Brevet FR2551994A1 — publié le 19850322

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de nettoyage d'une pièce cylindrique utilisable en particulier pour le nettoyage des tubes de quartz utilisés dans l'industrie électronique. Les principales étapes de la fabrication des circuits intégrés, et plus généralement l'élaboration des dispositifs à semiconducteurs, se déroulent dans des enceintes qui sont généralement constituées par des tubes de quartz ou de silicium polycristallin. On comprend que ces derniers doivent être parfaitement propres, ce qui nécessite leur nettoyage par des pro cédés chimiques a base de mélanges réactifs très puis-- sants A laheure actuelle, les utilisateurs ayant ce Froblème de nettoyage utilisent des procédés fai- sant ppel le plus souvent à des bains statiques dans lesquels sont immergés les tubes La manipulation de eaux ci dans le bain réactif ou au-dessus du bain est une opération délicate et dangeureuse, surtout dans As cas de tubes de grande longueur et de grand diamètre On a essaye d'automatiser le trempage et de mettre au point des procédés dans lesquels on entretient un mouvement des tubes dans le bain réactif.Cependant, ces méthodes souffrent d'un inconvénient majeur les les éle- monts moteurs assurant les mouvements nécessaires sont en contact direct, soit avec le produit de nettoyage lui-même, soit avec avec, les vapeurs de celui-ci Ceci nuit a la fiabilité de l'ensemble et, de plus, constitue une source de contamination des bains réactifs et donc des tubes eux-mêmes. D'autres machines automatiques utilisent le principe de la douche. Dans ces appareils, l'intérieur et l'extérieur du tube à nettoyer sont soumis à des jets de réactif sous pression. Cependant, d'importants problèmes de sécurité se posent, notamment au niveau de l'étanchéité d'un tel système. La présente invention a justement pour objet d'éliminer ces inconvénients grâce à un procédé et un dispositif de nettoyage des tubes qui permettent de réaliser cette opération simplement, sans risque de pollution des moyens de manutention et sans risque de pollution des tubes. Selon la principale caractéristique du procédé objet de l'invention, on place la pièce à nettoyer au fond d'une cuve cylindrique d'axe horizontal contenant un produit de nettoyage, l'axe de la pièce à nettoyer ou du tube étant parallèle à celui de la cuve, et on imprime à cette dernière un mouvement de rotation alternatif autour de son axe afin que le tube roule au fond de la cuve à 11 intérieur du produit de nettoyage. Le fond de cuve doit être équipé de cordons souples, compatibles avec les produits de nettoyage, pour favoriser le roulement du tube et protéger celuici contre tout heurt avec les parois, susceptible de lui occasionner des dommages. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Selon la principale caractéristique de ce dispositif, celui-ci comprend - une cuve cylindrique d'axe horizontal ouverte à sa partie supérieure, - des moyens de supportage de ladite cuve lui permet tant d'effecteur des mouvements de rotation alterna tif autour de son axe, et - des moyens d'entraînement en rotation de la cuve, ces moyens d'entralnement étant situés à l'extérieur de ladite cuve. Si le tube à nettoyer comporte des piquages, ce qui peut empêcher ou gêner son mouvement de roulement au fond de la cuve, on prévoit à la partie infé rieure de celle-ci des supports pour le tube Ces supports sont en forme de berceau et le tube roule sur ces supports sans que les piquages touchent les parois de la cuve. Dans ce cas, on peut équiper chaque support d'un cordon souple sur lequel repose le tube à nettoyer. Selon une autre caractéristique du dispositif, la cuve est placée à l'intérieur d'un baAti fermé et les moyens d'entraînement, qui comprennent en général un moteur et une transmission, sont presque entièrement situés à l'extérieur de ce bâti, ce qui évite leur pollution par le produit de nettoyage ou les vapeurs de celui-ci. De plus, on peut prévoir une gouttière et un plan incliné pour faciliter l'introduction du tube dans la cuve ainsi qu'un capot pivotant à la partie supérieure du bâti pour évacuer le tube une fois que l'opération de nettoyage est terminée. Les opérations de chargement et déchargement du tube s'effectuent la cuve vide de tout produit de nettoyage ou de rinçage. D'autre part, la partie infériéure du bati peut être aménagée en cuve de rétention du liquide de nettoyage pour le cas ou une partie de ce dernier sortirait de la cuve. Enfin, on peut prévoir une circulation