Brevet FR2585460A1 — publié le 19870130

Bras pour l'enfournement automatique de nacelles-supports de disques de silicium à l'intérieur d'un four tubulaire, en vue de la fabrication de micro-circuits intégrés. La présente invention concerne une structure de bras, appartenant à un appareil automatique pour l'enfournement de nacelles-supports en quartz, silicium ou carbure de silicium, chargées de disques de silicium utilisé comme matière semi-conductrice, à l'intérieur d'un four de diffusion gazeuse avec tube de traitement en quartz, silicium, carbure de silicium ou autre. Cette invention concerne une étape de la fabrication des micro-circuits intégrés. Le tube de traitement d'un tel four, ayant son axe horizontal, est ouvert à l'une de ses extrémités de manière à pouvoir recevoir des nacelles-supports disposées en ligne et chargées des disques de silicium à traiter, chaque nacelle-support comportant des barreaux parallèles qui présentent des séries de fentes dans lesquelles sont positionnés les disques de silicium. Il convient d'introduire les nacelles-supports à l'intérieur du tube de traitement, et de les en extraire après achèvement du traitement dans le four.Ceci est réalisé de façon généralement connue au moyen d'un bras mobile en porte-à-faux qui, animé d'un mouvement de translation horizontal parallèle à l'axe du tube de traitement du four, ainsi que d'un mouvement de monte et baisse, permet d'amener et de déposer les nacelles-supports dans le tube de traitement, et de venir reprendre les nacelles-supports, en les soulevant et en les retirant. Lors de l'extraction des nacelles-supports chargées des disques de silicium chauds, il convient de les entraîner progressivement vers une zone froide, en évitant autant que possible, à la sortie du four, une mise en contact avec l'air ambiant qui provoque une oxydation. Les bras d'enfournement actuels, qui se présentent comme une palette allongée sur laquelle les nacelles-supports viennent reposer directement ou par l'intermédiaire d'un chevalet, ne donnent pas entière satisfaction de ce point de vue. En outre, ces bras présentent une certaine faiblesse mecanique. La présente invention fournît une structure de bras d'enfournement évitant ces inconvénients. A cet effet, le bras selon l'invention pour l'enfournement automatique de nacelles-supports de disques de silicium à l'intérieur d'un four tubulaire possède, lui-même, une forme tubulaire, avec un diamètre compris entre celui du tube de traitement du four et celui des disques de silicium, et il présente dans sa partie inférieure une fente longitudinale débouchant à son extrémité libre, ce bras tubulaire étant apte à soutenir les nacelles-supports et/ou un chevalet recevant les nacelles-supports par les régions des deux bords parallèles de sa fente longitudinale. On réalise ainsi un bras permettant de prélever, de déplacer et de déposer les nacelles-supports comme un bras d'enfournement classique, mais dont la conformation tubulaire assure en outre une protection des disques de silicium positionnés sur les nacelles-supports, en formant un véritable écran d'isolation tout autour de ces disques. Ce bras permet donc d'extraire du four les disques de silicium chauds, sans que ceux-ci soient, pendant leur refroidissement, au contact de l'oxygène de l'air ; en conséquence il devient possible de ressortir beaucoup plus facilement les disques du four. Etant en forme de tube, donc de section circulaire, le bras d'enfournement selon l'invention est très résistant à la charge, pour des dimensions transversales relativement faibles ne nécessitant pas l'utilisation d'un four tubulaire de gros diamètre. Ce bras peut être usiné facilement et économiquement, à partir d'un simple tube cylindrique que l'on échancre en partant d'une extrémité afin de réaliser la fente longitudinale. Avantageusement, le bras d'enfournement tubulaire selon l'invention est pourvu, dans une région tubulaire éloignée de sa fente longitudinale, de moyens pour l'injection d'un gaz neutre à l'intérieur de ce bras tubulaire ; l'injection de gaz ainsi réalisée maintient un "tampon gazeux" permettant d'effectuer le retrait des nacelles-supports sous atmosphère neutre, en empêchant l'entrée de l'air ambiant, et de purger l'intérieur du bras d'enfournement. Ce bras d'enfournement est réalisable lui-même en quartz, en carbure de silicium, en polysilicium, etc... Il peut être supporté par un boîtier déplaçable en translation le long d'une glissière horizontale, et incluant un dispositif commandant la montée et la descente de ce bras, qui pourra ainsi être déplacé parallèlement à l'axe du four, et effectuer des mouvements de dépose et de soulèvement des nacelles, soutenues par les régions des bords de sa fente. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant,à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce bras d'enfournement. Figure 1 est une vue en perspective montrant un bras d'enfournement conforme à l'invention, avec son boîtier support Figure 2 est une vue en coupe transversale du bras d'enfournement et du tube de traitement du four dans lequel est introduit ce bras, représenté dans sa position haute permettant l'amenée et le retrait des nacelles-supports Figure 3 est une vue en coupe similaire à figure 2, mais représentant le bras dans sa position basse, lui permettant de se dégager après dépose des nacelles-supports, ou de revenir chercher ces dernières; Figures 4 à 9 sont des vues très schématiques du bras et du tube de traitement, dans la phase d'enfournement Figures 10 à 13 sont des vues similaires aux précédentes, mais correspondant à la phase de défournement. Le bras (1) représenté au dessin fait partie d'un appareil complet d'enfournement automatique, réalisable selon la demande de brevet français n0 84.04321 du 12 mars 1984, qui est associé à un four de diffusion gazeuse comprenant un tube de traitement (2) d'axe horizontal. Comme le montre très schématiquement la figure 1, l'appareil d'enfournement considéré est pourvu d'une glissière horizontale (3) parallèle à l'axe du tube de traitement (2), le long de laquelle est déplaçable, grâce à un mécanisme d'avance, un boîtier (4) de forme générale rectangulaire.Le boîtier (4) supporte le bras d'enfournement (1), par sa partie postérieure (la), et il comporte un dispositif de monte et baisse permettant de déplacer verticalement ce bras (1), de façon très lente, les moyens de fixation (5) du bras d'enfournement (1) étant indiqués très schématiquement aux figures 4 et suivantes. Le bras d'enfourment (1) lui-même possède une forme générale tubulaire, avec un diamètre (D1) inférieur au diamètre intérieur (D2) du tube de traitement (2) -voir figure 2. La partie postérieure (la) du bras (1) est rigoureusement tubulaire, tandis que la partie antérieure (lob) de ce bras est échancrée par une fente longitudinale (6), ménagée le long d'une génératrice inférieure. La fente (6), qui débouche à l'extré- mité libre du bras tubulaire (1), est obtenue par usinage du tube, par exemple en quartz, à partir duquel est réalisé le bras. Cette fente (6) peut posséder, par exemple, une longueur d'environ 800 mm, et une largeur de tordre de 40 mm. Le bras d'enfournement (1) peut encore comporter, dans sa partie postérieure (la), un orifice d'injection de gaz neutre (7), raccordé à une alimentation en gaz non représentée. Ce bras (1) est destiné à l'enfournement d'une série de nacellessupports (8) chargées de disques de silicium (9), visibles aux figures 2 et suivantes. D'une manière connue, chaque nacelle (8) réalisée en quartz ou en silicium ou en carbure de silicium, est formée de plusieurs barreaux parallèles (10) qui sont reliés entre eux et qui comportent des fentes transversales ménagées en correspondance, dans lesquelles sont positionnés les disques de silicium (9). Les différentes nacelles (8) chargées des disques (9) sont placées sur un chevalet allongé (il), constituant leur support commun, qui est pourvu de pieds (12) lui permettant de reposer sur toute surface. Le bras d'enfournement (1) avec sa fente longitudinale (6) est conçu pour prélever, déplacer et déposer le chevalet (11) supportant les nacelles-supports (8). Plus particulièrement, comme le montre la figure 2, le bras (I) soutient le chevalet (11) par ses parties latérales, reposant sur les régions des deux bords parallèles (6a, 6b) de la fente (6), les pieds (12) du chevalet (11) passant au travers de la fente (6). Dans cette position, les nacelles (8) sont entourées par le bras tubulaire (1), les disques de silicium (9) qui sont supportés par les nacelles (8) ayant un diamètre (D3) inférieur au diamètre intérieur du bras tubulaire (1). La position "haute" du bras d'enfournement (1) représentée à la figure 2, permet de déplacer le bras (1) sans que les pieds (12) du chevalet (11) viennent en contact avec le tube de