JPH05218181A - 半導体基体の位置決め機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、高精度の位置決めを高い信頼性
で行うことが可能な半導体基体の位置決め機構を提供す
ることを目的とする。更には、摩耗粉等半導体基体に悪
影響を及ぼす不純物の発生を抑えた高清浄な半導体基体
の位置決め機構を提供することを目的とする。 【構成】 半導体基体を支持する面が水平面に対し角度
を有して配置された半導体基体貼り合わせ装置の支持台
１において、該支持台面上に、半導体基体のオリエンテ
ーションフラット長より短い間隔で、水平面に対し角度
を有した直線上に複数本の第１の位置決めピン２、３
と、前記支持台面上を重力により移動する半導体基体の
移動方向の所定箇所に少なくとも１本の第２の位置決め
ピン４とを配したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基体の位置決め
機構に係わり、半導体基体上に絶縁層を介して半導体層
が形成されてなるＳＯＩ基体形成のための装置に関す
る。特に、本発明は、ＳＯＩ構造を複数個の半導体基体
の貼り合わせによって実現するための装置に好適に適用
される。

【０００２】

【従来の技術】半導体基体の貼り合わせ工程において、
２枚の半導体基体の面内方位を一致させるために半導体
基体の面内方位の目印として図６に示すような半導体基
体の一部を直線に切り欠いたいわゆるオリエンテーショ
ンフラット２１を貼り合わせ基準として用いている。

【０００３】図７を用いて２枚の半導体基体の貼り合わ
せ動作の一例を示すと、まず第１の半導体基体をオリエ
ンテーションフラットが半導体基体支持台のテーパ面２
２に沿う様前記支持台に載せる。半導体基体は重力によ
りテーパ面２２に沿って移動しテーパ面２２とピン２３
で位置決めされる。次に第２の半導体基体を第１の半導
体基体の時と同様にオリエンテーションフラットがテー
パ面２２に沿うよう前記支持台に載せる。第２の半導体
基体も重力によりテーパ面２２に沿って移動し第１の半
導体基体と重なり合う位置にテーパ面２２とピン２３で
位置決めされる。このとき２枚の半導体基体のオリエン
テーションフラットは同じテーパ面で合っているので面
内方位が一致した状態になっている。その後加圧ピンで
半導体基体の中心を押圧するなどの方法により半導体基
体の貼り合わせを行う。

【０００４】なお、従来の支持台は、半導体基体の滑り
やすさを考慮し、材料をテフロン（デュポン社の登録商
標）にしているのが一般的である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の方法によ
って前記支持台のテーパ面とピン半導体基体を定位置に
位置決めしようとすると必ずしも位置決めできないこと
がある。また、支持台の材料をテフロンにした場合、半
導体基体との摺り合いによる摩耗粉による半導体基体の
汚染、または、支持台の耐久性、支持台洗浄時の薬液に
よる膨潤などが懸念される。

【０００６】本発明者は、前記支持台の位置決め能力を
調べるため以下のような実験を試みたのでその結果を説
明する。実験には図８に示す石英製の支持台を用い、半
導体基体の支持台への搬送は真空ピンセットで行った。
図８において、半導体基体支持面２６は鉛直面に対し少
し傾けてある。

【０００７】最初の実験は、半導体基体の自重によるピ
ン２５方向への半導体基体の滑り力をなるべく大きくす
るため、図８におけるテーパ面の角度φを水平面に対し
４５°傾け、テーパ面２４に沿わせるように半導体基体
を載せ、ピン２５側にすべらせる作業を何度が繰り返し
た。この実験の結果によれば、図９、図１０に示すよう
にオリエンテーションフラットがテーパ面に合わない位
置決め不良が発生した。

【０００８】これは、図９、図１０に示すように半導体
基体の重力の作用線２７が半導体基体のオリエンテーシ
ョンフラットからはずれているため、オリエンテーショ
ンフラットの開始点１９または２０と、ピンとの接触点
の二点における半導体基体の自重に対する反力２８，２
９または３０，３１のみで半導体基体の重力と釣り合っ
てしまうためである。

