FR3104060A1 - Installation de depot chimique en phase vapeur assiste par plasma a capacite de production augmentee - Google Patents

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Abstract

Installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma sur des substrats disposés dans une nacelle, comportant une enceinte (2) de dépôt, un robot (R) pour charger les substrats dans une nacelle et décharger les substrats de ladite nacelle, trois nacelles (4.1, 4.2, 4.3), trois bras de manutention, chacun mobile en rotation autour d’un axe vertical (Z) et mobile en translation verticalement et , chaque bras de manutention étant configuré pour introduire une nacelle (4.1, 4.2, 4.3) dans l’enceinte (2) situé dans une zone de dépôt (ZD) et l’en extraire, et pour placer chaque nacelle dans une zone de stockage (ZS) et dans une zone de chargement/déchargement, les zones de dépôt, (ZD), de stockage (ZS) et de chargement (ZC) étant disposées autour de l’axe de rotation (Z), les bras de manutention étant configurés pour assurer l’introduction d’une des nacelles dans l’enceinte (2) par un bras de manutention, lorsque l’autre nacelle a été extraite de l’enceinte (2) par l’autre bras de manutention. Figure pour l’abrégé : 1

Description

INSTALLATION DE DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR ASSISTE PAR PLASMA A CAPACITE DE PRODUCTION AUGMENTEE
DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
La présente invention se rapporte à une installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma à capacité de production augmentée.
Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma ou PECVD (pour Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition en terminologie anglo-saxonne) est un procédé utilisé pour déposer des couches minces sur un substrat à partir d'un état gazeux.
Ce dépôt est par exemple mis en œuvre dans le domaine de la fabrication des cellules photovoltaïques pour le dépôt de couches diélectriques sur un substrat, par exemple en silicium.
Le procédé de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma se déroule de la manière suivante. Des réactions chimiques ont lieu après la formation d’un plasma à partir de gaz. Par exemple, le plasma est créé à partir d’un ou plusieurs gaz en lui ou en leur appliquant une excitation par décharge électrique générée à partir de sources radiofréquences (40 kHz à 440 kHz).
Par exemple, une excitation par décharge capacitive est réalisée en appliquant un signal radiofréquence entre deux électrodes. Le gaz étant injecté par le haut du tube, des extinctions et allumages du plasma dans le temps permettent d’obtenir une bonne homogénéité du dépôt le long du tube. Les excitations à basse fréquence (40 kHz à 440 kHz) nécessitent plusieurs centaines de volts pour maintenir la décharge. Ces tensions importantes conduisent à un bombardement ionique à haute énergie des surfaces. La pression de travail est comprise entre 100 mTorrs et 2000 mTorrs.
Dans le cas de la fabrication des cellules photovoltaïques en silicium, le dépôt par plasma est utilisé pour réaliser les passivations des surfaces avant et arrière ainsi que les couches antireflets. Le nitrure de silicium (SiNx) est largement utilisé pour réaliser les couches antireflets déposées sur la face avant des cellules en utilisant un mélange de gaz silane (SiH4) et ammoniac (NH3). Un oxyde de silicium (SiOx) peut être déposé à partir de silane et de protoxyde d’azote (N2O), généralement à des pressions allant de quelques centaines de millitorrs à quelques torrs.
Le dépôt PECVD est également très largement utilisé afin de déposer des couches d’oxyde d’aluminium (AlOx) afin de passiver la face arrière des cellules photovoltaïques à structure PERC (Passivated Emitter and Rear Cell en terminologie anglo-saxonne).
Dans le cas d’une fabrication industrielle, on utilise par exemple une nacelle comportant une pluralité de plateaux empilés les uns sur les autres, destinés à former des électrodes, les plateaux étant isolés électriquement les uns des autres par des entretoises. Chaque plateau forme un support pour un ou plusieurs substrats sur lesquels on souhaite effectuer le ou les dépôts.
Le dispositif de dépôt comporte une enceinte tubulaire ouverte au niveau de son extrémité supérieure et par laquelle est insérée la nacelle chargée des substrats dans l’enceinte. La porte de l’enceinte est généralement solidaire de l’extrémité supérieure de la nacelle.
Le chargement des substrats dans la nacelle et leur déchargement sont réalisés de manière automatique par un robot.
Le déroulement d’un dépôt PECVD sur des substrats est le suivant:
-Les substrats sont chargés dans la nacelle.
-La nacelle est mise en place dans le tube qui est fermée par la porte qui porte la nacelle.
