluorine is a dangerous gag, we had to make the system such as to keep the pressure as low as possible, without preventing the flow control which is essential to match the clean standard conditions