Brevet FR2009954A1 — publié le 19700213

La présente Invention concerne un appareil de positionnement qui utilise un seul dispositif de réglage pour déplacer l'objet à positionner. La nécessité de positionner un petit objet avec précision. > par rapport à une position de référence, est bien connue particulièrement dans le domaine 5 des semiconducteurs. Par exemple, un substrat doit être positionné correctement par rapport à une position de référence, pour être conditionné de manière appropriée. L'objet doit donc pouvoir être déplacé selon les deux axes de référence, et autour d'un axe de rotation pour obtenir le déplacement désiré. A cause des dimensions relativement faibles de î°objet* il est 10 nécessaire de pouvoir effectuer des mouvements minuscules. Le positionnement d'un objet relativement petit, ou miniaturisé, selon deux axes différents et autour d'un axe de rotation a déjà été étudié dans l'art antérieur. Cependant, dans les appareils de positionnement antérieurs, il était nécessaire d'utiliser un dispositif de réglage séparé 15 pour déplacer l'objet dans chacune des directions désirées. Ceci donnait un appareil de positionnement qui avait des dimensions relativement importantes. Os plus* dans les dispositifs étudiés auparavant, il était possible que l'opérateur saisisse le mauvais dispositif de réglage. La présente invention surmonte de manière satisfaisante le problème 20 précédent en utilisant un seul dispositif de réglage pour déplacer l'objet qui doit Stre positionné, selon les deux axes différents et autour de l'axe de rotation. La présente invention fournit donc un dispositif relativement petit par rapport aux dispositifs existants, puisqu'il n'utilise qu'un seul dispositif ou mécanisme de réglage. En utilisant le dispositif de 25 réglage unique de la présente invention, l'opérateur ne pourra plus saisir le mauvais mécanisme de réglage comme cela était possible avec les appareils de positionnement dans lesquels on utilisait trois dispositifs de réglage séparés» Les substrats de semiconducteurs ayant des dimensions si petites 30 qu'il peut être nécessaire d'utiliser un micorscope pour examiner le positionnei-ment du substrat par rapport à la position de référence, la présente invention permet à l'opérateur de pouvoir positionner le substrat en utilisant une main, tout en utilisant l'autre main pour tous les contrSles nécessaires du microscope. Il n'est donc pas indispensable que l'opérateur s'assure 35 d'avoir saisi le dispositif ou mécanisme de réglage approprié, puisqu'il n'y en a qu'un. □e plus, l'utilisation d'un dispositif de réglage unique permet une construction plus simple qu'il n'était permis avec les appareils de positionnement antérieurs, dans lesquels on utilisait trois dispositifs 69 10796 2 2009954 de réglage. Le prix de revient de l'appareil de positionnement de la présente invention est donc relativement faible par rapport aux appareils utilisés dans l'art antérieur. Dans certains des appareils de positionnement antérieurs, certaines 5 parties mobiles nécessitaient un support par des points d'appui fluides. L'utilisation de supports fluides a pour effet non seulement d'augmenter le prix de revient de l'appareil de positionnement, mais également d'augmenter ses dimensions. Ls présents invention élimine le problème précédent puisque elle ',0 ne nécessite aucune structure de support entre les divers éléments mobiles. Par conséquent, caci.permet également d'obtenir, grâce à la présente invention, un appareil de positionnement plus petit que les appareils de positionnement antérieurs, et à un prix de revient moins élevé. Un objet de la présente invention est de fournir un appareil de positionner 15 ment dans lequel on utilise un seul dispositif de réglage pour déplacer un élément de support dans plusieurs directions. Un autre objet de la présente invention est de fournir un appareil servant à positionner un élément supporté, grâce à un déplacement selon trois directions. 