Brevet FR2846785A1 — publié le 20040507

La présente invention concerne une nacelle de manutention de tranches de matériau semiconducteur. Plus précisément, l'invention concerne une nacelle de manutention de tranches de matériau semiconducteur, comprenant des barres 5 longitudinales pourvues d'encoches disposées en regard les unes des autres de manière à définir des logements pour lesdites tranches. On connaît déjà des nacelles de ce type. La figure 1 représente ainsi de manière schématique une nacelle de type connu, destinée à recevoir des tranches (ou " wafers " selon la 10 terminologie anglo-saxonne répandue) d'un matériau semiconducteur tel que le silicium. On précise que dans ce texte les termes " wafer " et " tranche " seront ainsi compris comme équivalents. La nacelle 10 comprend quatre barres 11 à 14 qui s'étendent 15 parallèlement à la direction X longitudinale de la nacelle. Ces barres comprennent deux barres inférieures 11 et 12 situées à la même hauteur, et deux barres supérieures 13 et 14 situées également à la même hauteur, au-dessus des barres 11 et 12. Les barres 1là 14 ont pour fonction de recevoir les tranches, qui 20 seront placées verticalement (selon la direction Z) et alignées selon la direction X. Les barres sont reliées entre elles par deux montants 15 et 16, situés aux deux extrémités longitudinales de la nacelle. La nacelle et ses tranches peuvent ainsi être manutentionnées, par 25 exemple pour les placer dans un four de recuit thermique (entre autres recuit de détachement dans un procédé de détachement de couche au niveau d'une zone de fragilisation - par exemple procédé de type SMARTCUTO). Un tel recuit de détachement peut être effectué à une température 30 de l'ordre de 500C ou plus. Et la nacelle est réalisée dans un matériau tel que le quartz, de manière à supporter les contraintes thermiques importantes lors de ce recuit. Préalablement au recuit de détachement, on a défini (par exemple 5 par implantation d'espèces) une zone de fragilisation dans l'épaisseur de chaque tranche. La zone de fragilisation définit dans l'épaisseur de la tranche une couche que l'on désire transférer, et un reliquat de substrat qui pourra être recyclé. Le budget thermique apporté à chaque tranche lors d'un tel recuit 10 de détachement est défini de manière à ce que chaque tranche subisse un détachement au niveau de cette zone de fragilisation. A l'issue du recuit de détachement, chaque tranche produit ainsi une couche mince et un reliquat de substrat. Et il est important d'assurer que lors des différentes manipulations 15 de la nacelle et de ses tranches, la couche mince et le reliquat de substrat de chaque tranche ne se déplacent pas l'un par rapport à l'autre: un tel déplacement relatif de la couche mince et du reliquat de substrat risquerait en effet d'endommager les surfaces de ces éléments (en particulier la surface de la couche mince). Ces manipulations comprennent en particulier le soulèvement des tranches hors de la nacelle, par le mouvement vertical ascendant d'un poussoir engagé entre les deux barres inférieures il1 et 12. Il est également important que les barres assurent très précisément le positionnement des tranches, en particulier pour permettre à des outils 25 automatisés tels que le poussoir évoqué ci-dessus d'effectuer des étapes ultérieures de manutention des tranches, ou des couches minces et des reliquats de substrat. A cet effet, chaque barre est pourvue d'encoches E qui s'étendent selon la direction X sur la face de la barre qui est en regard des tranches 30 (c'est à dire en regard de l'espace intérieur 17 défini par les barres). Les quatre barres comprennent ainsi une série d'encoches, les encoches des différentes barres étant disposées en regard les unes des autres de sorte que chaque tranche est reçue dans quatre encoches respectives des quatre barres. Une telle nacelle de l'état de la technique fournit par ces encoches à chaque tranche quatre point d'appui, de manière à assurer une position stable à la tranche. Et les encoches ont, au-delà de cette fonction de point d'appui, une fonction de contrainte de positionnement: chaque tranche doit en effet 10 nécessairement être engagée dans une encoche de chacune des quatre barres. La nacelle assure donc un équilibre hyperstatique des tranches, avec ses quatre points de positionnement associés à chaque tranche. Une telle nacelle permet donc de garantir un positionnement