FR3039564A1 - SUPPORT DEVICE FOR SUBSTRATE TO BE PROCESSED IN PARTICULAR BY CHEMICAL OR ELECTROCHEMICAL - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif de support (1) de substrat (2) à traiter chimiquement ou électro-chimiquement, comprenant un support (3) doté d'une ouverture traversante (37), un joint d'applique (40) destiné à s'appliquer contre le chant du substrat et logé dans une gorge du logement (6) du support et donnant sur l'ouverture, et des moyens déformables gonflables, caractérisé en ce que les moyens déformables gonflables sont distincts du joint d'applique et sont constitués d'au moins un élément déformable gonflable (41) disposé autour dudit joint d'applique (40), à l'opposé de l'ouverture. Le serrage du substrat peut être provoqué par une mise en surpression pneumatique de l'élément gonflable ou un retour à la pression atmosphérique de l'élément gonflable. La coopération des moyens d'étanchéité garantit l'herméticité entre le support et le chant du substrat en maximisant ainsi la surface du substrat à traiter.The present invention relates to a support device (1) for substrate (2) to be treated chemically or electro-chemically, comprising a support (3) having a through opening (37), a seal (40) intended for apply against the edge of the substrate and housed in a groove of the housing (6) of the support and giving on the opening, and inflatable deformable means, characterized in that the inflatable deformable means are distinct from the applied seal and are consisting of at least one inflatable deformable element (41) disposed around said seal (40), opposite the opening. The tightening of the substrate may be caused by pneumatic overpressure of the inflatable element or a return to atmospheric pressure of the inflatable element. The cooperation of the sealing means ensures the hermeticity between the support and the edge of the substrate thus maximizing the surface of the substrate to be treated.
Description
DISPOSITIF DE SUPPORT POUR SUBSTRAT A TRAITER NOTAMMENT PAR VOIE CHIMIQUE OU ELECTROCHIMIQUE L’invention concerne notamment le domaine du traitement électrolytique de substrats en vue de gravures ou de dépôts de matière. L’invention est plus particulièrement relative à un dispositif de support pour un substrat doté d’un matériau conducteur ou semi-conducteur et destiné à subir un traitement électrochimique, le dispositif de support comprenant des moyens périphériques d’étanchéité.SUPPORT DEVICE FOR SUBSTRATE TO BE PROCESSED IN PARTICULAR BY CHEMICAL OR ELECTROCHEMICAL MEANS The invention relates in particular to the field of the electrolytic treatment of substrates with a view to etching or deposition of material. The invention relates more particularly to a support device for a substrate provided with a conductive or semiconductor material and intended to undergo electrochemical treatment, the support device comprising peripheral sealing means.
Le traitement électrochimique est couramment utilisé dans la structuration de surfaces conductrices ou semi-conductrices en vue de nombreuses applications, notamment dans le domaine de la micro-électronique, ou relatives à des capteurs, électrodes, membranes filtrantes, microdiffuseurs, réflecteurs optiques ou thermiques, supports d’isolation thermique ou électrique etc...Electrochemical treatment is commonly used in the structuring of conductive or semiconducting surfaces for many applications, particularly in the field of microelectronics, or relating to sensors, electrodes, filter membranes, microdiffusers, optical or thermal reflectors, thermal or electrical insulation supports etc ...
Dans le cadre des semi-conducteurs, on peut citer la texturation électrochimique de plaquettes de silicium. L'invention sera plus particulièrement décrite en regard de cette application, sans toutefois y être limitée.In the context of semiconductors, mention may be made of the electrochemical texturing of silicon wafers. The invention will be more particularly described with respect to this application, without being limited thereto.
Une technique connue pour réaliser un traitement électrochimique est de placer le substrat à traiter dans un bain d’électrolyte comprenant une électrode placée à distance du substrat, le substrat étant destiné à constituer une seconde électrode. L’électrode et le substrat sont connectés à deux polarités respectives opposées, le substrat formant anode ou cathode selon qu’il s’agit respectivement d’un enlèvement ou dépôt de matière.A known technique for performing an electrochemical treatment is to place the substrate to be treated in an electrolyte bath comprising an electrode placed at a distance from the substrate, the substrate being intended to constitute a second electrode. The electrode and the substrate are connected to two respective opposite polarities, the substrate forming anode or cathode depending on whether it is respectively a removal or deposition of material.
Une autre technique connue consiste à placer le substrat entre deux bains d’électrolyte distincts comprenant chacun une électrode placée à distance du substrat, la circulation du courant d’électrolyse entre les deux électrodes étant forcée au travers du substrat. Une étanchéité entre les deux bains et entre les deux faces opposées du substrat est alors impérative.Another known technique consists in placing the substrate between two separate electrolyte baths each comprising an electrode placed at a distance from the substrate, the circulation of the electrolysis current between the two electrodes being forced through the substrate. A seal between the two baths and between the two opposite faces of the substrate is then imperative.
Aujourd’hui, le dispositif de mise en oeuvre d’un procédé de traitement par bain(s) électrolytique(s) comprend un bâti présentant une cavité remplie d’une solution électrolytique, un porte-plaquette qui accueille le substrat à traiter, nommé encore plaquette, et qui est disposé dans la solution d’électrolyte. Une fois le porte-plaquette accueillant le substrat mis en place, celui-ci délimite deux bains dans la solution électrolytique (les deux bains pouvant contenir la même solution ou deux solutions différentes), qu’il convient par ailleurs de rendre étanche l’un par rapport à l’autre. A cet égard, des moyens d’étanchéité sont prévus entre le porte-plaquette et le bâti.Today, the device for implementing a treatment method by electrolytic bath (s) comprises a frame having a cavity filled with an electrolytic solution, a wafer holder that accommodates the substrate to be treated, named platelet, and which is disposed in the electrolyte solution. Once the wafer holder hosting the substrate in place, it delimits two baths in the electrolytic solution (the two baths may contain the same solution or two different solutions), which should also be sealed one compared to each other. In this respect, sealing means are provided between the wafer holder and the frame.
En outre, des moyens d’étanchéité sont prévus au sein même du porte-plaquette et agencés de manière à circonscrire la surface de l’une des faces de la plaquette, en particulier la face de la plaquette destinée à être traitée chimiquement ou électro-chimiquement.In addition, sealing means are provided within the wafer holder and arranged to circumscribe the surface of one of the faces of the wafer, in particular the face of the wafer intended to be chemically or electronically treated. chemically.
Le porte-plaquette et les diverses étanchéités porte-plaquette/bâti et porte-plaquette/substrat ont donc pour rôle de séparer les deux solutions électrolytiques et de pouvoir polariser différemment les deux faces opposées du substrat.The wafer holder and the various wafer holder / frame and holder / wafer / substrate thus have the role of separating the two electrolytic solutions and being able to polarize differently the two opposite faces of the substrate.
Plus particulièrement, la plupart des porte-plaquettes sont généralement composés de deux parties amovibles qui prennent en sandwich la plaquette. Chaque partie forme intérieurement une surface plane et comprend une ouverture centrale. Les ouvertures des deux parties du porte-plaquette sont destinées à être mises en regard et délimitent la surface de la zone de la plaquette qui sera à traiter, le pourtour de la plaquette étant prise intégralement en sandwich entre les deux surfaces planes du porte-plaquette sur une distance la plus faible possible (de quelques millimètres, voire moins si possible) de manière à réduire le plus possible la surface non traitée de la plaquette. La plaquette avec ses moyens d’étanchéité périphériques sont logés dans une gorge du porte-plaquette. Lorsque les deux parties du porte-plaquette sont refermées sur la plaquette, les moyens d’étanchéité sont ainsi comprimés contre les deux faces opposées du substrat et autour de la zone à traiter du substrat, assurant ainsi une étanchéité entre les deux faces opposées de la plaquette.More particularly, most wafer holders are generally composed of two removable parts that sandwich the wafer. Each portion internally forms a flat surface and includes a central opening. The openings of the two parts of the wafer holder are intended to be placed opposite and delimit the surface of the area of the wafer to be treated, the periphery of the wafer being taken integrally sandwiched between the two flat surfaces of the wafer holder as small as possible (a few millimeters or less if possible) so as to minimize the untreated surface of the wafer. The wafer with its peripheral sealing means are housed in a groove of the wafer holder. When the two parts of the wafer holder are closed on the wafer, the sealing means are thus compressed against the two opposite faces of the substrate and around the area to be treated of the substrate, thus ensuring a seal between the two opposite faces of the wafer.
