FR2791809A1 - Procede et dispositif de traitement d'articles stockes dans des conteneurs et appareil de stockage dote d'un tel dispositif - Google Patents
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Abstract
Ce dispositif de traitement d'articles stockés dans au moins un conteneur (12) comprend des moyens (14) d'alimentation des conteneurs en un gaz de traitement et des moyens (16) de purge continue des conteneurs, les moyens d'alimentation étant équipés de moyens (22) de réglage de la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs. Les moyens de purge comportent un éjecteur à gaz (28) raccordé en sortie des conteneurs (12) et alimenté par un gaz moteur de manière à régler la pression du gaz de traitement en aval des conteneurs (12) et contrôler ainsi le débit du gaz de traitement dans ces derniers.
Description
I La présente invention est relative à un dispositif et à un procédé de
traitement d'articles stockés dans un ou plusieurs conteneurs, particulièrement adaptés pour le
traitement de plaquettes de silicium disposées dans des conteneurs de stockage.
Elle se rapporte également à un appareil de stockage de plaquettes de silicium utilisant un tel dispositif. Les plaquettes de silicium sont souvent stockées dans des conteneurs lorsqu'elles sont en attente de cycles de production, afin de diminuer les effets de la
contamination moléculaire d'origine atmosphérique.
Afin de diminuer ou d'éliminer la formation d'oxydes initiée par la présence de molécules d'eau ou d'oxygène près de la surface de la plaquette, il est connu de rendre inerte le volume intérieur des conteneurs en faisant circuler à l'intérieur de ces derniers un
flux de gaz de traitement, par exemple de l'azote.
Selon cette technique, il est nécessaire de contrôler précisément le débit du gaz de traitement dans les conteneurs, ainsi que la pression de ce gaz, d'une part, pour éliminer efficacement la formation des oxydes et, d'autre part, pour éviter d'altérer les conteneurs, ce qui serait susceptible d'engendrer une contamination des plaquettes, dans la mesure o ils ne sont pas adaptés pour supporter des variations de pression supérieures ou
inférieures à quelques dizaines de millibars.
On connaît, dans l'état de la technique, des dispositifs de traitement d'articles stockés dans des conteneurs, du type comprenant des moyens d'alimentation des conteneurs en un gaz de traitement et des moyens de purge continue des conteneurs, les moyens d'alimentation étant équipés de moyens de réglage de la pression du gaz de
traitement en amont des conteneurs.
Dans ce type de dispositif, la régulation du débit est effectuée en utilisant des contrôleurs de débit massique à base de semi- conducteurs. Il présente donc une fiabilité relativement médiocre dans la mesure o leur dérive est relativement fréquente et o ils sont susceptibles de présenter des défauts de fonctionnement dus à des pannes d'origine électrique.
En outre, de tels dispositifs présentent un coût relativement important.
Le but de l'invention est de pallier ces inconvénients et de fournir un dispositif de traitement d'articles capable de contrôler de façon fiable le débit et la pression du gaz
de traitement dans les conteneurs et ce, avec un coût relativement faible.
Elle a donc pour objet un dispositif de traitement d'articles du type précité, caractérisée en ce que les moyens de purge comportent un éjecteur à gaz raccordé en sortie des conteneurs et alimenté par un gaz moteur de manière à régler la pression du gaz de traitement en aval des conteneurs et contrôler ainsi le débit du gaz de traitement dans ces derniers. Ainsi, les éléments utilisés pour régler le débit et la pression du gaz de traitement sont constitués par des éléments mécaniques. Le contrôle du débit et de la
pression est donc effectué avec une fiabilité accrue.