stable 15 des tranches. Mais une limitation d'une telle nacelle réside précisément dans cette contrainte forte qu'imposent aux tranches les encoches des quatre barres. Il est en effet nécessaire que les quatre encoches de chaque 20 tranche soient alignées dans un même plan vertical (quand la nacelle repose à plat, dans la configuration de la figure 1), avec la plus grande précision. Tout défaut d'alignement de ces quatre encoches se traduirait en effet par un endommagement de la tranche, au moins au niveau de 25 l'encoche qui n'est pas alignée avec les trois autres encoches. Un tel défaut d'alignement peut provenir du mauvais positionnement des encoches d'une des quatre barres qui présente un très léger décalage par rapport aux encoches des autres barres. Un tel défaut d'alignement peut également provenir d'une mauvaise 30 orientation de certaines encoches (qui ne seraient pas strictement orientées verticalement). Ceci peut résulter en des rayures des tranches, ce qui n'est évidemment pas désiré. Il apparaît ainsi que les nacelles à barres du type décrit ci-dessus comportent des limitations. Le but de l'invention est de permettre de s'affranchir de ces limitations. Afin d'atteindre ce but l'invention propose selon un premier aspect une nacelle de manutention de tranches de matériau semiconducteur, comprenant des barres longitudinales pourvues d'encoches disposées en 10 regard les unes des autres de manière à définir des logements pour lesdites tranches, caractérisée la nacelle ne comporte que trois barres longitudinales pourvues d'encoches. Des aspects préférés mais non limitatifs de la nacelle selon l'invention sont les suivants: 15. la nacelle comporte une quatrième barre longitudinale ne comportant pas d'encoche, mais comportant un méplat orienté vers les tranches, de manière à présenter aux tranches avec ledit méplat une surface tangente au bord des tranches lorsque celles-ci sont disposées dans la nacelle, 20. chaque encoche des barres a la forme générale d'un " Y " évidé entre ses deux branches, le pied du " Y " a une hauteur de l'ordre de 1 mm, la hauteur totale du " Y " étant de l'ordre de 3 mm, l l'angle entre les branches du " Y " est de l'ordre de 600, 25. la nacelle est en verre de silice fondue, la nacelle comporte quatre barres, dont deux barres inférieures situées à une première hauteur et deux barres supérieures situées à une deuxième hauteur supérieure à la première hauteur, et une des deux barres inférieures présente un méplat alors que les trois autres barres 30 comportent des encoches, une des barres servant de pied à la nacelle comporte un détrompeur pour le positionnement de la nacelle sur une station de manutention. Selon un deuxième aspect, l'invention propose également une station de travail destinée à recevoir une telle nacelle, caractérisée en ce que la 5 station est munie d'un détrompeur complémentaire de manière à sécuriser le positionnement de la nacelle avec une orientation désirée. D'autres aspects, buts et avantages de cette invention apparaîtront mieux à la lecture de la description suivante d'une forme de réalisation de l'invention, faite en référence aux figures annexées sur lesquelles, outre la 10 figure 1 qui a déjà été commenté ci-dessus en référence à l'état de la technique: la figure 2a est une représentation en élévation de côté d'une nacelle selon l'invention, sur laquelle est défini un plan de coupe transversale Il b, 15. la figure 2b est une vue en coupe selon le plan Il b défini est une vue en coupe de la même nacelle, selon le plan Il b défini sur la figure 2a, la figure 3a est une vue en coupe transversale d'une barre de la nacelle, ladite barre comportant des encoches pour recevoir des wafers. Sur cette figure 3a, un plan de coupe longitudinale 111 b est défini, * la figure 3b est une vue partielle de la même barre, en coupe selon le plan 111 b défini sur la figure 3a, ò la figure 4 est une vue de détail en section longitudinale d'une portion d'une des barres de la nacelle selon l'invention qui est munie d'encoches - cette figure faisant apparaître plus particulièrement la 25 géométrie des encoches, * la figure 5 est une vue de la même barre, en coupe transversale, * la figure 6 représente schématiquement un centreur pouvant être mis en oeuvre avec une nacelle selon l'invention, ò les figures 7a et 7b sont respectivement une représentation de côté et 30 une représentation de face d'une machine