Brevet FR3024057A1 — publié le 20160129

Procédé et station de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats La présente invention se rapporte à un procédé de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, telles que les plaquettes de semi-conducteurs ou de photomasques, les boîtes de transport pouvant avoir subi au préalable un nettoyage par un liquide, tel qu'un lavage à l'eau pure. Les boîtes de transport et de stockage déterminent un espace confiné sous pression atmosphérique, séparé de l'environnement d'utilisation et de transport du substrat, pour le transport et le stockage d'un ou de plusieurs substrats. Dans l'industrie de fabrication de semi-conducteurs, ces boîtes permettent de transporter les substrats, tels que des plaquettes semi-conductrices (ou « wafer » en anglais) ou des photomasques, d'un équipement à l'autre ou de stocker les substrats entre deux étapes de fabrication. On distingue notamment les boîtes standardisées de transport et de stockage de plaquettes à ouverture latérale de type FOUP (" Front Opening Unified Pod " en anglais) et FOSB (" Front Opening Shipping Box ") ou à ouverture par le fond de type SMIF Pod (" Standard Mechanical Interface Pod " en anglais), les boîtes dites " open cassette " en anglais, les boîtes standardisées de transport et de stockage de photomasques de type RSP (" Reticle SMIF Pod " en anglais) et les boîtes de transport de substrats pour l'industrie du solaire. Ces boîtes en matériau plastique, généralement en polymère, tel qu'en polycarbonate, peuvent être polluées par des gaz de procédés de fabrication, tels que les gaz HF, HCI, NH3, PGMEA, ces gaz étant relâchés notamment par les plaquettes semi-conductrices ayant subi des opérations préalables de fabrication. Les gaz relâchés peuvent s'adsorber à la surface des boîtes, puis diffuser dans le polymère, conduisant à l'accumulation de molécules polluantes dans le polymère. Ces molécules polluantes peuvent désorber ultérieurement, s'adsorber sur les substrats stockés dans ces boîtes, et éventuellement réagir chimiquement avec la surface, ce qui peut créer des défauts sur les surfaces des substrats. On prévoit donc le nettoyage régulier de ces boîtes par leur lavage avec un liquide tel que de l'eau déionisée, permettant de décontaminer la surface des 3024057 2 containers. Cependant, certains contaminants qui ont diffusé dans le plastique ne sont pas éliminés et restent donc une source possible de contamination. Par ailleurs, cette étape de lavage est suivie d'une étape de séchage pouvant être très longue, comportant par exemple une phase dans laquelle les boîtes de 5 transport sont chauffées par convection d'air chaud chauffé par infrarouges, et centrifugées, suivie d'une phase dans laquelle les boîtes de transport sont mises en attente à l'air libre. En effet, les résidus de fluide nettoyant et plus particulièrement de vapeur d'eau sont des contaminants importants qu'il est nécessaire de supprimer. On connait du document VV02009021941A1, un traitement de séchage après 10 lavage, qui prévoit notamment d'améliorer la décontamination en volume des boîtes. Ce traitement consiste à soumettre la boîte de transport à l'action combinée d'une pression gazeuse subatmosphérique et d'un rayonnement infrarouge. Le chauffage par rayonnement infrarouge permet de désorber efficacement les contaminants qui ont diffusé dans l'épaisseur du polymère et ainsi d'accélérer leur élimination. 15 Cependant, on cherche aujourd'hui à améliorer encore l'efficacité du traitement et à réduire la durée de traitement. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats présentant des parois confinant un volume destiné au stockage de substrats, 20 caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de traitement par plasma au cours de laquelle on soumet au moins une paroi intérieure de ladite boîte de transport à un plasma d'un gaz de traitement sous une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal. L'étape de traitement par plasma permet de traiter la paroi intérieure de la boîte 25 de transport en surface, soit par action chimique soit par action mécanique, pour éliminer les molécules contaminantes. En effet, le plasma apporte une énergie favorisant le décrochage par action mécanique des molécules attachées à la surface des boîtes de transport en matériau plastique. Le plasma peut aussi avoir une action chimique, car les espèces ionisées générées peuvent réagir avec les contaminants, ce 30 qui favorise leur élimination. La génération d'un plasma sur la boîte de transport permet donc d'accélérer la décontamination de surface par rapport à un simple chauffage sous vide. 3024057 3 Selon une ou plusieurs caractéristiques du procédé de traitement prise seule ou en combinaison, au cours de l'étape de traitement par plasma, on soumet au moins la paroi intérieure de la boîte de transport à un chauffage supérieur à 50°C, 5 tel qu'à 70°C ; on améliore ainsi