Brevet FR2697000A1 — publié le 19940422

i BOITE PLATE DE CONFINEMENT D'UN OBJET PLAT SOUS ATMOSPHERE SPECIALE DESCRIPTION DOMAINE DE L'INVENTION, L'invention concerne le stockage et le transport d'objets plats sous atmosphère spéciale, en particulier dans le cadre de leur fabrication ou de leur traitement. L'ivention s'applique particulièrement à des tranches de silicium confinées sous atmosphère ultrapropre Ces tranches ou plaques de silicium sont utilisées pour la fabrication des circuits intégrés dans le domaine de l'électronique et de la micro-électronique Néanmoins, l'invention peut s'appliquer à n'importe quel objet plat à stocker individuellement dans une boîte plate. ART ANTERIEUR ET PROBLEME POSE Dans le cadre de la fabrication des circuits électroniques sur des tranches ou plaques circulaires de silicium, les différentes opérations sont effectuées dans des postes de travail sous atmosphère ultrapropre Dans ces conditions, le volume interne de ces postes de travail doit être soumis constamment à l'atmosphère ultrapropre Il en est de même pour les volumes à l'intérieur desquels évoluent les objets entre les postes de travail. On connaît ainsi des locaux, appelés "salles blanches", dont toute l'atmosphère est maintenue à un degré très élevé de propreté Il est également connu de confiner les objets plats durant leur transport entre deux postes de travail dans des conteneurs spéciaux ou des tunnels dont les volumes internes sont constamment soumis à une ventilation de l'atmosphère ultrapropre en question. On conçoit facilement que ces installations permettant de confiner ces objets plats entre deux postes de travail sous atmosphère ultrapropre soient conséquentes, sophistiquées, et donc onéreuses Il en est de même à un degré supérieur, en ce qui concerne les installations des "salles blanches". Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en évitant l'usage de ces installations de confinement sous atmosphère ultrapropre des objets plats durant leur stockage et leur transport entre plusieurs postes de travail. RESUME DE L'INVENTION Suivant le concept consistant à réduire au minimum le volume d'atmosphère ultrapropre entourant chaque objet, l'invention est une boite plate de confinement d'un objet plat sous atmosphère spéciale Elle comprend un corps plat possédant une ouverture pour l'introduction de l'objet. Selon l'invention, cette ouverture se trouve sur une face latérale de la boite, la boîte étant horizontale, cette boite comprenant: une porte latérale devant être placée en regard de l'ouverture latérale du corps; des moyens internes latéraux de maintien de l'objet, ce dernier ne devant pas toucher les parois internes supérieure et inférieure de la boite; et un bloc aéraulique placé sur une deuxième face latérale du corps opposée à la première face latérale, en regard d'une deuxième ouverture du corps, ce bloc pouvant être relié à un moyen d'alimentation en atmosphère spéciale, pour distribuer à l'intérieur du corps par la deuxième ouverture l'atmosphère spéciale, y compris le vide. La réalisation préférentielle de l'invention prévoit que la section interne de la boite est une ellipse horizontale, et que les moyens internes latéraux de maintien de l'objet sont constitués par les sommets du grand axe de l'ellipse. En fonction des différents systèmes de traitement des objets plats, la boite comporte un système d'ancrage sur le bloc aéraulique, pour permettre la fixation de la boîte à un organe de manutention du système de traitement. Dans le cadre de la gestion informatique du traitement des objets contenus dans les boites, il est avantageux que chaque boite possède une carte informatique sur son bloc aéraulique, cette carte pouvant être activée pour lire et écrire des informations véhiculées par la boite et relatives à l'objet qu'elle contient. De préférence, la boite comporte un système de fermeture et d'ouverture de la porte Ce système peut être un système