Brevet FR2606498A1 — publié le 19880513

Procédé et appareil de séchage de plaquettes par centrifugation La présente invention est relative & un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation, utilisé pour le séchage après lavage de plaquettes de semi- conducteur, telles que des plaquettes de silicium. Les figures 1A et lB illustrent un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation, comportant des supports 2 recevant chacun des plaquettes de silicium en une pile. Chacun des supports 2, comporte des gorges 3 destinées à recevoir les plaquettes 1. Chacune des gorges 3 s'étend le long d'à peu près la moitié de la périphérie d'une plaquette 1 et elle présente du jeu par rapport à l'épaisseur de la plaquette, elle a par exemple une largeur de deux ou trois fois l'épaisseur de la plaquette pour faciliter le chargement (l'insertion) et le déchargement (le retrait) de la plaquette. L'appareil comprend en outre un récipient cylindrique 4 et des berceaux 5 en acier inoxydable disposés dans le récipient 4 pour porter les supports 2. Les berceaux 5 sont montés sur un rotor 6 qui est fixé sur un arbre de rotor 7. L'arbre de rotor 7 est entraîné par un moteur 8 de telle façon que le rotor 8 tourne avec les berceaux qui y sont montés, l'eau restant sur les plaquettes est évacuée sous l'effet de la force centrifuge et les plaquettes 1 sont séchées de cette façon. La figure 2A et la figure 2B illustrent respectivement une vue en plan et une vue latérale partielle du rotor 6 de l'appareil de l'art antérieur. Le rotor 6 disposé dans le récipient 4 comporte une ouverture 6A à travers laquelle de l'air épuré qui a passé à travers un filtre (non- représenté) prévu dans un couvercle 4a du récipient 4, est introduit dans le rotor 6 et des courants d'air 11 limités par des parois 6b qui font office de 2 2606498 guides, sont créés le long des surfaces des plaquettes 1 (figure 3). Les courants d'air servent également & retirer l'eau des surfaces des plaquettes 1. Chacun des berceaux 5 est monté pivotant sur un pivot 5a s'étendant suivant des angles droits par rapport à l'arbre de rotor 7 et par rapport à la direction radiale autour de l'axe de rotation RX qui est un prolongement de l'arbre de rotor 7. Chacun des berceaux 5 est monté pivotant sur 90' entre les positions A et B, comme cela est indiqué par une flèche C. Dans la position A, le rotor est au repos et les supports 2 sont introduits ou retirés du berceau 5. Dans ce but, les berceaux 5 comportent chacun une ouverture 5b orientée vers le haut pour l'introduction et le retrait des supports. Chacun des supports 2 comporte une ouverture 2a pour le chargement des plaquettes dans les gorges 3 ou leur déchargement hors de ces dernières. L'ouverture 2a du support 2 est également orientée, vers le haut quand le berceau est dans la position A. Le berceau 5 est dans la position B quand le rotor 6 est en rotation. Quand le berceau 5 est dans la position B, l'ouverture 2a du support 2 est en regard de l'axe de rotation RX du rotor. Dans la position B, la moitié de la périphérie de chaque plaquette qui est couverte par la gorge est disposée radialement vers l'extérieur par rapport à l'axe RX de rotation du rotor 6. Dans la position B, le berceau 5 vient en butée contre un organe d'arrêt 9 de berceau. L'organe d'arrêt 9 est prévu pour maintenir le berceau 5 dans une position telle que les surfaces des plaquettes 1 soient à peu près perpendiculaires à l'axe de rotation du rotor 6. 3 2606498 Des exemples de documents de l'art antérieur illustrant ce type d'appareil de séchage, comprennent la demande de brevet japonais mise à la disposition du public n" 36930/1984, la demande de brevet japonais mise à la disposition du public n' 160130/1982 et la demande de brevet japonais mise à la disposition du public n 8823/1981. L'appareil décrit ci-dessus présente en revanche un inconvénient. Celuici est expliqué en référence à la figure 3 qui est une vue en coupe le long de la périphérie des plaquettes reçues dans les gorges. Quand le rotor 6 est au repos, les plaquettes 1 se trouvent dans les positions D o les surfaces inférieures la des plaquettes 1 viennent en butée contre les bords 3a orientés vers le haut des gorges 3. Ceci est dû à la gravité. Quand le rotor 6 est en rotation, la force centrifuge agit dans la direction F à peu près parallèlement aux surfaces des plaquettes 1, de telle façon que les plaquettes 1 vibrent entre la position D et la position E o les surfaces supérieures lB viennent en butée contre les bords 3B orientés vers le bas des gorges 3. La position réelle prise par les plaquettes individuelles est affectée par le courant d'air ou le vent provoqué par la rotation 'du rotor. Ainsi, la vibration résultante des plaquettes produit de la poussière issue de parties des