JP2005059151A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 異物がスピンドルハウジング内に進入することを好適に防止することが可能な切削装置を提供すること。
【解決手段】 スピンドル２５と，スピンドル２５をエアベアリングによって回転可能に支持するスピンドルハウジング２６と，エアベアリング２６にエアを供給するエア供給手段と，スピンドル２５の先端部に切削ブレード２２を装着するマウント部材２３と，を備えた切削装置を提供する。この切削装置では，エアベアリングに供給されたエアの一部を，マウント部材２３側におけるスピンドルハウジング２６とスピンドル２５との隙間４０から流出させ，マウント部材２３とスピンドルハウジング２６との間に形成されたエアシール用排気路４５を通過させて，外気に排出し，さらに，エアシール用排気路４５の出口を開放／閉塞する開閉動作可能なシール部材５０を備える。
【選択図】 図４

Description

本発明は，切削装置に関し，特に，切削装置におけるエアスピンドルのシール構造に関する。

切削装置は，高速回転するスピンドルに装着された切削ブレードによって，半導体ウェハ等の被加工物を切削加工する装置である。この切削装置においては，スピンドルをエアベアリングによって回転自在に支持するスピンドルハウジングと，スピンドルを回転駆動させるモータ部等を備えたエアスピンドルが採用されている。

かかるエアスピンドルでは，切削加工によって生じた切り屑等の異物（コンタミネーション）が，切削ブレード側のスピンドルハウジング先端部とスピンドルとの隙間から，スピンドルハウジング内に進入することを防止する必要がある。このため，エアベアリングに供給されたエアの一部を当該隙間から放出して，エアの圧力により異物の進入を防止するエアシールが知られている（特許文献１参照）。

しかしながら，このようなエアシールを備えた構造であっても，エアの供給停止時には，異物の進入を阻止するのは困難であり，実際には当該隙間から異物が少量ずつながらエアスピンドル内に進入し，モータ部等の故障の原因となることがあった。

かかる問題に対処するべく，エア供給停止時の異物進入を防止することを目的として，非接触式のラビリンスシールが検討されている。このラビリンスシールは，図８に示すように，切削ブレード１２２をスピンドル１２５に装着するためのマウント部材１２３の背面側と，スピンドルハウジング１２６の前面側との間隔を狭くしつつ，入り組んだ複雑な構造とし，この部分をエアシール用排気路１４５として構成している。これにより，エア供給時には，スピンドルハウジング１２６とスピンドル１２５との隙間１４０から流出したエアが，上記エアシール用排気路１４５を通って外気に排出されるので，エアの圧力によって異物の進入を防止できる。一方，エア供給停止時には，ラビリンスシールの複雑な構造によって，外部からの異物の進入をある程度防止できる。

特開２０００−１３０４３８号公報

しかしながら，上記従来のラビリンスシールとエアシールとを組み合わせた構造であっても，エアスピンドルに対するエアの供給を停止したときに，異物がスピンドルハウジング内に進入するという問題があった。

つまり，エアの供給を停止したときに，マウント部材の背面側とスピンドルハウジングの前面側との間に上記異物を含んだ水（以下「コンタミ水」という。）が付着していたりすると，毛細管現象によってコンタミ水がエアシール用排気路を通過して，スピンドルハウジング内に進入してしまうことがあった。また，エアシール用排気路内に進入したコンタミ水が，スピンドルハウジング内にまで進入しなかったとしても，エア供給の再開時に，スピンドルハウジング背面から排気するエアの流れに引き付けられる力が働くので（ベルヌーイの定理），当該コンタミ水がスピンドルハウジング内に進入してしまうこともあった。

一方，上記のように異物がスピンドルハウジング内に進入することを完全に防止するためには，マウント部材背面とスピンドルハウジング前面とを接触させて隙間を塞ぐシール構造（接触式シール）が考えられる。しかし，このシール構造では，切削ブレードを高速回転（例えば３０ｋｒｐｍ）させたときに，相接触するマウント部材とスピンドルハウジングとが摩擦するため，摩擦熱や磨耗によってこれらの部材が損傷してしまうという問題があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，異物がスピンドルハウジング内に進入することを好適に防止することが可能な，新規かつ改良された切削装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，スピンドルと，スピンドルをエアベアリングによって回転可能に支持するスピンドルハウジングと，エアベアリングにエアを供給するエア供給手段と，スピンドルの先端部に切削ブレードを装着するマウント部材と，を備えた切削装置が提供される。この切削装置は，エアベアリングに供給されたエアの少なくとも一部を，マウント部材側におけるスピンドルハウジングとスピンドルとの隙間から流出させ，マウント部材とスピンドルハウジングとの間に形成されたエアシール用排気路を通過させて，外気に排出し；エアシール用排気路の出口を開放／閉塞する開閉動作可能なシール部材を備えることを特徴とする。

