Brevet FR2633452A1 — publié le 19891229

La présente invention est relative à un dispositif de support pour une plaquette ou un substrat mince d'un matériau monocristallin semiconducteur, apte à être placé dans une enceinte de chauffage appropriée afin de réaliser sur ce substrat une croissance épitaxiale, de préférence au moyen de Jets moléculaires, du même matériau, dopé ou non. Dans les installations classiques de fabrication des composants semiconducteurs, le substrat à traiter, par épitaxie notamment, est monté à l'intérieur de l'enceinte d'un four de réaction sur un support en graphite ou autre matière, appelé suscepteur, généralement horizontal et sur lequel le substrat est disposé en étant immobilisé par des pions répartis à la périphérie du support. Ces pions présente généralement une tête débordante en appui sur les bords du substrat tandis que les axes de ces pions, après traversée du support, sont arrêtés par des épingles métalliques les traversant latéralement. En variante, les pions peuvent être remplacés par une couronne circulaire venant s'appuyer sur la périphérie du substrat ou encore par une bague vissée ou bloquée sur le support par un système a balonnette ou analogue. Or, ces solutions présentent des inconvénients du fait notamment que la mise en place du substrat et son immobilisation exigent des opérations relativement longues et délicates, en particulier pour le montage des pions ou de la couronne d'appui. Par ailleurs, avec une bague a baionnette, le substrat n'est pas parfaitement fixé vis-à-vis du support. La présente invention concerne un dispositif de support pour un substrat du genre rappelé ci-dessus mais qui évite ces inconvénients, en permettant une mise en place sûre, rapide et efficace, avec une complète immobilisation du substrat. L'invention permet également d'envisager aisément une automatisation des opérations nécessaires à cette mise en place, le substrat étant reçu dans son support de façon toujours identique à elle-même. A cet effet, le dispositif de support considéré, pour un substrat se présentant sous la forme d'une plaquette mince à profil circulaire, comportant une platine munie de butées fixes en saillie contre lesquelles s'appuie le substrat, se caractérise en ce que les butées fixes sont disposées sur la platine de façon à délimiter un logement ouvert dans lequel s'engage librement le substrat, la platine comprenant une butée complémentaire mobile, propre & s'escamoter dans un évidement prevu dans l'épaisseur de la platine pour permettre 2 2633452 l'engagement du substrat, puis après mise en place de celui-ci jusqu'au contact avec les butées fixes, a s'appliquer de façon élastique contre le bord du substrat en le maintenant applique contre ces butées. Selon une caractéristique particulière de l'invention, les butées fixes sont réparties sur une face de la platine pour venir en contact avec trois points séparés du substrat, disposés pour deux d'entre eux selon un diamètre du substrat et pour le troisième selon un rayon perpendiculaire à ce diamètre. Avantageusement, la platine comporte 4ns son logement ouvert une zone centrale évidée, circulaire, de diamètre légèrement inférieur à celui du substrat, les butées fixes étant constituées par des rebords solidaires de la platine et espacés de la périphérie de la zone centrale, ces rebords comportant chacun une première partie perpendiculaire au plan de la platine et terminée par une seconde partie dirigée vers le centre de la zone centrale pour s'étendre parallèlement au plan du substrat de telle sorte que celui-ci, lors de sa mise en place sur la platine soit disposé au-dessus de la zone centrale avec son bord engagé sous les rebords des butées fixes. Selon une autre caractéristique particulière du dispositif, chaque rebord d'une butée fixe délimite entre sa seconde partie parallèle au plan de la platine et celle-ci un espace dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur du substrat. De préference, la butée complémentaire est constituée par un pion, comprenant un axe et une tête plate perpendiculaire à cet axe, l'évidement de la platine présentant des dimensions correspondant à celles de la tête du pion pour permettre d'effacer celui-ci dans l'épaisseur de la platine, l'axe du pion traversant librement un passage communiquant avec l'évidement et étant soumis à l'effet d'un ressort qui tend en permanence à exercer sur ce pion un effort repoussant le pion vers l'extérieur de l'évidement en direction du substrat. Selon une caractéristique additionnelle, l'axe du pion se termine par un épanouissement conique évase, ménagé à l'oppsé de la tête plate et contre lequel s'appuie le ressort immobilisé contre la platine dans une rainure ouverte prévue dans celle-ci à l'extérieur de l'évidement recevant le pion. Avantageusement, le ressort présente la forme