-Un plasma est formé à partir de gaz provoquant un dépôt sur les substrats.
-La nacelle est sortie du tube.
-Une étape de refroidissement des substrats est requise avant déchargement des substrats.
Ensuite la nacelle est à nouveau chargée en substrats en vue d’un nouveau dépôt PECVD.
Le chargement et le déchargement de la nacelle se font donc en temps «non masqué», ce qui diminue les capacités de production du dispositif de dépôt PECVD.
Par ailleurs, pendant le refroidissement des substrats, l’intérieur du tube se refroidit, ce qui implique pour le prochain cycle de dépôt un temps de réchauffage du tube, qui a également un impact négatif sur la capacité de production.
C’est par conséquent un but de la présente invention d’offrir une installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma présentant une capacité de production augmentée.
Le but énoncé ci-dessus est atteint par une installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma comportant au moins une enceinte de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma d’axe vertical comportant une ouverture à son extrémité longitudinale supérieure, au moins deux nacelles configurées pour supporter des substrats et pour être logées chacune à son tour dans l’enceinte, un robot de chargement des substrats dans les nacelles/ de déchargement des substrats des nacelles et au moins un premier bras de manutention mobile en rotation autour d’au moins un premier axe vertical et un deuxième bras de manutention mobile en rotation autour d’un deuxième axe vertical. Chaque bras de manutention est configuré pour introduire une nacelle dans le tube et l’extraire, et pour placer la nacelle dans au moins deux emplacements différents en dehors de la nacelle, dans un emplacement dit «de stockage» et dans un emplacement dit «de chargement/déchargement», les emplacements étant disposés de sorte à être atteignables par les bras de manutention. Les bras de manutention sont configurés pour assurer l’introduction de la première nacelle dans l’enceinte par le premier bras de manutention, lorsque la deuxième nacelle a été extraite par le deuxième bras de manutention.
Pendant un cycle de dépôt sur les substrats chargés dans la première nacelle, les substrats de la deuxième nacelle refroidissent à l’emplacement de stockage, puis sont déchargés à l’emplacement de chargement/déchargement par le robot. Des substrats vierges sont ensuite chargés. La première nacelle est alors prête à être chargée dans l’enceinte dès que le cycle de dépôt sur les substrats de la deuxième nacelle sera terminé.
Ainsi, le temps d’occupation de l’enceinte est sensiblement augmenté et peut être supérieur à 95% contre 50% avec l’installation de l’état de la technique.
Dans un exemple de réalisation, chaque nacelle comporte une porte d’enceinte. Dans un autre exemple, la porte est solidaire de l’enceinte.
Dans un exemple de réalisation, l’installation comporte autant de bras de manutention et de nacelles que de zones définies autour de l’axe de rotation, par exemple trois bras de manutention et trois nacelles, chacune associée à un bras. Chaque emplacement y compris l’intérieur de la chambre de dépôt (ou enceinte ou réacteur de dépôt) est en permanence occupé par une nacelle.
Dans un autre exemple, l’installation comporte deux bras et deux nacelles, chaque bras étant mobile en rotation autour de son propre axe de rotation, une zone de stockage et une zone de chargement autour d’un axe de rotation de l’un des bras, et une zone de stockage et une zone de chargement autour de l’axe de rotation de l’autre bras et une zone de dépôt partagée. Chaque bras est configuré pour déplacer une nacelle sur les zones qui l’entoure.
Dans un autre exemple de réalisation, l’installation comporte deux enceintes de dépôt et un seul robot qui assure le chargement des nacelles.
En d’autres termes, l’installation selon l’invention comporte un carrousel portant des nacelles et adapté pour disposer les nacelles successivement à différents emplacements configurés pour effectuer les différentes étapes d’un cycle de dépôt sur des substrats, de sorte que pendant une étape de dépôt sur des substrats, les autres étapes du cycle de dépôt comprenant au moins un refroidissement, un déchargement et un chargement, se déroulent simultanément pour d’autres substrats. Ainsi on peut augmenter considérablement le taux d’occupation d’une enceinte de dépôt.
