Brevet FR2526224A1 — publié le 19831104

La présente invention concerne un appareil de traitement thermique de pastilles semiconductrices et elle a trait plus particulièrement à un appareil de traitement thermique à haute température approprié pour déshydrater la surface d'une pastille de silicium dans une partie d'un processus de fabrication de circuits intégrés semiconducteurs. L'invention a pour objet un appareil pour traiter thermiquement des pastilles semiconductrices, pour déshydrater efficacement la surface d'une pastille de silicium, pour effectuer un traitement thermique rapidement de manière que les pastilles puissent être traitées individuellement au lieu de l'être en lots, cet appareil nécessitant très peu d'espace, étant d'un fonctionnement très sûr et d'une cons- truction relativement simple et peu coûteuse D'autres objets et caractéristiques seront mis en évidence dans la suite de la description. En bref, l'appareil selon l'invention est des- tiné à traiter thermiquement des pastilles semiconductrices. Pendant le traitement thermique, chaque pastille est maintenue par un mandrin approprié sur lequel la pastille est amenée pour un traitement par un moyen transporteur approprié Des moyens de transport sont également prévus pour évacuer succes- sivement les pastilles traitées du mandrin On utilise une source de rayonnement infrarouge qui comprend une lampe linéaire de forte intensité et un réflectuer elliptique allongé qui concentre le rayonnement de la lampe sur une zone formant cible linéaire Un mouvement relatif de balayage créé entre le mandrin et la source fait en sorte que la surface d'une pastille, maintenue dans le mandrin, soit balayée au travers de la zone. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en perspective d'un appareil de traitement thermique construit conformément à la présente invention, la figure 2 est une vue en plan de l'appareil de la figure 1, la figure 3 est-une vue latérale de l'appareil de la figure 1, avec des parties indiquées en vue arrachée, et la figure 4 est une vue en coupe faite essen- tiellement suivant la ligne 4-4 de la-figure 3. Sur les dessins, des références numériques correspondantes désignent des parties correspondantes. L'appareil de traitement thermique conforme à l'invention est de préférence agencé sous forme d'un module ou poste dans une installation de fabrication de semiconduc- teurs en ligne, par exemple une installation dans laquelle des pastilles semiconductrices sont transportées d'un module à un autre par une voie transporteuse pneumatique De telles installations complètes sont fabriquées et vendues par la Société "GCA Corporation", Bedford, Massachusetts, sous la désignation commerciale WAFERTRACK Un tel agencement est représenté sur la fig 1 o l'appareil de traitement thermi- que selon l'invention a été désigné dans son ensemble par la référence numérique 11, des voies transporteuses pneuma- tiques 13 et 15 étant prévues pour transporter des pastilles semiconductrices respectivement jusqu'à et à partir du poste de traitement thermique. L'appareil de traitement themique comprend un mandrin circulaire opérant sous vide pour maintenir une pastille à traiter, le mandrin 19 étant essentiellement sem- blable aux mandrins qui sont classiquement utilisés dans de tels processus de fabrication de semiconducteurs pour maintenir des pastilles pendant une diversité de traitements tels qu'un revêtement avec substance photosensible et un développement Le mandrin 19 est déplaçable à partir d'un premier poste ou poste d'entrée, placé dans la position indi- quée, jusque dans un second poste ou poste de sortie, désigné par la référence 23 Le poste de traitement thermique proprement dit comprend un court tronçon de voie pneumatique pour charger une pastille sur le mandrin lorsqu'il se trouve dans le poste d'entrée et un tronçon correspondant 27 pour prendre une pastille dans le mandrin lorsque celui- ci se trouve dans le poste de sortie 23 Lors de son dépla- cement entre les postes d'entrée et de sortie, le mandrin progresse dans un plan constant qui est de niveau avec les voies pneumatiques d'entrée et de sortie. Une source de rayonnement infrarouge, désignée dans son ensemble par la référence 31, est montée au-dessus du trajet suivi par le mandrin