Le dispositif de traitement d'articles selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prises isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles: l'éjecteur à gaz constitue un moyen de dilution du gaz de traitement, le débit du gaz moteur constituant un moyen de contrôle de la teneur en gaz de traitement dans le mélange gazeux en sortie de l'éjecteur; - l'éjecteur comporte deux buses coaxiales interne et externe alimentées respectivement en gaz moteur et en gaz de traitement, le rapport des aires de passage des buses constituant un moyen de réglage de la pression aval des conteneurs; - les moyens de réglage de la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs comportent un détendeur interposé entre une source d'alimentation en gaz de traitement et l'entrée des conteneurs; - il comporte une canalisation s'étendant entre l'entrée et la sortie des conteneurs et dotée d'un passage de section interne adaptée pour maintenir sensiblement constant le débit du gaz de traitement dans l'éjecteur lorsque le nombre de conteneurs varie; et
- il comporte en outre un déverseur raccordé en sortie de l'éjecteur.
L'invention a également pour objet un appareil de stockage de plaquettes de silicium comprenant un ensemble de conteneurs de stockage des plaquettes à l'abri de l'air ambiant, caractérisé en ce qu'il est doté d'un dispositif de traitement d'articles tel que défini ci-dessus, en vue du traitement des plaquettes, le gaz de traitement comportant un
gaz inerte, notamment de l'azote ou de l'argon, ou est constitué d'air purifié.
Un autre objet de l'invention est un procédé de traitement d'articles stockés dans des conteneurs, au moyen d'un dispositif de traitement tel que défini ci-dessus, le procédé consistant à alimenter les conteneurs en un gaz de traitement et à purger en continu les conteneurs de manière à faire circuler le gaz de traitement à travers ces derniers, caractérisé en ce que la circulation du gaz de traitement est obtenue en réglant la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs, en alimentant un éjecteur à gaz, connecté en sortie des conteneurs, par un gaz moteur et en réglant au moins un paramètre choisi par le débit et la pression du gaz moteur de manière à régler la pression dudit gaz de traitement en aval des conteneurs et contrôler ainsi le débit dudit gaz de traitement
dans ces derniers.
Selon une caractéristique particulière de ce procédé, le mélange gazeux en sortie de l'éjecteur étant destiné à être rejeté vers l'air ambiant, on détermine le rapport entre les aires de passage de buses coaxiales, externe et interne, de l'éjecteur, alimentées respectivement en gaz de traitement et en gaz moteur, en fonction d'un rapport maximum entre les débits du gaz de traitement et du gaz moteur correspondant à une teneur maximale du gaz de traitement en sortie de l'éjecteur et d'un rapport entre les pressions du
gaz de traitement en aval des conteneurs et du gaz moteur.
En variante, l'éjecteur étant destiné à être raccordé, en sortie, à une canalisation d'extraction du gaz de traitement, on détermine le rapport entre les aires de passage de buses coaxiales, externe et interne, de l'éjecteur, alimentées respectivement en gaz de traitement et en gaz moteur, en fonction du rapport maximum entre les pressions du mélange gazeux en sortie de l'éjecteur et du gaz de traitement, et l'on détermine le rapport minimum entre les débits du gaz de traitement et du gaz moteur en fonction dudit
rapport de pression.
D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description suivante,
donnée uniquement à titre d'exemple, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente un dispositif de stockage de plaquettes de silicium conforme à l'invention; - la figure 2 est une vue d'un éjecteur à gaz utilisé dans le dispositif de la figure 1; - la figure 3 montre une abaque permettant la détermination des paramètres statiques et dynamiques de l'écoulement du gaz de traitement et des caractéristiques géométriques de l'éjecteur de la figure 2; et - la figure 4 représente un autre exemple de réalisation du dispositif de
traitement de la figure 1.
Sur la figure 1, on a représenté, de façon schématique, un dispositif de traitement d'articles stockés dans des conteneurs, désigné par la référence numérique
générale 10.
Les conteneurs 12 sont réalisés en matière plastique, par exemple en un polycarbonate. Le traitement consiste à faire circuler dans les conteneurs 12 un flux de gaz de traitement. Une application particulièrement intéressante de ce dispositif est le traitement de plaquettes de silicium stockées dans des conteneurs 12 lorsqu'elles sont en attente de
cycles de production.
Pour cette application, pour le traitement des plaquettes de silicium, on fait circuler dans les conteneurs 12 un flux de gaz inerte adapté pour rendre inerte l'intérieur des conteneurs en éliminant, en continu, la formation de l'oxyde natif engendré par la
présence de molécules d'eau ou d'oxygène près de la surface des plaquettes.
