JP2022045713A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の切り欠き部を高精度で検出することが可能な加工装置を提供する。【解決手段】被加工物を加工する加工装置であって、被加工物の向きを調節する調節ユニットと、制御ユニットと、を備え、調節ユニットは、被加工物を保持する仮置きテーブルと、仮置きテーブルを回転させる回転機構と、仮置きテーブルによって保持された被加工物の切り欠き部を空中超音波センサで検出する検出ユニットと、を備え、制御ユニットは、検出ユニットによって検出された切り欠き部の位置に基づいて回転機構を制御し、被加工物の向きを調節する。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を加工する加工装置に関する。

デバイスチップの製造工程では、格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）によって区画された複数の領域にそれぞれデバイスが形成されたウェーハが用いられる。このウェーハを分割予定ラインに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが得られる。デバイスチップは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

ウェーハの分割には、例えば切削装置が用いられる。切削装置は、環状の切削ブレードを回転させて被加工物に切り込ませることにより、被加工物を切削、分割する。一方、レーザー加工によってウェーハが分割されることもある。ウェーハのレーザー加工には、被加工物にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットを備えたレーザー加工装置が用いられる。

また、近年では、電子機器の小型化に伴い、デバイスチップに薄型化が求められている。そこで、ウェーハの分割前に、ウェーハを薄化する加工が実施されることがある。ウェーハの薄化には、複数の研削砥石を備える研削ホイールで被加工物を研削する研削装置や、研磨パッドで被加工物を研磨する研磨装置等が用いられる。

上記のような各種の加工装置を用いてウェーハ等の被加工物を加工する際には、被加工物の取り扱い（搬送、保持等）の便宜のため、被加工物が環状のフレームによって支持される。例えば、被加工物を切削装置によって切削して分割する場合には、被加工物とフレームとにダイシングテープと称されるテープが貼付され、被加工物がダイシングテープを介してフレームによって支持される。

被加工物を支持するフレームの外周部には、フレームの向きを示す切り欠き部が形成されている。そして、加工装置内において被加工物が搬送される際には、フレームの切り欠き部の位置に基づいて被加工物の向きが認識され、被加工物の搬送が適切に行われるように、被加工物の向きが調節される。

しかしながら、加工装置による加工の対象、内容、方法等によっては、被加工物がフレームによって支持されていない状態で搬送されることがある。この場合には、被加工物の向きの調節にフレームの切り欠き部を利用できないため、被加工物自体に付された目印に基づいて被加工物の向きが調節される。例えば、被加工物の外周部には、被加工物の結晶方位の向きを示す切り欠き部（ノッチ又はオリエンテーションフラット）が形成されており、加工装置は被加工物の切り欠き部の位置に基づいて被加工物の向きを調節する。

特許文献１には、ウェーハの外周部に形成されたノッチを、発光素子及び受光素子を備えた光センサによって検出し、ノッチの位置に基づいてウェーハの位置合わせを行う切削装置が開示されている。この切削装置では、ウェーハがフレームによって支持されていない場合であっても、ノッチの位置に基づいてウェーハが適切な向きで配置される。

特開２００５－１１９１７号公報

上記の通り、環状のフレームによって支持されていない状態の被加工物を加工装置によって加工する際には、例えば被加工物の外周部に設けられた切り欠き部（ノッチ、オリエンテーションフラット等）が検出され、切り欠き部の位置に基づいて被加工物の向きが調節される。そして、被加工物の切り欠き部の検出には、加工装置に搭載された光センサが用いられる。

光センサは、投光部から被加工物の外周部に向かって照射された光を受光部で受光することによって切り欠き部を検出する。具体的には、被加工物の切り欠き部が形成されていない領域においては、投光部から発せられた光が被加工物によって遮られ、受光部に到達しない。一方、被加工物の切り欠き部が形成されている領域においては、投光部から発せられた光が被加工物に入射せず、切り欠き部を通過して受光部に到達する。そのため、光センサは、受光部の受光量に基づいて被加工物の切り欠き部を検出できる。