20 0'autres objets et avantages caractéristiques de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait an référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de la présente invention. La figure 1 est une vue en plan du dessus de l'appareil de positionnement 25 de la présente invention, sans qu'il supporte d'objet à positionner. La figure 2 est une vue latérale, partiellement en coupe, du cQté droit de l'appareil de positionnement de la figure 1, le dispositif de réglage étant omis pour apporter plus de clarté à la figure. La figure 3 est une coupe de l'appareil de positionnement de la figure 30 1, réalisée selon la ligne 3-3 de la figure 1. La figure 4 est une vue en plan d'une partie du dessus de l'appareil de positionnnement de la figure 1, l'élément supérieur étant enlevé. la figure 5 est une vue en perspective agrandie montrant une partie du dispositif de blocage servant à maintenir l'objet que l'on doit positionner, 35 sur l'appareil de positionnement de la présente invention. En se référant aux dessins, l'appareil de positionnement 1Q comprend une base 11 (voir figure 2), qui est fixée sur une autre structure de support Cnon montrée), avec un dispositif 12 placé sur la base 11 de, manière à pouvoir se déplacer par rapport à celle-ci. La. surface supérieure du bad original 10796 3 2009954 dispositif 12 supporte un objet à positionner par rapport à une position de référence. Le dispositif de support 12 comprend un élément inférieur 14, monté de manière à pouvoir coulisser sur la base 11, afin de se déplacer par rapport à celle-ci selon un axe 15 (voir la figure 13. Le dispositif de support 12 comprend un second élément 16, qui est monté sur la surface supérieure de l'élément inférieur 14, de façon à se déplacer selon un second axe 17 Cvoir la figure 13. Le dispositif de support 12 comprend également un troisième élément 18, qui est monté sur l'élément intermédiaire 16 de manière à tourner dans une direction circulaire autour d'un axe de rotation 19 (voir les figures 1 et 33. Comme on le voit dans la figure 1, les axes 15 et 17 sont perpendiculaires entr'eux et leur point d'intersection est également celui de l'axe de rotation 19 avec eux. Cependant, on doit comprendre que les axes 15 et 17 ne sont pas nécessairement perpendiculaires■1'un par rapport à l'autre, ni mime se rencontrent pour positionner un élément ou objet placé sur l'Élément supérieur 18, à une position de référence, avec l'appareil de la présente invention. De plus, l'axe de rotation 19 n'est pas nécessairement placé a l'intersection des axes 15 et 17» La surface inférieure de l'élément 14 du dispositif de support 12 comporte une fente longitudinale 20 (voir la figure 23, ménagée de manière à recevoir la partie longitudinale et en saillie 21 de la base 11. L'axe longitudinal de la fente 20 est disposé selon l'axe 15, de façon à ce que le déplacement de l'élément 14 par rapport à la saillie 21 de la base 11 se fasse dans la direction de l'axe 15. La partie étroite d'une vis de blocage 22 traverse un trou plus large 23 ménagé dans l'élément 14. L'extrémité inférieure de la partie étroite de la vis de blocage 22 est filetée, de manière à rentrer dans une ouverture filetée ménagée dans la surface supérieure de la base 11. Une poignée 24 est fixée sur la surface supérieure de la vis de blocage 22 afin de pouvoir la mettre en mouvement. Lorsque la tête de la vis de blocage 22 vient en contact avec la surface supérieure de l'élément 14, celui-ci ne peut plus effectuer aucun déplacement par rapport à la base 11. Comme on le voit dans la figure 3, une clavette 25 est fixée sur l'élément inférieur 14, en saillie par rapport à sa surface supérieure. La clavette 25 correspond à une fente longitudinale ménagée dans la surface inférieure de l'élément intermédiaire 16. Les axes de la fente et de la clavette 25 sont disposés selon le même axe longitudinal que l'axe 17. La fente ménagée dans la surface inférieure de l'élément intermédiaire 69 10796 4 2009954 + 16 est également formée dans un élément circulaire 26, fixé sur l'élément intermédiaire 16 près de l'intersection des axes 15 et 17. Par suite, l'élément intermédiaire 16 peut se déplacer selon l!axe 17, par rapport à l'élément inférieur 14 et à la base 11. 