La présente invention a alors pour objet une installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma sur des substrats disposés sur des plateaux superposés et solidaires les uns des autres formant une nacelle, comportant au moins une enceinte de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, présentant un axe vertical et une ouverture au niveau de son extrémité longitudinale supérieure, au moins un robot configuré pour charger les substrats dans une nacelle et décharger les substrats de ladite nacelle, au moins deux nacelles, au moins deux bras de manutention mobile en rotation autour d’un axe vertical et mobiles en translation verticalement, chaque bras de manutention étant configuré pour introduire une nacelle dans l’enceinte située dans une zone de dépôt et l’en extraire, et pour placer chaque nacelle dans au moins deux zones distinctes de l’enceinte, dans au moins une zone dite de stockage et dans au moins une zone dite de chargement/déchargement, les zones de dépôt, de stockage et de chargement/déchargement étant disposées autour de l’axe de rotation, les bras de manutention étant configurés pour assurer l’introduction d’une des nacelles dans l’enceinte par un bras de manutention, lorsque l’autre nacelle a été extraite de l’enceinte par l’autre bras de manutention.
La présente invention a également pour objet une installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma sur des substrats disposés sur des plateaux superposés et solidaires les uns des autres formant une nacelle, comportant au moins une enceinte de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, présentant un axe vertical et une ouverture au niveau de son extrémité longitudinale supérieure, au moins un robot configuré pour charger les substrats dans une nacelle et décharger les substrats de ladite nacelle, au moins deux nacelles, au moins deux bras de manutention, chaque bras de manutention étant mobile en rotation autour d’un axe vertical et mobile en translation verticalement et , chaque bras de manutention étant configuré pour introduire une nacelle dans l’enceinte situé dans une zone de dépôt et l’en extraire, et pour placer chaque nacelle dans au moins deux zones distinctes de l’enceinte, dans au moins une zone dite de stockage et dans au moins une zone dite de chargement/déchargement, la zone de dépôt, une zone de stockage et une zone de chargement/déchargement étant disposées autour d’un des axes de rotation et la zone de dépôt, l’autre zone de stockage et l’autre zone de chargement/déchargement étant disposées autour de l’autre axe de rotation, les bras de manutention étant configurés pour assurer l’introduction d’une des nacelles dans l’enceinte par un bras de manutention, lorsque l’autre nacelle a été extraite de l’enceinte par l’autre bras de manutention et dans laquelle lesdites zones de chargement sont disposées à proximité de sorte à être toutes les deux accessibles au robot (R).
De préférence, l’installation comporte autant de nacelles que de bras de manutention.
Dans un exemple de réalisation, l’installation comporte 3n bras de manutention solidaires au moins en rotation, lesdits bras de manutention étant disposés à 120°/n les uns des autres, 3n nacelles, n robots, n enceintes disposées à 360°/3n les unes des autres, n zones de stockage disposées à 360°/3n les unes des autres, n zones de chargement disposées à 360°/3n les unes des autres, dans lesquelles une enceinte, une zone de stockage et une zone de chargement sont consécutives et dans lesquelles elles sont séparées d’un angle de 360°/9n.
Dans un autre exemple de réalisation, l’installation comporte quatre bras de manutention disposés à angle droit les uns par rapport aux autres, et deux zones de stockage adjacentes de sorte que chaque bras de manutention lors d’un cycle de dépôt disposent successivement chaque nacelle dans les deux zones de stockage
Dans un exemple avantageux, les bras sont mobiles en translation verticalement indépendamment les uns des autres.
Les bras de manutention peuvent être portés par des potences.
Chaque nacelle peut comporter à son extrémité longitudinale supérieure une porte fermant l’ouverture supérieure de l’enceinte.
Les nacelles peuvent rester fixées aux bras de manutention dans toutes les zones.
La présente invention a également pour objet un ensemble comportant deux installations selon l’invention, dans lequel un seul robot est mis en œuvre et les zones de chargement sont disposées à proximité de sorte à être toutes les deux accessibles au robot.
La présente invention a également pour objet une installation de fabrication de cellules photovoltaïques comportant au moins une installation selon l’invention ou au moins un ensemble selon l’invention.
La présente invention sera mieux comprise sur la base de la description qui va suivre et des dessins en annexe sur lesquels:
est une représentation schématique vue de dessus d’une installation de dépôt PECVD selon un premier exemple de réalisation, (cette figure a été tirée de la figure 3).
est une représentation schématique d’un exemple de potence pouvant être mise en œuvre dans une installation selon la figure 1.
est une vue de détail de la figure 2A montrant un exemple de solidarisation entre la potence et la nacelle.
est une représentation schématique vue de dessus d’une variante de réalisation de l’installation de la figure 1.
est une représentation schématique vue de dessus d’une installation de dépôt PECVD selon un troisième exemple de réalisation.
est une représentation schématique vue de dessus d’un ensemble de dépôt mettant en œuvre deux installations de dépôt PECVD de la figure 4.
est une représentation schématique d’un ensemble de fabrication comprenant deux installations selon la figure 5, le robot étant commun aux deux installations.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Dans la présente demande, un cycle de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma comprend une étape de chargement des substrats dans la nacelle, une étape de mise en place de la nacelle chargée dans l’enceinte de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma et d’activation de l’enceinte et alimentation en gaz pour réaliser les dépôts sur les substrats, une étape de retrait de la nacelle de l’enceinte et de stockage de la nacelle chargée dans une zone de stockage, et une étape de déchargement des substrats de la nacelle.