しかしながら、近年では被加工物が多様化し、１台の加工装置によって様々な材質の被加工物が加工されることがある。そして、光センサの投光部から発せられる光の被加工物に対する透過率は、被加工物の材質によって異なる。そのため、ある被加工物の切り欠き部の検出に適した光を選択した場合、その光が他の被加工物に対して高い透過率を示すことがある。この場合、他の被加工物の切り欠き部を検出しようとすると、投光部から発せられた光が他の被加工物を容易に透過して受光部に到達するため、切り欠き部の有無による受光部の受光量の差が生じにくい。その結果、被加工物の切り欠き部を高精度に検出すことが困難になる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、被加工物の切り欠き部を高精度で検出することが可能な加工装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、被加工物を加工する加工装置であって、該被加工物の向きを示す切り欠き部を有する該被加工物を収容したカセットが載置されるカセット載置台と、該カセット載置台の内部、上側又は下側に配置され、該被加工物の向きを調節する調節ユニットと、該カセットから該被加工物を搬出するとともに該カセットに該被加工物を搬入する第１搬送ユニットと、該第１搬送ユニットによって該カセットから搬出された該被加工物を搬送する第２搬送ユニットと、該第２搬送ユニットによって搬送された該被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルによって保持された該被加工物を加工する加工ユニットと、制御ユニットと、を備え、該調節ユニットは、該被加工物を保持する仮置きテーブルと、該仮置きテーブルを回転させる回転機構と、該仮置きテーブルによって保持された該被加工物の該切り欠き部を空中超音波センサで検出する検出ユニットと、を備え、該制御ユニットは、該検出ユニットによって検出された該切り欠き部の位置に基づいて該回転機構を制御し、該被加工物の向きを調節する加工装置が提供される。

なお、該切り欠き部は、該被加工物の結晶方位の向きを示すノッチ又はオリエンテーションフラットであってもよく、該検出ユニットは、該ノッチ又は該オリエンテーションフラットを検出してもよい。

本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物の切り欠き部を空中超音波センサで検出する検出ユニットを備え、検出ユニットによって検出された切り欠き部の位置に基づいて被加工物の向きが調節される。これにより、加工装置によって様々な材質の被加工物が加工される場合にも、各被加工物の切り欠き部が高精度で検出され、被加工物の向きの正確な調節が可能となる。

加工装置を示す斜視図である。 図２（Ａ）はノッチ有する被加工物を示す斜視図であり、図２（Ｂ）はオリエンテーションフラットを有する被加工物を示す斜視図である。 カセットを示す斜視図である。 カセット、カセット載置台、及び昇降機構を示す一部断面正面図である。 カセットから搬出される被加工物を示す一部断面正面図である。 調節ユニットに搬送される被加工物を示す一部断面正面図である。 被加工物の向きを調節する調節ユニットを示す正面図である。 図８（Ａ）は被加工物の第１領域を示す一部断面正面図であり、図８（Ｂ）は被加工物の第２領域を示す一部断面正面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一態様に係る実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る加工装置の構成例について説明する。図１は、被加工物に切削加工を施す加工装置（切削装置）２を示す斜視図である。なお、図１において、Ｘ軸方向（加工送り方向、前後方向、第１水平方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、左右方向、第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（鉛直方向、上下方向、高さ方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

加工装置２は、加工装置２を構成する各構成要素を支持及び収容する基台４を備える。基台４の前方側の角部には、加工装置２による加工の対象となる複数の被加工物を収容可能なカセット６が配置される、カセット載置台８が設けられている。

加工装置２によって加工される被加工物の構成例を、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す。図２（Ａ）は、切り欠き部（ノッチ）１１ｃを有する被加工物１１を示す斜視図である。例えば被加工物１１は、シリコン、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ等の半導体でなる円盤状のウェーハ（基板）であり、表面１１ａ及び裏面１１ｂを備える。

被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数の分割予定ライン（ストリート）１３によって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、分割予定ライン１３によって区画された複数の領域の表面１１ａ側にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイス１５が形成されている。被加工物１１を分割予定ライン１３に沿って分割することにより、デバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。

被加工物１１の外周部の一部には、被加工物１１の向きを示す切り欠き部（ノッチ）１１ｃが設けられている。切り欠き部１１ｃは、被加工物１１の外周部の欠けた領域に相当し、被加工物１１の結晶方位に対応して所定の位置に形成されている。すなわち、切り欠き部１１ｃは被加工物１１の結晶方位の向きを示しており、切り欠き部１１ｃの位置を確認することによって被加工物１１の結晶方位を把握できる。

なお、被加工物１１の外周部には、ノッチ以外の切り欠き部が設けられることもある。図２（Ｂ）は、切り欠き部（オリエンテーションフラット）１１ｄを有する被加工物１１を示す斜視図である。切り欠き部１１ｄは、被加工物１１の外周部のうち、被加工物１１の結晶方位に対応する所定の領域を直線状に切断することによって形成され、被加工物１１の結晶方位の向きを示している。

ただし、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、サファイア、ガラス（石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）、セラミックス、樹脂、金属等でなるウェーハ（基板）であってもよい。また、被加工物１１は、平面視で矩形状に形成された板状の部材であってもよい。さらに、デバイス１５の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１１にはデバイス１５が形成されていなくてもよい。

また、被加工物１１の外周部に形成される切り欠き部は、被加工物１１の向きを示すものであれば、そのサイズ、形状、位置等に制限はない。また、切り欠き部が示す方向は、被加工物１１の結晶方位の向きに限られない。例えば切り欠き部は、デバイス１５の配列方向等を示してもよい。また、被加工物１１が平面視で非円形である場合には、切り欠き部は被加工物１１の所定の方向（長さ方向、幅方向等）を示してもよい。

