特開 2024-151507 冷却ジャケットおよびスピンドルユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151507

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】冷却ジャケットおよびスピンドルユニット

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/12 20060101AFI20241018BHJP

   B24B 41/047 20060101ALI20241018BHJP

   B24B 55/00 20060101ALI20241018BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241018BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/12 C

B24B41/047

B24B55/00

H01L21/304 631

H01L21/304 622R

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023064888

(22)【出願日】2023-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001014

【氏名又は名称】弁理士法人東京アルパ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】藤本 政良

【テーマコード（参考）】

3C011

3C034

3C047

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C011FF01

3C034AA08

3C034BB87

3C034CA02

3C034DD10

3C034DD20

3C047FF04

3C047FF12

3C047FF17

5F057AA31

5F057AA51

5F057BA11

5F057BB03

5F057CA14

5F057DA11

5F057FA01

5F057FA13

5F057FA42

5F057GA05

5F057GA27

5F057GB13

5F057GB31

(57)【要約】

【課題】発熱体を、略一定温度の冷却水によって冷却する。
【解決手段】第２配管８３は、その内側が第１配管８２に接しているとともに、その外側が、発熱体であるスピンドルモータ７４に接している。このため、第２配管８３を流れる冷却水は、第１配管８２を流れる冷たい冷却水と熱交換しながら、スピンドルモータ７４を冷却してその熱を吸収する。すなわち、第２配管を流れる冷却水が、第１配管８２を流れる冷却水によって冷やされる。このため、第２配管８３内の冷却水の温度を略一定に維持することができる。したがって、スピンドルモータ７４を、Ｚ軸方向に沿って一定温度の冷却水によって冷却できる。このため、スピンドルモータ７４（ケーシング）の部分的な温度差に起因する、スピンドル７１の熱膨張による変形が抑制されて、エアベアリングのエアギャップが狭くなることを抑制できる。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

発熱体を囲み、冷却水を通水させることにより該発熱体を冷却する冷却ジャケットであって、
一方向に延在する第１配管と、該第１配管を収容し底を有する第２配管とからなる二重管を備え、
該第１配管は、一方の端に該冷却水の入口または出口となる第１口を備え、他方の端に開口を有し、
該第２配管は、該底の反対側の端に該冷却水の入口または出口となる第２口を備え、
該二重管は、該第１配管の該開口と該第２配管の該底とを接続することにより、該第１配管の第１口と該第２配管の第２口とを連通させる連通路を備える、
冷却ジャケット。

【請求項2】

加工具を先端に装着するスピンドルの後端に連結されているモータと、
該発熱体である該モータを冷却するための請求項１記載の冷却ジャケットと、を備えている、
スピンドルユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却ジャケットおよびスピンドルユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

ウェーハを研削砥石で研削する研削装置は、環状に研削砥石を配置した研削ホイールをスピンドルの先端に装着し、スピンドルの回転に伴って研削ホイールを回転させ、回転する研削砥石でウェーハを研削している。

【0003】

スピンドルは、後端に直結されたモータによって回転する。これに関し、モータがウェーハの研削に伴う回転負荷を受けた際には、当初設定された回転数を維持するために、モータに供給する電流を多くしている。このように電流を多く流すことで、モータは発熱する。その熱により、モータに直結されたスピンドルが熱膨張し、エアベアリングのエアギャップを狭め、スピンドルを齧らせることがある。
そのため、スピンドルユニットは、モータを冷却するための冷却ジャケットを装備している（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－０１５８５９号公報

【特許文献2】特開２０１９－１５０９０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の冷却ジャケットでは、螺旋状の水路に冷却水を通水させることにより、モータが冷却される（特許文献２）。
しかし、冷却水が螺旋状の水路を流れるため、冷却ジャケットのイン側（上端側）とアウト側（下端側）とで、冷却水の温度に差が生じる。この場合、アウト側の水温が上がるので、スピンドルのアウト側に近い部分が膨張してしまい、エアベアリングのエアギャップが狭くなる。

【0006】

したがって、スピンドルの軸方向に沿う冷却ジャケットの上端側と下端側とに生じる温度差を小さくして、モータを一定温度の冷却水によって冷却し、スピンドルの部分的な熱膨張を抑制して、エアベアリングのエアギャップが狭くなることを抑制することが好ましい。

【0007】

したがって、本発明の目的は、冷却ジャケットの冷却水の温度差を小さくして、発熱体を略一定温度の冷却水によって冷却することことにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の冷却ジャケット（本冷却ジャケット）は、発熱体を囲み、冷却水を通水させることにより該発熱体を冷却する冷却ジャケットであって、一方向に延在する第１配管と、該第１配管を収容し底を有する第２配管とからなる二重管を備え、該第１配管は、一方の端に該冷却水の入口または出口となる第１口を備え、他方の端に開口を有し、該第２配管は、該底の反対側の端に該冷却水の入口または出口となる第２口を備え、該二重管は、該第１配管の該開口と該第２配管の該底とを接続することにより、該第１配管の第１口と該第２配管の第２口とを連通させる連通路を備える。

【0009】

本発明のスピンドルユニット（本スピンドルユニット）は、加工具を先端に装着するスピンドルの後端に連結されているモータと、該発熱体である該モータを冷却するための本冷却ジャケットと、を備えている。

【発明の効果】

【0010】

本冷却ジャケットでは、第２配管が第１配管に接している。このため、第２配管を流れる冷却水は、第１配管を流れる冷却水と熱交換しながら、発熱体を冷却してその熱を吸収する。このため、第２配管内の冷却水の温度変化を抑制して、第２流路内の冷却水の温度差を小さくして、冷却水を略一定温度に維持することができる。したがって、発熱体を、略一定温度の冷却水によって冷却することができる。

