ES2304174T3 - Pasador de elevacion con apoyo de rodillos para reducir el rozamiento. - Google Patents
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Abstract
Conjunto de pasador para elevar y dar soporte a sustratos, que comprende: - un pasador de elevación (1) que tiene un extremo superior y un extremo inferior; - construir el extremo superior para recibir y dar soporte a un sustrato (4); - construir el extremo de fondo para ser impulsado por un sistema de elevación (3a); - ser sostenido moviblemente el pasador de elevación (1) por una guía, en el que dicha guía comprende un apoyo de rodillos (2) para reducir la fricción del movimiento del pasador en un eje vertical.
Description
Pasador de elevación con apoyo de rodillos para
reducir el rozamiento.
El invento está dirigido a sistemas de pasador
que se usan en cámaras de vacío en general y en reactores de
deposición de vapor químico mejorado por plasma (PECVD) en
particular. Estos pasadores son usados para elevar y dar soporte a
sustratos de un reactor. Cuando el reactor está abierto, los
pasadores están elevados para recibir el sustrato, que es
introducido por una horquilla robotizada. Después de que el sustrato
haya sido situado en los pasadores, son bajados hasta que el
sustrato alcanza la posición en la que el sustrato debe ser
tratado. También existen en la técnica sistemas conocidos en los que
el fondo del reactor es elevado con relación a los pasadores. Los
pasadores se desplazan dentro de un agujero de guía que ha sido
mecanizado en el fondo del reactor. Típicamente, el extremo
superior del agujero de guía que desemboca en el interior del
reactor está avellanado. Adicionalmente, la cabeza del pasador está
abocinada para impedir que los pasadores caigan a través del
agujero de guía. Las dos últimas características del sistema de
pasador permiten que la cabeza del pasador esté situada cerca para
estar a tope con el fondo del reactor. Usualmente, un sistema de
elevador consistente de un brazo de elevación y un mecanismo de
elevación eleva el pasador a la posición deseada.
El diseño del pasador actual, tanto su geometría
como sus materiales, sufre de frecuentes autobloqueos del pasador y
roturas del pasador. En ambos casos se da lugar a velocidades de
deposición no homogéneas, fractura de sustrato e incluso se puede
producir una parada del reactor.
El autobloqueo del pasador es debido a que se
aplican fuerzas laterales al pasador. Esas fuerzas laterales pueden
ser producidas por la expansión térmica del sustrato cuando entra en
la cámara calentada y al sistema de elevación del pasador que
impulsa al pasador no exactamente a lo largo del eje del agujero de
guía. La alta fricción en los interfaces del sustrato del pasador,
elevador del pasador y guía del pasador combinada con un guiado
insuficiente (mala relación entre la longitud del pasador y de la
guía) amplifican el problema del autobloqueo del pasador. Puede
ocurrir la ruptura del pasador cuando el elevador impulsa a un
pasador autobloqueado.
El documento US 2004/0045509 enseña cómo reducir
la fricción entre el pasador y su agujero de guía. La solución se
basa en un diseño de pasador, en el que el pasador tiene al menos un
ensanche de diámetro mayor que reduce la zona de contacto entre el
pasador y su agujero de guía, reduciendo por tanto los rasguños en
el pasador, la generación de partículas y el desgaste del
componente.
Se describe otro intento de reducir las fuerzas
laterales que actúan en el pasador en la solicitud US 2003/0205329.
En ella, se presenta un diseño de pasador que desaplica las fuerzas
laterales que son impulsadas por un brazo de elevación. El sistema
de pasador consiste principalmente de tres partes; un pasador de
elevación, un pasador de actuación y un brazo de elevación. El
pasador de elevación y el pasador de actuación son guiados cada uno
por dos casquillos. Los dos pasadores están situados coaxialmente de
tal manera que el pasador de actuación es usado para mover el
pasador de elevación hasta las posiciones superior e inferior. Un
conectador actúa como un interfaz entre dichos pasadores. Este
conectador permite un espacio lateral entre el pasador de actuación
y el pasador de elevación. El propio pasador de actuación es movido
por un conjunto de brazo de elevación que aloja pastillas de
desgaste. Los pasadores de actuación están dispuestos en esas
pastillas de desgaste que tienen un diámetro mayor que el pasador
de actuación. Los pasadores de actuación pueden flotar lateralmente
a través de las pastillas de desgaste.
Las soluciones presentadas en los documentos US
2004/0045509 y 2003/0205329 resuelven sólo parcialmente los
problemas técnicos mencionados anteriormente. La primera está
diseñada para reducir la fricción en la dirección del movimiento
del pasador y la segunda está diseñada para reducir las fuerzas
laterales de los sistemas de pasadores que son inducidas por el
sistema de elevación.
La técnica anterior no proporciona una solución
que reduzca la fricción entre el sistema de pasador y su agujero de
guía y las fuerzas laterales que son inducidas al mismo tiempo por
el elevador. Adicionalmente, no existe una solución conocida que
desacople las fuerzas laterales que son inducidas por el
sustrato.
