JP2024058243A - 冷却水路のエア抜き機構、加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水路に流れる冷却水の圧力を不安定化させることなく冷却水路に残存するエアを排出する。
【解決手段】冷却機構において冷却水路中のエアを排除できるエア抜き機構であって、該冷却機構は、冷却水が流れる該冷却水路と、該冷却水が貯留されるタンクと、該タンクに貯留された該冷却水を該冷却水路に流すポンプと、を備え、該冷却水路は、供給経路と、排出経路と、を備え、該エア抜き機構は、流入路と、上向き路と、下向き路と、に分岐する分岐機構と、一端が該上向き路に接続され他端に排気口を備える排気路と、該排気路に流れる気体を検知するセンサと、該排気路を開閉する開閉機構と、を有し、該開閉機構は、該センサが該排気路中のエアを検知したときに該排気路を開状態とし、該センサが該排気路中のエアを検知しないときに該排気路を閉状態とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、スピンドルに接続されスピンドルを回転させる駆動源やスピンドルを冷却する冷却機構において、冷却水が循環する冷却水路中のエアを排除できるエア抜き機構と、該エア抜き機構が組み込まれた冷却水路を有する加工装置と、に関する。

デバイスチップの製造工程では、互いに交差する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、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスが形成された円板状のウェーハが加工される。このウェーハを裏面側から研削装置で研削して薄化し、切削装置やレーザ加工装置で分割予定ラインに沿ってウェーハを分割すると、個々のデバイスチップを製造できる。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搭載される。

研削装置、切削装置、及びレーザ加工装置等の各種の加工装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルで保持された被加工物を加工する加工ユニットと、チャックテーブルまたは加工ユニットを移動させる移動機構と、を備える。移動機構はモータ等の駆動源を備える。駆動源には、稼働する間に生じる熱を除去するための冷却機構が接続され、冷却水が流される。冷却機構は冷却水が流れる冷却水路を備え、冷却水は冷却水路を通って該駆動源を冷却しつつ加工装置の内部を循環する（特許文献１参照）。

さらに、研削装置、及び切削装置等の各種の加工装置では、加工ユニットは、スピンドルと、スピンドルの基端側に接続されたモータ等の駆動源と、スピンドルの先端側に装着された加工具と、を備える。駆動源を作動させてスピンドルとともに加工具を回転させ、回転する加工具を被加工物に接触させると、加工具により被加工物が加工される。加工装置では加工ユニットにも冷却機構が接続され、稼働する間に駆動源等に生じる熱を除去するための冷却水が冷却機構の冷却水路に流される（特許文献２参照）。

特開２０２０－１５１８００号公報 特開２０１１－２１４６０５号公報

加工装置を移設する際や、加工装置を長時間にわたり停止させる際、冷却水路に冷却水が残ったままでいると問題となるため、冷却水路に残る冷却水を排出する作業が実施される。そして、加工装置の稼働を開始する際には、冷却水路に入り込んだエアを排除するために、冷却水路に水を流し込む。ただし、エアを完全に冷却水路から排除するのは容易ではない上、従来は冷却水路にエアが残存していないことを確認する手段がなかった。

そこで、冷却水路に残存するエアが自動的に排気されるように、冷却水路に排気用配管を接続することも考えられる。しかしながら、単に排気用配管を冷却水路に設けるだけでは、冷却水の圧力の低下や不安定化が生じる。冷却水路における冷却水の圧力が高い精度で所定の値に維持されなければ、冷却対象物を精密に所定の温度に冷却できない。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、冷却水路に流れる冷却水の圧力を不安定化させることなく冷却水路に残存するエアを排出できるエア抜き機構、及び加工装置の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、スピンドルに接続され該スピンドルを回転させる駆動源と、該スピンドルと、の一方または両方を冷却する冷却機構において、冷却水が循環する冷却水路中のエアを排除できるエア抜き機構であって、該冷却機構は、該冷却水が流れる該冷却水路と、該冷却水が貯留されるタンクと、該タンクに貯留された該冷却水を該冷却水路に流すポンプと、を備え、該冷却水路は、該ポンプにより該タンクから供給された該冷却水が作用箇所に達する経路となる供給経路と、該作用箇所で熱を吸収した該冷却水が該タンクに戻る経路となる排出経路と、を備え、該エア抜き機構は、該冷却水路の該排出経路中に設けられ、該作用箇所側の該排出経路に接続される流入路と、上向き路と、該タンク側の該排出経路に接続される下向き路と、に分岐する分岐機構と、一端が該分岐機構の該上向き路に接続され、他端に排気口を備える排気路と、該排気路中の液体または気体を検知するセンサと、該排気路中の該センサと、該排気口と、の間に設けられ、該排気路を開閉する開閉機構と、を有し、該開閉機構は、該センサが該排気路中のエアを検知したとき、または、該排気路中の該冷却水を検知しないときに該排気路を開状態とし、該センサが該排気路中のエアを検知しないとき、または、該排気路中の該冷却水を検知するときに該排気路を閉状態とすることを特徴とするエア抜き機構が提供される。

