Dispositivos de soporte de sustratos.
Dispositivo de soporte de sustrato, que comprende:
un marco (107) que presenta una cara posterior (117) y por lo menos una abertura pasante (201),
estando dichaabertura adaptada para soportar el borde de un sustrato colocado sobre la abertura por la cara posterior de dichomarco;
caracterizado porque presenta:
un conjunto de grapa elástica compuesta (601) destinado a proporcionar una fuerza para forzar el sustrato (621)contra el marco, que incluye:
un resorte de lámina (605), que presenta una constante de resorte de lámina, con un extremo sujetado y unextremo en voladizo, estando dicho resorte de lámina adaptado para proporcionar una fuerza de sujeción desustrato en un sustrato en contacto con el extremo en voladizo,
un brazo de palanca (607) que sobresale alejándose del marco,
un elemento de soporte de grapa (611) que conecta el brazo de palanca al extremo sujetado, y
un segundo resorte (615) que presenta una segunda constante de resorte por lo menos tres veces mayor que laconstante de resorte de lámina, proporcionando dicho segundo resorte una fuerza de sujeción del conjunto degrapa adaptada para: sujetar el elemento de soporte de grapa contra el marco contra la fuerza del resorte delámina, y proporcionar una resistencia contra la cual un operario debe actuar para mover el conjunto, pudiendo eloperario elevar y colocar la grapa contra un sustrato con una fuerza controlada por el segundo resorte, mientrasque la fuerza contra el sustrato es controlada mediante el resorte de lámina.
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E00309403.
Solicitante: FERROTEC (USA) CORPORATION.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 33 CONSTITUTION DRIVE BEDFORD, NH 03110 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: KRONEBERGER,CRIS KEITH.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- C23C14/50 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 14/00 Revestimiento por evaporación en vacío, pulverización catódica o implantación de iones del material que constituye el revestimiento. › Portasustrato.
- H01L21/687 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctricas en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › que utilizan medios mecánicos, p. ej. mandiles, abrazaderas o pinzas.
PDF original: ES-2399207_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Dispositivos de soporte de sustratos.
La presente invención se refiere en general a estructuras de soporte para sujetar sustratos, tales como obleas semiconductoras, durante el procesado. Más particularmente, la invención se refiere a un conjunto de resorte compuesto que puede manipular fácilmente un operario con fuerzas que exceden la resistencia del sustrato, al mismo tiempo que se ejercen fuerzas para sujetar el sustrato sin daños.
La deposición, o recubrimiento, de materiales es un proceso utilizado ampliamente en la fabricación de muchos componentes semiconductores y ópticos. Un ejemplo de un procesador por lotes 111 que puede realizar este tipo de proceso se muestra de forma esquemática en la Figura 1. El procesador por lotes 111 incluye una cámara de vacío 101, una fuente de evaporación 103 del material de recubrimiento 105 y un marco 107, generalmente dispuesto de manera uniforme para recubrir una pluralidad de componentes ópticos, paneles de visualización de panel plano, obleas semiconductoras u otros sustratos 109 que normalmente están dispuestos aproximadamente equidistantes con respecto a dicha fuente 103. Utilizando una fuente de evaporación, los materiales de recubrimiento pueden incluir distintos metales, semiconductores y materiales refractarios. La cámara de vacío 101 se abre, y los sustratos 109 se cargan manualmente en el marco 107 de uno en uno. La cantidad de sustratos que se puede sujetar en un marco varía con el tamaño del sustrato, la cámara y el marco, con los marcos típicamente adaptados para alojar sustratos entre 25 mm y 200 mm de diámetro o mayores. El marco 107 está conectado a un motor 113 que se hace girar en la cámara para incrementar la uniformidad del material de recubrimiento 105 que se está depositando. Otros sistemas, que no se muestran, pueden prever marcos fijos, mientras que otros pueden incorporar una pluralidad de marcos y sistemas planetarios u otros sistemas de giro para mover los sustratos con el fin de dar lugar a un efecto de recubrimiento específico.
