JPH02178947A - 半導体ウェーハのノッチ合わせ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 半導体ウェーハのノツチ合わせ機構に関し、ウェーハに
設レノられたノツチを基準にして向きを揃えることを目
的とし、 駆動源により回転する駆動ローラと、ばね材により構成
されたアームと、支持手段とを有し、前記アームの上方
の端部には、ウェーハの端面と弾接しながら滑らかに摺
動し、かつウェーハに設けられたノツチに嵌合可能な凸
部が設けられ、前記アームのほぼ中央部には、伝達ロー
ラが回動自在に軸支され、前記凸部がウェーハの端面に
接触して押圧されたときには、アームが撓曲されるとと
もに、ウェーハの端面と駆動ローラとの間隙に伝達ロー
ラが圧接されて、駆動ローラの回転に追動して伝達ロー
ラとウェーハとが回転するようにし、一方、凸部がウェ
ーハに設けられたノツチに嵌合したときには、アームの
撓曲が解かれるとともに、ウェーハの端面と駆動ローラ
との間隙から伝達ローラが後退して、伝達ローラとウェ
ーハとの回転が停止するように、アームの下方の端部が
支持手段に固定されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ウェーハに設げられたノツチを用いたノツチ
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チツプ
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、つｌ−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、ノツ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。

このオリフラやノツチなどの切欠きは、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６１
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、オリフラからノツチに変わっても、機械的にノ
ツ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ツチの説明図、第４図
は従来のオリフラを用いた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、例えば、３０ｍｍない
し５０ｍｍ程度の値である。

一方、同図（Ｂ）は、オリフラに代わるノツチを示す。

ノツチ６の窪みの大きさは、できるだけウェハ５の有効
面積が太き（できるように、例えば、幅が２ｕ＋ｎ＋、
切り込みの長さが４　ｍｍ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１
１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、図示してないが、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
、１つの動力源で一括位置合わせも可能である。

しかし、ノツチの場合には、このような簡単な方法で位
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ること、しか
もキャリアに保持されているウェーハの向きを揃えるこ
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、−
括して向きを揃えることも必要である。

従来、オリフラが設けであるウェーハに対しては、簡便
な方法により、−括位置合わせも可能であったが、オリ
フラに代わってノツチを設けたつニームに対しては、特
に−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、駆動源により回転する駆動ローラと
、ばね材により構成されたアームと、支持手段とを有し
、前記アームの上方の端部には、ウェーハの端面と弾接
しながら滑らかに摺動し、かつウェーハに設けられたノ
ツチに嵌合可能な凸部が設けられ、前記アームのほぼ中
央部には、伝達ローラが回動自在に軸支され、前記凸部
が前記ウェーハの端面に接触して押圧されたときには、
アームが撓曲されるとともに、うニームの端面と駆動ロ
ーラとの間隙に伝達ローラが圧接されて、駆動ローラの
回転に追動して伝達ローラとウェーハとが回転するよう
にし、一方、凸部がウェーハに設けられたノツチに嵌合
したときには、アームの撓曲が解かれるとともに、ウェ
ーハの端面と駆動ローラとの間隙から伝達ローラが後退
して、伝達ローラとウェーハとの回転が停止するように
、アームの下方の端部が支持手段に固定されるように構
成したノツチ合わせ機構により達成できる。

〔作　用〕

本発明では、第１図（Ａ、）および同図（Ｂ）に示した
ように、ウェーハ５の底の部分を利用して、向きを揃え
るようにしている。

すなわち、ウェーハ５の端面によりアーム３の凸部７が
押圧されると、支持手段４を中心としてアーム３が撓み
、伝達ローラ８が駆動ローラ２とウェーハ５との間隙に
圧接されて、ウェーハそが回転するようにしている。

また、第１図（Ｃ）に示したように、凸部７がウェーハ
５に設けられたノツチ６に嵌まって浮き上がり、アーム
→の撓みが解ければ、伝達ローラ８が後退して、駆動ロ
ーラ２から間隙ａができるように離れ、回転が止まるよ
うにしている。

従って、ノツチ６がどの位置にあっても、つニーム５が
１回転する時間内にウェーハ５の位置を規定の位置に揃
えることができる。

さらに、本発明のノツチ合わせ機構１を複数個連設ずれ
ば、ノツチ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、−括して揃えることもできる。

この場合にも、凸部７がノツチ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カ月回転する時間内
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、本発明のノツチ合わせ機構１は、ウェーハ
５の底の部分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５揶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一適用できる特徴
がある。

〔実施例〕

第１図は本発明の詳細な説明図、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図のノツチ合わせ機構１において、駆動ローラ２は
、直径３６ＩｌｌＩ１１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。

