清洗装置的制作方法

1.本发明涉及清洗装置。


背景技术：

2.在半导体器件芯片等各种电子部件的制造工序中，使用切削刀具或激光束等对形成有器件的硅晶片、玻璃基板或树脂封装基板等板状的被加工物进行加工。当这样对被加工物进行加工时，有时产生切削屑或碎屑等加工屑并附着于被加工物的正面上。
3.因此，被加工物在加工后例如在清洗装置中进行清洗，该清洗装置具有清洗用腔室，该清洗用腔室收纳有具有平坦的保持面的卡盘工作台和向保持面提供清洗液的喷嘴。该卡盘工作台通常能够在保持面上的空间产生负压而对被加工物进行吸引并且能够在保持面上的空间产生正压而与被加工物远离，另外，该卡盘工作台能够以通过保持面的中心且与保持面垂直的直线为旋转轴而旋转。
4.并且，在该清洗装置中，在被加工物的背面侧被吸引保持于卡盘工作台且卡盘工作台旋转的状态下，从喷嘴向被加工物的正面提供清洗液。由此，将附着于被加工物的正面上的切削屑或碎屑去除。这样使用的卡盘工作台被主轴单元支承为能够旋转。
5.主轴单元具有：主轴，其对卡盘工作台进行支承；以及轴承，其将主轴支承为能够旋转。并且，通过使与主轴的端部连结的电动机进行动作，卡盘工作台与主轴一起旋转。另外，为了防止设置于轴承的内部的润滑脂等润滑剂向周围飞散，在主轴单元中，将主轴和轴承收纳于壳体中。
6.另外，关于卡盘工作台的保持面上的空间，经由形成于主轴的内部的负压或正压提供管以及作为由壳体和主轴之间的油封划定的空间的压力可变部而与连接于壳体的负压提供管和正压提供管连通。并且，通过使与负压提供管连接的负压提供源进行动作而在保持面上的空间中产生负压，另外，通过使与正压提供管连接的正压提供源进行动作而在保持面上的空间中产生正压。另外，为了不阻碍主轴的旋转，大多在油封与主轴的界面上设置润滑油。
7.这里，主轴按照与卡盘工作台连结的方式具有从壳体突出的端部。另外，在收纳卡盘工作台的清洗用腔室上设置有供该主轴的端部插入的开口。因此，壳体与主轴之间的空间有时经由该开口而与清洗用腔室连通。在该情况下，从轴承飞散的润滑剂和/或从油封与主轴的界面飞散的润滑油等有可能混入到清洗用腔室内而附着于被加工物的正面上。
8.因此，在具有这样的卡盘工作台的装置中，通常设置有阻断卡盘工作台侧的空间与主轴单元侧的空间的连通的密封部件(例如参照专利文献1)。该密封部件例如由v形环构成，按照唇部与能够旋转的被密封部接触的方式设置。
9.专利文献1：日本特开2018-73930号公报
10.在密封部件与能够旋转的被密封部接触的情况下，伴随着被密封部的旋转，密封部件会发生磨损，因此难以长期阻断卡盘工作台侧的空间与主轴单元侧的空间的连通。


技术实现要素：

11.鉴于该点，本发明的目的在于提供能够长期阻断主轴单元侧的空间与收纳卡盘工作台的清洗用腔室的连通的清洗装置。
12.根据本发明，提供清洗装置，其具有：卡盘工作台，其利用保持面来保持被加工物；喷嘴，其向该卡盘工作台所保持的该被加工物提供清洗液；以及主轴单元，其将该卡盘工作台支承为能够旋转，该清洗装置在收纳该卡盘工作台和该喷嘴的清洗用腔室中对该被加工物进行清洗，其中，该主轴单元具有：主轴，其对该卡盘工作台进行支承；轴承，其将该主轴支承为能够旋转；以及壳体，其收纳该主轴的一部分和该轴承，在该壳体与该主轴之间设置有压力可变部和开放部，该压力可变部设置在连接于该壳体的负压提供管和正压提供管与形成于该主轴的内部并与该保持面上的空间连通的负压或正压提供管之间，并且配置在比该轴承远离该卡盘工作台的位置，该开放部设置在该轴承与该压力可变部之间，并且经由形成于该壳体的贯通孔或连接于该壳体的开放管而开放，该主轴具有从该壳体突出的端部，该清洗用腔室的一部分由罩部件划定，该罩部件具有供该主轴的该端部插入的开口，在该罩部件与该主轴的该端部之间设置有密封部，该密封部阻断该壳体与该主轴之间的空间与该清洗用腔室的连通，该密封部具有：环状的磁环，其设置在该罩部件的划定该开口的内周面上；以及磁性流体，其设置于该磁环的内侧并且与该主轴的该端部接触。