Dans la suite de la description, «dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma» sera désigné par PECVD.
Une installation de dépôt PECVD est une installation configurée pour mettre en œuvre les étapes du cycle de dépôt PECVD.
Sur la figure 1, on peut voir un exemple de réalisation d’une installation de dépôt comportant trois emplacements ou zones distinctes, une zone de dépôt ZD comportant une enceinte de dépôt PECVD, une zone de stockage ZS de la nacelle et des substrats après une étape de dépôt et une zone de chargement / déchargement des substrats dans la nacelle ZC. Les zones sont réparties autour d’un axe vertical Z. La zone de stockage est configurée pour le refroidissement de la nacelle et les substrats après l’étape de dépôt.
Après déchargements des substrats de la nacelle, des opérations de maintenance de la nacelle peuvent avoir lieu. Par exemple lorsque la nacelle a été désolidarisée de la potence, elle peut être nettoyée afin d’éliminer les couches de matériau résiduelles qui peuvent dégrader les dépôts ultérieurs.
En variante, on peut envisager de réaliser le refroidissement et le chargement/déchargement de la nacelle dans une même zone, et dédier une zone pour la maintenance.
L’installation comporte dans la zone de dépôt ZD, une enceinte 2 de dépôt PECVD de forme cylindrique de révolution d’axe vertical muni d’une ouverture à son extrémité longitudinale supérieure pour la mise en place/ le retrait de la nacelle 4 à l’intérieur de l’enceinte. Une porte 3 obture de manière étanche l’ouverture. Des tuyaux d’alimentation et d’évacuation de gaz et un câblage électrique pour polariser les plateaux sont prévus (non représentés). De manière avantageuse, les tuyaux d’alimentation et d’évacuation de gaz sont connectés à l’enceinte. Avantageusement la connexion électrique entre la nacelle et le câblage électrique s’effectue dans le corps de l’enceinte et non à travers le couvercle, ce qui facilite le changement de nacelle et permet de ne pas avoir à équiper tous les couvercles avec un câblage électrique, dans le cas où chaque nacelle est fixée à une nacelle.
Sur la figure 2A, on peut voir une représentation schématique de l’enceinte 2 et de la nacelle 4. Cette enceinte et cette nacelle peuvent être mises en œuvre dans les différentes installations selon l’invention.
La nacelle 4 comporte des plateaux T1, T2, T3…Tm. En général m est de l’ordre de 70 à 100. Les plateaux sont superposés les uns sur les autres de sorte qu’un espace E1, E2,…Em-1 soit ménagé entre chaque paire de plateaux.
Les plateaux sont en matériau conducteur électrique et sont destinés à former des électrodes entre lesquelles un champ électrique peut apparaître. Par exemple les plateaux sont en graphite.
Les plateaux T1, T2, T3…Tm sont isolés électriquement les uns des autres. Dans l’exemple représenté, des entretoises isolantes 5, par exemple en alumine sont interposées entre les plateaux. Dans l’exemple représenté, les entretoises 5 sont disposées aux quatre coins des plateaux. Des tiges traversent les plateaux et les entretoises et assurent la solidarisation des plateaux entre eux et permet la manipulation de la nacelle par exemple par son extrémité supérieure. Dans cet exemple (figure 2A), la porte 3 est solidaire de l’extrémité supérieure de la nacelle 4. Sur la figure 2A, la nacelle est chargée en substrats S. le fait d’avoir des nacelles équipées chacune des porte d’enceinte permet un gain lors de la mise en place de la nacelle dans l’enceinte et de son retrait, puisque la nacelle peut rester fixer à la potence ce qui réduit les temps de manipulation.
L’installation comporte également dans la zone de chargement/déchargement ZC un robot R apte à charger les substrats dans la nacelle et à décharger les substrats de la nacelle.