Un tel dispositif connu présente certains inconvénients, notamment : - La mise en place et le retrait d’une plaquette prise en sandwich à l’intérieur du porte-plaquette prennent du temps du fait de devoir séparer/remonter les deux parties du porte-plaquette, qui sont généralement associées par vissage, ce qui ne favorise pas une mise en oeuvre industrielle. - La zone à traiter est limitée à l’ouverture traversante du porte-plaquette ; or le porte-plaquette recouvre une portion de plaquette non négligeable, réduisant de fait la possibilité de traitement dans cette région. - Lors du démontage, après la séparation des deux parties, la plaquette repose encore sur l’une des deux parties du porte-plaquette et peut parfois rester collée par capillarité d’où la nécessité de la décoller du moyen d’étanchéité avant de pouvoir la manipuler puis la déplacer.Such a known device has certain disadvantages, in particular: - The introduction and removal of a wafer sandwiched inside the wafer holder take time due to having to separate / reassemble the two parts of the wafer holder , which are generally associated by screwing, which does not promote industrial implementation. - The area to be treated is limited to the through opening of the wafer holder; The platelet holder covers a non-negligible platelet portion, thereby reducing the possibility of treatment in this region. - During disassembly, after the separation of the two parts, the wafer still rests on one of the two parts of the wafer holder and can sometimes remain stuck by capillarity where the need to take off the sealing means before being able to manipulate and move it.
Au regard des moyens d’étanchéité entre le substrat et le porte-plaquette, la demande de brevet européen EP0597428 propose des moyens d’étanchéité aptes à se déformer sous l’effet d’un gaz introduit dans lesdits moyens de sorte à ajuster la surface d’appui des moyens d’étanchéité contre la tranche du substrat en limitant avantageusement a minima le recouvrement de la surface à traiter. L’invention a donc pour but de proposer un dispositif de support de substrat à traiter notamment électro-chimiquement, doté de moyens d’étanchéité, qui s’avère simple et rapide de mise en oeuvre, en particulier permettant un montage rapide et aisé du substrat, qui garantisse un maintien ferme du substrat à porter et une étanchéité efficace tout en maximisant la surface à traiter du substrat et qui garantisse un démontage rapide et sans effort du substrat.With regard to the sealing means between the substrate and the wafer holder, the European patent application EP0597428 proposes sealing means able to deform under the effect of a gas introduced into said means so as to adjust the surface supporting the sealing means against the edge of the substrate by advantageously limiting at least the cover of the surface to be treated. The object of the invention is therefore to propose a substrate support device to be treated, in particular electro-chemically, provided with sealing means, which proves to be simple and quick to implement, in particular allowing a quick and easy assembly of the substrate, which ensures a firm hold of the substrate to be carried and effective sealing while maximizing the surface to be treated substrate and which ensures a quick and effortless removal of the substrate.
Selon l’invention, le dispositif de support d’au moins un substrat à traiter électro-chimiquement, comprend : - un support doté d’au moins une ouverture traversante, l’ouverture étant destinée à accueillir un substrat à traiter, et s’étendant dans un plan général qui est destiné à être parallèle au plan de la ou des surfaces à traiter, - au moins un joint d’applique logé dans un logement du support, s’étendant selon un périmètre encerclant l’ouverture, et destiné à s’appliquer contre le substrat lorsque ce dernier est logé dans l’ouverture, - des moyens déformables gonflables pour assurer au joint d’applique d’exercer des forces de compression de direction transversale au chant du cadre du support et dirigées vers l’ouverture, de sorte à appuyer le joint d’applique contre le chant du substrat, et est caractérisé en ce que les moyens déformables gonflables sont distincts du joint d’applique et sont constitués d’au moins un élément déformable gonflable disposé autour dudit joint d’applique, à l’opposé de l’ouverture.According to the invention, the device for supporting at least one substrate to be electrochemically treated comprises: a support provided with at least one through opening, the opening being intended to receive a substrate to be treated, and extending in a general plane which is intended to be parallel to the plane of the surface or surfaces to be treated, - at least one wall seal housed in a housing of the support, extending along a perimeter encircling the opening, and intended for applied against the substrate when the latter is housed in the opening, inflatable deformable means to ensure the application seal to exert transverse compression forces to the edge of the frame of the support and directed towards the opening , so as to press the gasket against the edge of the substrate, and is characterized in that the inflatable deformable means are distinct from the gasket and consist of at least one el inflatable deformable element disposed around said seal applied opposite the opening.
Le joint d’applique est non gonflable.The wall seal is non-inflatable.
Le joint d’applique est aisément amovible sans démonter le support. L’élément gonflable comporte une chambre creuse apte à être remplie de fluide sous pression pour l’expansion dudit élément.The wall seal is easily removable without disassembling the support. The inflatable element comprises a hollow chamber capable of being filled with pressurized fluid for the expansion of said element.
Le logement présente une entrée tournée dans un plan transversal au plan général de l’ouverture. L’élément gonflable est apte à exercer et/ou transmettre des forces de compression dans la direction transversale au chant du cadre du support et dirigées vers l’ouverture. L’élément gonflable et le joint d’applique sont destinés à assurer une étanchéité entre ledit support et le chant du substrat.The housing has an entrance turned in a plane transverse to the general plane of the opening. The inflatable element is able to exert and / or transmit compressive forces in the direction transverse to the edge of the frame of the support and directed towards the opening. The inflatable element and the gasket are intended to ensure a seal between said support and the edge of the substrate.
Par conséquent, l’élément déformable gonflable coopère avec le joint d’applique en étant apte à lui transmettre des forces de compression pour son serrage contre le substrat. Le joint d’applique est passif en subissant les forces de compression de l’élément déformable gonflable. Ces forces de compression sont transmises en direction du joint d’applique qui les transmet à son tour transversalement au chant du cadre du support en direction de l’ouverture logeant le substrat, c’est-à-dire que pour un cadre à paroi par exemple annulaire, les forces de compression sont radiales et dirigées vers le centre de l’ouverture. Ainsi, lorsqu’un substrat est positionné à l’intérieur d’une ouverture, le joint d’applique comprimé par l’élément déformable est apte à transmettre des forces de compression contre la tranche du substrat, dans des plans parallèles aux faces planes du substrat.Therefore, the inflatable deformable element cooperates with the seal application being able to transmit to it compressive forces for clamping against the substrate. The wall seal is passive by undergoing the compressive forces of the inflatable deformable element. These compressive forces are transmitted in the direction of the seal that transmits them in turn transversely to the edge of the frame of the support towards the opening housing the substrate, that is to say that for a walled frame by As an annular example, the compressive forces are radial and directed towards the center of the opening. Thus, when a substrate is positioned inside an opening, the compression seal compressed by the deformable element is able to transmit compressive forces against the edge of the substrate, in planes parallel to the plane faces of the substrate.
La présente invention se distingue de l’art antérieur par la présence d’un élément déformable gonflable venant comprimer le joint d’applique en contact avec le substrat. Cette coopération offre des avantages supplémentaires, au contraire de la compression pneumatique directe par un joint d’applique unique se déformant.The present invention is distinguished from the prior art by the presence of an inflatable deformable element from compressing the seal applied in contact with the substrate. This cooperation offers additional advantages, as opposed to direct pneumatic compression by a single deforming seal.
Cette réalisation de l’invention, sans que le joint d’applique soit gonflable, permet de maîtriser plus facilement l’homogénéité du serrage sur tout le pourtour du substrat sans risque de l’abîmer, notamment au regard de la grandeur des forces de compression et de la répartition de ces forces.This embodiment of the invention, without the application seal being inflatable, makes it easier to control the homogeneity of the clamping around the periphery of the substrate without the risk of damaging it, particularly with regard to the size of the compressive forces. and the distribution of these forces.
Dans l’art antérieur, le serrage est assuré par la mise sous pression pneumatique du joint d’applique de type « tubeless >> (expression anglaise couramment employée en français pour désigner un joint à chambre creuse sans chambre à air), ce qui ne permet pas son remplacement aisé pour s’adapter à différentes formes de substrats, contrairement à l’utilisation du joint d’applique indépendant de l’élément gonflable de la présente invention. D’autre part l’utilisation d’un élément gonflable indépendant, ledit élément gonflable comprenant une chambre fermée, évite tout risque d’infiltration d’électrolyte ou de vapeur d’électrolyte dans le circuit pneumatique quelle que soit la position de serrage ou de repos du joint d’applique, à la différence d’un serrage par compression d’un joint d’applique directement poussé par un gaz.In the prior art, the clamping is ensured by the pneumatic pressurization of the "tubeless" type seal (English expression commonly used in French to designate a hollow chamber seal without a tube), which It does not allow for easy replacement to accommodate different forms of substrates, in contrast to the use of the independent seal of the inflatable element of the present invention. On the other hand, the use of an independent inflatable element, said inflatable element comprising a closed chamber, avoids any risk of infiltration of electrolyte or electrolyte vapor into the pneumatic circuit irrespective of the clamping position or the rest of the seal of application, unlike a compressive tightening of a gasket applied directly pushed by a gas.
