Brevet FR2578455A1 — publié le 19860912

ENSEMBLE DESTINE A REDONNER LES CONDITIONS INITIALES DE PROPRETE DANS UN TUBE DE QUARTZ UTILISE COMME CHAMBRE DE REACTION POUR LA FABRICATION DES CIR- CUITS INTEGRES. La présente invention concerne un ensemble destiné à redonner les Conditions initiales de propreté dans un tube de quartz utilisé comme chambre de réaction pour la fabrication des circuits intégrés. L'invention trouve son application en parti- culier dans les unités de production en série de cir- cuits intégrés. Dans de telles unités, l'une des conditions essentielles à respecter est la propreté absolue de l'air ambiant. Cette propreté est évaluée par la détection d'un nombre très faible de particules de dimension su- périeure à 0,5 micron dans un volume unitaire d'air, et par l'absence pratiquement totale de gaz corrosif dans cet air. De telles salles, appelées "salles blanches", sont d'un cont de réalisation et de fonctionnement très élevé. En conséquence, il convient de limiter les fac- teurs suivants: - le volume ou la surface au sol occupé par les machines contenues dans la salle blanche; - la quantité d'air extrait de force de la salle blanche, parce que cela implique l'introduction dans la salle d'une quantité égale d'air traité et filtré par des filtres absolus, donc très onéreux; une telle extrac- tion d'air provient principalement des hottes aspirantes des machines produisant des émanations polluantes; - la quantité d'air s'échappant de la salle durant son ouverture, en particulier lors de l'introduction dans la salle de pièces de grandes dimensions, puisque la salle est en surpression; - la fréquence d'ouverture de la salle, parce qu'à chaque fois,cela fait chuter la surpression et provoque des mouvements introduisant des poussières; 2- - la quantité de liquide ou de gaz corrosif pouvant s'échapper dans l'air de la salle. Par ailleurs, certaines machines telles qoe les fours de dépôt sont présentes dans la salle blanche. Un four de dépôt comporte essentiellement un tube de quartz qui sert de chambre de réaction et qu'il faut périodique- ment extraire et traiter afin de retirer de sa surface les dépôts qui s'y constituent. Cette opération de net- toyage ou plus exactement-de remise aux conditions ini- tiales de propreté consiste à immerger le tube dans un bain agité de produits chimiques extrêmement corrosifs, - généralement un mélange de HF et HNO3 concentré et chaud. On peut de la sorte enlever les dépôts de tungstène qui sont particulièrement résistants. Comme les tubes de quartz sont très fragiles et longs d'environ deux à trois mètres, l'opération de nettoyage est délicate. Un traitement du tube dans la salle blanche prend de la place, nécessite une extrac- tion d'air importante-pour limiter la contamination de l'air par les émanations corrosives, et n'élimine pas totalement ce risque. Un traitement hors de la salle blanche impli- que une manutention du tube pour le sortir et le rentrer dans la salle, avec le risque de dépôt de poussières ou matières polluantes sur le tube lors de son séjour hors de la salle. D'autre part, dans ce cas, les manutentions du tube pour sa sortie et son entrée dans la salle blan- che nécessitent l'ouverture importante de la salle et par conséquent une consommation d'air filtré et une chute de pression dans la salle. La présente invention concerne un ensemble de nettoyage des tubes de quartz qui permet d'éviter à la fois les inconvénients d'un traitement du tube dans la salle blanche et hors de la salle blanche. Selon l'invention, l'ensemble de nettoyage - 3 - comporte un panneau vertical de séparation délimitant d'un côté une zone dans l'atelier de fabrication des circuits intégrés dont l'air est filtré pour obtenir un niveau de propreté moyen, et de l'autre côté une zone dans l'atelier de fabrication dont l'air est filtré pour obtenir un niveau de propreté