13.另外，在本发明中，优选该主轴的该端部具有：圆柱状的被密封部，其与该磁性流体接触；以及圆柱状的延伸部，其与该被密封部为相同直径，从该被密封部向该卡盘工作台侧延伸。
14.在本发明中，阻断壳体与主轴之间的空间与清洗用腔室的连通的密封部具有与主轴接触的磁性流体。因此，在本发明中，在不使固体彼此接触的情况下阻断该空间与清洗用腔室的连通。其结果是，能够降低伴随着主轴的旋转的密封部的磨损，能够长期阻断该空间与清洗用腔室的连通。
15.另外，在本发明中，在轴承与压力可变部之间设置有开放部。由此，即使在根据压力可变部中的压力变动而产生从压力可变部向开放部的泄漏的情况下，也能够抑制轴承周边的压力的变动。因此，能够抑制设置于轴承的内部的润滑脂等润滑剂的飞散。
16.另外，在设置有这样的开放部的情况下，还能够抑制密封部周边的压力的变动。因此，能够防止密封部所包含的磁性流体流出。其结果是，能够长期阻断壳体与主轴之间的空间与清洗用腔室的连通。
附图说明
17.图1是示意性示出加工装置的一例的立体图。
18.图2是示意性示出清洗装置的一例的局部剖视立体图。
19.图3是示意性示出主轴、壳体和罩部件等的局部剖视侧视图。
20.图4是图3的局部放大图。
21.标号说明
22.2：切削装置；4：基台(4a：开口)；6：移动台；8：防尘防滴罩；10：卡盘工作台(10a：多孔板)；12：支承构造(12a：立设部、12b：臂部)；14：y轴方向移动机构；16：y轴导轨；18：y轴移动板；20：丝杠轴；22：z轴方向移动机构；24：z轴导轨；26：z轴移动板；28：丝杠轴；30：电动
机；32：切削单元；34：主轴壳体；36：切削刀具；38：拍摄单元；40：清洗装置；42：卡盘工作台(42a：多孔板)；44：清洗用腔室主体(44a：外周壁、44b：底壁、44c：内周壁)；46：排气管；48：排水口；50：排水管；52：支承腿；54：清洗单元(54a：轴部、54b：臂部、54c：喷嘴)；56：干燥单元(56a：轴部、56b：臂部、56c：喷嘴)；58：主轴单元；60：主轴(60a：负压或正压提供管)；62：电动机；64：支承机构；66：气缸；68：支承腿；70：壳体；72：罩部件；74：轴承；76：开放管；78：负压提供管；80：正压提供管；82a、82b：油封；84：密封部(84a：磁环、84b：环片、84c：磁性流体)。
具体实施方式
23.参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示意性示出具有清洗装置的加工装置(切削装置)的一例的立体图。另外，图1所示的x轴方向(前后方向)和y轴方向(左右方向)是在水平面上相互垂直的方向，另外，z轴方向(上下方向)是与x轴方向和y轴方向垂直的方向(铅垂方向)。
24.图1所示的切削装置2具有支承各构成要素的基台4。在基台4的上表面上形成有长度方向与x轴方向平行的矩形的开口4a。在开口4a内设置有移动台6以及伴随着移动台6的移动而伸缩的折皱状的防尘防滴罩8。在防尘防滴罩8的下方设置有使移动台6沿着x轴方向移动的x轴方向移动机构(未图示)。
25.在移动台6的上表面上设置有卡盘工作台10。卡盘工作台10具有向上方露出的圆盘状的多孔板10a，具有对放置于多孔板10a的被加工物进行吸引保持的功能。多孔板10a的上表面是大致平坦的，作为对被加工物进行保持的保持面。在卡盘工作台10的内部形成有一端与设置在卡盘工作台10的外部的喷射器等吸引源(未图示)连接的吸引路(未图示)。