かかる構成により，エアベアリングに対するエアの供給時には，マウント部材側におけるスピンドルハウジングとスピンドルとの隙間，およびエアシール用排気路を通して，エアを噴出することによって，エアの圧力により異物の進入を防止できる。一方，エアベアリングにエアが供給されておらず，エアシールが機能していないときには，シール部材によってエアシール用排気路の出口を閉塞することができる。これにより，外部から異物がエアシール用排気路に進入することを防止できるとともに，既にエアシール用排気路および上記隙間に入り込んでいる異物を含んだ水が，毛細管現象等によりスピンドルハウジング内にまで進入することを好適に防止できる。

また，上記シール部材は，スピンドルの停止時にはエアシール用排気路の出口を閉塞し；スピンドルの回転時にはエアシール用排気路の出口を開放するように構成してもよい。かかる構成により，スピンドルの回転時には，少なくとも，シール部材が回転することによる遠心力や，ブレードおよびマウント部材の回転に伴って生ずるシール部材周辺の気体の流れによって，シール部材にエアシール用排気路の出口の開放動作を行せることができる。これにより，スピンドル回転中は，シール部材と，スピンドルハウジング前面またはマウント部材背面とが接触しないので，シール部材が摩耗によって損傷することがない。一方，スピンドルの停止時には，上記遠心力や気体の流れを作用させないことによって，シール部材にエアシール用排気路の出口の閉塞動作を行わせることができる。

また，上記シール部材は，エアシール用排気路内に供給されたエアの圧力によって，エアシール用排気路の出口を開放／閉塞するように構成してもよい。かかる構成により，エアシールが機能するエア供給時には，少なくともエアシール用排気路に流出したエアの圧力によって，シール部材にエアシール用排気路の出口の開放動作を行わせることができる。一方，エア供給停止時には，エアの圧力を加えないことによって，シール部材にエアシール用排気路の出口の閉塞動作を行わせることができる。

また，上記シール部材は，マウント部材に取り付けられるリップシールであることが好ましい。かかる構成により，エアシールが機能するエア供給時には，リップシールは，上記のようなエアシール用排気路に流出したエアの圧力などによって，そのリップ部がスピンドルハウジングと非接触状態となり，エアシール用排気路の出口を開放することができる。一方，エア供給停止時には，リップシールは，上記エアの圧力などが作用しないため，そのリップ部がスピンドルハウジングと接触状態となり，エアシール用排気路の出口を閉塞することができる。また，リップシールをマウント部材に取り付けることにより，スピンドルの回転に伴ってリップシールも回転するため，リップシールのリップ部に上記遠心力等をも作用させ，開放動作を容易ならしめることができる。

また，上記シール部材は，スピンドルハウジングに取り付けられるリップシールであることが好ましい。かかる構成により，エアシールが機能するエア供給時には，リップシールは，上記のようなエアシール用排気路に流出したエアの圧力などによって，そのリップ部がマウント部材と非接触状態となり，エアシール用排気路の出口を開放することができる。一方，エア供給停止時には，リップシールは，上記エアの圧力などが作用しないため，そのリップ部がマウント部材と接触状態となり，エアシール用排気路の出口を閉塞することができる。

以上説明したように本発明によれば，エアベアリングに対するエアの供給の有無等に応じて，シール部材によってエアシール用排気路の出口を開放／閉塞することができる。従って，接触式のシールと，非接触式のエアシールとを使い分けて，スピンドルハウジング内に異物が進入することを好適に防止することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施の形態）
まず，図１に基づいて，本発明の第１の実施形態にかかる切削装置の一例として構成されたダイシング装置１０の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかるダイシング装置１０を示す全体斜視図である。

図１に示すように，ダイシング装置１０は，半導体ウェハなどの被加工物１２を切削加工する切削ユニット２０と，被加工物１２を保持するチャックテーブル１５とを主に備える。切削ユニット２０は，スピンドルに装着された切削ブレード（詳細は後述する。）を備えており，かかる切削ブレードを高速回転させながら被加工物１２に切り込ませることで，被加工物１２を切削加工することができる。また，チャックテーブル１５は，例えば，ウェハテープ１３を介してフレーム１４に支持された状態の被加工物１２を，例えば真空吸着して保持することができる。かかる構成のダイシング装置１０は，高速回転する切削ブレードを被加工物１２に切り込ませながら，切削ユニット２０とチャックテーブル１５とを相対移動させることにより，被加工物１２をダイシング加工することができる。

次に，図２に基づいて，本実施形態にかかる切削ユニット２０の構成について説明する。なお，図２は，本実施形態にかかる切削ユニット２０を示す斜視図である。

図２に示すように，切削ユニット２０は，例えば，フランジ２１と，切削ブレード２２と，マウント部材２３と，ナット２４と，スピンドル２５と，スピンドルハウジング２６と，切削水供給ノズル２７と，ホイルカバー２８と，を主に備える。