plaquettes 1 et des gorges 3 lorsqu'elles se heurtent les unes contre les autres. La vibration de la plaquette provoque également l'instabilité du courant d'air 11 et l'effet du retrait de l'eau par le courant d'air 11 est réduit. Le résultat obtenu est un séchage non satisfaisant. Afin de remédier à ces inconvénients, la présente invention a donc pour objet un procédé de 4 2606498 séchage par rotation d'une plaquette de semi-- conducteur afin d'exercer une force centrifuge sur la plaquette, dans lequel on maintient la plaquette de telle façon que sa surface soit inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation. Avantageusement, l'angle d'inclinaison est d'environ 2,5 à 30 . La présente inention a également pour objet un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation, comprenant un récipient, un rotor monté rotatif dans le récipient autour d'un axe de rotation, un berceau monté sur le rotor et un support monté dans le berceau comportant des gorges pour recevoir des plaquettes, le support supportant les plaquettes suivant un angle d'inclinaison par rapport à un plan normal à l'axe de rotation du rotor au moins pendant la rotation du rotor. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'angle d'inclinaison est d'environ 2,5 à environ 30 . Le berceau est Monté pivotant autour d'un axe suivant des angles droits par rapport à l'axe de rotation du rotor, le berceau étant monté pivotant entre une première position dans laquelle le support peut être introduit et retiré du berceau fixé dans l'appareil, et une deuxième position dans laquelle le berceau est maintenu pendant la rotation du rotor. Le support comporte une ouverture pour le chargement et le déchargement des plaquettes dans les gorges et hors de celles-ci, l'ouverture étant orientée en direction de l'axe de rotation quand le berceau est dans la deuxième position. Chacune des gorges s'étend en recouvrant la moitié de la périphérie d'une plaquette qui est disposée radialement à l'extérieur par rapport à l'axe de rotation du rotor quand le berceau est dans la deuxième position. Le support reçoit des plaquettes disposées selon une pile, les surfaces des plaquettes sont à peu près perpendiculaires à la direction de la pile et la direction de la pile est inclinée par rapport à l'axe de rotation du rotor quand le berceau est dans la deuxième position. Les gorges ont une largeur plus importante que l'épaisseur des plaquettes. La présente invention a également pour objet un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation comprenant un rotor mobile à rotation autour d'un axe à peu près vertical, un support monté sur le rotor et comportant des gorges pour recevoir les plaquettes, le support supportant les plaquettes suivant un angle d'inclinaison par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, au moins pendant la rotation du rotor. La présente invention va être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1A est une vue en perspective avec arrachement partiel, illustrant la réalisation globale d'un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation de l'art antérieur; La figure lB est une vue en perspective illustrant un berceau de réception des plaquettes selon l'art antérieur; La figure 2A est une vue en plan illustrant un rotor de l'art antérieur sur lequel sont montés des berceaux; La figure 2B est une vue latérale partielle du rotor de l'art antérieur; 6 2606498 La figure 3 est une vue en coupe schématique illustrant comment vibrent les plaquettes dans les gorges dans un dispositif de la technique antérieure; La figure 4 est une vue latérale illustrant un mode de réalisation de la présente invention; La figure 5 est une vue en coupe schématique analogue à celle de la figure 3, illustrant comment la vibration des plaquettes peut être éliminée; et Les figures 6 et 7 sont des histogrammes illustrant respectivement l'efficacité du séchage de l'appareil classique et d'un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation de la présente invention. On va maintenant décrire le mode de réalisation préféré de la présente invention. Les figures 4 et 5 illustrent un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation suivant un mode de réalisation de la présente invention. La réalisation générale de l'appareil de séchage de plaquettes par centrifugation de ce mode de réalisation, est analogue à celle illustrée sur les figures lA, lB et 2A et la description faite en référence à ces figures s'y applique également. En outre, la description faite en référence à la figure 2B s'y applique également dans la mesure o elle ne vient pas en contradiction des caractéristiques illustrées sur les figures 4 et 5. Conformément aux caractéristiques du mode de réalisation illustré sur les figures 4 et 5, une entretoise 21 est