maximum, zone appelée salle blanche, cette zone étant celle dans laquelle sont effectuées les opérations principales de-fabrication et comprenant les machines de fabrication utilisant lesdits tubes de quartz, une cuve allongée ouverte en partie su- périeure, située contre le panneau dans la première zone et con- tenant le ou les produits chimiques destins à éliminer les éléments indésirables recouvrant lesdits tubes de quartz, une ouverture ménagée dans le panneau, dans la- quelle est insérée de façon étanche une enceinte parallé- lépipèdique de forme allongée, disposée verticalement et destinée à recevoir un tube de quartz et effectuer sur lui une opération de rinçage par aspersion et de séchage, ladite enceinte comprenant en outre une porte s'ouvrant sur la zone de propreté moyenne et une porte s'ouvrant sur la zone de propreté maximum, ces deux portes étant en regard l'une de l'autre et d'une hauteur supérieure à la longueur du tube de quartz. De préférence, le panneau, la cuve et l'enceinte sont réalisés séparément et assem- blés rigidement pour former l'installation de nettoyage complète. Selon une autre caractéristique de l'invention, ladite cuve est fixe, de forme cylindrique et est surmon- tée d'un arbre horizontal d'axe confondu avec l'axe géo- métrique de la cuve, muni de deux arceaux liés rigidement à lui, ces deux arceaux ayant une courbure dont le centre est confondu avec l'axe de la cuve, le tube de quartz ve- nant s'immerger dans le liquide de traitement chimique contenu dans la cuve en reposant sur les deux arceaux, l'agitation du tube étant obtenue en faisant osciller - 4 - l'arbre entraînant ainsi par roulement sur les arceaux l'oscillation du tube de quartz. Ladite cuve et l'arbre sont entourés par une enceinte de protection comportant à sa partie supérieure une hotte d'aspiration des va- peurs et comportant à l'extérieur de sa partie latérale un mécanisme à moteur électrique destiné à donner le mouvement d'oscillation à l'arbre. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'enceinte de rinçage et séchage est encastrée dans le panneau de manière à dépasser de part et d'autre du panneau d'une distance sensiblement identique.; la cuve est disposée à proximité de l'enceinte de rinçage et de séchage et l'axe de cette cuve est disposé perpendicu- lairement au plan vertical du panneau. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lumière de la des- cription de l'exemple de réalisation qui va suivre, illustré par les dessins annexes. La figure 1 représente en vue perspective le schéma général de l'ensemble; la figure 2 représente en coupe selon AA la partie de l'ensemble de nettoyage correspondant aux opérations de rinçage et séchage; la figure 3 -est une vue en coupe suivant la ligne BB de la figure 2; la figure 4 représente en vue perspective la partie de l'ensemble de nettoyage correspondant à l'opération de traitement chimique; et la figure 5 représente la partie selon la figure 4 en coupe-transversale. En se reportant à la figure 1, on distingue un ensemble destiné au nettoyage des tubes de quartz. Cet ensemble est monté dans un espace correspondant a une salle blanche d'un atelier de fabrication des cir- cuits intégrés. Dans un tel atelier (non représenté>, -5- se trouve un ensemble de machines destinées chacune à effectuer une des opérations de traitement des plaquet- tes en matériau semiconducteur afin de réaliser sur ces plaquettes des circuits intégrés. Parmi ces machines se trouvent des fours comportant comme pièce-essentiel- le un tube de quartz servant de chambre de réaction. Dans un tel tube,on peut par exemple effectuer un dépôt de tungstène sur les plaquettes. Au bout d'un certain nombre d'opérations, le tube est extrait du four et est amené pour remise en état dans l'ensemble de nettoyage conforme à l'invention. L'ensemble conforme à l'inven- tion comporte un