冷却液供給機構を備えたワーク用真空吸着装置
【課題】ワーク用真空吸着装置のロータリージョイントに微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構に、冷却液の流量が適正流量範囲内にあるかどうかを簡単かつ正確に見分けることが可能な視認装置を付設する。
【解決手段】視認装置の透明なケース２４に、小径孔部２７Ａと大径孔部２７Ｂとからなる流路孔２７を鉛直に形成すると共に、両孔部のうち少なくとも小径孔部２７Ａの孔径Ｄａを均一に形成し、上記流路孔２７の内部に比重が冷却液より大きい球状のフロート２８を昇降自在に収容し、上記小径孔部２７Ａの内周と上記フロート２８の外周との間に形成されるギャップＧａを、適正流量の冷却液が流通不能な大きさに形成すると共に、上記大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間に形成されるギャップＧｂを、適正流量の冷却液が流通可能な大きさに形成する。
【解決手段】視認装置の透明なケース２４に、小径孔部２７Ａと大径孔部２７Ｂとからなる流路孔２７を鉛直に形成すると共に、両孔部のうち少なくとも小径孔部２７Ａの孔径Ｄａを均一に形成し、上記流路孔２７の内部に比重が冷却液より大きい球状のフロート２８を昇降自在に収容し、上記小径孔部２７Ａの内周と上記フロート２８の外周との間に形成されるギャップＧａを、適正流量の冷却液が流通不能な大きさに形成すると共に、上記大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間に形成されるギャップＧｂを、適正流量の冷却液が流通可能な大きさに形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハのようなディスク形ワークを加工する際に該ワークを真空吸着して回転させるワーク用真空吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウエハ等のワークの外周のエッジ部分を研磨加工するエッジポリッシュ装置においては、該ワークを保持して回転させるため、真空吸着装置が使用される。この真空吸着装置は、図１に示すように、ワークＷを吸着するための吸着孔３を上面に有する円盤形のチャックテーブル１と、このチャックテーブル１に固定的に連結されて内部に上記吸着孔３に通じる通孔４を有するスピンドル２とを有していて、このスピンドル２が、機枠５に固定されたホルダ６にベアリング７を介して回転自在に支持され、プーリ８に連結された図示しないモータによって駆動回転されるように構成されている。
【０００３】
また、上記スピンドル２の下端部には、ロータリージョイント１０が連結されると共に、該ロータリージョイント１０に、複数（３つ）のポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備えたポートブロック１１が連結され、該ポートブロック１１の各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３に真空源１２とエア源１３と純水源１４とがそれぞれバルブ等による通断機構１５を介して接続されている。そして、上記チャックテーブル１にワークＷを研磨加工のために吸着する際には、上記真空源１２から負圧が上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に供給され、加工終了後にワークＷをチャックテーブル１から剥離する時は、上記純水源１４及びエア源１３から純水及びエアが上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に順次供給されるようになっている。
【０００４】
このように、真空吸着装置においては、回転するスピンドル２内の通孔４に対して負圧や流体などを供給するため上記ロータリージョイント１０が使用されている。このロータリージョイント１０は、上記スピンドル２に対して相対的に回転しながらシール状態で摺接する回転シール部を有していて、この回転シール部を通じて該スピンドル２に負圧や流体を供給するものであるが、半導体製造装置で用いられるロータリージョイント１０は、金属イオンその他の不純物溶質を極力低減させる必要があるため、上記回転シール部に、一般産業用のロータリージョイントで使用される安定した寿命の材料を使用することができず、その結果、この回転シール部の摩擦熱によって短期間でシール不良を生じるなどの問題があった。
【０００５】
この問題は、例えば特許文献１及び２に開示されているように、上記回転シール部に冷却水やオイル等の冷却液を供給して摩擦熱を取り除くことにより解消することが可能であるが、その場合、冷却液の流量が多過ぎると却って回転シール部のシール性を損なうおそれがあり、逆に、流量が少な過ぎると十分な冷却効果を得られない。このため、冷却液の流量は適正でなければならず、その適正流量は、通常のロータリージョイント１０で２０〜５０ｃｃ／ｍｉｎ程度と非常に微少である。また、適正流量の冷却液が流れているかどうかを監視することも重要であり、その監視も視認によるものであることが望ましい。
【０００６】
一方、流体の流量を測定する場合、一般に流量計が使用される。特許文献３〜７には、流量を外部から視認可能な各種流量計が開示されている。これらの流量計は、透明ケースの内部のテーパー状をした流路孔内にフロートが収容されていて、このフロートが、流路孔内を流れる流体の流量に応じた位置を占めるように構成されたものである。
【０００７】
ところが、このような構成を有する公知の流量計を上記冷却液の視認に用いた場合、該冷却液の流量が微少であるためフロートが殆ど反応せず、その流量が適正流量範囲内にある場合と適正流量より少ない場合又は多い場合とで上記フロートの占める位置が殆ど変わらないため、そのときの流量が適正流量範囲内にあるのかどうかを正確に見分けることは困難である。また、流路孔の孔径を微少流量用に小さく調整したとしても、流れの有無は検知できるが、過敏に反応してしまい、流れが適正流量範囲内にあるのかどうかを正確に見分けることは困難である。従って、上記真空吸着装置のロータリージョイントに微少な限定流量の冷却液を供給する場合に、視認装置として用いることはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３３４９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３０６６５号公報