de blocage du type capsulage à levier, dont une barre horizontale de manoeuvre dépasse du corps de la boite pour permettre l'actionnement du système de fermeture et d'ouverture. Il est préférable d'utiliser un mors interne, fixé sur la face interne de la porte pour bloquer l'objet. Dans le but de transférer l'objet contenu dans la boite dans un poste de travail, lui-même sous atmosphère spéciale, la boite possède selon l'invention un système d'encliquetage placé sur la face externe de la porte, pour solidariser la porte de la boite avec une porte du poste de travail à l'intérieur duquel l'objet contenu dans la boîte doit être introduit. La réalisation préférentielle de la boîte prévoit que les ouvertures se trouvent chacune sur la totalité de leur face latérale et que le bloc aéraulique possède un diffuseur placé sur toute la longueur de la deuxième ouverture pour diffuser par un écoulement quasiment laminaire à l'intérieur de la boite un gaz constituant l'atmosphère spéciale. Le diffuseur peut être une paroi perforée de façon régulière, telle qu'une grille La forme du diffuseur est choisie pour assurer un blocage arrière de l'objet. Dans une autre réalisation, le diffuseur peut être réalisé par une enveloppe filtrante, amovible, interchangeable et semi- rigide entourant l'objet, permettant de diffuser l'atmosphère spéciale autour de l'objet et possédant une ouverture latérale pour l'introduction de l'objet. Cette enveloppe filtrante est de préférence élastique et fixée à la porte pour assurer le blocage de l'objet contre la face interne de la porte et l'accès à l'objet par un doigt terminal d'un robot du type "pick and place". LISTE DES FIGURES L'invention et ses caractéristiques seront mieux comprises à la lecture de la description suivante, qui est accompagnée de quatre figures représentant respectivement: figure 1, la boîte selon l'invention, positionnée dans un râtelier de stockage; figure 2, en coupe, le mécanisme d'ouverture et de fermeture de la porte de la boîte selon l'invention; figure 3, en coupe, une première réalisation de l'intérieur de la boite selon l'invention; et figure 4, en coupe, une deuxième réalisation de l'intérieur de la boite selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE D'UNE REALISATION DE L'INVENTION La présente réalisation concerne, par exemple, une application à la fabrication des circuits intégrés sur des tranches ou plaques de silicium, mais pourrait concerner la fabrication d'écrans plats. En référence à la figure 1, la boite selon l'invention a une forme plate, carrée ou rectangulaire, mais de faible épaisseur Elle doit contenir un objet, tel qu'une tranche ou plaque de silicium 1 En conséquence, la boite comprend principalement un corps 2 à l'intérieur duquel est placé l'objet 1 Ce corps peut être en matière plastique ou en métal Il est réalisé de préférence par un profilé dont la forme et le nervurage peuvent assurer une bonne rigidité. Une autre partie essentielle de la boîte est constituée de la porte 10 qui ferme le corps 2 sur une première ouverture de la première face latérale 3 du corps 2, de préférence sur toute la longueur de cette face latérale La fermeture et l'ouverture de cette porte est assurée par un dispositif de verrouillage et de déverrouillage, symbolisée sur cette figure 1 par une barre transversale de manoeuvre 11 montée pivotante autour d'un axe horizontal 12 traversant la porte au moyen de deux leviers 13. Selon l'invention, la troisième partie principale de la boîte est un bloc aéraulique 20 placé à l'opposé de la porte 10 sur une deuxième face latérale 4 du corps 2, de préférence sur toute la longueur de cette deuxième face latérale 4 La fonction de ce bloc aéraulique 20 est de distribuer à l'intérieur du volume du corps 2 un flux d'air, de gaz ou d'atmosphère spéciale, de façon à ce que la tranche de silicium 1 soit entourée de ce flux d'air. Ce dernier peut également servir à balayer les parois internes