好ましくは、該排気路は、光を透過する透過部を有し、該センサは、該透過部に光を入射させる発光部と、該透過部を抜けた該光を受ける受光部と、を備える光センサである。

本発明の他の一態様によれば、被加工物を加工する加工装置であって、該被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された該被加工物を加工する加工具と、該加工具を先端に装着したスピンドルと、該スピンドルに接続され該スピンドルを回転させる駆動源と、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、を備える加工ユニットと、該スピンドルハウジングの内部を通り冷却水が流れる冷却水路と、該冷却水が貯留されるタンクと、該タンクに貯留された該冷却水を該冷却水路に流すポンプと、を備える冷却機構と、を含み、該冷却水路は、該ポンプにより該タンクから供給された該冷却水が該スピンドルハウジングに達する経路となる供給経路と、該スピンドルハウジングで熱を吸収した該冷却水が該タンクに戻る経路となる排出経路と、該排出経路に設けられたエア抜き機構と、を備え、該エア抜き機構は、該冷却水路の該排出経路中に設けられ、該スピンドルハウジング側の該排出経路に接続される流入路と、上向き路と、該タンク側の該排出経路に接続された下向き路と、に分岐する分岐機構と、一端が該分岐機構の該上向き路に接続され、他端に排気口を備える排気路と、該排気路中の液体または気体を検知するセンサと、該排気路中の該センサと、該排気口と、の間に設けられ、該排気路を開閉する開閉機構と、を有し、該開閉機構は、該センサが該排気路中のエアを検知したとき、または、該排気路中の該冷却水を検知しないときに該排気路を開状態とし、該センサが該排気路中のエアを検知しないとき、または、該排気路中の該冷却水を検知するときに該排気路を閉状態とすることを特徴とする加工装置が提供される。

好ましくは、該排気路は、光を透過する透過部を有し、該センサは、該透過部に光を入射させる発光部と、該透過部を抜けた該光を受ける受光部と、を備える光センサである。

本発明の一態様に係るエア抜き機構、及び加工装置は、冷却機構の冷却水路の排出経路において流入路と、上向き路と、下向き路と、に分岐する分岐機構を備え、一端がこの分岐機構の上向き路に接続され他端に排気口を備える排気路をさらに備える。さらに、排気路中の液体または気体を検知するセンサと、排気路中のセンサと排気口の間に設けられた開閉機構と、を備える。

そして、開閉機構は、センサが排気路中のエアを検知したとき、または、排気路中の冷却水を検知しないときに排気路を開状態とする。その一方で、開閉機構は、センサが排気路中のエアを検知しないとき、または、排気路中の冷却水を検知するときに排気路を閉状態とする。

この場合、冷却水路に混入したエアは、分岐機構を通り上向き路から排気路に進む。このとき、センサがエアを検出する等して開閉機構が排気路を開状態とする。そして、エアが排気口に達して排出される。その後、エアが排気された結果、排気路に冷却水が進みセンサが冷却水を検出する等したとき、開閉機構が排気路を閉状態とする。このとき、冷却水路の圧力が維持され、冷却水が冷却水路を安定的に流れるようになる。

したがって、本発明の一態様により、冷却水路に流れる冷却水の圧力を不安定化させることなく冷却水路に残存するエアを排出できるエア抜き機構、及び加工装置が提供される。

研削装置を模式的に示す斜視図である。 研削装置を模式的に示す断面図である。 冷却機構の一部を模式的に示す一部断面側面図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。最初に、本実施形態に係るエア抜き機構を含む冷却機構が組み込まれる加工装置について説明する。図１は、加工装置の一例である研削装置２を模式的に示す斜視図である。図１には、研削装置２で加工される被加工物１を模式的に示す斜視図が含まれている。

被加工物１は、シリコン等の材料で形成された円板状のウェーハであり、互いに概ね平行な表面１ａ及び裏面１ｂを備える。被加工物１の表面１ａには、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（不図示）が設定される。被加工物１の表面１ａの分割予定ラインで区画された各領域には、それぞれ、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス（不図示）が形成される。

なお、被加工物１の材質、構造、大きさ、形状等に制限はない。例えば被加工物１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、サファイア、ガラス（石英ガラス、ホウケイ酸ガラス等）等でなる基板であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はなく、被加工物１にはデバイスが形成されていなくてもよい。

被加工物１を裏面１ｂ側から研削して薄化し、被加工物１を分割予定ラインに沿って分割すると、デバイスをそれぞれ備える複数の薄型のチップ（デバイスチップ）が製造される。被加工物１の裏面１ｂ側を研削する際、表面１ａ側を保護するために被加工物１の径と同程度の径のテープ状の保護部材３が該被加工物１の表面１ａ側に貼着される。