【特許文献３】特開昭４７−１５１７１号公報
【特許文献４】特開昭６２−１０３５２０号公報
【特許文献５】特開２００７−３２７８１８号公報
【特許文献６】実開平５−９０３２７号公報
【特許文献７】実開平７−１８２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の目的は、ロータリージョイントに微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構を備えたワーク用真空吸着装置において、上記冷却液供給機構に、適正流量の冷却液が流れているかどうかを簡単かつ正確に見分けることが可能な視認装置を付設することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明は、ワークを吸着するための吸着孔を有するチャックテーブルと、このチャックテーブルに固定的に連結されて内部に上記吸着孔に通じる通孔を有する回転自在のスピンドルと、上記通孔を真空源とワーク剥離用の流体源とに接続するためこのスピンドルに相対的に回転自在に連結されたロータリージョイントと、該ロータリージョイントの回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構とを有するワーク用真空吸着装置において、上記冷却液供給機構が、冷却液の流れを視認するための視認装置を有し、該視認装置は、冷却液導入口及び冷却液導出口を有する透明なケースと、該ケースの内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口及び冷却液導出口に連通し、内部を冷却液が上向きに流れる円形断面の流路孔と、該流路孔の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在なるように収容された球状のフロートとを有し、上記フロートの比重は冷却液の比重より大きく、上記流路孔は、上記冷却液導入口に通じる小径孔部と、該小径孔部の上方に位置して上記冷却液導出口に通じる大径孔部とからなっていて、小径孔部の孔径は大径孔部の孔径より小さく、かつ、両孔部のうち少なくとも小径孔部は孔径が均一であり、上記小径孔部の内周と上記フロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通不能な幅に設定され、また、上記大径孔部の内周とフロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通可能な幅に設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において好ましくは、上記小径孔部の上端部と大径孔部の下端部とが、両孔部相互間の径差により形成される水平な段部を介して相互に連なっていることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、視認装置の流路孔内を流れる冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、フロートが小径孔部の下端の過少流量指示位置に止まり、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、フロートが上記小径孔部内を上昇して大径孔部内に進入すると共に、該大径孔部内において冷却液の流量に応じた適正流量指示位置を占め、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、フロートが上記大径孔部内を過剰流量指示位置まで上昇する。このように、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合とない場合とで上記フロートが全く異なる指示位置を占めるため、このフロートを見ることによって適正流量の冷却液が供給されているか否かを簡単かつ確実に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図は本発明に係るワーク用真空吸着装置の一実施形態を示すものである。この真空吸着装置は、半導体ウエハ等のディスク形ワークＷを吸着するための吸着孔３を上面に有するチャックテーブル１と、このチャックテーブル１に固定的に連結されて内部に上記吸着孔３に通じる通孔４を有する回転自在のスピンドル２と、上記通孔４を真空源１２とワーク剥離用の流体源（エア源１３及び純水源１４）とに接続するためこのスピンドル２に相対的に回転自在なるように連結されたロータリージョイント１０と、該ロータリージョイント１０に接続されたポートブロック１１と、上記ロータリージョイント１０の回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構１８とを有している。
【００１４】
上記チャックテーブル１、スピンドル２、ロータリージョイント１０及びポートブロック１１の構成については、「背景技術」の項で既に説明した通りであるため、重複を避ける意味で同じ構成部分についての再度の説明は省略することとする。
【００１５】
上記冷却液供給機構１８は、上記ロータリージョイント１０の冷却液入口１９に接続された冷却液供給部１８ａと、冷却液出口２０に接続された冷却液排出部１８ｂとで構成されている。上記冷却液供給部１８ａには、純水やオイル等の冷却液を供給する冷却液源２１と、該冷却液源２１から供給される冷却液の流量をロータリージョイント１０の冷却に適した微少な限定流量に設定するレギュレータ２２と、このレギュレータ２２で流量設定された冷却液の流れを視認するための視認装置２３とが接続され、冷却液排出部１８ｂは、図示しない排水処理ラインに接続されている。上記冷却液の適正な流量範囲は、例えば２０〜５０ｃｃ／ｍｉｎである。
【００１６】