en même temps la décontamination de la paroi intérieure de la boîte de transport en surface et en volume, au cours de l'étape de traitement par plasma, la pression gazeuse est comprise entre 1000 et 0,1 Pascal, au cours d'au moins une étape de traitement par plasma, le gaz de 10 traitement est choisi parmi un gaz noble, tel que l'argon, ou parmi un gaz réactif, tel que l'oxygène, l'azote ou la vapeur d'eau, au cours d'au moins une étape de traitement par plasma, le plasma est alternativement allumé et éteint à plusieurs reprises pendant une durée prédéterminée ; le plasma intermittent permet d'éviter la dégradation du 15 plastique des boîtes de transport pouvant résulter du bombardement du matériau par les espèces ionisées du plasma ou du vieillissement du plastique pouvant résulter de l'attaque chimique par les espèces ionisées et de la génération d'UV par le plasma, le procédé de traitement comporte une étape de traitement sans plasma 20 au cours de laquelle on soumet au moins la paroi intérieure de la boîte de transport à l'action combinée d'une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal et d'un chauffage supérieur à 50°C, au cours de l'étape de traitement sans plasma, la pression gazeuse est inférieure à la pression gazeuse de l'étape de traitement avec plasma, 25 au cours de l'étape de traitement sans plasma, la pression gazeuse est inférieure à 100 Pa, le procédé de traitement comporte une étape de traitement sans plasma précédée d'une étape de traitement par plasma, le procédé de traitement comporte une étape de traitement sans plasma 30 suivie d'une étape de traitement par plasma ; l'étape ultérieure de traitement par plasma peut permettre de conditionner les surfaces de la boîte de transport en modifiant l'angle de contact des surfaces, par exemple de manière que les boîtes de transport désorbent moins 3024057 4 qu'avant traitement ou de manière que la paroi intérieure de la boîte de transport adsorbe mieux qu'avant traitement, le procédé de traitement comporte une étape de traitement sans plasma précédée d'une étape préalable de traitement par plasma et suivie d'une 5 étape ultérieure de traitement par plasma, et les plasmas des étapes préalable et ultérieure de traitement par plasma sont distincts. L'invention a aussi pour objet une station de traitement de boîtes de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, comprenant : - une chambre étanche conformée pour recevoir au moins une paroi intérieure 10 d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, - des moyens de pompage raccordés à la chambre étanche, et - au moins une source de rayonnement infrarouge, caractérisée en ce qu'elle comporte une source plasma et une unité de 15 traitement configurée pour piloter les moyens de pompage, la source de rayonnement infrarouge et la source plasma pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats tel que décrit précédemment. 20 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple, sans caractère limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue schématique d'une station de traitement, - la figure 2 est un organigramme montrant les différentes étapes d'un 25 procédé de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique, - la figure 3 est un schéma illustrant un exemple d'un plasma intermittent avec des phases d'allumage et extinction du plasma dans un procédé de traitement, - la figure 4a représente un exemple de réalisation du procédé de 30 traitement, - la figure 4b représente un autre exemple de réalisation du procédé de traitement, 3024057 5 - la figure 4c représente un autre exemple de réalisation du procédé de traitement, - la figure 5a représente un autre exemple de réalisation du procédé de traitement, 5 - la figure 5b représente un autre exemple de réalisation du procédé de traitement, - la figure 5c représente un autre exemple de réalisation du procédé de traitement, et - la figure 6 représente un autre exemple de réalisation du procédé de 10 traitement. Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes numéros de référence. Les étapes du procédé sont numérotées à partir de 100. La figure 1 représente un exemple d'une station de traitement 1 de boîtes de 15 transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats. La station de traitement 1 comporte une chambre étanche 2 conformée pour recevoir au moins une paroi d'au moins une boîte de transport en matériau plastique 3, des moyens de pompage 4 raccordés à la chambre étanche 2, au moins une source de rayonnement infrarouge 5, une source plasma 6, et une unité de traitement 7. 