Brevet FR2934083A1 — publié le 20100122

PROCEDE ET DISPOSITIF DE REGLAGE DE LA POSITION DE DEPOT D'UNE PLAQUETTE DE SEMI-CONDUCTEUR DANS UN FOUR La présente invention concerne la fabrication de circuits intégrés sur une plaquette de semi-conducteur, et plus particulièrement, l'installation dans un four d'une plaquette de semi-conducteur. Les fours utilisés pour la fabrication de circuits intégrés, et en particulier la cuisson de couches de résine photosensible, comprennent plusieurs unités de four comportant chacune une chambre de traitement prévue pour recevoir une plaquette de semi-conducteur à traiter. La chambre est refermée par un couvercle mobile entre une position haute dans laquelle la chambre est ouverte pour le chargement et le déchargement d'une plaquette, et une position basse de fermeture de la chambre. La chambre comprend des plots escamotables de support d'une plaquette, répartis sur la périphérie de celle-ci et permettant de déplacer la plaquette entre une position haute de chargement et une position basse de traitement. Le chargement et le déchargement d'une plaquette dans le four est effectué à l'aide d'un bras robotisé qui permet notamment d'introduire une plaquette dans la chambre de traitement en une position très précise. Les plaquettes doivent en effet être positionnées dans les unités de four en une position bien déterminée de manière à assurer que la plaquette subisse dans l'unité de four une élévation de température strictement homogène. A cet effet, le bras robotisé présente trois positions par unité de four, à savoir une position haute d'introduction d'une plaquette dans l'unité de four, une position médiane d'ajustement de la position de la plaquette dans l'unité de four, et une position basse dans laquelle il peut ressortir du four sans la plaquette qui est alors supportée par les plots. Une phase d'apprentissage est donc prévue pour permettre au système de commande du bras robotisé de mémoriser la position exacte où les plaquettes doivent être déposées dans chaque unité de four. Cette phase d'apprentissage est effectuée à chaque fois que le bras perd un repère de positionnement ou qu'un défaut de positionnement de plaquette dans une unité de four est détecté. La phase d'apprentissage nécessite l'arrêt de la chaine de fabrication et l'intervention d'un opérateur qui commande le déplacement du bras à l'aide d'un panneau de commande pour ajuster la position d'une plaquette dans une unité de four, jusqu'à ce que la plaquette ait atteint la position souhaitée. L'opérateur commande alors la mémorisation par le système de commande de la position du bras pour l'unité de four où se trouve la plaquette. La phase d'apprentissage comprend ainsi la mémorisation de la position de dépôt d'une plaquette dans chaque unité de four. Pour des raisons d'homogénéité du chauffage des plaquettes et d'encombrement, la chambre de traitement des unités de four utilisées dans la fabrication de circuits intégrés présente des dimensions de plus en plus réduites pour atteindre sensiblement le volume des plaquettes à traiter. Il en résulte que le moindre défaut de positionnement d'une plaquette dans une unité de four peut entrainer la casse de la plaquette notamment lors de la fermeture de l'unité de four, et donc l'arrêt de la chaine de fabrication pendant une durée relativement longue pour retirer de l'unité de four les morceaux de plaquette brisée. Egalement pour des raisons d'encombrement, la course de débattement du couvercle est très réduite, si bien qu'il est difficile pour un opérateur de voir si la plaquette est correctement positionnée à l'intérieur du four. La présente invention s'applique notamment aux machines de type DNS SK-2000 commercialisées par la société DAI NIPPON SCREEN. Une machine de ce type comprend 36 unités de four situées à 2,20 m de haut en moyenne. La détermination de la position de dépôt des plaquettes dans les unités de four nécessite un échafaudage à environ 1,30 m de haut, sur lequel doit monter l'opérateur pour observer la position de la plaquette dans chaque unité de four, et manipuler le bras robotisé à l'aide du