JP2827241B2 - 半導体ウェーハのノッチ合わせ機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体ウェーハのノッチ合わせ機構に関し、ウェーハ
に設けられたノッチを基準にして向きを揃えることを目
的とし、 端面にノッチが設けられたウェーハが、キャリアのウ
ェーハガイドに挿脱可能に支持されながら、該ウェーハ
の端面に接するように配設された駆動ローラの回転に追
動して、該ウェーハの下部に設けられた支持部材に軸支
されたころの上で回転するようになっている半導体ウェ
ーハのノッチ合わせ機構において、回転する前記ウェー
ハのノッチが前記ころに嵌合したとき、該ウェーハが垂
下して前記駆動ローラから離れ、該ウェーハの回転が停
止するようになっているように半導体ウェーハのノッチ
合わせ機構を構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体ウェーハに設けられたノッチを用い
たノッチ合わせ機構に関する。

近年、エレクトロニクスの発展は目ざましいものがあ
るが、その発展は、半導体デバイスの技術革新に負うと
ころが大きい。

中でも、シリコン半導体を用いた集積回路の大規模・
高集積化は、異常なまでに急速に推移しており、１チッ
プ内に集積される素子数は、メモリ素子の容量に換算し
て、数年単位で４倍に拡大している。

それに伴い、シリコンウェーハからデバイスに仕上げ
るまでの一連の工程、いわゆるウェーハプロセスにおい
て、１枚のウェーハから如何に効率よく、しかも多数の
良品チップを得るかが重要な課題となっている。

シリコン半導体に例をとると、一般に、シリコンのイ
ンゴットの側面には、ウェーハに輪切りにする前の段階
で、結晶の方位を示すためにオリエンテーションフラッ
ト（以下、オリフラと略称）と呼ばれる方位と幅をもっ
た面が設けられる。

従って、そのインゴットを輪切りにしたウェーハに
も、円板状のウェーハの周辺の一部が平らに切欠きされ
たオリフラが、切欠きとして残っている。

しかし、最近では、より多数のチップを得るために
は、この切欠きも面積的に不経済であるなどの理由か
ら、オリフラに代わって、ノッチと呼ばれる窪み状の切
欠きを設けるようになってきている。

このオリフラやノッチなどの切欠きは、例えば、ウェ
ーハプロセスの中で、露光装置や検査装置などにウェー
ハを１枚ずつ載置する際に、位置決めの基準面としても
流用され、そのための装置も提案されている（特開昭62
−94952）。

一方、シリコンウェーハは、一連のウェーハプロセス
の中で、キャリアと呼ばれる保管具により取り扱われる
ことが一般的である。

そして、一連のウェーハプロセスの各々の工程を効率
よく行うために、そのキャリアの中に保持されるウェー
ハは、従来、オリフラを基準にして、規定の向きに保持
されていた。

しかし、ウェーハの向きを１枚ずつ揃えるのでは、ウ
ェーハプロセスの効率を著しく損なうので、オリフラを
利用して、機械的に向きを揃えることが行われている。

そこで、オリフラからノッチに変わっても、機械的に
ノッチ合わせを行うよい機構の開発が強く望まれてい
る。

〔従来の技術〕

第３図はウェーハのオリフラとノッチの説明図、第４
図は従来のオリフラを用いた一括位置合わせ方法の一例
である。

第３図（Ａ）は、オリフラ９を示し、例えば、ウェー
ハ５の購入に際しては、オリフラ９の長さや結晶面方位
との関係などの細目が規格として決められている。

オリフラ９の長さは、ウェーハ５の大きさなどにもよ
るが、一応標準規格化されており、30mmとか50mm程度の
値である。

一方、同図（Ｂ）は、オリフラに代わるノッチを示
す。

ノッチ６の窪みの大きさは、できるだけウェーハ５の
有効面積が大きくできるように、例えば、幅が2mm、切
り込みの長さが4mm程度の小さいものである。

第４図に示したように、オリフラ９を用いて、位置合
わせを行う場合には、オリフラ９がウェーハ５の周辺を
一部切欠いたものなので、ウェーハ５をウェーハガイド
11に沿って駆動ローラ２で転動させ、オリフラ９の部分
で駆動ローラ２との接触が絶たれて停止するという簡便
な方法で可能である。

