Brevet FR2877641A1 — publié le 20060512

La présente invention concerne le domaine de la microélectronique et plus précisément la fabrication des circuits intégrés. Les circuits intégrés sont réalisés à partir de tranches ou plaques de silicium dont le diamètre peut atteindre 300 mm, aussi appelées wafers . Lors de la fabrication des composants électroniques semi-conducteurs, ces wafers subissent de nombreuses opérations (fabrication de couches, gravure, recuit, dépôt, dopage, ...). Les wafers, à différentes étapes ou à la fin du procédé de fabrication, peuvent être amenés à se déplacer sur un autre site pour effectuer certaines opérations du processus complet de fabrication du composant. Pour ce faire, ils sont généralement placés dans des boites de transport standardisées, par exemple les boites appelées dans cette industrie FOSB (pour: Front Opening Shipping Box). Différentes tailles de boites sont alors disponibles, adaptées aux tailles de wafers, et notamment les tailles suivantes 125, 150, 200 et 300 mm.... On le sait, les wafers sont très sensibles aux conditions environnementales et donc également à l'atmosphère des boites de transport ou de stockage. Les contraintes concernent en particulier le nombre de particules solides présentes dans l'atmosphère ainsi que le taux d'humidité relative à l'intérieur de la boite. Typiquement, le procédé actuellement pratiqué pour conditionner des FOSB avant expédition sur un autre site est le suivant: - une fois les wafers transférés au FOSB (transfert automatique), le FOSB est fermé manuellement en salle blanche et stocké en salle blanche. - au déclenchement d'une demande d'expédition, le FOSB est ensaché dans une simple ou double enveloppe, de type dry pack , en polyéthylène ou polyéthylène métallisé. L'opération d'ensachage peut se faire sous vide ou sous atmosphère. On conçoit alors qu'il soit difficile, voire impossible, avec une telle procédure, d'obtenir la qualité d'atmosphère désirée à l'intérieur du FOSB, ceci pour les raisons suivantes: - Une fois sa porte fermée, le FOSB représente un ensemble très hermétique, et il est dès très difficile d'extraire l'atmosphère présente à l'intérieur du FOSB, mais d'autre part la mise en dépression du FOSB génère des forces pouvant aller jusqu'à la destruction de la boite. Il n'est donc pas possible d'atteindre un niveau de vide important et d'extraire de façon efficace l'atmosphère à l'intérieur de la boite. - Il y a désorption de l'humidité emprisonnée dans les parois vers l'intérieur et/ou l'extérieur de la boite. - Les possibilités de modifier le FOSB lui même (par exemple pour créer des orifices qui permettraient l'introduction d' un injecteur) sont nulles, on peut même dire que l'intégrité du FOSB doit rester totale. Dans ce contexte, il est dès lors très difficile de garantir une teneur en humidité de l'atmosphère après fermeture du FOSB qui soit très faible, et en tout cas inférieure à la valeur limite acceptée par chaque industriel (le plus souvent 20 à 30 % d'humidité relative dans des conditions de température ambiante). Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle procédure et installation permettant de réaliser une atmosphère (préférentiellement inerte) sensiblement exempte d'humidité à l'intérieur d'une boite de stockageltransport (par exemple de type FOSB ), avant son ensachage, dans le but de réaliser l'expédition des wafer en garantissant un niveau acceptable de composition d'atmosphère (selon chaque utilisateur: 02, H2O, nombres de particules solides etc...). La présente invention concerne alors un procédé de conditionnement de l'atmosphère d'au moins une boite de transport de wafers (par exemple de type FSOB) mettant en oeuvre les étapes suivantes: i) la boite, comportant des wafers, est placée dans une enceinte de conditionnement munie de moyens d'arrivée de gaz, la porte de la boite étant entrouverte pour permettre la mise en contact de l'atmosphère de l'enceinte avec l'atmosphère régnant dans la boite; j) on procède à la fermeture de la porte de l'enceinte et on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de conditionnement durant une durée de conditionnement; k) à l'issue de la durée de conditionnement, la porte de l'enceinte est ouverte et on procède à la fermeture immédiate de la porte de la boite. Le procédé selon l'invention peut par ailleurs adopter l'une ou plusieurs de caractéristiques techniques suivantes: - l'alimentation de l'enceinte à l'aide du débit de conditionnement est réalisée selon un double débit de la façon suivante: a) on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de purge durant une durée de purge; b) à l'issue de la durée de purge