Brevet FR2516432A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne les appareils et dispositifs utilisés pour la préhension et le transfert de plaquettes minces, telle que les plaquettes de silicium servant de substrats pour la fabrication de certaines composants électroniques. Avant exécution des opérations de traitement nécessaires pour une telle fabrication, les plaquettes de ce genre sont habituellement rangées verticalement dans des paniers rainurés de stockage et de transport. Pour certains traitements effectués par gropernotamment la gravure sèche en micro-élec- tronique de leur surface sensible, les plaquettes de ce genre doivent ensuite être placées, côté à côté sur un plateau leur servant de support pendant ce traitement. Cependant les plaquettes doivent alors être posées sur celui-ci par leur face non sensible de façon que leur face sensible soit dirigée vers le haut pour subir le traitement prévu.Dans ces conditions la mise en place de ces plaquettes sur un tel plateau soulève un certain nombre de difficultés compte-tenu qu'il convient de s'abstenir de tout contact avec leur surface sensible afin d'éviter de détériorer celle-ci. Actuellement cette opération est réalisée à la nnaan en utilisant une petite pelle de manipulation, en forme de coin, comportant un canal d'aspiration ayant pour fonction de retenir la plaquette à manipuler. Cette petite pelle est alors placée au contact de la face non sensible de la plaquette corre#pon- dante et l'opérateur peut ainsi transférer cette plaquette au-dessus du plateau de réception. Après que la plaquette ait été amenée en biais sur le plateau de réception, il convient de retirer la petite pelle de manipulation par glisse- ment sous cette plaquette de façon que cette dernière se dépose à plat sur le plateau. il s'agit donc là d'une opération particulièrement délicate qui exige une main d'oeuvre expérimentée et très habile.De plus dans le plupart des cas il est nécessaire de corriger la position de chaque plaquette en agissant sur les bords de celle-ci. Comme on le comprend aiment toutes ces opérations entraînent des pertes de temps extrêmement importantes. C'est pourquoi la présente invention a pour but de réaliser un appareil permettant de manipuler aisément, de façon mécanique, les plaquettes du type en cause sans contact avec la surface sensible de celles-ci. A cet effet cet appareil est caractérisé en ce qu'en combinaison avec une tête d'aspiration pneumatique, il comprend, autour de celle-ci, plusieurs éléments d'appui disposés dans un plan présentant un léger écart par rapport à la surface de l'embouchure de la tête d'aspiration et qui sont susceptibles de servir de butées d'appui pour une plaquette à manipuler. Or ces butées sont situées uniquement en regard du bord périphérique d'une telle plaquette, de façon à éviter tout contact avec le reste dela surface de celle-ci. Ainsi cet appareil permet la préhension d'une plaquette du type en cause en agissant sur la surface sensible de celle-ci mais sans aucun contact avec cette surface,si ce n'est sur son bord périphérique. Mais il convient de noter que justement il est possible de prévoir un contact contre ce bord périphérique car celui-ci ne fait pas partie de la surface utilisée pour réaliser des circuits intégrés. Dans une forme de réalisation perfectionnée du présent appareil, il est prévu, autour de la tête de succion, un filtre de forme tubulaire dont le bord libre s1 étend à une très légère distance du plan défini par les butées d'appui la plaquette à manipuler. Or l'agencement est tel que la surface de ce filtre est notablement plus importante que la section laissée libre entre le bord libre de ce lui-ci et la plaquette en cours de manipulation. Dans ces conditions la quasi totalité de l'air aspiré par la tête de succion parvient à celle-ci en traversant le filtre ainsi prévu et non pas en passant dans l'intervalle laissé libre à l'endroit du bord libre du filtre.Ainsi la plaquette en cours de manipulation se trouve protégée de tout apport de poussière ou autres impuretés/###r####?Saspiré par la tête de succion. Cependant d'autresparticularités et avantages de l'appareil apparaitront au cours de la description suivante de deux exemples de réalisation de celui-ci. Cette description est donnée en référence au dessin annexé, i simple titre indicatif, et sur lequel La figure 1 est une vue schématique en élévation d'une première forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective de la tête de préhension de cet appareil, la figure 3 est une vue en coupe-élévation d'une seconde forme de réalisation du présent appareil, la figure 4 est une vue en perspective de l'organe prévu dans cette forme de réalisation pour servir de support aux butées d'appui. L'appareil représenté à la figure 1 comporte une tête de succion 1 prévue à l'extrémité d'un tube 2 fixé sur un bras de manoeuvre 3. Le tube 2 est raccordé, par 1' intermé- diaire d'une vanne de