Brevet FR2797405A1 — publié le 20010216

Bac de rinçage à liquide ultra propre Domaine technique de l'invention L'invention est relative à un bac de rinçage à liquide ultra propre, comprenant une chambre de rinçage délimitée par une enveloppe équipée à la partie inférieure d'un dispositif diffuseur à fond perforé connecté à un premier réseau d'alimentation de liquide pressurisé, et d'une goulotte de débordement à la partie supérieure pour la réception du liquide de rinçage chargé de particules ou de contaminants enlevés des objets à rincer. Etat de la technique Un premier type de bac de rinçage connu fonctionne par débordement grâce à la présence d'un déversoir à la partie supérieure du bac. La chambre de rinçage est remplie par de l'eau déionisée ultra propre jusqu'au niveau du déversoir. Le remplissage s'effectue par l'intermédiaire d'une tubulure d'arrivée d'eau située dans la partie centrale du fond du bac. L'eau s'écoule par débordement dans le déversoir, et est évacuée par une canalisation de sortie. Le rinçage des substrats contenus dans le panier à l'intérieur de la chambre de rinçage s'opère par un simple effet de remplissage du bac. La figure 3 du document US-A5485861 décrit un tel dispositif qui nécessite un volume important d'eau déonisée. L'effet de turbulence créé dans la chambre de rinçage lors de la montée de l'eau perturbe la circulation uniforme de l'eau, au détriment des caractéristiques de nettoyage. Un deuxième type de bac de rinçage connu fonctionne par vidange rapide grâce à la présence d'une trappe dans le fond du bac. Le bac est d'abord rempli d'eau déionisée, puis est vidangé par gravité après ouverture de la trappe amovible. La vitesse élevée d'écoulement de l'eau vers le bas entraîne les éléments contaminants présents sur les substrats. Ce type de bac nécessite également une consommation importante d'eau déionisée. Le document US-A-5485861 montrent aux figures 1 et 2 un dispositif analogue, mais l'évacuation de l'eau intervient à travers des trous ménagés dans le fond du bac lequel est raccordé à la tubulure de sortie. Objet de l'invention L'objet de l'invention consiste à réaliser un bac de rinçage à liquide ultra propre permettant d'obtenir un rinçage optimum des objets contenus dans le bac avec une consommation de liquide réduite. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que la chambre de rinçage comporte en plus: - une pluralité de buses de projection en liaison avec un deuxième réseau d'alimentation de liquide pressurisé, lesdites buses étant agencées à la périphérie du fond perforé du dispositif diffuseur, - un déflecteur situé au voisinage de la goulotte de débordement, et conformé selon un convergent pour dévier les flux ascendants en provenance des buses vers la partie centrale de la chambre de rinçage en provoquant une circulation de liquide de haut en bas apte à décoller les contaminants et particules, - et des moyens pour inverser l'écoulement grâce à l'effet de piston hydraulique généré par le premier réseau d'alimentation du fond qui chasse le liquide de rinçage dans le sens ascendant vers la goulotte de débordement. Selon une caractéristique de l'invention, le fond du dispositif diffuseur porte un élément déviateur pour orienter les flux descendants vers les côtés de I'enveloppe. L'élément déviateur est conformé en divergent s'étendant dans la partie centrale du fond, et présente une forme prismatique, dont la base prend appui sur le fond, et le sommet est orienté vers les objets à rincer. Selon une autre caractéristique de l'invention, le déflecteur constitue la face interne de la goulotte de débordement, et l'enveloppe comporte au moins deux faces latérales inclinées s'étendant entre le fond et le déflecteur. Les buses peuvent être avantageusement orientées à l'intérieur de la chambre de rinçage, soit dans la direction des faces latérales de l'enveloppe, soit selon une autre direction prédéterminée. Les objets à rincer sont constitués par des substrats couramment rencontrés dans les industries du semi-conducteur, des micro-systèmes et des écrans plats, notamment à base de silicium, AsGa, germanium, quartz, verre, etc...,lesquels sont rangés parallèlement dans un panier à l'intérieur de la chambre de rinçage. Selon une autre caractéristique de l'invention, la