5 Comme on le voit dans la figure 2, la partie étroite d'une vis de blocage 27 traverse un trou plus large 2B ménagé dans l'élément intermédiaire 15. La partie inférieure de la portion étroite de la vis de blocage 27 est filetée de manière à pouvoir rentrer dans une ouverture filetée 29 ménagée dans l'élément inférieur 14. Par suite, lorsque la vis de blocage •10 27 est tournée, par l'intermédiaire d'une poignée 30, qui est fixée sur la surface supérieure de la vis 27, la tête plus large de cette vis vient s'appuyer contre la surface supérieure de l'élément intermédiaire 16 pour le verrouiller sur l'élément inférieur 14. Par conséquent, l'élément iriter- 17 médiaire 16 ne peut être déplacé selon 1'axe/que lorsque la vis 27 n'a 15 pas bloqué l'élément intermédiaire 16 sur l'élément inférieur 14. Comme on le voit dans la figure 3, l'élément circulaire 26 dépasse au dessus de la surface supérieure de l'élément intermédiaire 16, et supporte l'élément supérieur 16 de manière à ce qu'il puisse tourner autour de l'axe de rotation 13, par rappcrt à l'élément intermédiaire 1E. Un élénsnt 2G 31 est fixé sur la surface inférieure de l'élément supérieur 1B. L'élément 31 comporte une ouverture circulaire servant à recevoir la partie supérieure de l'élément circulaire 26, grâce à quoi l'élément supérieur 18 est supporté en rotation sur l'élément circulaire 26 par l'élément 31. Comme on le voit dans la figure 2,. la partie étroite d'une vis de 25 blocage 32 traverse un trou plus large 33 ménagé dans l'élément 18 et un trou similaire 34 ménagé dans l'élément -31 et aligné par rapport au premier. L'extrémité inférieure de la partie étroite de la vis de blocage 32 est filetée de manière à rentrer dans une ouverture filetée 35 ménagée 30 dans l'élément intermédiaire 16. Lorsque, grâce à une poignée 36 fixée sur la surface supérieure de la tête de la vis de blocage 32, celle-ci est vissée dans l'ouverture 35 jusqu'à ce que la tête de la vis entre en contact avec une surface 37 sur l'élément 18. La surface 37 est parallèle à la surface supérieure de l'élément 18. Lorsque la tête de la vis de 35 blocage est bloquée contre la surface 37, il ne peut se produire aucune rotation autour de l'axe 19. Cependant, lorsque la poignée 36 est tournée dans une direction telle que la tête de la vis 32 soit libérée du blocage contre la surface 37 de l'élément 10, celui-ci peut être tourné autour de l'axe de rotation. bad original 69 10796 5 2009954 Un dispositif de réglage 38 (voir la figure 1), qui peut être par exemple un micromètrej est supporté sur la base 11 par un support 38 et une partie 30 de ce dispositif, entre en contact avec une surface 40 sur l'élément supérieur 18. La surface 40 est placée, de préférence* à ® un angle de 45° par rapport aux deux axes 15 et 17. Par suite, le dispositif de réglage 38 exerce une force dont la direction fait un certain angle avec les deux axes 15 et 17 et ne passe pas par l'axe de rotation 19. On obtient le maximum d'avantages mécaniques en mettant la surface 40 à un angle de 45° par rapport aux deux axes 15 et 17. 10 Pour cet angle, le dispositif de réglage 38 pourrait être étalonné de manière â indiquer la grandeur du déplacement selon l'un ou l'autre des axes 15 ou 17. Un ressort 41 est monté sur la base 11 par un support 41 ' de manière à entrer en contact avec une surface 42 de l'élément supérieur 18. 15 La surface 42 est parallèle à la surface 40. Par conséquent, en disposant le ressort 41 de manière appropriée, 8a force est transmise selon le même axe que l'axe du dispositif de réglage 38, si bien que la force du ressort 41 sa trouva à un certain angle par rapport aux deux axes 15 et 17, et â une certaine distance de l'axe de rotation 19. 