26.吸引路的另一端到达多孔板10a。因此，当在将被加工物放置于保持面的状态下使该吸引源进行动作时，被加工物吸引保持于卡盘工作台10。另外，卡盘工作台10与电动机等卡盘工作台用旋转驱动源(未图示)连结。当使该卡盘工作台用旋转驱动源进行动作时，卡盘工作台10以通过保持面的中心且与保持面垂直的直线作为旋转轴而旋转。
27.在基台4的上表面的开口4a的附近设置有支承构造12。支承构造12具有：立设部12a，其从基台4的上表面沿着z轴方向延伸；以及臂部12b，其按照跨过开口4a的方式从立设部12a的上端部沿着y轴方向延伸。在臂部12b的前表面侧设置有y轴方向移动机构14。
28.y轴方向移动机构14具有固定于臂部12b的前表面且沿着y轴方向延伸的一对y轴导轨16。在一对y轴导轨16的前表面侧以能够沿着一对y轴导轨16滑动的方式连结有y轴移动板18。
29.另外，在一对y轴导轨16之间配置有沿着y轴方向延伸的丝杠轴20。在丝杠轴20的一个端部连结有用于使丝杠轴20旋转的电动机(未图示)。在丝杠轴20的形成有螺旋状的槽的表面上，设置有对在旋转的丝杠轴20的表面上滚动的滚珠进行收纳的螺母部(未图示)，从而构成滚珠丝杠。
30.即，当丝杠轴20进行旋转时，滚珠在螺母部内循环，螺母部沿着y轴方向移动。另外，该螺母部固定于y轴移动板18的后表面侧。因此，若利用与丝杠轴20的一个端部连结的电动机使丝杠轴20旋转，则y轴移动板18与螺母部一起沿着y轴方向移动。
31.在y轴移动板18的前表面侧设置有z轴方向移动机构22。z轴方向移动机构22具有
固定于y轴移动板18的前表面且沿着z轴方向延伸的一对z轴导轨24。在一对z轴导轨24的前表面侧以能够沿着一对z轴导轨24滑动的方式连结有z轴移动板26。
32.另外，在一对z轴导轨24之间配置有沿着z轴方向延伸的丝杠轴28。在丝杠轴28的一个端部连结有用于使丝杠轴28旋转的电动机30。在丝杠轴28的形成有螺旋状的槽的表面上，设置有对在旋转的丝杠轴28的表面上滚动的滚珠进行收纳的螺母部(未图示)，从而构成滚珠丝杠。
33.即，当丝杠轴28进行旋转时，滚珠在螺母部内循环，螺母部沿着z轴方向移动。另外，该螺母部固定于z轴移动板26的后表面侧。因此，若利用电动机30使丝杠轴28旋转，则z轴移动板26与螺母部一起沿着z轴方向移动。
34.在z轴移动板26的下部固定有切削单元32。切削单元32具有长度方向与y轴方向平行的筒状的主轴壳体34。在主轴壳体34中收纳有长度方向与y轴方向平行的圆柱状的主轴(未图示)。该主轴以能够旋转的状态被主轴壳体34支承。
35.主轴的前端部向主轴壳体34外突出，在该前端部安装有具有环状的切刃的切削刀具36。另外，主轴的基端部与内置于主轴壳体34的电动机等切削刀具用旋转驱动源(未图示)连结。
36.在沿x轴方向与切削单元32相邻的位置设置有固定于z轴移动板26的下部的拍摄单元38。拍摄单元38例如包含：led(light emitting diode，发光二极管)等光源；物镜；以及ccd(charge coupled device，电感耦合元件)图像传感器或cmos(complementary metal oxide semiconductor，互补金属氧化物半导体)图像传感器等拍摄元件。
37.切削装置2中的被加工物的加工例如按以下的顺序进行。首先，拍摄单元38拍摄卡盘工作台10所吸引保持的被加工物。接着，根据通过该拍摄而得到的图像，进行切削单元32与被加工物的对位。具体而言，y轴方向移动机构14和/或z轴方向移动机构22对切削单元32的位置进行调整，并且/或者x轴方向移动机构和/或卡盘工作台用旋转驱动源对吸引保持被加工物的卡盘工作台10的位置和/或朝向进行调整。