panneau 1 servant de séparation entre deux zones 2, 3 de l'atelier, une zone 2 dans laquelle l'air est d'une propreté moyenne et l'autre zone 3 dans laquelle l'air est d'une propreté maximum et est mainte- nu a une légère surpression par rapport à la zone 2. Bien entendu, les deux zones 2 et 3 de l'atelier sont délimitées non seulement par le panneau-l mais aussi par un ensemble de cloisons et de portes étanches (non représentées). Du côté du panneau 1 correspondant a la zone 2 est fixée une cuve 4 de forme allongée, de longueur intérieure supérieure à celle des tubes de quartz et contenant successivement le ou les bains de produits chimiques destinés au décapage et au prérinçage du tube qui repose dans la cuve et qui est soumis à une agitation. Dans le panneau 1 est ménagée une ouverture 5 que vient obstruer une enceinte 6 de forme parallélépipédique, al- longée verticalement et dont la hauteur est supérieure à la longueur des tubes de quartz. Cette enceinte 6 com- porte une porte 7 de hauteur supérieure à la longueur des tubes, cette porte étant disposée sur la paroi de l'enceinte 6 située face à la zone 2. L'enceinte comporte une autre porte identique 8 située face à la zone 3. Ces deux portes 7, 8 peuvent se fermer de façon étanche, et de la même façon l'enceinte 6 est étanche ainsi que sa -6- liaison avec le panneau 1. De cette manière, lorsque les deux portes 7, 8 sont fermées, les.deux zones 2 et 3 sont isolées l'une de l'autre, ce qui permet de mainte- nir sans difficulté la surpression dans la zone 3. L'enceinte 6 permet de recevoir en position verticale un tube de quartz après son lavage.et prérinçage dans la cuve 4 et permet d'effectuer sur lui une opération de rinçage complet et de séchage. L'ensemble est utilisé de la manière suivante: Un tube de quartz dont l'état de surface inter- ne n'est plus satisfaisant est extrait du four qui se trouve dans la zone 3, encore appelée salle blanche..Le tube est transporté dans l'autre zone 2, encore appelée salle grise, en le faisant passer par l'enceinte 6 qui sert de sas, c'est-à-dire que l'on place d'abord le tube dans l'enceinte 6 en ouvrant seulement la porte 8, puis on ferme la porte 8, on ouvre la porte 7 et on sort le tube de l'enceinte 6: il se retrouve donc dans la zone 2. On place alors ce tube dans la cuve 4, on met dans cette cuve une certaine quantité de produit liquide destiné à dissoudre les dépôts indésirables sur la face interne du tube. Ensuite, on vidange la cuve et on la remplit d'eau pour effectuer un prérinçage du tube. On vidange à nouveau, puis on replace le tube en position verticale dans l'enceinte 6 en ouvrant seulement la porte 7. Apres avoir refermé cette porte 7, l'autre porte étant restée fermée, on procède au rinçage du tube à l'aide d'une douche qui envoie de l'eau désionisée simultanément sur la paroi interne et externe du tube. Ensuite on coupe l'arrivée d'eau a la douche et on fait circuler depuis le bas vers le haut de l'enceinte de l'air sec et chaud qui sèche le tube. Cet air provient de l'arrivée d'air de la salle blanche, c'est-a-dire qu'il est filtré à travers des filtres absolus. Quand le tube est sec, on ouvre seulement la porte 8 et on sort le tube pour le -7- replacer dans la machine correspondante. On voit que l'enceinte 6 sert à la fois d'armoire de rinçage et séchage du tube ainsi que de sas pour le passage du tube de la salle blanche à la salle grise et vice versa, sans consommation signifi- cative d'air ultra pur de la salle blanche autre que la quantité d'air nécessaire au séchage du tube. On voit aussi que la salle blanche 3 est restée toujours en surpression et isolée de la salle grise 2, et que les vapeurs polluantes provenant de la cuve 4 n'ont pu rentrer dans la salle blanche durant l'opération de nettoyage du tube. Par ailleurs, il est possible d'installer au-dessus de la cuve 4 une hotte aspirante