切削ブレード２２は，例えば，略リング形状を有する極薄の切削砥石である。かかる切削ブレード２２は，例えば，フランジ２１，マウント部材２３およびナット２４などによって，スピンドル２５の先端に装着される。

また，スピンドル２５は，例えば，モータ（図示せず。）の回転駆動力を切削ブレード２２に伝達するための回転軸であり，装着された切削ブレード２２を例えば３０，０００ｒｐｍで高速回転させることができる。このスピンドル２５の大部分は，スピンドルハウジング２６に覆われているが，その先端部は，スピンドルハウジング２６から露出しており，かかる先端部にブレード２２等が装着される。

また，スピンドルハウジング２６は，スピンドル２５を覆うようにして設けられたハウジングである。このスピンドルハウジング２６は，内部に備えたエアベアリングによって，スピンドル２５を高速回転可能に支持することができるが，詳細については後述する。

また，切削水供給ノズル２７は，例えば切削ブレード２２の側方に脱着可能に設けられ，加工点付近に切削水を供給して冷却することができる。また，ホイルカバー２８は，切削ブレード２２の外周を覆うにして設けられ，切削水や切り屑などの飛散を防止することができる。

かかる構成の切削ユニット２０は，スピンドル２５により切削ブレード２２を高速回転させ，かかる切削ブレード２２の刃先を被加工物１２に切り込ませながら相対移動させることができる。これにより，例えば，被加工物１２の加工面を切削加工して，切削ラインに沿って極薄の切溝（カーフ）を形成することができる。かかる切削加工を複数の切削ラインについて繰り返すことにより，被加工物１２をダイシング加工して，複数のチップに分割できる。

次に，図３に基づいて，本実施形態にかかるスピンドルハウジング２６の内部構成について説明する。なお，図３は，本実施形態にかかるスピンドルハウジング２６の内部構成を示す部分切り欠き側面図である。この図３では，説明の便宜上，スピンドルハウジング２６を，スピンドル２５の中心軸を含む垂直面で切断した断面で表してある。

図３に示すように，スピンドルハウジング２６の内部には，例えば，スピンドル２５を回転可能に支持するラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１と，ロータ３２１およびステータ３２２を有するモータ部３２と，ラジアルエアベアリング３０及びスラストエアベアリング３１に高圧エアを供給するためのエア供給路３３と，ラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１によって噴出されたエアを排出する排気路３４と，が設けられている。

スピンドル２５の基部側はモータ部３２を構成するロータ３２１と連結されおり，ロータ３２１の回転駆動力によりスピンドル２５が高速回転する構成である。また，スピンドル２５の先端部側には，スピンドル２５の回転軸本体よりも大径のスラストプレート２５１が設けられている。

ラジアルエアベアリング３０及びスラストエアベアリング３１は，エア供給路３３を介してエア供給口３３１に連通しており，このエア供給口３３１は，高圧ポンプ等で構成されたエア供給手段（図示せず。）と，連結ホース（図示せず。）等を介して連通している。これにより，エア供給手段が提供する高圧エアは，エア供給口３３１およびエア供給路３３を通ってラジアルエアベアリング３０及びスラストエアベアリング３１に供給される。

ラジアルエアベアリング３０は，例えば，スピンドル２５の外周方向に沿って略均等に設けられた複数の分岐路３０１から，スピンドル２５の軸心に向けてエアを噴出する。これにより，ラジアルエアベアリング３０は，スピンドル２５が回転軸に対して垂直な方向（ラジアル方向）へ移動することを制限して，高速回転するスピンドル２５をラジアル方向に支持することができる（即ち，横ブレを防止できる）。なお，かかるラジアルエアベアリング３０は，図３の例のように，スピンドル２５の軸方向の略全体に対してエアを吹き付ける構成でなくてもよく，例えば，部分的に複数箇所でエアを吹き付ける構成であってもよい。

一方，スラストエアベアリング３１は，スラストプレート２５１の左右両側から，スラストプレート２５１を挟持するようにエアを噴出する。これにより，スラストエアベアリング３１は，スピンドル２５が回転軸方向（スラスト方向）へ移動することを制限して，高速回転するスピンドル２５をスラスト方向に支持することができる（即ち，縦ブレを防止できる）。なお，スラストエアベアリング３１およびスラストプレート２５１は，図３の例のように，スピンドル２５のブレード側の箇所に１組だけ設けられる構成でなくてもよく，例えば，スピンドル２５の略中央部や基部側などの箇所に１組設けられる，或いはこれらの箇所に複数組設けられるなどしてもよい。

このように，スピンドルハウジング２６は，ラジアルエアベアリング３０及びスラストエアベアリング３１から噴出するエアによって，スピンドル２５を回転可能に支持することができる。