dans une position située entre les postes d'entrée et de sortie Comme le montre mieux la figure 3, la source 31 comprend une lampe linéaire à quartz 33 supportée dans une structure de réflecteur 35 Le réflec- teur est aligné linéairement avec la lampe et il a une section elliptique, comme indiqué La lampe 33 est située à un foyer de l'ellipse, en créant ainsi une zone-cible linéaire de chauffage concentré à l'autre foyer Cet autre foyer est légèrement espacé de l'extérieur et du dessous de la structure de réflecteur Pour dissiper la chaleur engendrée par la lampe, le réflecteur est pourvu de passages de refroidissement 37 qui sont alimentés en eau. Lors du déplacement entre le poste d'entrée 21 et le poste de sortie 23, le mandrin 19 est transporté par un chariot 41 Le chariot 41 glisse le long d'une barre de guidage 43 et il est entraîné par une vis-mère 45 La rotation de la vis-mère 45 est commandée par un moteur pas- à-pas 47 accouplé à la vis-mère par l'intermédiaire d'un entraînement à chaîne et pignon comme indiqué en 49 La liai- son entre le mandrin 19 en forme de disque et le chariot 41 est agencée sous forme d'un voile étroit, désigné par la référence 51 sur les dessins Lorsque le mandrin est entraîné, le voile 51 se déplace le long d'un intervalle étroit 52 existant entre deux évacuateurs de chaleur 55 et 57 en forme de plaques Les évacuateurs de chaleur 55 et 57 sont formés d'un matériauconducteur de la chaleur, tel que de l'aluminium, et ils sont refroidis par eau au moyen de passsages intérieurs (non représentés) Comme on peut le voir, les évacuateurs de chaleur sont dirigés vers la source de rayonnement infrarouge 31 par rapport à la zone- cible et ils remplissent la fonction d'absorber l'énergie rayonnante perdue Cette absorption réduit au minimum les pertes de chaleur vers l'environnement adjacent à l'installa- tion de fabrication de semiconducteurs, o ses effets pour- raient être perturbateurs Pour obtenir une absorption maxi- male d'énergie rayonnante, la surface supérieure des évacua- teurs de chaleur 55 et 57 est de préférence noircie. Pour réduire au minimum d'une façon semblable l'échappement de chaleur à partir du poste de traitement thermique, on peut prévoir un couvercle qui comprend un réflecteur intérieur qui renvoie l'énergie rayonnante dans le poste de traitement thermique ainsi qu'une enveloppe exté- rieure qui est séparée du réflecteur par un intervalle d'air afin de réduire au minimum la transmission de chaleur par conduction, c'est-à-dire pour assurer la sécurité de l'opé- rateur. On va maintenant décrire le fonctionnement du poste de traitement thermique, qui commence lorsque le mandrin se trouve dans la position d'entrée ou de gauche comme indiqué. Une pastille semiconductrice à traiter est transportée juqu'au mandrin 19 par des tronçons de voie pneumatique 13 et 25 et elle est maintenue sur le mandrin par application d'un vide, d'une manière classique Une fois que la pastille est maintenue par le mandrin 19, la lampe 33 est excitée et le moteur pas-à-pas 47 est actionné pour faire déplacer le mandrin depuis le poste d'entrée 21 jusqu'au poste de sortie 23 à une vitesse constante Lorsque le mandrin se déplace, la pastille semiconductrice est en fait balayée au travers de la zone-cible linéaire créée par le rayonnement concentré provenant de la lampe Des points successifs de la surface de la pastille sont par conséquent soumis, pendant un bref intervalle de temps, à un champ rayonnant très intense qui fait monter rapidement sa température jusqu'à un point o il se produit une déshydratation tout en engendrant d'autres modifications minimes des caractéristiques de la pastille. Après que la pastille a traversé la zone-cible, la lampe est désexcitée pour réduire au minimum la génération de chaleur non utile et de l'air est introduit dans le mandrin et dans les tronçons de sortie de la voie pneumatique 15,27 pour enlever la pastille traitée du mandrin et pour lui faire subir un autre traitement 1 Par comparaison à des installations classiques à four de traitement par lots, l'appareil selon l'invention permet de déshydrater les surfaces des pastilles en ligne en faisant intervenir une brève application de températures plus élevées que celles pouvant être appliquées dans un