A las bajas presiones a las que tienen lugar las operaciones de recubrimiento mediante evaporación, típicamente entre 0, 133 mPa y 0, 0133 mPa (entre 10-6 y 10-7 Torr) , el material 105 se desplaza en una línea recta desde la fuente 103, recubriendo las superficies sin ningún obstáculo con respecto a la fuente. En la configuración de la Figura 1, una cara frontal del marco 115 y una cara frontal del sustrato 119 están encarados a la fuente 103 y recubiertos, mientras que un lado posterior del marco 117 y un lado posterior del sustrato 121 están encarados en dirección opuesta a la fuente 103 y, generalmente, no son recubiertos. En las Figuras 2 y 3 se muestran detalles de uno de múltiples sustratos que se pueden sujetar en el marco según la técnica anterior. El sustrato 109 se dispone sobre una de las aberturas 201, que están dispuestas sobre gran parte de la superficie del marco y presentan una forma parecida a los sustratos que deben sujetar. El sustrato 109 se soporta en la cara frontal del sustrato 119 mediante una pluralidad de pestañas de abertura o una lengüeta de abertura 203, que soporta una parte, o la totalidad, del borde del sustrato 109, y en el lado posterior del sustrato 121 mediante un mecanismo de grapa según la técnica anterior 205. Algunos sistemas prevén más de una grapa para cada sustrato, especialmente para sustratos de mayor tamaño, con un sustrato de 150 mm que, típicamente, prevé entre dos y cuatro grapas que lo sujetan en su lugar. Se transfiere una fuerza de sujeción de sustrato 217 desde un resorte helicoidal doblado 211 hasta un punto de contacto de sustrato 209 mediante una grapa 219 rígida y metálica. Las grapas típicas según la técnica anterior están realizadas en aleaciones, como acero inoxidable o Inconel (marca registrada) , con un espesor y una forma que les permite ser rígidos. La grapa 219 se puede estirar desde el sustrato 109 apretando una empuñadura de grapa 207 entre el dedo pulgar 301 y el índice 303, y se puede girar fuera de la abertura 201 con respecto a un perno de pivote 215, tal como se muestra en la Figura 3.
Un segundo mecanismo de grapa según la técnica anterior 401 se muestra en una vista lateral y superior en las Figuras 4 y 5, respectivamente. En el mecanismo de grapa 205, un resorte de grapa combinado 401 está realizado en un metal medianamente flexible, produciendo menos fuerza de sujeción que el mecanismo de grapa 205 según la técnica anterior. Además, se ha incorporado un resorte helicoidal 211 según la grapa de la primera técnica anterior, directamente en la grapa mediante un doblez 403. Para esta configuración, los materiales de la grapa y sus formas se seleccionan de manera que permitan ejercer parte de la fuerza del resorte mediante la grapa.
Las grapas según la primera y la segunda técnica anterior de las Figuras 2 a 5 se concibieron principalmente para sustratos que puedan soportar las fuerzas ejercidas por dichas grapas, y la fuerza del resorte actúa tanto para sujetar como para sujetar el sustrato. Estas grapas presentan una amplia utilidad, aunque no sin problemas, con los sustratos de silicio. A medida que se han vuelto más comunes los sustratos de arseniuro de galio (Ga-As) , se han puesto de manifiesto varios problemas relacionados con la utilización de grapas según la técnica anterior para sujetar los sustratos de Ga-As más frágiles, principalmente debido a que ejercen una fuerza considerable sobre una zona de sustrato pequeña. Con la grapa según la primera técnica anterior de las Figuras 2 y 3, la grapa rígida 219 puede girar sobre el perno de pivote 215 y se sujeta en su lugar mediante un resorte helicoidal rígido 211. Sin embargo, el diseño de la grapa adolece de varias desventajas ya que, cuando se sujeta en su lugar contra el sustrato mediante un resorte rígido, la fuerza ejercida por dicha grapa presenta un valor inferior limitado, resulta difícil diseñar dicha grapa con una fuerza baja. Si el operario libera accidentalmente una empuñadura de grapa 207 antes de disponerlo sobre el sustrato 109, el resorte rígido 211 fuerza la grapa 219 en el sustrato 109 y tiende a dañar los materiales de sustrato más frágiles, como dicho Ga-As.
Otra desventaja de este diseño es que, debido a que el resorte rígido 211 también mantiene la grapa rígida, pueden tener lugar ligeras deformaciones debidas a que una mala manipulación de la grapa puede dar lugar a una superficie de contacto de grapa 209 menor que la zona de diseño, con un incremento en las fuerzas de contacto del sustrato. Todavía otra desventaja es que la empuñadura de la grapa 207 está próxima al lado posterior del sustrato 121 y, así, el operario debe tener mucho cuidado de no tocar dicho sustrato. La grapa según la segunda técnica anterior de las Figuras 4 y 5 incorpora un material menos rígido y ligeramente elástico para una grapa y resorte rígido combinados 403. El diseño resulta ligeramente mejor para mantener una superficie de contacto máxima con el sustrato 109, pero adolece de muchas limitaciones al igual que el diseño de la primera grapa.
Las limitaciones de las grapas según la técnica anterior utilizados con sustratos frágiles se pueden subsanar parcialmente gracias al uso de dispositivos de sujeción de fuerzas ranurados que sujetan el sustrato mediante la aplicación de fuerzas principalmente en el borde del sustrato. La memoria de la patente US nº 4.971.676 describe un marco en el que se sujeta un sustrato en su lugar mediante un resorte de borde y una pluralidad de apoyos de borde. Aunque así se aplica menos presión en un sustrato una vez que éste se encuentra en su lugar, surgen otros problemas derivados del movimiento de deslizamiento requerido al situar o retirar el sustrato.