commande 4, à une conduite flexible 5 branchée sur une pompe à vide ou un aspirateur, non représentés. Selon une caractéristique essentielle, cet appareil comporte, à la hauteur de la tête de succion 1, une série d'éléments d'appui 6 disposés dans un plan XY présentant un léger intervalle par rapport à la surface de l'embouchure de cette tête. Dans l'exemple représenté ces éléments d'appui sont constitués par les extrémités recourbées de cinq bras 7 fixés sur le dessus de la tête 1 et rayonnant autour de celle-ci. Compte-tenu du diamètre des plaquettes P à manipuler, les éléments d'appui 6 sont situés dans des positions tellesqu'ils se trouvent seulement en regard du bord périphérique d'une telle plaquette lorsque la tête de succion 1 est elle-même placée en regard du centre de celle-ci. Pour effectuer la préhension d'une plaquette P au moyen du présent appareil il convient d'amener la tête de succion 1 de celui-ci en regard du centre de cette plaquette, à peu de distance de celle-ci. Il suffit ensuite de mettre en service la tête de succion 1 pour que l'effet d'aspiration exercé sur la plaquette P plaque alors celle-ci contre les éléments d'appui 6 qui servent ainsi de butées. Dans ces conditions la plaquette P se trouve empêchée de venir au contact du bord libre de la tête de succion 1. Les seuls points de contact du présent appareil avec la surface sensible de la plaquette P sont ceux des butées d'appui 6. Mais, du fait même de l'agencement prévu, ces dernières se trouvent uniquement au contact du bord périphérique sur une distance très limitée e. Ainsi le présent appareil peut parfaitement "agir" sur la face sensible d'une plaquette P type en cause sans que cela risque de l'endommager. En effet le bord périphérique ne fait pas partie de la surface utilisée pour la gravure de circuits intégrés. Les déplacements du bras de manoeuvre 3 peuvent être commandés par des mécanismes appropriés permettant d'effectuer les manipulations voulues notamment la préhension des différentes plaquettes P à mettre en place sur un même plateau et la dépose de chacune d'elle sur ce dernier. Cette dernière opération est alors réalisée très facilement puisque le présent appareil "tient" chaque plaquette en agissant sur sa face sensible dirigée du côté opposé au plateau de réception. Du reste toutes les manoeuvres nécessaires peuvent être commandées par un programmateur assurant la succession voulue des opérations correspondantes. Les figures 3 et 4 représentent une forme de réalisation perfectionnée du présent appareil. Dans celle -ci la tête de succion correspondantela et le tube d'aspiration 2a sont entourés par un filtre cylindrique 8 de très grande surface destiné à éviter l'entraînement de poussières par l'air aspiré-par la tête la. Il convient de noter que le bord libre de ce filtre s'étend sur le même plan que la surface de l'embouchure de la tête de succion la, don à une légère distance du plan défini par les butées 6a prévues autour de cette tête. Dans l'exemple représenté, ces butées sont constituées par une série de doigts 6a portés par un anneau 9 et rayonnant à l'intérieur de celui-ci.Cet anneau est suspendu à des éléments de support disposés autour du filtre 8, par exemple des tiges 10 fixées sur le fond li de ce filtre. De même que dans la précédente forme de réalisa- tion l'agencement est tel qu'il existe un léger intervalle entre la surface de l'embouchure de la tête d'aspiration la et le plan défini par les doigts da formant butées d'appui pour une plaquette P à manipuler. De plus les doigts 6a sont situés uniquement en regard de l'emplacement du bord périphérique d'une telle plaquette lorsque la tête d'aspiration la se trouve elle-même en face du centre de celle-ci. Dans ces conditions l'appareil selon cette seconde forme de réalisation est en mesure de manipuler une plaquette mince P de la même façon que le précédent. Cependant il comporte des avantages importants par rapport à celui-ci du fait de la présence du filtre tubulaire 8 autour de la tête d'aspiration. En effet ce filtre a pour première fonction d'empêcher que des poussières ou impuretés, entraînées par l'air aspiré par la tête de succion la, puissent se déposer sur la face sensible de la plaquette P en cours de manipulation. A cet effet les caractéristiques du filtre 8 sont telles que celui-ci empêche le passage de particules de dimensions supérieures à 0,01micron. Cependant ce filtre a également pour fonction d'atténuer les mouvements d'air autour de la tête de succion et sur le dessus de la surface sensible de la plaquette P en cours de manipulation. Pour que ce filtre soit en mesure de jouer les deux fonctions ainsi prévues, la surface de celui-ci est considérablement plus grande que la section du passage laissé; libre entre son bord 9 et la plaquette en cours de manipulation. Ainsi la quasi totalité de l'air aspiré par la tête de succion la parvient à celle-ci à travers le filtre 8, la quantité d'air