Pour ce faire, le dispositif 10 comporte des moyens 14 d'alimentation des
conteneurs en gaz de traitement et des moyens 16 de purge continue des conteneurs.
Les moyens d'alimentation 14 comportent une source 18 de gaz de traitement, constitué par un gaz inerte, tel que de l'azote, de l'argon, ou par de l'air purifié pour le traitement d'articles non sensibles à l'oxygène, le gaz de traitement étant dépourvu de
contamination particulière ou d'H20.
Dans l'exemple représenté sur la figure 1, qui illustre un mode de réalisation particulièrement adapté pour un dispositif agencé sous la forme d'un appareil portatif, la
source 18 est constituée par une bouteille de gaz comprimé.
Bien entendu, en variante, et comme cela sera décrit en référence à la figure 4, la source de gaz de traitement peut être constituée par la sortie d'une conduite fixe
d'alimentation en gaz de traitement.
La source 18 est raccordée, en sortie, à une canalisation 20 d'alimentation des conteneurs 12, laquelle canalisation est dotée d'un détendeur 22 assurant le réglage de la
pression du gaz de traitement en amont des conteneurs.
Des moyens de mesure de la pression différentielle et du débit du gaz de
traitement, désignés par les références numériques 24 et 26, équipent la canalisation 20.
Les moyens de purge 16 comportent, quant à eux, un éjecteur à gaz 28 raccordé en sortie des conteneurs 12 et assurant le réglage de la pression du gaz de traitement en aval de ces derniers, de manière à contrôler via la conductance hydraulique
des conteneurs, le débit de ce gaz à travers ces derniers.
En se référant également à la figure 2, l'éjecteur à gaz 28 comporte deux buses
coaxiales 30 et 32, respectivement interne et externe.
La buse externe 32 est raccordée à la sortie des conteneurs 12, tandis que la buse interne 30 est alimentée en un gaz moteur délivré par une source 34 d'alimentation
en gaz.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, la source d'alimentation en gaz moteur 34 est constituée par une bouteille de gaz comprimé raccordée à la buse interne 30 au moyen d'une canalisation d'alimentation 36. Cette dernière est dotée d'un détendeur 38 assurant un réglage de la pression du gaz moteur dans
la canalisation 36, et d'un organe 40 de mesure de la pression dans la canalisation 36.
La source de gaz moteur peut toutefois être constituée par la sortie d'une
conduite d'alimentation correspondante, comme cela sera décrit en référence à la figure 4.
Le gaz moteur peut être constitué par tout type de gaz approprié pour l'utilisation envisagée. Toutefois, on utilise, de préférence, de l'air ou de l'oxygène afin de permettre, comme cela sera mentionné par la suite, de rejeter le mélange gazeux en sortie de l'éjecteur 28 vers l'atmosphère, en faisant baisser la teneur du gaz de traitement jusqu'à une valeur inférieure à une valeur maximale admissible, par dilution de ce dernier dans le
gaz moteur.
Ainsi, par exemple, en diluant suffisamment le gaz de traitement dans un tel
gaz moteur, on rend le mélange respirable.
Chaque conteneur 12 est caractérisé par sa conductance hydraulique, schématisé par un orifice calibré 01, laquelle conductance est utilisée pour réguler de façon fiable et indépendante le débit dans chacun des conteneurs et rendre le débit dans ces derniers dépendants uniquement de la pression en amont et en aval des conteneurs. En
variante, un orifice calibré peut être prévu en entrée de chaque conteneur.
Le dispositif 10 est en outre doté d'une canalisation 42 s'étendant entre l'entrée et la sortie des conteneurs, cette canalisation étant dotée d'un passage 02 de section interne adaptée pour maintenir sensiblement constant le débit du gaz de traitement à travers l'éjecteur quelque soit le nombre de conteneurs, et en particulier, d'assurer un débit permanent de gaz de traitement dans les canalisations, même en l'absence des conteneurs,
afin d'éviter tout risque de contamination des canalisations du dispositif 10.