【0011】

このため、たとえば発熱体がスピンドルモータである場合、その部分的な温度差に起因する、スピンドルの熱膨張による変形が抑制される。したがって、エアベアリングのエアギャップが狭くなることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】研削装置の構成を示す斜視図である。

【図2】研削機構の構成を示す説明図である。

【図3】冷却ジャケットの構成を示す説明図である。

【図4】他の冷却ジャケットの構成を示す分解斜視図である。

【図5】図５（ａ）は、図４に示した冷却ジャケットの第１部分を示す説明図であり、図５（ｂ）は、同じく第２部分を示す説明図である。

【図6】図４に示した冷却ジャケットの構成を示す説明図である。

【図7】さらに他の冷却ジャケットの構成を示す分解斜視図である。

【図8】図７に示した冷却ジャケットの第１部分を示す説明図である。

【図9】図９（ａ）は、図７に示した冷却ジャケットの第１部分を示す説明図であり、図９（ｂ）は、同じく第２配管を示す説明図である。

【図10】図７に示した冷却ジャケットの構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示すように、本実施形態にかかる研削装置１は、ウェーハ２００を研削砥石６８によって研削する装置であり、直方体状の基台１０、上方に延びるコラム１１、および、研削装置１の各部材を制御する制御部７を備えている。
ウェーハ２００は、たとえば、円形の半導体ウェーハであり、表面２０１および裏面２０２を含んでいる。

【0014】

基台１０の上面側には、開口部１３が設けられている。そして、開口部１３内には、ウェーハ保持機構３０が配置されている。ウェーハ保持機構３０は、ウェーハ２００を保持するチャックテーブル２０、チャックテーブル２０を支持する支持部材３３、チャックテーブル２０を回転させるチャックテーブルモータ３４、および、チャックテーブル２０の傾きを調整可能な支持柱３５を含んでいる。

【0015】

チャックテーブル２０は、ポーラス部材２１と、ポーラス部材２１の上面が露出するようにポーラス部材２１を収容する枠体２３と、を備えている。ポーラス部材２１の上面は、ウェーハ２００を吸引保持する保持面２２である。保持面２２は、吸引源（図示せず）に連通されることにより、ウェーハ２００を吸引保持する。また、枠体２３の上面である枠体面２４は、保持面２２と面一となるように形成されている。

【0016】

チャックテーブルモータ３４は、チャックテーブル２０を、保持面２２の中心を軸に回転させる。すなわち、チャックテーブル２０は、下方に設けられたチャックテーブルモータ３４により、保持面２２によってウェーハ２００を保持した状態で、保持面２２の中心を通る回転軸を中心として回転可能である。

【0017】

チャックテーブル２０の周囲には、チャックテーブル２０とともにＹ軸方向に沿って移動されるカバー板３９が設けられている。また、カバー板３９には、Ｙ軸方向に伸縮する蛇腹カバー１２が連結されている。そして、ウェーハ保持機構３０の下方には、Ｙ軸方向移動機構４０が配設されている。

【0018】

Ｙ軸方向移動機構４０は、チャックテーブル２０と研削機構６０の研削砥石６８とを、相対的に、保持面２２に平行な方向であるＹ軸方向に移動させる。本実施形態では、Ｙ軸方向移動機構４０は、研削砥石６８に対して、チャックテーブル２０を含むウェーハ保持機構３０をＹ軸方向に移動させるように構成されている。

【0019】

Ｙ軸方向移動機構４０は、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール４２、このＹ軸ガイドレール４２上をスライドするＹ軸移動テーブル４５、Ｙ軸ガイドレール４２と平行なＹ軸ボールネジ４３、Ｙ軸ボールネジ４３に接続されているＹ軸モータ４４、および、これらを保持する保持台４１を備えている。

【0020】

Ｙ軸移動テーブル４５は、Ｙ軸ガイドレール４２にスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル４５の下面には、ナット部（図示せず）が固定されている。このナット部には、Ｙ軸ボールネジ４３が螺合されている。Ｙ軸モータ４４は、Ｙ軸ボールネジ４３の一端部に連結されている。

【0021】

Ｙ軸方向移動機構４０では、Ｙ軸モータ４４がＹ軸ボールネジ４３を回転させることにより、Ｙ軸移動テーブル４５が、Ｙ軸ガイドレール４２に沿って、Ｙ軸方向に移動する。Ｙ軸移動テーブル４５には、支持柱３５を介して、ウェーハ保持機構３０の支持部材３３が載置されている。したがって、Ｙ軸移動テーブル４５のＹ軸方向への移動に伴って、チャックテーブル２０を含むウェーハ保持機構３０が、Ｙ軸方向に移動する。

【0022】

本実施形態では、ウェーハ保持機構３０は、保持面２２にウェーハ２００を載置するための－Ｙ方向側のウェーハ載置領域と、ウェーハ２００が研削される＋Ｙ方向側の研削領域との間を、Ｙ軸方向移動機構４０によって、Ｙ軸方向に沿って移動される。

【0023】

また、図１に示すように、基台１０上の後方（＋Ｙ方向側）には、コラム１１が立設されている。コラム１１の前面には、ウェーハ２００を研削する研削機構６０、および、垂直移動機構５０が設けられている。

【0024】

垂直移動機構５０は、チャックテーブル２０と研削機構６０の研削砥石６８とを、保持面２２に垂直なＺ軸方向（研削送り方向）に相対的に移動させる。本実施形態では、垂直移動機構５０は、チャックテーブル２０に対して、研削砥石６８をＺ軸方向に移動させるように構成されている。

