JP2003188234A - 半導体製造装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、収納状態の半導体基板のオ
リフラ方向が不揃いであっても、極力少ない位置決めピ
ンで確実に位置決めできるプリアライメント部を備えた
半導体製造装置及びプリアライメント方法を含む半導体
装置の製造方法を提供することである。 【解決手段】 プリアライメント部１０１は、オリフラ
３が設けられた半導体基板２を載置するプリアライメン
トステージ１０２と、プリアライメントステージ１０２
の中心から略均等な放射状の３方向の位置に配置され所
定のストロークで進退自在な位置決めピン５ａ，５ｂ，
５ｃとを備えており、プリアライメントステージ１０２
は、位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃに対して半導体基板
２の中心とオリフラ３を弦として成る中心角θ２より若
干大きい角度だけ正反転方向に回転可能な回転機構を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板を処理
する前に、予め、半導体基板の位置決めを行うに際し、
半導体基板のオリエンテーションフラットの方向に拘ら
ない位置決めをするプリアライメント部を備えた半導体
製造装置及びプリアライメント方法を含む半導体装置の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程中では、半導体基
板を処理するに当たり、予め、プリアライメント部で半
導体基板の位置決めをした後、処理部に搬送して処理す
る各種の装置が使用される。そして、この位置決めに
は、半導体基板に設けられた直線状の切り欠きであるオ
リエンテーションフラット（以降、オリフラと呼ぶ）の
方向を所定の方向に向ける位置決めと、オリフラ方向に
拘らなくてよい位置決めとがある。ここでは、後者につ
いて話を進める。

【０００３】従来の半導体製造装置に具備されたプリア
ライメント部及びプリアライメント方法の一例として、
半導体基板の研磨装置に具備された補強板と貼合せる前
の半導体基板の位置決めを行うプリアライメント部及び
プリアライメント方法について斜視図として示す図３を
用いて説明する。

【０００４】図３（ａ）は半導体基板の収納状態、図３
（ｂ）はプリアライメント部、図３（ｃ）は貼合せ部を
要部斜視図として示す。

【０００５】プリアライメント部１（図３（ｂ）に示
す）に供給される前の収納状態の半導体基板２は、図３
（ａ）に示すように、オリフラ３方向を不揃いに収納さ
れている場合が多い。このため、半導体基板２にオリフ
ラ３方向が問題となる処理を行う場合は、位置決めとし
て、半導体基板２の中心（半導体基板２を真円と仮定し
た場合の幾何学上の中心）の位置決めと、オリフラ３を
所定の方向に向ける回転方向の位置決めとの２つを行う
必要があり、例えばプリアライメント部１にオリフラ３
の方向の検知機能や修正機能を付加しオリフラ３を所定
の方向に修正したりする。これに対して、半導体基板２
にオリフラ３方向が問題とならない処理を行う場合は、
半導体基板２の中心の位置決めだけでよく、プリアライ
メント部１は、できるだけシンプルな機構で済ませるこ
とが望ましい。

【０００６】例えば、図３（ｂ）に示すプリアライメン
ト部１は、主に半導体基板２を載置するプリアライメン
トステージ４と、プリアライメントステージ４の中心か
ら略均等な放射状の３方向に配置した所定のストローク
だけ進退自在な３本の位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃと
で構成されている。プリアライメントステージ４は半導
体基板２よりも大きいため、位置決めピン５ａ，５ｂ，
５ｃの移動経路となる部分には、それぞれスリット６が
設けられており、ストローク終点で位置決めピン５ａ，
５ｂ，５ｃが半導体基板２に当接可能となっている。

【０００７】次に、プリアライメント部１の動作につい
て説明する。先ず、収納状態でオリフラ３方向が不揃い
の半導体基板２を搬送アーム（図示せず）によってプリ
アライメントステージ４上の略中央に載置する。次に、
待機位置にある位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが３方向
からプリアライメントステージ４の中心に向って所定の
ストロークだけ移動する。この移動の途中で３本の位置
決めピン５ａ，５ｂ，５ｃは順次、半導体基板２の外周
部と当接していき、半導体基板２を所望の位置に移動さ
せていく。このストロークは、ストローク終点ですべて
の位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが半導体基板２の円周
部（オリフラ３以外の部分）に当接し、かつ、半導体基
板２に圧縮応力が加わらないように調整されている。次
に、図３（ｃ）に示すように、位置決めが完了した半導
体基板２を、搬送アーム（図示せず）によって貼付けス
テージ７上の所定位置に載置された接着剤塗布済みのガ
ラスなどから成る補強板８上に重ねる。補強板８は半導
体基板２よりもやや大きめ（例えば５インチの半導体基
板２の場合、６インチの補強板８）である。貼付けの出
来映えとしては、補強板８に対するオリフラ３方向は拘
らないが、半導体基板２が補強板８よりも、はみ出さな
いような精度に位置決めする必要がある。