図１に示すカセット６は、複数の被加工物１１を収容した状態で、カセット載置台８上に配置される。また、カセット載置台８には昇降機構１０が連結されており、昇降機構１０によってカセット載置台８及びカセット６がＺ軸方向に沿って移動（昇降）する。なお、昇降機構１０の構成及び機能の詳細については後述する。

カセット載置台８の側方には、被加工物１１を搬送する第１搬送ユニット（第１搬送機構）１２が設けられている。第１搬送ユニット１２は、カセット６から被加工物１１を搬出するとともに、カセット６に被加工物１１を搬入する。

具体的には、第１搬送ユニット１２は、被加工物１１を保持する保持部（ハンド部）１４と、保持部１４を支持する支持部材（アーム部）１６とを備える。例えば、保持部１４は板状に形成され、基台４の上方に配置される。保持部１４の先端部は２つの領域に分岐しており、分岐した領域にはそれぞれ、保持部１４の上面側で開口する複数の吸引孔１４ａが設けられている。吸引孔１４ａは、保持部１４の内部に設けられた流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

支持部材１６は、例えばＬ字状に形成され、基台４の上面及び前面に沿って配置されている。支持部材１６の一端側は、基台４の上方に配置され、保持部１４に連結されている。また、支持部材１６の他端側は、基台４の前面側に配置され、保持部１４及び支持部材１６をＹ軸方向に沿って移動させる移動機構１８に連結されている。

移動機構１８は、支持部材１６に固定された直方体状の移動ブロック２０を備える。移動ブロック２０にはナットが設けられており、このナットにはＹ軸方向に沿って配置されたボールねじ２２が螺合されている。また、ボールねじ２２の端部には、ボールねじ２２を回転させるパルスモータ２４が連結されている。パルスモータ２４によってボールねじ２２を回転させると、保持部１４、支持部材１６、及び移動ブロック２０がＹ軸方向に沿って移動する。

基台４の上面側のうちカセット載置台８の側方に位置する領域には、長手方向がＸ軸方向に沿うように形成された矩形状の開口４ａが設けられている。また、開口４ａの内部には、ボールねじ式の移動機構２６が設けられている。移動機構２６は、平板状の移動テーブル２８を備え、移動テーブル２８をＸ軸方向に沿って移動させる。また、移動テーブル２８の前方及び後方には、移動機構２６の上側を覆いＸ軸方向に沿って伸縮する蛇腹状の防塵防滴カバー３０が設けられている。

移動テーブル２８上には、被加工物１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）３２が設けられている。チャックテーブル３２の上面は、水平方向（ＸＹ平面方向）に沿って形成された平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面３２ａを構成している。保持面３２ａは、チャックテーブル３２の内部に設けられた流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル３２は、移動機構２６によって移動テーブル２８とともにＸ軸方向に沿って移動する。また、チャックテーブル３２にはモータ等の回転機構（回転駆動源、不図示）が連結されており、回転機構はチャックテーブル３２をＺ軸方向に概ね平行な回転軸の周りで回転させる。

基台４の上面上には、門型の第１支持構造３４が開口４ａを跨ぐように配置されている。第１支持構造３４の前面側には、レール３６がＹ軸方向に沿って固定されている。そして、レール３６には、被加工物１１を保持して搬送する第２搬送ユニット（第２搬送機構）３８が装着されている。

第２搬送ユニット３８は、レール３６に連結された移動機構４０と、移動機構４０に連結され被加工物１１を保持する保持部４２とを備える。移動機構４０は、保持部４２をレール３６に沿ってＹ軸方向に移動させる。また、移動機構４０は、保持部４２を昇降させるエアシリンダを備えている。エアシリンダは、Ｚ軸方向に沿って移動（昇降）するロッドを備えており、ロッドの下端部に保持部４２が固定されている。

保持部４２の下面は、被加工物１１の上面側を吸引保持する保持面を構成している。保持部４２の保持面は、保持部４２の内部に設けられた流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

また、第１支持構造３４の前面側には、レール４４がＹ軸方向に沿って固定されている。そして、レール４４には、被加工物１１を保持して搬送する第３搬送ユニット（第３搬送機構）４６が装着されている。

第３搬送ユニット４６は、レール４４に連結された移動機構４８と、移動機構４８に連結され被加工物１１を保持する保持部５０とを備える。なお、移動機構４８、保持部５０の構成及び機能は、移動機構４０、保持部４２と同様である。

第１支持構造３４の後方には、門型の第２支持構造５２が開口４ａを跨ぐように配置されている。第２支持構造５２の前面側（第１支持構造３４側）の両側端部には、ボールねじ式の移動機構５４ａ，５４ｂが設けられている。移動機構５４ａ，５４ｂの下部にはそれぞれ、被加工物１１を切削する加工ユニット（切削ユニット）５６ａ，５６ｂが固定されている。