L’installation comporte un dispositif de manutention 6 configuré pour manipuler les nacelles et les transférer d’une zone à l’autre. Le dispositif de manutention est mobile en rotation autour de l’axe Z.
Dans cet exemple, le dispositif de manutention comporte trois potences P1, P2, P3 réparties de manière régulière autour de l’axe Z. Chaque potence est configurée pour être mobile verticalement. Chaque potence comporte un poteau 8 et une traverse 10 (figure 2A) formant un bras de manutention suspendu par une extrémité longitudinale au poteau. La traverse 10 comporte au niveau de son extrémité libre 10.1 des moyens d’accrochage d’une nacelle permettant de déplacer la nacelle verticalement. Par exemple, le poteau 8 est télescopique et permet donc un déplacement vertical de la traverse 10. L’ouverture de la porte et par conséquent le déplacement vertical sont effectués par exemple à l’aide d’un vérin électrique, par exemple comprenant un système avec vis sans fin et un moteur électrique.
Sur la figure 2B, on peut voir une vue de détail de la figure 2A montrant un exemple de moyens de solidarisation entre la potence et la nacelle. Ils comportent deux flasques 11 fixés à une extrémité supérieure de la nacelle, un flasque 13 fixé à l’extrémité 10.1 de la traverse 10, les flasques 11 et 13 sont percés, et une goupille 15 est montée dans les perçages solidarisant de manière provisoire la nacelle et la potence. En variante, des moyens de solidarisation comportant un crochet et un anneau sont applicables.
Les zones ZC, ZS et ZD sont réparties angulairement de manière régulière autour de l’axe Z, i.e. à 120° les unes des autres, et à égales distances de l’axe Z. Les potences sont également réparties angulairement de manière régulière de l’axe Z, i.e. à 120° les unes des autres, et à égales distances de l’axe Z. En variante, les zones ne sont pas disposées à égale distance de l’axe Z et dans ce cas les bras de manutention sont configurés pour s’allonger radialement et pouvoir déplacer les nacelles radialement.
Le dispositif de manutention est configuré pour assurer un déplacement en rotation simultanée des trois potences P1, P2, P3 autour de l’axe Z, de sorte que lorsqu’une potence est alignée avec une des zones, chacune des autres potences est alignée avec une des deux autres zones.
Par exemple, le dispositif de manutention comporte un châssis mobile en rotation autour de l’axe Z et auquel sont fixés les poteaux des potences P1, P2, P3. Le déplacement en rotation du dispositif de manutention est par exemple réalisé au moyen d’un moteur électrique. En variante, le dispositif de manutention comporte un poteau unique d’axe Z, auquel sont fixés les bras de manutention. Dans cette variante, les bras de manutention sont solidaires les uns des autres en rotation et en translation verticalement.
L’installation comporte également trois nacelles 4.1, 4.2, 4.3, chacune fixée par son extrémité supérieure à la traverse d’une potence, en particulier par le couvercle dans cet exemple.
Le fonctionnement de l’installation de dépôt I1 va maintenant être décrit.
On considère que la nacelle 4.1 chargée de substrats S est disposée dans l’enceinte et une étape de dépôt a lieu. La nacelle 4.2 est dans la zone de stockage ZS portant des substrats sur lesquels le dépôt a eu lieu et qui sont en cours de refroidissement. La nacelle 4.3 est en cours de déchargement ou a été déchargée par le robot R des substrats recouverts, et va être chargée ou est en cours de chargement par le robot R en substrats à recouvrir respectivement
Les nacelles 4.1, 4.2, 4.3 sont fixées chacune à une potence P1, P2, P3.
Lorsque toutes les étapes dans chacune des zones, sont terminées. Les traverses de toutes les potences sont élevées verticalement.
La nacelle 4.1 est élevée suffisamment pour être entièrement extraite de l’enceinte, la nacelle 4.3 est élevée suffisamment pour se situer au-dessus de l’extrémité longitudinale supérieure de l’enceinte, i.e. sensiblement à la même hauteur que la nacelle 4.1. La nacelle 4.2 est élevée pour au moins ne pas entrer en interaction avec le sol ou un élément au sol lors de la rotation du dispositif de manutention. La nacelle 4.2 peut être élevée à la même hauteur que les nacelles 4.1 et 4.3 simplifiant les commandes des nacelles.
Ensuite, le dispositif de manutention est mis en rotation dans le sens horaire autour de l’axe Z d’un angle de 120°. Ainsi la nacelle 4.1 se trouve à l’aplomb de la zone ZS, la nacelle 4.2 se trouve à l’aplomb de zone de ZC et la nacelle 4.3 se trouve à l’aplomb de l’extrémité ouverte de la nacelle.
