Brevet FR2583779A1 — publié le 19861226

DISPOSITIF POUR REDUIRE L'OXYDATION D'OBJETS PLACES DANS UNE ENCEINTE DE TRAITEMENT GAZEUX LORSQU'ILS EN SONT EXTRAITS La présente invention concerne un dispositif pour réduire l'oxydation d'objets placés dans une enceinte de traitement gazeux lorsqu'ils en sont extraits. Elle s'applique notamment à l'Industrie des semiconducteurs, les objets pouvant être des plaquettes en un matériau semiconducteur. L'invention trouve en particulier une application dans la fabrication des circuits intégrés tels que les circuits VLSI. On sait que la fabrication des circuits intégrés nécessite des diffusions d'impuretés dans des plaquettes semiconductrices par exemple en silicium, ces diffusions étant réalisées dans un four ou tube de diffusion dans lequel est envoyé un gaz approprié. Principalement lors du défournement des plaquettes, il se produit une entrée d'air et donc d'oxygène dans le four et, compte tenu de la température règnant à L'in- térieur de celui-ci (il serait trop coûteux d'attendre que cette température descende en deçà d'un seuil de l'ordre de 6000C en général pour extraire les plaquettes du four), L'oxygène réagit avec ces plaquettes, ce qui conduit à de mauvais paramètres électriques (tels que les paramètres d'état de surface dont la densité de charges est désignée par QSS et un déplacement de la tension de bande plate d'une structure MOS désignée par VFB pour les plaquettes. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif permettant de réduire la dégradation de ces paramètres é lec- triques lors du défournement et plus généralement de réduire l'oxydation d'objets placés dans une enceinte de traitement gazeux lorsqu'ils en sont extraits. De façon précise, la présente invention concerne un dispositif destiné à réduire l'oxydation d'au moins un objet placé dans une enceinte de traitement gazeux lorsqu'il en est extrait, caractérisé en ce qu'il comprend un support pour L'objet et des moyens de protection prévus pour former un écran déplaçable avec le support et interposé entre l'objet et la sortie de L'enceinte. L'action combinée de L'écran et du gaz prévu pour le traitement gazeux qui a tendance à passer entre cet écran et les parois de L'enceinte, diminue, lors de l'extraction de l'objet, la pénétration de l'air extérieur à L'enceinte, dans le domaine situé derrière L'écran par rapport à la sortie de L'enceinte et l'on réduit ainsi l'oxydation de L'objet. Selon un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, L'écran est un écran matériel s'étendant sensiblement du support jusqu'au voisinage de La paroi de L'enceinte faisant face à l'objet. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'écran est un rideau d'un gaz différent de l'oxygène. Les moyens de protection peuvent comprendre une paroi matérielle solidaire du support et disposée entre l'objet et la sortie de l'enceinte, et des moyens de projection prévus pour projeter ce gaz contre la paroi matérielle. De préférence, la paroi matérielle s'étend sensiblement du support jusqu'au voisinage de la paroi de l'enceinte faisant face à l'objet. Selon un mode de réalisation préféré du dispositif objet de l'invention, les moyens de projection sont prévus pour projeter le gaz contre la face de la paroi matérielle opposée à L'objet. Le gaz prévu pour le traitement gazeux in curve le rideau gazeux vers la sortie de L'enceinte, évitant ainsi toute entrée d'air et donc d'oxygène dans le domaine situé du même côté de la paroi matérielle que L'objet. L'oxydation de L'objet est ainsi évitée. Dans une réalisation particulière de L'in- vention, les moyens de projection comprennent un tube dont une extrémité est percée et destinée à être placée au voisinage de ladite face. De préférence, le tube et le support comprennent des moyens d'attache l'un à l'autre, en ladite extrémité. On peut ainsi avantageusement utiliser le tube à la fois pour projeter le gaz contre la paroi matérielle et pour placer le support dans L'enceinte ou l'en retirer. Dans une autre réalisation particulière de l'invention, les moyens de protection comprennent en outre une plaque fixée au tube et prévue pour séparer également l'objet de la sortie de l'enceinte lorsque le tube se trouve placé dans cette enceinte. Dans une autre réalisation particulière, le tube comprend en outre une plaque de fermeture fixée à la périphérie du tube, du côté de l'autre extrémité de celui-ci, et destinée à fermer une extrémité de l'enceinte. Enfin, le gaz projeté contre la paroi matérielle est de préférence un gaz qui ne réagit pas chimiquement avec L'objet, tel que L'azote ou un gaz rare. La présente invention sera mieux comprise à la Lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre purement indicatif et nullement limitatif, en réfrence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un mode de réalisation particulier du dispositif objet de l'invention, - la figure 2 est une vue schématique et partielle d'une partie du dispositif représenté sur La figure 1, - Les figures 3, 4 et 5 sont des vues schématiques respectivement de côte, de dessus et de face d'un chariot utilisé dans ce dispositif, et - la figure 6 est une vue schématique d'une canne d'enfournement également utilisée dans ce dispositif. Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une installation destinée à la diffusion d'impuretés dans des plaquettes semiconductrices 2, par exemple en silicium, destinées à la fabrication de circuits intégrés. Cette installation comprend une enceinte horizontale 4, de forme cylindrique, munie à sa périphérie d'enroulements chauffants 6 qui sont alimentés par un générateur de courant 8. L'enceinte 4 est pourvue à l'une de ses extrémités, d'un conduit d'arrivée de gaz de diffusion 10 et ouverte à l'autre extrémité qui constitue ainsi l'entrée/sortie de l'enceinte. L'instalLation comprend également un dispositif 12 comportant un chariot 14 sur lequel repose une plaque 16 destinée à porter Les plaquettes 2 à traiter. Le chariot 14 est schématiquement représenté sur les figures 3, 4 et 5. Il comprend essentiellement un ensemble rigide de deux barres paraLLèles 18 et 20 reliées par des traverses 22, et deux paires de roues 24 permettant le déplacement du chariot dans L'enceinte 4. Les deux paires sont respectivement montées tournantes aux deux extrémités de l'ensemble rigide, les deux roues d'une même paire étant rigidement solidaires l'une de l'autre et montées sur un axe 26 tournant dans des paliers 28 respectivement fixés aux deux barres, à l'extrémité correspondante de l'ensemble rigide. Le dispositif selon L'invention comprend également une plaque 30 fixée aux barres du chariot 14, juste derrière les roues de celui-ci, qui se trouvent en regard de la sortie de L'enceinte lorsque le chariot est placé dans cette enceinte. La plaque 30 est fixée sur le chariot 14 de façon à être perpendiculaire à l'axe 32 de L'enceinte 4 lorsque le chariot s'y trouve. La plaque 30 sépare ainsi les plaquettes de la sortie de L'enceinte. En outre, la plaque 30 épouse la forme d'un disque qui est tronqué au niveau de l'ensemble rigide auquel il est fixé et dont le diamètre est un peu inférieur au diamètre intérieur de L'enceinte 4, de sorte qu'il existe un léger intervalle 32 entre la partie non tronquée du disque et la paroi de l'encein- te lorsque le chariot 14 est placé dans celle-ci. La plaque est fixée au chariot de façon que le centre du disque soit sur l'axe de l'enceinte lorsque le chariot s'y trouve, l'intervalle 32 étant ainsi constant. Le dispositif selon L'invention comprend en outre une canne rectiligne 34 dont une extrémité 36 est ouverte tandis que L'autre extrémité comporte un trou de faible diamètre 38 placé suivant l'axe de la canne. La canne comporte également à l'une de ses extrémités un crochet 40 destiné à être lié à une attache 42 (figure 3) fixée à la face 31 de la plaque 30 qui est opposée aux plaquettes 2. L'attache 42 est placée au-dessous du centre du disque et le crochet 40 de la canne 34 est réalisé de façon que, lorsque la canne 34 est reliée au cha riot 14 par l'intermédiaire de ce crochet et de l'at- tache, l'axe de la canne, disposée perpendiculairement à la plaque 30, passe par le centre du disque. Les axes de la canne et de L'enceinte sont ainsi confondus. La canne 34 est en outre pourvue d'une plaque de fermeture 44 fixée à la périphérie de ladite canne, du côté de L'extrémité ouverte 36 de celle-ci, et perpendiculairement à l'axe de la canne. Cette plaque de fermeture 44 a des dimensions suffisantes pour qu'elle puisse venir fermer L'extrémité ouverte de l'enceinte lorsque le chariot 14 est placé dans celleci, à une position appropriée à la diffusion des impuretés dans les plaquettes 2 et que la canne est fixée au chariot de la manière indiquée ci-dessus. L'extrémité 36 de la canne, qui reste extérieure à l'enceinte, peut être rendue solidaire d'un bras 46 associé à des moyens non représentés permettant la translation du bras parallèlement à l'axe de L'enceinte, ce qui permet l'introduction du chariot dans L'enceinte puis son extraction de celle-ci. La canne joue ainsi le rôle de canne d'enfournement-défournement. En outre, la canne 34 peut être munie d'une autre plaque 48 ayant sensiblement le même diamètre que la plaque 30 et fixé, à la périphérie de la canne 34, entre cette plaque 30 et la plaque de fermeture 44. L'utilisation du dispositif est la suivante : lorsque la diffusion est terminée, un gaz neutre, c'est-à-dire ne réagissant pas chimiquement avec les plaquettes semiconductrices 2, ce gaz étant par exemple l'azote ou un gaz rare, est introduit en surpression dans la canne 34 par l'extrémité 36 de cette der niera. Tandis que le gaz neutre est