El invento presente está dirigido a reducir las
fuerzas laterales que actúan en el pasador y la fricción de guiado
durante el movimiento de elevación. Las fuerzas laterales pueden ser
inducidas por el brazo de elevación y el sustrato. El sistema de
elevación consiste de un brazo de elevación y una placa de asiento
que está aplicada al brazo. El pasador permanece suelto sobre la
placa de asiento y se aloja en un casquillo que está montado en el
fondo del reactor. Por tanto, las zonas de contacto
pasador/sustrato, pasador/placa de asiento y pasador/casquillo son
de interés primordial.
Un novedoso conjunto de pasador para elevar y
dar soporte a sustratos, comprendiendo por tanto un pasador de
elevación 1 que tiene un extremo superior y un extremo de fondo;
estando construido el extremo superior para recibir y dar soporte a
un sustrato 4; estando construido el extremo de fondo para ser
impulsado por un sistema de elevador 3a, estando el pasador de
elevación sostenido moviblemente por una guía, en el que dicha guía
comprende un apoyo de rodillos para reducir la fricción del
movimiento del pasador en un eje vertical. En realizaciones
adicionales, el apoyo de rodillos comprende seis rodillos,
dispuestos en un casquillo y está montado en el fondo del reactor.
Además, el extremo de fondo del pasador de elevación 1 está, al
menos durante la operación de elevación, en contacto con el sistema
de elevación por medio de una placa de asiento, que comprende una
placa superior 7 que es movible lateralmente con relación a dicho
sistema de elevación. La placa de asiento comprende además una
placa 8 de sujeción de bolas, con bolas 9 que están dispuestas más
allá de la placa superior 7, que de nuevo puede ser movible
lateralmente con relación a dicho sistema de elevación. En un
aspecto adicional del invento, el extremo superior del pasador de
elevación 1 comprende además una cavidad que ha sido dispuesta para
mantener una bola de rodadura 14 que es soportada por un apoyo de
bolas 13 y asegurada por un anillo de retención.
La Figura 1a muestra un dispositivo nuevo de
soporte y elevación que emplea tres aspectos del invento.
La Figura 1b muestra un sustrato de dicho
dispositivo nuevo en una posición de fondo.
La Figura 1c muestra un sustrato de dicho
dispositivo nuevo en una posición superior.
La Figura 2 muestra un corte transversal y una
vista desde arriba de un casquillo de apoyo de rodillos de acuerdo
con un aspecto del invento.
La Figura 3 muestra una placa de asiento de
apoyo de bolas de acuerdo con un aspecto adicional del invento.
La Figura 4 muestra una cabeza de apoyo de bolas
de acuerdo con un aspecto adicional del invento.
La Figura 1a muestra el conjunto de un sistema
de pasador: un pasador 1 es guiado por el apoyo de rodillos 2 y es
impulsado por la placa de asiento 3, que está montada en un brazo de
elevación 3a. Al menos tres de esos sistemas de pasador están
aplicados para dar soporte y elevar un sustrato 4. Los pasadores
están previstos para recibir el sustrato 4 desde una horquilla
robotizada (no mostrada en la Figura 1) que coloca el sustrato en
los pasadores de elevación. A continuación, los pasadores colocan el
sustrato 4 en el fondo 2a del reactor (Figura 1b). Ésta es la
posición final del sustrato antes de que empiece el proceso de
revestimiento. Después de que el proceso de revestimiento haya
terminado, los pasadores suben el sustrato a la posición elevada
(Figura 1c) antes de que una horquilla robotizada retire el
sustrato de la cámara de revestimiento.
El nuevo sistema de pasador comprende tres
elementos: un apoyo de rodillos, una placa de asiento de apoyo de
bolas y un pasador de cabeza de apoyo de bolas.
El primero de los elementos presentados es el
apoyo de rodillos 2. Este apoyo de rodillos está diseñado para
reducir la fricción del movimiento del pasador en un eje vertical.
El apoyo de rodillos está montado en el fondo 2a del reactor y guía
al pasador. El apoyo (véase la Figura 2) consiste de, por ejemplo,
seis rodillos 6, 6a, b, c, que están hechos de un material que
permite una baja fricción y un bajo desgaste con el eje y el
casquillo, que es químicamente resistente a los gases del proceso, y
que mantiene sus propiedades a la temperatura del proceso. Los
propios rodillos son mantenidos por el casquillo 5, hecho de dicho
material.
Un segundo elemento forma el interfaz entre el
pasador y el elevador (véase la Figura 3): una placa de asiento de
soporte de bolas. Esta placa de asiento minimiza las fuerzas
laterales que pudieran actuar sobre el pasador. Las fuerzas
laterales son inducidas por el brazo de elevación debido a su
movimiento de elevación, que no se corresponde perfectamente con el
eje de movimiento vertical del pasador. La placa de asiento
comprende cuatro elementos principales: la placa superior 7 y la
placa 8 de sujeción de bolas que están unidas elásticamente a la
placa de fondo 10. Las bolas 9 mejoran la libertad lateral de
movimiento de la placa superior y por tanto minimizan las fuerzas
laterales que actúan sobre el pasador. Se necesita el apoyo elástico
7a, 8a de la placa superior 7 y la placa 8 que mantiene a las bolas
para volver a centrar dichas dos placas después de un ciclo de
movimiento del pasador. La fuerza de recuperación del apoyo
elástico, por ejemplo, un resorte, es un factor limitador para la
fuerza lateral que puede ser transmitida al pasador. Por tanto, la
constante del resorte debe ser relativamente baja para permitir el
movimiento flotante de la placa superior 7.