destinée à détacher des wafers ayant subi un recuit, au niveau de leur zone de fragilisation. Une nacelle selon l'invention est avantageusement mise en oeuvre avec une telle machine. En référence aux figures 2a et 2b, on a représenté une nacelle 20 selon l'invention. La nacelle 20 est destinée à recevoir des wafers, un wafer W étant représenté en pointillés sur la représentation de la figure 2b. La nacelle 20 comporte quatre barres longitudinales. Plus précisément, cette nacelle comporte deux barres inférieures 21, 22 situées à une première hauteur et deux barres supérieures 23, 24 10 situées à une deuxième hauteur supérieure à la première hauteur. Les quatre barres s'étendent toutes selon la direction longitudinale (notée ici encore X). Ces quatre barres sont positionnées (comme dans l'état de la technique) sous le centre de gravité des wafers (qui est généralement leur 15 centre géométrique). Les deux barres inférieures 21, 22 servent de pied à la nacelle, qui est destinée à reposer sur ces deux barres inférieures. Les deux barres inférieures 21, 22 définissent entre elles un espace vide E par lequel peut notamment être engagé un poussoir destiné à 20 soulever les wafers contenus dans la nacelle. Deux montants 25, 26 sont situés aux deux extrémités longitudinales de la nacelle, et sont fixées aux quatre barres de manière à les relier entre elles et à former ainsi un ensemble rigide. Chacun des deux montants 25, 26 est muni d'une poignée respective 25 250, 260 pour permettre la préhension de la nacelle par un opérateur. Comme représenté sur la figure 2a, certaines des barres de la nacelle comportent des encoches pour recevoir les wafers. La figure 2a fait ainsi apparaître de manière assez détaillée les encoches de la barre 22, et de manière schématique les encoches 30 correspondantes de la barre 24. Chacune des quatre barres de la nacelle10 de l'état de la technique décrite en référence à la figure 1 comportait des encoches pour recevoir les wafers. Dans le cas de l'invention au contraire, seules trois barres longitudinales sont pourvues d'encoches 200. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, il s'agit des barres 22, 23 et 24. La quatrième barre 21 ne comporte quant à elle pas d'encoche. Cette barre 21 n'a cependant pas une section circulaire. Elle comporte au contraire un méplat 210 orienté vers les wafers W et 10 s'étendant sur toute la longueur de la barre, de manière à présenter aux wafers avec ledit méplat une surface tangente au bord des wafers lorsque ceux-ci sont disposés dans la nacelle. Ainsi, la barre 21 ne comporte pas de moyens pour fixer ou contraindre localement la position des wafers reçus dans la nacelle. Au contraire, lorsque les wafers sont placés dans la nacelle leurs bords affleurent simplement tangentiellement au niveau du méplat 210. Cette barre 21 n'a ainsi pas de fonction de positionnement des wafers. Les fonctions de cette barre 21 sont les suivantes: * assurer à contribuer à la rigidité, * servir de pied à la nacelle, * permettre le centrage de la nacelle lorsque celle-ci est disposée sur une station de manutention, ou une machine de traitement. On précise qu'il est possible de ne pas prévoir cette quatrième barre à méplat - dans cette configuration simplifiée de l'invention la nacelle ne 25 comporte que trois barres. Ces trois barres peuvent être deux barres supérieures identiques aux barres 23 et 24, plus une troisième barre inférieure (située soit de manière décentrée par rapport à la nacelle, soit de manière centrée - dans tous les cas il peut être préférable de prévoir un pied additionnel pour la nacelle). Ainsi, dans son expression la plus simple l'invention présente une nacelle à trois barres, chacune étant pourvue d'encoches. Chaque wafer W devant être reçu dans une telle nacelle est donc positionné par trois encoches. Ceci est suffisant pour définir un plan - et donc assurer un bon positionnement du wafer. Mais le fait de s'affranchir de la quatrième encoche permet de s'affranchir également des problèmes mentionnés à propos des nacelles de l'état de la technique, pouvant en particulier résulter d'un mauvais alignement ou d'une mauvaise orientation des encoches des différentes barres. On précise que dans tous les modes de mise en oeuvre de l'invention (présence d'une quatrième barre ou non), on préférera la configuration dans laquelle deux barres supérieures sont munies d'encoches. Dans une telle