38.接着，使切削刀具36在旋转的状态下与被加工物接触。具体而言，在切削刀具用旋转驱动源使在前端部安装有切削刀具36的主轴旋转的状态下，y轴方向移动机构14和/或z轴方向移动机构22使切削单元32移动，并且/或者x轴方向移动机构和/或卡盘工作台用旋转驱动源使吸引保持被加工物的卡盘工作台10移动。由此，对被加工物实施期望的加工。
39.另外，在基台4的上表面的支承构造12的前方的位置，设置有清洗装置40。图2是示意性示出清洗装置40的局部剖视立体图。清洗装置40具有卡盘工作台42。卡盘工作台42具有向上方露出的圆盘状的多孔板42a，具有对放置在多孔板42a上的被加工物进行吸引保持的功能。多孔板42a的上表面是大致平坦的，作为对被加工物进行保持的保持面。
40.在卡盘工作台42的周围设置有围绕卡盘工作台42的清洗用腔室主体44。清洗用腔室主体44具有：圆筒状的外周壁44a；从外周壁44a的下端部向径向内侧延伸的环状的底壁44b；以及从底壁44b的内端部竖立设置的圆筒状的内周壁44c。
41.并且，在外周壁44a上设置有排气口(未图示)，该排气口经由排气管46而与排气泵(未图示)连接。另外，在底壁44b上设置有排水口48，在排水口48上连接有向下方延伸的排水管50。另外，在底壁44b的下表面上固定有多个(例如三个)支承腿52。多个支承腿52沿着底壁44b的周向大致等间隔地设置，对清洗用腔室主体44进行支承。
42.另外，在清洗用腔室主体44的上方设置有圆盘状的盖(未图示)。该盖的直径比外周壁44a的内径长。并且，按照该盖的下表面与外周壁44a的上表面接触的方式进行配置，由此防止附着于被加工物的切削屑或用于清洗的清洗液在被加工物的清洗时飞散到基台4的上表面。
43.在外周壁44a的内侧配置有清洗单元54和干燥单元56。清洗单元54和干燥单元56分别具有插入至底壁44b的管状的轴部54a、56a。轴部54a、56a是在卡盘工作台42的外侧沿着与卡盘工作台42的保持面垂直的方向延伸的管状的部件。并且，在轴部54a、56a的下端侧连结有用于使轴部54a、56a旋转的电动机等旋转驱动源(未图示)。
44.在轴部54a、56a的上端部连接有臂部54b、56b。臂部54b、56b是从轴部54a、54a的上端部按照相当于距卡盘工作台42的中央的距离的长度沿着与卡盘工作台42的保持面平行的方向延伸的管状的部件。在臂部54b、56b的前端部(未与轴部54a、56a连接的侧的臂部54b、56b的端部)设置有朝向下方的喷嘴54c、56c。
45.另外，轴部54a和臂部54b与清洗液提供源(未图示)连通。因此，例如在按照将喷嘴54c定位于卡盘工作台42的上方的方式使轴部54a旋转之后，当从清洗液提供源向轴部54a和臂部54b提供清洗液时，从喷嘴54c向卡盘工作台42的保持面提供清洗液。
46.另外，轴部56a和臂部56b与空气提供源(未图示)连通。因此，例如在按照将喷嘴56c定位于卡盘工作台42的上方的方式使轴部56a旋转之后，当从空气提供源向轴部56a和臂部56b提供空气时，从喷嘴56c向卡盘工作台42的保持面提供空气。
47.在存在于内周壁44c的内侧的圆筒状的空间中，主轴单元58上下贯通。主轴单元58具有由铁素体系或马氏体系的不锈钢等形成的主轴60。主轴60的上端侧与卡盘工作台42连结，对卡盘工作台42进行支承。另外，在主轴60的下端部连结有电动机62，当使电动机62进行动作时，卡盘工作台42以通过保持面的中心且与保持面垂直的直线作为旋转轴而旋转。