Le dispositif est complété par un ensemble de vannes, tel que 44, permettant de commander l'écoulement des gaz moteur et de traitement dans les canalisations 20 et
36, ainsi que par une unité 46 d'analyse du mélange gazeux en sortie de l'éjecteur 28.
En outre, il est possible de doter le dispositif d'un ou de plusieurs filtres à particules (non représentés) en aval du détendeur 22 pour éviter toute contamination dans
les conteneurs.
Le dispositif de traitement qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. Après ouverture des vannes 44, le gaz de traitement et le gaz moteur circulent
dans les canalisations d'alimentation 20 et 36, respectivement.
Sous l'action du détendeur 22 équipant la canalisation 20 d'alimentation des conteneurs 12 en gaz de traitement, la pression de ce dernier, en amont des conteneurs 12,
est réglée à une valeur prédéterminée.
Le gaz moteur, quant à lui, alimentant la buse interne 30 de l'éjecteur 28,
provoque une aspiration du gaz de traitement.
Plus particulièrement, et comme cela va être décrit en référence à la figure 3, les caractéristiques statiques et dynamiques de l'écoulement du gaz moteur dans la buse interne 30, à savoir la pression et le débit du gaz, ainsi que le rapport entre les aires de passage A2 et AI des buses externe 32 et interne 30, respectivement, permettent le réglage des caractéristiques statiques et dynamiques de l'écoulement du gaz de traitement
en aval des conteneurs 12.
En effet, en réglant la pression et/ou le débit du gaz moteur dans la buse interne 30, on règle la pression du gaz de traitement en aval des conteneurs et l'on contrôle
ainsi le débit du gaz de traitement dans ces derniers.
De même, ce faisant, on détermine la concentration du gaz de traitement en
sortie de l'éjecteur 28.
La méthode de détermination des caractéristiques statiques et dynamiques des écoulements de gaz de traitement et de gaz moteur, ainsi que des caractéristiques de l'éjecteur, et de la teneur en gaz de traitement dans le mélange gazeux en sortie de
I'éjecteur 28 va maintenant être décrite en référence à la figure 3.
Dans la suite de la description, on considérera que le gaz de traitement est
constitué par de l'azote, et que le gaz moteur est constitué par de l'air.
On considérera par ailleurs, par exemple, que le débit Wob de gaz de traitement à obtenir, fonction du nombre de conteneurs, est de 35 normaux litres par minute et que la
pression Pob à obtenir en aval des conteneurs est de 1000 millibars absolus.
Comme mentionné précédemment, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 et 2, l'installation 10 constitue, de préférence, un système portable incorporant les sources 18 et 34 d'alimentation en gaz de traitement et en gaz moteur, l'éjecteur 28 associé à l'unité 46 d'analyse ainsi que les différentes canalisations
d'alimentation 20 et 36 dotées de leur moyen de réglage de pression.
Selon cet exemple de réalisation, la sortie de l'éjecteur est destinée à être mise en communication avec l'air ambiant, par exemple l'air d'une salle blanche, dans laquelle
sont entreposés les conteneurs 12 de stockage de plaquettes de silicium.
Afin d'éviter toute contamination de l'atmosphère de la salle blanche, et en particulier tous risques d'asphyxie pour les opérateurs, il convient de rejeter, en sortie de l'éjecteur, un mélange gazeux contenant une teneur minimale en oxygène, fixée par
exemple à 18%.
La teneur minimale en oxygène impose un rapport maximum entre le débit
Wob du gaz de traitement et le débit Woa du gaz moteur, fixé à 0,164.
Comme on le voit sur la figure 3, ce rapport minimum correspond à un rapport entre la pression Pob du gaz de traitement en aval des conteneurs et la pression Poa du gaz moteur égal à 0,10, pour un rapport A2/A1 entre les aires de passage des buses
externe et interne égal à 5.
Ainsi, pour l'obtention de la valeur souhaitée du débit Wob de gaz de traitement dans les conteneurs, il convient de régler le débit Woa du gaz moteur à une
valeur au moins égale à environ 213 litres normaux par minute.