20 La boîte de transport en matériau plastique comporte des parois confinant un volume intérieur destiné au stockage de substrats, tels que des plaquettes de semiconducteurs, des photomasques ou des films minces pour l'industrie du solaire. C'est un moyen de convoyage et de stockage atmosphérique de substrats. Une paroi de la boîte de transport 3 est par exemple une enveloppe périphérique creuse (figure 1) ou 25 une porte (non représentée) s'accouplant à l'enveloppe périphérique creuse 3 pour former une boîte, les parois intérieures étant celles définissant le volume intérieur destiné au stockage des substrats. La boîte de transport peut notamment être une enceinte de transport standardisée de type FOUP, FOSB, SMIF Pod, RSP ou " Open Cassette ", ou une 30 enceinte de transport de substrats pour capteurs solaires. La boîte de transport en matériau plastique est par exemple en polymère, tel qu'en matériau polycarbonate. 3024057 6 La station de traitement 1 peut être raccordée à un équipement de nettoyage par voie liquide de boîte de transport, comportant un moyen de convoyage de la boîte de transport, de l'équipement de nettoyage vers ladite station de traitement 1. L'unité de traitement 7 est configurée pour piloter les moyens de pompage 4, la 5 ou les sources de rayonnement infrarouge 5 et la source plasma 6 pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement 100 d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, tel qu'illustré en figure 2. Le procédé de traitement 100 comporte au moins une étape de traitement par plasma 103 ; 105 au cours de laquelle on place au moins une paroi de la boîte de 10 transport 3 dans la chambre étanche 2 pour la soumettre à un plasma d'un gaz de traitement sous une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal (ou 100 mbar), la paroi intérieure de la boîte de transport 3 pouvant avoir subi au préalable un nettoyage par un liquide, tel qu'un lavage à l'eau déionisée selon l'étape 101. On soumet au moins la face interne de la paroi de la boîte de transport 3 au 15 plasma. La pression gazeuse du gaz de traitement est par exemple comprise entre 1000 Pa (ou 10 mbar) et 0, 1 Pa (ou 10-3 mbar). On place une paroi de la boîte de transport ou la boîte de transport ouverte dans la chambre étanche 2, de manière à ne pas déformer la paroi de la boîte de transport lors de sa mise sous vide. 20 L'étape de traitement par plasma 103 ; 105 permet de traiter la paroi intérieure de la boîte de transport 3 en surface, soit par action chimique soit par action mécanique, pour éliminer les molécules contaminantes. En effet, le plasma apporte une énergie favorisant le décrochage par action mécanique des molécules attachées à la surface des boîtes de transport en matériau plastique. Le plasma peut aussi avoir une action 25 chimique, car les espèces ionisées générées peuvent réagir avec les contaminants, ce qui favorise leur élimination. La génération d'un plasma sur la boîte de transport permet donc d'accélérer la décontamination de surface par rapport à un simple chauffage sous vide. Le plasma est généré au moyen de la source plasma 6, par exemple de type 30 ICP, RF, microonde ou capacitive. La chambre étanche 2 comporte au moins un dispositif d'introduction de gaz de traitement 8, pour introduire au moins un gaz de traitement au cours de l'étape de traitement par plasma 103 ; 105. Le gaz de traitement peut être choisi parmi un gaz 3024057 7 noble tel que l'argon ou parmi un gaz réactif tel que l'oxygène, l'azote ou la vapeur d'eau. Dans le cas d'un plasma de gaz noble pourvu d'une énergie suffisante, les espèces ionisées peuvent avoir une action de pulvérisation ionique : les ions qui 5 bombardent la surface de la paroi intérieure de la boîte de transport 3 en matériau plastique vont arracher des molécules à la surface du matériau bombardé. Dans le cas d'un plasma de gaz réactif, les espèces ionisées créées sont susceptibles de réagir avec des molécules en surface du matériau : l'oxygène est notamment utilisé pour enlever des résidus de résine et l'hydrogène pour éliminer des 10 contaminants carbonés et les acides avec une efficacité plus importante qu'un simple chauffage sous vide de la boîte de transport. Le dispositif d'introduction de gaz de traitement 8 peut en outre également être utilisé pour introduire un gaz propre, tel que de l'azote sec, pour remettre la chambre étanche 2 à pression atmosphérique après traitement de la boîte de transport. 15 Selon un exemple de réalisation, le plasma est alternativement allumé et éteint à plusieurs reprises pendant une durée prédéterminée. L'alternance peut être périodique ou partiellement périodique. La durée prédéterminée sur laquelle le plasma est intermittent peut être la durée complète ou partielle de l'étape de traitement par plasma 103 ; 105. Par exemple, et tel que représenté sur la figure 3, le plasma est allumé, 20 éteint puis rallumé une fois, au cours d'une étape de traitement par plasma 103. Le plasma intermittent permet d'éviter la dégradation du plastique des boîtes de transport pouvant résulter du bombardement du matériau par les espèces ionisées du plasma ou du vieillissement du plastique pouvant résulter de l'attaque chimique par les espèces ionisées et de la génération d'UV par le plasma. 