48.电动机62以能够沿上下方向移动的方式被支承机构64支承。支承机构64具有安装于电动机62的多个(例如三个)气缸66，在各个气缸66的下部连结有支承腿68。并且，当使多个气缸66同时进行动作时，电动机62和卡盘工作台42进行升降。
49.例如在清洗装置40中的被加工物的搬出搬入时，使支承机构64进行动作而将卡盘工作台42定位于规定的搬出搬入位置，在被加工物的清洗时，将卡盘工作台42定位于比搬出搬入位置靠下方的清洗位置。另外，在图2中，示意性示出卡盘工作台42处于搬出搬入位置的状态的清洗装置40。
50.在主轴60的周围设置有壳体70和罩部件72。图3是示意性示出主轴60、壳体70和罩部件72等的局部剖视侧视图，图4是图3的局部放大图。另外，在图3和图4中，示意性示出卡盘工作台42处于清洗位置的状态的清洗装置40。
51.壳体70具有外径比内周壁44c的内径短的圆筒状的形状，借助连结部件(未图示)而固定于电动机62。在壳体70的上部的内周面上固定有轴承74的外圈。轴承74的内圈与主轴60接触而将主轴60支承为能够旋转。
52.另外，在壳体70上按照上下排列的方式设置有在径向上贯通壳体70的三个贯通孔。在该三个贯通孔中的最接近轴承74的贯通孔上连接有管状的开放管76。开放管76将壳体70和主轴60之间的环状的空间(开放部)a与壳体70的外侧的空间连通。另外，也可以没有开放管76。即，开放部a可以经由贯通壳体70的贯通孔而与壳体70的外侧的空间连通。
53.在剩余的两个贯通孔上分别连接有管状的负压提供管78和正压提供管80。负压提供管78将壳体70与主轴60之间的比开放部a远离轴承74的环状的空间(压力可变部)b与喷射器等负压提供源(吸引源)连通。另外，正压提供管80将压力可变部b与空气提供源等正压提供源连通。
54.另外，在开放部a与压力可变部b的边界以及压力可变部b的下方的外部空间与压力可变部b的边界处，分别设置有环状的油封82a、82b。另外，压力可变部b能够与形成在主轴60的内部的负压或正压提供管60a连通。负压或正压提供管60a经由形成于卡盘工作台42的内部的流路(未图示)而与卡盘工作台42的保持面上的空间连通。
55.罩部件72具有：环状的顶壁72a；以及从顶壁72a的外端部向下方延伸的圆筒状的侧壁72b。另外，顶壁72a的内径比轴承74的内径长。另外，顶壁72a的外径和侧壁72b的内径比内周壁44c的外径长。
56.在顶壁72a的内侧插入有从壳体70突出的主轴60的上端部。换言之，罩部件72具有供主轴60的上端部插入的开口。另外，在罩部件72与主轴60的上端部之间设置有阻断壳体70与主轴60之间的空间(例如开放部a和压力可变部b)与卡盘工作台42侧的空间的连通的环状的密封部84。
57.密封部84具有设置于顶壁72a的内周面上的环状的磁环84a。磁环84a由永久磁铁形成，按照n极和s极分别与一对环状的环片84b接触的方式设置。另外，在环片84b与主轴60之间设置有磁性流体84c。
58.磁性流体84c沿着在磁环84a和环片84b与主轴60之间构成的磁通线被保持。另外，磁性流体84c例如是包含磁铁矿或锰锌铁素体等强磁性微粒和表面活性剂的烷基萘基磁性流体。或者，磁性流体84c可以是包含强磁性微粒和表面活性剂的氟油基磁性流体。
59.这里，在清洗装置40的搬运时，由于主轴60倾斜等，作为流体的磁性流体84c有可能扩散到主轴60与环片84b之间的空间的外侧。优选主轴60具有能够形成即使在这样的情况下也能够抑制磁性流体84c流出的磁场的形状。