Por ejemplo, la inserción del sustrato en las ranuras estrechas definidas por los apoyos de borde puede resultar en la rotura de sustratos frágiles. Además, el deslizamiento requerido por la invención puede rascar o crear y depositar un nivel no aceptable de partículas sólidas en la superficie del sustrato.
La patente US nº 5.820.684 describe un soporte de sustrato para una instalación de evaporación, provisto de garras elásticas para sujetar sustratos dispuestos contra una superficie interior del soporte.
La presente invención se refiere a la provisión de un dispositivo de soporte o grapa de sustrato en el que la fuerza de sujeción de sustrato ejercida por la grapa no tiene relación con la fuerza que mantiene dicha grapa en su lugar.
Las grapas según la invención generalmente también pueden:
ejercer fuerzas de sujeción en un sustrato frágil que tendrá como resultado una menor incidencia de daños en el sustrato;
asegurar que las fuerzas utilizadas por el operario en la disposición... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Dispositivo de soporte de sustrato, que comprende:
un marco (107) que presenta una cara posterior (117) y por lo menos una abertura pasante (201) , estando dicha abertura adaptada para soportar el borde de un sustrato colocado sobre la abertura por la cara posterior de dicho marco;
caracterizado porque presenta:
un conjunto de grapa elástica compuesta (601) destinado a proporcionar una fuerza para forzar el sustrato (621) contra el marco, que incluye:
un resorte de lámina (605) , que presenta una constante de resorte de lámina, con un extremo sujetado y un extremo en voladizo, estando dicho resorte de lámina adaptado para proporcionar una fuerza de sujeción de sustrato en un sustrato en contacto con el extremo en voladizo,
un brazo de palanca (607) que sobresale alejándose del marco,
un elemento de soporte de grapa (611) que conecta el brazo de palanca al extremo sujetado, y
un segundo resorte (615) que presenta una segunda constante de resorte por lo menos tres veces mayor que la constante de resorte de lámina, proporcionando dicho segundo resorte una fuerza de sujeción del conjunto de grapa adaptada para: sujetar el elemento de soporte de grapa contra el marco contra la fuerza del resorte de lámina, y proporcionar una resistencia contra la cual un operario debe actuar para mover el conjunto, pudiendo el operario elevar y colocar la grapa contra un sustrato con una fuerza controlada por el segundo resorte, mientras que la fuerza contra el sustrato es controlada mediante el resorte de lámina.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el resorte de lámina comprende una pluralidad de láminas de resorte.
3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en el que el resorte de lámina incluye uno o más travesaños (903) que interconectan las láminas de resorte.
4. Dispositivo según la reivindicación 1, en el que el conjunto de grapa elástica compuesta está dispuesto para proporcionar fuerzas separadas, no acopladas para forzar el sustrato contra el marco y para mantener la grapa en posición,
en el que el resorte de lámina comprende una pluralidad de resortes de lámina, con una constante de resorte de lámina, que proporciona una fuerza de sujeción de sustrato,
y
el elemento de soporte de grapa conecta el brazo de palanca a los resortes de lámina y en el que el elemento de soporte está adaptado para ser forzado contra la cara posterior del marco mediante el conjunto de grapa.
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que las fuerzas ejercidas sobre el sustrato mediante la grapa son inferiores a 0, 196 N.
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el resorte de lámina, el brazo de palanca y el elemento de soporte de grapa están formados a partir de una pieza de metal y en el que el espesor del resorte de lámina está comprendido entre 50 y 254 micras y el espesor del brazo de palanca y del elemento de soporte de grapa está comprendido entre 254 y 1016 micras.
7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el resorte de lámina, el brazo de palanca y el elemento de soporte de grapa están formados en acero inoxidable.
8. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que:
el resorte de lámina consiste en una primera pieza metálica,
el brazo de palanca y el elemento de soporte consisten en una segunda pieza metálica, y
el conjunto de grapa también incluye una articulación, en la que la primera y la segunda pieza metálica están fijadas.
9. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo resorte se forma doblando y sujetando una parte del elemento de soporte de grapa.
10. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el segundo resorte es un resorte 5 helicoidal.
11. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el conjunto de grapa incluye:
un perno de pivote con un eje perpendicular al marco, y
un orificio de perno de pivote en el elemento de soporte de grapa para alojar el perno de pivote, de manera que el conjunto de grapa pueda ser girado alrededor del eje del perno de pivote y, la fuerza de elevación de la grapa puede ser proporcionada por los dedos de un operario dispuestos en el perno de pivote y en el brazo de palanca.
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