panneau de commande. L'ajustement de la position d'une plaquette dans une unité prend environ 10 à 15 minutes, soit 6 à 9 heures pour la totalité de la phase d'apprentissage permettant de régler le système de commande du bras robotisé pour l'ensemble des unités d'une machine. Cette durée se trouve considérablement augmentée si une plaquette est mal positionnée et se brise lors de la fermeture de l'unité de four. Pour réduire la durée de la phase d'apprentissage, il a été envisagé d'utiliser les positions des unités de four les unes par rapport aux autres, pour déterminer la position de dépôt d'une plaquette dans chaque unité de four à partir d'une position de dépôt déterminée manuellement par un opérateur pour une unité de four. Il s'avère que cette solution n'est pas fiable et conduit à de nombreuses erreurs de positionnement de plaquettes dans les unités de four. Il est donc souhaitable de réduire la durée de la phase d'apprentissage et donc de faciliter l'ajustement de la position de dépôt d'une plaquette de semi-conducteur dans une unité de four et de pouvoir être assuré que la plaquette est correctement positionnée avant de fermer le four. Dans un mode de réalisation, il est prévu un procédé de chargement d'une plaquette de semi-conducteur dans une unité de traitement, comprenant des étapes d'ouverture de l'unité de traitement, insertion d'une plaquette dans l'unité de traitement, et ajustement de la position de la plaquette dans l'unité de traitement pour qu'elle soit dans une certaine position par rapport à des repères. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes d'insertion d'une caméra dans l'unité de traitement en regard des repères, acquisition par la caméra d'une image des repères et d'une partie de la plaquette, et affichage de l'image acquise sur un écran d'affichage, l'ajustement de la position de la plaquette étant effectué en fonction de la position de la plaquette par rapport aux repères sur l'image affichée. Selon un mode de réalisation, les repères sont des plots escamotables supportant le bord de la plaquette lorsque l'unité de traitement est en configuration ouverte. Selon un mode de réalisation, une image de chaque repère est acquise par une caméra respective, les images acquises de tous les repères étant affichées simultanément. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend des étapes de démontage d'une partie d'un couvercle de l'unité de traitement et de fixation en remplacement de la partie de couvercle, d'un module d'acquisition comprenant la caméra. Selon un mode de réalisation, les repères sont 30 éclairés pendant l'étape d'acquisition. Selon un mode de réalisation, l'unité de traitement est une unité de four. Selon un mode de réalisation, le procédé comprend une étape de surveillance de la température dans :l'unité 35 de four durant l'étape d'acquisition, et de génération d'un signal d'alarme si la température mesurée dépasse une valeur de seuil. Selon un mode de réalisation, l'unité de traitement est une unité de four appartenant à une machine de type 5 DNS SK2000. Dans un mode de réalisation, il est également prévu un procédé d'apprentissage pour la commande d'un bras robotisé de chargement et déchargement de plaquettes de semi-conducteur dans une machine comportant plusieurs 10 unités de traitement d'une plaquette, le procédé comprenant pour chaque unité de traitement des étapes de chargement à l'aide du bras robotisé d'une plaquette dans l'unité de traitement, d'ajustement à l'aide du bras robotisé de la position de la plaquette dans l'unité de 15 traitement, et de mémorisation de la position du bras robotisé pour l'unité de traitement lorsque la plaquette a atteint une position souhaitée. Selon un mode de réalisation, le chargement et le positionnement de la plaquette dans chaque unité de traitement est effectuée 20 conformément au procédé défini précédemment. Dans un mode de réalisation, il est également prévu un dispositif d'aide au positionnement d'une plaquette de semi-conducteur dans une unité de traitement, configuré pour être introduit dans une unité de traitement, et 25 comprenant une caméra configurée pour acquérir une image de repères par rapport auxquels la position d'une plaquette de semi-conducteur est à ajuster, et un circuit de traitement d'image pour générer des images visualisables sur un écran d'affichage. 