Le dispositif peut comporter, de préférence dans le même support, plusieurs ouvertures destinées chacune à accueillir un substrat à traiter, chaque ouverture étant dotée en périphérie d’un logement comprenant un joint d’applique pour coopérer avec un substrat, le dispositif comprenant au moins un élément déformable gonflable apte à coopérer par compression/decompression tout autour de chaque joint d’applique, de préférence l’élément gonflable étant logé également dans ledit support.The device may comprise, preferably in the same support, several openings each intended to accommodate a substrate to be treated, each opening being provided at the periphery of a housing comprising a seal for applying to a substrate, the device comprising at least an inflatable deformable member adapted to cooperate by compression / decompression all around each seal application, preferably the inflatable element being also housed in said support.
Les ouvertures dans le support délimitent des cadres qui accueillent chacun un substrat. Le substrat sera maintenu par son joint d’applique lorsque l’élément déformable gonflable exercera sa compression.The openings in the support delimit frames that each accommodate a substrate. The substrate will be held by its seal when the inflatable deformable element will exert its compression.
En outre, la forme en cadre du support, et cette coopération du joint d’applique avec le substrat selon le chant de ce dernier, limitent la zone de recouvrement du joint sur les faces planes principales du substrat, maximisant ainsi la zone apte à être traitée.In addition, the frame-like shape of the support, and this cooperation of the seal applied with the substrate according to the edge of the latter, limit the area of overlap of the seal on the main flat faces of the substrate, thus maximizing the zone that can be treated.
La géométrie du cadre est adaptée à la forme du substrat à porter.The geometry of the frame is adapted to the shape of the substrate to be worn.
On entend dans la suite de la description par « position de repos » relative au joint d’applique, la position pour laquelle aucune force de compression n’est exercée par l’élément gonflable, et par « position de serrage », la position dans laquelle le joint d’applique transmet une force de compression de sorte à maintenir fermement le substrat dans son support et d’assurer l’étanchéité entre les deux faces opposées du substrat.In the remainder of the description, the term "rest position" relative to the seal is understood to mean the position for which no compressive force is exerted by the inflatable element, and by "clamping position" the position in wherein the applique seal transmits a compressive force so as to firmly hold the substrate in its holder and seal between the two opposite faces of the substrate.
Dans un mode préféré, la position de serrage sera obtenue par la mise en surpression de l’élément déformable gonflable.In a preferred embodiment, the clamping position will be obtained by placing the inflatable deformable element in overpressure.
Dans une variante de réalisation, le joint d’applique est agencé en position de serrage par remise en pression atmosphérique de l’élément déformable gonflable préalablement contracté par dépressurisation. L’intérêt d’un tel mode de serrage est de pouvoir maintenir le serrage d’un substrat même en cas de défaut de pression dans le réseau faisant le vide dans l’élément gonflable. Ainsi, une fois le substrat serré, même en cas de dysfonctionnement du système de dépressurisation, le serrage du substrat reste assuré.In an alternative embodiment, the seal is applied in the clamping position by atmospheric pressure repositioning of the deformable deformable element previously contracted by depressurization. The advantage of such a method of clamping is to be able to maintain the tightening of a substrate even in the event of a pressure fault in the network evacuating the inflatable element. Thus, once the substrate is tightened, even in the event of malfunction of the depressurization system, clamping of the substrate remains assured.
Ainsi, deux variantes définissent l’état de l’élément gonflable en l’absence de substrat. L’élément déformable gonflable, en l’absence de substrat, est : - soit à l’état dégonflé ou peu gonflé, c’est-à-dire suffisamment rétracté pour ne pas exercer une compression sur le joint d’applique, le substrat peut alors être mis en place dans l’ouverture puis il est nécessaire de gonfler l’élément (pressuriser l’élément en injectant un fluide sous pression dans le corps creux de l’élément), pour que l’élément gonflable se dilate et engendre des forces de compression contre le joint d’applique qui à son tour coopère avec le chant du substrat par contact intime pour ainsi assurer l’étanchéité ; - soit à l’état gonflé en appui contre le joint d’applique ; il est alors nécessaire de dépressuriser l’élément gonflable pour qu’il se rétracte et cesse d’exercer une compression sur le joint d’applique de façon à pouvoir insérer le substrat, puis de relâcher la dépressurisation dans l’élément gonflable afin qu’il se détende et comprime à nouveau le joint d’applique de sorte à s’appuyer contre le chant du substrat réalisant l’étanchéité.Thus, two variants define the state of the inflatable element in the absence of substrate. The inflatable deformable element, in the absence of a substrate, is: - either in the deflated or slightly inflated state, that is to say sufficiently retracted so as not to exert a compression on the seal of application, the substrate can then be put in place in the opening and it is necessary to inflate the element (pressurize the element by injecting a fluid under pressure into the hollow body of the element), so that the inflatable element expands and generates compressive forces against the seal applied which in turn cooperates with the edge of the substrate by intimate contact to thereby ensure sealing; - In the inflated state bearing against the seal applied; it is then necessary to depressurize the inflatable element so that it shrinks and stops compressing the gasket so that the substrate can be inserted and then releasing the depressurization in the inflatable member so that it relaxes and compresses the seal again so as to rest against the edge of the substrate making the seal.
Le dispositif de l’invention permet un positionnement à plat et sans effort du substrat dans le plan d’ouverture dudit joint au repos, c’est-à-dire lorsqu’aucune force compressive n’est appliquée sur ledit joint.The device of the invention allows a flat and effortless positioning of the substrate in the opening plane of said seal at rest, that is to say when no compressive force is applied to said seal.
Le serrage pneumatique via l’élément gonflable associé au joint d’applique permet de gagner en rapidité d’association du substrat. Le substrat est directement positionné à plat dans le plan du cadre en affleurant le joint d’applique de manière coplanaire. Il n’y a pas nécessité par exemple d’introduire le bord du substrat dans une gorge spécifique qui loge deux joints d’applique diamétralement opposés et ouverts avec des profils en V. L’amenée du substrat et son agencement se font donc très simplement sans qu’il soit besoin d’ouvrir en deux le support ou de dissocier le joint d’applique en deux parties, comme dans l’art antérieur pour introduire le substrat par la tranche coplanairement au joint à la manière d’une insertion par guillotine.Pneumatic clamping via the inflatable element associated with the seal applies to gain speed of association of the substrate. The substrate is directly positioned flat in the plane of the frame by flush-fitting the joint of coplanar. There is no need, for example, to introduce the edge of the substrate into a specific groove which houses two diametrically opposed and open facing joints with V-shaped profiles. The supply of the substrate and its arrangement are therefore very simple. without the need to open the support in two or dissociate the two-part wall seal, as in the prior art to introduce the substrate by the wafer coplanarly to the joint in the manner of a guillotine insertion .
Dans la présente invention, l’action sur l’élément gonflable agit sur le joint d’applique qui est de périmètre fermé et vient à son tour encapsuler ou libérer immédiatement le bord du substrat.In the present invention, the action on the inflatable member acts on the seal that is perimeter closed and in turn encapsulates or immediately release the edge of the substrate.
Les moyens d’étanchéité formés par l’association de l’élément déformable gonflable et du joint d’applique sont destinés à coopérer avec un système de mise en surpression ou dépressurisation, de préférence un système pneumatique, qui procure un serrage/desserrage (pneumatique) garantissant un montage/démontage rapide du substrat de son support et un maintien en position ferme et fiable du substrat, tout en garantissant l’étanchéité recherchée.The sealing means formed by the combination of the inflatable deformable element and the seal applied are intended to cooperate with a pressurization system or depressurization, preferably a pneumatic system, which provides a tightening / loosening (pneumatic ) guaranteeing rapid assembly / disassembly of the substrate of its support and maintaining a firm and reliable position of the substrate, while ensuring the desired sealing.
Les moyens d’étanchéité sont aptes à exercer des forces de compression de direction transversale ou sensiblement transversale au chant du cadre du support et dirigées vers l’ouverture, c’est-à-dire que pour un cadre à paroi par exemple annulaire, les forces de compression sont radiales ou sensiblement radiales et dirigées vers l’ouverture. Ainsi, lorsque le substrat est positionné à l’intérieur de l’ouverture, le joint d’applique est apte à appliquer des forces de compression contre la tranche du substrat, dans des plans quasi parallèles aux faces planes du substrat.The sealing means are capable of exerting compression forces of transverse direction or substantially transverse to the edge of the frame of the support and directed towards the opening, that is to say that for a wall frame for example annular, the compression forces are radial or substantially radial and directed towards the opening. Thus, when the substrate is positioned inside the opening, the seal is able to apply compressive forces against the edge of the substrate, in planes almost parallel to the flat faces of the substrate.
Le joint d’applique est donc destiné à coopérer par cerclage autour du substrat et à assurer ainsi des forces de serrage contre son chant.The seal is therefore intended to cooperate by strapping around the substrate and thus to ensure clamping forces against its edge.
Le joint d’applique est apte à se déformer pour assurer une coopération avec le substrat par compression transmise par l’élément déformable gonflable.The seal is able to deform to ensure a cooperation with the substrate by compression transmitted by the inflatable deformable element.