上記視認装置２３は、図２に示すように、下端部に冷却液導入口２５を有しかつ上端部に冷却液導出口２６を有する円柱形又は角柱形をした透明なケース２４と、該ケース２４の内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口２５と冷却液導出口２６とに連通し、内部を冷却液がこの冷却液導入口２５から冷却液導出口２６に向けて上向きに流れる円形断面の流路孔２７と、該流路孔２７の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在に収容された球状のフロート２８とを有している。
【００１７】
上記流路孔２７は、上記冷却液導入口２５に上記フロート２８の直径より小さい孔径の導入孔２９を介して通じる下側の小径孔部２７Ａと、上記冷却液導出口２６に通じる上側の大径孔部２７Ｂとからなっていて、これらの小径孔部２７Ａと大径孔部２７Ｂとが、流路孔２７の全長のほぼ１／２ずつを占めている。しかし、これら両孔部２７Ａ，２７Ｂの長さは互いに等しくある必要はなく、一方が他方より長くても短くても構わない。また、これらの小径孔部２７Ａ及び大径孔部２７Ｂの長さは、後述するフロート２８が指示位置を変えたことを確実に視認できるように、該フロート２８の直径の２倍以上、好ましくは２〜６倍程度とすることが望ましく、図示した例では約３〜４倍程に形成されている。
【００１８】
図２及び図３から明らかなように、上記小径孔部２７Ａの孔径Ｄａは、該小径孔部２７Ａの全長にわたって均一であると共に、該小径孔部２７Ａとフロート２８との径差に基づく微小な幅のギャップＧａが、該小径孔部２７Ａの内周とフロート２８の外周との間に介在するような大きさに形成され、このギャップＧａの幅（従ってギャップＧａの面積）と冷却液の流量との関係が、次のように設定されている。即ち、流路孔２７内を流れる冷却液の流量がロータリージョイント冷却のための適正流量より少ない場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧａを流通できるが、上記冷却液の流量が適正流量範囲内にあるか又は適正流量より多い場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧａを流通できないように設定されている。従って、上記フロート２８は、冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、冷却液の流れに押し上げられることなく上記小径孔部２７Ａの下端の過少流量指示位置Ａに止まり、冷却液の流量が適正流量範囲内にあるか又は適正流量より多い場合には、冷却液の流れに押し上げられて該小径孔部２７Ａ内を上昇し、上記大径孔部２７Ｂ内に進入することになる。
【００１９】
また、上記大径孔部２７Ｂの孔径Ｄｂは、該大径孔部２７Ｂの全長にわたって均一であると共に、上記小径孔部２７Ａの孔径Ｄａより大きく形成されており、従って、該大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間に形成されるギャップＧｂの幅は、上記小径孔部２７ＡにおけるギャップＧａの幅より大きい。そして、この大径孔部２７ＢにおけるギャップＧｂの幅（従ってギャップＧｂの面積）と冷却液の流量との関係が、次のように設定されている。即ち、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧｂを流通できるが、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧｂを流通できないように設定されている。従って、上記フロート２８は、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、該大径孔部２７Ｂの下端部近傍において冷却液の流量に応じた適正流量指示位置Ｂを占め、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、冷却液の流れに押し上げられて該大径孔部２７Ｂ内を上端部まで上昇し、過剰流量指示位置Ｃを占めることになる。
【００２０】
上記大径孔部２７Ｂの上端部には、孔の開いたストッパ３０が設けられていて、このストッパ３０に当接する位置が上記フロート２８の過剰流量指示位置Ｃとされている。
また、上記小径孔部２７Ａの上端部と大径孔部２７Ｂの下端部とは、両者の径差により形成される水平な段部３１を介して相互に連なっている。
上記フロート２８は、冷却液より比重の大きい材料で形成されている。
【００２１】
上記構成を有する真空吸着装置において、加工のためワークＷを上記チャックテーブル１に吸着させる際には、上記真空源１２から負圧が上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に供給され、この通孔４から上記チャックテーブル１の吸着孔３に供給されて該ワークＷが吸着される。そして、その状態で上記スピンドル２がモータにより駆動回転されることにより、上記チャックテーブル１が回転し、上記ワークＷに対する研磨等の加工が施される。
加工が終了すると、上記スピンドル２及びチャックテーブル１の回転は停止され、負圧が遮断されて代わりに純水源１４及びエア源１３から純水及びエアが上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に順次供給され、上記ワークＷがチャックテーブル１から剥離される。
【００２２】
上記スピンドル２の回転時に上記ロータリージョイント１０には、上記冷却液供給機構１８の冷却液供給部１８ａを通じて微少な限定流量の冷却液が供給される。この冷却液は、冷却液入口１９からロータリージョイント１０の内部の回転シール部の回りに流入し、この回転シール部を冷却して冷却液出口２０から流出する。
上記冷却液出口２０から流出した冷却液は、上記冷却液供給機構１８の冷却液排出部１８ｂを通じて図示しない排水処理ラインに送られる。
【００２３】
上記ロータリージョイント１０に供給される冷却液は、上記冷却液供給機構１８の冷却液供給部１８ａに接続された視認装置２３により、適正流量の冷却液が流れているかどうかを視認することができる。
即ち、上記ロータリージョイント１０に冷却液が全く供給されていない場合、図２において、上記フロート２８は、上記導入孔２９の孔縁２９ａに当接して該導入孔２９を塞ぐ初期位置を占めているが、この状態から冷却液が供給されると、該フロート２８は、冷却液に押し上げられて上記孔縁２９ａから離れ、以下に詳述するように、冷却液の流量に応じて過少流量指示位置Ａと適正流量指示位置Ｂと過剰流量指示位置Ｃとの何れかの指示位置を占める。