20 Le substrat ou tout autre élément qui doit itrs positionné par l'appareil de la présente invention, 10, est supporté sur l'élément supérieur 13 par deux bras 43 et 44 disposés face à face. Les bras 43 et 44 se trouvent dans une fente 45, qui est formée dans la surface supérieure de l'élément 18, et qui reçoit les divers substrats de façon à pouvoir les déplacer 25 selon l'axe longitudinal de la fente 45 durant une opération automatique. L'axe longitudinal de la fente 45 est l'axe 17. Le bras 43 repose sur un curseur 46, et le bras 44 sur un curseur 47. Les curseurs 46 et 47 sont placés dans des fentes alignées, ménagées dans la surface supérieure de l'élément 18, Le bras 43 est fixé sur le 30 curseur 46 par une vis 46', et le bras 44 est fixé sur le curseur 47 par une vis 47'. Comme on le voit dans la figure 5, le curseur 47 est muni d'une broche 48 qui sera introduite dans un élément cylindrique 49 (voir fig.4) qui peut coulisser dans une fente 50 de l'élément annulaire 51. De même, le 35 curseur 46 est connecté à un élément creux cylindrique 52 dans une fente 53 de l'élément annulaire 51; les fentes 50 et 53 sont parallèles entre elles. Un engrenage 54, relié à l'élément annulaire 51, coopère avec une crémaillère 55 qui est montée en rotation sur l'élément 18. La crémaillère 10796 2009954 fïG peut être actionnée par un mécanisme approprié (non montré) pDur^tourner l'engrenage 54, et par suite l'élément annulaire 51. Les bras 43 et 44 sont donc déplacés l'un vers l'autre de manière à bloquer le substrat entre eux, puis éloignés l'un de l'autre pour libérer le substrat bloqué. L'éloignement entre les bras 43 et 44 est limité par des ergots d'd'arrêt 56 et 57, placés respectivement dans les curseurs 46 et 47. Une vis de blocage 58 traverse les trous ménagés dans les éléments 16, 31, 16, 14 et son extrémité inférieure filetée entre dans une ouverture de la base 11. La tête de la vis 58, s'appuie sur une surface 59 (voir fig.1) sur l'élément supérieur 16. La surface 59 se trouve au-dessous de la surface supérieure de l'élément 18, mais lui est parallèle. Lorsqu'on tourne une poignée 60, qui est fixée à la tête de la vis 58, celle-ci vient buter contre la surface 59 de l'élément 18, pour bloquer tous les éléments 18, 31, 16 14 sur la base 11. Ceci assure qu'il ne peut y avoir de déplacement accidentel de l'un des éléments par rapport aux autres. Dans la.présente invention, un substrat ou autre élément, qui doit être positionné par l'appareil 10, est maintenu entre les bras de blocage 43 et 44«, Le substrat est placé de façon à ce que son centre se trouve à 1'intersection des axes 15 et 17 et de l'axe de rotatioi} 19, S'il est nécessaire de tourner la substrat autour de l'axe de rotation 18, la poignée 60 est tournée pour libérer les éléments 18, 31, 16, 14 de la base 11. Puis, la poignée 36 est tournée pour libérer la tête de la vis 32 du contact avec la surface 37 de l'élément 18. Par suite, l'élément supérieur 18 peut être tourné autour de l'axe de rotation 19 par rapport à l'élément intermédiaire 16. Puisque ce dernier est bloqué sur l'élément 14 par la vis 27 et que l'élément inférieur 14 est bloqué sur la base 11 par la vis 22, seul l'élément 18 peut tourner. Lorsque l'élément supérieur 18 est libre de tourner autour de l'axe de rotation 19, le déplacement de la partie 39 du dispositif de réglage 38, en opposition à la force du ressort 41, provoque la rotation de l'élément .18 dans le sens des aiguilles d'une montre (voir fig.1), le substrat étant bloqué par les bras 43 et 44. Si l'on désire tourner le substrat dans la direction opposée la partie 39 du dispositif de réglage 38 est alors éloignée de la surface 40. Puisque la force du ressort 41 maintient la surface 40 de l'élément supérieur 15 en contact avec la partie 39 du dispositif de réglage 38, l'élément 18 tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre autour de l'axe de rotation 19 (voir fig.1). A la fin de la rotation, la poignée 36 est tournée pour mettre de nouveau sn contact la tête de la vis 32 avec la surface 37 de 1'élément 69 10796 7 •2009954 Supérieur 16 de manière à bloquer ce dernier sur l'élément intermédiaire 16. Si aucun positionnement supplémentaire du substrat n'est nécessaire, la poignée 60 sera ensuite tournée de manière à bloquer les éléments 18, 31, 16 et 14 sur la base 11, grâce à la vis 58. 