introduit, le cha riot est extrait de l'enceinte 4. Le gaz neutre, sortant par le trou 38 de la canne 34, est projeté contre la plaque 30 et forme ainsi un rideau de gaz 50 se déplaçant en même temps que les plaquettes en direction de la sortie de l'enceinte. Le gaz de diffusion, qui traverse l'intervalle 32 prévu entre la plaque 30 et la paroi de l'enceinte 4, projette le rideau 50 vers la sortie de L'enceinte, protégeant ainsi les plaquettes de toute entrée d'air dans l'enceinte. La position de diffusion correspond sensi blement au milieu de l'enceinte et, dans cette région, L'enceinte est généralement portée à une température de L'ordre de 8000C tandis que la température est de l'ordre de 2500C à la sortie de l'enceinte. Le dispositif selon l'invention permet une protection efficace des plaquettes tant que celles-ci#se trouvent entre le milieu de L'enceinte et la partie de celle-ci, comprise entre la sortie et le milieu de l'enceinte, dans laquelle la température est de l'ordre de 600 C, la protection étant un peu moins efficace lorsque les plaquettes sont déplacées dans la région comprise entre cette partie et la sortie de l'enceinte.Mais ceci n'est pas gênant puisque les plaquettes, qui se trouvent alors à une température inférieure à 6000C, ne courent plus le risque d'être oxydées. L'autre plaque 48 constitue un écran thermique, ce qui est également le cas de la plaque de fermeture 44. L'autre plaque 48 renforce également la protection des plaquettes contre l'oxydation en combinaison avec le gaz de diffusion qui circule entre cette autre plaque et la paroi de L'enceinte. De préférence, le diamètre du trou 38 est de l'ordre de 1 mm et lorsque la canne 34 est fixée au chariot 14, ce trou se situe à une distance de l'ordre de quelques millimètres de la plaque 30, par exemple une distance de l'ordre de 3 ou 4 mm. A titre purement indicatif et nullement limitatif, le chariot 14, les plaques 16 et 30, la canne 34 et les plaques 44 et 48 sont en quartz, la plaque 30 a une épaisseur de l'ordre de 5 mm et, pour une enceinte de diamètre intérieur de L'ordre de 135 mm, le disque dont la plaque 30 épouse la forme a un diamètre de l'ordre de 120 mm. Les roues du chariot risquant d'amener de la poussière sur les plaquettes, il est possible de supprimer ces roues, le dispositif selon l'invention étant alors utilisé en porte-à-faux et un contre-poids non représenté étant associé à La canne 34, entre L'extrémité 36 de celui-ci et le bras 46. L'ensemble de ce dispositif est facilement adaptable à des systèmes d'enfournement-défournement sans contact. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à réduire l'oxydation d'au moins un objet (2) placé dans une enceinte de traitement gazeux (4) lorsqu'il en est extrait, caractérisé en ce qu'il comprend un support (14) pour l'ob- jet et des moyens de protection (30, 34 ; 48), prévus pour former un écran déplaçable avec le support et interposé entre l'objet et la sortie de l'enceinte. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'écran est un écran matériel (30) s'étendant sensiblement du support (14) jusqu'au voisinage de la paroi de L'enceinte (4) faisant face à l'objet. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que L'écran est un rideau (50) d'un gaz différent de L'oxygène. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de protection comprennent une paroi matérielle (30) solidaire du support (14) et disposée entre l'objet et la sortie de l'enceinte, et des moyens de projection (34) prévus pour projeter le gaz contre la paroi matérielle. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de projection (34) sont prévus pour projeter le gaz contre la face (31) de la paroi matérielle (30) opposée à L'objet (2). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de projection comprennent une canne (-34) dont une extrémité est percée et destinée à être placée au voisinage de ladite face (31). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la canne (34) et le support (14) comprennent des moyens d'attache (40, 42) l'un à L'autre, en ladite extrémité. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les moyens de protection comprennent en outre une plaque (48) fixée à la canne (34) et prévue pour séparer également L'objet (2) de la sortie de l'enceinte (4) lorsque la canne se trouve placée dans cette enceinte. 9. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que la canne (34) comprend en outre une plaque de fermeture (44) fixée à la périphérie de la canne, du côte de l'autre extrémité de celle-ci, et destinée à fermer une extrémité de L'enceinte (4). 10. Dispositif selon L'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le gaz est un gaz qui ne réagit pas chimiquement avec l'objet. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que L'objet (2) est une plaquette en un matériau semiconducteur.