【００２４】
先ず、上記冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、全流量の冷却液が上記フロート２８の外周と小径孔部２７Ａの内周との間のギャップＧａを流通できるため、該フロート２８は、冷却液に押し上げられることなく、上記孔縁２９ａから僅かに離れた上記過少流量指示位置Ａに止まり、冷却液の流量が適正流量より少ないことを指示する。
【００２５】
次に、上記ロータリージョイント１０に適正流量の冷却液が供給されている場合には、一部の冷却液しか上記ギャップＧａを流通できないため、上記フロート２８は、該冷却液により小径孔部２７Ａ内を押し上げられて大径孔部２７Ｂ内に進入し、該大径孔部２７Ｂの下端部近傍における上記適正流量指示位置Ｂを占める。この適正流量指示位置Ｂにおいては、上記フロート２８の外周と大径孔部２７Ｂの内周との間のギャップＧｂを全流量の冷却液が流通できるため、該フロート２８は、それ以上大径孔部２７Ｂ内を冷却液に押し上げられることなく、上記適正流量指示位置Ｂに止まって冷却液の流量が適正流量であることを指示する。
【００２６】
上記適正流量指示位置Ｂは、冷却液の流量に応じて若干の上下幅を有していて、該冷却液の流量が適正流量範囲の下限即ち最少適正流量である場合には、図３に実線で示す適正流量指示位置Ｂａとなり、冷却液の流量が適正流量範囲の上限即ち最大適正流量である場合には、図３に鎖線で示す適正流量指示位置Ｂｂとなり、冷却液の流量が最少適正流量と最大適正流量との間にある場合には、フロート２８の指示位置は、上記適正流量指示位置ＢａとＢｂとの間における冷却液の流量に応じた指示位置となる。
上記適正流量指示位置Ｂａは、上記最少適正流量の冷却液が、上記小径孔部２７Ａの上端の孔縁２７ａとフロート２８との間のギャップＧｃを丁度流通できるが、上記大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間の上記ギャップＧｂは余裕を持って流通し得るような位置であり、従って、このときの上記ギャップＧｃの面積は、ギャップＧｂの面積より小さい。
一方、上記適正流量指示位置Ｂｂは、上記最大適正流量の冷却液が、上記ギャップＧｃとＧｂの両方を丁度流通し得るような位置であり、従って、このときの上記ギャップＧｃの面積は、上記適正流量指示位置ＢａにおけるギャップＧｃの面積より大きく、かつ上記ギャップＧｂの面積と等しいことになる。
なお、上記ギャップＧｃは、上記小径孔部２７Ａの上端の孔縁２７ａとフロート２８の中心とを結ぶ線上に形成されるギャップである。
【００２７】
更に、上記ロータリージョイント１０に適正流量より多い流量（過剰流量）の冷却液が供給されている場合には、一部の冷却液しか上記ギャップＧｂを流通できないため、上記フロート２８は、図２に鎖線で示すように、この冷却液により大径孔部２７Ｂ内をその上端部まで押し上げられ、ストッパ３０に当接する上記過剰流量指示位置Ｃを占めることになる。
【００２８】
ここで、上記過少流量指示位置Ａは流路孔２７の下端部であり、また、上記適正流量指示位置Ｂは流路孔２７のほぼ中央か又は中央に近い位置であり、更に、上記過剰流量指示位置Ｃは流路孔２７の上端部であって、互いの指示位置は離れている。このため、何れの指示位置にフロート２８があるのかを目視により正確に識別することができ、この結果、適正流量の冷却液が流れているか否かを確実かつ正確に視認することができる。
【００２９】
この場合、上記小径孔部２７Ａ及び大径孔部２７Ｂの長さをフロート２８の直径の２倍以上に形成しておくことにより、上記適正流量指示位置Ｂと過少流量指示位置Ａとの間、及び適正流量指示位置Ｂと過剰流量指示位置Ｃとの間が、上記フロート２８の直径の２倍以上離れることになるため、該フロート２８が小さいものであっても、それによる上記各指示位置を混同することなく正確に視認することができる。
【００３０】
上記視認装置２３は、上記冷却液供給機構１８の冷却液排出部１８ｂに設けても良く、あるいは冷却液供給部１８ａと冷却液排出部１８ｂの両方に設けても良い。
また、上記視認装置２３の流路孔２７における大径孔部２７Ｂは、上端の冷却液出口２０に向けて次第に孔径が拡大するように僅かなテーパーが付されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る真空吸着装置の一実施形態を概略的に断面図ある。
【図２】視認装置の拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ チャックテーブル
２ スピンドル
３ 吸着孔
４ 通孔
１０ ロータリージョイント
１２ 真空源
１３ エア源
１４ 純水源
１８ 冷却液供給機構
２３ 視認装置
２４ ケース
２５ 冷却液導入口
２６ 冷却液導出口
２７ 流路孔
２７Ａ 小径孔部
２７Ｂ 大径孔部
２８ フロート
３１ 段部
Ｄａ，Ｄｂ 孔径
Ｇａ，Ｇｂ ギャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハのようなディスク形ワークを加工する際に該ワークを真空吸着して回転させるワーク用真空吸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体ウエハ等のワークの外周のエッジ部分を研磨加工するエッジポリッシュ装置においては、該ワークを保持して回転させるため、真空吸着装置が使用される。この真空吸着装置は、図１に示すように、ワークＷを吸着するための吸着孔３を上面に有する円盤形のチャックテーブル１と、このチャックテーブル１に固定的に連結されて内部に上記吸着孔３に通じる通孔４を有するスピンドル２とを有していて、このスピンドル２が、機枠５に固定されたホルダ６にベアリング７を介して回転自在に支持され、プーリ８に連結された図示しないモータによって駆動回転されるように構成されている。
【０００３】