被加工物１の研削には、研削装置２が使用される。研削された被加工物１の被研削面の微小な凹凸を除去するために、研磨装置が使用される。被加工物１の分割には、環状の切削ブレードを備える切削装置や、被加工物１にレーザビームを照射するレーザ加工ユニットを備えるレーザ加工装置が使用される。

加工装置は、例えば、切削装置、レーザ加工装置、研削装置、または、研磨装置である。ただし、加工装置はこれに限定されない。以下、加工装置の一例として、該加工装置が研削装置２である場合を例に説明するが、加工装置は研削装置２に限定されない。

図１は、研削装置（加工装置）２を模式的に示す斜視図であり、図２は、研削装置２を模式的に示す断面図である。研削装置２は、各構成要素を支持する略直方体状の基台４を有する。基台４の上面には、Ｙ軸方向に沿った凹部４ａが形成されている。凹部４ａには、被加工物を保持できるＹ軸方向に移動可能なチャックテーブル６と、チャックテーブル６を露出しながら凹部４ａの開口を覆う防塵防滴カバー４ｂと、が設けられる。

図２では、防塵防滴カバー４ｂが省略されている。凹部４ａの内部には、チャックテーブル６を移動可能に支持するＹ軸移動機構８が配設されている。Ｙ軸移動機構８は、Ｙ軸方向に沿った一対のガイドレール１０と、該ガイドレール１０にスライド可能に支持された移動テーブル１２と、移動テーブル１２の下面に設けられたナット部１４に螺合されたＹ軸方向に沿ったボールねじ１６と、を備える。ボールねじ１６の一端には、該ボールねじ１６を回転させるパルスモータ１８が接続されている。

移動テーブル１２の上には、チャックテーブル６が配設されている。Ｙ軸移動機構８を作動させると、チャックテーブル６をＹ軸方向に沿って移動できる。チャックテーブル６は、セラミックス製の枠体６ａを有する。枠体６ａ内には流路（不図示）が設けられており、この流路の一端はエジェクタ等の吸引源（不図示）に接続している。

枠体６ａは、円盤状の空間から成る凹部を上面側に有する。この凹部には略円盤状の多孔質プレート６ｂが固定されている。多孔質プレート６ｂは、平坦な円形の下面及び上面を有する。多孔質プレート６ｂの径は、被加工物の径と略同一とされる。多孔質プレート６ｂの下面側には、枠体６ａの流路の他端が接続している。吸引源を動作させると、多孔質プレート６ｂの上面には負圧が生じて、被加工物は、この上面で吸引されて保持される。それゆえ、チャックテーブル６の上面は、保持面６ｃとして機能する。

チャックテーブル６の枠体６ａの下面側には、円盤状のテーブル基台６ｄが連結されている。このテーブル基台６ｄの下面中央にはスピンドル２０の上端が連結されており、スピンドル２０の下端はスピンドルハウジング２０ａに回転可能に収容されている。スピンドルハウジング２０ａには、スピンドル２０を回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が設けられている。この回転駆動源を作動させることにより、チャックテーブル６は、保持面６ｃに垂直な回転軸の周りで回転する。

研削装置２は、チャックテーブル６で保持された被加工物１を研削する研削ユニット（加工ユニット）２２と、研削ユニット２２を昇降させる昇降ユニット（Ｚ軸移動機構）２４と、を備える。研削装置２の後方側には支持部２６が立設されており、この支持部２６により昇降ユニット２４を介して研削ユニット２２が支持されている。支持部２６の前面には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に沿った一対のガイドレール２８が設けられている。それぞれのガイドレール２８には、移動プレート３０がスライド可能に取り付けられている。

移動プレート３０の裏面側（後面側）には、ナット部３２が設けられており、このナット部３２には、ガイドレール２８に平行なボールねじ３４が螺合されている。ボールねじ３４の一端部には、パルスモータ３６が連結されている。パルスモータ３６でボールねじ３４を回転させると、移動プレート３０は、ガイドレール２８に沿ってＺ軸方向に移動する。

移動プレート３０の前面側には、研削ユニット２２が固定されている。移動プレート３０を移動させれば、研削ユニット２２はＺ軸方向（加工送り方向）に移動できる。研削ユニット２２は、切断された円筒状の保持部材３８を有する。保持部材３８は、移動プレート３０の前方側の表面に固定されている。

保持部材３８の内側には、スピンドルハウジング４０が設けられている。スピンドルハウジング４０の下部には、ゴム等で形成された円環状の緩衝部材４２が設けられている。スピンドルハウジング４０は、緩衝部材４２を介して保持部材３８の底面に支持されている。

スピンドルハウジング４０には、スピンドル４４の一部が収容されている。スピンドル４４は、スピンドルハウジング４０に回転可能に支持される。スピンドル４４の上端には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。回転駆動源を動作させると、スピンドル４４は回転軸４６の周りに回転する。