d'air à l'intérieur du bâti fermé pendant les opérations de nettoyage. L'invention apparaîtra mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple purement illustratif et nullement limitatif, en refé- rence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe verti cale du dispositif objet de l'invention, et - la figure 2 est une vue schématique en coupe suivant la ligne Il-Il de la figure 1. Si l'on se reporte à la figure 1, on voit que le dispositif objet de l'invention se compose d'un bâti fermé 2 à l'intérieur duquel une cuve cylindrique d'axe horizontal 4 comportant à sa partie supérieure une ouverture 14 repose sur des moyens de supportage 6 : ces derniers sont constitués d'un étrier 8 fixé au bâti 2 et sur lequel est monté un galet 9. La cuve 4 repose sur les galets 9, ce qui lui permet d'effectuer des mouvements de rotation alternatifs autour de son axe. Le tube à nettoyer 5 est placé au fond de la cuve 4, où se trouve le produit de nettoyage 7, de sorte que son axe soit parallèle à celui de la cuve.Les mouvements de rotation de celle-ci, symbolisés par les flèches F, font que le tube roule à l'intérieur du produit de nettoyage et, si l'on a judicieusement choisi les paramètres de fonctionnement de l'appareil (amplitude et vitesse de rotation de la cuve), toute la surface du tube se trouve nettoyée. Il se peut que le tube 5 comporte un ou plusieurs piquages tels que 19 (figure 2), ce qui peut empêcher ou tout au moins gêner son mouvement de roulement au fond de la cuve. Dans ce cas, on prévoit des supports 13 en forme de berceau sur lesquels le tube repose par l'intermédiaire de cordons souples 17 : le tube roule sur les supports 13 sans que le piquage ll n'entre en contact avec la paroi interne de la cuve. On voit sur la figure 2 que la cuve 4 est mise en mouvement par des moyens d'entraînement 10 constitués d'un moteur 12 qui entraîne un arbre 15 au moyen de deux roues dentées 16 et 18. Le moteur 12, les roues dentées 16 et 18 et l'arbre de transmission 15 sont tous situés à l'extérieur du bâti fermé 2 de sorte que seule une extrémité de l'arbre 15 se trouve à l'intérieur de celui-ci pour entraîner la cuve 4 en rotation. Ainsi les moyens moteurs ne sont en contact ni avec le produit de nettoyage, ni avec ses vapeurs Ils sont donc à l'abri des risques de corrosion qui étaient toujours présents avec les methodes de l'art antérieur. D'autre part, le mécanisme d'entraînement ne risque pas de contaminer les bains réactifs et on élimine ainsi le risque de contamination des tubes eux-mêmes. On voit encore sur la figure 1 qu'on peut avantageusement prévoir un plan incliné 20 sur lequel roule le tube à nettoyer afin de faciliter son intro duction dans la cuve. Le tube, représenté schématiquement en traits mixtes sur la figure sous la référence 5a, est maintenu dans une gouttière 22 et, au moment de l'introduire, on met la cuve en rotation jusqu 'à ce que le bord 23 limitant l'ouverture 14 de cette der niere arrive au niveau du plan incliné 20. Be tube peut alors ;;-ouler et tombe au fond de la cuve dans laquelle on peut alors admettre le produit de nettoya- ge On a encore prevu un capot pivotant 24 à la partie Supérieure du bâti 2 pour faciliter l'évacuation du tube une fois le nettoyage terminé, le capot se trou vant à ce moment dans la position 24a représentée en traits mixtes sur la figure. On a également prévu une circulation d'air à l'intérieur du bâti 2, l'air pénétrant dans celui-ci par une ouveture 26 et en sortant par une bouche d'xtraction 28 située à la partie supérieure du bâti 2 Enfin la partie inférieure de celui-ci peut constituer une cuve de rétention du produit de nettoyage, ce dernier étant évacué par un tuyau 30. Quand à l'alimentation de la cuve t en produit de nettoyage, elle se fait par l'intermédiaire d'une pompe aspirante et refoulante (non représentée) reliée à un piquage 32 situé à la partie inférieure de la cuve par un tuyau souple (non représenté), les matériaux constituants la pompe et le tuyau souple étant compatibles avec les réactifs utilisés.La distance entre la pompe et le piquage 32 est telle que le tuyau souple travaille très peu en flexion pendant les mouvements d'oscilla- tion de la cuve. Un jeu de vannes pneumatiques assure la commande des cycles de nettoyage. Ainsi, le procédé et le dispositif objet de l'invention présentent des avantages particulièrement intéressants puisqu'ils permettent de réaliser le nettoyage des tubes avec un minimum de manutention de celui-ci, sans risque de contamination