traitement (2) du four, pour l'amenée et le retrait des nacelles-supports (8). Dans la position "basse" du bras (1), représentée à la figure 3, les bords (6a, 6b) de la fente (6) sont situés dans le tube (2) à une hauteur inférieure à celle des pieds (12) du chevalet (11), qui peut alors reposer sur la surface inférieure du tube (2), ce qui permet de dégager le bras (1) après dépose du chevalet (11), ou de revenir chercher le chevalet (11) sans le heurter. Les figures 4 à 9 illustrent le fonctionnement du bras (1) précédemment décrit, au cours d'une phase opératoire d'enfournement d'une série de nacelles-supports (8) chargées de disques (9) et placées sur un chevalet (11). Le chevalet (11) est lui-même posé sur une étagère (13) au départ de la phase d'enfournement, le bras (1) étant reculé au maximum et se situant en arrière du chevalet (11) -voir figure 4. Le bras (1) avance en partant de sa position la plus reculée, et vient se placer autour du chevalet (11) et des nacelles-supports (8), grâce à sa partie inférieure échancrée -voir figure 5. Le bras (1) est alors levé, et il soulève le chevalet (11) avec les nacelles (8) au-dessus de l'étagère (13) -voir figure 6. Le bras d'enfournement (1) avance une nouvelle fois, emportant le chevalet (11) et les nacelles (8) à l'intérieur du tube de traitement (2) du four -voir figure 7. Puis le bras (1) descend et dépose sa charge au centre du tube de traitement (2) -voir figure 8. Le chevalet (11) vient ainsi reposer sur le fond du tube (2) par ses pieds (12), pour maintenir les nacelles (8) chargées des disques (9) à l'intérieur de ce tube (2). Le bras (1), s'étant libéré de sa charge en descendant, est enfin reculé et entièrement sorti du tube de traitement (2) du four -voir figure 9. Les figures suivantes 10 à 13 illustrent le fonctionnement du même bras (1) , au cours d'une phase de défournement. Dans l'ensemble, les mouvements s'effectuent ici en sens opposé et dans l'ordre inverse de la phase d'enfournement Le bras (1) avance d'abord, en s'introduisant dans le tube de traitement (2) jusqu'à venir sous le chevalet (11) -voir figure 10. Ensuite, le bras (1) monte de manière à soulever le chevalet (11), qu'il reprend en charge avec les nacelles (8) et les disques (9) -voir figure 11. Le bras (1) recule alors, jusqu'à ce que le chevalet (11) qu'il ramène avec lui parvienne au-dessus de l'étagère (13) -voir figure 12. Le chevalet (11) est déposé sur l'étagère (13) par une descente du bras (1), qui enfin se dégage vers l'arrière pour reprendre sa position initiale -voir figure 13. On notera qu au cours du mouvement de recul du bras (1) remportant le chevalet (11) avec les nacelles-supports (8), soit entre les positions des figures 11 et 12, la conformation tubulaire du bras (1) forme écran et assure une protection des disques de silicium (9), en les entourant presque complètement, ce qui évite leur contact avec l'air ambiant. Ce résultat est encore amélioré en injectant un gaz neutre Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce bras d'enfournement qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention par des modifications de la matière ou des dimensions du bras d'enfournement, ou encore en utilisant ce bras avec des nacelles-supports et/ou des chevalets d'un autre type que celui apparaissant sur le dessin. REVENDICATX)NS 1- Bras pour l'enfournement automatique de nacelles-supports de disques de silicium à l'intérieur d'un four tubulaire, en vue de la fabrication de micro-circuits intégrés, ce bras (1) étant animé d'un mouvement de translation horizontal parallèle à l'axe du tube de traitement (2) du four, ainsi que d'un mouvement de monte et baisse, caractérisé en ce qu'il possède lui-même une forme tubulaire, avec un diamètre (D1) compris entre celui (D2) du tube de traitement (2) du four et celui (D3) des disques de silicium (9), et en ce qu'il présente dans sa partie inférieur une fente longitudinale (6) débouchant à son extrémité libre, ce bras tubulaire (1) étant apte à soutenir les nacelles-supports (8) et/ou un chevalet (11) recevant les nacelles-supports (8) par les régions des deux bords parallèles (6a, 6b) de sa fente longitudinale (6). 2- Bras d'enfournement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est pourvu, dans une région tubulaire (la) éloignée de sa fente longitudinale (6), de moyens (7) pour l'injection d'un gaz neutre à l'intérieur de ce bras tubulaire (1).