【０００９】この不具合を解消するため図８においてテ
ーパ面のなす角度φを水平面に対し１５°に変えて従来
例における第２の位置決め実験をおこなった。

【００１０】テーパ面の角度を１５°に設定した理由を
次に示す。

【００１１】本実験に使用した半導体基体は５インチ半
導体基体であるが、オリエンテーションフラット部の形
状は図６に示すようになっており、同図においてＤ＝１
２５ｍｍ、１＝４２．５ｍｍである。半導体基体中心点
１８からオリエンテーションフラット２１に下ろした垂
線と、半導体基体の中心点１８とオリエンテーションフ
ラットの開始点１９または２０を結ぶ線のなす角度θは
およそ２０°になる。なお、半導体基体のサイズが５イ
ンチ以外の場合も、半導体基体の直径に対しオリエンテ
ーションフラットの長さも相対的に変わるため、上記の
角度θはおよそ２０°近辺になっている。

【００１２】従って、テーパ面のなす角度がこれ以下で
あれば最初の実験のように二点のみで釣り合う不具合は
生じないことが予想できる。

【００１３】従来例の支持台による第２の実験の手順を
示すと、まず第１の半導体基体をそのオリエンテーショ
ンフラット部がテーパ面２４に沿う様にピン２５側に滑
らせる。そして第１の半導体基体が支持台上の移動を終
了し静止した後、第２の半導体基体を第１の半導体基体
の時と同様にオリエンテーションフラット部がテーパ面
２４に沿うようにしてピン２５側に滑らせるという作業
を繰り返し行った。

【００１４】その結果、図１１のような状態で移動を静
止することがあり何回かは正確な位置決めできなかっ
た。この具体的な位置決め不良の数は第１の半導体基体
が１００回中２９回、第２の半導体基体が１００回中３
４回となった。

【００１５】このように半導体基体の貼り合わせ工程に
おいて半導体基体が位置決め不良を生じた場合、正確な
貼り合わせができないので、位置決め不良を起こした半
導体基体に対し半導体基体外周部に人為的な外力を与え
るなどして定位置に位置決めしてやらねばならず半導体
基体の貼り合わせ界面へのパーティクル混入の恐れなど
が問題になってくる。

【００１６】以上の状況に鑑み、本発明は、高精度の位
置決めを高い信頼性で行うことが可能な半導体基体の位
置決め機構を提供することを目的とする。更には、摩耗
粉等半導体基体に悪影響を及ぼす不純物の発生を抑えた
高清浄な半導体基体の位置決め機構を提供することを目
的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体基体位置
決め機構は、半導体基体を支持する面が水平面に対し角
度を有して配置された半導体基体貼り合わせ装置の支持
台において、該支持台面上に、半導体基体のオリエンテ
ーションフラット長より短い間隔で、水平面に対し角度
を有した直線上に複数本の第１の位置決めピンと、前記
支持台面上を重力により移動する半導体基体の移動方向
の所定箇所に少なくとも１本の第２の位置決めピンとを
配したことを特徴とする。

【００１８】または、前記第１及び第２の位置決めピン
は、その軸回りに自由に回転する構造を有し、あるい
は、第１及び第２の半導体基体と接触する部分が独立し
てその軸回りに自由に回転する構造を有することを特徴
とする。

【００１９】更に、前記支持台や第１及び第２の位置決
めピン等の半導体基体と接触する部分の材料は不純物の
混入のない材料、たとえば石英、シリコンなどで構成さ
れる。

【００２０】

【作用】少なくとも２本の第１の位置決めピンに半導体
基体のオリエンテーションフラット部を沿わす構造にし
たため半導体基体と位置決めピンの接触は点接触にな
る。このため支持台上で半導体基体が定位置に位置決め
されるまでの移動中、半導体基体の移動を妨げる摩擦力
を低減することができる。