ウェーハ５が、図示してないキャリアなどに複数枚保
持されている場合には、駆動ローラ２を長くして、それ
ぞれのウェーハ５に接触して転動させるようにすれば一
括位置合わせも可能である。

しかし、ノッチの場合には、このような簡単な方法で
一括位置合わせを行うことはできない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上で述べたように、ウェーハの向きを揃えてキャリア
に保持することは、ウェーハプロセスの効率化の上から
も是非必要であり、しかも、手作業で１枚ずつ揃えるの
ではなく、一括して向きを揃えることが必要である。

従来、オリフラが設けてあるウェーハに対しては、簡
便な方法により、一括位置合わせが可能であったが、オ
リフラに代わってノッチを設けたウェーハに対しては、
一括して位置合わせを行う方法が実現していない問題が
あった。

〔課題を解決するための手段〕

上で述べた課題は、端面にノッチが設けられたウェー
ハが、キャリアのウェーハガイドに挿脱可能に支持され
ながら、該ウェーハの上方の端面に接するように配設さ
れた駆動ローラの回転に追動して、支持部材に軸支され
たころの上で回転する機構において、回転するウェーハ
のノッチがころに嵌合したとき、ウェーハが垂下して駆
動ローラから離れ、ウェーハの回転が停止するように構
成した半導体ウェーハのノッチ合わせ機構によって解決
される。

〔作用〕

本発明では、第１図に示したように、駆動ローラ２と
支持部材４とで、ウェーハ５を上下から挟んで支持し、
下の支持部材４のころ３でウェーハ５を支えながら、上
の駆動ローラ２でウェーハ５を回転させるようにしてい
る。

すなわち、ころ３の上にウェーハ５の端面が乗ってい
るときには、ウェーハ５が駆動ローラ２に連動して回転
するが、ウェーハ５の端面に設けられたノッチ６がころ
３に嵌合すると、ウェーハ５は自重で垂下して駆動ロー
ラ２から離れ、回転が停止するようにしている。

従って、ノッチ６がどの位置にあっても、ウェーハ５
が１回転する時間内に、ノッチ６の位置をころ３の位置
に揃えることができる。

さらに、本発明のノッチ合わせ機構１を複数個連設し
たり、あるいは、駆動ローラ２を長くし、ころ３をウェ
ーハ５の枚数分配置すれば、ノッチ６の位置が不規則な
状態で保持された複数枚のウェーハ５を、一括して揃え
ることもできる。

この場合にも、ころ３がノッチ６に嵌まったウェーハ
５から順次回転が停止し、ウェーハ５が１回転する時間
内に、全部のウェーハ５の向きを一括して揃えることが
できることになる。

このように、本発明のノッチ合わせ機構１は、垂直に
立てたウェーハ５の上の部分と底の部分との周辺を利用
して向きを揃えるので、ウェーハ５を、例えば5mm程度
の小さな間隔で保持する従来から用いられているキャリ
アにそのまゝ適用できる特徴がある。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例説明図、第２図は本発明の
他の実施例説明図である。

実施例:1 第１図のノッチ合わせ機構１において、駆動ローラ２
は、直径36mmで、ゴム硬度35のシリコンゴムを表面に被
覆した金属ローラを使用した。

ころ３は、直径4mm、幅2mmで、ウェーハ５を汚さない
ようポリアセタール製とし、ウェーハ５の端面がローラ
の表面から逃げないように、ころ３の表面に深さ1.1mm
のＶ溝を設けた。

支持部材４は真鍮を切削して製作し、ころ３を回動自
在に軸支した。

一方、キャリア７は、直径が150mmの半導体シリコン
のウェーハ５が保持できる大きさのポリプロピレン製
で、ウェーハ５は斜めに設けたウェーハガイド８に乗っ
て保持されるようにした。

ウェーハ５の厚さはほぼ0.7mmなので、ウェーハ５と
ウェーハガイド８との摩擦は極めて小さく、従って摺動
しながらでもよく回転する。

また、ウェーハ５に設けたノッチ６の大きさは、幅2m
m、深さ4mmである。

駆動ローラ２は、図示してないが、側板に水平になる
よう軸支し、モータで回転できにようにした。

支持部材４を平盤に固定し、駆動ローラ２との位置関
係が、キャリア７に保持されたウェーハ５を、駆動ロー
ラ２が上、支持部材４が下でそれぞれ上下で挟むよう
に、かつウェーハ５の下の端面がころ３に乗っていると
きには、ウェーハ５はキャリア７のウェーハガイド８か
ら浮き上がり、さらに、ウェーハ５の上の端面が駆動ロ
ーラ２と接触して回転するようにした。