【0025】

垂直移動機構５０は、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール５１、このＺ軸ガイドレール５１上をスライドするＺ軸移動テーブル５３、Ｚ軸ガイドレール５１と平行なＺ軸ボールネジ５２、Ｚ軸ボールネジ５２に接続されているＺ軸モータ５４、Ｚ軸ボールネジ５２の回転量（回転回数および回転角度）を検知するためのＺ軸エンコーダ５５、および、Ｚ軸移動テーブル５３に取り付けられたホルダ５６を備えている。ホルダ５６は、研削機構６０を支持している。

【0026】

Ｚ軸移動テーブル５３は、Ｚ軸ガイドレール５１にスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル５３には、図示しないナット部が固定されている。このナット部には、Ｚ軸ボールネジ５２が螺合されている。Ｚ軸モータ５４は、Ｚ軸ボールネジ５２の一端部に連結されている。

【0027】

垂直移動機構５０では、Ｚ軸モータ５４がＺ軸ボールネジ５２を回転させることにより、Ｚ軸移動テーブル５３が、Ｚ軸ガイドレール５１に沿って、Ｚ軸方向に移動する。これにより、Ｚ軸移動テーブル５３に取り付けられたホルダ５６、および、ホルダ５６に支持された研削機構６０も、Ｚ軸移動テーブル５３とともにＺ軸方向に移動する。

【0028】

Ｚ軸エンコーダ５５は、Ｚ軸モータ５４がＺ軸ボールネジ５２を回転させることで回転され、Ｚ軸ボールネジ５２の回転量（回転回数および回転角度）を認識することができる。そして、本実施形態では、制御部７が、Ｚ軸エンコーダ５５が認識したＺ軸ボールネジ５２の回転量を認識して、その認識結果に基づいて、Ｚ軸方向に移動される研削機構６０の研削砥石６８の高さ位置を検知することができる。

【0029】

研削機構６０は、いわゆるエアスピンドルユニットとしてのスピンドルユニット７０、スピンドルユニット７０の先端（下端）に取り付けられたマウント６５、および、研削砥石６８を有する研削ホイール６６を備えている。研削機構６０の構成については後述する。

【0030】

カバー板３９におけるチャックテーブル２０の＋Ｙ方向側には、流体ノズル３７が設けられている。そして、流体ノズル３７が図示しない研削水源に連通されることにより、研削砥石６８およびウェーハ２００の裏面２０２に研削水が供給される。

【0031】

また、図１に示すように、基台１０における開口部１３の側部には、厚み測定部５７が配設されている。厚み測定部５７は、保持面２２に保持されたウェーハ２００の厚みを測定することができる。

【0032】

厚み測定部５７は、接触式あるいは非接触式のハイトゲージである、ウェーハ高さ測定部５８および保持面高さ測定部５９を有している。

【0033】

ウェーハ高さ測定部５８は、保持面２２に保持されているウェーハ２００の高さを測定する。保持面高さ測定部５９は、保持面２２に面一である枠体２３の枠体面２４の高さを測定する。そして、厚み測定部５７は、測定されたウェーハ２００の高さと枠体面２４の高さとの差分に基づいて、ウェーハ２００の厚みを算出する。

【0034】

研削装置１の制御部７は、制御プログラムにしたがって演算処理を行うＣＰＵ、および、メモリ等の記憶媒体等を備えている。制御部７は、研削装置１の上述した各部材を制御して、ウェーハ２００に対する研削加工を実行する。

【0035】

次に、本実施形態の研削機構６０について説明する。

【0036】

図２に示すように、研削機構６０のスピンドルユニット７０は、直立姿勢のスピンドル７１、スピンドル７１を覆っており、スピンドル７１を支持するケーシング７２、スピンドル７１の下端部分を覆う筒カバー７３、スピンドル７１を回転駆動するスピンドルモータ７４、および、発熱体であるスピンドルモータ７４を冷却する冷却ジャケット８０を備えている。

【0037】

スピンドル７１は、Ｚ軸方向に延びており、その先端（下端）に、マウント６５を介して加工具としての研削ホイール６６が装着されている。スピンドル７１の中間部分には、大径の第１円板部７１１が形成されている。また、スピンドル７１の下端部分にも、大径の第２円板部７１２が形成されている。

【0038】

スピンドル７１の後端（上端）には、スピンドルモータ７４が連結されている。スピンドルモータ７４は、スピンドル７１の後端部分に設けられたロータ７４１と、ステータ７４２とを有している。ステータ７４２は、冷却ジャケット８０を介して、ケーシング７２の内周面に設けられている。

【0039】

ケーシング７２は、スピンドル７１の外側面を囲繞し、エアベアリング７５によってスピンドル７１を回転自在に支持するように構成されている。

【0040】

ケーシング７２は、その下端部分に、環状部７２１を備えている。環状部７２１は、スピンドル７１の第１円板部７１１と第２円板部７１２との間に入り込むように、かつ、小径部７１３、第１円板部７１１および第２円板部７１２と環状部７２１との間に僅かな隙間のエアベアリング７５が形成可能に、ケーシング７２に設けられている。なお、小径部７１３は、スピンドル７１における第１円板部７１１と第２円板部７１２との間の、比較的に径の小さい円柱部分である。