configuration en effet, les deux barres supérieures munies d'encoches maintiennent les wafers de manière plus stable, du fait 15 de leur positionnement: * plus haut, c'est-à-dire plus proche des centres de gravité des wafers, * et plus écarté que les barres inférieures. On précise que l'écartement entre les barres est fonction des dimensions des wafers à traiter. A titre de référence, on pourra avoir pour différents diamètres de wafers les écartements suivants entre les barres inférieures (écartement centre à centre): Diamètre wafer (mm) Ecartement barres inférieures (mm) 46 58 72 98 Le diamètre des barres peut être de l'ordre de 14 mm. La longueur de la nacelle (pour des wafers de 100 à 150 mm de diamètre) ne doit pas excéder 140 à 145 mm. De manière générale, quelle que soit la configuration retenue, le fait de prévoir que seulement trois barres longitudinales sont pourvues d'encoches pour recevoir les wafers permet à la fois: * d'assurer un très bon maintien des wafers, en interdisant en particulier tout déplacement de ces wafers selon la direction longitudinale de la nacelle, ò tout en ne " surcontraignant " pas les wafers par un quatrième point de 10 contrainte de positionnement. Revenant au mode préféré de mise en oeuvre de l'invention (présence d'une quatrième barre 21 présentant un méplat, de préférence une barre inférieure), la figure 3a détaille la section d'une des barres à encoches. Il s'agit ici de la barre 22. Cette figure représente les encoches 200, orientées de manière oblique pour être tournées vers les wafers lorsque ceux-ci sont reçus dans la nacelle (voir figure 2b). La figure 3b permet de visualiser la succession de ces encoches. Bien sr, chaque barre comportant des encoches en comporte le 20 même nombre, les encoches de ces différentes barres sont espacées du même pas régulier sur les barres et les encoches des barres sont alignées de sorte que chaque wafer soit reçu dans trois encoches. La figure 4 permet de mieux visualiser encore ces encoches. Leur géométrie est adaptée pour recevoir les wafers et les maintenir 25 avec précision. Dans un exemple de réalisation, chaque encoche des barres a la forme générale d'un " Y " évidé entre ses deux branches. Le pied du " Y " a une hauteur de l'ordre de 1 mm, la hauteur totale du "Y" étant de l'ordre de 3 mm. L'angle entre les branches du " Y " est de l'ordre de 600. La largeur du fond de l'encoche (pied du " Y ") a une valeur adaptée en fonction de l'épaisseur des wafers à recevoir. Il est ainsi possible, pour des wafers du type SOI, de prévoir des encoches dont la largeur en fond d'encoche a une des valeurs suivantes 1. 2 mm, 1.4 mm, 1.7 mm, 1.9 mm. Normalement, les encoches d'une même nacelle sont identiques. Revenant à la figure 3b, la barre 22 (qui est une des barres inférieures) comporte un décrochement 220 sur sa face inférieure. Ce décrochement, qui apparaît également sur la figure 2a, est un 10 détrompeur pour le positionnement de la nacelle sur une station de manutention. Il est présent sur seulement une extrémité d'une seule barre inférieure. Par " station de manutention ", on entend ici toute station destiné à recevoir la nacelle avec un positionnement contrôlé de la nacelle - en 15 particulier pour permettre le déroulement ultérieur d'opérations de manutention automatique des wafers. On équipe alors la station de manutention d'un détrompeur complémentaire (se présentant sous la forme d'un ergot saillant en relief destiné à être engagé dans le décrochement 220). En ne prévoyant qu'un seul détrompeur sur la station de manutention (donc situé à un des quatre " coins " de l'espace défini par les deux barres inférieures de la nacelle), on peut ainsi garantir que la nacelle est positionnée avec l'orientation voulue. Plus précisément, les wafers disposés dans une nacelle ne sont pas 25 orientés de manière aléatoire. On contrôle au contraire l'orientation de leurs faces (côté H ou H barre). Le détrompeur permet donc de contrôler la face des wafers qui est tournée vers une des extrémités longitudinales de la station de 30 manutention. Le détrompeur complémentaire de la station de manutention peut être associé à un centreur (élément saillant engagé dans l'espace E entre les deux barres, pour positionner la nacelle en vue de l'engagement d'un poussoir souleveur). Ceci est illustré sur la figure 6 qui représente un centreur 30 en forme générale de podium, dont la marche centrale 300 est