このようにして製作した本発明になるノッチ合わせ機
構１を、ウェーハ５を保持したキャリア７配置し、ウェ
ーハ５の周速が50mm/秒になるように、駆動ローラ２を
回転させ、動作の確認を行ったところ、よい結果が得ら
れた。

実施例:2 第２図は、本発明のノッチ合わせ機構を複数個連設
し、複数枚のウェーハを一括して位置合わせする機構を
示した図である。

同図において、駆動ローラ２は、25枚のウェーハ５
が、4.76mm間隔で保持できるポリプロピレン製のキャリ
ア７に適用できるように、130mmの長さにし、図示して
ないが、側板に水平に軸支し、上下に平行移動できるよ
うにした。

一方、支持部材４には、実施例１と同様にして作製し
たころ３を、4.76mm間隔になるように間隔部材10を挟み
ながら25個並べ、軸11を通して回動自在に支持した。

ウェーハ５のノッチ６が不規則な位置になるように、
キャリア７に並べて、支持部材４を固定した平盤の上
に、ウェーハ５の下の端面が、それぞれころ３に乗るよ
うに配置し、駆動ローラ２を下方に平行移動させ、ウェ
ーハ５の上の端面に接触するようにした。

ウェーハ５の周速が50mm/秒になるように、駆動ロー
ラ２を回転させ、動作の確認を行った。

その結果、ウェーハ５が一回転する約10秒間で、25枚
全てのウェーハ５のノッチ６が、ころ３に嵌まった位置
で揃い、所期の好結果が得られた。

本実施例では、ウェーハ５やノッチ６などの大きさに
関連するころ３および支持部材４の大きさや形状、ある
いは駆動ローラ２の直径や材質などには、種々の変形が
可能である。

さらに、キャリア７やウェーハガイド８などの形状、
あるいは、一括でノッチ合わせする際のウェーハ５の枚
数やウェーハ５を回転させる速度なども、本発明の原理
に直接関係ない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の半導体ウェーハのノッチ
合わせ機構は、ウェーハの大形化やチップの取り数を増
やすなどの目的で、従来ウェーハに設けられていたオリ
フラがノッチに代わる傾向に対応できる機構である。

そして、本発明の半導体ウェーハのノッチ合わせ機構
は、原理的には、ノッチが設けられた１枚のウェーハに
も適用できるが、実用的には、むしろ、キャリアに複数
枚保持されているウェーハのノッチを一括して合わせる
ことに対して、本機構を如何ようにも拡張して適用でき
ることが大きな特徴である。

従って、ウェーハプロセスの中で、適宜ウェーハをキ
ャリアに保持し、次の工程に移る前に、極めて簡易な操
作で、しかも数秒の短時間にウェーハの向きを一括して
揃えることができるので、半導体装置の製造工程の高効
率化に貢献するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例説明図、 第２図は本発明の他の実施例説明図、 第３図はオリエンテーションフラット（オリフラ）とノ
ッチの説明図、 第４図はオリフラを用いた位置合わせ方法の一例説明
図、 である。 図において、 １はノッチ合わせ機構、２は駆動ローラ、３はころ、４
は支持部材、５はウェーハ、６はノッチ、７はキャリ
ア、８はウェーハガイド、である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】端面にノッチが設けられたウェーハが、キ
   ャリアのウェーハガイドに挿脱可能に支持されながら、
   該ウェーハの端面に接するように配設された駆動ローラ
   の回転に追動して、該ウェーハの下部に設けられた支持
   部材に軸支されたころの上で回転するようになっている
   半導体ウェーハのノッチ合わせ機構において、 回転する前記ウェーハのノッチが前記ころに嵌合したと
   き、該ウェーハが自重で垂下して前記駆動ローラから離
   れ、該ウェーハの回転が停止するようになっていること
   を特徴とする半導体ウェーハのノッチ合わせ機構。