加工ユニット５６ａ，５６ｂはそれぞれ、円筒状のスピンドル（不図示）を備える。スピンドルの先端部（一端側）には、被加工物１１を切削する環状の切削ブレード５８が装着される。また、スピンドルの基端部（他端側）には、スピンドルを回転させるモータ等の回転機構（回転駆動源、不図示）が連結されている。回転機構からスピンドルを介して伝達される動力により、切削ブレード５８がＹ軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。

切削ブレード５８としては、例えばハブタイプの切削ブレード（ハブブレード）が用いられる。ハブブレードは、金属等でなる環状の基台と、基台の外周縁に沿って形成された環状の切刃とが一体となって構成される。ハブブレードの切刃は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ：cubic Boron Nitride）等でなる砥粒がニッケルめっき等の結合材によって固定された電鋳砥石によって構成される。

ただし、切削ブレード５８として、ワッシャータイプの切削ブレード（ワッシャーブレード）を用いることもできる。ワッシャーブレードは、砥粒が金属、セラミックス、樹脂等でなる結合材によって固定された環状の切刃によって構成される。

移動機構５４ａによって加工ユニット５６ａをＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させることにより、加工ユニット５６ａに装着された切削ブレード５８のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置が調節される。同様に、移動機構５４ｂによって加工ユニット５６ｂをＹ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動させることにより、加工ユニット５６ｂに装着された切削ブレード５８のＹ軸方向及びＺ軸方向における位置が調節される。

なお、図１には、加工装置２が２組の加工ユニット５６ａ，５６ｂを備え、一対の切削ブレード５８が互いに対面するように配置される、所謂フェイシングデュアルスピンドルタイプの切削装置である例を示している。ただし、加工装置２に設けられる加工ユニットの数は１組であってもよい。

加工ユニット５６ａ，５６ｂに隣接する位置にはそれぞれ、チャックテーブル３２によって保持された被加工物１１等を撮像する撮像ユニット（不図示）が設けられている。撮像ユニットとしては、可視光を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える可視光カメラや、赤外線を受光して電気信号に変換する撮像素子を備える赤外線カメラ等を用いることができる。例えば、撮像ユニットによって取得された画像に基づいて、チャックテーブル３２によって保持された被加工物１１と加工ユニット５６ａ，５６ｂとの位置合わせが行われる。

基台４の上面側のうち、開口４ａのカセット載置台８とは反対側の側方には、円形の開口４ｂが設けられている。そして、開口４ｂの内部には、被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット６０が設けられている。洗浄ユニット６０は、被加工物１１を保持するスピンナテーブル６２と、スピンナテーブル６２によって保持された被加工物１１に向かって純水等の洗浄液を供給するノズル（不図示）とを備える。スピンナテーブル６２によって被加工物１１を保持した状態で、スピンナテーブル６２を回転させつつノズルから洗浄液を供給することにより、被加工物１１が洗浄される。

加工装置２を構成する各構成要素（昇降機構１０、第１搬送ユニット１２、移動機構２６、チャックテーブル３２、第２搬送ユニット３８、第３搬送ユニット４６、移動機構５４ａ，５４ｂ、加工ユニット５６ａ，５６ｂ、洗浄ユニット６０等）は、制御ユニット（制御部、制御装置）６４に接続されている。制御ユニット６４は、加工装置２の構成要素の動作を制御する制御信号を生成することにより、加工装置２の稼働を制御する。

例えば制御ユニット６４は、コンピュータによって構成され、加工装置２の稼働に必要な各種の処理（演算等）を行う処理部と、各種の情報（データ、プログラム等）が記憶される記憶部とを含む。処理部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成され、記憶部は、主記憶装置、補助記憶装置等を構成する各種のメモリを含んで構成される。

加工装置２で被加工物１１を加工する際は、まず、カセット６に複数の被加工物１１が収容される。その後、カセット６がカセット載置台８上に配置される。図３は、カセット６を示す斜視図である。

例えばカセット６は、直方体状の箱型に形成され、カセット６の前面６ａで開口する直方体状の収容部（収容空間）６ｂを備える。収容部６ｂの内部では、一対の側壁６ｃが互いに対面している。また、一対の側壁６ｃには、概ね同じ高さ位置に配置された一対のガイドレール６ｄが、鉛直方向に沿って複数段固定されている。被加工物１１がカセット６の収容部６ｂに挿入されると、被加工物１１の外周部の下面側が一対のガイドレール６ｄによって支持される。

カセット６は、前面６ａが第１搬送ユニット１２の保持部１４側を向くように、カセット載置台８上に搭載される。そして、カセット６に収容された一の被加工物１１が、第１搬送ユニット１２によってカセット６から搬出される。

第１搬送ユニット１２によってカセット６から搬出された被加工物１１は、第２搬送ユニット３８（図１参照）によって保持され、チャックテーブル３２上に搬送される。そして、被加工物１１はチャックテーブル３２によって保持された状態で、加工ユニット５６ａ，５６ｂによって加工される。