また、上記スピンドル２の下端部には、ロータリージョイント１０が連結されると共に、該ロータリージョイント１０に、複数（３つ）のポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３を備えたポートブロック１１が連結され、該ポートブロック１１の各ポートＰ１，Ｐ２，Ｐ３に真空源１２とエア源１３と純水源１４とがそれぞれバルブ等による通断機構１５を介して接続されている。そして、上記チャックテーブル１にワークＷを研磨加工のために吸着する際には、上記真空源１２から負圧が上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に供給され、加工終了後にワークＷをチャックテーブル１から剥離する時は、上記純水源１４及びエア源１３から純水及びエアが上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に順次供給されるようになっている。
【０００４】
このように、真空吸着装置においては、回転するスピンドル２内の通孔４に対して負圧や流体などを供給するため上記ロータリージョイント１０が使用されている。このロータリージョイント１０は、上記スピンドル２に対して相対的に回転しながらシール状態で摺接する回転シール部を有していて、この回転シール部を通じて該スピンドル２に負圧や流体を供給するものであるが、半導体製造装置で用いられるロータリージョイント１０は、金属イオンその他の不純物溶質を極力低減させる必要があるため、上記回転シール部に、一般産業用のロータリージョイントで使用される安定した寿命の材料を使用することができず、その結果、この回転シール部の摩擦熱によって短期間でシール不良を生じるなどの問題があった。
【０００５】
この問題は、例えば特許文献１及び２に開示されているように、上記回転シール部に冷却水やオイル等の冷却液を供給して摩擦熱を取り除くことにより解消することが可能であるが、その場合、冷却液の流量が多過ぎると却って回転シール部のシール性を損なうおそれがあり、逆に、流量が少な過ぎると十分な冷却効果を得られない。このため、冷却液の流量は適正でなければならず、その適正流量は、通常のロータリージョイント１０で２０〜５０ｃｃ／ｍｉｎ程度と非常に微少である。また、適正流量の冷却液が流れているかどうかを監視することも重要であり、その監視も視認によるものであることが望ましい。
【０００６】
一方、流体の流量を測定する場合、一般に流量計が使用される。特許文献３〜７には、流量を外部から視認可能な各種流量計が開示されている。これらの流量計は、透明ケースの内部のテーパー状をした流路孔内にフロートが収容されていて、このフロートが、流路孔内を流れる流体の流量に応じた位置を占めるように構成されたものである。
【０００７】
ところが、このような構成を有する公知の流量計を上記冷却液の視認に用いた場合、該冷却液の流量が微少であるためフロートが殆ど反応せず、その流量が適正流量範囲内にある場合と適正流量より少ない場合又は多い場合とで上記フロートの占める位置が殆ど変わらないため、そのときの流量が適正流量範囲内にあるのかどうかを正確に見分けることは困難である。また、流路孔の孔径を微少流量用に小さく調整したとしても、流れの有無は検知できるが、過敏に反応してしまい、流れが適正流量範囲内にあるのかどうかを正確に見分けることは困難である。従って、上記真空吸着装置のロータリージョイントに微少な限定流量の冷却液を供給する場合に、視認装置として用いることはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１３３４９１号公報
【特許文献２】特開２００１−１３０６６５号公報
【特許文献３】特開昭４７−１５１７１号公報
【特許文献４】特開昭６２−１０３５２０号公報
【特許文献５】特開２００７−３２７８１８号公報
【特許文献６】実開平５−９０３２７号公報
【特許文献７】実開平７−１８２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで本発明の目的は、ロータリージョイントに微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構を備えたワーク用真空吸着装置において、上記冷却液供給機構に、適正流量の冷却液が流れているかどうかを簡単かつ正確に見分けることが可能な視認装置を付設することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため本発明は、ワークを吸着するための吸着孔を有するチャックテーブルと、このチャックテーブルに固定的に連結されて内部に上記吸着孔に通じる通孔を有する回転自在のスピンドルと、上記通孔を真空源とワーク剥離用の流体源とに接続するためこのスピンドルに相対的に回転自在に連結されたロータリージョイントと、該ロータリージョイントの回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構とを有するワーク用真空吸着装置において、上記冷却液供給機構が、冷却液の流れを視認するための視認装置を有し、該視認装置は、冷却液導入口及び冷却液導出口を有する透明なケースと、該ケースの内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口及び冷却液導出口に連通し、内部を冷却液が上向きに流れる円形断面の流路孔と、該流路孔の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在なるように収容された球状のフロートとを有し、上記フロートの比重は冷却液の比重より大きく、上記流路孔は、上記冷却液導入口に通じる小径孔部と、該小径孔部の上方に位置して上記冷却液導出口に通じる大径孔部とからなっていて、小径孔部の孔径は大径孔部の孔径より小さく、かつ、両孔部のうち少なくとも小径孔部は孔径が均一であり、上記小径孔部の内周と上記フロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通不能な幅に設定され、また、上記大径孔部の内周とフロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通可能な幅に設定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において好ましくは、上記小径孔部の上端部と大径孔部の下端部とが、両孔部相互間の径差により形成される水平な段部を介して相互に連なっていることである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、視認装置の流路孔内を流れる冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、フロートが小径孔部の下端の過少流量指示位置に止まり、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、フロートが上記小径孔部内を上昇して大径孔部内に進入すると共に、該大径孔部内において冷却液の流量に応じた適正流量指示位置を占め、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、フロートが上記大径孔部内を過剰流量指示位置まで上昇する。