on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de maintien durant une durée de maintien, le débit de maintien étant nettement inférieur au débit de purge; c) à l'issue de la durée de maintien, on procède à l'étape k). - la boite est ensuite ensachée sous atmosphère sensiblement exempte d'humidité ou bien sous vide. - la boite est ensuite stockée sous atmosphère contrôlée en attente d'être ensachée avant une éventuelle expédition. - la boite est, après ensachage, stockée sous atmosphère contrôlée. préalablement à l'étape i), la boite, vide de tout wafer, et avant son chargement à l'aide de wafers, est soumise au pré-traitement de séchage suivant: ii) la boite est placée dans une enceinte de conditionnement munie de moyens d'arrivée de gaz, la porte de la boite étant entrouverte pour permettre la mise en contact de l'atmosphère de l'enceinte avec l'atmosphère régnant dans la boite; jj) on procède à la fermeture de la porte de l'enceinte et on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de séchage durant une durée de séchage, la durée de séchage étant apte à permettre le séchage de la boite. - préférentiellement, l'alimentation de l'enceinte à l'aide du débit de séchage est réalisée selon un double débit de la façon suivante: on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de purge durant une durée de purge; à l'issue de la durée de purge on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de maintien durant une durée de maintien, le débit de maintien étant nettement inférieur au débit de purge. - le débit de purge est supérieur à au moins 10 fois le débit de maintien. - la durée de purge est telle que le volume de purge ainsi injecté dans l'enceinte correspond à au moins 3 fois le volume de cette enceinte. A titre illustratif: - la durée de purge peut être avantageusement située entre 5 minutes et 60 minutes; - le débit de maintien est réglé avantageusement de manière à obtenir 0,1 à 3 renouvellements du volume de l'enceinte utilisée, sachant que la durée de maintien est fonction notamment des spécifications de l'industriel en terme de qualité finale de l'atmosphère désirée à l'intérieur de la boite, notamment concernant le taux d'humidité relative, mais également des matériaux en présence et notamment de la quantité d'eau initiale absorbée dans les matériaux constituant la boite et les wafers. Le procédé selon la présente invention pourra être mis en oeuvre dans tout type d'enceinte de stockage (et chacun sait qu'elles sont très nombreuses et très variées sur le marché) mais on privilégiera, vus les cahiers des charges très rigoureux de cette industrie, les enceintes les plus performantes, et en particulier l'enceinte décrite dans le document EP-1 333 469 au nom de la Demanderesse. Un exemple de mise en oeuvre de l'invention va maintenant être décrit, en regard de la figure unique annexée, rapportant les résultats de deux essais réalisés sur des boites FOSB vides dans les conditions suivantes: i) la boite FOSB, vide, est placée dans une enceinte de stockage conforme au document EP-1 333 469 ci-dessus évoqué, la porte de la boite FOSB étant entrouverte pour permettre la mise en contact de l'atmosphère de l'enceinte avec l'atmosphère régnant dans la boite FOSB; j) on procède à la fermeture de la porte de l'enceinte et on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de purge (voisin de 10 m3lh) durant une durée de purge (voisine de 5 mn) ; k) à l'issue de la durée de purge on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de maintien (voisin de 2 m3/h) durant une durée de maintien (6h dans le premier cas, 158 h dans le second cas) ; I) à l'issue de la durée de maintien, la porte de l'enceinte est ouverte et on 30 procède à la fermeture immédiate de la porte de la boite FOSB. On conçoit que l'on doit entendre par la notion de fermeture immédiate selon la présente invention le fait que l'on précède à cette fermeture dans les 5 secondes suivant l'arrêt du débit de conditionnement ou de maintien. La figure unique annexée montre la reprise d'humidité observée, dans les deux cas cités (temps de maintien de 6h et de 158h) sans qu'il ait été procédé à l'ensachage du FOSB après conditionnement. Sachant que pour étudier la reprise d'humidité, le FOSB est positionné à l'atmosphère ambiante (HR > 50 %) la pièce n'étant pas régulée en température. II faut noter d'autre part que l'objectif visé était une reprise d'humidité relative n'excédant pas 27% (à température ambiante voisine de 25 C) quand la boite FOSB devait être réutilisée pour une étape ultérieure. II faut noter enfin qu'un analyseur d'humidité relative, autonome, avec enregistreur de données intégré, avait été enfermé dans la boite FOSB