5 Cependant, si un autre réglage est nécessaire, la poignée 30 sera alors tournée pour libérer la tête de la vis de blocage 27 de la surface supérieurs de l'élément intermédiaire 16. Par suite, l'élément intermédiaire 16 peut être déplacé par rapport à l'élément inférieur 14 selon l'axe 17. Puisque l'élément supérieur 18 est bloqué sur l'élément intermédiaire 10 16 par la vis 32, le déplacement de la partie 39 du dispositif de réglage 38 provoque le déplacement de l'élément supérieur 18 et de l'élément intermér diaire 16 selon l'axe 17. Si la partie 39 du dispositif de réglage 38 est tournée de manière à déplacer la partie 39 vers la surface 40, le substrat sur la surface 15 supérieure de l'élément supérieur 18 est déplacé vers l'avant de l'appareil de positionnement 10 [voir la figure 1). Si le dispositif de réglage 38 est tourné dans la direction opposée, de manière à éloigner la partie 3S de la surface 40, grâce à quoi le ressort 41 exerce la force de déplacement, le substrat placé sur la surface supérieure de l'elernent 18 est alors 20 déplacé vers l'arrière de l'appareil de positionnement 10 (voir le dessin de la fig.1 ). Puis, la poignée 30 est de nouveau tournée de manière à ce que la tête de la vis 27 entre en contact avec la surface supérieure de l'élément 16 afin de bloquer ce dernier sur l'élément inférieur 14. Si aucun autre 25 déplacement n'est nécessaire pour positionner correctement le substrat à la position de référence la poignée 60 est alors tournée pour provoquer le blocage des éléments 18, 31, 16 et 14 sur la base 11, grâce à la vis 58. Cependant, on supposera qu'un réglage supplémentaire est nécessaire 30 dans une direction parallèle à l'axe 15. Par suite, la poignée 24 est tournée de manière à éloigner la tête de la vis 32 de la surface supérieure de l'élément inférieur 14. Par suite, l'élément inférieur 14 peut être déplacé par rapport à la base 11. Puisque la vis 27 bloque l'élément intermé-' diaire 16 sur l'élément inférieur 14, et que la vis 32 bloque l'élément 35 supérieur 18 sur l'élément 16, l'élément 18, sur lequel est posé le substrat, est déplacé chaque fois que l'élément 14 est déplacé par rapport à la base 11. Par conséquent, lorsque la vis 22 ne bloque plus l'élément 14 sur la base 11, la rotation de la partie 39 du dispositif de réglage 38 69 10796 8 2009914, vers la surface 40 de l'Élément supérieur 1Q. provoque le déplacement vers ' la gauche de ce dernier (voir la fig.1).Si la partie 33 du dispositif de réglage 38 est éloignée de la surface de l'élément 18, le ressort 41 fait suivre la partie 39 du dispositif de réglage 38, par la surface 40, 5 de manière à déplacer l'élément 18 vers la droite selon l'axe 15 (voir fig.1)« , Lorsque le substrat a été déplacé selon l'axe 15 jusqu'à la position désirée, la poignée 24 est tournée de manière à ce que la t§te de la vis 22 entre en contact avec la surface supérieure de l'élément 14 afin de 10 le bloquer sur la base 11. Puis, la poignée 60 est tournée de manière à déplacer la tête dé la vis 58 contre la surface 59 sur l'élément supérieur 18 pour bloquer les éléments 18, 31, 16, 14 sur la base 11. Bien que l'on ait décrit la présente invention pour positionner un élément selon une direction circulaire et deux directions axiales, il 15 est évident que l'on pourrait utiliser la présente invention pour positionner un élément selon deux directions axiales seulement. De plus, si plus de deux directions étaient nécessaires ceci pourrait être réalisé également avec la présente invention, qu'il y ait ou non un déplacement dans la direction circulaire. Il sst uniquement nécessaire 20 de s'assurer que la direction de la force appliquée ne passe pas par l'£*:a de rotation. Bien que l'on ait décrit l'élément à positionner comme étant supporté par l'élément supérieur 18, on comprendra qu'il pourrait être supporté sur l'élément intermédiaire 16 ou l'élément inférieur 14. Dans un tel 25 montage il serait nécessaire que le dispositif de réglage 38 et le ressort 41 agissent sur l'élément qui supporte le substrat à positionner. Un avantage de la présente invention est qu'un seul dispositif de réglage est nécessaire pour positionner, un objet ou un élément selon plusieurs directions différentes dans le même plan. Un autre avantage de la présente 30 invention est qu'elle utilise une construction simplifiée ayant des dimensions relativement faibles. Un autre avantage de cette invention est que des supports ne sont pas nécessaires entre les divers éléments mobiles. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté sur les dessins les caractéristiques essentielles de l'invention, appliquées à 35 un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art pourra y apporter toutes modifications de forme ou de détails qu'il juge utiles, sans ,pour autant sortir du cadre de ladite invention. 69 10796 S 2009954 REVENDICATIONS 1• - Dispositif de positionnement comprenant une base* des supports destinés à être disposés sur ladite base caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen unique agissant sur les dits supports pour les déplacer dans 5 au moins une première et une seconde directions d'axe qui forment un angle l'une avec l'autre dans le même plan. 2. - Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyen unique agit sur les dits supports pour faire tourner les dits supports autour d'un axe de rotation dans un mouvement circulaire dans le même plan que les 10 directions d'axe. 3. - Dispositif de positionnement selon les revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les première et seconde directions d'axe se coupent l'une l'autre. 4. - Dispositif de positionnement selon les revendications 1 ou 2 15 caractérisé en ce que les première et seconde directions d'axe sont perpendiculaires l'une à 1.'autre. 5. - Dispositif de positionnement selon les revendications 2 et 3 caractérisé en ce que l'axe de rotation passe par l'intersection de la première et de la seconde directions d'axe. 2Q 6. - Dispositif de positionnement selon 1 ou 3 caractérisé en ce que les supports comprennent un premier élément moptê sur la base pour être déplacé par rapport à la base dans l'une des deux directions d'axe de mouvement des supports par le moyen unique et un second élément monté sur le premier élément pour être déplacé par rapport à ce premier élément dans l'autre des 25 deux directions d'axe de mouvement des supports par le moyen unique, le second élément pouvant être déplacé avec le premier élément quand ce premier élément est déplacé par rapport à la base et en ce que le moyen unique agit seulement aur le second élément. 7. - Dispositif de positionnement selon la revendication 6 caractérisé 30 en ce qu'il comprend des moyens pour verrouiller avec la possibilité de le libérer à volonté le premier élément à la base et des moyens pour verrouiller avec la possibilité de le libérer à volonté le deuxième élément au premier élément. S. - Dispositif de positionnement selon les revendications 2 ou 3 35 caractérisé en ce que les supports comprennent un premier élément monté sur la base pour être déplacé par rapport à la base dans l'une des trois directions de mouvement du support par le moyen unique, un second élément monté sur le premier élément pour être déplacé par rapport au premier élément dans une seconde des trois directions de mouvement du support par le moyen 10796 10 2Ô09954 unique, ce second élément pouvant être déplacé avec le premier élément quand le premier élément est déplacé par rapport à la base et un troisième élément monté sur le second élément pour être déplacé par rapport au second élément dans unie troisième des trois directions de mouvement du support par le moyen unique, ce troisième élément pouvant être déplacé avec le deuxième élément quand le second élément est déplacé par rapport au premier élément et pouvant être déplacé avec le premier et le second élément quand le premier élément est déplacé par rapport à la base et en ce que le moyen unique agit seulement sur le troisième élément. 8 9. - Dispositif de positionnement selon ia revendication/caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour verrouiller avec la possibilité de le libérer à volonté le premier élément à la base, dës moyens pour verrouiller avBC la possibilité de le libérer à volonté le deuxième élément au premier élément et des moyens pour verrouiller avec la possibilité de le libérer à volonté le troisième élément au second élément.