De même, il convient de régler la pression Poa du gaz moteur à une valeur au
plus égale à 10 bars absolus.
On notera que ces conditions correspondent à un rapport entre la pression P03
en aval de l'éjecteur et la pression Pob du gaz de traitement au moins égal à 3,2.
Dès lors, la pression Po3 en aval de l'éjecteur est au minimum égale à 3, 2 bars
absolus.
La sortie de l'éjecteur 28 étant destinée à être mise en communication avec l'air ambiant, on équipe la sortie de l'éjecteur d'un déverseur 48 pour régler la pression Po3
à cette valeur minimale de pression.
On conçoit donc que le dispositif de traitement qui vient d'être décrit permet, à partir du réglage des paramètres statiques et dynamiques de l'écoulement du gaz moteur et du choix des aires de passage des buses interne 30 et externe 28 de contrôler, d'une part, les paramètres statiques et dynamiques correspondant de l'écoulement du gaz de traitement dans les conteneurs 12 et, d'autre part, la concentration du gaz de traitement en
sortie de l'éjecteur 28 afin d'éviter tout risque d'asphyxie pour les opérateurs.
Comme mentionné précédemment, on notera que le dispositif 10 décrit en référence à la figure 1, est particulièrement adapté pour constituer une installation de
traitement portable.
Comme cela est visible sur la figure 4, il est également possible de configurer ce dispositif sous la forme d'une installation fixe venant, d'une part, se raccorder à des conduites d'alimentation en gaz de traitement et en gaz moteur et, d'autre part, se
brancher, en sortie de l'éjecteur 28, sur une canalisation d'extraction de gaz de traitement.
On conçoit donc que, pour une telle application, la teneur en gaz de traitement en sortie de l'éjecteur 28 ne constitue plus un paramètre majeur, bien que de préférence, dans la mesure du possible, on règle la teneur maximale du gaz de traitement en sortie de l'éjecteur à une valeur évitant tout risque de pollution de l'air ambiant en cas de fuite dans
la canalisation d'extraction.
Toutefois, la pression Po3 en aval de l'éjecteur doit nécessairement être limitée
à une valeur maximale admissible pour la canalisation d'extraction.
Pour ce faire, on détermine le rapport A2/A1 entre les diamètres internes des buses externe et interne de l'éjecteur en fonction de la valeur maximale de la pression P03
du mélange gazeux en sortie de l'éjecteur.
On détermine, ainsi, à partir de la valeur de la pression Pob du gaz de traitement à obtenir en aval des conteneurs pour le réglage du débit dans les conteneurs, et de la pression Po3 maximale en aval de l'éjecteur, le rapport maximum des pressions Po3/Pob. On choisit ensuite, à l'aide de l'abaque représentée sur la figure 3, le rapport A2/Al maximum entre les aires de passage des buses externe et interne de l'éjecteur
correspondant à ce rapport maximum de pression.
On choisit ensuite, d'une part, le rapport entre la pression du gaz de traitement en aval des conteneurs et la pression du gaz moteur et, d'autre part, le rapport entre le débit du gaz de traitement et le débit du gaz moteur, correspondant au rapport des aires de
passage choisies.
On détermine ainsi la valeur de la pression Poa et du débit Woa du gaz moteur alimentant la buse permettant d'imposer la pression et le débit du gaz de traitement à obtenir dans les conteneurs. On conçoit que l'invention, qui vient d'être décrite, utilise des moyens de contrôle et de régulation de la pression et du débit du gaz de traitement à base d'éléments mécaniques. Ces éléments ne sont donc pas susceptibles d'engendrer des fluctuations ou des dérives dans le temps dans la valeur de la pression imposée en amont et en aval de conteneurs, et permettent donc une régulation fiable et durable du débit de gaz de
traitement dans les conteneurs.
Ils permettent en outre d'éviter toute surpression ou souspression dans les conteneurs susceptible d'engendrer une explosion ou une implosion, dans la mesure o les variations de pression de la salle blanche ou les variations de pression atmosphérique
peuvent être compensées.