なお、加工ユニット５６ａ，５６ｂによる被加工物１１の加工の内容によっては、被加工物１１がチャックテーブル３２上に所定の向き（角度）で配置されることが要求される。しかしながら、カセット６に収容されている被加工物１１の向きはランダムであるため、第１搬送ユニット１２及び第２搬送ユニット３８によってチャックテーブル３２上に搬送された被加工物１１の向きもランダムになる。また、仮に被加工物１１を所定の向きでカセット６に収容しても、被加工物１１の収容時やカセット６の搬送時に被加工物１１の向きがずれてしまうことがある。

そこで、加工装置２には、被加工物１１の向きを調節する調節ユニットが搭載される。そして、カセット６から搬出された被加工物１１は、調節ユニットによって向きが調節された後、チャックテーブル３２に搬送される。これにより、被加工物１１を所定の向きでチャックテーブル３２上に配置することが可能となる。

図４は、カセット６、カセット載置台８、及び昇降機構１０を示す一部断面正面図である。図４に示すように、カセット載置台８上には、カセット６が配置される。また、カセット載置台８の下側には、カセット６及びカセット載置台８をＺ軸方向に沿って移動（昇降）させる昇降機構１０が設けられている。

昇降機構１０は、カセット載置台８を支持する支持部材７０を備える。支持部材７０の上面は、水平方向（ＸＹ平面方向）に沿って平坦に形成されており、カセット載置台８は支持部材７０の上面に固定されている。また、支持部材７０の下端側にはナットを備えるナット部７０ａが設けられており、このナットにはＺ軸方向に沿って配置されたボールねじ７２が螺合されている。

ボールねじ７２の端部には、ボールねじ７２を回転させるパルスモータ７４が連結されている。パルスモータ７４は制御ユニット６４（図１参照）に接続されており、制御ユニット６４からパルスモータ７４に出力される制御信号によってボールねじ７２の回転が制御される。そして、ボールねじ７２が回転すると、カセット６、カセット載置台８及び支持部材７０がＺ軸方向に沿って移動する。

カセット載置台８は、例えば直方体状の箱型に形成され、互いに概ね平行に配置された上壁８ａ及び底壁８ｂと、上壁８ａ及び底壁８ｂに接続され互いに概ね平行に配置された前壁８ｃ及び後壁８ｄとを備える。なお、カセット載置台８は、前壁８ｃが第１搬送ユニット１２の保持部１４側を向くように配置されている。また、カセット載置台８の内部には、前壁８ｃ側で開口する直方体状の収容部（収容空間）８ｅが設けられている。

カセット載置台８の内部（収容部８ｅ）には、被加工物１１の向きを調節する調節ユニット８０が設けられている。調節ユニット８０は、被加工物１１を保持する仮置きテーブル８２を備える。仮置きテーブル８２の上面は、水平方向（ＸＹ平面方向）と概ね平行に形成された平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面８２ａを構成している。保持面８２ａは、仮置きテーブル８２の内部に設けられた流路（不図示）を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

仮置きテーブル８２の下部には、仮置きテーブル８２を回転させるモータ等の回転機構（回転駆動源）８４が連結されている。仮置きテーブル８２は、回転機構８４から伝達される動力によって、Ｚ軸方向に概ね平行な回転軸の周りを回転する。なお、回転機構８４は、制御ユニット６４（図１参照）に接続されており、制御ユニット６４から入力される制御信号に従って仮置きテーブル８２を所定の速度で回転させる。

仮置きテーブル８２の側方には、被加工物１１の切り欠き部（図２（Ａ）の切り欠き部１１ｃ、図２（Ｂ）の切り欠き部１１ｄ等参照）を検出する検出ユニット８６が設けられている。検出ユニット８６は、空中に超音波を照射して物体を検知する超音波センサ（空中超音波センサ）８８を備え、超音波センサ８８で被加工物１１の切り欠き部を検出する。

例えば超音波センサ８８は、超音波を発する発信器９０と、超音波を受信する受信器９２とを備える。発信器９０は仮置きテーブル８２の保持面８２ａよりも上方に配置され、受信器９２は仮置きテーブル８２の保持面８２ａよりも下方に配置される。そして、超音波センサ８８は、発信器９０から発せられた超音波が受信器９２によって受信されるまでに要する時間（超音波の到達時間）を測定し、制御ユニット６４（図１参照）に出力する。

次に、調節ユニット８０を用いて被加工物１１の向きを調節する方法の具体例について説明する。被加工物１１の向きの調節は、被加工物１１がカセット６から搬出された後、チャックテーブル３２（図１参照）に搬送される前に実施される。