du corps 2 A cet effet, le bloc aéraulique 20 comprend une arrivée aéraulique 21 alimentant le bloc aéraulique 20 en atmosphère spéciale On signale que cette atmosphère spéciale peut être un gaz ultrapropre ou de l'azote. Le bloc aéraulique 20 possède également de préférence un système d'ancrage 22 placé à l'extérieur de manière à permettre l'ancrage de la boîte à un organe de manutention adapté. Le bloc aéraulique 20 peut également se compléter d'une carte informatique 23 placée sur la face externe 24 du bloc aéraulique 20 Cette carte informatique 23 est agencée de manière à pouvoir être activée à tout moment. On peut ainsi lire et écrire des informations sur cette carte Ces informations concernent de préférence l'objet 1 contenu dans le corps 2 de la boite et en particulier des informations concernant son traitement et sa fabrication et les postes de travail que cette tranche de silicium 1 a déjà traversés et ceux qu'elle doit traverser. La boite a été représentée sur un rayonnage 31 d'un râtelier de stockage ou de transport 30 en correspondance Un tel râtelier 30 peut donc comporter des moyens de connexion avec la carte informatique 23. En référence à la figure 2, une réalisation préférentielle du système de fermeture et d'ouverture de la porte 10 est réalisée sous la forme d'un dispositif du type à capsulage à levier, tel que ceux utilisés pour fermer les bouteilles de limonade Il se compose principalement de la barre transversale 11 maintenue en dehors du corps 2 au moyen de deux leviers 13 L'ensemble est donc monté pivotant autour de l'axe horizontal 12. Une rotation de 180 de l'ensemble des deux leviers 13 et de la barre 11 permet une rotation également d'un point d'articulation 14 placé sur les leviers 13, alors que deux leviers porteurs 15 maintiennent latéralement la porte 10, en regard de la première face latérale 3 du corps 2 On constate qu'une rotation complète permet de faire passer ce point d'articulation 14 au-delà d'un point permettant de tirer au maximum la porte 10 contre le corps 2 Au-delà de cette position, la porte 10 est verrouillée contre le corps 2. La barre transversale 11 est montée de manière à rester constamment dehors du corps 2. Un joint 16 peut être monté sur la face interne de la porte 10 pour assurer une étanchéité complète avec le corps 2. Sur la figure 3, qui permet de voir en coupe l'intérieur du corps 2 de la boîte, il est possible de distinguer sur la face interne de la porte 10 un mors interne 17 ayant une légère cavité 18 au milieu Ce mors interne 17 permet de maintenir la tranche de silicium 1 à l'intérieur du corps 2, lors de la fermeture de la porte 10. De l'autre côté de cette figure, on distingue le bloc aéraulique 20, ainsi que son arrivée aéraulique 21 débouchant à l'intérieur d'un volume interne 24 Un diffuseur de l'atmosphère spéciale complète le bloc aéraulique 20. Une première réalisation du diffuseur, représentée sur cette figure 3, montre une plaque perforée 25, à la manière d'une grille Ainsi, l'air arrivant au moyen de l'arrivée aéraulique 20 à l'intérieur du volume interne 24 du bloc aéraulique 20 est diffusé à l'intérieur du volume interne 5 du corps 2. Un tel flux d'air propre ou d'azote peut ainsi entourer l'objet 1 contenu à l'intérieur d'une boite, à savoir une tranche de silicium La vitesse et le débit du gaz distribué à l'intérieur du volume 5 sont tels qu'un flux laminaire ou quasiment laminaire est obtenu à l'intérieur du volume 5 pour que la tranche de silicium 1 soit balayée de manière régulière et sans turbulence La plaque perforée 25 peut avoir une forme permettant de bloquer l'objet 1 En effet, si cette forme est complémentaire à la forme circulaire de l'objet 1, la plaque perforée 25 peut contribuer au maintien de l'objet à l'intérieur du corps 2. En référence à la figure 4, montrant le volume interne 5 du corps 2, une caractéristique principale de la boite selon l'invention est que ce corps interne