【００２１】また位置決めピンをその軸回りを自由に回
転できる構造にすることで第１の半導体基体を位置決め
する際、半導体基体のオリエンテーションフラット部と
位置決めピンの接触は転がり運動になる。さらに位置決
めピンを２枚の半導体基体に対しそれぞれ独立で軸回り
に自由に回転できる構造にすることで第１の半導体基体
だけでなく第２の半導体基体のオリエンテーションフラ
ット部と位置決めピンの接触も転がり運動となる。

【００２２】このように、半導体基体と位置決めピンと
の間の摩擦を極力低減したため半導体基体が正確に位置
決めできる確率を大幅に改善することができる。

【００２３】

【実施例】以下に実施例を挙げ、本発明を詳細に説明す
るが、本発明がこれら実施例に限定されないことは言う
までもない。

【００２４】（実施例１）図１は本発明の半導体装置の
位置決め機構を説明する図であり、図２はその側面図で
ある。図１及び２において、１は支持台、２，３は第１
の位置決めピン，４は第２の位置決めピン、５は第１の
半導体基体、６は第２の半導体基体を表す。本実施例で
は支持台１と位置決めピン２，３，４の材質を石英と
し、支持台はその表面が鉛直方向よりやや傾いた状態で
固定され、位置決めピン２，３，４は支持台面に垂直に
差し込んだ構造になっている。

【００２５】図１に示すように、第１の位置決めピン
２，３は支持台上で水平より１５°傾いた直線上に２５
ｍｍの間隔をあけて並べて配置し、さらに第２の位置決
めピン４は支持台表面上で半導体基体移動方向の周部の
所定箇所に配置されている。

【００２６】まず第１の半導体基体をそのオリエンテー
ションフラット部が第１の位置決めピン２，３に沿うよ
うに第２の位置決めピン４側に滑らせ、第１の半導体基
体がその移動を停止した後、第２の半導体基体を第１の
半導体基体と同様にそのオリエンテーションフラット部
が第１の位置決めピン２，３に沿う様第２の位置決めピ
ン４側に滑らせる。

【００２７】以上の操作を繰り返し行った結果、半導体
基体が位置決め前に静止してしまう位置決め不良を起こ
す確率は第１の半導体基体で１００回中１５回、第２の
半導体基体で１００回中１７回となった。テーパ面に半
導体基体のオリエンテーションフラット部を沿わす従来
の構造のものより半導体基体の正確な位置決めができる
ことが分かった。

【００２８】（実施例２）実施例１では鉛直方向よりや
や傾いた状態で固定された支持台面に３本の位置決めピ
ンが垂直に差し込まれた構造の貼り合わせ装置の位置合
わせ機構について説明したが、図３、図４を用いて本発
明の第２の実施例を説明する。

【００２９】図３において、７は支持台、８，９，１０
は位置決めピン、５は第１の半導体基体、６は第２の半
導体基体、１１，１２，１３はベアリングを表す。図４
は３個所の位置決めピン部分の詳細を示す断面図であ
る。図３に示すように支持台の状態及び位置決めピンの
支持台面上の位置関係は、上記の実施例１での支持台と
同様であるが、位置決めピンの支持台面への接続がベア
リングを介してなされている点が異なっており、これに
よって位置決めピンがその軸回りを自由に回転できる構
造になっている。

【００３０】この支持台で前述した方法を用いて半導体
基体の位置決めを行った結果、第１の半導体基体の位置
決め不良が１００回中７回、第２の半導体基体の位置決
め不良は１００回の内１５回となった。第１の半導体基
体と位置決めピンの接触が転がり運動となる構造とした
ことにより特に第１の半導体基体をより高い確率で正確
位置決めすることができるようになった。

【００３１】（実施例３）次に図５を用いて第３の実施
例を説明する。図５は第３の実施例における位置決めピ
ン部分を詳細に示した断面図であり、３個所とも同形状
をしている。また本実施例においても、支持台の状態及
び位置決めピンの支持台面上の位置関係は上記の実施例
１での支持台と同様である。