具体的には、まず、昇降機構１０によってカセット載置台８を昇降させ、カセット６に収容されている一の被加工物１１の高さ位置を、第１搬送ユニット１２の保持部１４の高さ位置を合わせる。そして、移動機構１８（図１参照）によって保持部１４をＹ軸方向に沿って移動させ、カセット６の収容部６ｂに挿入する。

収容部６ｂに挿入された保持部１４は、搬送の対象となる被加工物１１の下側に配置される。そして、保持部１４の吸引孔１４ａ（図３参照）に吸引源の吸引力（負圧）を作用させると、被加工物１１の下面側が保持部１４によって吸引される。この状態で、移動機構１８（図１参照）によって保持部１４をカセット６から離れる方向に移動させると、保持部１４によって吸引保持された被加工物１１がカセット６から搬出される。図５は、カセット６から搬出される被加工物１１を示す一部断面正面図である。

次に、昇降機構１０によってカセット載置台８を昇降させ、カセット載置台８の収容部８ｅに収容されている仮置きテーブル８２の保持面８２ａの高さ位置を、第１搬送ユニット１２の保持部１４の高さ位置を合わせる。そして、移動機構１８（図１参照）によって保持部１４をＹ軸方向に沿って移動させ、カセット載置台８の収容部８ｅに挿入する。これにより、保持部１４によって保持された被加工物１１が調節ユニット８０に搬送され、仮置きテーブル８２上に位置付けられる。図６は、調節ユニット８０に搬送される被加工物１１を示す一部断面正面図である。

そして、保持部１４による被加工物１１の吸引を解除するとともに、仮置きテーブル８２の保持面８２ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させる。その結果、被加工物１１が仮置きテーブル８２によって吸引保持される。その後、移動機構１８（図１参照）によって保持部１４を収容部８ｅの外部に退避させる。

次に、調節ユニット８０によって被加工物１１の向きが調節される。図７は、被加工物１１の向きを調節する調節ユニット８０を示す正面図である。

仮置きテーブル８２の保持面８２ａは、被加工物１１よりも直径が小さい円形に形成されている。また、被加工物１１は、被加工物１１の中心と仮置きテーブル８２の中心とが概ね一致するように配置される。そのため、被加工物１１は、外周部が保持面８２ａの外周縁から保持面８２ａの半径方向外側にはみ出した状態で保持される。

また、超音波センサ８８の発信器９０及び受信器９２は、被加工物１１の外周部と重畳し、且つ、仮置きテーブル８２に重畳しない位置に配置される。被加工物１１が仮置きテーブル８２によって保持されると、被加工物１１の外周部は発信器９０と受信器９２との間に配置される。

そして、発信器９０から受信器９２に向かって超音波を発しつつ、回転機構８４（図４～図６等参照）によって仮置きテーブル８２を１回転以上回転させる。これにより、超音波が被加工物１１の外周部に沿って照射される。また、超音波センサ８８は、発信器９０から発せられた超音波が受信器９２によって受信されるまでの時間（到達時間）を測定し、測定結果を制御ユニット６４（図１参照）に出力する。

なお、前述の通り、被加工物１１の外周部には、被加工物１１の向きを示す切り欠き部が形成されている。そして、被加工物１１の外周部のうち、切り欠き部が形成されている領域と切り欠き部が形成されていない領域とでは、超音波の伝播速度が異なり、超音波センサ８８によって測定される超音波の到達時間も異なる。そこで、本実施形態においては、超音波の到達時間に基づいて、被加工物１１の切り欠き部が形成されている領域の位置を特定する。以下では一例として、被加工物１１に切り欠き部１１ｃ（図２（Ａ）参照）が形成されている場合について説明する。

図８（Ａ）は、被加工物１１の外周部のうち切り欠き部１１ｃが形成されていない第１領域１１ｅを示す一部断面正面図である。発信器９０と受信器９２との間に被加工物１１の第１領域１１ｅが配置されると、発信器９０から発せられた超音波は、発信器９０と被加工物１１との間の空間（気体）、被加工物１１の第１領域１１ｅ（固体）、被加工物１１と受信器９２との間の空間（気体）を媒質として伝播し、受信器９２に到達する。すなわち、超音波は被加工物１１の内部を介して伝播する。

図８（Ｂ）は、被加工物１１の外周部のうち切り欠き部１１ｃが形成されている第２領域１１ｆを示す一部断面正面図である。発信器９０と受信器９２との間に被加工物１１の第２領域１１ｆが配置されると、発信器９０から発せられた超音波は、発信器９０と被加工物１１との間の空間（気体）、切り欠き部１１ｃの内側の空間（気体）、被加工物１１と受信器９２との間の空間（気体）を媒質として伝播し、受信器９２に到達する。すなわち、超音波は被加工物１１の内部を介さずに伝播する。