Dans le cas de la première variante, le volume du logement accueillant l’élément gonflable est adapté, en particulier est tel que l’élément gonflable présente un volume plus faible que le volume du logement lorsque l’élément gonflable n’est pas à l’état gonflé et expansé, afin que lorsque l’élément gonflable est à l’état gonflé et expansé, son expansion de volume engendre une mise en compression du joint d’applique. Ainsi, l’élément gonflable présente un volume plus faible que le volume du logement lorsque qu’aucune pression pneumatique n’est appliquée dans la chambre dudit élément gonflable, de façon que la mise en surpression pneumatique de la chambre dudit élément gonflable entraîne une expansion de volume dudit élément et une mise en compression du joint d’applique. En deuxième variante, l’élément gonflable présente un volume plus faible que le volume de la cavité lorsqu’une dépressurisation est effectuée dans la chambre dudit élément gonflable, de façon qu’une remise en pression atmosphérique à l’intérieur de ladite chambre entraîne une expansion de volume dudit élément et une mise en compression du joint d’applique.In the case of the first variant, the volume of the housing accommodating the inflatable element is adapted, in particular is such that the inflatable element has a smaller volume than the volume of the housing when the inflatable element is not suitable for inflation. an inflated and expanded state, so that when the inflatable element is in the inflated and expanded state, its volume expansion causes compression of the seal applied. Thus, the inflatable element has a smaller volume than the volume of the housing when no pneumatic pressure is applied in the chamber of said inflatable element, so that the pneumatic overpressure of the chamber of said inflatable member causes an expansion. volume of said element and a compression of the seal of applique. In the second variant, the inflatable element has a smaller volume than the volume of the cavity when a depressurization is performed in the chamber of said inflatable element, so that a resetting of atmospheric pressure inside said chamber causes a expanding the volume of said element and compressing the gasket.
Le joint d’applique présente un profil et une dureté tels qu’il est destiné à épouser selon son chant intérieur, parfaitement le chant du substrat tout en minimisant le recouvrement des faces planes du substrat. Le recouvrement pourra par exemple ne pas dépasser quelques dixièmes de millimètres. Avantageusement, cela permet de minimiser la surface de recouvrement tout en garantissant l’étanchéité entre les faces opposées du substrat.The wall seal has a profile and hardness such that it is intended to fit according to its inner edge, perfectly the edge of the substrate while minimizing the overlap of the flat faces of the substrate. The covering may for example not exceed a few tenths of millimeters. Advantageously, this makes it possible to minimize the overlap surface while guaranteeing the seal between the opposite faces of the substrate.
Pour rappel, une plaquette de silicium possède une épaisseur comprise généralement entre 200 pm et 1 mm, voire plus, avec des diamètres compris entre 50 mm (2 pouces) et 300 mm (12 pouces).As a reminder, a silicon wafer has a thickness generally between 200 .mu.m and 1 mm or more, with diameters of between 50 mm (2 inches) and 300 mm (12 inches).
Le joint d’applique est adapté à la longueur et à la forme géométrique du périmètre du substrat, de sorte que le profil du chant interne dudit joint est destiné à épouser hermétiquement la surface du chant du substrat par compression dudit joint.The seal is adapted to the length and geometric shape of the perimeter of the substrate, so that the profile of the inner edge of said seal is intended to conform hermetically to the surface of the edge of the substrate by compression of said seal.
En particulier, au-delà de sa forme pour épouser la tranche du substrat, le joint peut présenter, sur le pourtour de son chant intérieur destiné à être en applique contre le substrat, des aspérités ou des concavités pour combler un relief particulier dans l’épaisseur du chant du substrat. Cela sera par exemple le cas pour le traitement des plaquettes de silicium comprenant une encoche servant de repérage pour positionner idéalement lesdites plaquettes dans leurs utilisations ultérieures. Cette encoche, encore appelée « notch >>, sera comblée pendant le serrage de la plaquette par un ergot en saillie sur le chant intérieur du joint d’applique.In particular, beyond its shape to fit the edge of the substrate, the seal may have, on the periphery of its inner edge intended to be applied against the substrate, asperities or concavities to fill a particular relief in the thickness of the edge of the substrate. This will, for example, be the case for the treatment of silicon wafers comprising a notch serving as a marker for ideally positioning said wafers in their subsequent uses. This notch, also called "notch", will be filled during the clamping of the wafer by a protruding lug on the inner edge of the seal.
Le joint d’applique de la présente invention, destiné à s’appliquer directement contre le substrat, possède des propriétés élastiques et présente un corps unitaire au périmètre fermé avec un profil pouvant être localement adapté à la forme particulière d’un substrat. Ainsi l’étanchéité de la face à traiter par rapport au liquide en contact avec l’autre face est garantie de manière sûre tout autour du substrat. L’élément déformable gonflable est en un matériau étanche et élastique, et est de type joint gonflable à chambre fermée, de façon que ledit élément gonflable soit destiné à coopérer hermétiquement avec le joint d’applique par compression.The application seal of the present invention, intended to be directly applied against the substrate, has elastic properties and has a closed perimeter body with a profile that can be locally adapted to the particular shape of a substrate. Thus the sealing of the face to be treated with respect to the liquid in contact with the other face is securely guaranteed all around the substrate. The inflatable deformable member is made of an impervious and elastic material, and is of the closed-chamber inflatable seal, such that said inflatable member is adapted to co-operate tightly with the compression-type seal.
Lorsque l’élément gonflable est destiné à travailler en surpression, la pression fournie par le système pneumatique est adaptée de façon à ce que le joint d’applique, combiné à son profil, exerce sur la tranche du substrat une compression appropriée pour garantir l’étanchéité sans trop comprimer le substrat au risque sinon de l’abîmer.When the inflatable element is intended to work under overpressure, the pressure supplied by the pneumatic system is adapted so that the seal applied, combined with its profile, exerts on the edge of the substrate an appropriate compression to guarantee the sealing without compressing the substrate too much, otherwise damaging it.
Lorsque le serrage du substrat intervient pendant le relâchement de la dépressurisation de l’élément gonflable, ce dernier se regonfle en prenant du volume contraignant à son tour le joint d’applique avec une force de compression d’autant plus importante que la dureté de l’élément gonflable sera grande. La dépressurisation peut être partielle.When the tightening of the substrate occurs during the release of the depressurization of the inflatable element, the latter inflates by taking volume binding in turn the seal applied with a compressive force all the more important that the hardness of the inflatable element will be large. Depressurization can be partial.
La surpression ou la dépressurisation exercée par le système pneumatique peut être contrôlée et réajustée en cas de dérive des conditions de traitement électrolytique, dues par exemple, à une déformation du substrat ou bien encore à une augmentation du courant de fuite résiduel au niveau de l’interface joint/substrat. Ainsi, en cas de détection de déformation du substrat au cours du traitement, on veillera à relâcher la contrainte exercée par l’élément gonflable et donc la pression exercée par le joint d’applique. En cas de courant de fuite détecté, on pourra tenter en premier lieu d’agir sur la compression du joint d’applique pour augmenter encore le contact intime de serrage dudit joint sur le substrat.The overpressure or the depressurization exerted by the pneumatic system can be controlled and readjusted in case of drift of the electrolytic treatment conditions, due for example to a deformation of the substrate or even to an increase of the residual leakage current at the level of the joint / substrate interface. Thus, in the event of detection of deformation of the substrate during the treatment, care will be taken to release the stress exerted by the inflatable element and therefore the pressure exerted by the seal. In case of detected leakage current, it will be possible firstly to act on the compression of the seal to further increase the intimate contact clamping said seal on the substrate.
Par conséquent, de manière avantageuse, le dispositif donne l’opportunité de contrôler la qualité de l’étanchéité et de limiter la déformation éventuelle des plaquettes en agissant sur le niveau de pression pneumatique appliqué dans la chambre de l’élément gonflable au cours du traitement. L’invention, en utilisant un élément gonflable distinct du joint d’applique présente notamment les avantages suivants : - le joint d’applique, qui s’use plus vite en contact avec la solution d’électrolyte et le substrat, peut être aisément remplacé ; - l’élément gonflable n’a pas à présenter les particularités de forme et de dureté du joint d’applique qui est en contact avec le substrat ; - un joint d’applique plein sera plus facile et moins cher à fabriquer qu’un élément gonflable de type joint gonflable à chambre fermée fabriqué par extrusion puis soudage ; - il est aisé de s’adapter à tous types de profil périphérique et de diamètre du substrat indépendamment d’une part de l’élément déformable gonflable et du support. Seul est à prévoir un profil et un périmètre intérieur adaptés pour le joint d’applique en contact avec le substrat, ce joint étant facilement interchangeable en fonction du profil du substrat ; - le circuit pneumatique est constamment isolé de l’environnement électrolytique, ce qui le préserve totalement des risques de corrosion par remontée de liquides ou de vapeurs, à la différence de l’art antérieur où seul le joint d’applique sépare le circuit pneumatique de l’environnement électrolytique ; - l’élément gonflable permet de travailler selon deux modes de serrage: par mise en surpression de la chambre de l’élément gonflable initialement dégonflé ou bien par remontée à la pression atmosphérique dans la chambre de l’élément gonflable préalablement dépressurisé.Therefore, advantageously, the device gives the opportunity to control the quality of the seal and to limit the possible deformation of the pads by acting on the level of pneumatic pressure applied in the chamber of the inflatable element during treatment . The invention, by using an inflatable element separate from the gasket, has the following advantages in particular: the gasket, which wears faster in contact with the electrolyte solution and the substrate, can be easily replaced ; the inflatable element does not have to present the particularities of shape and hardness of the wall seal which is in contact with the substrate; - A solid wall seal will be easier and cheaper to manufacture an inflatable type inflatable seal closed chamber manufactured by extrusion and welding; it is easy to adapt to all types of peripheral profile and diameter of the substrate independently of the inflatable deformable element and the support. Only a profile and an internal perimeter are to be provided that are suitable for the contact seal in contact with the substrate, this seal being easily interchangeable according to the profile of the substrate; the pneumatic circuit is constantly isolated from the electrolytic environment, which completely preserves the risks of corrosion by rising liquids or vapors, unlike the prior art where only the gasket separates the pneumatic circuit from the electrolytic environment; the inflatable element makes it possible to work in two tightening modes: by overpressuring the chamber of the inflatable element initially deflated or by rising to atmospheric pressure in the chamber of the previously depressurized inflatable element.