El tercer elemento de acuerdo con el invento es
una cabeza de apoyo de bolas de pasador (Figura 4). La función de
esta cabeza de pasador modificada es reducir las fuerzas laterales
que actúan sobre el pasador. Esas fuerzas pueden ser producidas por
el sustrato. La cabeza de pasador consiste de un extremo 11 de
pasador con una cavidad hemisférica y una anillo de retención 12,
que mantiene un apoyo de bolas 13 y una bola de rodadura 14. La
libertad de movimiento de giro de la bola de rodadura 14 es mejorada
por el apoyo de bolas 13. Por tanto, se minimizan las fuerzas
laterales que pueden ser inducidas por el sustrato. El anillo de
retención 12 es ligeramente más grueso que el eje del pasador para
impedir que el pasador caiga a través del apoyo de rodillos.
El novedoso diseño de pasador hace que disminuya
considerablemente el riesgo de autobloqueo. Las características de
la nueva solución, menor fricción de guiado acompañada del
desacoplamiento de fuerzas laterales, da lugar a un mayor límite de
elasticidad y a menos tiempo de inactividad del dispositivo de
revestimiento. Efectos positivos adicionales son la reducción de
partículas en el reactor y la reducción del riesgo de hacer rasguños
al sustrato. Gracias a la fricción reducida de los pasadores, se
minimizan las fuerzas abrasivas entre los pasadores y sus guías,
así como entre los pasadores y el sustrato. Se reduce la
contaminación por partículas y el riesgo de hacer rasguños al
sustrato del reactor.
Todas estas características nuevas hacen que
aumente el rendimiento y la calidad del proceso de recubrimiento y
que, por tanto, aumente el valor económico de dichos dispositivos
para el usuario.
- 1
- Pasador, pasador de elevación
- 2
- Apoyo de rodillos
- 2a
- Fondo del reactor
- 3
- Placa
- 3a
- Brazo de elevación, sistema de elevación
- 4
- Sustrato
- 5
- Casquillo
- 6
- Rodillo
- 6a, b, c
- Rodillo
- 7
- Placa superior
- 7a
- Apoyo elástico
- 8
- Placa de sujeción de bolas
- 8a
- Apoyo elástico
- 9
- Bola(s)
- 10
- Placa de fondo
- 11
- Extremo de pasador
- 12
- Anillo de retención
- 13
- Apoyo de bolas
- 14
- Bola de rodadura.
Claims (13)
1. Conjunto de pasador para elevar y dar soporte
a sustratos, que comprende:
- -
- un pasador de elevación (1) que tiene un extremo superior y un extremo inferior;
- -
- construir el extremo superior para recibir y dar soporte a un sustrato (4);
- -
- construir el extremo de fondo para ser impulsado por un sistema de elevación (3a);
- -
- ser sostenido moviblemente el pasador de elevación (1) por una guía,
en el que dicha guía comprende un
apoyo de rodillos (2) para reducir la fricción del movimiento del
pasador en un eje
vertical.
2. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el apoyo de rodillos comprende seis
rodillos (6) dispuestos en un casquillo (5).
3. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 1 ó 2, en el que el apoyo de rodillos (2) está
montado en un fondo (2a) de reactor.
4. Conjunto de pasador de acuerdo con las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el apoyo de rodillos (2) comprende
rodillos (6) hechos de un material que permite un bajo desgaste y
una baja fricción.
5. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 2, en el que el apoyo de rodillos (2) y el casquillo
(5) están hechos del mismo material.
6. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el extremo de fondo del pasador de
elevación (1) está, al menos durante la operación de elevación, en
contacto con un sistema de elevación (3a) por medio de una placa de
asiento (3).
7. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 6, en el que la placa de asiento (3) comprende una
placa de extremo (7) que es lateralmente movible con relación a
dicho sistema de elevación (3a).
8. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 6 ó 7, en el que la placa de asiento (3) comprende
además un placa de sujeción de bolas (8) con bolas (9) que están
dispuestas más allá de la placa superior (7).
9. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 8, en el que la placa de sujeción de bolas (8) es
movible lateralmente con relación a dicho sistema de elevación.
10. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 7 ó 9, en el que el movimiento lateral de la placa
superior (7) y de la placa de sujeción (8) está facilitado por
apoyos elásticos (7a, 8a).
11. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el extremo superior del pasador de
elevación (1) comprende además una cavidad que está dispuesta para
mantener una bola de rodadura (14).
12. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 11, en el que la bola de rodadura (14) está soportada
por un apoyo de bola (13).
13. Conjunto de pasador de acuerdo con la
reivindicación 11 ó 12, que tiene además un anillo de retención
(12) cubriendo parcialmente la cavidad e impidiendo que el pasador
de elevación caiga a través del apoyo de rodillos.
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