Les potences sont alors commandées pour abaisser les nacelles de sorte que la nacelle 4.3 se trouve logée dans l’enceinte, la nacelle 4.1 se trouve dans la zone de stockage ZS et la nacelle 4.2 se trouve dans la zone ZC, dans laquelle elle va d’abord être déchargée pour être rechargée en substrats.
Grâce à l’invention, le refroidissement et les étapes de déchargement/chargement sont réalisés en temps masqué pendant l’étape de dépôt. Ainsi le temps d’occupation peut être sensiblement augmentée et être supérieur à 95%. Les phases de non occupation sont les phases de transfert des nacelles d’une zone à l’autre.
A titre d’exemple, la durée du cycle de dépôt complet est comprise entre 30 min et 35 minute. La durée de refroidissement est comprise entre 10 min et 15 min. La durée de chargement / déchargement est comprise entre 15 min et 20 min.
En outre, le refroidissement des substrats ayant lieu à l’extérieur de l’enceinte, le temps d’ouverture de l’enceinte et son refroidissement sont réduits. Cela évite un temps de chauffage long à la prochaine étape de dépôt et permet un gain d’énergie important.
Le fait d’avoir des nacelles équipées chacune des portes d’enceinte permet avantageusement de gagner du temps lors de la mise en place de la nacelle dans l’enceinte et de son retrait, puisque la nacelle peut rester fixer à la potence ce qui réduit les temps de manipulation.
En variante, toutes les potences se déplacent verticalement ensemble. Par exemple le châssis est également mobile verticalement et assurent un déplacement simultané de toutes les potences à la fois en rotation et verticalement. Le châssis est par exemple déplacé au moyen de vérins.
Sur la figure 3, on peut voir une variante I2 de l’installation I1 comportant trois zones de dépôt ZD, trois zones de refroidissement ZS et trois zones de chargement/déchargement ZC, chacune équipée d’un robot, réparties autour de l’axe Z, et neuf nacelles 4.1 à 4.9. Le dispositif de manutention comporte 9 potences P1 à P9. Dans cet exemple, le dispositif à potence est configuré pour tourner dans le sens antihoraire.
Les potences sont disposées à 40° les unes des autres.
Les potences peuvent être mobiles verticalement de manière indépendante les unes des autres ou être solidaires verticalement.
Le fonctionnement de cette installation est similaire à celle de l’installation I1. Elle permet d’effectuer simultanément le dépôt sur les substrats de trois nacelles, et décharger/charger simultanément trois nacelles.
Sur la figure 4, on peut voir un autre exemple d’installation I3 de dépôt PECVD.
L’installation comporte quatre zones réparties autour de l’axe Z, une zone de dépôt ZD, une zone de chargement/déchargement ZC et deux zones consécutives de stockage ZS. Le dispositif de manutention comporte quatre potences P1, P2, P3, P4 disposées à angle droit les unes par rapport aux autres. Quatre nacelles 4.1 à 4.4 sont accrochées aux potences.
Le fonctionnement de l’installation I3 est proche de celui de l’installation I1, il diffère en ce que chaque nacelle séjourne la moitié du temps dans les zones de stockage.
Sur la figure 5, on peut voir un ensemble de fabrication comportant deux installations I3 côte à côte et comportant un seul robot R en commun.
Les installations sont disposées l’une par rapport à l’autre de sorte que leurs zones de chargement/déchargement soient adjacentes, ainsi un seul robot R peut être mis en œuvre pour charger les nacelles des deux dispositifs de manutention. Par exemple le robot est apte à pivoter, dans cet exemple de 90°, pour être disposé en regard d’une nacelle dans l’une ou l’autre des zones de chargement/déchargement.
Pour cela il suffit que de déphaser les cycles de chacune des installations afin que l’étape de chargement/déchargement d’une installation soit décalée dans le temps par rapport à l’étape de chargement/déchargement de l’autre installation.
Dans cet exemple, des moyens 12 assurent l’approvisionnement des substrats au robot, par exemple un convoyeur. Le convoyeur est disposé entre les deux enceintes de dépôt et débouchent au niveau des zones de chargement.
Un tel convoyeur peut être mis en œuvre dans toutes les installations selon l’invention.
La mutualisation du robot et du convoyeur permet un gain en termes de place et un gain en termes de coût.