【0041】

また、ケーシング７２は、エア供給源７６に接続されたエア供給路７７、および、複数のエア噴出口７８を備えている。エア供給路７７は、ケーシング７２の環状部７２１を含むケーシング７２内に延びるように形成されている。エア噴出口７８は、環状部７２１に、スピンドル７１の小径部７１３、第１円板部７１１および第２円板部７１２と対向するように設けられており、エア供給路７７に接続されている。

【0042】

スピンドル７１は、このケーシング７２の下端から下方に延出されている。スピンドル７１の先端（下端）には、加工具を装着するための上述したマウント６５が連結されている。マウント６５には、加工具としての研削ホイール６６が装着されている。研削ホイール６６は、マウント６５の外径と略同径の外径を有するように形成されている。研削ホイール６６は、金属材料から形成された円環状のホイール基台６７を含む。ホイール基台６７の下面には、全周にわたって、研削砥石６８が固定されている。研削砥石６８は、チャックテーブル２０に保持されたウェーハ２００の裏面２０２を研削する（図１参照）。

【0043】

筒カバー７３は、ケーシング７２の下端に設けられている。また、筒カバー７３の下端は、マウント６５とは離隔されている。そして、筒カバー７３は、ケーシング７２の下端とマウント６５との間で、スピンドル７１の外側面を囲って、筒状隙間７９を形成している。

【0044】

すなわち、筒カバー７３は、ケーシング７２の下端から突出しているスピンドル７１の下端部分である第２円板部７１２を囲繞し、この第２円板部７１２と筒カバー７３との間に筒状隙間７９が形成されるように、ケーシング７２の下端に配置されている。筒状隙間７９は、スピンドル７１の第２円板部７１２と筒カバー７３との間で、ケーシング７２の下端からＺ軸方向に延びる筒状の隙間であり、その上端が上述したエアベアリング７５に連通されるとともに、下端が外部に開放されている。

【0045】

このような構成を有する研削装置１では、ウェーハ２００に対する研削加工の際、制御部７の制御により、スピンドルモータ７４によって、矢印３０１に示すようにスピンドル７１を回転させる。これにより、スピンドル７１とともに回転する研削ホイール６６の研削砥石６８によって、ウェーハ２００が研削加工される（図１参照）。

【0046】

また、ウェーハ２００に対する研削加工の際、制御部７は、図２に示したエア供給源７６からエア供給路７７に対してエアを供給することにより、スピンドルユニット７０のケーシング７２の環状部７２１のエア噴出口７８から、スピンドル７１の小径部７１３、第１円板部７１１および第２円板部７１２に向けて、矢印３０２に示すように、高圧のエアを噴出させる。

【0047】

このように、高圧のエアが、スピンドル７１における小径部７１３、第１円板部７１１および第２円板部７１２の外面に噴射されることにより、これらとケーシング７２の環状部７２１との間にエアベアリング７５が形成され、スピンドル７１が、ケーシング７２に対して、エアを介して浮動支持される。すなわち、スピンドル７１が、ケーシング７２と非接触の状態で、ケーシング７２によって回転可能に支持される。

【0048】

また、エアベアリング７５を形成しているエアの一部は、スピンドルモータ７４を空冷しながら、スピンドルユニット７０の上方の図示しない排気口から排気される。一方、エアベアリング７５を形成しているエアの他の一部は、ケーシング７２の下端に配置された筒状隙間７９に導入され、筒状隙間７９の下端から排気される。

【0049】

また、研削加工の際、研削水供給源１５（図１参照）からの研削水が、たとえばスピンドル７１に設けられた流路を介して、ウェーハ２００と研削砥石６８との接点に供給される。また、この研削水に加えて（あるいは代えて）、流体ノズル３７（図１参照）からの研削水が、ウェーハ２００と研削砥石６８との接点に供給される。このため、研削加工では、研削砥石６８がウェーハ２００を研削することによって、研削屑等の加工屑を含む研削廃液の噴霧が生成される。

【0050】

これに関し、本実施形態では、筒状隙間７９の一部が、筒カバー７３に設けられたシール部７３１により狭められている。このため、筒状隙間７９に、下方から研削廃液の噴霧が入り込むことが抑制されている。

【0051】

次に、スピンドルユニット７０における冷却ジャケット８０の構成について説明する。冷却ジャケット８０は、発熱体の一例であるスピンドルモータ７４を囲み、冷却水を通水させることによりスピンドルモータ７４を冷却する。

【0052】

図１および図２に示すように、冷却ジャケット８０は、スピンドルモータ７４を囲むように配置された複数の二重管８１を備えている。

【0053】

図３に示すように、二重管８１は、一方向に延在する第１配管８２、および、第１配管８２の外側に配された第２配管８３を備えている。

【0054】

第１配管８２は、円筒状の外壁８２２、および、外壁８２２に囲まれた流路である第１流路８２３を有する円筒管である。第１配管８２の上端側には、第１流路８２３に連通された冷却水の入口となる第１口８２１が備えられている。また、第１配管８２は、その下端側に開口８２４を有している。

【0055】

第２配管８３は、第１配管８２を収容するように構成されており、底８３４を有している。具体的には、第２配管８３は、底８３４を有する略有底円筒状の外管８３２を備えており、この外管８３２内に、第１配管８２が収容されている。そして、外管８３２と第１配管８２の外壁８２２との間に、第２配管８３の流路である第２流路８３３が、第１配管８２を囲むように形成されている。第２配管８３の底８３４の反対側の端である上端側には、冷却水の出口となる第２口８３１が備えられている。また、第２配管８３の第２流路８３３は、外管８３２を介してスピンドルモータ７４（ステータ７４２）に接している。