スピンドル４４の下端は、保持部材３８の底部よりも下方に位置している。スピンドル４４の下端側には、円盤状のホイールマウント４８の上面側が連結されている。ホイールマウント４８の下面側には、円環状の研削ホイール（加工具）５０の上面側が装着されている。

研削ホイール５０は、円環状のホイール基台５２を有する。ホイール基台５２は、アルミニウム等の金属で形成され、被加工物の径に対応する径とされる。このホイール基台５２の上面側がホイールマウント４８の下面側に連結される。つまり、研削ホイール５０は、ホイールマウント４８を介してスピンドル４４の先端に装着される。

ホイール基台５２の下面（一面）側には、環状に配された複数の研削砥石５４が設けられている。各研削砥石５４は、例えば、ビトリファイドやレジノイド等の結合材に、ダイヤモンドやｃＢＮ（cubic boron nitride）等の砥粒を混合し、混合体を焼結することで形成されている。スピンドル４４を回転軸４６の周りに回転させて研削ホイール５０を回転させると、研削砥石５４が環状軌道上を回転移動する。

研削装置２で被加工物１を研削する際には、表面１ａにテープ状の保護部材３が貼着された被加工物１を保護部材３を介してチャックテーブル６の保持面６ｃ上に載せ、チャックテーブル６で被加工物１を吸引保持する。これにより、被加工物１の被研削面となる裏面１ｂを上方に露出させる。そして、Ｙ軸移動機構８を作動させてチャックテーブル６を研削ユニット２２の下方に移動させる。

その後、研削ホイール５０と、チャックテーブル６と、をそれぞれの回転軸の周りに回転させ、昇降ユニット（Ｚ軸移動機構）２４を作動させて研削ユニット２２の下降を開始する。そして、円環軌道上を移動する研削砥石５４の下面が被加工物１の裏面１ｂに当たると、被加工物１の研削が始まる。研削装置２は、被加工物１の厚みを測定できる図示しない厚み測定ユニットを備え、厚み測定ユニットで被加工物１の厚みを監視しながら研削ユニット２２の下降を継続する。

その後、被加工物１の厚みが所定の仕上げ厚みに達したときに研削ユニット２２の下降を終了し研削ユニット２２を上昇させる。すると、仕上げ厚みに薄化された被加工物１が得られる。このように、研削ユニット（加工ユニット）２２は、チャックテーブル６に保持された被加工物１を研削（加工）する。

なお、被加工物１を研削する間、被加工物１及び研削砥石５４との間の摩擦により摩擦熱が生じる。摩擦熱により被加工物１、研削砥石５４等の温度が変化すると、これらが熱膨張したり加工条件が変化したりして、所望の研削結果が得られないことがある。また、研削を実施する間、被加工物１及び研削砥石５４が消耗して加工屑が生じる。そこで、被加工物１の研削を実施する間、純水等で構成される研削水が被加工物１及び研削砥石５４に供給され、加工屑及び摩擦熱が研削水により除去される。

また、スピンドル２０，４４をそれぞれに接続された駆動源を作動させて回転させると、駆動源及びスピンドル２０，４４の温度が上昇し、スピンドル２０，４４等が熱膨張する。すると、被加工物１を精密に研削（加工）できないだけでなく、スピンドル２０，４４を収容するスピンドルハウジング２０ａ，４０内の壁面に膨張したスピンドル２０，４４が接触して、スピンドル２０，４４が適切に回転できなくなる。

そこで、研削装置２は、スピンドルハウジング２０ａ，４０の内部を通る冷却水路を含む冷却機構を備える。冷却水路は、スピンドル２０，４４の周囲を巡る。冷却水路を進む冷却水は、スピンドル２０，４４や駆動源との間で熱交換することによりスピンドル２０，４４を所定の温度に保つ。すなわち、スピンドルハウジング２０ａ，４０の内部は、冷却水の作用箇所となる。

また、研削装置２は、スピンドルとしてボールねじ１６を有し、スピンドルに接続されスピンドルを回転させる駆動源としてパルスモータ１８を備えるＹ軸移動機構８に接続された冷却機構を備えてもよい。もしくは、研削装置２は、スピンドルとしてボールねじ３４を有し、スピンドルに接続されスピンドルを回転させる駆動源としてパルスモータ３６を備える昇降ユニット（Ｚ軸移動機構）２４に接続された冷却機構を備えてもよい。

さらに、研削装置２は、チャックテーブル６の内部に通された冷却水路を含む冷却機構を備えてもよく、冷却水によりチャックテーブル６及び被加工物１の温度を一定に保ち、被加工物１等の熱膨張を抑制してもよい。