Les moyens d’étanchéité (couple élément gonflable et joint d’applique) sont amovibles par rapport au cadre de manière à pouvoir les changer, par exemple lorsqu’ils sont usés, et à pouvoir adapter le joint d’applique à un nouveau profil de substrat.The sealing means (inflatable element pair and seal applied) are removable relative to the frame so as to be able to change them, for example when they are worn, and to be able to adapt the seal to a new profile. substrate.
Le joint d’applique est amovible par rapport au cadre et sa mise en place ou son retrait dans le logement se fait sans avoir à désassembler mécaniquement le cadre, notamment lorsque le cadre est fait de deux demi-cadres assemblés.The wall seal is removable relative to the frame and its introduction or removal in the housing is done without having to disassemble the frame mechanically, especially when the frame is made of two half frames assembled.
Le logement du cadre de support comporte une cavité dans laquelle est logé l’élément gonflable, et une gorge débouchant d’un côté sur ladite cavité et du côté opposé sur l’ouverture du cadre support, la gorge logeant le joint d’applique.The housing of the support frame comprises a cavity in which is housed the inflatable element, and a groove opening on one side on said cavity and on the opposite side on the opening of the support frame, the groove housing the seal of applique.
La cavité du logement comporte des parois constituant des butées vis-à-vis de la dilatation de l’élément gonflable, lesdites parois étant destinées à limiter la compression exercée sur le joint d’applique positionné dans la gorge dudit logement.The cavity of the housing comprises walls constituting abutments vis-à-vis the expansion of the inflatable element, said walls being intended to limit the compression exerted on the seal applied in the groove of said housing.
Lorsque le mode de serrage intervient pendant la mise en surpression pneumatique de l’élément gonflable, le joint d’applique est à l’état de repos avant ladite mise en surpression et n’occupe alors qu’une partie de la cavité, ménageant ainsi un espace permettant au joint d’applique de présenter une portion faisant saillie dans ledit espace de la cavité. L’espace permet en outre à l’élément gonflable lorsqu’il est gonflé de répartir les forces de compression contre le chant externe du joint d’applique à comprimer, et les parois de la cavité servent en quelque sorte de butées de dilatation de l’élément gonflable limitant et répartissant les efforts de compression transmis par l’élément gonflable en direction du joint d’applique. A l’inverse, lorsque le serrage intervient après une dépressurisation préalable de l’élément gonflable, le retour de l’élément gonflable à l’état de repos par relâchement de la dépressurisation tendra à remplir la totalité de la cavité et à exercer des forces compressives sur le joint d’applique.When the tightening mode occurs during the pneumatic overpressure of the inflatable element, the seal applies to the state of rest before said overpressure and occupies only part of the cavity, thus providing a space allowing the seal to apply a portion protruding into said cavity space. The space further allows the inflatable member when inflated to distribute the compressive forces against the outer edge of the press seal to be squeezed, and the walls of the cavity serve as a kind of expansion stops. inflatable element limiting and distributing the compression forces transmitted by the inflatable element towards the seal of applique. Conversely, when the clamping occurs after a prior depressurization of the inflatable element, the return of the inflatable element to the rest state by releasing the depressurization will tend to fill the entire cavity and exert forces compressive on the wall joint.
Le volume de la cavité dans lequel l’élément gonflable se dilate pourra différer localement sur le contour du cadre afin d’adapter le volume d’expansion dudit élément et engendrer une course de déplacement du joint d’applique vers le substrat qui différera localement. Le volume de la cavité entourant l’ouverture du support peut donc être localement accru/réduit de manière à augmenter/diminuer localement le volume disponible pour la dilatation de l’élément gonflable et à accroître/réduire la course de déplacement du joint d’applique. Ce contrôle local conjugué au contrôle local du profil du joint d’applique permet très avantageusement de s’adapter aux spécificités de la périphérie des substrats, telles que la présence de méplats, d’encoches, etc...Le joint d’applique en contact avec le substrat épouse ainsi parfaitement le profil du substrat. Par exemple, en présence d’une encoche (notch) sur le bord du substrat, l’ergot que présentera le joint d’applique pourra s’introduire plus profondément et de manière plus intime dans l’encoche et s’en retirer tout aussi rapidement et facilement.The volume of the cavity in which the inflatable element expands may differ locally on the outline of the frame in order to adapt the expansion volume of said element and cause a displacement stroke of the applied seal to the substrate which will differ locally. The volume of the cavity surrounding the opening of the support can therefore be locally increased / reduced so as to locally increase / decrease the volume available for the expansion of the inflatable element and to increase / reduce the displacement path of the seal . This local control combined with the local control of the profile of the wall seal allows very advantageously to adapt to the specificities of the periphery of the substrates, such as the presence of flats, notches, etc ... contact with the substrate thus perfectly matches the profile of the substrate. For example, in the presence of a notch on the edge of the substrate, the lug that will present the seal applied can be inserted deeper and more intimate in the notch and withdraw equally quickly and easily.
Ainsi, de façon générale, le logement accueillant les moyens d’étanchéité comporte des butées constituant des butées vis-à-vis de la dilatation desdits moyens d’étanchéité.Thus, in general, the housing accommodating the sealing means comprises stops constituting abutments vis-à-vis the expansion of said sealing means.
Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte des moyens de calage qui sont destinés à assurer le maintien en position du substrat dans le plan d’ouverture du joint d’applique au repos par application d’une face du substrat contre lesdits moyens, de préférence lesdits moyens de calage étant solidaires du support ou du joint d’applique.According to another characteristic, the device comprises wedging means which are intended to maintain the position of the substrate in the plane of opening of the applied seal at rest by applying a face of the substrate against said means, preferably said wedging means being integral with the support or the seal.
De manière préférée, les moyens de calage peuvent être solidaires du corps du support. En variante, les moyens de calage peuvent être solidaires, voire même constitués, du joint d’applique, lui-même destiné à épouser le chant du substrat, via un profil adapté. Par exemple le profil du joint d’applique peut comporter un décrochement ou une lèvre en saillie permettant une insertion directe à plat et un calage du substrat dans le plan de l’ouverture du support. L’invention a également trait à un ensemble comprenant le dispositif de support de l’invention précité et un système de mise en surpression ou dépressurisation pneumatique qui est associé à la chambre de l’élément gonflable, en particulier l’ensemble comprenant des moyens de contrôle de la mise en pression ou de dépressurisation pneumatique, des défaillances d’étanchéité et/ou de déformations de substrats détectées pendant le traitement.Preferably, the wedging means may be integral with the body of the support. In a variant, the wedging means may be integral, or even constituted, by the wall seal, itself intended to match the edge of the substrate, via a suitable profile. For example, the profile of the wall seal may comprise a recess or a protruding lip allowing a direct insertion flat and a setting of the substrate in the plane of the opening of the support. The invention also relates to an assembly comprising the support device of the aforementioned invention and a pneumatic overpressure or depressurization system which is associated with the chamber of the inflatable element, in particular the assembly comprising means for control of pneumatic pressurization or depressurization, leakage failures and / or deformations of substrates detected during the treatment.
Les moyens d’étanchéité comportent au moins un élément déformable gonflable qui comprend au moins une chambre qui est apte à recevoir un gaz sous pression issu du système de mise en surpression, ou bien encore apte à se vider par dépressurisation, engendrant ainsi la déformation de la chambre.The sealing means comprise at least one inflatable deformable element which comprises at least one chamber which is adapted to receive a pressurized gas from the overpressure system, or else capable of being emptied by depressurization, thus generating the deformation of bedroom.