【0056】

また、二重管８１は、第１配管８２の開口８２４と第２配管８３の底８３４とを接続する連通路８５を有している。連通路８５は、開口８２４と底８３４とを接続することにより、第１配管８２の第１口８２１と第２配管８３の第２口８３１とを連通させている。

【0057】

これにより、二重管８１では、第１配管８２の第１口８２１から供給された冷却水が、第１配管８２（第１流路８２３）を通過して第２配管８３（第２流路８３３）に導入され、第２口８３１から排出される。

【0058】

本実施形態の冷却ジャケット８０は、スピンドルモータ７４の周囲に、８本の二重管８１（図１参照）を備えている。このため、図２および図３に示すように、冷却ジャケット８０は、８本の二重管８１における８個の第１口８２１を接続する第１接続管８６と、８個の第２口８３１を接続する第２接続管８７と、を備えている。

【0059】

第１接続管８６は、冷却水源６１と、８本の二重管８１における８個の第１口８２１とを接続するように設けられており、冷却水源６１からの冷却水を各第１口８２１に供給するために用いられる。

【0060】

第２接続管８７は、冷却水源６１と、８本の二重管８１における８個の第２口８３１とを接続するように設けられており、第２口８３１から排出された冷却水を冷却水源６１に戻すために用いられる。
なお、冷却水源６１は、戻された冷却水を冷却して、第１接続管８６を介して二重管８１の第１口８２１に再供給する（冷却水を循環させる）ことが可能なように構成されている。あるいは、第２口８３１から排出された冷却水を廃棄して、冷却水源６１が、常に新たな冷却水を二重管８１に供給するように構成されていてもよい。

【0061】

このような構成を有する冷却ジャケット８０の二重管８１では、冷却水源６１からの比較的に冷たい冷却水が、第１接続管８６および第１口８２１を介して、第１配管８２に導入される。この冷却水は、第１配管８２の第１流路８２３を通過して、連通路８５を介して、第２配管８３の第２流路８３３に導入される。第２流路８３３に導入された冷却水は、第２口８３１に向けて＋Ｚ方向に上昇しながら、第２配管８３の外管８３２を介してスピンドルモータ７４を冷却する。その後、冷却水は、第２口８３１から排出されて、第２接続管８７を介して冷却水源６１に戻る。

【0062】

ここで、第２配管８３の第２流路８３３は、その内側が第１配管８２に接しているとともに、その外側がスピンドルモータ７４に接している。このため、第２配管８３の第２流路８３３を流れる冷却水は、第１配管８２の外壁８２２を介して第１流路８２３を流れる比較的に冷たい冷却水と熱交換しながら、スピンドルモータ７４を冷却してその熱を吸収する。すなわち、第２配管８３の第２流路８３３を流れる冷却水は、第１配管８２の第１流路８２３を流れる冷却水によって冷やされる。このため、第２配管８３の第２流路８３３を第２口８３１に向かって＋Ｚ方向に上昇する冷却水の温度の上昇を抑制することができるので、第２流路８３３内の冷却水の温度を、略一定温度に維持することができる。

【0063】

したがって、本実施形態では、スピンドルモータ７４を、スピンドル７１の軸方向であるＺ軸方向に沿って略一定温度の冷却水によって冷却することができる。このため、スピンドルモータ７４（ケーシング７２）の部分的な温度差に起因する、スピンドル７１の熱膨張による変形が抑制される。したがって、エアベアリング７５のエアギャップが狭くなることを抑制することができる。

【0064】

なお、上述した実施形態では、第１配管８２の第１口８２１が冷却水の入り口であり、第２配管８３の第２口８３１が冷却水の出口である。これに関し、第２配管８３の第２口８３１が冷却水の入り口であり、第１配管８２の第１口８２１が冷却水の出口であってもよい。

【0065】

この場合、冷却水源６１からの比較的に冷たい冷却水が、第２接続管８７および第２口８３１を介して、第２配管８３に導入される。この冷却水は、第２配管８３の第２流路８３３を下降しながら、第２配管８３の外管８３２を介してスピンドルモータ７４を冷却する。その後、冷却水は、連通路８５を介して、第１配管８２の第１流路８２３に導入される。第１流路８２３に導入された冷却水は、第１口８２１に向けて＋Ｚ方向に上昇して、第１口８２１から排出されて、第１接続管８６を介して冷却水源６１に戻る。

【0066】

この構成でも、第２配管８３の第２流路８３３を流れる冷却水は、第１配管８２の外壁８２２を介して第１流路８２３を流れる冷却水と熱交換しながら、スピンドルモータ７４を冷却してその熱を吸収する。すなわち、この場合、第２配管８３の第２流路８３３を流れる冷却水が、第１配管８２の第１流路８２３を流れる冷却水の熱をも吸収しながら流れる。このため、第２配管８３の第２流路８３３を下降する冷却水の温度が低くなりすぎることを抑制して、第２流路８３３内の冷却水の温度を、略一定温度に維持することができる。

【0067】

したがって、この構成でも、スピンドルモータ７４を、Ｚ軸方向に沿って略一定温度の冷却水によって冷却することができる。このため、スピンドルモータ７４（ケーシング７２）の部分的な温度差に起因するスピンドル７１の熱膨張による変形を抑制し、エアベアリング７５のエアギャップが狭くなることを抑制することが可能である。

【0068】

また、本実施形態にかかる冷水ジャケットは、図４に示すような冷却ジャケット９０であってもよい。冷却ジャケット９０も、発熱体の一例であるスピンドルモータ７４を囲み、冷却水を通水させることによりスピンドルモータ７４を冷却するためのものである。
この図に示すように、冷却ジャケット９０は、複数（８本）の第１配管９２を有する第１部分９０１、および、複数（８本）の第２配管９３を有する第２部分９０２を有している。