du produit de nettoyage par le mécanisme d'entrainement et sans risque de pollution du bain, donc sans risque de pollution des tubes euxmeAmes. De plus, la consommation de produit de nettoyage est réduite puisque le niveau nécessaire au fond de la cuve est faible et n'excède pas le demi diamètre du tube à nettoyer. Même lorsque ce dernier repose sur des supports équipés de cordons souples, la hauteur de ces derniers est peu importante par rapport au diamètre de la cuve. Le mouvement relatif du tube par rapport au bain conduit à un résultat identique à celui obtenu par agitation du bain, tandis que les parties motrices sont relativement peu sollicitées.En effet, le couple nécessaire à la rotation de la cuve est réduit au minimum grâce à l'absence d'accélération importante, à la lenteur du mouvement dont la période est de l'ordre de la minute, au faible moment d'inertie de l'ensemble, à l'absence de frottement et au fait que le centre de gravité de l'ensemble est à peu près immobile puisque ltensemble de la masse liquide et du tube à nettoyer reste proche de la génératrice inférieure de la cuve. Le mouvement de rotation de celle-ci est tel que toute la surface du tube à nettoyer subit l'action du bain réactif de manière homogène au cours d'un cycle. Un autre avantage vient de ce que l'opération de nettoyage des tubes n'a pas lieu d'être effectuée dans une zone à haut degré de propreté telle qu'une zone "blanche". En effet, étant donné que la cuve est enfermée dans un bâti parcouru par un courant d'air, il est plus avantageux de réaliser cette opération dans une zone dite "grise". La propreté finale dépendant dune dernière opération de rinçage, nécessairement effectuée à l'eau désionisée, ceci peut s'effectuer par douche verticale sous flux laminaire, le seul produit utilisé etant alors l'eau, ce qui rend cette opération sans danger. On peut adapter la cuve à une grande variété de bains réactifs, ainsi qu'à une large variété de tubes : ceci ne nécessite qu'un réglage de la position des rouleaux constituant le support de cuve ainsi que de la position de la surface de chargement des tubes. Quant au matériau constituant la cuve, on le choisira compatible avec la nature du produit de nettoyage. Enfin, il est bien entendu que l'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit ici, mais qu'on peut envisager des variantes sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de nettoyage d'une pièce cylindrique (5), caractérisé en ce qu'on place ladite pièce (5) au fond d'une cuve cylindrique (4) d'axe horizontal contenant un produit de nettoyage (7), l'axe de la pièce cylindrique (5) étant parallèle à celui de la cuve (4), et en ce qu'on imprime à la cuve (4) un mouvement de rotation alternatif autour de son axe afin que la pièce (5) roule au fond de la cuve- (4j dans le produit de nettoyage (7). 2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend : - une cuve cylindrique (4) d'axe horizontal ouverte à sa partie supérieure, - des moyens de supportage (6 > de de ladite cuve (4) per- mettant à cette dernière d'effectuer des mouvements de rotation alternatifs autour de son axe, et - des moyens d'entratnement (10) de la cuve en rota tion, ces moyens d'entraînement étant situés à l'ex térieur de la cuve. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite cuve (4) comporte à sa partie inférieure un support (13)pour le tube à nettoyer (5). 4. Dispqsitif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit support (13) est équipé d'un cordon souple (17) sur lequel repose le tube à nettoyer (5). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un bâti fermé (2) à l'intérieur duquel est placée ladite cuve cylindrique (4 > . 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'entraînement (10) se trouvent à l'extérieur du bâti fermé (2 > . 7. Dispositif selon 11 une quelconque des re vendicaticns 5 et 6, caractérisé en ce que ledit bati fermé (2) comporte en outre une gouttière (22) et un plan incliné (20) pour faciliter l'introduction du tube à nettoyer (5) dans la cuve (4). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit bâti fermé (2) est équipé d'un capot pivotant (24) permet- tant l'extraction du tube à nettoyer (5). 9. Dispositif selon l'une quelconque des re vendications 5 à 8, caractérisé en ce que la partie inférieure du bâti fermé (2) est aménagée en cuve de rétention du liquide de nettoyage. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (26, 8) permettant de réaliser une circu- lation d'air dans le bâti fermé (2).