このように、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合とない場合とで上記フロートが全く異なる指示位置を占めるため、このフロートを見ることによって適正流量の冷却液が供給されているか否かを簡単かつ確実に確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図は本発明に係るワーク用真空吸着装置の一実施形態を示すものである。この真空吸着装置は、半導体ウエハ等のディスク形ワークＷを吸着するための吸着孔３を上面に有するチャックテーブル１と、このチャックテーブル１に固定的に連結されて内部に上記吸着孔３に通じる通孔４を有する回転自在のスピンドル２と、上記通孔４を真空源１２とワーク剥離用の流体源（エア源１３及び純水源１４）とに接続するためこのスピンドル２に相対的に回転自在なるように連結されたロータリージョイント１０と、該ロータリージョイント１０に接続されたポートブロック１１と、上記ロータリージョイント１０の回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構１８とを有している。
【００１４】
上記チャックテーブル１、スピンドル２、ロータリージョイント１０及びポートブロック１１の構成については、「背景技術」の項で既に説明した通りであるため、重複を避ける意味で同じ構成部分についての再度の説明は省略することとする。
【００１５】
上記冷却液供給機構１８は、上記ロータリージョイント１０の冷却液入口１９に接続された冷却液供給部１８ａと、冷却液出口２０に接続された冷却液排出部１８ｂとで構成されている。上記冷却液供給部１８ａには、純水やオイル等の冷却液を供給する冷却液源２１と、該冷却液源２１から供給される冷却液の流量をロータリージョイント１０の冷却に適した微少な限定流量に設定するレギュレータ２２と、このレギュレータ２２で流量設定された冷却液の流れを視認するための視認装置２３とが接続され、冷却液排出部１８ｂは、図示しない排水処理ラインに接続されている。上記冷却液の適正な流量範囲は、例えば２０〜５０ｃｃ／ｍｉｎである。
【００１６】
上記視認装置２３は、図２に示すように、下端部に冷却液導入口２５を有しかつ上端部に冷却液導出口２６を有する円柱形又は角柱形をした透明なケース２４と、該ケース２４の内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口２５と冷却液導出口２６とに連通し、内部を冷却液がこの冷却液導入口２５から冷却液導出口２６に向けて上向きに流れる円形断面の流路孔２７と、該流路孔２７の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在に収容された球状のフロート２８とを有している。
【００１７】
上記流路孔２７は、上記冷却液導入口２５に上記フロート２８の直径より小さい孔径の導入孔２９を介して通じる下側の小径孔部２７Ａと、上記冷却液導出口２６に通じる上側の大径孔部２７Ｂとからなっていて、これらの小径孔部２７Ａと大径孔部２７Ｂとが、流路孔２７の全長のほぼ１／２ずつを占めている。しかし、これら両孔部２７Ａ，２７Ｂの長さは互いに等しくある必要はなく、一方が他方より長くても短くても構わない。また、これらの小径孔部２７Ａ及び大径孔部２７Ｂの長さは、後述するフロート２８が指示位置を変えたことを確実に視認できるように、該フロート２８の直径の２倍以上、好ましくは２〜６倍程度とすることが望ましく、図示した例では約３〜４倍程に形成されている。
【００１８】
図２及び図３から明らかなように、上記小径孔部２７Ａの孔径Ｄａは、該小径孔部２７Ａの全長にわたって均一であると共に、該小径孔部２７Ａとフロート２８との径差に基づく微小な幅のギャップＧａが、該小径孔部２７Ａの内周とフロート２８の外周との間に介在するような大きさに形成され、このギャップＧａの幅（従ってギャップＧａの面積）と冷却液の流量との関係が、次のように設定されている。即ち、流路孔２７内を流れる冷却液の流量がロータリージョイント冷却のための適正流量より少ない場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧａを流通できるが、上記冷却液の流量が適正流量範囲内にあるか又は適正流量より多い場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧａを流通できないように設定されている。従って、上記フロート２８は、冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、冷却液の流れに押し上げられることなく上記小径孔部２７Ａの下端の過少流量指示位置Ａに止まり、冷却液の流量が適正流量範囲内にあるか又は適正流量より多い場合には、冷却液の流れに押し上げられて該小径孔部２７Ａ内を上昇し、上記大径孔部２７Ｂ内に進入することになる。
【００１９】