25 En outre, on peut soumettre au moins la paroi intérieure de la boîte de transport 3 à un chauffage supérieur à 50°C, tel que de l'ordre de 70°C, simultanément au plasma. On améliore ainsi en même temps la décontamination de la paroi intérieure de la boîte de transport 3 en surface et en volume. Par ailleurs, en chauffant la paroi de la boîte de transport 3 simultanément au plasma, on réduit les risques de condensation 30 ou solidification des espèces gazeuses, telle que la vapeur d'eau, pouvant notamment survenir lorsque le procédé de traitement débute par une étape de traitement par plasma 105 à très basse pression, tel qu'à une pression de l'ordre de 0.1 Pa (10-3 mbar). La température est cependant maintenue en dessous d'une limite de 3024057 8 température admissible au-delà de laquelle la boîte de transport en matériau plastique peut être dégradée, par exemple au-delà de 100°C. On peut prévoir également que le procédé de traitement 100 comporte une étape de traitement sans plasma 104 au cours de laquelle on soumet la paroi intérieure de la 5 boîte de transport 3 en matériau plastique à l'action combinée d'une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal et d'un chauffage supérieur à 50°C, tel que de l'ordre de 70°C, sans plasma. L'étape de traitement sans plasma 104 permet notamment d'accentuer le dégazage de la boîte de transport en volume. En effet, en l'absence de plasma et du 10 fait que la paroi de la boîte de transport 3 est chauffée, il est possible d'accélérer le dégazage par exemple en diminuant encore plus la pression gazeuse à laquelle la paroi de la boîte de transport 3 est soumise que lors de l'étape de traitement avec plasma 103 ; 105. Au cours de l'étape de traitement sans plasma 104, la pression gazeuse est par exemple inférieure à 100 Pa (ou 1 mbar), telle que comprise entre 15 100 Pa (ou 1 mbar), et 10-4 Pa (10-6 mbar). Le chauffage de la boîte de transport en matériau plastique au cours des étapes de traitement par plasma 103 ; 105 ou sans plasma 104 peut être réalisé en soumettant la paroi intérieure de la boîte de transport 3 à un rayonnement infrarouge. Le rayonnement infrarouge présente de préférence un spectre d'émission ayant des 20 intensités maximales au voisinage de la ou des longueurs d'onde d'absorption du ou des molécules contaminantes à éliminer. De préférence, le rayonnement infrarouge peut être modulé en amplitude. Le rayonnement infrarouge modulé en amplitude permet de maintenir la température du matériau de la boîte de transport en matériau plastique au voisinage d'une température 25 de consigne tout en contrôlant séparément le spectre d'émission d'infrarouges. Le rayonnement peut ainsi être choisi de manière à agir de façon préférentielle sur les molécules contaminantes à éliminer à base d'eau. Le rayonnement infrarouge peut également comprendre une étape initiale continue de mise à température appropriée de la surface à traiter pour accélérer la mise à température appropriée, réduisant ainsi 30 sensiblement le temps de traitement. Plusieurs configurations sont possibles au cours du procédé de traitement 100. 3024057 9 Selon un premier exemple illustré sur la figure 4a, le procédé de traitement comporte une étape de traitement sans plasma 104, précédée d'une étape de traitement par plasma 103 sans chauffage. Selon un deuxième exemple illustré sur la figure 4b, l'étape de traitement sans 5 plasma 104 est suivie d'une étape de traitement par plasma 103 sans chauffage. L'étape ultérieure de traitement par plasma peut permettre de conditionner les surfaces de la boîte de transport en modifiant l'angle de contact des surfaces, par exemple de manière que les boîtes de transport désorbent moins qu'avant traitement ou de manière que la paroi intérieure de la boîte de transport 3 adsorbe mieux qu'avant 10 traitement. On peut également prévoir que le procédé de traitement 100 comporte une étape préalable de traitement par plasma 103, suivie d'une étape de traitement sans plasma 104, suivie d'une étape ultérieure de traitement par plasma 103', comme illustré sur les figures 3 et 4c. Les plasmas des étapes préalable et ultérieure de traitement par 15 plasma 103, 103' peuvent être distincts : le gaz de traitement, la pression gazeuse et/ou l'énergie du plasma peuvent être différents dans les étapes préalable et ultérieure de traitement par plasma 103, 103'. En outre, les cycles représentés sur les figures 4a, 4b et 4c peuvent être répétés et/ou combinés. 20 Selon un autre exemple de réalisation, au cours de l'étape de traitement par plasma 105, on soumet la paroi intérieure de la boîte de transport 3 à un chauffage. Cette étape de traitement par plasma 105 chauffé peut être suivie d'une étape de traitement sans plasma 104 (figure 5a) ou précédée d'une étape de traitement sans plasma (figure 5b) ou une étape de traitement par plasma 105 chauffé peut précéder et 25 suivre une étape de traitement sans plasma 104 (figures 4c). En outre, les cycles représentés sur les figures 5a, 5b et 5c peuvent être répétés et/ou combinés. Egalement, d'autres combinaisons sont possibles, par exemple, le procédé peut comporter une première étape de traitement par plasma sans chauffage 103 suivie 30 d'une étape de traitement sans plasma 104, suivi d'une étape de traitement par plasma avec chauffage 105 (figure 6). 