【０００８】しかしながら、このようなプリアライメン
ト部１及びプリアライメント方法では、図４（ａ）に示
すように３本の位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃがすべて
半導体基板１の円周部（オリフラ３以外の部分）に位置
した場合は、問題なく位置決めができるが、図４（ｂ）
に示すように、もし、位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃの
いずれか１本がオリフラ３部に位置した場合は、ストロ
ーク終点において位置決めピン５ａと半導体基板２との
間に隙間が生じ半導体基板２を精度よく固定することが
できず、この位置ズレのために半導体基板２を補強板８
に重ねたとき、はみ出す虞があった。

【０００９】このようなことを回避するためには、事前
に収納状態の半導体基板２のオリフラ３方向を工数を掛
けて、位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃのいずれもがオリ
フラ３部に位置しない方向に揃えておいてやるか、位置
決めピンの本数を増やし（少なくとも５本以上必要）、
位置決めピンのいずれかがオリフラ３部に位置しても、
残りの位置決めピンで半導体基板２の円周部（オリフラ
３以外の部分）を確実に固定できるようにしてやる必要
があった。しかし、位置決めピンの本数を増やすと駆動
系を複雑にするだけでなく、多数の位置決めピンのスト
ローク調整が困難になるため、極力少ない構成とするこ
とが望ましい。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体製造装置
に具備されているプリアライメント部及びプリアライメ
ント方法には以下の問題があった。半導体基板を極力少
ない位置決めピンの本数で確実に位置決めするには、事
前に収納状態の半導体基板のオリフラ方向を工数を掛け
て位置決めピンのいずれもがオリフラ部に位置しない方
向に揃えておいてやるか、位置決めピンの本数を増やす
必要があった。

【００１１】本発明の目的は、収納状態の半導体基板の
オリフラ方向が不揃いであっても、極力少ない位置決め
ピンで確実に位置決めできるプリアライメント部を備え
た半導体製造装置及びプリアライメント方法を含む半導
体装置の製造方法を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、オリフラが設けられた半導体基板を載置するプリア
ライメントステージと、プリアライメントステージの中
心から略均等な放射状の位置に配置され所定のストロー
クで進退自在な位置決めピンと、プリアライメントステ
ージと位置決めピンとの回転方向の相対位置を可変な回
転機構とを備えたことを特徴とする半導体製造装置であ
る。

【００１３】上記、半導体製造装置を用いた半導体装置
の製造方法は、オリフラが設けられた半導体基板をプリ
アライメントステージ上に載置し、プリアライメントス
テージの中心から略均等な放射状の位置に配置された進
退自在な位置決めピンを所定のストローク可動させ半導
体基板の外周部に当接させて１回目の位置決めを行い、
次に、プリアライメントステージと位置決めピンとの回
転方向の相対位置を変えた後、２回目の位置決めを行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の半導体製造装置に具備さ
れたプリアライメント部及びプリアライメント方法の一
例を要部斜視図として示す図１及び要部平面図として示
す図２を用いて説明する。図３，図４と同一部分には同
一符号を用いて説明を省略する。図１に示すように、プ
リアライメント部１０１は、オリフラ３が設けられた半
導体基板２を載置するプリアライメントステージ１０２
と、プリアライメントステージ１０２の中心から略均等
な放射状の３方向の位置に配置され所定のストロークで
進退自在な位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃとを備えてい
る。また、プリアライメントステージ１０２は、位置決
めピン５ａ，５ｂ，５ｃに対して所定の回転角θ１だけ
正転方向及び反転方向に回転可能な回転機構（図示せ
ず）を備えている。ここで、回転角θ１は、半導体基板
２の中心とオリフラ３を弦として成る中心角θ２より若
干大きい角度である。また、プリアライメントステージ
１０２には、回転前後の位置で位置決めピン５ａ，５
ｂ，５ｃの移動経路となる部分にはそれぞれスリット１
０３（６本）が設けられており、ストローク終点で位置
決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが半導体基板２に当接可能と
なっている。