被加工物１１を媒質として伝播する超音波の速度は、気体（空気）を媒質として伝播する超音波の速度よりも速い。そのため、発信器９０と受信器９２との間に切り欠き部１１ｃが存在する場合と存在しない場合とでは、超音波の到達時間が異なる。従って、超音波センサ８８によって超音波の到達時間を測定、監視することにより、被加工物１１の切り欠き部１１ｃの位置を特定することができる。

具体的には、超音波センサ８８は、仮置きテーブル８２の回転角度が０°から３６０°まで変化して被加工物１１が１回転する間、超音波の到達時間を逐次測定する。そして、回転機構８４（図４～図６参照）から制御ユニット６４（図１参照）に、仮置きテーブル８２の回転角度（被加工物１１の回転角度）が入力される。また、検出ユニット８６（超音波センサ８８）から制御ユニット６４（図１参照）に、超音波の到達時間が出力される。仮置きテーブル８２の回転角度と超音波の到達時間とは、互いに対応付けられた状態で、制御ユニット６４の記憶部に記憶される。

ここで、被加工物１１が回転し、発信器９０と受信器９２との間に切り欠き部１１ｃが配置されると、超音波の伝播速度が低下し、超音波の到達時間が増加する。そして、制御ユニット６４は、超音波の到達時間に変化が生じた際における仮置きテーブル８２の回転角度（被加工物１１の回転角度）に基づき、被加工物１１の切り欠き部１１ｃの位置、すなわち被加工物１１の向きを特定する。

なお、被加工物１１を媒質として伝播する超音波の速度と、空気を媒質として伝播する超音波の速度との差は、被加工物１１の材質に関わらず生じやすい。すなわち、超音波センサ８８による切り欠き部１１ｃの検出の精度は、被加工物１１の材質によって影響を受けにくい。そのため、加工装置２によって様々な材質の被加工物１１が加工される場合にも、検出ユニット８６に超音波センサ８８を搭載することにより、被加工物１１の切り欠き部１１ｃを高精度に検出することが可能となる。

その後、制御ユニット６４は、検出された切り欠き部１１ｃの位置に基づいて回転機構８４を制御し、被加工物１１の向きを調節する。具体的には、制御ユニット６４は、被加工物１１の切り欠き部１１ｃが所定の位置（角度）に配置されるように、仮置きテーブル８２を所定の角度分回転させる。これにより、被加工物１１は、切り欠き部１１ｃが所定の方向を向くように配置された状態となる。

被加工物１１の向きの調節が完了すると、仮置きテーブル８２によって保持されている被加工物１１が、第１搬送ユニット１２によって収容部８ｅから搬出される。そして、被加工物１１は基台４の開口４ａ（図１参照）の上方に位置付けられる。

次に、第１搬送ユニット１２によって保持された被加工物１１の上方に、第２搬送ユニット３８の保持部４２が配置される。そして、移動機構４０によって保持部４２が被加工物１１の上面側と接触するように配置された状態で、保持部１４による被加工物１１の吸引が解除されるとともに、保持部４２によって被加工物１１の上面側が吸引される。そして、第２搬送ユニット３８は被加工物１１を保持部４２で吸引保持した状態で、チャックテーブル３２の保持面３２ａ上に配置する。

なお、被加工物１１は、調節ユニット８０（図７参照）によって向きが調節された後、切り欠き部１１ｃが所定の方向を向いた状態に維持されたまま、第１搬送ユニット１２及び第２搬送ユニット３８によってチャックテーブル３２に搬送される。その結果、被加工物１１は、所定の向きでチャックテーブル３２の保持面３２ａ上に配置される。その後、保持面３２ａに吸引源の吸引力（負圧）を作用させることにより、被加工物１１がチャックテーブル３２によって吸引保持される。

チャックテーブル３２によって保持された被加工物１１は、加工ユニット５６ａ，５６ｂによって加工される。例えば、加工ユニット５６ａ，５６ｂに装着された切削ブレード５８によって、被加工物１１を分割予定ライン１３（図２（Ａ）参照）に沿って切削することにより、被加工物１１がデバイス１５をそれぞれ備える複数のデバイスチップに分割される。

被加工物１１の加工が完了すると、チャックテーブル３２によって保持された被加工物１１の上方に、第３搬送ユニット４６の保持部５０が配置される。そして、チャックテーブル３２による被加工物１１の吸引が解除されるとともに、第３搬送ユニット４６の保持部５０によって被加工物１１の上面側が吸引される。そして、第３搬送ユニット４６は被加工物１１を保持部５０で吸引保持した状態で、洗浄ユニット６０に搬送する。

洗浄ユニット６０に搬送された被加工物１１は、スピンナテーブル６２によって保持され、洗浄される。そして、被加工物１１の洗浄が完了すると、被加工物１１は第２搬送ユニット３８によってスピンナテーブル６２上から搬送される。その後、第２搬送ユニット３８によって保持された被加工物１１の下面側が、第１搬送ユニット１２の保持部１４によって吸引保持され、被加工物１１がカセット６に収容される。