【0069】

第１部分９０１は、円板状の基台９１、基台９１の下面にＺ軸方向に沿って下方に延びるように設けられた８本の第１配管９２、および、基台９１の上面に設けられた８つの第１口９２１を有している。各第１口９２１は、基台９１を貫通して、第１配管９２の上端に接続されている。

【0070】

図５（ａ）の右側は、図４に示した第１部分９０１における１つの第１口９２１および第１配管９２の近傍の断面を矢印Ａ方向から示しており、図５（ａ）の中央部分は、第１部分９０１の中央部分の断面を示しており、図５（ａ）の左側は、第１部分９０１における１つの第２口９３１（後述）の近傍の断面を矢印Ｂ方向から示している。
この図５（ａ）に示すように、第１配管９２は、円筒状の外壁９２２、および、外壁９２２に囲まれた流路である第１流路９２３を有する円筒管である。第１配管９２の上端側には、上述した第１口９２１が接続されている。この第１口９２１は、第１流路９２３に連通されており、冷却水の入口となる。また、第１配管９２は、その下端側に開口９２４を有している。

【0071】

また、図４に示すように、冷却ジャケット９０の第２部分９０２は、円筒状の筐体９０３、および、筐体９０３内にＺ軸方向に延びるように設けられた８本の第２配管９３を有している。なお、図４および図５には、第２部分９０２の筐体９０３の中心および第１部分９０１の基台９１の中心を通ってＺ軸方向に延びる中心線３１０を示している。

【0072】

図５（ｂ）の右側は、図４に示した第２部分９０２における１つの第２配管９３の近傍の断面を矢印Ａ方向から示しており、図５（ｂ）の左側は、第２部分９０２における１つの溝９０４の近傍の断面を矢印Ｂ方向から示している。
この図５（ｂ）に示すように、第２配管９３は、第１配管９２を収容するように構成されており、底９３４を有している。具体的には、第２配管９３は、底９３４を有する略有底円筒状の外管９３２を備えている。この外管９３２は筐体９０３の一部であり、外管９３２内に第１配管９２が収容される。

【0073】

図４に示すように、第２配管９３の底９３４の反対側の端である上端側は、筐体９０３の上面に設けられた円弧状の溝９０４に接続されている。本実施形態では、筐体９０３の上面に４つの溝９０４が形成されており、各溝９０４の両端部に、１つずつ、第２配管９３の上端が接続されている。このように、本実施形態では、１つの溝９０４によって、２つの第２配管９３の上端側が接続されている。

【0074】

冷却ジャケット９０では、これら第１部分９０１および第２部分９０２は、図６に示すように組み合わされる。図６に示すように、第１部分９０１と第２部分９０２とが組み合わされた冷却ジャケット９０では、各第２配管９３の外管９３２内に、各第１配管９２が収容される。そして、外管９３２と第１配管９２の外壁９２２との間に、第２配管９３の流路である第２流路９３３が、第１配管９２を囲むように形成される。

【0075】

このようにして、一方向に延在する第１配管９２と、第１配管９２を収容し底９３４を有する第２配管９３とからなる二重管９６が構成される。
なお、第２配管９３の第２流路９３３は、外管９３２を介して、図２に示したスピンドルモータ７４（ステータ７４２）に接している。

【0076】

また、二重管９６には、第１配管９２の開口９２４と第２配管９３の底９３４とを接続する連通路９５が形成される。連通路９５は、開口９２４と底９３４とを接続するこことにより、第１配管９２の第１口９２１と第２配管９３の第２口９３１とを連通させている。

【0077】

また、図４に示すように、基台９１の上面における第１口９２１の間には、基台９１を貫通するように設けられた、冷却水の出口となる４つの第２口９３１が配置されている。そして、第１部分９０１と第２部分９０２とが組み合わされた冷却ジャケット９０では、第２部分９０２の溝９０４に、１つずつ、第２口９３１が接続される。これにより、１つの第２口９３１が、溝９０４を介して、２つの第２配管９３の上端に連結される。このように、この構成においても、第２配管９３は、底９３４の反対側の端に、冷却水の出口となる第２口９３１を有している。

【0078】

これにより、二重管９６では、第１配管９２の第１口９２１から供給された冷却水が、第１配管９２（第１流路９２３）を通過して第２配管９３（第２流路９３３）に導入され、第２口９３１から排出される。

【0079】

また、冷却ジャケット９０は、８本の二重管９６（図１参照）を備えている。このため、図４に示すように、冷却ジャケット９０は、各二重管９６の第１配管９２の第１口９２１どうしを接続する第１接続管９７と、第２配管９３の第２口９３１どうしを接続する第２接続管９８と、を備えている。

【0080】

第１接続管９７は、冷却水源６１と、８本の第１配管９２の第１口９２１とを接続するように設けられており、冷却水源６１からの冷却水を各第１口９２１に供給するために用いられる。

【0081】

第２接続管９８は、冷却水源６１と、８本の第２配管９３の第２口９３１とを接続するように設けられており、第２口９３１から排出された冷却水を冷却水源６１に戻すために用いられる。

【0082】

このような構成を有する冷却ジャケット９０の二重管９６では、冷却水源６１からの比較的に冷たい冷却水が、第１接続管９７および第１口９２１を介して、第１配管９２に導入される。この冷却水は、第１配管９２の第１流路９２３を通過して、連通路９５を介して、第２配管９３の第２流路９３３に導入される。第２流路９３３に導入された冷却水は、第２口９３１に向けて＋Ｚ方向に上昇しながら、第２配管９３の外管９３２を介してスピンドルモータ７４を冷却する。その後、冷却水は、溝９０４を介して第２口９３１から排出されて、第２接続管９８を介して冷却水源６１に戻る。