30 Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend autant de caméras que de repères à visualiser dans l'unité de traitement pour effectuer le réglage de la position de la plaquette dans l'unité de traitement. Selon un mode de réalisation, le circuit de traitement d'image est configuré pour afficher simultanément les images acquises par toutes les caméras. Selon un mode de réalisation, le dispositif est configuré pour être fixé à l'unité de traitement en remplacement d'une partie de couvercle de l'unité de traitement. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un ou deux éléments d'éclairage de repère pour 10 chaque caméra. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend un circuit de surveillance de la température dans l'unité de traitement, configuré pour générer un signal d'alarme si la température mesurée dépasse une 15 valeur de seuil. Selon un mode de réalisation, le dispositif est configuré pour être monté sur une partie de couvercle d'une unité de four. Selon un mode de réalisation, l'unité de four est 20 une unité de four d'une machine de type DNS SK2000. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits dans ce qui suit, à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : 25 - la figure 1 représente schématiquement en coupe transversale une unité de four en configuration ouverte avec une plaquette de semi-conducteur en cours d'insertion dans le four, - la figure 2 représente en vue de dessus une plaquette 30 sur un plateau support d'unité de four, - la figure 3 représente schématiquement en coupe transversale une unité de four en configuration fermée, avec une plaquette de semi-conducteur à l'intérieur, - la figure 4 représente schématiquement un dispositif d'aide au réglage de la position de dépôt d'une plaquette dans une unité de four, selon un mode de réalisation, - la figure 5 est une vue schématique de profil d'un module d'acquisition du dispositif d'aide au réglage représenté sur la figure 4, - la figure 6 représente schématiquement en vue de face le module d'acquisition représenté sur la figure 5, - la figure 7 représente schématiquement en coupe transversale une unité de four équipée du module d'acquisition, - la figure 8 représente un écran de visualisation affichant des images fournies par le module d'acquisition. La figure 1 représente une unité de four 10 dans une configuration ouverte, par exemple d'une machine de type DNS SK-2000. L'unité de four 10 comprend une partie inférieure lla, un couvercle llb et un cadre 15 fixé au couvercle et formant des parois latérales de l'unité de four. La partie inférieure lla de l'unité de four loge un plateau 12 pour supporter une plaquette de semi-conducteur, et des plots 13a à 13f perpendiculaires au plateau 12, traversant le plateau et présentant une face supérieure s'étendant au dessus du plateau. La figure 1 représente également une plaquette de semi-conducteur 1 maintenue par un bras robotisé 19, en cours d'insertion dans l'unité de four 10. La figure 2 représente le plateau 12 de forme circulaire et une plaquette de semi-conducteur 1 maintenue au dessus du plateau par les plots 13a-13f. Sur la figure 2, les plots 13a-13f sont répartis dans l'unité de four de manière à pouvoir supporter la plaquette 1 par sa périphérie et à la maintenir sensiblement parallèle et centrée au-dessus du plateau 12. A cet effet, chaque plot 13a-13f comprend un ergot 14 formé sur la face supérieure du plot pour empêcher la plaquette de glisser latéralement et la maintenir dans une position sensiblement centrée au dessus du plateau 12. Les plots permettent au bras robotisé 19 de maintenir la plaquette par en dessous, de la déposer dans le four et de se retirer du four après avoir déposé la plaquette sur les plots. La plaquette présente classiquement une forme circulaire, avec des lignes de prédécoupe 5 permettant de séparer des microplaquettes 2 