Le système pneumatique relié à l’élément gonflable est agencé pour être toujours préservé de l’environnement électrolytique corrosif, liquide ou gazeux dans lequel le support est destiné à être immergé.The pneumatic system connected to the inflatable element is arranged to be always preserved from the electrolytic corrosive, liquid or gaseous environment in which the support is intended to be immersed.
Lors de son utilisation, le dispositif de l’invention peut être indifféremment disposé verticalement ou horizontalement et s’adapter ainsi au type de bâti.In use, the device of the invention can be indifferently arranged vertically or horizontally and thus adapt to the type of frame.
Selon l’invention, le dispositif de support est en particulier utilisé pour supporter un substrat, du type plaquette de silicium, à traiter, en particulier à structurer par voie électrochimique sur au moins l’une de ses faces planes. A titre d’exemples nullement limitatifs, on peut citer des plaquettes monocristallines ou multi-cristallines, ou encore mixtes du type isolant/semi-conducteur, et aux formes et dimensions variées, telles que circulaires de 2 à 12 pouces de diamètre et plus, de formes carrées ou rectangulaires, avec ou sans coins arrondis, pour applications photovoltaïques par exemple.According to the invention, the support device is in particular used to support a substrate, of the silicon wafer type, to be treated, in particular to structure electrochemically on at least one of its planar faces. By way of non-limiting examples, mention may be made of monocrystalline or multi-crystalline or mixed insulator / semiconductor wafers, and of various shapes and sizes, such as circular ones of 2 to 12 inches in diameter and more, square or rectangular shapes, with or without rounded corners, for photovoltaic applications for example.
Par conséquent, le serrage du substrat peut être provoqué par une mise en surpression pneumatique de l’élément gonflable ou un retour à la pression atmosphérique de l’élément gonflable. La coopération des moyens d’étanchéité garantit l’herméticité entre le support et le chant du substrat en maximisant ainsi la surface du substrat à traiter. La coopération des moyens d’étanchéité permet également de changer facilement de joint d’applique selon la forme du substrat à traiter sans avoir à modifier l’élément gonflable qui continue quant à lui à préserver le circuit pneumatique de mise en surpression/dépressurisation de tout risque de corrosion par infiltration de liquides ou de vapeurs.Therefore, the clamping of the substrate can be caused by a pneumatic overpressure of the inflatable element or a return to atmospheric pressure of the inflatable element. The cooperation of the sealing means ensures the hermeticity between the support and the edge of the substrate thus maximizing the surface of the substrate to be treated. The cooperation of the sealing means also makes it possible to easily change the seal of application according to the shape of the substrate to be treated without having to modify the inflatable element which continues as for him to preserve the pneumatic circuit of setting overpressure / depressurization of any risk of corrosion by infiltration of liquids or vapors.
La présente invention est maintenant décrite à l’aide d’exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l’invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles :The present invention is now described with the aid of examples which are only illustrative and in no way limit the scope of the invention, and from the attached illustrations, in which:
La figure 1 représente une vue en perspective du dispositif de support de l’invention selon l’une de ses faces, dépourvu des moyens d’étanchéité;Figure 1 shows a perspective view of the support device of the invention on one of its faces, without the sealing means;
La figure 2 est une vue de la figure 1, le dispositif portant un substrat en vue d’être traité;Figure 2 is a view of Figure 1, the device carrying a substrate for processing;
La figure 3 illustre une vue en perspective avec coupe médiane d’une moitié du dispositif de la figure 2 sans le substrat ;Figure 3 illustrates a perspective view with a middle section of one half of the device of Figure 2 without the substrate;
La figure 4 est une vue schématique en perspective et en coupe du dispositif de l’invention portant un substrat et agencé en association avec un bâti de sorte à séparer deux milieux électrolytiques ;Figure 4 is a schematic perspective view in section of the device of the invention carrying a substrate and arranged in association with a frame so as to separate two electrolytic media;
La figure 5 est une vue en coupe et schématique d’un mode de réalisation du logement du support accueillant les moyens d’étanchéité avant la mise en compression du joint d’applique;Figure 5 is a schematic sectional view of an embodiment of the housing of the support housing the sealing means before the compression of the seal applied;
La figure 6 correspond à la figure 5 après une mise en compression du joint d’applique;Figure 6 corresponds to Figure 5 after a compression of the seal application;
La figure 7 est une vue schématique partielle en coupe d’une variante de joint d’applique du dispositif de l’invention.Figure 7 is a partial schematic sectional view of a variant of the application seal of the device of the invention.
Le dispositif de support 1 illustré sur les figures 1 à 6 est destiné à supporter un substrat 2, telle qu’une plaquette de silicium, à traiter électro-chimiquement, en particulier par voie électrolytique.The support device 1 illustrated in FIGS. 1 to 6 is intended to support a substrate 2, such as a silicon wafer, to be treated electro-chemically, in particular electrolytically.
Le substrat 2 est plan.The substrate 2 is plane.
En regard de la figure 5, il présente deux faces principales 20 et 21 parallèles et opposées et un chant périphérique 22 reliant les deux faces. Le chant peut être courbe, de convexité tournée vers l’extérieur.Referring to Figure 5, it has two main faces 20 and 21 parallel and opposite and a peripheral edge 22 connecting the two faces. The song can be curved, outwardly convex.
Le dispositif de support 1 comporte un support 3 qui est destiné, lorsque le substrat 2 lui est associé et doté de ses moyens d’étanchéité, à constituer une barrière étanche entre deux bains électrolytiques 10 et 11 de façon à isoler hermétiquement les faces opposées 20 et 21 du substrat, le bain en contact avec l’une des faces du substrat ne devant pas être en contact avec la face opposée du substrat en contact avec l’autre bain. A cet effet, le dispositif de support comporte des moyens d’étanchéité 4 qui sont associés au support 3 et sont destinés à coopérer avec le substrat 2.The support device 1 comprises a support 3 which is intended, when the substrate 2 is associated with it and provided with its sealing means, to constitute a sealed barrier between two electrolytic baths 10 and 11 so as to hermetically isolate the opposite faces 20 and 21 of the substrate, the bath in contact with one of the faces of the substrate not to be in contact with the opposite face of the substrate in contact with the other bath. For this purpose, the support device comprises sealing means 4 which are associated with the support 3 and are intended to cooperate with the substrate 2.
Le support 3 comprend des moyens d’étanchéité supplémentaires 5 agencés sur au moins un côté externe dudit support qui est destiné à s’appuyer contre le bâti 12. Un logement périphérique est de préférence prévu dans la face externe 34 du cadre 30 pour y insérer les moyens d’étanchéité supplémentaires 5. Le support 3 est plaqué contre le bâti 12 avec les moyens d’étanchéité supplémentaires 5 en interface, et cela par tous moyens de pression appropriés s’exerçant sur ledit support 3 selon une force perpendiculaire au plan du substrat 2.The support 3 comprises additional sealing means 5 arranged on at least one external side of said support which is intended to bear against the frame 12. A peripheral housing is preferably provided in the outer face 34 of the frame 30 to insert therein the additional sealing means 5. The support 3 is pressed against the frame 12 with the additional sealing means 5 in interface, and this by any appropriate pressure means acting on said support 3 according to a force perpendicular to the plane of the substrate 2.
En regard des figures, en particulier 1 et 2, le support 3 présente selon l’invention un corps principal en forme de cadre 30, ici de forme circulaire mais qui pourrait être de géométrie différente telle que rectangulaire, carrée, ou autre.With reference to the figures, in particular 1 and 2, the support 3 according to the invention has a main body in the form of a frame 30, here of circular shape but which could be of different geometry such as rectangular, square, or other.
Le support 3 comporte les moyens d’étanchéité 4 comprenant un joint d’applique 40, et un élément déformable gonflable 41 associé au joint d’applique et destiné à transmettre des forces de compression au joint d’applique pour son serrage contre le substrat 2 lorsque celui-ci est logé dans le cadre 30. Le joint d’applique 40 est l’élément d’étanchéité coopérant directement avec le substrat, tandis que l’élément gonflable 41 est du côté opposé au substrat. Le joint d’applique 40 est ainsi disposé entre l’élément gonflable 41 et le substrat 2.The support 3 comprises the sealing means 4 comprising a seal of application 40, and an inflatable deformable element 41 associated with the seal of application and intended to transmit compression forces to the seal applied for its clamping against the substrate 2 when the latter is housed in the frame 30. The gasket 40 is the sealing element cooperating directly with the substrate, while the inflatable element 41 is on the opposite side to the substrate. The gasket 40 is thus disposed between the inflatable element 41 and the substrate 2.