chambre de rinçage peut être équipée d'antennes soniques pour engendrer des vibrations acoustiques dans le liquide de rinçage. Description sommaire des dessins D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif, et représenté aux dessins annexés, dans lesquels: - la figure 1 est vue en coupe du bac de rinçage selon l'invention - la figure 2 montre une vue en perspective du dispositif diffuseur agencé à la base du bac de la figure 1; - la figure 3 est une vue en plan de la figure 2; - les figures 4 et 5 représentent des vues en coupe selon les lignes 4-4 et -5 de la figure 3; - la figure 6 illustre le principe de fonctionnement du bac de rinçage de la figure 1. Description d'un mode de réalisation préférentiel En référence aux figures 1 à 5, le bac de rinçage 10 comporte à la base un dispositif diffuseur 12 de liquide ultra propre, par exemple d'eau déionisée, auquel est raccordée une enveloppe 14 équipée à la partie supérieure d'un déflecteur 16 et d'une goulotte de débordement 18. A l'intérieur de la chambre de rinçage 20 délimitée par l'enveloppe 14 se trouve un panier 22 de 1 5 rangement des substrats 24 à rincer. Le dispositif diffuseur 12 d'eau est composé d'un fond 26 perforé de plusieurs rangées de trous 28 placés sous le panier 22, et d'une bride 30 périphérique portant une pluralité de buses 32 de projection d'eau. L'enveloppe 14 est dotée de deux faces latérales 34, 36 inclinées selon un angle prédéterminé, et réunies à deux faces verticales parallèles 38, 40. Les buses 32 sont échelonnées le long de la bride 30 en s'étendant dans la direction des quatre faces 34, 36, 38, 40 du bac. Selon le type de chambre de rinçage, les buses 32 situées du côté des faces 38, 40 peuvent être supprimées. Un élément déviateur 42 en forme de divergent est fixé sur le fond 26 pour orienter les flux descendants vers les côtés inclinés du bac de rinçage 10. L'élément déviateur 42 de forme prismatique s'étend dans la partie centrale du fond 26 et parallèlement aux deux faces latérales 34, 36. La base du prisme prend appui sur le fond, et le sommet est orienté vers la base du panier 22. Un premier réseau d'alimentation 44 en eau est raccordé à au moins un orifice d'admission 45 connecté au fond 26, et un deuxième réseau 1 0 d'alimentation 46 en eau est branché à des orifices d'admission 48 en liaison avec les buses 32 de la bride 30. Le déflecteur 16 fait partie intégrante de la face interne de la goulotte de débordement 18, et constitue un convergent formant un angle obtus avec les 1 5 faces latérales 34, 36 de l'enveloppe 14. Le déflecteur 16 sert à orienter les flux ascendants en provenance des buses 32 vers le centre de la chambre de rinçage 20 selon un mouvement circulaire de haut en bas. La goulotte de débordement 18 reçoit l'eau usee de rinçage, et est reliée par une tubulure soit vers l'égout, soit vers une installation de recyclage. Le cycle de rinçage est illustré sur la figure 6, et s'effectue de la manière suivante: La chambre de rinçage 20 est remplie en permanence de liquide ultra propre, par exemple de l'eau, jusqu'au déversoir 50 de la goulotte 18 grâce à un faible débit d'eau en provenance à la fois des trous 28 du fond perforé 26 du premier réseau d'alimentation 44, et des buses 32 du deuxième réseau d'alimentation 46. Avant l'introduction du panier 22 contenant les substrats 24 à rincer, le débit des buses 32 ou du fond 26 est augmenté pour renouveler la surface de l'eau en éliminant toute particule de poussière et d'impureté. Le panier 22 avec les substrats 24 est ensuite introduit dans la chambre de rinçage 20, suivi de l'ouverture de la première vanne d'alimentation des buses 32 pour obtenir un débit d'eau prédéterminé en sortie des buses 32 latérales. Les jets d'eau suivent les parois internes des faces latérales 34, 36, 38, 40 de l'enveloppe 14, et sont déviés dans la partie supérieure par le déflecteur 16 convergent en créant des écoulements circulatoires suivant les flèches Fl. Il en résulte une circulation d'eau de haut en bas apte à décoller les contaminants et particules présents à la surface des substrats 24. Les contaminants et particules décollés se retrouvent dans le liquide de rinçage. Après un temps de rinçage de l'ordre de plus ou moins une minute, la première vanne d'alimentation des