【0083】

この構成でも、第２配管９３は、その内側が第１配管９２に接しているとともに、その外側がスピンドルモータ７４に接している。このため、第２配管９３の第２流路９３３を流れる冷却水は、第１配管９２の外壁９２２を介して第１流路９２３を流れる冷たい冷却水と熱交換しながら、スピンドルモータ７４を冷却してその熱を吸収する。このため、第２流路９３３内の冷却水の温度を、略一定温度に維持することができる。

【0084】

したがって、スピンドルモータ７４を、Ｚ軸方向に沿って略一定温度の冷却水によって冷却することができる。このため、スピンドルモータ７４（ケーシング７２）の部分的な温度差に起因する、スピンドル７１の熱膨張による変形が抑制されて、エアベアリング７５のエアギャップが狭くなることを抑制することができる。
なお、この構成でも、第２配管９３の第２口９３１が冷却水の入り口であり、第１配管９２の第１口９２１が冷却水の出口であってもよい。

【0085】

また、本実施形態にかかる冷水ジャケットは、円筒状の第１配管および第２配管を有していてもよく、たとえば、図７に示すような冷却ジャケット１００であってもよい。この冷却ジャケット１００も、発熱体の一例であるスピンドルモータ７４を囲み、冷却水を通水させることによりスピンドルモータ７４を冷却するためのものである。
図７に示すように、冷却ジャケット１００は、円筒状の第１配管１２０を有する第１部分１１０、および、円筒状の第２配管１３０を有している。

【0086】

図７、および、第１部分１１０を斜め下方から示す図８に示すように、第１部分１１０は、円板状の基台１１１、基台１１１の下面にＺ軸方向に沿って下方に延びるように設けられた筒状の第１配管１２０、および、基台１１１の上面に設けられた４つの第１口１２１を有している。各第１口１２１は、基台１１１を貫通して、第１配管１２０の上端に接続されている。

【0087】

図９（ａ）の右側は、図７に示した第１部分１１０における１つの第１口１２１の近傍の断面を矢印Ａ方向から示しており、図９（ａ）の中央部分は、第１部分１１０の中央部分の断面を示しており、図９（ａ）の左側は、第１部分１１０における１つの第２口１３１（後述）の近傍の断面を矢印Ｂ方向から示している。
この図９（ａ）に示すように、第１配管１２０は、円筒状の外壁１２２、および、外壁１２２の内側に設けられた円筒状の内壁１２４、外壁１２２と内壁１２４と間の円筒状の流路である第１流路１２３を有している。第１配管１２０の上端側には、上述した第１口１２１が接続されている。この第１口１２１は、第１流路１２３に連通されており、冷却水の入口となる。また、第１配管１２０は、その下端側に開口１２５を有している。なお、図７および図９には、第２配管１３０の中心および第１部分１１０の基台１１１の中心を通ってＺ軸方向に延びる中心線３１１を示している。

【0088】

図９（ｂ）の右側は、図７に示した第２配管１３０の一部の断面を矢印Ａ方向から示しており、図９（ｂ）の左側は、第２配管１３０の他の一部の断面を矢印Ｂ方向から示している。この図９（ｂ）に示すように、第２配管１３０は、第１配管１２０を収容するように構成されており、底１３５を有している。具体的には、第２配管１３０は、円筒状の外壁１３２、外壁１３２の内側に設けられた円筒状の内壁１３４、および、外壁１３２の下端と内壁１３４の下端とを接続する底１３５を備えており、この外壁１３２と内壁１３４との間に、第１配管１２０が収容される。

【0089】

冷却ジャケット１００では、第１配管１２０を含む第１部分１１０と第２配管１３０とが、図１０に示すように組み合わされる。図１０に示すように、第１部分１１０と第２配管１３０とが組み合わされた冷却ジャケット１００では、各第２配管１３０の外壁１３２と内壁１３４との間に、第１配管１２０が収容される。そして、外壁１３２および内壁１３４と第１配管１２０の外壁１２２および内壁１２４との間に、第２配管１３０の流路である円筒状の第２流路１３３が、第１配管１２０を囲むように形成される。

【0090】

このようにして、一方向に延在する円筒状の第１配管１２０と、第１配管１２０を収容し底１３５を有する円筒状の第２配管１３０とからなる二重管１６０が構成される。
なお、第２配管１３０の第２流路１３３は、内壁１３４を介して図２に示したスピンドルモータ７４（ステータ７４２）に接している。

【0091】

また、二重管１６０には、第１配管１２０の開口１２５と第２配管１３０の底１３５とを接続する連通路１５０が形成される。連通路１５０は、開口１２５と底１３５とを接続することにより、第１配管１２０の第１口１２１と第２配管１３０の第２口１３１とを連通させている。

【0092】

また、図７に示すように、基台１１１の上面における第１口１２１の間には、基台１１１を貫通するように設けられた、冷却水の出口となる第２口１３１が配置されている。そして、図１０に示すように、第１部分１１０と第２部分１０２とが組み合わされた冷却ジャケット１００では、各第２口１３１が、第２配管１３０における第２流路１３３の上端に連結される。このように、この構成においても、第２配管１３０は、底１３５の反対側の端に、冷却水の出口となる第２口１３１を有している。