possède des moyens latéraux de maintien de l'objet 1 En effet, celui-ci est maintenu à l'intérieur du corps 2 sans toucher les surfaces supérieure 6 et inférieure 7 du corps 2 Ainsi, le flux d'air formé par le diffuseur 25 de la figure 3 peut entourer complètement les deux faces de la tranche de silicium 1 et assurer ainsi son balayage aéraulique. La réalisation représentée sur la figure 4 montre que la section transversale du volume interne 5 du corps 2 peut être une ellipse dont les sommets 8 du grand axe de l'ellipse constituent chacun un rayonnage pour maintenir la tranche de silicium 1 L'espace entre cette tranche de silicium 1 et des surfaces supérieure 6 et inférieure 7 du volume interne 5 du corps 2 doit être suffisant pour que le flux puisse être quasiment laminaire et pour qu'un doigt terminal d'un robot puisse venir en dessous de la tranche de silicium 1 pour procéder à la saisie de cette dernière Un robot du type "pick and place" convient pour ce type d'opérations et est compatible avec une telle boite selon l'invention. Sur cette figure 4, est suggérée, en traits interrompus, une enveloppe 9 entourant la tranche de silicium 1 Cette enveloppe 9 a une ouverture 29 correspondant à celle de la première face latérale du corps 2 et est fixée autour de celle-ci La partie arrière de cette enveloppe 39 épouse la forme de la tranche de silicium 1. Une telle enveloppe filtrante 9 est amovible, c'est-à-dire interchangeable De plus, elle est semi-rigide et est élastique de manière à appliquer la tranche de silicium 1 constamment vers la porte 10 De la sorte, lors de la fermeture de la porte 10 contre le corps 2, l'enveloppe 9 a tendance à pousser la tranche de silicium 1 contre la porte 10, plus exactement dans le creux 18 du mors 17 de la porte 10 Le maintien longitudinal de la tranche de silicium 1 est ainsi assuré. Cette enveloppe filtrante 9 permet également de diffuser le flux d'air ultrapropre ou d'azote issu du bloc aéraulique 20 autour de la tranche de silicium 1 La première réalisation du diffuseur sous la forme d'une paroi perforée 25 est alors supprimée, l'enveloppe filtrante permettant de réaliser cette fonction de diffusion homogène de l'air ultrapropre ou de l'azote autour des deux faces de la tranche de silicium 1. On obtient ainsi une boite étanche confinant la tranche de silicium 1 dans un environnement adapté à son traitement ou à sa fabrication. Il est également possible de faire régner à l'intérieur de la boite des pressions différentes, telles qu'une légère surpression pour assurer la protection pendant les transports et le stockage de la tranche de silicium 1 De même, le vide partiel peut être obtenu à l'intérieur de la boîte, si des joints d'étanchéité sont placés entre la porte 10 et le corps 2 et entre le corps 2 et le bloc aéraulique 20. La boite selon l'invention peut donc devenir active, c'est-à-dire que le volume interne 5 du corps 2 est balayée par le flux d'air ultrapropre grâce au bloc aéraulique 20 Ainsi, la protection de la plaque de silicium 1 contre l'atmosphère qui peut être contaminante est assuré bien que la porte 10 ouverte De même, des parois internes du volume interne 5 du bord 2 sont protégées On peut ainsi ouvrir la boîte pour saisir la tranche de silicium 1 et l'introduire dans un poste de travail A cet effet, un système d'encliquetage mécanique 27 est prévu sur la paroi externe 28 de la porte 10 pour solidariser la boite avec la porte d'un système extérieur, à savoir un poste de travail Ainsi, la boite peut être ouverte conjointement à l'ouverture du poste de travail et l'atmosphère de confinement de la tranche de silicium 1 insufflé par le bloc aéraulique 20 peut ainsi être le même que celui régnant à l'intérieur du poste de travail Il en est de même lors de la réintroduction dans la boite de la tranche de silicium 1 après son traitement dans le poste de travail. Bien sûr, l'objet de l'invention peut s'appliquer à d'autres