Brevet FR2517283A1 — publié le 19830603

La présente invention concerne un appareil de support pneumatique et plus précisément une construction de guidage placée au bord d'un tel appareil de support, utile pour le transport des réticules utilisés dans les opérations microlithographiques pour la fabrication des circuits intégrés. On a réalisé des appareils de support pneumati- que de divers types pour le transport de nombreux types d'objets différents En particulier, les appareils de sup- port pneumatique sont très utilisés dans l'industrie des semi-conducteurs pour le transport des plaquettes de sili- cium de magasins à des postes de traitement puis à nouveau à des magasins, ainsi qu'entre des postes de traitement. En général, ces appareils detransport avec support pneuma- tique comportent une surface horizontale sensiblement plate ayant un certain nombre d'orifices destinés à l'introduction d'un courant d'air qui forme un coussin d'air sous les objets à transporter Habituellement, l'objet transporté est retenu directement ou mécaniquement le long du trajet voulu, bien que divers dispositifs de centrage automatique aient été réalisés afin que des objets légers tels que des plaquettes semi-conductrices, suivent la voie de trans- port sans retenue mécanique directe. Dans certains appareils dans lesquels il est souhaitable qu'un objet relativement grand soit retenu sans contact, on a utilisé des supports pneumatiques placés le long des parois latérales d'une voie ainsi que sous celle-ci Dans ces cas, les parois latérales cnten général un fonctionnement analogue à celui du matelas de l'appareil de support, c'est-à-dire qu'un coussin d'air est formé entre l'objet et une paroi, et les jets d'air formant le coussin sont dirigés de façon générale sur l'objet, c'est- à-dire latéralement dans le cas des parois latérales Dans le cas d'objets relativement minces cependant, par exemple de réticules ou de plaquettes semi-conductrices, de tels jets d'air dirigés latéralement ne se sont pas révélés particulièrement efficaces. 17283 Il est souhaitable, surtout dans le cas des réti- cules, de régler avec précision le déplacement et l'empla- cement des réticules puisque, au poste de travail, le réti- cule doit être positionné avec une très grande précision puis aligné avant exposition d'un dessin porté par la pla- quette semi-conductrice au cours d'un processus photolitho- graphique Il est aussi très souhaitable d'éviter dans la mesure du possible un contact physique direct avec un réticule puisque toute abrasion peut provoquer la formation de particules microscopiques de poussière qui, si elles aboutissent sur la surface du réticule, peuvent provoquer des imperfections dans les dispositifs semi-conducteurs en cours de fabrication et peuvent ainsi réduire beaucoup le rendement en circuits intégrés convenables tirés de la plaquette semi-conductrice. Parmi les-nombreux avantages de l'invention, on peut citer la réalisation d'un appareil de support pneu- matique destiné à transport d'objets sans contact mécanique direct, la réalisation d'un appareil qui permet le transport de réticules utilisés dans les opérations de fabrication des circuits intégrés par microlithographie, la réalisation d'un appareil qui règle avec précision l'emplacement et l'orientation des objets transportés, la réalisation d'un appareil qui guide un objet à partir d'un côté d'un dispo- sitif pneumatique de support sur lequel l'objet est en cours de transport, et la réalisation d'un tel appareil qui est très fiable et dont la construction est relativement simple et peu coûteuse. L'appareil selon l'invention est essentiellement destiné au transport d'objets ayant au moins une surface périphérique plate, les objets étant transportés le long d'un plateau de support pneumatique ayant une surface hori- zontale plate et ayant des orifices permettant la circula- tion de l'air afin qu'un coussin d'air soit formé sous les objets à transporter Une structure formant un rail est placée le long d'un bord de la plaque et délimite une surface plate sensiblement verticale, adjacente à la plaque de support Une série de dispositifs de formation de jets d'air dirigés verticalement le long de la surface plate verticale sont espacés le long de l'interface de la plaque et du rail Lorsqu'un objet passe le long du dispositif de support, les jets d'air assurent l'interaction dynamique du rail et de la surface périphérique plate formée sur l'objet, avec un espacement souhaitable maintenu entre le rail et l'objet, indépendamment de forces latérales qui peuvent être notables dans un sens ou dans l'autre. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma représentant l'utilisa- tion d'un appareil de support pneumatique selon l'invention destiné au transport de réticules entre un magasin et un appareil de formation d'images microlithographiques; la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1, avec des parties arrachées, représentant la construction du support pneumatique et du bord latéral selon l'invention; la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2; la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 de la figure 2; et la figure 6 est une coupe analogue à la figure 2 mais représentant une variante des dispositifs de formation des jets d'air. Sur les diverses figures, des références identi- ques désignent des éléments correspondants. La figure 1 représente un ensemble de formation d'images par microlithographie, du type utilisé dans la fabrication des circuits intégrés, et portant la référence générale 11 Dans cet appareil, un dessin formé sur un réticule porté dans un plateau 13, est projeté, par l'inter- médiaire d'un objectif 15 de haute résolution, sur une plaquette semiconductrice 17 revêtue d'une réserve Une source lumineuse et un condenseur classique sont repré- sentés schématiquement par les référence 19 et 21 respec- tivement Comme différents réticules sont nécessaires à différents stades de la fabrication, même dans le cas d'un seul type de circuit intégré, un magasin 23 est destiné à contenir plusieurs réticules formant un arrangement dans lequel ils sont distants verticalement Le magasin 23 peut être mis en position repérée en direction verticale à l'aide d'un dispositif électrique ou pneumatique convenable d'en- traînement, par exemple repéré par la référence 25. Un réticule choisi peut être transporté en trans- lation, alternativement, entre le magasin 23 et le plateau 13 par un appareil 27 de support pneumatique construit selon l'invention Un organe pneumatique convenable 29 de commande est destiné à assurer le fonctionnement de l'appareil 27 de support pneumatique et du dispositif 25 de mise en position en direction verticale Bien entendu, les opérations successives sont commandées par un organe de commande globale à ordinateur associé à l'ensemble de fabrication microlithographique. Les réticules utilisés dans un tel appareil-peu- vent comporter du chrome déposé sur des plaques de verre qui sont sous une forme carrée d'environ 13 cm de côté et 2,3 mm d'épaisseur. Comme l'indique la figure 2, la structure de la plaque de support pneumatique porte la référence générale 31 Celle-ci comporte deux portées ou voies en saillie 33 et 35 séparées par un tronçon en retrait 37 car les réticules transportés -sont légers et ne doivent être sup- portés que sur une partie de leur section Le réticule lui-même est répéré par la référence 38 Deux jeux d'ori- fices 41 et 42 sont percés dans chacune des voies Les jeux d'orifices sont inclinés en sens opposés comme indiqué sur les figures 3 et 4 afin que le réticule puisse être déplacé dans les deux sens le long de l'appareil de support par transmission d'air comprimé au jeu convenable d'orifices. Une structure 40 d'alimentation, associée à la face infé- rieure de la structure 31, délimite des chambres séparées 43 et 44 d'alimentation des jeux d'orifices 41 et 42. Une structure 55 formant un rail est placée le long d'un côté de la plaque de support Le rail a une face plate sensiblement verticale 57 placée le long du dispositif de support pneumatique et adjacente à celui- ci On peut noter que cette surface plate est disposée dans une certaine mesure au-dessous de la surface horizontale plate des voies 33, un faible espace étant délimité entre le rail et le côté de la voie 33. Plusieurs orifices 61 dirigés verticalement et qui communiquent avec un distributeur supplémentaire 45 sont espacés entre la plaque de support 31 et le rail 55. Lorsque le distributeur 45 est sous pression, par exemple' de 1,7 bar, les orifices 61 forment plusieurs jets séparés d'air qui remontent le long de la surface 57 Le bord infé- rieur du rail 35 est chanfreiné comme indiqué par la réfé- rence 59 afin que l'accrochage du jet d'air à la surface verticale du rail soit facilité Les orifices 61 sont formés à l'aide d'un chambrage 63 puis par perçage des orifices très près du bord de la portée 13 Dans un mode de réalisa- tion particulier, les orifices ont un diamètre de 0,95 mm et sont séparés par des intervalles de 3,2 cm le long du rail. Lors du fonctionnement, les jets d'air projetés le long du rail fixent un espace d'environ 25 microns entre le réticule 38 et le rail 55, sans contact réel entre le réticule et le rail Bien que les conditions dynamiques soient très complexes, il apparaît que le jet à grande vitesse crée une région en dépression qui attire le réticule vers le rail, mais que, lorsque le réticule se rapproche du rail, l'étranglement du jet provoque une augmentation de la pression et empêche un contact réel Pour des débits qui sont déterminés comme trop faibles empiriquement, par exemple des débits obtenus avec une pression inférieure à 1 bar dans le distributeur, il peut apparaître une oscil- lation, due apparemment à l'arrachement de tourbillons. Cependant, lorsqu'on utilisé des pressions accrues, on évite une telle oscillation, apparemment par augmentation de la fréquence d'arrachement des tourbillons au-delà de la fréquence de résonance du système formé par la masse du réticule et de la résonance de l'air dans l'espace com- pris entre le réticule et le rail Comme indiqué précédem- ment, les jets d'air assurent le maintien de l'espacement voulu avec une grande précision, même lorsque l'appareil