【００１５】次に、プリアライメント部１０１の動作に
ついて説明する。半導体基板２がプリアライメントステ
ージ１０２上に載置されると、先ず、図２（ａ）に示す
ように、１回目の位置決めとして、待機位置にある位置
決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが３方向からプリアライメン
トステージ１０２の中心に向って所定のストロークだけ
移動する。この移動の途中で３本の位置決めピン５ａ，
５ｂ，５ｃは順次、半導体基板２の外周部と当接してい
き、半導体基板２を所望の位置に移動させていく。この
ストロークは、ストローク終点ですべての位置決めピン
５ａ，５ｂ，５ｃが半導体基板２の円周部（オリフラ３
以外の部分）に当接し、かつ、半導体基板２に圧縮応力
が加わらないように調整されている。このとき、オリフ
ラ３はどの方向を向いていてもよい。即ち、３本の位置
決めピン５ａ，５ｂ，５ｃのすべてが半導体基板２の円
周部（オリフラ３以外の部分）に位置していても、ある
いは、図２（ａ）に示すように３本の内の１本の位置決
めピン５ａがオリフラ３部に位置していても、どちらで
あっても構わない。次に、図２（ｂ）に示すように、一
旦、３本の位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃを半導体基板
２から離間させ、回転機構（図示せず）を駆動しプリア
ライメントステージ１０２を回転角θ１だけ所定の方向
に回転させる。（図中では左回転）。ここで、回転角θ
１は中心角θ２より若干大きい角度であり、所定の方向
は回転後の位置で位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃとスリ
ット１０３とが対応する位置にくる方向である。そし
て、この回転後の位置で、１回目と同様に２回目の位置
決めを行う。このようにして位置決めすると、１回目の
位置決めのときに位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃのいず
れかがオリフラ３部に位置していても、回転後は、すべ
ての位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが必ず円周部（オリ
フラ３以外の部分）の位置に来るため、２回目の位置決
めで確実に位置決めできる。当然、１回目の位置決めの
際に、すべての位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが円周部
（オリフラ３以外の部分）の位置に来た場合は、１回目
の位置決めで所望の位置決めが完了しており、この場
合、回転動作と２回目の位置決め動作は無駄な動作とな
ることは避けられないが、回転機構（図示せず）を正反
転可能としておくと、回転角θ１を中心角θ２より若干
大きい角度にとどめてあるので回転距離を極力小さくで
き、回転動作が増えることによるインデックスの悪化を
少なくできる。また、プリアライメント部１に半導体基
板２の位置を検出するセンサ（図示せず）を付加し、こ
のセンサ（図示せず）の情報によって、必要な場合のみ
回転動作及び２回目の位置決め動作を行うようにしても
よい。

【００１６】尚、上記ではプリアライメントステージ１
０２と位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃとの回転方向の相
対位置をプリアライメントステージ１０２が回転する構
成で説明したが、プリアライメントステージ１０２を固
定し位置決めピン５ａ，５ｂ，５ｃが回転する構成とし
てもよい。

【００１７】

【発明の効果】本発明の半導体製造装置に具備されたプ
リアライメント部及びプリアライメント方法によれば、
半導体基板のオリフラ方向が不揃いであっても、半導体
基板に対して角度を変えて２回の位置決めを行うため極
力少ない本数の位置決めピンで確実に位置決めできる。
また、回転機構を正反転可能とし、回転角を半導体基板
の中心とオリフラを弦として成る中心角より若干大きい
角度にとどめると回転動作増加によるインデックスの悪
化を少なくできる。また、プリアライメント部に半導体
基板の位置を検出するセンサを付加し、このセンサの情
報によって、必要な場合のみ回転動作及び２回目の位置
決め動作を行うようにするとさらにインデックスの悪化
を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の半導体製造装置に具備されたプリア
ライメント部の要部斜視図

【図２】 本発明の半導体製造装置に具備されたプリア
ライメント部の動作を説明する要部平面図

【図３】 従来の半導体製造装置に具備されたプリアラ
イメント部の斜視図

【図４】 従来の半導体製造装置に具備されたプリアラ
イメント部の動作を説明する要部平面図

【符号の説明】

２ 半導体基板 ３ オリエンテーションフラット ５ａ，５ｂ，５ｃ 位置決めピン １０１ プリアライメント部 １０２ プリアライメントステージ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】オリエンテーションフラットが設けられた
   半導体基板を載置するプリアライメントステージと、プ
   リアライメントステージの中心から略均等な放射状の位
   置に配置され所定のストロークで進退自在な位置決めピ
   ンと、プリアライメントステージと位置決めピンとの回
   転方向の相対位置を可変な回転機構とを備えたことを特
   徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】回転機構は、プリアライメントステージと
   位置決めピンとの回転方向の相対位置を、半導体基板の
   中心とオリエンテーションフラットを弦として成る中心
   角より若干大きく可変することを特徴とする請求項１に
   記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】位置決めピンは、３本であることを特徴と
   する請求項１に記載の半導体製造装置。
4. 【請求項４】半導体基板の研磨装置として用いられ、プ
   リアライメントステージ上で補強板と貼合せる前の半導
   体基板の位置決めをすることを特徴とする請求項１に記
   載の半導体製造装置。
5. 【請求項５】オリエンテーションフラットが設けられた
   半導体基板をプリアライメントステージ上に載置し、プ
   リアライメントステージの中心から略均等な放射状の位
   置に配置された進退自在な位置決めピンを所定のストロ
   ーク可動させ半導体基板の外周部に当接させて１回目の
   位置決めを行い、次に、プリアライメントステージと位
   置決めピンとの回転方向の相対位置を変えた後、２回目
   の位置決めを行うことを特徴とする半導体装置の製造方
   法。
6. 【請求項６】プリアライメントステージと位置決めピン
   との回転方向の相対位置を半導体基板の中心とオリエン
   テーションフラットを弦として成る中心角より若干大き
   く可変することを特徴とする請求項５に記載の半導体装
   置の製造方法。
7. 【請求項７】位置決めピンは、３本であることを特徴と
   する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。