passant par l'intervalle laissé libre étant tout à fait négligeable. Ainsi, à simple titre d'exemple, le rapport des sections respectives peut être de 1 pour mille. Bien entendu l'appareil selon l'invention peut être utilisé, non seulement pour la mise en place de plaquettes du type en cause sur un plateau de réception,mais également pour leur retrait ultérieur après exécution d'un traitement déterminé, par exemple une gravure sèche microélectronique. Toutefois le principal intérêt du présent appareil est de permettre la dépose de telles plaquettes sur un plateau de réception avant qu'elles aient subi un tel traitement de gravure car jusque là leur surface sensible ne doit subir absolument aucun contact. A ce sujet il convient de rappeler que les butées d'appui 6 ou 6a ne peuvent être en contact qu'avec le bord périphérique des plaquettes manipulées. Or celui-ci ne fait pas partie de la surface utilisée pour la gravure de circuits intégrés sur des plaquettes de ce genre. En conséquence le contact des butées d'appui sur le bord périphérique ne présente aucun inconvénient. Ainsi qu'il a déjà été indiqué, la tête d'aspiration du présent appareil peut être commandée par tout mécanisme approprie de façon à assurer les opérations et manipulations voulues. Eventuellement cet appareil peut être associé à d'autres appareils de transfert ou de manipulation. Ainsi en amont du présent appareil, il est possible de prévoir un dispositif destiné à extraire les plaquettes en dehors de leur panier de transport et ce, au moyen d'une ventouse d'aspiration venant au contact de la face non sensible de ces plaquettes. Ce dispositif peut alors amener les plaquettes une a une en regard de la position de départ de la tête d'aspiration de l'appareil selon l'invention, de façon que chaque plaquette soit transférée sur cet appareil qui en assure ensuite l'acheminement et la dépose sur un plateau de réception. Mais bien entendu le présent appareil peut être utilisé pour toutes autres applications dans lesquelles il convient d'éviter un contact physique avec la quasi-totalité de la surface d'une plaquette ou autre élément similaire. Par ailleurs cet appareil peut faire l'objet de diverses variantes. Ainsi les butées d'appui d'une plaquette à manipuler peuvent être réalisées différemment, pour autant que celles-ci soient situées dans un plan présentant un léger intervalle par rapport à l'embouchure de la tête d'aspiration et que d'autre part elles soient disposées uniquement en regard du bord périphérique de la plaquette ou autre élément à manipuler. il est également possible de prévoir deux têtes 1 de succion, ou plus, au lieu d'une seule, afin de mieux répartir l'effort mécanique qui s'applique sur la plaquette en cours de manipulation. En effet il faut éviter une trop grande flexion de celle-ci. Mais, dans le même but, on peut aussi prévoir une tête de succion, ayant une embouchure de section annulaire, ce qui permet de réduire encore plus l'effort de flexion mécanique au centre. REVENDICATIONS 1. Appareil pour la préhension et la manipulation de plaquettes minces par effet de succion pneumatique, caractérisé en ce qu'en combinaison avec une tête d'aspiration Cl, la), il comprend, autour de celle-ci, plusieurs éléments d'appui (6, 6a) disposés dans un plan présentant un léger écart par rapport à la surface de l'embouchure de la tête d'aspiration (1, la) et qui sont susceptibles de servir de butées d'appui pour une plaquette (P) à manipuler, ces butées (6, 6a) étant situées uniquement en regard du bord périphérique d'une telle plaquette, de façon à éviter tout contact avec le reste de la surface de celle-ci. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce quril comporte, autour de la tête d'aspiration (la), un filtre t8) de forme tubulaire dont le bord libre s'étend à une très légère distance du plan défini par les butées d'appui (6a) de la plaquette à manipuler, l'agencement étant tel que la surface de filtre est notablement plus importante que la section laissée libre entre le bord libre de celui-ci et la plaquette en cours de manipulation. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les butées d'appui de la plaquette à manipuler sont constituées par les extrémités recourbées (6) debras (7) rayonnant autour de la tête d'aspiration (1). 4. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les butées d'appui de la plaquette à manipuler sont constituées par les doigts (6a) rayonnant à l'intérieur d'un anneau (9)leur servant de support et qui est porté par des tiges (10) ou autres éléments de support disposés autour du filtre tubulaire (8). 5. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au lieu d'une seule tête centrale d'aspiration, située au centre il en comprend deux ou plus. 6. Appareil selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au lieu d'une## tettecentrale d'aspiration, il comprend une tête de succion ayant une embouchure d'aspiration de section annulaire.