ainsi traitée. On peut alors procéder aux commentaires suivants concernant ces résultats: - dans le cas N 1 une reprise d'humidité relative de 27% est observée après 7 heures; - dans le cas N 2 (où bien sur on a pris un temps beaucoup plus important en maintien pour parfaitement assécher l'atmosphère interne de la boite), on ne reprend 27 % d'humidité relative qu'après 44 heures. - on doit attribuer cette reprise d'humidité dans tous les cas, une fois la porte de la boite fermée, au fait notamment que le joint de fermeture de la porte présente tout de même une certaine porosité, et que donc l'humidité parvient depuis l'extérieur à migrer au travers du joint, sans oublier les entrées d'humidité au travers des parois du FOSB qui est élaboré en matériau polymère. - on notera aussi que l'apparence de la seconde courbe (cas 158h) est tout à fait normale et doit être attribuée au fait qu'au fil des jours et des nuits la température extérieure varie ce qui influence la valeur de l'Humidité Relative mesurée. On voit bien alors que dans le cas N 1 il serait préférable, pour ce site utilisateur considéré, de réaliser l'ensachage dans les 6h suivant la fermeture, 30 alors que dans le cas N 2 on aurait beaucoup plus de temps (environ 44h). REVENDICATIONS, 1. Procédé de conditionnement de l'atmosphère d'au moins une boite de transport de wafers notamment de type FSOB, mettant en oeuvre les étapes suivantes: i) la boite, comportant des wafers, est placée dans une enceinte de conditionnement munie de moyens d'arrivée de gaz, la porte de la boite étant entrouverte pour permettre la mise en contact de l'atmosphère de l'enceinte avec l'atmosphère régnant dans la boite; j) on procède à la fermeture de la porte de l'enceinte et on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de conditionnement durant une durée de conditionnement; k) à l'issue de la durée de conditionnement la porte de l'enceinte est ouverte et on procède à la fermeture immédiate de la porte de la boite. 2. Procédé de conditionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'alimentation de l'enceinte à l'aide du débit de conditionnement est réalisée selon un double débit de la façon suivante: a) on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de purge durant une durée de purge; b) à l'issue de la durée de purge on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de maintien durant une durée de maintien, le débit de maintien étant nettement inférieur au débit de purge; c) à l'issue de la durée de maintien, on procède à l'étape k) d'ouverture de la porte de l'enceinte et de fermeture immédiate de la porte de la boite. 3. Procédé de conditionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la boite est ensuite ensachée sous atmosphère 25 sensiblement exempte d'humidité ou bien sous vide. 4. Procédé de conditionnement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la boite est ensuite stockée sous atmosphère contrôlée en attente d'être ensachée avant une éventuelle expédition. 5. Procédé de conditionnement selon la revendication 3, caractérisé en ce que la boite est après ensachage stockée sous atmosphère contrôlée. 6. Procédé de conditionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que préalablement à l'étape i), la boite, vide de tout wafer, et avant son chargement à l'aide de wafers, est soumise au prétraitement de séchage suivant: ii) la boite est placée dans une enceinte de conditionnement munie de moyens d'arrivée de gaz, la porte de la boite étant entrouverte pour permettre la mise en contact de l'atmosphère de l'enceinte avec l'atmosphère régnant dans la boite; jj) on procède à la fermeture de la porte de l'enceinte et on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de séchage durant une durée de séchage, la durée de séchage étant apte à permettre le séchage de la boite. 7. Procédé de conditionnement selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'alimentation de l'enceinte à l'aide du débit de séchage est réalisée selon un double débit de la façon suivante: - on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de purge durant une durée de purge; - à l'issue de la durée de purge on alimente l'enceinte en gaz à l'aide d'un débit de maintien durant une durée de maintien, le débit de maintien étant nettement inférieur au débit de purge. 8. Procédé de conditionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le débit de purge est supérieur à au moins 10 fois le débit de maintien. 9. Procédé de conditionnement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la durée de purge est telle que le volume de purge ainsi injecté dans l'enceinte correspond à au moins 3 fois le volume de cette en- ceinte.