d'une épingle à cheveux, dont une branche est en appui dans le fond de la rainure et l'autre forme une boucle entourant l'axe du pion. 3 2633452 Enfin, et selon encore une autre caractéristique du dispositif considéré, la platine est de préférence montée sur une embase fixe et bloquée sur celle-ci au moyen d'un ensemble de verrouillage, notamment du genre a baïonnette. D'autres caractéristiques d'un dispostif de support pour substrat mince selon l'invention, apparaîtront encore à travers la description qui suit d'un exemple de réalisation, donne à titre indicatif et non limitatif, en référence au dessin annexé sur lequel: - La Figure 1 est une vue en perspective du support considéré. - Les Figures 2 et 3 sont des vue en coupe transversale de ce support, illustrant la manière avec laquelle le substrat minceest mis en place sur celui- ci. - La Figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle du support, faisant plus spécialement apparaitre les caractéristiques et comprendre le montage du pion d'immobilisation complémentaire. Dans l'exemple de réalisation illustré sur les Figures, la référence 1 désigne dans son ensemble le dispositif de support considéré. Celui-ci comporte une platine 2, présentant un plan d'appui supérieur 3 disposé de préférence horizontalement et comprenant a sa péripherie des doigts radiaux 4 s'étendant à partir d'une collerette 5 ménagée sous le plan 3. Les doigts 4 sont prévus pour coopérer avec des logements 6 formant baionnette, pour permettre de façon en soi connue, le montage et l'immobilisation de la platine sur une embase 7, schématiquement représentée sur les Figures 2 et 3. La platine 2 comporte, sensiblement au centre du plan 3, un logement ouvert 8, délimitant une zone centrale de forme circulaire. Elle comporte par ailleurs des butées fixes 9, au nombre de trois dans l'exemple considéré, qui, comme illustre sur la Figure 1, se répartissent autour de la zone centrale du logement 8 en étant pour d'eux d'entre elles diamétralement opposées, la troisième étant espacée des deux précédentes et à égale distance de l'une et de l'autre. Chaque butée fixe 9 se présente sous la forme d'un rebord ouvert, comprenant une première partie 10 qui s'étend sensiblement verticalement au- dessus du plan 3 et une seconde partie 11 prolongeant la première, en étant disposée parallèlement à ce plan. La platine est prévue pour assurer l'immobilisation d'un substrat se présentant sous la forme d'une plaquette mince circulaire 12, en un matériau semiconducteur approprié, propre à être glissée sur la face supérieure 13 du plan d'appui 3 en venant ainsi s'engager sous la partie 4 2633452 supérieure!I des rebords des butées 9 jusqu'à venir en appui contre les parties de ces derniers. Le diametre de la plaquette 12 est légèrement superieur à celui du logement ouvert 8 prévu dans le plan de la platine. Conformément à l'invention, la plaquette 12 ainsi mise en place est définitivement immobilisée sur la platine au moyen d'un pion complémentaire 14, mobile, monté sur le plan 3 en regard de la toisième butée fixe de l'autre côté du logement 8, ce pion 14 et les trois butées fixes 9 étant ainsi disposés à les uns des autres autour du substrat 12. Le pion 14 se cc-pose d'une tête plate 15 et d'un axe vertical 16 situé sous cette dernière, l'axe!t comprenar.t de préférence un épanouissement terminal 17 de forme léterement conique et dont le rôle sera précisé ciaprès. Le pion 14 est monte mobile a l'interieur d'un evidement 18. ménage dans l'épaisseur du plan 2 de Iè platiine. ce evider.ent presentant ne dimension transversale sensiblement égale a CeLle de la tête 15 du pion. L'évidement 18 se prolonge par un passage 19 (Figure 2) dans lequel passe librement l'axe 16, ce passage ayant cependant une largeur inférieure a celle de la tête 15 pour éviter que le pion ne puisse s'échapper de la platine 2. r_ i- 14 est er,:rman.:e sunumi a l'effet d'un ressort 20 en épingle à cheveux ainsi- cu le montre schematicuemen.t la Figure 1. L'une des branches 22 de ce ressert est en appui cuntre'le fund d'une rainure 21 prevue dans la platine 2 sous le iplan supérieur 3 d el-c', tanis que l'autre branche 23 forme de preéferenrE une b-u-le entourant l'axe it du pion au-dessus de l'epanouissement 17, dont la forme evases évite ainsi que le ressort ne se libère de cet axe. L'epanouissement i? a également pour fonction, en raison de sa forme conique, de faire en sorte vue le ressort 2. cui s'appliaue sur celui-ci, tende constamment à maintenir la téte du rien sur le plan 3 cu sur le fond de l'evidement 18 de la platine 2. Le fonctionnement du dispositif de support pour substrat mince tel que décrit ci-dessus se déduit aisément de cette description et des Figures du dessin annexé. La platine 2 étant immoub'isée préalablement sur son embase 7, la plaquette mince 12 