また，排気路３４は，スラストプレート２５１の外周部近傍に設けられた流出口３１２，及び，ラジアルエアベアリング３０の近傍に設けられた流出口３０２と，モータ部３２側の端部に設けられた排気口３４１とを連通している。これにより，上記のようにラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１から噴出されたエアの大部分は，流出口３０２，３５から流出し，排気路３４を通って排気口３４１から排気される。なお，この排気路３４は，ラジアルエアベアリング３０とスラストエアベアリング３１にそれぞれ対応するように，複数設けられてもよい。

一方，上記のようにラジアルエアベアリング３０およびスラストエアベアリング３１から噴出されたエアの一部は，スピンドルハウジング２６の先端部とスピンドル２１との間に形成された隙間４０から排出され，エアシールを構成する。このエアシールによって，異物がスピンドルハウジング２６の内部に進入することを防止できるが，詳細は後述する。

また，上記エアシールが形成されているにもかかわらず，隙間４０から異物が入り込んだとしても，この異物は，流出口３０２，３１２から排出されて排気口３４１に排気されるような構成となっている。このため，かかる異物は，ラジアルエアベアリング３０，スラストエアベアリング３１の付近に堆積しにくいとともに，モータ部３２へも流入しにくい。

なお，上記のようにしてスピンドルハウジング２６内を流通するエアは，スピンドルハウジング２６およびスピンドル２５の温度を制御する温度制御媒体としても機能する。これにより，スピンドル２５の温度を所定温度に維持して，スピンドル２５に熱歪みが生ずることを防止できる。

以上のような，スピンドル２５，スピンドルハウジング２６，ラジアルエアベアリング３０，スラストエアベアリング３１，モータ部３２，エア供給路３３，排気路３４およびエア供給手段などは，エアスピンドルを構成している。

次に，図４に基づいて，本実施形態の特徴であるエアスピンドルのシール構造について説明する。なお，図４は，本実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造を示す断面図である。

図４に示すように，エアスピンドルのシール構造は，例えば，スピンドル２５に装着されたマウント部材２３の背面と，スピンドルハウジング２６の切削ブレード２２側（マウント部材２３側）の先端部との間に形成されている。このエアスピンドルのシール構造は，例えば，ラビリンスシール，エアシールおよびリップシールという３つの機能を発揮し，スピンドルハウジング２６とスピンドルとの隙間をシールして，切削屑，切削水等の異物がスピンドルハウジング２６内に進入することを防止することができる。以下に，このシール構造について詳述する。

まず，マウント部材２３の構成および設置態様について詳述する。図４に示すように，マウント部材２３は，例えば，全体としては略筒状形状を有するマウンタであり，切削ブレード２２を両側より挟持する第１フランジ２１ａおよび第２フランジ２１ｂ（フランジ２１）を，ナット２４との間に挟持してスピンドル２５に装着する機能を有する。このマウント部材２３は，例えば，略テーパ形状を有するスピンドル２５の先端部２５１が挿入されるスピンドル挿入穴２３１と，ナット２４との間にフランジ２１を挟持する挟持用突出部２３２と，後述するリップシール５０が設置される凹部である台座部２３３と，スピンドルハウジング２６との間でラビリンスシールを構成する平坦面であるマウント部材背面２３４とを有する。

かかるマウント部材２３をスピンドル２５に装着する場合には，まず，リング状の切削ブレード２２を第１フランジ２１ａおよび第２フランジ２１ｂによって両側より挟持し，かかる状態のフランジ２１をマウント部材２３の外周に嵌め込み，ナット２４を締結する。これにより，マウント部材２３は，ブレード２２を挟持するフランジ２１を，挟持用突出部２３２とナット２４との間に挟持して固定できる。次いで，かかる状態のマウント部材２３のスピンドル挿入穴２３１に，スピンドル２５の先端部２５２を挿入する。さらに，先端部２５２内に形成された雌ねじ部等（図示せず。）に対して，マウント部材２３を係止するボルト（図示せず。）等を締結することで，マウント部材２３をスピンドル２５の先端部２６に固定する。このようにして装着されるマウント部材２３においては，マウント部材背面２３４と，以下に説明するスピンドルハウジング２６のカバー部材２６２との間に所定の微細な間隔を確保できるように，マウント部材２３の形状および取付位置等が調整されている。

次に，スピンドルハウジング２６のマウント部材２３側の先端部の構成について説明する。スピンドルハウジング２６の先端部には，例えば略リング形状を有するカバー部材２６２が取り付けられている。一方，スピンドル２５は，例えば，スピンドルハウジング２６の先端部から露出する位置で縮径しており，この部分で段差２５４が生じている。カバー部材２６２は，その内径がスピンドル２５の外径より若干大きくなるように調整されているとともに，スピンドル２５の段差２５４に接触しないように取付位置が調整されている。これにより，カバー部材２６２は，上記のように縮径したスピンドル２５の段差２５４及び縮径した部分の外周に沿うようにして，スピンドル２５を覆うことができるとともに，スピンドル２５とカバー部材２６２との間にエアを流出させるための断面略Ｌ字形の隙間４０を形成できる。また，このカバー部材２６２と上記マウント部材２３２とは，双方の間に微細な隙間が生じるように配設されるため，カバー部材２６２とマウント部材背面２３４と間に，微細な隙間（幅が例えば５ｍｍ程度）であるエアシ−ル用排気路４５を形成できる。このエアシ−ル用排気路４５は，一端では，スピンドル２５とカバー部材２６２との隙間４０と連通し，他端では，後述するリップシール５０の開放時には外気と通じている。

