Brevet FR2664526A1 — publié le 19920117

SYSTEME DE MANUTENTION DE TRANCHE A PROTECTION CONTRE LES POUSSIERES La présente invention concerne les systèmes et particulièrement les robots de manutention de tranche de semiconducteur comprenant une tête de préhension de tranche par aspiration, portée par le dernier segment d'un bras articulé et munie d'un capteur de détection de tranche ou de repère sur équipement. Les robots de manutention du type ci-dessus défini sont largement utilisés dans la fabrication des circuits intégrés. On les emploie notamment pour prélever une tranche à un emplacement de présentation et la déposer a un autre emplacement, par exemple pour prélever une tranche dans une cassette et la déposer sur un équipement tel qu'un photo-répéteur sur tranche. L'évolution des circuits intégrés conduit à des tailles de motifs élémentaires de plus en plus réduites et à des lignes de plus en plus fines, ce qui augmente d'autant la sensibilité aux poussières. On sait déjà réduire la pollution des tranches par les poussières par diverses précautions. La robotisation des transferts en est une. Une autre est constituée par la mise des équipements et postes de travail dans des chambres étanches ayant des unités de filtration et de conditionnement de gaz organisant un écoulement descendant sous forme d'un flux laminaire dans les chambres. Les dépôts de particules sont ainsi très réduits dans le voisinage immédiat de l'équipement protégé. Ces précautions laissent subsister le problème de la pollution lors du transfert des tranches entre des chambres dont les caractéristiques peuvent être notablement différentes. Pour éviter que le robot lui-même ne constitue une source de particules polluantes, il peut être constitué par un bras monté au-dessus d'un ascenseur vertical à haute résolution et, constitué de plusieurs segments articulés les uns sur les autres autour d'axes verticaux. L'ensemble des parties mobiles verticalement peut être enfermé dans un système de soufflet. Les moteurs d'entraînement en rotation des segments peuvent être sous enceintes scellées qui retiennent les particules polluantes, dues notamment aux balais. Enfin, l'ensemble des organes mécaniques portant la tête se trouve au-dessous du niveau de celle-ci : le flux laminaire vertical descendant autour des équipements évite la contamination par le robot lui-même. L'invention vise à fournir un système de manutention permettant de réduire encore davantage les risques de pollution lors des transferts. Dans ce but, l'invention propose un robot de manutention de tranche de semiconducteur du type ci-dessus défini, destiné à effectuer des transferts entre des chambres à atmosphère contrôlée, caractérisé en ce que la tête est munie de moyens de confinement évitant le dépôt de poussières provenant de l'environnement au cours des transferts. Les moyens de confinement peuvent avoir des natures très diverses. Dans un premier mode de réalisation, les moyens de confinement peuvent être qualifiés de "fermés". Ils comportent alors une boîte fixée au segment terminal du bras et contenant la tête, munie d'une porte de passage de la tête et d'une tranche qu'elle porte éventuellement. Cette solution est relativement simple et elle est efficace. Elle exige que la tête, ou du moins la partie de la tête assurant la préhension d'une tranche, puisse être déplacée le long du segment terminal pour sortir de la boîte. Le dispositif d'extension nécessaire peut être constitué par un simple pantographe à vérin pneumatique, portant la tête réduite à une languette de préhension.La porte doit être ouverte lors de l'extension de la tête : ce résultat peut être obtenu à l'aide d'un vérin pneumatique de petite taille commandé en même temps que l'extension du bras, d'un poussoir solidaire de la tête ou tout autre moyen approprié. Pour améliorer encore la protection de la tranche contenue dans la boîte, cette dernière peut être alimentée en gaz sous une légère surpression par rapport à l'ambiance, par l'intermédiaire de canaux débouchant dans la boîte ou dans la tête à l'opposé de la porte. L'écoulement lent de gaz dans la boîte vers un trajet de fuite autour de la porte tend à interdire l'entrée des particules polluantes. En contrepartie de sa simplicité, ce premier mode de réalisation présente quelques limitations. Dans certains cas, l'encombrement de la boite ne permet pas de l'utiliser. La boîte est susceptible de gêner l'emploi de certains type de capteurs, tels que ceux décrits dans la demande de brevet déposée ce jour pour "ROBOT DE MANUTENTION DE TRAN CHE A CAPTEUR OPTIQUE". La porte, qui doit être légère, risque de s'user et de générer à la longue des particules polluantes, ce qui implique de constituer cette porte ou du moins ses articulations en matériau ayant une bonne résistance à l'usure. En cas de pollution accidentelle de l'intérieur de la boite, il est difficile