このように、研削装置２には、冷却水が流れる冷却水路が設けられる。冷却水路を備える冷却機構は、冷却水が貯留されたタンク（冷却水供給源）を備える。冷却水は、例えば、純水である。ただし、冷却水はこれに限定されない。冷却水路は、冷却水を送る経路となるとともに、冷却対象において熱を吸収した使用済みの冷却水をタンクに戻す経路となる。すなわち、研削装置２では、冷却水が冷却水路を循環することにより冷却対象の熱を吸収して該対象の温度を一定に保つ。

以下、研削ユニット２２を冷却する冷却機構を例に、本実施形態について説明する。図２には、研削ユニット２２のスピンドルハウジング４０に通された冷却水路６６を備え、研削ユニット２２を冷却する冷却機構５６が線及びブロックにより示されている。冷却機構５６は、冷却水が貯留されるタンク（冷却水供給源）６０を備える。

冷却機構５６は、タンク５８に貯留された冷却水を吸い出して冷却水路６６に流すポンプ（不図示）をさらに備える。ポンプは、タンク５８に内蔵されてもよい。さらに、冷却機構５６は、ポンプが冷却水路６６に送る冷却水の温度を調整する調温器（不図示）をさらに備えてもよい。調温器は、例えば、電力駆動のペルチェ素子や電力不要のヒートシンク等を含み構成される冷却ユニットを備え、冷却水の温度を所定の温度に調整する機能を有する。なお、調温器は、電熱線等の加熱ユニットを備えてもよい。

さらに、冷却機構５６は、対象物の冷却に使用されタンク５８に戻された冷却水に紫外線等を照射して殺菌する紫外線照射装置や、冷却水に含まれる微粒子を除去するフィルター等を備えてもよい。または、冷却機構５６は、冷却水を貯留するタンク５８と、冷却水を冷却水路６６に送液するポンプと、冷却水の温度を調整する調温器と、を備える冷却水供給ユニットを備えてもよい。なお、タンク５８等は密閉されている必要はなく、大気と連通していてもよい。

冷却水路６６は、ポンプによりタンク５８から供給された冷却水がスピンドルハウジング４０に達する経路となる供給経路６０と、スピンドルハウジング４０の内部で熱を吸収した冷却水がタンク５８に戻る経路となる排出経路６２，６４と、を備える。研削装置２は、冷却水路６６を構成するパイプ状の供給経路６０及び排出経路６２，６４を通して冷却水を循環させることにより駆動源やスピンドル４４等の所定の冷却対象を冷却する。

ポンプはこの循環する冷却水の駆動源であり、研削装置２は被加工物１を研削する際にポンプを作動させて冷却水を循環させることにより研削ユニット２２を所定の温度に保つ。研削装置２が停止している間は、ポンプが停止される。このとき、冷却水路６６を流れている水はその場に留まる。

研削装置２を移設する際や、研削装置２を長時間にわたり停止させる際に冷却水路６６に水が残ったままでいると、雑菌が繁殖したり、供給経路６０及び排出経路６２，６４等が劣化したり、水漏れが生じたりする場合があり、問題となる。そこで、冷却水路６６に残る水を排出する作業が実施される。

その後、所定の位置に研削装置２を据え付けた後や、研削装置２の稼働を再開するとき、または、新しい研削装置２の使用を開始するときには、冷却水路６６に入り込んだエアを排除するために、冷却水路６６に水を流し込む。ただし、エアを完全に冷却水路６６から排除するのは容易ではない。その上、従来は冷却水路６６にエアが残存していないことを確認する手段がなかった。

冷却水路６６にエアが残存し続けていると冷却水路６６における冷却水の流れが想定された通りにはならないため、冷却機構５６がスピンドル４４等の冷却対象を期待された通りに冷却できない場合がある。また、冷却対象の近傍において冷却水路６６にエアが残存すると、エアが残存する位置に冷却水が到達できないため、冷却対象に局所的に冷却されない部分が生じることもある。

さらに、冷却水路６６には、ポンプにより所定の供給圧力に高い精度で調整された冷却水が流れる。これにより、所定の冷却対象の温度が精密に維持される。しかしながら、冷却水路６６にエアが残存していると冷却水路６６内の冷却水の圧力が変動しやすい。そのため、冷却水の供給圧力の調整が困難となり、冷却対象を精密に所定の温度に冷却できない。

そこで、冷却水路６６に残存するエアの排出を完了できるように、本実施形態に係るエア抜き機構６８が冷却機構５６に組み込まれて使用される。以下、本実施形態に係るエア抜き機構６８を中心に説明を続ける。特に、エア抜き機構６８は、冷却水路６６の排出経路６２，６４に設けられることが好ましい。