【００３２】この支持台は、位置決めピンと支持台とを
接続するベアリングが図５のように２段になっている。
従って、２枚の半導体基体はそれぞれ違うベアリングに
より独立に回転をする位置決めピンに載る。これによっ
て１枚目の半導体基体だけでなく２枚目の半導体基体に
おいても位置決めピンとの接触が転がり運動となる。

【００３３】この支持台で前述と同様の半導体基体の位
置決め実験を行った結果、第１の半導体基体の位置決め
不良が１００枚中７枚、第２の半導体基体の位置決め不
良においても１００中８枚と減少し、より一層高い確率
で正確な位置決めすることができるようになった。

【００３４】

【発明の効果】本発明により、少なくとも３本の位置決
めピンによる半導体基体の位置決め機構、あるいはその
位置決めピンが軸回りを自由に回転し１枚ないし２枚の
半導体基体と位置決めピンとの接触が転がり運動する構
造を有する機構にしたことで、半導体基体の動きを妨げ
る摩擦力を少なくすることが可能となり、その結果、半
導体基体の貼り合わせを高い確率で行うことが可能な半
導体基体の貼り合わせ装置を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の半導体基体の位置決め
機構を示す概略正面図。

【図２】本発明の第１の実施例の半導体基体の位置決め
機構を示す概略側面図。

【図３】本発明の第２の実施例の半導体基体の位置決め
機構を示す概略正面図。

【図４】本発明の第２の実施例の半導体基体の位置決め
ピンの機構を示す概略断面図。

【図５】本発明の第３の実施例の半導体基体の位置決め
ピンの機構を示す概略断面図。

【図６】半導体基体を示す概略図。

【図７】従来の半導体基体の位置合わせ動作の一例を示
す説明図。

【図８】従来例での位置合わせ実験に用いた治具を示す
概略正面図。

【図９】従来例による位置決め不良の状態を示す説明図

【図１０】従来例による位置決め不良の状態を示す説明
図

【図１１】従来の位置決め不良の状態を示す説明図

【符号の説明】

１，７ 半導体基体支持台 ２，３，４，８，９，１０，１６，１７ 位置決めピン ５，６ 半導体基体 １１，１２，１３，１４，１５ ベアリング １８ 半導体基体の中心点 １９，２０ 半導体基体上のオリエンテーションフラッ
トの開始点 ２１ オリエンテーションフラット ２２，２４ テーパ面 ２３，２５ ピン ２６ 半導体基体支持面 ２７ 半導体基体の重力の作用線 ２８，２９，３０，３１ 半導体基体の重力に対する反
力

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山方 憲二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 藤山 靖朋 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 米原 隆夫 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基体を支持する面が水平面に対し
   角度を有して配置された半導体基体貼り合わせ装置の支
   持台において、該支持台面上に、半導体基体のオリエン
   テーションフラット長より短い間隔で、水平面に対し角
   度を有した直線上に複数本の第１の位置決めピンと、前
   記支持台面上を重力により移動する半導体基体の移動方
   向の所定箇所に少なくとも１本の第２の位置決めピンと
   を配したことを特徴とする半導体基体の位置決め機構。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２の位置決めピンは、そ
   の軸回りに自由に回転する構造を有することを特徴とす
   る請求項１に記載の半導体基体の位置決め機構。
3. 【請求項３】 前記第１及び第２の位置決めピンは、第
   １及び第２の半導体基体と接触する部分が独立してその
   軸回りに自由に回転する構造を有することを特徴とする
   請求項１に記載の半導体基体の位置決め機構。
4. 【請求項４】 前記支持台及び前記第１及び第２の位置
   決めピンの半導体基体と接触する部分の材料は、石英ま
   たはシリコンであることを特徴とする請求項１〜３のい
   ずれか１項に記載の半導体基体の位置決め機構。