Sur la figure 6, on peut voir un autre exemple d’installation I4 qui diffère des installations décrites ci-dessus en ce qu’elles comportent deux potences pivotant chacune autour d’axes de rotation verticaux distincts Z1 et Z2 et de manière indépendante.
L’installation I4 comporte une zone de dépôt ZD munie d’une enceinte de dépôt, une première zone de stockage ZS1 et une première zone de chargement/déchargement ZC1 réparties autour d’un axe Z1, un dispositif de manutention muni d’une potence P1 mobile en rotation autour de l’axe Z1.
L’installation I4 comporte une deuxième zone de stockage ZS2 et une deuxième zone de chargement/déchargement ZC2 réparties autour d’un axe Z2, un dispositif de manutention muni d’une potence P2 mobile en rotation autour de l’axe Z2. Les axes Z1 et Z2 sont distincts.
L’installation comporte un seul robot R. Les première et deuxième zones ZC1 et ZC2 sont disposées l’une à côté de l’autre de sorte que le robot puisse charger une nacelle dans la zone ZC1 ou dans la zone ZC2
Dans cet exemple, la mise en œuvre de deux potences permet de ne pas nécessairement répartir les zones ZD, ZC1 et ZS1 angulairement de manière uniforme autour de l’axe Z, ni les zones ZD, ZC2 et ZS2, ce qui offre une plus grande liberté dans la géographie de l’installation. En variante, ils sont répartis de manière régulière.
L’installation comporte deux dispositifs de manutention, chacun mobile en rotation autour de l’axe Z1 et Z2 respectivement. Chaque dispositif comporte une potence P1, P2 portant une nacelle 4.1, 4.2. Les différentes positions des potences et des nacelles au cours du cycle de dépôt sont représentées en traits interrompus.
Cette installation présente l’avantage de ne mettre en œuvre qu’une seule enceinte de dépôt et des dispositifs de manutention simplifiés par rapport à l’installation I1, néanmoins elle peut présenter une emprise au sol supérieure à celle de l’installation I1.
Dans les exemples décrits, les nacelles restent liées au dispositif de manutention lors des différentes étapes. Une installation dans laquelle tout ou partie des nacelles sont désolidarisées des potences pendant une ou plusieurs des étapes ne sort pas du cadre de la présente invention, notamment pour faciliter certaines étapes. Par exemple, dans le cas où la porte de l’enceinte reste attachée à l’enceinte, la nacelle est alors décrochée du dispositif de manutention permettant de refermer la porte.
Grâce à l’invention, on peut utiliser des nacelles qui sont interchangeables.
En variante, le ou les dispositifs de manutention comporte(nt) des bras de manutention par exemple fixés à un châssis fixé au plafond ou à tout autre système. En variante encore les bras de manutention sont des bras articulés.
Il sera compris qu’une installation comportant une zone de dépôt et une zone de stockage/chargement-déchargement et un dispositif de manutention muni d’une potence avec une traverse articulée en rotation en son centre et portant à chacune de ses deux extrémités une nacelle ne sort pas du cadre de la présente invention.
En effet, la durée cumulée d’une étape de refroidissement, de déchargement et de chargement est généralement inférieure ou égale à la durée d’une étape de dépôt.
Dans un autre exemple, l’installation peut comporter plusieurs nacelles sur chaque bras, les nacelles étant solidarisées aux bras en différentes positions radiales, et plusieurs enceintes de dépôts prévues sur différentes rayons à partir de l’axe de rotation. Les rayons correspondent aux positions radiales des nacelles sur les bras.

Claims (11)

  1. Installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma sur des substrats disposés sur des plateaux (T1, T2…Tm) superposés et solidaires les uns des autres formant une nacelle, comportant au moins une enceinte (2) de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, présentant un axe vertical et une ouverture au niveau de son extrémité longitudinale supérieure, au moins un robot (R) configuré pour charger les substrats dans une nacelle et décharger les substrats de ladite nacelle, au moins deux nacelles (4.1, 4.2, 4.3), au moins deux bras de manutention mobile en rotation autour d’un axe vertical (Z) et mobiles en translation verticalement, chaque bras de manutention étant configuré pour introduire une nacelle (4.1, 4.2, 4.3) dans l’enceinte (2) située dans une zone de dépôt (ZD) et l’en extraire, et pour placer chaque nacelle dans au moins deux zones distinctes de l’enceinte, dans au moins une zone dite de stockage (ZS) et dans au moins une zone dite de chargement/déchargement (ZC), les zones de dépôt, (ZD), de stockage (ZS) et de chargement (ZC) étant disposées autour de l’axe de rotation (Z), les bras de manutention étant configurés pour assurer l’introduction d’une des nacelles dans l’enceinte (2) par un bras de manutention, lorsque l’autre nacelle a été extraite de l’enceinte (2) par l’autre bras de manutention.