図２には、線等で表現された冷却水路６６の排出経路６２，６４に設けられたエア抜き機構６８が同様に線等で描かれている。また、図３は、エア抜き機構６８を模式的に示す一部断面側面図である。エア抜き機構６８は、冷却水路６６の排出経路６２，６４中に設けられた分岐機構６９を備える。分岐機構６９は、スピンドルハウジング４０側（冷却対象側、作用箇所側）の排出経路６２に接続される流入路６９ａと、上向き路６９ｃと、タンク５８側の排出経路６４に接続された下向き路６９ｂと、に分岐している。

最も簡便に分岐機構６９を冷却水路６６に組み込む方法は、冷却水路６６の排出経路６２，６４を構成する配管を切断し、分岐機構６９の流入路６９ａをスピンドルハウジング４０側の排出経路６２に接続する。それとともに、分岐機構６９の下向き路６９ｂをタンク５８側の排出経路６４に接続する。

ここで、分岐機構６９は、流入路６９ａと、上向き路６９ｃと、下向き路６９ｂと、の三方の出口を有する配管状の部材である。分岐機構６９の内部において、流入路６９ａと、上向き路６９ｃと、下向き路６９ｂと、は互いに接続されている。

なお、図３に示す分岐機構６９では、上向き路６９ｃ及び流入路６９ａが直交しており、下向き路６９ｂ及び流入路６９ａが直交している。また、上向き路６９ｃ及び下向き路６９ｂが一直線状に並んでいる。すなわち、図３では、分岐機構６９の形状が横に倒されたＴ字状となっている。しかしながら、分岐機構６９の形態はこれに限定されない。分岐機構６９の形状はＹ字状でもよく、流入路６９ａ、下向き路６９ｂ、及び上向き路６９ｃは、分岐機構６９の中心から互いに１２０°異なる方向に向けられていてもよい。

また、分岐機構６９では、エア抜き機構６８に組み込まれるまで、流入路６９ａと、上向き路６９ｃと、下向き路６９ｂと、が互いに区別されなくてもよい。分岐機構６９がエア抜き機構６８に組み込まれたとき、分岐機構６９のいずれかの路が上方に向けられて上向き路６９ｃとなる。このとき、上向き路６９ｃは、下向き路６９ｂよりも高い位置に位置付けられる。または、上向き路６９ｃの向きは、下向き路６９ｂの向きよりも鉛直方向上方に近くなる。

したがって、分岐機構６９の上向き路６９ｃは、鉛直方向上方に厳密に向けられている必要はない。また、分岐機構６９の下向き路６９ｂは、鉛直方向下方に厳密に向けられている必要はない。

冷却水路６６を進行する冷却水は排出経路６２を進行し、流入路６９ａから分岐機構６９に進む。そして、冷却水は、重力に従って下向き路６９ｂに進行して排出経路６４を進行する。その一方で、冷却水路６６に残るエアは、水に浮かびつつ流入路６９ａから分岐機構６９に進み、上向き路６９ｃ側に進行する。

本実施形態に係るエア抜き機構６８は、一端が分岐機構６９の上向き路６９ｃに接続され他端に排気口７０を備える排気路７１を備える。分岐機構６９では気液分離が生じ、エアは上向き路６９ｃに接続された排気路７１を進行する。さらに、エア抜き機構６８は、排気路７１中の液体または気体を検知するセンサ７２を有する。その上、エア抜き機構６８は、排気路７１中のセンサ７２と、排気口７０と、の間に設けられ、排気路７１を開閉する開閉機構７４を有する。

センサ７２は、排気路７１中の液体または気体を検知可能であれば、特に構成に制限はない。例えば、センサ７２には、光センサ、超音波センサ、ＬＥＤ光屈折式センサ、ＬＥＤ光吸収式センサ、赤外線式センサ等の各種のセンサを適用できる。

例えば、センサ７２が光センサである場合、排気路７１は、光を透過する透過部７１ａを有する。そして、光センサであるセンサ７２は、透過部７１ａに光を入射させる発光部７２ａと、透過部７１ａを抜けた該光を受ける受光部７２ｂと、を備える。センサ７２は、受光部７２ｂで受光した光から排気路７１に進行した気体の有無、または、液体の有無を検出する。

開閉機構７４は、配管状の排気路７１を開閉可能であれば特に構成に制限はない。開閉機構７４は、例えば、電磁弁（ソレノイドバルブ）や手動式のバルブである。開閉機構７４が電磁弁である場合、開閉機構７４はセンサ７２の検出結果に連動して制御されるとよい。

より詳細には、開閉機構７４は、センサ７２が排気路７１中のエアを検知したとき、または、排気路７１中の冷却水を検知しないときに排気路７１を開状態とする。そして、開閉機構７４は、センサ７２が排気路７１中のエアを検知しないとき、または、排気路７１中の冷却水を検知するときに排気路７１を閉状態とする。

次に、このように構成されたエア抜き機構６８による冷却水路６６に残存するエアの排出動作について説明する。まず、タンク５８に貯留される冷却水をポンプで汲み上げ、供給経路６０に冷却水を流す。冷却水は、冷却水路６６を進行してスピンドルハウジング４０の内部に供給される。その後、冷却水が排出経路６２を進行し、分岐機構６９に到達する。