60.例如，优选从壳体70突出而插入至罩部件72的开口(顶壁72a的内侧)的主轴60的上端部具有：与磁性流体84c接触的圆柱状的被密封部；以及从该被密封部向上方延伸的与被密封部为相同直径的延伸部。在这样设置有延伸部的情况下，即使是在磁性流体84c从主轴60与环片84b之间的空间向上方扩散的情况下，也能够抑制磁性流体84c流出。
61.另外，当主轴60进行旋转时，由于主轴60与磁性流体84c的摩擦而产生摩擦热。并且，当通过摩擦热对主轴60进行加热时，例如油封82a、82b有可能发生劣化。
62.因此，关于磁环84a的磁力，优选在能够将能够阻断上述的两个空间的连通的量的磁性流体84c保持在环片84b与主轴60之间的前提下弱。例如磁环84a的磁力优选为400g～800g。
63.同样地，关于磁环84a的厚度，优选在能够将能够阻断上述的两个空间的连通的量的磁性流体84c保持在环片84b与主轴60之间的前提下薄。例如如图4所示，磁环84a的厚度优选在与一对环片84b接触的磁性流体84c不会分离而能够一体化的前提下减薄。具体而言，磁环84a的厚度优选为3mm～5mm。
64.另外，如图3所示，在卡盘工作台42处于清洗位置的状态下，罩部件72的顶壁72a的下表面充分接近清洗用腔室主体44的内周壁44c的上表面。因此，在清洗装置40中，由清洗
用腔室主体44、按照与清洗用腔室主体44的外周壁44a的上表面接触的方式配置的盖、罩部件72以及密封部84而划定清洗用腔室。
65.切削装置2所包含的清洗装置40中的被加工物的清洗例如按以下的顺序进行。首先，将如上述那样进行了加工的被加工物放置在处于搬出搬入位置的卡盘工作台42上。接着，在使卡盘工作台42移动至清洗位置之后，将被加工物吸引保持于卡盘工作台42。
66.接着，按照与清洗用腔室主体44的外周壁44a的上表面接触的方式配置盖而构成清洗用腔室，并且按照将清洗单元54的喷嘴54c定位于被加工物的上方的方式使轴部54a旋转。接着，在经由排气管46对清洗用腔室进行了排气的状态下，一边使卡盘工作台42旋转一边从喷嘴54c向被加工物提供清洗液。由此，将附着于被加工物的正面上的切削屑等去除。
67.接着，按照使清洗单元54的喷嘴54c从被加工物的上方退避的方式使轴部54a旋转且按照将干燥单元56的喷嘴56c定位于被加工物的上方的方式使轴部56a旋转。接着，一边使卡盘工作台42旋转一边从喷嘴56c向被加工物提供空气。由此，将附着于被加工物的正面上的清洗液等去除。
68.接着，按照使干燥单元56的喷嘴56c从被加工物的上方退避的方式使轴部56a旋转。接着，在使卡盘工作台42移动至搬出搬入位置之后，从卡盘工作台42搬出被加工物。通过以上，完成被加工物的清洗。
69.在清洗装置40中，阻断壳体70与主轴60之间的空间(例如开放部a和压力可变部b)与清洗用腔室的连通的密封部84具有与主轴60接触的磁性流体84c。因此，在清洗装置40中，在不使固体彼此接触的情况下，将该空间与清洗用腔室的连通阻断。其结果是，能够降低伴随着主轴60的旋转的密封部84的磨损，能够长期阻断该空间与清洗用腔室的连通。
70.另外，在清洗装置40中，在轴承74与压力可变部b之间设置有开放部a。由此，即使在根据压力可变部b中的压力变动而产生从压力可变部b向开放部a的泄漏的情况下，也能够抑制轴承74周边的压力的变动。因此，能够抑制设置于轴承74的内部的润滑脂等润滑剂的飞散。
71.另外，在设置有这样的开放部a的情况下，还能够抑制密封部84周边的压力的变动。因此，能够防止密封部84所包含的磁性流体84c流出。其结果是，能够长期阻断壳体70与主轴60之间的空间与清洗用腔室的连通。
72.另外，上述实施方式的构造和方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当地变更并实施。