de la nettoyer, même si on la constitue, ce qui est souhaitable, en un matériau lisse, résistant aux frottements et facile à nettoyer.Une solution plus simple consiste à constituer la boîte de façon qu'elle puisse être aisément remplacée, la boîte pouvant être alors considérée comme consommable. Un second mode de réalisation, qu'on peut qualifier de "ouvert" permet d'écarter ces limitations, au prix d'une protection moins complète contre le dépôt de particules suspendues dans l'atmosphère traversée entre deux enceintes à atmosphère propre et contrôlée. Ce second mode de réalisation utilise le fait que dans l'ensemble de la salle de travail existe un flux laminaire vertical descendant un flux laminaire local parallèle à la tranche, c'est-à-dire sensiblement horizontal, suffit alors à entraîner les poussières au-delà de la tranche où elles sont reprises par le flux descendant. Le robot selon l'invention comporte en conséquence, dans un second mode particulier de réalisation, des moyens de confinement constitués de moyens permettant de balayer la tranche portée par la tête par un flux laminaire de gaz propre et sec parallèle à la tranche, pouvant être de l'air séché et filtré ou un gaz inerte provenant d'une réserve d'alimentation. Le flux gazeux de balayage peut être interrompu ou non au moment de l'entrée et/ou de la sortie de la tranche dans et hors d'une chambre à atmosphère contrôlée. Le flux gazeux de balayage peut également être simplement ajusté lors de l'entrée et de la sortie pour perturber au minimum l'écoulement de gaz sous forme de flux laminaire dans les chambres. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels - la figure 1 est un schéma de principe, en perspective, montrant la constitution générale du bras d'un robot de manutention de tranche, muni de moyens de confinement - la figure 2 est un schéma à grande échelle montrant la disposition des éléments principaux d'une tête munie de moyens de confinement selon un premier mode de réalisation de 1 invention; - les figures 3 et 4, similaires aux figures 1 et 2, montrent un second mode de réalisation ; et - la figure 5 est une vue depuis la droite de la figure 4, montrant la disposition de trous de sortie de gaz destinés à créer des flux laminaires de gaz le long des grandes faces d'une tranche portée par la tête. La figure 1 montre le bras d'un robot de manutention de tranche ayant une constitution générale classique et qui, pour cette raison, ne sera que sommairement décrit Il comporte un arbre vertical 10 portant un premier segment 12 et pouvant tourner sur un corps 14 autour de son axe, sous l'action d'un premier servo-moteur d'entraînement, non représenté. L'extrémité du segment 12 porte un second segment 16, pouvant tourner par rapport au premier autour d'un second axe vertical, sous l'action d'un autre servo-moteur, également non représenté. Enfin un dernier segment 18 est monté rotatif sur le premier. Cette disposition n'est pas la seule possible et on connaît de nombreux robots ayant une constitution de bras différente. Le dernier bras 18 est solidaire d'une tête de préhension 20 permettant de saisir par aspiration une tranche 22 et de la plaquer contre une surface plate 24 de la tête, en appui contre un épaulement 26 de référence. Pour cela des trous d'aspiration 28 sont répartis dans la face 24 et reliés à une canalisation qui peut être mise sous vide ou à la pression atmosphérique, voire même en légère surpression, par l'intermédiaire de joints tournants ménagés dans les axes successifs. Comme on l'a indiqué plus haut, le corps 14 peut constituer un ascenseur permettant de régler le niveau de la tête. Les moteurs (non représentés) d'entraînement en rotation des segments peuvent être étanches pour diminuer les risques de pollution, notamment par des particules arrachées au balai. Sur la figure 1, la zone 29 indiquée en traits mixtes est celle dans laquelle on doit éviter la présence de poussières susceptibles de se déposer sur une tranche 22 en cours de transfert. La zone 29 peut être délimitée par une boîte 30 munie d'une porte 32 d'entrée et de sortie d'une tranche 22, telle que celle montrée en figure 2. La tranche 22 doit pouvoir être avancée et reculée par rapport au bras 18, pour la dégager de la boîte 30 et la ramener dans la boîte. Dans le mode d'exécution de la figure 2, ce résultat est atteint en constituant la tête 20 en deux parties, dont l'une 34 est solidaire du bras 18 et dont l'autre constitue une navette 36 déplaçable longitudinalement par rapport à la partie fixe 34 de la tête grâce à des poussoirs 38 actionnés par des moteurs, par exemple pneumatiques, non représentés. Pour que les trous 28 servant à la préhension de la tranche 22 soient alimentables dans toutes les positions de la navette 36, une saignée 40 est ménagée dans cette dernière sur une longueur correspondant à l'amplitude de déplacement