Le cadre 30 peut être monobloc, ou tel qu’illustré, de préférence formé de deux demi-cadre 31 et 32 fixés l’un à l’autre de manière amovible, ce qui permet d’agencer plus aisément les moyens d’étanchéité 4 dans ce cadre et de les changer ultérieurement si besoin. Lorsque deux demi-cadres sont associés, ceux-ci sont assemblés par exemple par clipsage ou serrage par vis. Les moyens de fermeture/d’assemblage sont adaptés pour résister aux forces de compression exercées par l’élément gonflable 41 sur les parois internes des demi-cadres lors du serrage de la plaquette. Ces deux demi-cadres ont juste pour but de pouvoir accéder, changer le l’élément gonflable 41 plus facilement mais n’apportent rien au regard de l’association du substrat.The frame 30 may be monobloc, or as illustrated, preferably formed of two half-frame 31 and 32 fixed to each other removably, which makes it easier to arrange the sealing means 4 in this context and to change them later if necessary. When two half-frames are associated, they are assembled for example by clipping or tightening screws. The closure / assembly means are adapted to withstand the compressive forces exerted by the inflatable element 41 on the inner walls of the half-frames during clamping of the wafer. These two half-frames are just for the purpose of being able to access, change the inflatable element 41 more easily but bring nothing with regard to the combination of the substrate.
Le cadre 30 comprend deux faces externes opposées et parallèles 33 et 34, un chant externe 35, et un chant ou paroi interne 36. Le cadre 30, en particulier sa paroi interne 36, délimite une ouverture 37 qui est destinée à accueillir le substrat 2. L’ouverture 37 s’étend dans un plan général parallèle aux deux faces 33 et 34 du cadre, en particulier dans le plan médian réunissant les deux demi-cadres.The frame 30 comprises two opposite and parallel outer faces 33 and 34, an outer edge 35, and an edge or inner wall 36. The frame 30, in particular its inner wall 36, defines an opening 37 which is intended to receive the substrate 2 The opening 37 extends in a general plane parallel to the two faces 33 and 34 of the frame, in particular in the median plane joining the two half-frames.
Le substrat 2 est logé dans cette ouverture 37 de sorte que ses deux faces opposées 20 et 21 sont parallèles au plan général de l’ouverture.The substrate 2 is housed in this opening 37 so that its two opposite faces 20 and 21 are parallel to the general plane of the opening.
Selon l’invention (en référence aux figures 3 à 6), l’étanchéité entre les deux faces opposées 20 et 21 du substrat 2 est réalisée par le joint d’applique 40 qui coopère avec la tranche ou chant 22 dudit substrat.According to the invention (with reference to FIGS. 3 to 6), the seal between the two opposite faces 20 and 21 of the substrate 2 is formed by the seal of application 40 which cooperates with the edge or edge 22 of said substrate.
Le joint d’applique 40 est associé à la paroi interne 36 du cadre 30. Il est plus particulièrement accueilli dans un logement 6 ménagé dans ladite paroi 36.The wall seal 40 is associated with the inner wall 36 of the frame 30. It is more particularly accommodated in a housing 6 formed in said wall 36.
Le logement 6 est adapté à la taille et à la forme du joint d’applique 40 et de l’élément gonflable 41 apte à coopérer avec le joint d’applique 40. Il présente une forme générale de rainure qui s’étend sur l’entière périphérie de la paroi.The housing 6 is adapted to the size and shape of the gasket 40 and the inflatable element 41 adapted to cooperate with the gasket 40. It has a general shape of groove which extends over the entire periphery of the wall.
Dans le mode de réalisation illustré, le logement 6 comporte, en regard des figures 4 à 6, une cavité 60 ménagée dans l’épaisseur du cadre et une gorge radiale 61. La gorge 61 prolonge la cavité 60 de façon plus étroite et selon le plan général de l’ouverture, pour déboucher sur ladite ouverture 37.In the illustrated embodiment, the housing 6 comprises, with reference to FIGS. 4 to 6, a cavity 60 formed in the thickness of the frame and a radial groove 61. The groove 61 extends the cavity 60 more narrowly and according to the general plan of the opening, to lead to said opening 37.
Le joint d’applique 40 encercle l’ouverture 37. Il forme, au moins pour sa partie destiné à être en contact avec la tranche 22 du substrat, une ligne continue fermée.The sealing ring 40 encircles the opening 37. It forms, at least for its portion intended to be in contact with the wafer 22 of the substrate, a closed continuous line.
Les moyens d’étanchéité 4 présentés dans l’exemple de réalisation des figures 3 à 6, comprennent donc les deux éléments d’étanchéité 40 et 41 agencés radialement côte à côte et alignés selon le plan général de l’ouverture, celui destiné à être en contact avec le substrat étant dénommé joint d’applique.The sealing means 4 shown in the embodiment of Figures 3 to 6, therefore comprise two sealing elements 40 and 41 arranged radially side by side and aligned in the general plane of the opening, that intended to be in contact with the substrate being referred to as a gasket.
Le joint d’applique 40 est préférentiellement plein et est destiné à s’appliquer contre le substrat, tandis que l’élément gonflable 41, est apte à se dilater et se déformer pour comprimer le joint d’applique 40. L’élément gonflable 41 est apte à se dilater, se déformer pour comprimer le joint d’applique 40. Il comporte une chambre interne 43 destinée à être remplie de fluide sous pression.The wall seal 40 is preferably solid and is intended to be applied against the substrate, while the inflatable element 41 is able to expand and deform to compress the wall seal 40. The inflatable element 41 is capable of expanding, deforming to compress the seal of application 40. It comprises an internal chamber 43 intended to be filled with fluid under pressure.
On distingue deux variantes de mise en oeuvre afin que l’élément déformable gonflable 41 puisse exercer des forces de compression sur le joint d’applique 40, à savoir un mode dit de pressurisation et un mode de dépressurisation. L’exemple des figures 5 et 6 illustre le mode pressurisation. Lorsqu’aucune pression pneumatique n’est appliquée dans la chambre 43 de l’élément gonflable 41, le joint d’applique 40 au plus proche du substrat présente un périmètre intérieur plus grand que le périmètre du substrat, permettant de positionner sans effort le substrat dans l’ouverture 37 du cadre 3. Lorsque l’élément déformable 41 est gonflé (fluide sous pression dans la chambre 43), celui-ci comprime le joint d’applique 40 sur son côté adjacent pour transmettre une compression à son côté opposé de façon à se plaquer par compression contre le chant 22 du substrat et l’épouser. Le joint d’applique enserre alors parfaitement le substrat.There are two variants of implementation so that the inflatable deformable element 41 can exert compressive forces on the seal of application 40, namely a so-called pressurization mode and a depressurization mode. The example of Figures 5 and 6 illustrates the pressurization mode. When no pneumatic pressure is applied in the chamber 43 of the inflatable element 41, the gasket 40 closest to the substrate has an inner perimeter larger than the perimeter of the substrate, to position the substrate without effort in the opening 37 of the frame 3. When the deformable element 41 is inflated (fluid under pressure in the chamber 43), the latter compresses the seal of application on its adjacent side to transmit a compression to its opposite side of so as to press against the edge 22 of the substrate and marry it. The wall seal then perfectly encloses the substrate.
Dans le mode dépressurisation non représenté, l’élément gonflable 41 est initialement gonflé et expansé, et s’appuie sur le joint d’applique alors même qu’il n’y a pas de substrat. Pour insérer le substrat 22 dans l’ouverture 37, cela n’est possible qu’en dépressurisant la chambre 43 de l’élément gonflable 41. Tant que la dépressurisation est maintenue le joint d’applique 40 reste dans sa position de repos permettant ainsi une mise en place aisée du substrat. En relâchant la dépressurisation dans la chambre 43 de l’élément gonflable 41 jusqu’à la pression atmosphérique, ledit élément se dilate à nouveau en comprimant dans le même temps le joint d’applique 40.In the depressurization mode not shown, the inflatable element 41 is initially inflated and expanded, and relies on the seal applied while there is no substrate. To insert the substrate 22 in the opening 37, this is only possible by depressurizing the chamber 43 of the inflatable element 41. As long as the depressurization is maintained, the gasket 40 remains in its rest position thus allowing easy placement of the substrate. By releasing the depressurization in the chamber 43 of the inflatable element 41 to atmospheric pressure, said element expands again by compressing at the same time the gasket 40.
Cette réalisation de l’invention via l’élément gonflable distinct du joint d’applique permet de maîtriser plus facilement l’homogénéité du serrage sur tout le pourtour du substrat sans risque de l’abîmer, notamment au regard de la grandeur des forces de compression et de la répartition de ces forces.This embodiment of the invention via the separate inflatable element of the seal application makes it easier to control the homogeneity of the clamping around the entire periphery of the substrate without risk of damaging it, especially with regard to the size of the compressive forces and the distribution of these forces.
Lorsque le cadre est formée de deux demi-cadres, il n’est pas nécessaire d’ouvrir le cadre, c’est-à-dire de dissocier les demi-cadres, pour associer le joint d’applique 40 au cadre, le joint peut être directement introduit dans la gorge 61.When the frame is formed of two half-frames, it is not necessary to open the frame, that is to say to separate the half-frames, to associate the seal of apply 40 to the frame, the seal can be directly introduced into the throat 61.