buses 32 est fermée, et on ouvre ensuite la deuxième vanne d'alimentation du fond perforé 26 permettant l'injection d'eau propre pressurisée par le bas. Le mouvement de l'eau est alors inversé grâce à l'effet de piston hydraulique qui chasse l'eau usée contenant les contaminants dans le sens ascendant de la flèche F2. L'eau usée se déverse dans la goulotte de débordement 18, d'o elle est évacuée vers l'égout 52. Après un certain temps de rinçage par le fond perforé 26 du premier réseau d'eau d'alimentation 44, la deuxième vanne d'alimentation est fermée, et on recommence le même processus pendant un ou plusieurs cycles additionnels. A la fin du rinçage par effet de piston hydraulique, on retire le panier 22 avec les substrats 24 propres. Le bac de rinçage 10 est à nouveau alimenté sous un faible débit de liquide de rinçage en attendant un nouveau cycle de rinçage de substrats. L'eau contaminée est orientée dans ce cas vers la station d'eau 54 déionisée pour être recyclée. Les mouvements alternés du liquide provoqués par les buses 32 du 1 0 deuxième réseau 46, et par l'effet piston hydraulique dû au fond perforé 26 du premier réseau 44, permettent d'obtenir un rinçage optimum avec une consommation de liquide très réduite et une durée de cycle courte. Revendications 1. Bac de rinçage à liquide ultra propre, comprenant une chambre de rinçage (20) délimitée par une enveloppe (14) équipée à la partie inférieure d'un dispositif diffuseur (12) à fond perforé (26) connecté à un premier réseau d'alimentation (44) de liquide pressurisé, et d'une goulotte de débordement (18) à la partie supérieure pour la réception du liquide de rinçage chargé de particules ou de contaminants enlevés des objets à rincer, caractérisé en ce que la chambre de rinçage (20) comporte en plus - une pluralité de buses (32) de projection en liaison avec un deuxième réseau d'alimentation (46) de liquide pressurisé, lesdites buses étant agencées à la périphérie du fond perforé (26) du dispositif diffuseur (12), - un déflecteur (16) situé au voisinage de la goulotte de débordement (18), et conformé selon un convergent pour dévier les flux ascendants en provenance des buses (32) vers la partie centrale de la chambre de rinçage (20) en provoquant une circulation de liquide de haut en bas apte à décoller les contaminants et particules, - et des moyens pour inverser l'écoulement grâce à l'effet de piston hydraulique généré par le premier réseau d'alimentation (44) du fond (26) qui chasse le liquide de rinçage dans le sens ascendant vers la goulotte de débordement (18). 2. Bac de rinçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (26) du dispositif diffuseur (12) pcrte un élément déviateur (42) pour orienter les flux descendants vers au moins deux côtés de l'enveloppe (14). 3. Bac de rinçage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément déviateur (42) est conformé en divergent en s'étendant dans la partie centrale du fond (26). 4. Bac de rinçage selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément déviateur (42) présente une forme prismatique, dont la base prend appui sur 1 5 le fond, et le sommet est orienté vers les objets à rincer. 5. Bac de rinçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le déflecteur (16) constitue la face interne de la goulotte de débordement (18). 6. Bac de rinçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe (14) comporte au moins deux faces latérales (34, 36) inclinées s'étendant entre le fond (26) et le déflecteur (16). 7. Bac de rinçage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les buses (32) sont orientées selon une direction prédéterminée à l'intérieur de la chambre de rinçage (20). 8. Bac de rinçage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les objets à rincer sont plats, et rangés parallèlement dans un panier (22) à l'intérieur de la chambre de rinçage. 9. Bac de rinçage selon la revendication 8, caractérisé en ce que les objets sont constitués par des substrats semi-conducteurs, des microsystémes, notamment en quartz ou en silicium, ou des écrans plats, notamment en verre. 10. Bac de rinçage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la chambre de rinçage (20) comporte des antennes soniques pour engendrer des vibrations acoustiques dans le liquide de rinçage.