de forme sensiblement rectangulaire sur chacune desquelles doit être fermé un circuit intégré 3. Dans l'exemple de la figure 2, les plots 13a-13f sont au nombre de six et positionnés de manière à être régulièrement répartis autour d'une plaquette 1 lorsque cette dernière est centrée dans l'unité de four 10. La figure 3 représente l'unité de four 10 en configuration fermée, le bord inférieur du cadre 15 étant appliqué contre le bord de la partie inférieure lia de l'unité de four. Durant la fermeture de l'unité de four les plots 13a-13f s'escamotent entièrement dans le plateau 12, de sorte que la plaquette 1 se trouve supportée uniquement par le plateau 12. La plaquette doit être déposée sur les plots 13a- 13f, précisément entre les ergots 14, notamment, pour assurer une répartition uniforme de la température durant le traitement de la plaquette 1 dans l'unité de four 10. Le positionnement précis de la plaquette dans l'unité de four est également nécessaire en raison du diamètre des plots qui est relativement faible pour éviter que les plots affectent l'uniformité de la répartition de la température sur la plaquette durant le traitement de cette dernière. En effet, si la plaquette n'est pas centrée au dessus du plateau 12, elle risque de tomber entre les plots 13a-13f lorsque le bras robotisé 19 la dépose sur les plots et se retire de l'unité de four. La figure 4 représente un dispositif d'aide au réglage de la position de dépôt d'une plaquette dans une unité de four, selon un mode de réalisation. Le dispositif d'aide au réglage comprend un module d'acquisition 20 de la position de la plaquette 1 par rapport à chaque plot 13a-13f, et un module d'interface INTM. Le module INTM est configuré pour connecter le module d'acquisition 2C à un ordinateur 30 et fournir au module d'acquisition 20 les tensions d'alimentation nécessaires à son fonctionnement. Le module d'acquisition 20 comprend une ou plusieurs caméras 26 pour acquérir une image montrant chaque plot et la position du bord de la plaquette 1 par rapport au plot. Le module d'interface INTM comprend un circuit d'alimentation PWC alimentant le module 20 et un serveur vidéo VSRV connecté aux caméras 26 et générant à partir des signaux fournis par les caméras 26 des images exploitables par l'ordinateur 30. Les images générées par le serveur VSRV sont transmises à l'ordinateur 30. L'ordinateur 30, par exemple de type portable, dispose d'un logiciel adapté au traitement et à l'affichage des images fournies par le serveur VSRV, et d'un écran 31 pour les afficher. Les figures 5 et 6 représentent le module d'acquisition 20. Le module d'acquisition 20 comprend une plaque de circuit imprimé 21 sur laquelle sont montées des modules de caméra 22a-22f comprenant chacun une caméra 26. Chaque module 22a-22f est associé à un dispositif d'éclairage comprenant par exemple deux diodes électroluminescentes 27, 28 (figure 6) disposées de part et d'autre de l'objectif du module de caméra. Les diodes 27, 28 fournissent par exemple une lumière blanche. Le nombre de modules de caméra 22a-22f peut être prévu égal au nombre de plots 13a-13f de l'unité de four. Ainsi, dans l'exemple des figures 2 et 6, le module d'acquisition 20 comporte six modules de caméra 22a-22f comprenant chacun une caméra 26, répartis sur la plaque 21 de manière à pouvoir fournir des images de chacun des plots 13a-13f. Le module d'acquisition 20 peut également comprendre un module de surveillance de la température comprenant un capteur de température 29 et un émetteur de signal sonore 24, et un circuit de traitement du signal fourni par le capteur 29 pour déclencher l'émission d'un signal sonore si la température mesurée par le capteur dépasse une certaine valeur de seuil. L'ensemble du capteur 29, de l'émetteur 24 et du circuit de traitement est par exemple monté sur une plaquette 23. Ainsi, si le module d'acquisition 20 est placé dans un four trop chaud risquant d'endommager notamment les caméras 26, un signal sonore est émis. Il peut également être prévu d'envoyer un signal d'alarme au module d'interface INTM qui lui-même peut émettre un signal sonore