associée à chacun des berceaux et elle est fixée au niveau de la paroi inférieure du berceau 5 de façon a venir en butée contre l'organe d'arrêt 9 du berceau, quand on fait pivoter le berceau vers le bas. Quand l'entretoise 21 vient en butée contre l'organe d'arrêt 9 de berceau, le berceau 5 est incliné et le 7 2606498 support 2 logé dans le berceau 5 ainsi que les gorges 3 du support 2, dans lesquelles les plaquettes 1 sont insérées, sont inclinés par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe RX de rotation du rotor. La direction d'inclinaison est telle que l'extrémité radiale extérieure le de chaque plaquette disposée radialement à l'extérieur par rapport à l'axe RX de rotation, est située au niveau le plus bas. Ceci est avantageux dans la mesure o la gravité n'amène pas la plaquette à sortir de la gorge glissant vers le bas. En outre, l'angle de rotation du berceau à partir de la position A jusqu'à la position B', peut être réduit. L'angle 9 d'inclinaison est par exemple de 11'. Dans cette position B', le rotor 6 tourne. On fait ensuite tourner les plaquettes 1 en conservant l'angle d'inclinaison, sans vibration et elles sont maintenues dans une position stable. Ceci est expliqué en référence à la figure 5 qui représente une coupe transversale le long de la même ligne que celle de la figure 3. Comme cela est illustré sur la figure 5, quand les gorges sont inclinées vers le haut, la force centrifuge sert à presser les plaquettes 1 entre les bords 3b orientés vers le bas des gorges, et les plaquettes 1 sont maintenues dans cet état. En conséquence, on empêche la vibration des plaquettes 1 et la production de poussière à partir de parties des plaquettes 1 et des gorges 3 est réduite. En outre, dans la mesure o la vibration des plaquettes 1 est éliminée, les courants d'air autour des plaquettes 1 sont stabilisés et l'effet de retrait de l'eau des plaquettes 1, est amélioré. Afin d'empêcher la vibration des plaquettes 1, l'angle e d'inclinaison doit être suffisamment important, il doit procurer un moment plus important 8 2606498 que la gravité quand le rotor 6 tourne à la vitesse choisie. Le moment exercé par la force centrifuge F est orienté dans le sens horaire sur la figure 5 autour d'un point o l'extrémité radiale extérieure le de la plaquette et l'extrémité 3e de la gorge, viennent en contact. Le moment dû à la gravité est orienté dans le sens anti-horaire. Par exemple, quand la vitesse de rotation du rotor est de 1000 tr/min et que la distance entre le centre de gravité de la plaquette et l'axe de rotation est de 190 mm, l'angle 8 d'inclinaison ne doit pas être inférieur à 2,5 afin d'empêcher la plaquette de vibrer. L'angle e doit de préférence ne pas être inférieur à 11 pour supprimer complètement les vibrations. Les angles emin d'inclinaison minimum pour supprimer complètement les vibrations à la vitesse de rotation N respective dans les conditions mentionnées ci- dessus, sont donnés ci-dessous: N (tr/min) Omin () 600 20 800 17 1000 11 1200 8 1400 5 L'angle Omax d'inclinaison maximum qui est d'environ 306 dans le mode de réalisation illustré, est établi lorsque les courants d'air sont bloqués et que le séchage des surfaces supérieures ou arrière des plaquettes 1, est incomplet. En outre, avec une réalisation couramment utilisée de l'appareil de séchage, une partie en saillie du berceau 5 vient en butée contre une surface intérieure ou inférieure du 9 2606498 couvercle 4a du récipient 4. L'angle d'inclinaison doit en conséquence être de 2,5 à 30'. Afin de juger l'appareil de séchage de plaquettes par centrifugation dans le mode de réalisation décrit ci-dessus, on a effectué divers essais. La plaquette 1 avait un diamètre de 125 mm. On a fait tourner le rotor à 1000 tr/min pendant 70 secondes. L'angle d'inclinaison e était de 11'. On a également effectué des essais analogues avec un appareil de séchage de plaquettes par centrifugation classique à des fins de comparaison. Les résultats sont les suivants: (a) Poussière: On a plongé la plaquette (l'éprouvette) dans l'eau et on l'a séchée par rotation. On a dénombré le nombre de particules de poussière dont la grosseur n'était pas inférieure à 0,3 micron et qui s'étaient fixées pendant la rotation. On a utilisé un appareil de contrôle des défauts de surface de plaquette pour le dénombrement. On a effectué le même essai 12 fois et on a fait la moyenne des nombres de particules de poussière comptées. (al) Avec l'appareil classique, le nombre moyen était de 31,5. (a2) Avec la présente invention, le nombre moyen était de 24,3. (b) Retrait de l'eau: On a immergé la plaquette (l'éprouvette) dans l'eau, on l'a séchée par rotation et on l'a examinée pour savoir s'il restait une goutte d'eau. On a répété le même essai 5 fois pour chaque valeur du temps de rotation (pendant lequel on a fait tourner le rotor) qui est mentionné à gauche des histogrammes des figures 6 et 7, ce qui indique le nombre de fois sur les 5 essais o il restait une goutte d'eau après - 10 2606498 séchage par rotation. Il apparaît d'après les histogrammes que l'appareil classique demandait 150 secondes pour obtenir un séchage complet sans défaut tandis que l'appareil de la présente invention nécessitait seulement 50 secondes. Ainsi, il est clair que la disposition inclinée des plaquettes produit un meilleur séchage et moins de poussière. La présente invention contribue donc à l'amélioration du rendement et de la productivité. Dans le mode de réalisation décrit, l'entretoise 21 est fixée sur la face inférieure du berceau 5 et elle est agencée de façon à venir en butée contre l'organe d'arrêt 9 de berceau. En variante, l'entretoise 21 peut être fixée dans l'organe d'arrêt 9 de berceau, ou l'organe d'arrêt 9 de berceau peut être lui-même décalé. On peut prévoir un agencement tel que la position de l'organe d'arrêt 9 de berceau soit ajustable de façon à faire varier l'angle d'inclinaison. En outre, le mode de fixation du berceau peut être modifié. Par exemple, la position du pivot 5a peut être modifiée afin de modifier l'angle e. Dans le mode de réalisation décrit, les gorges sont formées de telle façon que les plaquettes qui sont insérées soient perpendiculaires à la direction de la pile le long de laquelle les plaquettes sont empilées. En variante, les gorges peuvent être formées de façon à s'étendre de manière oblique de sorte que les plaquettes qui y sont insérées soient inclinées par rapport à la direction de la pile. Dans un tel cas, l'entretoise 21 peut être supprimée. Diverses autres modifications peuvent être effectuées sans sortir du cadre de la présente invention. 11î t2606498 REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage par rotation d'une plaquette de semi-conducteur afin d'exercer une force centrifuge sur la plaquette, caractérisé en ce qu'on maintient la plaquette (1) de telle façon que sa surface soit inclinée par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation (RX). 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison (0) est d'environ 2,5 à 30'. 3. Appareil de séchage de plaquettes par centrifugation, caractérisé en ce qu'il omprend: un récipient (4), un rotor (6) monté à rotation dans le récipient autour d'un axe de rotation (RX), un berceau (5) monté sur le rotor et un support (2) monté dans le berceau comportant des gorges (3) pour recevoir des plaquettes (1), le support supportant les plaquettes suivant un angle d'inclinaison (0) par rapport à un plan normal à l'axe de rotation du rotor au moins pendant la rotation du rotor. 4. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que l'angle d'inclinaison est d'environ 2,5 à environ 30'. 5. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le berceau est monté pivotant autour d'un axe suivant des angles droits par rapport à l'axe de rotati.on du rotor, le berceau étant monté pivotant entre une première position (A) dans laquelle le support peut être introduit et retiré du berceau fixé dans l'appareil, et une deuxième position (B') dans laquelle le berceau est maintenu pendant la rotation du rotor. 6. Appareil suivant la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que le support comporte une 12 2606498 ouverture (2a) pour le chargement et le déchargement des plaquettes dans les gorges et hors de celles-ci, l'ouverture étant orientée en direction de l'axe de rotation quand le berceau est dans la deuxième position. 7. Appareil suivant la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que chacune des gorges s'étend en recouvrant la moitié de la périphérie d'une plaquette qui est disposée radialement à l'extérieur par rapport à l'axe de rotation du rotor quand le berceau est dans la deuxième position. 8. Appareil suivant la revendication 3 ou 5, caractérisé en ce que le support reçoit des plaquettes disposées selon une pile, les surfaces des plaquettes sont à peu près perpendiculaires à la direction de la pile et en ce que la direction de la pile est inclinée par rapport à l'axe de rotation du rotor quand le berceau est dans la deuxième position. 9. Appareil suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les gorges ont une largeur plus importante que l'épaisseur des plaquettes. 10. Appareil de séchage de plaquettes par centrifugation comprenant un rotor (6) mobile en rotation autour d'un axe à peu près vertical, un support (2) monté sur le rotor et comportant des gorges (3) pour recevoir des plaquettes (1), le support supportant les plaquettes suivant un angle d'inclinaison (0) par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe de rotation du rotor, au moins pendant la rotation du rotor.