réalisations que celles de circuits intégrés. Elles peuvent concerner tout traitement ou toute manipulation d'objets plats en atmosphère contrôlée ou sous vide. il REVENDICATIONS 1 Boite plate de confinement d'un objet plat ( 1) sous atmosphère spéciale, comportant un corps ( 2) plat, et possédant une première ouverture sur une première face latérale ( 3), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens internes, latéraux de maintien de l'objet ( 1), la boite étant horizontale, l'objet ( 1) ne devant pas toucher les parois supérieure ( 6) et inférieure ( 7) du volume interne ( 5) du corps ( 2), et en ce qu'elle comprend: une porte latérale ( 10) devant être placée en regard de l'ouverture de la première face latérale ( 3) du corps ( 2); et un bloc aéraulique ( 20) placé sur une ouverture d'une deuxième face latérale ( 4) du corps ( 2) opposée àla première face ( 3), pouvant être relié à un moyen d'alimentation ( 21) en atmosphère spéciale pour distribuer à l'intérieur du corps ( 2) l'atmosphère spéciale par la deuxième ouverture ( 4), y compris le vide. 2 Boîte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section interne du volume interne ( 5) du corps ( 2) est une ellipse horizontale, les moyens internes latéraux de maintien de l'objet ( 1) étant constitués des sommets ( 8) du grand axe de l'ellipse. 3 Boite selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un système d'ancrage ( 22) fixé sur le bloc aéraulique ( 20) pour permettre la fixation de la boîte à un organe de manutention externe. 4 Boite selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend une carte informatique ( 23) fixée sur la surface externe ( 24) du bloc aéraulique ( 20) et pouvant être activée pour la lecture et l'écriture d'informations véhiculées par la boite et relative à l'objet ( 1) qu'elle contient. Boite selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de fermeture et d'ouverture de la porte ( 10). 6 Boite selon la revendication 5, caractérisée en ce que le système de fermeture et d'ouverture est du type à capsulage à levier, dont une barre horizontale de manoeuvre ( 11) dépasse du corps ( 2) pour permettre son actionnement. 7 Boîte selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un mors interne ( 17) fixé sur la face interne de la porte ( 10) pour bloquer longitudinalement l'objet ( 1). 8 Boite selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend un système d'encliquetage ( 17) placé sur la face externe ( 18) de la porte ( 10) pour solidariser la porte ( 10) de la boite avec une porte d'un système extérieur à l'intérieur duquel l'objet ( 1) contenu dans la boite doit être introduit. 9 Boîte selon la revendication 1, caractérisée en ce que les ouvertures ( 3, 4) du corps ( 2) s'étendent chacune sur la totalité de leur face latérale correspondante ( 3, 4), et en ce que le bloc aéraulique ( 20) possède un diffuseur placé dans toute la deuxième ouverture pour diffuser à l'intérieur du corps ( 2) par un écoulement quasiment laminaire un gaz constituant l'atmosphère spéciale. Boîte selon la revendication 9, caractérisée en ce que le diffuseur est constitué par une paroi perforée ( 25). 11 Boite selon la revendication 10, caractérisée en ce que la paroi perforée ( 25) a une forme choisie pour assurer le blocage de l'objet ( 1). 12 Boite selon la revendication 9, caractérisée en ce que le diffuseur est réalisé sous la forme d'une enveloppe filtrante ( 9), amovible, interchangeable et semi-rigide entourant l'objet ( 1), possédant une ouverture latérale ( 29) pour l'introduction de l'objet ( 1), et permettant de diffuser l'atmosphère autour de l'objet ( 1). 13 Boite selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'enveloppe filtrante ( 9) est élastique et est fixée à la porte ( 10) pour assurer le blocage longidutinal de l'objet ( 1) contre la face interne de la porte ( 10) et l'accès à l'objet ( 1) par un doigt terminal d'un robot du type "pick and place".