  2. Installation de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma sur des substrats disposés sur des plateaux (T1, T2…Tm) superposés et solidaires les uns des autres formant une nacelle, comportant au moins une enceinte (2) de dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma, présentant un axe vertical et une ouverture au niveau de son extrémité longitudinale supérieure, au moins un robot (R) configuré pour charger les substrats dans une nacelle et décharger les substrats de ladite nacelle, au moins deux nacelles (4.1, 4.2, 4.3), au moins deux bras de manutention, chaque bras de manutention étant mobile en rotation autour d’un axe vertical (Z1, Z2) et mobile en translation verticalement et , chaque bras de manutention étant configuré pour introduire une nacelle (4.1, 4.2, 4.3) dans l’enceinte (2) situé dans une zone de dépôt (ZD) et l’en extraire, et pour placer chaque nacelle dans au moins deux zones distinctes de l’enceinte, dans au moins une zone dite de stockage (ZS1, ZS2) et dans au moins une zone dite de chargement/déchargement (ZC1, ZC2), la zone de dépôt (ZD), une zone de stockage (ZS1) et une zone de chargement/déchargement (ZC1) étant disposées autour d’un des axes de rotation (Z1) et la zone de dépôt, l’autre zone de stockage (ZS1) et l’autre zone de chargement/déchargement (ZC2) étant disposées autour de l’autre axe de rotation (Z1), les bras de manutention étant configurés pour assurer l’introduction d’une des nacelles dans l’enceinte (2) par un bras de manutention, lorsque l’autre nacelle a été extraite de l’enceinte (2) par l’autre bras de manutention et dans laquelle lesdites zones de chargement (ZC1, ZC2) sont disposées à proximité de sorte à être toutes les deux accessibles au robot (R).
  3. Installation selon la revendication 1 ou 2, comportant autant de nacelles que de bras de manutention.
  4. Installation selon la revendication 1 ou 3, comportant 3n bras de manutention solidaires au moins en rotation, lesdits bras de manutention étant disposés à 120°/n les uns des autres, 3n nacelles (4.1, 4.2, 4.3), n robots, n enceintes (2) disposées à 360°/3n les unes des autres, n zones de stockage (ZS) disposées à 360°/3n les unes des autres, n zones de chargement (ZC) disposées à 360°/3n les unes des autres, dans laquelle une enceinte (2), une zone de stockage (ZS) et une zone de chargement (ZC) sont consécutives et dans laquelle elles sont séparées d’un angle de 360°/9n.
  5. Installation selon la revendication 1 ou 3, comportant quatre bras de manutention disposés à angle droit les uns par rapport aux autres, et deux zones de stockage adjacentes de sorte que chaque bras de manutention lors d’un cycle de dépôt disposent successivement chaque nacelle dans les deux zones de stockage
  6. Installation selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les bras sont mobiles en translation verticalement indépendamment les uns des autres.
  7. Installation selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle les bras de manutention sont portés par des potences (P1, P2, P3).
  8. Installation selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle chaque nacelle comporte à son extrémité longitudinale supérieure une porte (3) fermant l’ouverture supérieure de l’enceinte (2).
  9. Installation selon la revendication précédente, dans laquelle les nacelles restent fixées aux bras de manutention dans toutes les zones.
  10. Ensemble comportant deux installations selon la revendication 4 ou 5 et dans lequel un seul robot (R) est mis en œuvre et les zones de chargement sont disposées à proximité de sorte à être toutes les deux accessibles au robot.
  11. Installation de fabrication de cellules photovoltaïques comportant au moins une installation selon l’une des revendications 1 à 9 ou au moins un ensemble selon la revendication 10.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102007056690A1 (de) * 2007-11-24 2009-05-28 Kraussmaffei Technologies Gmbh Anlage zur Herstellung einer Leichtbaustruktur
WO2012127123A1 (fr) * 2011-03-18 2012-09-27 Semco Engineering Sa Support de plaquettes de silicium et procédé de traitement de ces plaquettes
WO2013141700A2 (fr) * 2012-03-20 2013-09-26 Tempress Ip B.V. Procédé de fabrication d'une cellule solaire

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