La largeur et la dureté (dimension transversale aux faces 31 et 32 du support 3) du joint d’applique 40 destiné à être en compression contre le chant 22 du substrat, ainsi que la force de compression pneumatique et la dureté du matériau constituant l’élément déformable gonflable, sont adaptées pour recouvrir intégralement la largeur du chant 22 du substrat (lorsque le plan du substrat est parallèle au plan du joint d’applique) et limiter le débordement du joint d’applique 40 sur les faces 20 et 21 dudit substrat, tel que visible sur la figure 6.The width and the hardness (transverse dimension to the faces 31 and 32 of the support 3) of the seal applied to be in compression against the edge 22 of the substrate, as well as the pneumatic compression force and the hardness of the material constituting the inflatable deformable element, are adapted to completely cover the width of the edge 22 of the substrate (when the plane of the substrate is parallel to the plane of the seal) and limit the overflow of the seal of application 40 on the faces 20 and 21 of said substrate as shown in Figure 6.
Le positionnement du substrat dans le plan général de l’ouverture en vis-à-vis du joint d’applique 40 est facilité grâce aux butées 38 solidaires du demi-cadre 31 du support 3.The positioning of the substrate in the general plane of the opening in relation to the gasket 40 is facilitated by means of the abutments 38 secured to the half-frame 31 of the support 3.
En variante, les butées pour positionner le substrat correctement dans le plan de l’ouverture pourraient correspondre à des portions spécifiques du joint d’applique 40. Tel que visible sur la figure 7, le joint d’applique 40 est profilé en comprenant un décrochement 44 formant d’une part un volume coplanaire à l’ouverture d’accueil du substrat et d’autre part une butée contre laquelle s’appuie le substrat 2 pour son positionnement à plat afin de retenir le substrat dans le plan de l’ouverture avant l’opération de serrage.As a variant, the stops for positioning the substrate correctly in the plane of the opening could correspond to specific portions of the wall seal 40. As can be seen in FIG. 7, the wall seal 40 is profiled comprising a recess. 44 forming on the one hand a coplanar volume at the receiving opening of the substrate and on the other hand an abutment against which the substrate 2 is supported for its flat positioning in order to retain the substrate in the plane of the opening before the tightening operation.
En regard des figures 5 et 6, l’élément gonflable 41 comporte une chambre intérieure 43 annulaire s’étendant sur tout le périmètre dudit élément. Du gaz sous pression peut être injecté dans cette chambre 43 ou bien être retiré par dépressurisation de sorte à déformer les parois de l’élément gonflable 41. Les pressions appliquées dépendent de la dureté des matériaux utilisés pour la fabrication du joint gonflable. La pression sera par exemple de quelques bars dans un mode préféré de serrage par mise en surpression de l’élément gonflable 41.With reference to FIGS. 5 and 6, the inflatable element 41 has an annular inner chamber 43 extending over the entire perimeter of said element. Pressurized gas may be injected into this chamber 43 or be removed by depressurization so as to deform the walls of the inflatable element 41. The pressures applied depend on the hardness of the materials used for the manufacture of the inflatable seal. The pressure will be, for example, a few bars in a preferred clamping mode by placing the inflatable element 41 in overpressure.
Le dispositif de l’invention comporte (figures 2 à 6) au moins une entrée/sortie 7 d’alimentation en gaz sous pression (ou de dépressurisation) coopérant avec l’élément gonflable 41, et traversant le cadre 30 via l’orifice 8. L’entrée/sortie 7 est connectée, depuis une terminaison, à la chambre 43 du joint, et au niveau de sa terminaison opposée, est destinée à être reliée à un système pneumatique 70.The device of the invention comprises (FIGS. 2 to 6) at least one inlet / outlet 7 for supplying gas under pressure (or depressurization) cooperating with the inflatable element 41, and passing through the frame 30 via the orifice 8 The inlet / outlet 7 is connected, from a termination, to the chamber 43 of the seal, and at its opposite end, is intended to be connected to a pneumatic system 70.
Le logement 6 du cadre accueillant l’élément gonflable 41, en particulier la cavité 60 logeant ledit élément, présente un espace délimité par des parois, qui est adapté à l’augmentation de volume dudit élément et à la direction principale de déformation à imposer au joint d’applique 40, c’est-à-dire radialement en direction de l’ouverture 37 pour exercer des forces de poussée principalement contre ledit joint d’applique 40 en direction du substrat.The housing 6 of the frame accommodating the inflatable element 41, in particular the cavity 60 housing said element, has a space delimited by walls, which is adapted to the increase in volume of said element and to the main direction of deformation to be imposed on the an applied seal 40, that is to say radially towards the opening 37 to exert thrust forces mainly against said seal applied to the substrate direction.
De plus, la cavité 60 (figures 5 et 6) du cadre 30 communique avantageusement avec la gorge radiale annulaire 61 au niveau d’un rétrécissement 62 ménagé par les parois 63 et 64 transversales aux faces 33 et 34 du cadre 30 du support 3 et coplanaires ou sensiblement coplanaires avec le chant externe 40A du joint d’applique 40 contre laquelle s’appuie l’élément gonflable 41. Ces parois transversales 63 et 64 constituent des butées pour la dilatation de l’élément gonflable permettant ainsi de fixer efficacement une limite de contrainte maximale applicable sur le joint d’applique. Ainsi, si la compression induite par l’élément gonflable 41 devient trop importante, ces butées 63 et 64 assurent que le joint d’applique 40, et donc le substrat, subissent une contrainte constante.In addition, the cavity 60 (FIGS. 5 and 6) of the frame 30 advantageously communicates with the annular radial groove 61 at a narrowing 62 formed by the walls 63 and 64 transverse to the faces 33 and 34 of the frame 30 of the support 3 and coplanar or substantially coplanar with the outer edge 40A of the sealing ring 40 against which the inflatable element 41 rests. These transverse walls 63 and 64 constitute stops for the expansion of the inflatable element, thus making it possible to effectively fix a limit of maximum stress applicable on the wall joint. Thus, if the compression induced by the inflatable element 41 becomes too great, these stops 63 and 64 ensure that the seal of application 40, and therefore the substrate, undergo a constant stress.
Dans le mode de serrage par mise en surpression de l’élément gonflable 41, tant que le système pneumatique n’a pas été mis en marche, le joint d’applique 40 ne vient pas enserrer le substrat 2. Le substrat 2 est alors provisoirement maintenu au niveau de l’ouverture 37 grâce à des moyens de calage 38 (figures 1 à 6) prévus sur la périphérie intérieure du cadre ou bien encore directement associés au joint d’applique 40 par un profil adapté (figure 7).In the tightening mode by placing the inflatable element 41 under pressure, as long as the pneumatic system has not been started, the gasket 40 does not come to grip the substrate 2. The substrate 2 is then provisionally maintained at the opening 37 by means of wedging means 38 (Figures 1 to 6) provided on the inner periphery of the frame or directly associated with the seal of application 40 by a suitable profile (Figure 7).
Dans le mode de serrage par dépressurisation de la chambre 43 de l’élément gonflable 41 par le système pneumatique 70, le substrat 2 ne sera enserré par le joint d’applique 40 qu’après la remise en pression atmosphérique de la chambre 43.In the depressurizing clamping mode of the chamber 43 of the inflatable element 41 by the pneumatic system 70, the substrate 2 will be gripped by the gasket 40 only after atmospheric pressure has been re-established in the chamber 43.
Par conséquent, le dispositif de support de l’invention pour substrat à traiter par exemple par voie électrochimique permet, par la forme générale en cadre du corps du support, par la présence de deux moyens d’étanchéité dont un élément déformable gonflable et un joint d’applique non gonflable disposés sur le pourtour intérieur du cadre, par la capacité de l’élément gonflable à se dilater, en particulier sous pression pneumatique ou dépressurisation, par la possibilité de positionner un substrat directement à plat dans l’ouverture du cadre sans avoir à ouvrir le support en plusieurs parties, de, monter/démonter le substrat à ce support de manière rapide et répétée pour une application industrielle, fournir une étanchéité efficace entre les deux faces opposées du substrat tout en maximisant la surface à traiter du substrat, éviter tout risque de remontée d’électrolyte ou de vapeur d’électrolyte dans le circuit pneumatique de serrage.Therefore, the support device of the invention for substrate to be treated for example electrochemically allows, by the general shape of the support body frame, by the presence of two sealing means including an inflatable deformable element and a seal non-inflatable applique disposed on the inner periphery of the frame, by the ability of the inflatable element to expand, in particular under pneumatic pressure or depressurization, by the possibility of positioning a substrate directly flat in the opening of the frame without having to open the support in several parts, to mount / dismount the substrate to this support quickly and repeatedly for industrial application, provide an effective seal between the two opposite faces of the substrate while maximizing the surface to be treated of the substrate, avoid any risk of rising electrolyte or electrolyte vapor in the pneumatic clamping circuit.
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Effective date: 20170203 |
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