Claims (10)
1. Dispositif de traitement d'articles stockés dans au moins un conteneur (12), comprenant des moyens (14) d'alimentation des conteneurs en un gaz de traitement et des moyens (16) de purge continue des conteneurs, les moyens d'alimentation étant équipés de moyens (22) de réglage de la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs, caractérisé en ce que les moyens de purge comportent un éjecteur à gaz (28) raccordé en sortie des conteneurs (12) et alimenté par un gaz moteur de manière à régler la pression du gaz de traitement en aval des conteneurs et contrôler ainsi le débit du gaz de traitement
dans ces derniers.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'éjecteur à gaz (28) constitue un moyen de dilution du gaz du traitement, le débit du gaz moteur constituant un moyen de contrôle de la teneur en gaz de traitement dans le mélange
gazeux en sortie de l'éjecteur (28).
3. Dispositif selon l'une des revendications I et 2, caractérisé en ce que
l'éjecteur (28) comporte deux buses (30, 32) coaxiales interne et externe alimentées respectivement en gaz moteur et en gaz de traitement, le rapport des aires de passage (AI,
A2) des buses constituant un moyen de réglage de la pression en aval des conteneurs (12).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce
que les moyens de réglage de la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs comportent un détendeur (22) interposé entre une source (18) d'alimentation en gaz de
traitement et l'entrée des conteneurs (12).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce
qu'il comporte une canalisation (42) s'étendant entre l'entrée et la sortie des conteneurs et dotée d'un passage (02) de section interne adaptée pour maintenir sensiblement constant le
débit du gaz de traitement dans l'éjecteur lorsque le nombre de conteneurs varie.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce
qu'il comporte en outre un déverseur (48) raccordé en sortie de l'éjecteur (28).
7. Appareillage de stockage de plaquettes de silicium, comprenant un ensemble de conteneurs (12) de stockage des plaquettes à l'abri de l'air ambiant, caractérisé en ce qu'il est doté d'un dispositif de traitement d'articles selon l'une
quelconque des revendications I à 6 en vue du traitement des plaquettes, le gaz de
traitement comportant un gaz inerte, notamment de l'azote ou de l'argon, ou est constitué
d'air purifié.
Il
8. Procédé de traitement d'articles stockés dans des conteneurs, au moyen d'un
dispositif de traitement selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, le procédé
consistant à alimenter les conteneurs (12) en un gaz de traitement et à purger en continu les conteneurs (12) de manière à faire circuler le gaz de traitement à travers ces derniers, caractérisé en ce que la circulation du gaz de traitement est obtenue en réglant la pression du gaz de traitement en amont des conteneurs (12), en alimentant un éjecteur à gaz (28), connecté en sortie des conteneurs, par un gaz moteur et en réglant au moins un paramètre choisi parmi le débit et la pression du gaz moteur de manière à régler la pression dudit gaz de traitement en aval des conteneurs (12) et contrôler ainsi le débit dudit gaz de traitement
dans ces derniers.
9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mélange gazeux en sortie de l'éjecteur (28) étant destiné à être rejeté vers l'air ambiant, on détermine le rapport entre les aires de passage (Ai, A2) de buses coaxiales, externe et interne, de l'éjecteur, alimentées respectivement en gaz de traitement et en gaz moteur, en fonction d'un rapport maximum entre les débits du gaz de traitement et du gaz moteur correspondant à une teneur maximale du gaz de traitement en sortie de l'éjecteur (28) et d'un rapport entre les pressions du gaz de traitement en aval des conteneurs (12) et du gaz moteur.
10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'éjecteur étant destiné à être raccordé, en sortie, à une canalisation d'extraction du gaz de traitement, on détermine le rapport entre les aires de passage de buses coaxiales, externe et interne, de l'éjecteur (28) alimentées respectivement en gaz de traitement et en gaz moteur, en fonction du rapport maximum entre les pressions du mélange gazeux en sortie de l'éjecteur (28) et du gaz de traitement, et l'on détermine le rapport minimum entre les
débits du gaz de traitement et du gaz moteur en fonction dudit rapport de pressions.
Priority Applications (3)
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