以上の通り、本実施形態に係る加工装置２は、被加工物１１の切り欠き部を超音波センサ８８で検出する検出ユニット８６を備え、検出ユニット８６によって検出された切り欠き部の位置に基づいて被加工物１１の向きが調節される。これにより、加工装置２によって様々な材質の被加工物１１が加工される場合にも、各被加工物１１の切り欠き部が高精度で検出され、被加工物の向きの正確な調節が可能となる。

なお、上記実施形態では、調節ユニット８０がカセット載置台８の内部に設けられた例について説明したが（図４～図６参照）、調節ユニット８０のＺ軸方向における位置（高さ）を昇降機構１０によって調節可能であれば、調節ユニット８０の設置場所に制限はない。例えば調節ユニット８０は、カセット載置台８の上側（カセット載置台８とカセット６との間等）や、カセット載置台８の下側（カセット載置台８と支持部材７０との間、支持部材７０の内部等）に設けられていてもよい。

また、上記実施形態では、被加工物１１に切削加工を施す加工装置（切削装置）２に調節ユニット８０が搭載される例について説明したが、調節ユニット８０を用いて被加工物１１の向きを調節する加工装置の種類に制限はない。他の加工装置の例としては、複数の研削砥石を備える研削ホイールで被加工物１１を研削する加工ユニット（研削ユニット）を備える研削装置、円盤状の研磨パッドで被加工物１１を研磨する加工ユニット（研磨ユニット）を備える研磨装置、レーザービームの照射によって被加工物１１を加工する加工ユニット（レーザー照射ユニット）を備えるレーザー加工装置等が挙げられる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１１ 被加工物
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１１ｃ 切り欠き部（ノッチ）
１１ｄ 切り欠き部（オリエンテーションフラット）
１１ｅ 第１領域
１１ｆ 第２領域
１３ 分割予定ライン（ストリート）
１５ デバイス
２ 加工装置（切削装置）
４ 基台
４ａ，４ｂ 開口
６ カセット
６ａ 前面
６ｂ 収容部（収容空間）
６ｃ 側壁
６ｄ ガイドレール
８ カセット載置台
８ａ 上壁
８ｂ 底壁
８ｃ 前壁
８ｄ 後壁
８ｅ 収容部（収容空間）
１０ 昇降機構
１２ 第１搬送ユニット（第１搬送機構）
１４ 保持部（ハンド部）
１４ａ 吸引孔
１６ 支持部材（アーム部）
１８ 移動機構
２０ 移動ブロック
２２ ボールねじ
２４ パルスモータ
２６ 移動機構
２８ 移動テーブル
３０ 防塵防滴カバー
３２ チャックテーブル（保持テーブル）
３２ａ 保持面
３４ 第１支持構造
３６ レール
３８ 第２搬送ユニット（第２搬送機構）
４０ 移動機構
４２ 保持部
４４ レール
４６ 第３搬送ユニット（第３搬送機構）
４８ 移動機構
５０ 保持部
５２ 第２支持構造
５４ａ，５４ｂ 移動機構
５６ａ，５６ｂ 加工ユニット
５８ 切削ブレード
６０ 洗浄ユニット
６２ スピンナテーブル
６４ 制御ユニット（制御部、制御装置）
７０ 支持部材
７０ａ ナット部
７２ ボールねじ
７４ パルスモータ
８０ 調節ユニット
８２ 仮置きテーブル
８２ａ 保持面
８４ 回転機構（回転駆動源）
８６ 検出ユニット
８８ 超音波センサ（空中超音波センサ）
９０ 発信器
９２ 受信器

Claims (2)

1. 被加工物を加工する加工装置であって、
   該被加工物の向きを示す切り欠き部を有する該被加工物を収容したカセットが載置されるカセット載置台と、
   該カセット載置台の内部、上側又は下側に配置され、該被加工物の向きを調節する調節ユニットと、
   該カセットから該被加工物を搬出するとともに該カセットに該被加工物を搬入する第１搬送ユニットと、
   該第１搬送ユニットによって該カセットから搬出された該被加工物を搬送する第２搬送ユニットと、
   該第２搬送ユニットによって搬送された該被加工物を保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルによって保持された該被加工物を加工する加工ユニットと、
   制御ユニットと、を備え、
   該調節ユニットは、該被加工物を保持する仮置きテーブルと、該仮置きテーブルを回転させる回転機構と、該仮置きテーブルによって保持された該被加工物の該切り欠き部を空中超音波センサで検出する検出ユニットと、を備え、
   該制御ユニットは、該検出ユニットによって検出された該切り欠き部の位置に基づいて該回転機構を制御し、該被加工物の向きを調節することを特徴とする加工装置。
2. 該切り欠き部は、該被加工物の結晶方位の向きを示すノッチ又はオリエンテーションフラットであり、
   該検出ユニットは、該ノッチ又は該オリエンテーションフラットを検出することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

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