このとき、冷却水にエアが混入していない場合、または、冷却水に混入したエアが極めて少ない場合、分岐機構６９の内部で浮き上がり排気路７１に進行するエアはない。そのため、センサ７２が排気路７１中の冷却水を検出する。または、センサ７２が排気路７１中のエアを検出しない。そのため、開閉機構７４は排気路７１を閉状態とする。

開閉機構７４により排気路７１が閉じられている場合、冷却水はそれ以上排気路７１を進むことはなく、排気口７０に到達しない。そのため、冷却水は分岐機構６９の下向き路６９ｂから排出経路６４に進行し、タンク５８に戻る。そして、開閉機構７４により排気路７１が閉じられている場合、冷却水路６６における冷却水の供給圧力は低下しないため、冷却水は作用箇所であるスピンドルハウジング４０の内部に想定された通りに適切に供給される。

その一方で、冷却水にエアが混入していた場合、冷却水が分岐機構６９に到達したとき、エアが分岐機構６９の内部で浮き上がり上向き路６９ｃから排気路７１に進行する。センサ７２は、排気路７１にエアが進行したことを検出する。より詳細には、排気路７１の内部を上昇するエアの気泡をセンサ７２が検出する。または、排気路７１の上方にエアが溜まり、排気路７１中で冷却水が下方に押し出されて、センサ７２によりエアが検出される状態となるか、センサ７２で冷却水が検出されなくなる状態となる。

この場合、開閉機構７４は排気路７１を開状態とする。すると、エアが開閉機構７４を通過して排気路７１をさらに進み、エアが排気口７０に到達して冷却水路６６の外部に排出される。

そして、排気路７１からエアが十分に排出されると、排気路７１の水位が上昇してセンサ７２によりエアが検出されなくなる状態となるか、センサ７２で冷却水が検出される状態となる。または、排気路７１を上昇するエアの気泡が検出されなくなる。このとき、開閉機構７４は排気路７１を閉状態に切り替える。すなわち、排気口７０が閉じられるため、冷却水路６６を進行する冷却水の供給圧力が再び所定の値に維持される。

なお、研削装置２の稼働中に何等かの理由により冷却機構５６の冷却水路６６にエアが混入した場合、エアが分岐機構６９に到達して上向き路６９ｃから排気路７１に進出する。すると、センサ７２の検知結果に基づいて開閉機構７４が開き、エアが冷却水路６６から排出される。したがって、エア抜き機構６８は、研削装置２の冷却水路６６に初めて水が流されるとき以外の場面においても活用される。

以上に説明したように、エア抜き機構６８を冷却機構５６に備える加工装置（研削装置２）では冷却水路６６からエアが排除されたために、冷却水路６６における冷却水の供給圧力が安定化する。また、冷却水路６６の供給が冷却水路６６に残存するエアにより妨げられることがなく、冷却対象物をムラなく予定された通りに冷却できる。

また、センサ７２がエアを検出しないとき、または、冷却水を検出しているとき、冷却水路６６にエアが混入していないことが確認される。従来は冷却水路６６にエアが混入していないことを確認する手段が存在していなかたったが、本実施形態に係るエア抜き機構６８では、センサ７２を利用することで冷却水路６６へのエアの混入の有無を確認できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、スピンドル４４が回転可能に収容されたスピンドルハウジング４０の内部において、スピンドル４４や駆動源を冷却する冷却機構５６にエア抜き機構６８が組み込まれる場合について説明した。しかしながら、本発明の一態様はこれに限定されない。

例えば、エア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構５６は、スピンドル４４等以外の冷却対象物を冷却してもよい。すなわち、冷却機構５６が冷却する冷却対象物に特に制限はなく、チャックテーブル６を回転される駆動源やスピンドル２０を冷却してもよい。また、エア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構は、Ｙ軸移動機構８や昇降ユニット（Ｚ軸移動機構）２４の構成要素を冷却してもよい。

さらに、上記実施形態では、エア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構５６が研削装置２に配設される場合を例に説明したが、本実施形態に係るエア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構５６は、研削装置２以外の加工装置で使用されてもよい。例えば、エア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構５６は、切削装置、レーザ加工装置、研磨装置等の各種の加工装置に適用可能である。

また、エア抜き機構６８が組み込まれた冷却機構５６は、加工装置以外の装置等に適用されてもよい。例えば、半導体ウェーハ等の被加工物を加工の前後で検査する検査装置に当該冷却機構５６が適用されてもよく、検査装置でスピンドルを回転させる駆動源を当該冷却機構５６が冷却してもよい。