de fort débit qui provoque un renouvellement d'air seulement dans la salle grise 2, c'est-àdire un air peu filtré et bon marché, sans provoquer de consomma- tion d'air dans la salle blanche, air qui est beaucoup plus cher puisqu'ultra pur. En se reportant aux figures 2 et 3, on distin- gue la partie de l'ensemble de nettoyage destinée aux opérations de rinçage et séchage du tube de quartz. On voit que l'enceinte étanche 6 est disposée en forme de sas pour le passage en position verticale du tube 29 entre les deux zones 2 et 3. Le tube 29 est placé verti- calement au centre de l'enceinte 6 et repose ainsi à mi- hauteur sur une paroi 17 plane et horizontale, formant cloison de séparation dans l'enceinte 6. Cette paroi 17 comporte.un orifice central 22 et des orifices 21 répar- tis autour et à l'extérieur du tube 29. Le tube 29 est maintenu en position verticale grace à deux ensembles de trois supports 18, 19 et 20 dont, pour chaque ensem- ble, l'un des trois supports 18 est fixe et est disposé horizontalement dans le prolongement du panneau 1, le deuxième support 19 est horizontal et traverse la paroi latérale de l'enceinte 6 pour déboucher dans la zone 3, - 8 - le troisième support 20 est dans une position symétrique de celle du support 19 par rapport au plan du panneau 1 et débouche donc dans la zone 2. Les deux supports 19 et sont en outre montés coulissants longitudinalement. Le dispositif comporte encore une arrivée d'eau filtrée désionisée raccordée à un tube rigide vertical 23 dans l'enceinte 6, coulissant longitudinalement et raccordé à son extrémité à une douche en deux parties, la première partie 24 venant projeter l'eau radialement à l'intérieur du tube, et la deuxième partie 25 venant projeter l'eau radialement sur l'extérieur du tube. Pour traiter un tube, on ouvre la porte 7, on met la douche en position haute, on fait glisser les deux supports 20 vers l'extérieur, on installe le tube 29, on ramène les supports 20 en contact avec le tube de sorte que le tube est maintenu par le contact latéral des deux ensembles de supports 19, 20, 21, on fait descendre la douche 24, 25 de façon à ce qu'elle entoure par l'intérieur et par l'extérieur l'extrémité haute du tube, on ferme la porte 7, on ouvre l'arrivée d'eau pour rincer le tube, l'eau s'évacuant par gravité travers les orifices 21 et 22 dans la partie inférieure de l'enceinte 6 dont le fond est incline, puis dans la canalisation de vidange 28. Quand le rinçage est achevé, l'eau est oup&e et, par la canalisation 26, on introduit dans la partie basse de l'enceinte 6 de l'air sec ultra- filtré et chaud qui passe dans un mouvement ascendant par les orifices 21 et 22 dans et autour du tube 29 pour ressortir de l'enceinte 6 dans sa partie haute par une canalisation d'évacuation 27. Quand le tube est sec, on ferme les canalisations 26 et 27, on ouvre la porte 8, on tire vers l'extérieur les supports 19, on remonte la douche pour la dégager de la partie haute du tube 29, on sort le tube et on referme la porte 8. En se reportant aux figures 4 et 5, on distin- 9- gue la partie de l'ensemble de nettoyage des tubes de quartz destinée au décapage chimique du tube. Cette partie comporte un bâti 12, éventuellement fixé au panneau 1 par sa partie latérale, à sa partie supérieure une cuve 4 de forme cylindrique, ouverte vers le haut, d'axe horizontal situé plus haut que les bords latéraux de la cuve, et un arbre 11 centre sur l'axe de la cuve 4 et sur lequel sont fixes rigidemenent deux arceaux 9, , qui s'étendent radialement depuis l'arbre puis en forme d'arc de cercle centré sur l'axe confondu de l'arbre 11 et de la cuve 4 et de rayon légèrement infé- rieur:a celui-de la cuve. La machine comporte encore une hotte aspirante 13 reliée par un conduit 14 au sys- tème d'extraction d'air, et un moteur 15 destiné à im- primer à l'arbre 11 un mouvement périodique