また、上記大径孔部２７Ｂの孔径Ｄｂは、該大径孔部２７Ｂの全長にわたって均一であると共に、上記小径孔部２７Ａの孔径Ｄａより大きく形成されており、従って、該大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間に形成されるギャップＧｂの幅は、上記小径孔部２７ＡにおけるギャップＧａの幅より大きい。そして、この大径孔部２７ＢにおけるギャップＧｂの幅（従ってギャップＧｂの面積）と冷却液の流量との関係が、次のように設定されている。即ち、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧｂを流通できるが、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、その流量の冷却液が上記ギャップＧｂを流通できないように設定されている。従って、上記フロート２８は、冷却液の流量が適正流量範囲内にある場合には、該大径孔部２７Ｂの下端部近傍において冷却液の流量に応じた適正流量指示位置Ｂを占め、冷却液の流量が適正流量より多い場合には、冷却液の流れに押し上げられて該大径孔部２７Ｂ内を上端部まで上昇し、過剰流量指示位置Ｃを占めることになる。
【００２０】
上記大径孔部２７Ｂの上端部には、孔の開いたストッパ３０が設けられていて、このストッパ３０に当接する位置が上記フロート２８の過剰流量指示位置Ｃとされている。
また、上記小径孔部２７Ａの上端部と大径孔部２７Ｂの下端部とは、両者の径差により形成される水平な段部３１を介して相互に連なっている。
上記フロート２８は、冷却液より比重の大きい材料で形成されている。
【００２１】
上記構成を有する真空吸着装置において、加工のためワークＷを上記チャックテーブル１に吸着させる際には、上記真空源１２から負圧が上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に供給され、この通孔４から上記チャックテーブル１の吸着孔３に供給されて該ワークＷが吸着される。そして、その状態で上記スピンドル２がモータにより駆動回転されることにより、上記チャックテーブル１が回転し、上記ワークＷに対する研磨等の加工が施される。
加工が終了すると、上記スピンドル２及びチャックテーブル１の回転は停止され、負圧が遮断されて代わりに純水源１４及びエア源１３から純水及びエアが上記ポートブロック１１及びロータリージョイント１０を介してスピンドル２の通孔４に順次供給され、上記ワークＷがチャックテーブル１から剥離される。
【００２２】
上記スピンドル２の回転時に上記ロータリージョイント１０には、上記冷却液供給機構１８の冷却液供給部１８ａを通じて微少な限定流量の冷却液が供給される。この冷却液は、冷却液入口１９からロータリージョイント１０の内部の回転シール部の回りに流入し、この回転シール部を冷却して冷却液出口２０から流出する。
上記冷却液出口２０から流出した冷却液は、上記冷却液供給機構１８の冷却液排出部１８ｂを通じて図示しない排水処理ラインに送られる。
【００２３】
上記ロータリージョイント１０に供給される冷却液は、上記冷却液供給機構１８の冷却液供給部１８ａに接続された視認装置２３により、適正流量の冷却液が流れているかどうかを視認することができる。
即ち、上記ロータリージョイント１０に冷却液が全く供給されていない場合、図２において、上記フロート２８は、上記導入孔２９の孔縁２９ａに当接して該導入孔２９を塞ぐ初期位置を占めているが、この状態から冷却液が供給されると、該フロート２８は、冷却液に押し上げられて上記孔縁２９ａから離れ、以下に詳述するように、冷却液の流量に応じて過少流量指示位置Ａと適正流量指示位置Ｂと過剰流量指示位置Ｃとの何れかの指示位置を占める。
【００２４】
先ず、上記冷却液の流量が適正流量より少ない場合には、全流量の冷却液が上記フロート２８の外周と小径孔部２７Ａの内周との間のギャップＧａを流通できるため、該フロート２８は、冷却液に押し上げられることなく、上記孔縁２９ａから僅かに離れた上記過少流量指示位置Ａに止まり、冷却液の流量が適正流量より少ないことを指示する。
【００２５】
次に、上記ロータリージョイント１０に適正流量の冷却液が供給されている場合には、一部の冷却液しか上記ギャップＧａを流通できないため、上記フロート２８は、該冷却液により小径孔部２７Ａ内を押し上げられて大径孔部２７Ｂ内に進入し、該大径孔部２７Ｂの下端部近傍における上記適正流量指示位置Ｂを占める。この適正流量指示位置Ｂにおいては、上記フロート２８の外周と大径孔部２７Ｂの内周との間のギャップＧｂを全流量の冷却液が流通できるため、該フロート２８は、それ以上大径孔部２７Ｂ内を冷却液に押し上げられることなく、上記適正流量指示位置Ｂに止まって冷却液の流量が適正流量であることを指示する。
【００２６】
上記適正流量指示位置Ｂは、冷却液の流量に応じて若干の上下幅を有していて、該冷却液の流量が適正流量範囲の下限即ち最少適正流量である場合には、図３に実線で示す適正流量指示位置Ｂａとなり、冷却液の流量が適正流量範囲の上限即ち最大適正流量である場合には、図３に鎖線で示す適正流量指示位置Ｂｂとなり、冷却液の流量が最少適正流量と最大適正流量との間にある場合には、フロート２８の指示位置は、上記適正流量指示位置ＢａとＢｂとの間における冷却液の流量に応じた指示位置となる。
上記適正流量指示位置Ｂａは、上記最少適正流量の冷却液が、上記小径孔部２７Ａの上端の孔縁２７ａとフロート２８との間のギャップＧｃを丁度流通できるが、上記大径孔部２７Ｂの内周とフロート２８の外周との間の上記ギャップＧｂは余裕を持って流通し得るような位置であり、従って、このときの上記ギャップＧｃの面積は、ギャップＧｂの面積より小さい。
一方、上記適正流量指示位置Ｂｂは、上記最大適正流量の冷却液が、上記ギャップＧｃとＧｂの両方を丁度流通し得るような位置であり、従って、このときの上記ギャップＧｃの面積は、上記適正流量指示位置ＢａにおけるギャップＧｃの面積より大きく、かつ上記ギャップＧｂの面積と等しいことになる。
なお、上記ギャップＧｃは、上記小径孔部２７Ａの上端の孔縁２７ａとフロート２８の中心とを結ぶ線上に形成されるギャップである。
【００２７】
更に、上記ロータリージョイント１０に適正流量より多い流量（過剰流量）の冷却液が供給されている場合には、一部の冷却液しか上記ギャップＧｂを流通できないため、上記フロート２８は、図２に鎖線で示すように、この冷却液により大径孔部２７Ｂ内をその上端部まで押し上げられ、ストッパ３０に当接する上記過剰流量指示位置Ｃを占めることになる。
【００２８】