なお、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。

１ 被加工物
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 保護部材
２ 研削装置
４ 基台
４ａ 凹部
４ｂ 防塵防滴カバー
６ チャックテーブル
６ａ 枠体
６ｂ 多孔質プレート
６ｃ 保持面
６ｄ テーブル基台
８ Ｙ軸移動機構
１０ ガイドレール
１２ 移動テーブル
１４ ナット部
１６ ボールねじ
１８ パルスモータ
２０ スピンドル
２０ａ スピンドルハウジング
２２ 研削ユニット
２４ 昇降ユニット
２６ 支持部
２８ ガイドレール
３０ 移動プレート
３２ ナット部
３４ ボールねじ
３６ パルスモータ
３８ 保持部材
４０ スピンドルハウジング
４２ 緩衝部材
４４ スピンドル
４６ 回転軸
４８ ホイールマウント
５０ 研削ホイール
５２ ホイール基台
５４ 研削砥石
５６ 冷却機構
５８ タンク
６０ 供給経路
６２，６４ 排出経路
６６ 冷却水路
６８ エア抜き機構
６９ 分岐機構
６９ａ 流入路
６９ｂ 下向き路
６９ｃ 上向き路
７０ 排気口
７１ 排気路
７１ａ 透過部
７２ センサ
７２ａ 発光部
７２ｂ 受光部
７４ 開閉機構

Claims (4)

1. スピンドルに接続され該スピンドルを回転させる駆動源と、該スピンドルと、の一方または両方を冷却する冷却機構において、冷却水が循環する冷却水路中のエアを排除できるエア抜き機構であって、
   該冷却機構は、
   該冷却水が流れる該冷却水路と、
   該冷却水が貯留されるタンクと、
   該タンクに貯留された該冷却水を該冷却水路に流すポンプと、を備え、
   該冷却水路は、
   該ポンプにより該タンクから供給された該冷却水が作用箇所に達する経路となる供給経路と、
   該作用箇所で熱を吸収した該冷却水が該タンクに戻る経路となる排出経路と、を備え、
   該エア抜き機構は、
   該冷却水路の該排出経路中に設けられ、該作用箇所側の該排出経路に接続される流入路と、上向き路と、該タンク側の該排出経路に接続される下向き路と、に分岐する分岐機構と、
   一端が該分岐機構の該上向き路に接続され、他端に排気口を備える排気路と、
   該排気路中の液体または気体を検知するセンサと、
   該排気路中の該センサと、該排気口と、の間に設けられ、該排気路を開閉する開閉機構と、を有し、
   該開閉機構は、
   該センサが該排気路中のエアを検知したとき、または、該排気路中の該冷却水を検知しないときに該排気路を開状態とし、
   該センサが該排気路中のエアを検知しないとき、または、該排気路中の該冷却水を検知するときに該排気路を閉状態とする
   ことを特徴とするエア抜き機構。
2. 該排気路は、光を透過する透過部を有し、
   該センサは、該透過部に光を入射させる発光部と、該透過部を抜けた該光を受ける受光部と、を備える光センサであることを特徴とする請求項１に記載のエア抜き機構。
3. 被加工物を加工する加工装置であって、
   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保持された該被加工物を加工する加工具と、該加工具を先端に装着したスピンドルと、該スピンドルに接続され該スピンドルを回転させる駆動源と、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、を備える加工ユニットと、
   該スピンドルハウジングの内部を通り冷却水が流れる冷却水路と、該冷却水が貯留されるタンクと、該タンクに貯留された該冷却水を該冷却水路に流すポンプと、を備える冷却機構と、を含み、
   該冷却水路は、
   該ポンプにより該タンクから供給された該冷却水が該スピンドルハウジングに達する経路となる供給経路と、
   該スピンドルハウジングで熱を吸収した該冷却水が該タンクに戻る経路となる排出経路と、
   該排出経路に設けられたエア抜き機構と、を備え、
   該エア抜き機構は、
   該冷却水路の該排出経路中に設けられ、該スピンドルハウジング側の該排出経路に接続される流入路と、上向き路と、該タンク側の該排出経路に接続された下向き路と、に分岐する分岐機構と、
   一端が該分岐機構の該上向き路に接続され、他端に排気口を備える排気路と、
   該排気路中の液体または気体を検知するセンサと、
   該排気路中の該センサと、該排気口と、の間に設けられ、該排気路を開閉する開閉機構と、を有し、
   該開閉機構は、
   該センサが該排気路中のエアを検知したとき、または、該排気路中の該冷却水を検知しないときに該排気路を開状態とし、
   該センサが該排気路中のエアを検知しないとき、または、該排気路中の該冷却水を検知するときに該排気路を閉状態とする
   ことを特徴とする加工装置。
4. 該排気路は、光を透過する透過部を有し、
   該センサは、該透過部に光を入射させる発光部と、該透過部を抜けた該光を受ける受光部と、を備える光センサであることを特徴とする請求項３に記載の加工装置。

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