du substrat e eise en place sous les rebords des butées fixes 9, le picn 14 étant au _rs de cette première phase effacé dans l'évidement 18, sa tête 15 affleurant seulement au niveau de la surface 13. Sur la vue de detail de la Fizure 4, le- réferences 15' et 16' illustrent notamment la posit:n du pion m.b;;e 14 ainsi enzare dans l'évidement. Une fois la 2633452 plaquette 12 en appui contre les butées fixes 9, il suffit de libérer le pion 14 qui, sous l'effet du ressort 20, est repoussé vers le haut, la tête plate 15 émergeant au-dessus de la surface 13, en même temps qu'il vient s'appliquer contre le bord de la plaquette 12 en maintenant celleci contre la butée fixe en regard. On réalise ainsi un dispositif de support particulièrement simple dans sa conception et sûr dans son fonctionnement. La mise en place d'une plaquette formant substrat peut être rgalisée automatiquement, le pion mobile d'immobilisation venant bloquer la plaquette en position, une fois celle-ci en appui contre les butées fixes qui, en coopération avec le plan supérieur de la platine, assurent une parfaite horizontalité du substrat. Bien entendu, il va de soi que l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation plus spécialement décrit et représenté ci-dessus; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. 6 2633452 REVENDICATIONS 1 - Dispositif de support pour un substrat mince, notamment en un matériau semiconducteur, se présentant sous la forme d'une plaquette à profil circulaire, comportant une platine munie de butées fixes en saillie contre lesquelles s'appuie le substrat, caractérisé en ce que les butées fixes (9) sont disposées sur la platine (2) de façon à déliriter un logement ouvert (8) dans lequel s'engage librement le substrat (12), la platine comprenant une butée complémentaire mobile (14., propre à s'escamoter dans un évidement (18) prévu dans l'épaisseur de la platine pour permettre l'engagement du substrat, puis après mise en place de celui-ci jusqu'au contact avec les butées fixes, à s'appliquer de façon élastique contre le bord du substrat en le maintenant applique contre ces butées. 2 - Dispositif selonr la revendication 1, caractérisé en ce que les butées fixes (9 sont réparties sur une face de la platine afin de venir en contact avec trois po=nts sépares du substrat f12), disposés pour deux d'entre eux selon un diametre du substrat et pour le troisième selon un rayon perpendiculaire à ce diamètre. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la platine (2) comporte dans son logement ouvert (8) une zone centrale évidée, circulaire, de diametre legerement inférieur à celui du substrat, les butées fixes (9) étant constituées par des rebords solidaires de la platine et espaces de la périphérie de la zone centrale, ces rebords comportant chacun une première partie (10> perpendiculaire au plan de la platine et terminée par une seconde partie (11) dirigee vers le centre de la zone centrale pour s'étendre parallèlement au plan du substrat de telle sorte que celui-ci, lors de sa mise en place sur la platine soit disposé au-dessus de la zone centrale avec son bord engagé sous les rebords des butées fixes (9). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque rebord d'une butée fixe (9) délimite entre sa seconde partie parallèle au plan de la platine et celle-ci un espace dont la hauteur est sensiblement égale à l'épaisseur du substrat (12. - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérise en ce que la butée complémentaire (14) est constituée par un pion, comnrenant un axe:1: et une te:e plate (15) perpendiculaire a cet axe, 7 2633452 l'évidement (18) de la platine (2) présentant des dimensions correspondant à celles de la tête du pion pour permettre d'effacer celui- ci dans l'épaisseur de la platine, l'axe du pion traversant librement un passage (19) communiquant avec l'évidement et étant soumis à l'effet d'un ressort (20) qui tend en permanence à exercer sur ce pion un effort repoussant le pion vers l'extérieur de l'évidement en direction du substrat (12) 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe (16) du pion (14) se termine par un épanouissement conique (17) évasé, ménagé à l'opposé de la tête plate (15) et contre lequel s'appui le ressort (20), immobilis contre la platine dans une rainure ouverte (21) prévue dans celle-ci à l'extérieur de l'évidement recevant le pion. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que le ressort (20) présente la forme d'une épingle à cheveux, dont une branche (22) est en appui dans le fond de la rainure (21) et l'autre (23) forme une boucle entourant l'axe (16) du pion (14). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la platine (2) est montée sur une embase fixe (7) et bloquée sur celle-ci au moyen d'un ensemble de verrouillage (4-6), notamment du genre à baïonnette.