de support est légèrement incliné vers le rail ou dans l'autre sens Un fonctionnement à des pressions, dans le distributeur, pouvant atteindre 4,5 bars s'est révélé satis- faisant. Comme représenté, le système de guidage selon l'invention fonctionne par coopération avec des réticules ayant une surface périphérique plate dont la longueur est suffisante pour qu'elle recouvre un certain nombre de jets d'air Bien que ce critère soit facilement obtenu avec les réticules utilisés normalement dans l'industrie et qui ont une forme carrée en général, il apparaît aussi que des plaquettes de silicium peuvent être transportées par mise en oeuvre de cette technique lorsque le plat d'orien- tation que possèdent normalement de telles plaquettes est mis initialement au contact du rail, un nombre suffisant d'orifices étant utilisé de manière de manière que le plat recouvre un certain nombre de tels orifices de soufflage. Le réglage de la distance séparant le rail de l'objet transporté est le meilleur lorsque le côté de l'ob- jet est plat verticalement sur une partie importante de sa hauteur Bien que les rét Icules-soient chanfreinés en général, comme représenté, ceschanfreins ne perturbent pas le fonctionnement du système de guidage selon l'inven- tion lorsque les chanfreins n'occupent pas la plus grande partie de l'épaisseur du réticule Cependant, le fonction- nement est amélioré lorsque la hauteur des chanfreins est réduite au minimum Bien qu'un réticule ayant des côtés arrondis de haut en bas puisse aussi être guidé lorsque le dispositif de support est pratiquement plat, la plage de réglage est bien plus faible que lorsque les bords du réticule ont des parties rectilignes comme représenté. Il est avantageux que la face verticale 57 du- rail 55 se prolonge au-dessous de la surface horizontale plate de la plaque de support, comme représenté, avec un faible espacement uniforme entre le rail et le bord de la voie Cette disposition facilite apparemment la formation du jet, de même que le chanfrein du bord inférieur du rail indiqué par la référence 59 Il faut aussi noter à cet égard que, lors de l'utilisation de cet espace uniforme, il n'est pas nécessaire que la direction des jets d'air soit exactement verticale Un arrangement tel que représenté sur la figure 6 donne aussi satisfaction, bien que l'orien- tation indiquée sur la figure 2 soit préférable pour des raisons de facilité de fabrication. Comme le système de guidage du bord selon l'inven- tion exerce une force de rappel s'opposant au déplacement en translation par rapport au rail, on note qu'il n'est pas nécessaire et qu'il est même déconseillé qu'un rail analogue soit formé de l'autre côté de la voie Au contraire, des essais d'utilisation de tels rails donnent un fonction- nement instable, apparemment à cause de la concurrence entre les deux réglages Cependant, il faut noter qu'un rail peut aussi être incorporé, mais sans les dispositifs de projection d'air, ce rail formant simplement une limite mécanique en direction latérale (voir figure 6). Il est bien entendu que l'invention-n'a été dé- crite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 Appareil de support pneumatique destiné au trans- port d'objets ayant au moins une surface périphérique pla- te, ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend une plaque de support pneumatique ( 31) formant une surface horizontale plane comprenant des orifices ( 41, 42) d'introduction d'un courant d'air destiné à former un coussin d'air sous les objets à transporter, un rail ( 55) disposé le long d'un bord latéral de la plaque de support et formant une surface plate sen- siblement verticale près de la plaque de support, et une série de dispositifs ( 61) de formation de jets d'air dirigés verticalement le long de la surface verticale plane, ces dispositifs étant espacés le long 1 i de l'interface de la plaque de support et du rail. 2 Appareil de support pneumatique destiné au trans- port de réticules, caractérisé en ce qu'il comprend: une plaque allongée de support pneumatique ( 31) formant une surface horizontale sensiblement plate ayant des orifices ( 41, 42) formés le long des côtés de la sur- face horizontale afin qu'ils introduisent un courant d'air entre un réticule en cours de transport et la surface hori- zontale avec formation d'un coussin d'air sous le réticule, un rail ( 55) placé le long d'un bord latéral de la plaque de support et formant une surface plate sensi- blement verticale adjacente à la plaque de support, un espace essentiellement uniforme et étroit étant formé entre la surface plate et le bord de la plaque de support pneuma- tique, et une série d'orifices ( 61) de formation de jets d'air dirigés verticalement, parallèlement à la surface plate verticale, ces orifices étant espacés le long de l'espace délimité entre la plaque de support et le rail et au-dessous de la surface horizontale. 3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le rail ( 55) comporte, au-dessous de la surface horizontale de la plaque de support, un chanfrein ( 59) qui agrandit l'espace à proximité des orifices ( 61) de formation de jets d'air.