oscillant. Le tube à traiter 29 est disposé dans la cuve 4 sur les arceaux 9 et 10. On remplit alors partiellement la cuve 4 à partir d'un réservoir 30 par des canali- sations 16 et des pompes (non représentées),puis on met en route le moteur 15: l'arbre oscille et entraîne par les arceaux le tube dans un mouvement d'oscillation. Ensuite on vidange la cuve 4, puis on la remplit et on la vide d'eau pour faire un pré-rinçage du tube. On retire alors le tube pour l'amener dans l'armoire de rinçage et séchage 6 dont l'agencement et le mode d'emploi ont été décrits plus haut. Bien entendu, le mode de réalisation a été décrit ci-dessus à titre d'exemple non limitatif, l'invention englobant toutes les modifications mineures et les variantes de réalisation. - 10 - REVENDICATIONS 1. Ensemble destiné à redonner les conditions initiales de propreté dans un tube de quartz utilisé comme chambre de réaction pour la fabrication des cir- cuits intégrés, caractérisé en ce qu'il comprend un panneau vertical de séparation (1) délimitant, d'un côté une zone (2) dans l'atelier de fabrication des circuits intégrés, dont l'air est filtré pour obtenir un niveau de propreté moyen, et de l'autre côté une zone (3) dans l'atelier de fabrication, dont l'air est filtré pour obtenir un niveau de propreté maximum, cette zone (3) étant celle dans laquelle sont effectuées les opérations principales de fabrication et comprenant les machines de. fabrication utilisant ledit tube de quartz, une cuve allongée (4) ouverte en partie supé- rieure, située contre le panneau (1) dans la zone (2) et contenant le ou les produits chimiques destinés- à éliminer les éléments indésirables recouvrant ledit tube de quartz, une ouverture (5) ménagée dans le pan- neau (1) dans laquelle est insérée de façon étanche une enceinte parallélépipédique(6) de forme allongée, dis- posée verticalement et destinée à recevoir le tube de quartz et effectuer sur lui une opération de rinçage par aspersion et de séchage, ladite enceinte (6) compre- nant en outre une porte (7) s'ouvrant sur la zone (2) et une porte (8) s'ouvrant sur la zone (3), ces deux portes étant en regard l'une de l'autre et d'une hauteur supé- rieure à la longueur du tube de quartz. 2. Ensemble selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le panneau (1), la cuve (4) et l'enceinte (6) sont réalisés séparément et assemblés rigidement pour former l'installation de nettoyage complète. 3. Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ladite cuve (4) est fixe, de forme cylindrique et est surmontée d'un arbre horizontal (11) d'axe confondu avec l'axe géométri- - 11 - que de la cuve, muni de deux arceaux (9, 10) liés rigidement à lui, ces deux arceaux ayant une courbure dont le centre est confondu avec l'axe de la cuve, le tube de quartz venant s'immerger dans le liquide de traitement chimique contenu dans la cuve en reposant sur les deux arceaux (9, 10) et en ce que l'agitation du tube est obtenue en faisant osciller l'arbre (11) entraînant ainsi par roulement sur les arceaux (9, 10) l'oscillation du tube de quartz. 4. Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que ladite cuve (4) et l'arbre (11) sont entourés par une enceinte de protection (12) comportant à sa partie supérieure une hotte d'aspiration des vapeurs et comportant à l'exté- rieur de sa partie latérale un mécanisme à moteur élec- trique destiné à donner le mouvement d'oscillation à l'arbre (11). 5. Ensemble selon l'une quelconque des reven- dications précédentes, caractérisé en ce que l'enceinte de rinçage et séchage (6) est encastrée dans le panneau (1) de manière à dépasser de part et d'autre du panneau d'une distance sensiblement identique et en ce que la cuve (4) est disposée à proximité de l'enceinte de rin- çage et séchage (6) et que l'axe de cette cuve (4) est disposé perpendiculairement au plan vertical du panneau (1).