次に，スピンドルハウジング２６の先端部におけるシール構造について説明する。上記のようなカバー部材２６２を設けることで，スピンドルハウジング２６の先端部において，カバー部材２６２，スピンドル２５およびマウント部材２３によって囲まれた例えば断面略コの字形の微細な隙間（即ち，上記隙間４０およびエアシ−ル用排気路４５）が形成される。このように入り組んだ構造の複雑な隙間を形成することによって，スピンドルハウジング２６の先端部において，非接触式（ノンコンタクト）のラビリンスシールが構成される。かかるラビリンスシールを構成することによって，エアの供給停止時に，異物がスピンドル２５とスピンドルハウジング２６との隙間４０から，スピンドルハウジング２６内に進入することを防止している。また，高速回転するスピンドル２５およびマウント部材２３と，固定されているスピンドルハウジング２６のカバー部材２６２とが接触しないので，これらの部材が相互に摩擦することによって，摩耗，発熱，損傷することがない。

さらに，このようなラビリンスシールの構造は，上記エアベアリング３０，３１に対するエアの供給時には，エアシール用の排気路としても機能する。即ち，エアベアリング３０，３１に供給されたエアは，スピンドル２５に向けて噴出された後，上記排気路３４を通ってエアスピンドルの背面側から排出される一方，一部のエアは，エアスピンドルの前面側にあるスピンドル２５とカバー部材２６２との隙間４０から流出し，カバー部材２６２とマウント部材背面２３４と間のエアシ−ル用排気路４５を通って外部に排出される。このように，エアスピンドルに供給された一部のエアを，上記ラビリンスシール内を通過させ，エアシ−ル用排気路４５の出口から噴出させることにより，エアシール機能を発揮せしめることができる。従って，エア供給時には，ラビリンスシール内を流れるエアの圧力によって，異物がラビリンスシール内を通過してスピンドルハウジング２６内に至ることを効果的に防止できる。

以上のように，本実施形態にかかるエアスピンドルにおいては，エアシールが構成されているので，エアスピンドルに対するエアの供給時には，スピンドルハウジング２６内への異物の進入を効果的に防止できる。

しかしながら，上述したように，エアの供給を停止した時には，上記ラビリンスシール周囲に異物を含んだ切削水（コンタミ水）が残存していると，このコンタミ水が毛細管現象によりラビリンスシールを通過してスピンドルハウジング２６内部に侵入することがある。また，エア供給時でも，異物などが付着することでラビリンスシール内（エアシール用排気路４５および隙間４０）が狭くなると，上記毛細管現象や，エアスピンドルの背面方向への排気によるエアの流れに引っ張られる現象（ベルヌーイの定理）によって，コンタミ水がラビリンスシールからスピンドルハウジング２６内部に侵入することがある。特に，このようなトラブルは，セラミック材を切削加工する場合など，多量の切り屑が生ずる場合に起こりやすい。

そこで，かかる問題に対処すべく，本実施形態にかかるエアスピンドルでは，上記マウント部材２３とエアスピンドルハウジング２６とが対面することによって形成された隙間（即ち，上記エアシール用排気路４５）の出口を開閉するリップシール５０を設け，かかるリップシール５０によって，エア供給停止時等に，コンタミ水がエアシール用排気路４５内，さらにはスピンドルハウジング２６内に進入することを防止する構成を採用している。

ここで，図５に基づいて，本実施形態にかかる開閉動作可能なシール部材であるリップシール５０の構成について説明する。なお，図５は，本実施形態にかかるリップシール５０を示す斜視図および断面図である。

図５に示すように，リップシール５０は，例えば，全体としては略リング形状を有するＶリングであり，例えば，ゴム（フッ素ゴム等），プラスチックまたは金属などといった柔軟性を有する弾性体で形成されている。このリップシール５０は，略円筒形状を有する本体部５２と，この本体部５２の一側に延長形成されたリップ部５４とからなる。

本体部５２は，所定の厚み（例えば４ｍｍ）と幅（例えば４．７ｍｍ）を有する環状体であり，リップシール５０を例えば上記マウント部材２３に装着する際の基台となる部分である。この本体部５２は，その内径が例えば３２ｍｍであるが，弾性的に拡径できるため，マウント部材２３の台座部２３３（外径が例えば３６〜３８ｍｍ）に被せるようにして装着可能である。