au cas où la température mesurée par le capteur 29 dépasse la valeur de seuil. La figure 7 représente une unité de four 10 en configuration ouverte, une plaquette 1 étant maintenue sur les plots 13a-13f par le bras robotisé 19. Le module d'acquisition 20 est associé à l'unité de four 10, en étant fixé au cadre 15 préalablement séparé du couvercle llb. A cet effet, la plaque 21 présente une forme et des dimensions adaptées à celles du cadre 15, les modules de caméra 22a-22f étant engagés dans le cadre 15 et positionnés de manière à pouvoir fournir chacun une image d'un plot 13a-13f. Dans un mode de réalisation, les caméras 26 des modules 22a-22f sont à focale fixe et sans réglage de mise au point. Les modules 22a-22f sont alors montés au dessus de la plaque 21 à l'aide d'entretoises 22 dont la hauteur est ajustée de manière à ce que les images des plots 13a-13f fournies par les caméras soient nettes. Dans un autre mode de réalisation, les caméras 26 des modules 22a-22f sont à mise au point automatique ou de type autofocus, et ajustent la netteté de l'image pour que la surface supérieure de chaque plot 13a-13f soit nette dans les images fournies. Dans ce cas, les entretoises 22 peuvent être omises. La figure 8 représente une image composite 40 affichée par l'ordinateur 30. L'image composite 40 comprend une image de plot 41a-41f fournie par chaque module de caméra 22a-22f. Chaque image de plot 41a-41f montre le bord de la plaquette 1, l'un des plots 13a-13f et l'ergot 14 formé sur le plot. L'opérateur peut ainsi visualiser la position précise du bord de la plaquette 1 par rapport à chaque plot 13a-13f et en particulier par rapport à l'ergot 14 de chaque plot, et commander ._e bras robotisé 19 afin de positionner la plaquette 1 dans une position précise par rapport à chaque plot, de manière à ce que le bord de la plaquette soit à une même distance de chaque ergot 14. A cet effet, le logiciel de traitement d'image installé dans l'ordinateur 30 peut être configuré pour permettre d'agrandir une ou plusieurs des images de plot 41a-41f préalablement sélectionnées par l'opérateur. Lorsque la plaquette 1 est positionnée correctement par rapport aux plots 13a-13f, l'opérateur peut commander la mémorisation de la position du bras robotisé 19. Les caméras 26 peuvent être équipées d'un zoom 30 commandé par le logiciel de traitement d'image, de manière à pouvoir ajuster la taille de la portion d'image 41a-41f de chaque plot. Il apparaîtra clairement à l'homme de l'art que la présente invention est susceptible de diverses variantes 35 de réalisation et d'applications. En particulier, l'invention ne s'applique pas uniquement à des fours, ni à un type d'unité de four particulier, ni à une unité de four comportant un nombre de plots particulier, mais à toute unité de traitement dans laquelle la plaquette doit être précisément positionnée. Par ailleurs, d'autres repères que des plots peuvent être utilisés pour estimer la position de la plaquette dans l'unité de four. Il n'est pas non plus nécessaire que le nombre de modules de caméra corresponde au nombre de plots. Il peut ainsi être prévu que chaque module de caméra fournisse une image de plusieurs plots. Si les dimensions de l'unité de four le permettent, le module d'acquisition peut ne comporter qu'un seul module de caméra fournissant une image complète de la plaquette 1 et donc des plots répartis à la périphérie de la plaquette. REVENDICATIONS1. Procédé de chargement d'une plaquette de semi-conducteur (1) dans une unité de traitement (10), comprenant des étapes de : ouverture de l'unité de traitement (10), insertion d'une plaquette (1) dans l'unité de traitement, et ajustement de la position de la plaquette dans l'unité de traitement pour qu'elle soit dans une certaine position par rapport à des repères (13a-13f, 14), caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de : insertion d'une caméra (26) dans l'unité de traitement (10) en regard des repères (13a-13f, 14), acquisition par la caméra d'une image (41a-41f) des repères et d'une partie de la plaquette (1), et affichage de l'image acquise sur un écran d'affichage (31), l'ajustement de la position de la plaquette étant effectué en fonction de la position de la plaquette par rapport aux repères sur l'image affichée. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les repères sont des plots escamotables (13a-13f) supportant le bord de la plaquette (1) lorsque l'unité de traitement (10) est en configuration ouverte. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une image de chaque repère (13a-13f) est acquise par une caméra respective (22a-22f), les images acquises (41a-41f) de tous les repères étant affichées simultanément. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant des étapes de démontage d'une partie (llb) d'un couvercle de l'unité de traitement (10) et de 13fixation en remplacement de la partie de couvercle, d'un module d'acquisition (20) comprenant la caméra (26). 5. Procédé selon l'une des revendications 1. à 4, 5 dans lequel les repères (13a-13f) sont éclairés pendant l'étape d'acquisition. 6. Procédé selon l'une des revendications 1. à 5, dans lequel l'unité de traitement est une unité de four 10 (10). 7. Procédé selon la revendication 6, comprenant une étape de surveillance de la température dans l'unité de four (10) durant l'étape d'acquisition, et de génération 15 d'un signal d'alarme si la température mesurée dépasse une valeur de seuil. 8. Procédé selon l'une des revendications à 7, dans lequel l'unité de traitement est une unité de four 20 appartenant à une machine de type DNS SK2000. 9. Procédé d'apprentissage pour la commande d'un bras robotisé (19) de chargement et déchargement de plaquettes de semi-conducteur (1) dans une machine 25 comportant plusieurs unités de traitement (10) d'une plaquette, le procédé comprenant pour chaque unité de traitement des étapes de chargement à l'aide du bras robotisé (19) d'une plaquette (1) dans l'unité de traitement (10), d'ajustement à l'aide du bras robotisé 30 de la position de la plaquette dans l'unité de traitement, et de mémorisation de la position du bras robotisé pour l'unité de traitement lorsque la plaquette a atteint une position souhaitée, caractérisé en ce que le chargement et le 35 positionnement de la plaquette (1) dans chaque unité detraitement (10) est effectuée conformément au procédé selon l'une des revendications 1 à 8. 10. Dispositif d'aide au positionnement d'une 5 plaquette de semi-conducteur (1) dans une unité de traitement (10), caractérisé en ce qu'il est configuré pour être introduit dans une unité de traitement (10), et comprend : 10 une caméra (26) configurée pour acquérir une image (41a-41f) de repères (13a-13f) par rapport auxquels la position d'une plaquette de semi-conducteur est à ajuster, et un circuit de traitement d'image (VSRV, 30) pour 15 générer des images visualisables sur un écran d'affichage (31). 11. Dispositif selon la revendication 10, comprenant autant de caméras (22a-22f) que de repères 20 (13a-13f) à visualiser dans l'unité de traitement (10) pour effectuer le réglage de la position de la plaquette (1) dans l'unité de traitement (10). 12. Dispositif selon la revendication 11, dans 25 lequel le circuit de traitement d'image (VSRV, 30) est configuré pour afficher simultanément les images acquises par toutes les caméras (22a-22f). 13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 30 12, configuré pour être fixé à l'unité de traitement (10) en remplacement d'une partie de couvercle (llb) de l'unité de traitement. 14. Dispositif selon l'une des revendications 10 13, comprenant un ou deux éléments d'éclairage (27, 28) de repère (13a-13f) pour chaque caméra (22a-22f). 15. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14, comprenant un circuit de surveillance de la température (23) dans l'unité de traitement (10), configuré pour générer un signal d'alarme si la température mesurée dépasse une valeur de seuil. 16. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 15, configuré pour être monté sur une partie de couvercle (15) d'une unité de four (10). 17. Dispositif selon la revendication 16, dans lequel l'unité de four est une unité de four (10) d'une machine de type DNS SK2000.