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.
Antecedentes del invento
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.
Descripción de la técnica relacionada
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.
Sumario del invento
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.
Descripción breve de los dibujos
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.
Descripción detallada 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.
Ventajas del invento
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.
Lista de números
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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