また，リップ部５４は，例えば，本体部５２の一側の内周部分から，略テーパ状に拡径するようにして張り出したスカート状の部分である。このリップ部５４の厚さは，根本部分で例えば１．０ｍｍ，先端部分で０．５ｍｍｍであり，比較的薄い。このため，かかるリップ部５４は，例えば，外部から比較的小さい力が働いたとしても，より拡径するように，つまり本体部５２側に近づく方向に立ち上がるようにして変形することができる。

このような構成のリップシール５０は，図４に示したように，リップ部５４の先端をカバー部材２６２に接触させた状態で，マウント部材２３の台座部２３３の周囲に装着される。このとき，リップ部５４は，カバー部材２６２に押圧されることにより，通常時よりも若干拡径して，本体部５２側に近づくように変形する。このようにしてマウント部材２３に装着されたリップシール５０は，例えば，エアの供給およびスピンドル２５の回転等がない静止状態では，上記エアシール用排気路４５の出口を，リップ部５４によって閉塞することができる（閉塞動作）。

しかし，このようにリップシール５０のリップ部５４とカバー部材２６２とが接触した状態のままであると，スピンドル２５を回転させたときに，回転するリップ部５４と，静止しているカバー部材２６２とが摩擦するため，リップ部５４は摩擦熱や磨耗により早期に破損してしまう。そこで，スピンドル２５の回転時には，リップシール５０のリップ部５４による上記エアシール用排気路４５の出口の閉塞動作を解除して当該出口を開放し，リップ部５４とカバー部材２６２とを非接触の状態にしなければならない。本実施形態では，このリップシール５０の開閉動作を，スピンドルハウジング２６の先端部において上記エアシール用排気路４５から排出されるエアの圧力などを利用して行う。

ここで，図６に基づいて，本実施形態にかかるリップシール５０の開閉動作について詳細に説明する。なお，図６は，エア供給停止時（ａ）またはエア供給時（ｂ）におけるエアスピンドルのシール構造を示す部分拡大断面図である。

図６（ａ）に示すように，上記エアベアリング３０，３１に対してエアが供給されていないときには，スピンドルハウジング２６のカバー部材２６１とスピンドル２５との隙間４０に，エアが流入することはなく，このため，当該カバー部材２６１とマウント部材背面２３４との間のエアシール用排気路４５にも，エアが供給されることもない。従って，リップシール５０のリップ部５４に対して，エアシール用排気路４５側からエアの圧力が加わることがないため，リップ部５４はカバー部材２６２との接触状態を維持できる。この結果，リップシール５０は，当該エアシール用排気路４５の出口を閉塞することとなる。

このように，エアの供給停止時には，リップシール５０によって，上記エアシール用排気路４５を完全に閉塞するコンタクトシールが構成される。このため，リップシール５０は，異物や切削水等がエアシール用排気路４５内に進入することを防止できるとともに，既にエアシール用排気路４５内に進入してしまっているコンタミ水の毛細管現象等をも好適に抑制できる。このため，エアの供給停止時であっても，コンタミ水等がスピンドルハウジング２６内に進入することを確実に防止できる。

一方，図６（ｂ）に示すように，上記エアベアリング３０，３１に対してエアが供給されているとき（スピンドル２５の回転時を含む。）には，スピンドルハウジング２６のカバー部材２６１とスピンドル２５との隙間４０から，エアの一部が流出し，エアシール用排気路４５に供給される。このようにエアシール用排気路４５にエアが供給されると，例えば，かかるエアの圧力によって，リップシール５０のリップ部５０が外側に押し開かれ，リップ部５４とカバー部材２６２とが非接触状態となる。この結果，リップシール５０は，当該エアシール用排気路４５の出口を開放することとなる。

このように，エアの供給時には，リップシール５０は上記エアシール用排気路４５を開放し，リップ部５０とカバー部材２６２との隙間からエアが外気に向かって継続的に放出されるため，ノンコンタクトのエアシールが構成される。従って，かかるエアシールの作用により，コンタミ水等がエアシール用排気路４５およびスピンドルハウジング２６内に進入することを防止できる。さらに，リップ部４２とカバー部材２６２とが非接触であるため，スピンドル２５の回転に伴ってリップシール５０が回転したとしても，リップ部５４が摩耗，摩擦熱等により破損することがない。また，リップシール５０周辺が異物等で汚染したとしても，エア供給時には柔軟な弾性体で形成されたリップ部５４は適度な隙間を確保できるので，上記リップシール５０は，汚染に強い構造のシールであるといえる。

以上のように，例えば，エアベアリング３０，３１に対するエアの供給停止時には，リップシール５０はエアシール用排気路４５の出口を閉塞して異物の進入を防ぐ一方，エアの供給時には，リップシール５０はエアシール用排気路４５の出口を開放し，かかる開放部分から噴き出すエアによって異物の進入を防止できる。なお，エアシール用排気路４５の出口の開放／閉塞は，リップシール５０のリップ部５４に対して実際にエア圧力が作用するか否かに起因するため，かかる開放／閉塞の基準となるのは，厳密な意味では，エアベアリング３０，３１に対するエアの供給／停止ではなく，エアシール用排気路４５内へのエアの供給の有／無である。