procédé par lots En conséquence, des pastilles peuvent être traitées individuellement dans une partie d'un processus con- tinu de fabrication en ligne. Bien que l'appareil représenté utilise un mouvement de la pastille sur un mandrin pour assurer un bala- yage de la zone de chauffage sur la surface de la pastille, il va de soi que le mouvement relatif pourrait, en variante, être produit en faisant déplacer la lampe par rapport à une pastille maintenue immobile dans un montage approprié. En fonction de ce qui précède, on peut voir que différents objectifs de la présente invention sont atteints et qu'on obtient d'autres résultats avantageux. Bien entendu l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et qu'on pourra envisager de nombreuses variantes et modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Appareil de traitement thermique d'une pastille semi-conductrice, caractérisé en ce qu'il comprend un mandrin ( 19) pour maintenir une pastille à traiter; un moyen transporteur ( 13,25) pour faire arriver successivement des pastilles semiconductrices sur ledit mandrin en vue d'un traitement; un moyen transporteur ( 15,27) pour évacuer successivement les pastilles traitées dudit mandrin; une source de rayonnement infrarouge ( 31) comprenant un élément rayonnan linéaire et un réflecteur concentrant le rayonnement de la lampe sur une zone-cible linéaire; et des moyens ( 41, 43,45) pour étblir un mouvement relatif de balayage entre ledit mandrin ( 19) et ladite source ( 31) en vue de faire déplacer ainsi la surface d'une pastille, maintenue dans ledit mandrin, au travers de ladite zone. 2 Appareil selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit élément rayonnant est une lampe à quartz ( 33) de forme allongée. 3 Appareil selon la revendication 2, caracté- risé en ce que ledit réflecteur ( 35) a une forme allongée et une section droite elliptique, ladite lampe ( 33) étant placée en un foyer et ladite zone dans l'autre foyer. 4 Appareil pour traiter thermiquement les pastilles semiconductrices, caractérisé en ce qu'il comprend une source de rayonnement infrarouge ( 31) comportant une lampe linéaire de haute intensité ( 33) et un réflecteur linéaire ( 35) concentrant le rayonnement émis par la lampe sur une zone-cible linéaire;un mandrin( 19)actionné par vide pour main- tenir une pastille à traiter; un évacuateur de chaleur ( 55, 57), pourvu de moyens de refroidissement et placé sur le côté opposé de ladite zone par rapport à la lampe; des moyens ( 41,43,45) pour faire déplacer le mandrin ( 19) au travers de la région comprise entre la source et l'évacuateur depuis un premier poste ( 21) situé d'un côté de la source jusque dans un second poste ( 23) placé de l'autre côté de ladite source pour faire en sorte que ladite zone balaie la surface d'une pastille maintenue par ledit mandrin ( 19); une voie pneumatique ( 13,25) pour transporter les pastilles à traiter jusqu'au mandrin dans ledit premier poste et une voie pneumatique ( 15,27) pour évacuer des pastilles traitées dudit mandri N dans le second poste ( 23). Appareil pour traiter thermiquement les pastilles semiconductrices, caractérisé en ce qu'il comprend une source de rayonnement infrarouge ( 31) comportant une lampe à quartz linéaire ( 33) et un réflecteur linéaire ( 35) pourvu de moyens de refroidissement ( 37) pour concentrer le rayonne- ment émis par la lampe sur une zone-cible linéaire; un mandrin ( 19) actionné par vide pour maintenir une pastille à traiter; un évacuateur de chaleur ( 55,57),pourvu d'un moyen de refroidissement et placé sur le côté opposé de ladite zone par rapport à la lampe; des moyens ( 41,43,45) pour faire déplacer le mandrin à une vitesse présélectionnée au travers de la région comprise entre ladite source ( 31) et ledit évacuateur de chaleur ( 55,57) depuis un premier poste ( 21) situé d'un côté de la source jusque dans un second poste ( 23) placé de l'autre côté de ladite source pour faire en sorte que ladite zone balaie la surface d'une pastille mainte- nue par le mandrin; une voie pneumatique ( 13,25) pour trans- porter les pastilles à traiter jusqu'au mandrin ( 19) dans ledit premier poste ( 21) et; une voie pneumatique ( 15,27) pour évacuer les pastilles traitées dudit mandrin dans ledit second poste ( 23).