3024057 10 Selon un autre exemple, le procédé peut comporter une première étape de traitement par plasma avec chauffage 105 suivie d'une étape de traitement sans plasma 104, suivi d'une étape de traitement par plasma sans chauffage 103. Le procédé de traitement peut être suivi d'une étape de validation 106 (figure 2), 5 dans laquelle on mesure un paramètre représentatif de l'élimination des molécules contaminantes et on interrompt le traitement lorsque le paramètre représentatif atteint une valeur de référence d'un niveau satisfaisant de désorption de la paroi de la boîte de transport 3. Par exemple, le paramètre représentatif peut être la pression gazeuse, totale ou partielle, dans la chambre étanche 2. La mesure de la pression totale en 10 régime de vide limite du pompage est un indicateur du flux désorbé dans la chambre étanche 2, provenant en majorité du dégazage de la boîte de transport. Ainsi, grâce à une étape de traitement par plasma agissant en surface, on améliore l'élimination des molécules contaminantes et on réduit la durée de traitement. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats présentant des parois confinant un volume destiné au stockage de substrats, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape de traitement par plasma (103 ; 105) au cours de laquelle on soumet au moins une paroi intérieure de ladite boîte de transport (3) à un plasma d'un gaz de traitement sous une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal. 2. Procédé de traitement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de traitement par plasma (105), on soumet au moins la paroi intérieure de la boîte de transport (3) à un chauffage supérieur à 50°C. 3. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de traitement par plasma (103 ; 105), la pression gazeuse est comprise entre 1000 et 0, 1 Pascal. 4. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours d'au moins une étape de traitement par plasma (103 ; 105), le gaz de traitement est choisi parmi un gaz noble, tel que l'argon, ou parmi un gaz réactif, tel que l'oxygène, l'azote ou la vapeur d'eau. 5. Procédé de traitement selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au cours d'au moins une étape de traitement par plasma (103 ; 105), le plasma est alternativement allumé et éteint à plusieurs reprises pendant une durée prédéterminée. 6. Procédé de traitement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de traitement sans plasma (104) au cours de laquelle on soumet au moins la paroi intérieure de la boîte de transport (3) à l'action combinée d'une pression gazeuse inférieure à 10000 Pascal et d'un chauffage supérieur à 50°C. 7. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de traitement sans plasma (104), la pression gazeuse est inférieure à la pression gazeuse de l'étape de traitement avec plasma (103 ; 105). 8. Procédé selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape de traitement sans plasma (104), la pression gazeuse est inférieure à 100 Pascal. 3024057 12 9. Procédé de traitement selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de traitement sans plasma (104) précédée d'une étape de traitement par plasma (103 ; 105). 10. Procédé de traitement selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'il 5 comporte une étape de traitement sans plasma (104) suivie d'une étape de traitement par plasma (103 ; 105). 11. Procédé de traitement selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte une étape de traitement sans plasma (104) précédée d'une étape préalable de traitement par plasma (103 ; 105) et suivie d'une étape ultérieure de 10 traitement par plasma (103 ; 105), et en ce que les plasmas des étapes préalable et ultérieure de traitement par plasma (103 ; 105) sont distincts. 12. Station de traitement de boîtes de transport pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, comprenant : une chambre étanche (2) conformée pour recevoir au moins une paroi 15 intérieure d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats, des moyens de pompage (4) raccordés à la chambre étanche (2), et au moins une source de rayonnement infrarouge (5), caractérisée en ce qu'elle comporte une source plasma (6) et une unité de 20 traitement (7) configurée pour piloter les moyens de pompage (4), la source de rayonnement infrarouge (5) et la source plasma (6) pour la mise en oeuvre d'un procédé de traitement (100) d'une boîte de transport en matériau plastique pour le convoyage et le stockage atmosphérique de substrats selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25