de la navette 36. Une canalisation 42 ménagée dans la partie fixe de la tête 20 permet d'alimenter en permanence les trous 28. La boîte 30 peut être constituée par un tube de section générale rectangulaire fixé sur la partie fixe de la tête par des moyens démontables, tels que des vis 44 permettant de remplacer aisément la boite, en cas de pollution accidentelle de l'intérieur de cette dernière. La porte 32 peut être munie d'un vérin 46 de petite taille, permettant de l'ouvrir afin de livrer passage à la tranche 22. Ce vérin est par exemple alimenté par un conduit souple 48 s'étendant le long du bras et traversant les axes d'articulation des segments, dont seule l'amorce est représentée. L'alimentation du vérin 46 peut être commandée par l'organe central de commande et de contrôle à calculateur de façon à intervenir immédiatement avant l'avance de la navette 36. Il est également possible de munir la navette 36 d'un poussoir provoquant une ouverture forcée de la porte avant que la tranche 22 n'arrive à son niveau, le rappel en position de fermeture s'effectuant par ressort. Dans une variante de réalisation, l'ensemble de la tête 20 constitue un ensemble déplaçable longitudinalement par rapport au segment 18 tandis que la boîte est fixée au segment. Par exemple la tête peut être portée par un coulisseau (non représenté) déplaçable dans le bras 18 sous l'action d'un moteur d'avance et de recul. En position rétractée, la tête 20 et le bras 18 peuvent avoir la disposition schématisée en figure 1 et se raccorder au niveau de la jonction 50. Dans un autre mode encore de réalisation, la tête se réduit à une languette de préhension de tranche fixée sur un pantographe à vérin pneumatique qui, à l'état rétracté, est contenu dans le bras 18. Pour améliorer encore la protection locale, la tête 20 ou la boite 30 peut être munie d'une alimentation de la boîte en gaz sous une pression légèrement supérieure à celle qui règne à l'extérieur, afin de balayer les poussières vers les fuites en bord de la porte 32. Cette alimentation en gaz comprimé peut être maintenue uniquement pendant les opérations de transfert. Elle peut aussi être maintenue même lorsque la boîte est vide et lors des phases d'introduction ou de sortie de tranche. Dans un mode de réalisation "ouvert", les moyens de confinement comportent des fentes, des trous ou des ajutages ménagés dans la tête et permettant de constituer une nappe de gaz de balayage, constituant un flux laminaire, le long d'au moins la face active de la tranche et avantageusement le long des deux faces. Dans le cas montré en figures 3 à 5, une première rangée de trous 52 est ménagée dans l'épaulement 26. Ces trous, alimentés par une canalisation 54, fournissent des jets divergents qui se recouvrent, comme indiqué en figure 3, et chassent les particules qui pourraient se déposer sur la face active. Une seconde rangée de trous 56, également alimentée en gaz comprimé, fournit des jets qui constituent également une nappe de gaz de protection sous la tranche 22. Une surpression de quelques millibars suffit pour créer un flux d'air laminaire assurant une protection satisfaisante. REVENDICATIONS 1. Système de manutention de tranche de semiconducteur comprenant une tête de préhension de tranche par aspiration, portée par le dernier segment d'un bras articulé et munie d'un capteur de détection de tranche ou de repère sur équipement, caractérisée en ce qu'elle est munie de moyens de confinement évitant le dépôt, sur la face active de la tranche (20) au moins, de poussières provenant de l'environnement au cours des transferts 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de confinement comportent une boîte (30) fixée au segment terminal du bras et contenant la tête, munie d'une porte de passage de la tête et d'une tranche qu'elle porte éventuellement. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie de la tête portant la tranche est déplaçable le long du segment terminal (18). 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par un dispositif d'extension de la tête constitué par un pantographe à vérin pneumatique. 5. Système selon la revendication 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que la tête est munie de moyens d'ouverture forcée de la porte (32), tels qu'un vérin pneumatique de petite taille commandé en même temps que l'extension du bras. 6. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de confinement comportent des moyens (52,56) fournissant un flux laminaire de gaz propre et sec parallèle à la tranche au moins le long de la face active de celle-ci, pouvant être de l'air sec filtré ou un gaz inerte provenant d'une réserve d'alimention. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé par des moyens pour interrompre ou ajuster le flux gazeux de balayage lors de l'entrée et de la sortie de la tranche dans et hors d'une chambre à atmosphère contrôlée.