ここで、上記過少流量指示位置Ａは流路孔２７の下端部であり、また、上記適正流量指示位置Ｂは流路孔２７のほぼ中央か又は中央に近い位置であり、更に、上記過剰流量指示位置Ｃは流路孔２７の上端部であって、互いの指示位置は離れている。このため、何れの指示位置にフロート２８があるのかを目視により正確に識別することができ、この結果、適正流量の冷却液が流れているか否かを確実かつ正確に視認することができる。
【００２９】
この場合、上記小径孔部２７Ａ及び大径孔部２７Ｂの長さをフロート２８の直径の２倍以上に形成しておくことにより、上記適正流量指示位置Ｂと過少流量指示位置Ａとの間、及び適正流量指示位置Ｂと過剰流量指示位置Ｃとの間が、上記フロート２８の直径の２倍以上離れることになるため、該フロート２８が小さいものであっても、それによる上記各指示位置を混同することなく正確に視認することができる。
【００３０】
上記視認装置２３は、上記冷却液供給機構１８の冷却液排出部１８ｂに設けても良く、あるいは冷却液供給部１８ａと冷却液排出部１８ｂの両方に設けても良い。
また、上記視認装置２３の流路孔２７における大径孔部２７Ｂは、上端の冷却液出口２０に向けて次第に孔径が拡大するように僅かなテーパーが付されていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る真空吸着装置の一実施形態を概略的に断面図ある。
【図２】視認装置の拡大断面図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ チャックテーブル
２ スピンドル
３ 吸着孔
４ 通孔
１０ ロータリージョイント
１２ 真空源
１３ エア源
１４ 純水源
１８ 冷却液供給機構
２３ 視認装置
２４ ケース
２５ 冷却液導入口
２６ 冷却液導出口
２７ 流路孔
２７Ａ 小径孔部
２７Ｂ 大径孔部
２８ フロート
３１ 段部
Ｄａ，Ｄｂ 孔径
Ｇａ，Ｇｂ ギャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを吸着するための吸着孔を有するチャックテーブルと、このチャックテーブルに固定的に連結されて内部に上記吸着孔に通じる通孔を有する回転自在のスピンドルと、上記通孔を真空源とワーク剥離用の流体源とに接続するためこのスピンドルに相対的に回転自在に連結されたロータリージョイントと、該ロータリージョイントの回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構とを有するワーク用真空吸着装置において、
上記冷却液供給機構が、冷却液の流れを視認するための視認装置を有し、該視認装置は、冷却液導入口及び冷却液導出口を有する透明なケースと、該ケースの内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口及び冷却液導出口に連通し、内部を冷却液が上向きに流れる円形断面の流路孔と、該流路孔の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在なるように収容された球状のフロートとを有し、
上記フロートの比重は冷却液の比重より大きく、
上記流路孔は、上記冷却液導入口に通じる小径孔部と、該小径孔部の上方に位置して上記冷却液導出口に通じる大径孔部とからなっていて、小径孔部の孔径は大径孔部の孔径より小さく、かつ、両孔部のうち少なくとも小径孔部は孔径が均一であり、
上記小径孔部の内周と上記フロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通不能な幅に設定され、また、上記大径孔部の内周とフロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通可能な幅に設定されている、
ことを特徴とする冷却液供給機構を備えたワーク用真空吸着装置。
【請求項２】
上記小径孔部の上端部と大径孔部の下端部とが、両孔部相互間の径差により形成される水平な段部を介して相互に連なっていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着装置。
【請求項１】
ワークを吸着するための吸着孔を有するチャックテーブルと、このチャックテーブルに固定的に連結されて内部に上記吸着孔に通じる通孔を有する回転自在のスピンドルと、上記通孔を真空源とワーク剥離用の流体源とに接続するためこのスピンドルに相対的に回転自在に連結されたロータリージョイントと、該ロータリージョイントの回転シール部に対して微少な限定流量の冷却液を供給する冷却液供給機構とを有するワーク用真空吸着装置において、
上記冷却液供給機構が、冷却液の流れを視認するための視認装置を有し、該視認装置は、冷却液導入口及び冷却液導出口を有する透明なケースと、該ケースの内部に鉛直方向に形成されて上記冷却液導入口及び冷却液導出口に連通し、内部を冷却液が上向きに流れる円形断面の流路孔と、該流路孔の内部に冷却液の流量に応じて昇降自在なるように収容された球状のフロートとを有し、
上記フロートの比重は冷却液の比重より大きく、
上記流路孔は、上記冷却液導入口に通じる小径孔部と、該小径孔部の上方に位置して上記冷却液導出口に通じる大径孔部とからなっていて、小径孔部の孔径は大径孔部の孔径より小さく、かつ、両孔部のうち少なくとも小径孔部は孔径が均一であり、
上記小径孔部の内周と上記フロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通不能な幅に設定され、また、上記大径孔部の内周とフロートの外周との間に形成されるギャップは、適正流量の冷却液が流通可能な幅に設定されている、
ことを特徴とする冷却液供給機構を備えたワーク用真空吸着装置。
【請求項２】
上記小径孔部の上端部と大径孔部の下端部とが、両孔部相互間の径差により形成される水平な段部を介して相互に連なっていることを特徴とする請求項１に記載の真空吸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２７２３７０（Ｐ２００９−２７２３７０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９６０９（Ｐ２００８−１１９６０９）
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]