ところで，上記のようなリップシール５０の開放動作を行うためには，例えば，エアシール用排気路４５からのエアの圧力のみならず，スピンドル２５の回転に伴う補助的な力も作用していると考えられる。

具体的には，スピンドル２５の回転に伴ってマウント部材２３，フランジ２１および切削ブレード２２等が回転した時には，これらの部材の回転によって，リップシール５０周辺にはラジアル方向の気体の流れが生じる。従って，このようなラジアル方向の気体の流れも，リップ部５４の開放動作を補助していると考えられる。

また，本実施形態では，リップシール５０はマウント部材２３に固定されているため，スピンドル２５の回転に伴ってリップシール５０も回転する。このようにリップシール５０が回転したときには，リップ部５４に遠心力が作用するが，かかる遠心力もリップ部５４の開放動作を補助していると考えられる。

このため，エアシール用排気路４５からのエアの圧力だけでは，リップ部５４の開放動作が生じるには不十分な場合であっても，このようなラジアル方向の気体の流れおよび遠心力がさらに作用することにより，リップ部５４の開放動作が生じる場合もあると考えられる。

より具体的に説明すると，エアスピンドルの動作は，一般的に，（１）エア供給開始→（２）スピンドル回転開始→（３）スピンドル停止→（４）エア供給停止，といったサイクルで行われる。このサイクルでは，上記（１）において，エアベアリング３０，３１に対してエアが供給され，エアシール用排気路４５に流出したエアによってリップ部５４を開放する方向の圧力が働いたとしても，リップ部５４を押し開くには不十分なこともある。しかし，上記（２）において，スピンドル２５の回転が開始されることで，リップ部５４に対して上記のようなラジアル方向の気体の流れおよび遠心力がさらに作用すると，リップ部５４が押し開かれる場合もある。

従って，このような場合，エアの供給／停止によっては，リップシール５０はエアシール用排気路４５の出口を開放／閉塞しないが，スピンドル２５を回転／停止することによって，リップシール５０はエアシール用排気路４５の出口を開放／閉塞することとなる。

（第２の実施形態）
次に，図７に基づいて，本発明の第２の実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造について説明する。なお，図７は，第２の実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造を示す断面図である。

なお，第２の実施形態にかかるダイシング装置１０およびエアスピンドルのシール構造は，第１の実施形態の場合と比して，上記リップシール５０がスピンドルハウジング２６に設けられている点で相違するのみであり，その他の機能構成は第１の実施形態と略同一であるので，その説明は省略する。

図７に示すように，第２の実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造は，リップシール５０が，スピンドルハウジング２６のカバー部材２６２に取り付けられている。このため，カバー部材２６２のマウント部材２３側の側面には，リップシール５０を設置するため台座部２６４が突出形成されている。さらに，マウント部材２３は，かかる台座部２６４が設けられたカバー部材２６２の形状に応じて，その背面２３４の形状が凹凸のある形状となるように形成されている。また，これに伴い，エアシール用排気路４５も，その断面形状が，直線状ではなく，折れ線状となっている。

このように，リップシール５０をスピンドルハウジング２６に設けた場合であっても，リップシール５０は，上記第１の実施形態と同様に，エアベアリング３０，３１に対するエアの供給の有無等に応じて，エアシール用排気路４５の出口を開放／閉塞することができる。従って，エアスピンドルは，接触式のリップシールと，非接触式のエアシールとを使い分けて，スピンドルハウジング２６内にコンタミ水が進入することを好適に防止できる。なお，第２の実施形態では，スピンドル２５の回転時においてもリップシール５０は回転しないので，第１の実施形態の場合のように，リップ部５４に対して遠心力が作用することはないが，マウント部２３の回転によるラジアル方向の気体の流れは，リップ部５４の開放動作を補助できると考えられる。

以上のように，上記第１および第２の実施形態にかかるダイシング装置１０は，エアスピンドルの先端部において，ラビリンスシール，エアシールおよびリップシールを兼ね備えたシール構造を有する。特に，エアスピンドルに対するエアの供給の有無等に応じて，エアシールの排出口であるエアシール用排気路４５の出口をリップシール５０によって開放／閉塞できることが特徴的である。

これにより，エアが停止したときには，マウント部材２３とスピンドルハウジングが対向することによって生じる空間（エアシール用排気路４５）の出口を，リップシール５０によって完全に閉塞するので，異物を含んだ水が，エアシール用排気路４５およびスピンドルハウジング２６内に進入することがない。また，エアが供給されたときには，スピンドルハウジング２６の先端部とスピンドル２５との間に形成された隙間４０から流出したエアが，エアシール用排気路４５にも流入し，このエアシール用排気路４５の出口を塞いでいたリップシール５０を外側に押し開かせるので，当該出口からエアが外気に向けて放出される。従って，エアシールによって，異物を含んだ水が，エアシール用排気路４５およびスピンドルハウジング２６内に進入することを防止できる。また，リップシール５０は，スピンドル２５の回転時にはスピンドルハウジング２６またはマウント部材２３と非接触となるため，摩擦によって損傷することがなく，耐久性にも優れる。