【0093】

これにより、二重管１６０では、第１配管１２０の第１口１２１から供給された冷却水が、第１配管１２０（第１流路１２３）を通過して第２配管１３０（第２流路１３３）に導入され、第２口１３１から排出される。

【0094】

また、図７に示すように、冷却ジャケット１００は、４つの第１口１２１どうしを接続する第１接続管１１７と、４つの第２口１３１どうしを接続する第２接続管１１８と、を備えている。

【0095】

第１接続管１１７は、冷却水源６１と各第１口１２１とを接続するように設けられており、冷却水源６１からの冷却水を各第１口１２１に供給するために用いられる。

【0096】

第２接続管１１８は、冷却水源６１と各第２口１３１とを接続するように設けられており、各第２口１３１から排出された冷却水を冷却水源６１に戻すために用いられる。

【0097】

このような構成を有する冷却ジャケット８０の二重管１６０では、冷却水源６１からの比較的に冷たい冷却水が、第１接続管１１７および第１口１２１を介して、第１配管１２０に導入される。この冷却水は、第１配管１２０の第１流路１２３を通過して、連通路１５０を介して、第２配管１３０の第２流路１３３に導入される。第２流路１３３に導入された冷却水は、第２口１３１に向けて＋Ｚ方向に上昇しながら、第２配管１３０の内壁１３４を介してスピンドルモータ７４を冷却する。その後、冷却水は、第２口１３１から排出されて、第２接続管１１８を介して冷却水源６１に戻る。

【0098】

この構成でも、第２配管１３０は、その内側が第１配管１２０に接しているとともに、その外側がスピンドルモータ７４に接している。このため、第２配管１３０の第２流路１３３を流れる冷却水は、第１配管１２０の外壁１２２および内壁１２４を介して第１流路１２３を流れる冷たい冷却水と熱交換しながら、スピンドルモータ７４を冷却してその熱を吸収する。このため、第２流路１３３内の冷却水の温度を、略一定温度に維持することができる。

【0099】

したがって、スピンドルモータ７４を、Ｚ軸方向に沿って略一定温度の冷却水によって冷却することができる。このため、スピンドルモータ７４（ケーシング７２）の部分的な温度差に起因する、スピンドル７１の熱膨張による変形が抑制されて、エアベアリング７５のエアギャップが狭くなることを抑制することができる。
なお、この構成でも、第２配管１３０の第２口１３１が冷却水の入り口であり、第１配管１２０の第１口１２１が冷却水の出口であってもよい。

【0100】

また、本実施形態に示したスピンドルユニット７０は、研磨装置に適用されることも可能である。この場合、スピンドルユニット７０は、研削ホイール６６に代えて、研磨ホイールを備える。

【0101】

また、本実施形態に示した冷却ジャケットは、スピンドルユニット７０のスピンドルモータ７４に限らず、他の発熱体を冷却するために用いられてもよい。

【符号の説明】

【0102】

１：研削装置、７：制御部、１０：基台、１１：コラム、１２：蛇腹カバー、
１３：開口部、１５：研削水供給源、２０：チャックテーブル、２１：ポーラス部材、
２２：保持面、２３：枠体、２４：枠体面、３０：ウェーハ保持機構、３３：支持部材、
３４：チャックテーブルモータ、３５：支持柱、３７：流体ノズル、３９：カバー板、
４０：Ｙ軸方向移動機構、４１：保持台、４２：Ｙ軸ガイドレール、
４３：Ｙ軸ボールネジ、４４：Ｙ軸モータ、４５：Ｙ軸移動テーブル、
５０：垂直移動機構、５１：Ｚ軸ガイドレール、５２：Ｚ軸ボールネジ、
５３：Ｚ軸移動テーブル、５４：Ｚ軸モータ、５５：Ｚ軸エンコーダ、５６：ホルダ、
５７：厚み測定部、５８：ウェーハ高さ測定部、５９：保持面高さ測定部、
６０：研削機構、６１：冷却水源、６５：マウント、
６６：研削ホイール、６７：ホイール基台、６８：研削砥石、
７０：スピンドルユニット、７１：スピンドル、７２：ケーシング、７３：筒カバー、
７４：スピンドルモータ、７５：エアベアリング、７６：エア供給源、
７７：エア供給路、７８：エア噴出口、７９：筒状隙間、
８０：冷却ジャケット、８１：二重管、８２：第１配管、８３：第２配管、
８５：連通路、８６：第１接続管、８７：第２接続管、
９０：冷却ジャケット、９１：基台、９２：第１配管、９３：第２配管、９５：連通路、
９６：二重管、９７：第１接続管、９８：第２接続管、１００：冷却ジャケット、
１０２：第２部分、１１０：第１部分、１１１：基台、１１７：第１接続管、
１１８：第２接続管、１２０：第１配管、１２１：第１口、１２２：外壁、
１２３：第１流路、１２４：内壁、１２５：開口、１３０：第２配管、１３１：第２口、
１３２：外壁、１３３：第２流路、１３４：内壁、１３５：底、１５０：連通路、
１６０：二重管、２００：ウェーハ、２０１：表面、２０２：裏面、
７１１：第１円板部、７１２：第２円板部、７１３：小径部、７２１：環状部、
７３１：シール部、７４１：ロータ、７４２：ステータ、８２１：第１口、
８２２：外壁、８２３：第１流路、８２４：開口、８３１：第２口、８３２：外管、
８３３：第２流路、８３４：底、９０１：第１部分、９０２：第２部分、
９０３：筐体、９０４：溝、９２１：第１口、９２２：外壁、９２３：第１流路、
９２４：開口、９３１：第２口、９３２：外管、９３３：第２流路、９３４：底

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】