à une première hauteur alors que les deux marches latérales 21 et 32 qui l'entourent sont toutes deux à une deuxième hauteur, inférieure. On précise que les " hauteurs " dont il s'agit ici n'ont rien à voir avec 10 les " hauteurs " évoquées plus haut en référence aux barres inférieures et supérieures des nacelles. Le centreur 30 est associé à une station de manutention, comprenant par exemple un poussoir pour soulever les wafers de la nacelle ou les y déposer. La marche 300 est destinée à être engagée dans l'espace E entre les deux barres inférieures de la nacelle. Les marches 31 et 32 sont destinées à recevoir les barres inférieures 21 et 22, respectivement. On remarque sur la marche 32 un élément saillant 320, qui est un 20 détrompeur destiné à coopérer avec le détrompeur 220 de la barre 22. Si la station de manutention comprend deux centreurs, situés aux deux extrémités avant et arrière de l'endroit destiné à recevoir le pied de la nacelle (i.e. les deux barres inférieures), un seul des deux centreurs comporte un tel détrompeur. Les figures 7a et 7b représentent de manière schématique une machine 40 destinée à réaliser une manutention de wafers ayant subi un recuit de détachement. Cette machine comporte des mâchoires M aptes à saisir des wafers W (et éventuellement à finaliser leur détachement). Les mâchoires M peuvent être déplacées selon la direction Y en regard de trois stations de manutention ST1, ST2, ST3. Une nacelle selon l'invention est disposée sur la station ST1 (les deux autres stations étant occupées par des cassettes qui constituent des contenants de wafers d'un type différent). On précise qu'une telle machine a fait l'objet d'un dépôt de demande de brevet, sous la numéro FR 01 10537. La figure 7b permet d'illustrer le positionnement de la nacelle 20 selon l'invention, sur la station ST1. La nacelle présente les faces désirées des wafers qu'elle contient (H ou H barre), à l'avant du poste. Ceci est obtenu de manière fiable par la 10 présence du détrompeur décrit plus haut. Un poussoir est associé au poste ST1 (deux autres poussoirs étant associés aux deux autres postes). Et les deux barres inférieures formant pied de la nacelle, ainsi que le détrompeur, permettent une mise en oeuvre rapide et fiable de la nacelle sur 15 une telle machine. REVENDICATIONS 1. Nacelle (20) de manutention de tranches (W) de matériau semiconducteur, comprenant des barres longitudinales (22, 23, 24) pourvues d'encoches disposées en regard les unes des autres de manière à définir des logements pour lesdites tranches, caractérisée en ce que la nacelle ne comporte que trois barres 10 longitudinales pourvues d'encoches. 2. Nacelle selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la nacelle comporte une quatrième barre longitudinale (21) ne comportant pas d'encoche, mais comportant un méplat (210) 15 orienté vers les tranches, de manière à présenter aux tranches avec ledit méplat une surface tangente au bord des tranches lorsque celles-ci sont disposées dans la nacelle. 3. Nacelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque encoche des barres a la forme générale d'un " Y " évidé entre ses deux branches. 4. Nacelle selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le pied du " Y " a une hauteur de l'ordre de 1 mm, la hauteur totale 25 du " Y " étant de l'ordre de 3 mm. 5. Nacelle selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisée en ce que l'angle entre les branches du " Y " est de l'ordre de 60 . 6. Nacelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nacelle est en verre de silice fondue. 7. Nacelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la nacelle comporte quatre barres, dont deux barres inférieures (21, 22) situées à une première hauteur et deux barres supérieures (23, 24) situées à une deuxième hauteur supérieure à la première hauteur, et une des deux barres inférieures présente un méplat alors que les trois autres barres comportent des encoches. 8. Nacelle selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une des barres servant de pied à la nacelle comporte un détrompeur (220) pour le positionnement de la nacelle sur une station de manutention. 9. Station de manutention destinée à recevoir une nacelle selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la station est munie d'un détrompeur complémentaire (320) de manière à sécuriser le positionnement de la nacelle avec une orientation 20 désirée.