このように，エアスピンドルにエアが供給されているときのみならず，エアが停止したときであっても，異物を含んだ水等がエアスピンドルユニット内に進入することを効果的に防止することができる。従って，スピンドルハウジング２６内部に設けられたエアベアリング３０，３１，モータ部３２等の各種の機器の故障を回避することができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態では，切削装置としてダイシング装置１０の例を挙げて説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。例えば，スピンドル２５により高速回転する切削ブレード２２を用いて被加工物を切削加工する装置であれば，例えば，ダイシング加工以外の切削加工を行う各種の切削装置であってもよい。

また，上記実施形態では，切削ブレード２２としてリング状の切刃部のみからなるいわゆるワッシャーブレードを用いたが，本発明は，かかる例に限定されない。例えば，基台となるハブ（ＨＵＢ）と切刃部とを備えたハブブレードなどを用いてもよい。

また，上記実施形態では，フランジ２１とマウント部材２３とを別部材として構成したが，本発明は，かかる例に限定されない。例えば，フランジ２１の少なくとも一側（第１フランジ２１ａ等）とマウント部材２３とを一体形成してマウント部材としてもよい。また，上記ハブブレードを用いた場合には，ナットとマウント部材２３のみを用いて，ハブブレードをスピンドル２５に装着してもよい。

また，上記実施形態では，開閉動作可能なシール部材としてリップシール５０の例を挙げて説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。開閉動作可能なシール部材は，エアシール用排気路４５の出口を開閉／閉塞する動作が可能であれば，いかなる形状および構成であってもよい。

また，上記実施形態では，ラビリンスシールを構成する隙間４０およびエアシール用排気路４５の形状，位置，大きさ等は，上記の例に限定されず，多様に設計変更可能である。

本発明は，ダイシング装置などの切削装置に適用可能であり，特に，切削ブレードが装着されたスピンドルをエア圧力によって支持するエアスピンドルを備えた切削装置に適用可能である。

第１の実施形態にかかるダイシング装置を示す全体斜視図である。 第１の実施形態にかかる切削ユニットを示す斜視図である。 第１の実施形態にかかるスピンドルハウジングの内部構成を示す部分切り欠き側面図である。 第１の実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造を示す断面図である。 第１の実施形態にかかるリップシールを示す斜視図および断面図である。 第１の実施形態にかかるエア供給停止時（ａ）またはエア供給時（ｂ）におけるエアスピンドルのシール構造を示す部分拡大断面図である。 第２の実施形態にかかるエアスピンドルのシール構造を示す断面図である。 従来のエアスピンドルのシール構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ： ダイシング装置
１２ ： 被加工物
２０ ： 切削ユニット
２２ ： 切削ブレード
２５ ： スピンドル
２６ ： スピンドルハウジング
３０ ： ラジアルエアベアリング
３１ ： スラストエアベアリング
４０ ： スピンドルハウジング先端部とスピンドルとの隙間
４５ ： エアシール用排気路
５０ ： リップシール
５２ ： 本体部
５４ ： リップ部

Claims (5)

1. スピンドルと，前記スピンドルをエアベアリングによって回転可能に支持するスピンドルハウジングと，前記エアベアリングにエアを供給するエア供給手段と，前記スピンドルの先端部に切削ブレードを装着するマウント部材と，を備えた切削装置であって：
   前記エアベアリングに供給されたエアの少なくとも一部を，前記マウント部材側における前記スピンドルハウジングと前記スピンドルとの隙間から流出させ，前記マウント部材と前記スピンドルハウジングとの間に形成されたエアシール用排気路を通過させて，外気に排出し；
   前記エアシール用排気路の出口を開放／閉塞する開閉動作可能なシール部材を備えることを特徴とする，切削装置。
2. 前記シール部材は，前記スピンドルの停止時には前記エアシール用排気路の出口を閉塞し，前記スピンドルの回転時には前記エアシール用排気路の出口を開放することを特徴とする，請求項１に記載の切削装置。
3. 前記シール部材は，前記エアシール用排気路内に供給されたエアの圧力によって，前記エアシール用排気路の出口を開放／閉塞することを特徴とする，請求項１または２のいずれかに記載の切削装置。
4. 前記シール部材は，前記マウント部材に取り付けられるリップシールであることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載の切削装置。
5. 前記シール部材は，前記スピンドルハウジングに取り付けられるリップシールであることを特徴とする，請求項１，２または３のいずれかに記載の切削装置。
   

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