アーム３は、厚さ０．２脇、幅が４　ｍｍのばね性のあ
る不錆鋼板を加工して製作した。

凸部７は、ウェーハ５に設けられた幅２胴、切り込みの
深さが４　ｍｍのノツチ６に緩く嵌合するように、高さ
を４　ｍｍに起曲してウェーハ５と摺動し易いように二
重に重ね曲げし、かつ凸部７がらつニーム５の端面が逃
げないように、Ｖ型にした。

伝達ローラ８は、直径２０ｍｍ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、幅が１髄、深さが１１Ｗ
ＩのＵ溝を設け、アーム３に回動自在に軸支した。

支持手段４は直径３ｍｍの不精鋼棒を使用し、アーム３
を固定した。

一方、キャリア１０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１１に
乗って保持されるようにした。

ウェーハ５の厚さは、はぼ０．７ｍｍなので、ウェーハ
５はウェーハガイド１１と摺動しながらよく回転する。

図示してないが、側板に駆動ローラ２の軸を軸支してモ
ータで回転するようにした。

また、支持手段４は、凸部７がうニーム５の端面で押さ
れるとアーム３が撓んで、伝達ローラ８と駆動ローラ２
とが接触して回転し、凸部７がノツチ６に嵌まって浮き
上がったときには、伝達ローラ８が駆動ローラ２から離
れて回転が止まるように、調整して側板に固着した。

このようにして製作した本発明になるノツチ合わせ機構
１を、ウェーハ５を保持したキャリア１０の下に配置し
、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、本発明のノツ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と支持手段４とは、図示し
てないが、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１０に適用でき
るように、１３０髄の長さにした。

実施例１と同様の仕様で作製したアーム３を、４．７６
ｎｗｎ間隔で２５個並べて支持手段４に固定した。

ウェーハ５のノツチ６が不規則な位置になるように、図
示してないが、キャリアに並べ、その下にノツチ合わせ
機構１を配置して、ウェーハ５の周速が５０ａ／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のノンチロが、凸部７の位置で揃い
、所期の好結果が得られた。

本実施例では、伝達ローラ８を１個用いたノッヂ合わせ
機構Ｉを用いたが、ウェーハ５が大形化の方向にあるの
で、例えば、伝達ローラ８を２個用いてアーム３の凸部
７を結合した、抱合せ型の機構も、本発明と同一の原理
の一変形として実施可能である。

また、ウェーハ５やノツチ６などの大きさに関連するア
ーム３の大きさや凸部７の形状、あるいは駆動ローラ２
や伝達ローラ８など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１０やウェーハガイド１１などの形状
、あるいは、−括でノツチ合わせする隙のウェーハ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ツチ合
わせ機構によれば、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
オリフラがノツチに代わる傾向に対応できる。

そして、本発明の半導体ウェーハのノツチ合わせ機構は
、原理的には、ノツチが設けられた１枚のウェーハにも
適用できるが、特に、キャリアに複数枚保持されている
ウェーハのノツ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通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、工程の合理化に大きな効果があ
る。

図において、 １はノツチ合わせ機構、 ３はアーム、 ５はウェーハ、 ７ば凸部、 である。

は駆動ローラ、 ば支持手段、 はノツチ、 は伝達ローラ、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、 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
ツチの説明図、 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。 （βジ　ノ・ン＋＠′第２も１１昶Ｙｑコｊ　八ッ＋合
りもｆｉヂ蒸 ＼ （Ａ）オリフラ　　　　　　　　　　　（８）ノッラー
側′リエン子−ンａ／フブッＨ（オリフラ）とノッ−＋
へ免−口１　　３　　　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 駆動源により回転する駆動ローラ（２）と、ばね材によ
   り構成されたアーム（３）と、支持手段（４）とを有し
   、 該アーム（３）の上方の端部には、ウェーハ（５）の端
   面と弾接しながら滑らかに摺動し、かつ該ウェーハ（５
   ）に設けられたノッチ（６）に嵌合可能な凸部（７）が
   設けられ、 前記アーム（３）のほぼ中央部には、伝達ローラ（８）
   が回動自在に軸支され、 前記凸部（７）が前記ウェーハ（５）の端面に接触して
   押圧されたときには、前記アーム（３）が撓曲されると
   ともに、該ウェーハ（５）の端面と前記駆動ローラ（２
   ）との間隙に前記伝達ローラ（８）が圧接されて、該駆
   動ローラ（２）の回転に追動して該伝達ローラ（８）と
   該ウェーハ（５）とが回転するようにし、一方、前記凸
   部（７）が前記ウェーハ（５）に設けられた前記ノッチ
   （６）に嵌合したときには、前記アーム（３）の撓曲が
   解かれるとともに、該ウェーハ（５）の端面と前記駆動
   ローラ（２）との間隙から前記伝達ローラ（８）が後退
   して、該記伝達ローラ（８）と該ウェーハ（５）との回
   転が停止するように、前記アーム（３）の下方の端部が
   前記支持手段（４）に固定され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。