JP2006177453A - ロータリージョイントおよびロータリージョイントの筐体分割体 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用する薬液等の増減に対して安価に対応できるとともに、その製造コスト等の削減や製造に要する期間を短縮できるロータリージョイントおよびその筐体分割体を提供する。
【解決手段】 略円柱状の軸体３と、軸体３内に形成されるとともに、その側面に開口部を有する軸体流通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと、軸体３を相対回転可能に挿通させる挿通孔５が形成された筐体７と、軸体３の中心軸Ｃ方向に並ぶように筐体７を複数に分割して形成された筐体分割体２５，２５，２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄと、軸体流通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと筐体７の外部とを連通させる筐体流通孔５１と、軸体流通孔１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄと筐体流通孔５１とを連通させる円環溝４９と、軸体３と筐体７との間における中心軸Ｃ方向への流体の移動を遮断する円環状の漏洩防止部材４３と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロータリージョイントおよびロータリージョイントの筐体分割体に関する。

従来、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）装置による半導体ウエハの表面研摩処理は、半導体ウエハをＣＭＰ装置のターンテーブルとトップリングとの間に挟んだ状態で、ターンテーブルとトップリングとを別個独立して回転させることにより行われている。
このように半導体ウエハのポリッシングを行う場合に、ターンテーブル又はトップリングからポリッシングに用いる各種の薬液の供給が行われる。また、半導体ウエハ等の真空吸着や、エアスパウト、水スパウトなどに用いる空気や水の供給等もターンテーブル又はトップリングから行われている。
そのため、固定配置されたＣＭＰ装置本体と、これに回転自在に支持されたターンテーブル又はトップリングとの間には、上記各種薬液や、空気、水などを漏れなく流動させるロータリージョイントが設けられている。

この種のロータリージョイントとしては、円柱状のシャフトとシャフトを包むように形成された円筒状の筐体とを相対的に回転可能に配置し、筐体からシャフトへ、あるいは、シャフトから筐体へ各種薬液等を漏らすことなく流動させる構成が一般的に知られている（例えば、特許文献１参照。）。
米国特許第５７１３６０９号明細書

上述の特許文献１におけるロータリージョイントは、円柱状のシャフトと、シャフトが挿通される孔が形成された筐体とから概略構成され、シャフトと筐体とがシャフト中心軸周りに相対回転可能に配置されている。筐体には、シャフトの中心軸方向に沿って、流路となる貫通孔が並んで形成されている。シャフトには、中失軸方向に沿って形成され、前述の貫通孔に対応するシャフトの側面に開口する貫通孔が形成されている。この構成により、シャフトと筐体との間で薬液などを流動させる流路が形成されている。

しかしながら、上述の特許文献１のロータリージョイントにおいては、シャフトおよび筐体に形成された流路の数を変更できないため、例えば、ＣＭＰ装置などにおいて使用する薬液種類が増減したときには、その増減に対応できずロータリージョイント全体を交換する必要があり、コストがかさむという問題があった。
また、ＣＭＰ装置などで用いられる薬液などの種類は、例えば、１種類の場合から４種類，５種類の場合まであり、これら全パターンに対応するロータリージョイントをそれぞれ必要数製造し、在庫として保有することは、製造者の負担となっていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、使用する薬液等の増減に対して安価に対応できるとともに、その製造コスト等の削減や製造に要する期間を短縮できるロータリージョイントおよびロータリージョイントの筐体分割体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のロータリージョイントは、略円柱状の軸体と、該軸体内に形成されるとともに、その側面に開口部を有する軸体流通孔と、前記軸体を相対回転可能に挿通させる挿通孔が形成された筐体と、前記軸体の中心軸方向に並ぶように前記筐体を複数に分割して形成された筐体分割体と、該筐体分割体に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体の外部とを連通させる筐体流通孔と、前記軸体の側面または前記挿通孔の内周面の少なくとも一方に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体流通孔とを連通させる円環溝と、前記軸体と前記筐体との間における前記中心軸方向への流体の移動を遮断する円環状の漏洩防止部材と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、筐体分割体の数を変更するとともに、軸体を筐体分割体の数に対応した軸体に取り替えることにより、互いに混合することなく流通できる流体の種類、例えば薬液等の種類数を変更できる。
例えば、流体の種類数を減らす場合には、減らした流体の種類数に対応した軸体のみを新たに製作、あるいは、製造元に発注し、余分な筐体分割体はロータリージョイントから取り外せばよい。また、流体の種類数を増やす場合には、増やした流体の種類数に対応した軸体と、不足する筐体分割体を新たに製作、あるいは、製造元に発注すればよい。
そのため、ロータリージョイント全体を交換する方法と比較して、軸体のみ、あるいは軸体と不足する筐体分割体のみを新たに準備だけなので、安価に対応できる。

筐体分割体は、上記流通させる流体の種類数の変動に対して、その数を変更して対応するため、その形状を変更させる必要がない。そのため、上記流通させる流体の種類数に対応した専用筐体を用いる方法と比較して、同一形状の筐体分割体のみを製造すればよいことから、製造工程の簡略化、時間短縮、コスト低減を図りやすくできる。さらに、在庫を保管するスペースを削減できる。

また、上記発明においては、一の筐体分割体と他の筐体分割体とが互いに対向する対向面に、前記一の筐体分割体および前記他の筐体分割体に形成された前記挿通孔の中心軸を一致させる中心軸決め手段が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、中心軸決め手段を設けたことにより、筐体分割体に形成された挿通孔の中心軸を容易に一致させることができる。そのため、筐体分割体のズレによる挿通孔の内周面の段差形成が防止され、軸体と挿通孔との間隔のばらつきを抑えることができる。
その結果、軸体と漏洩防止部材との接触部における面圧のばらつきを抑えることができ、軸体や漏洩防止部材の磨耗促進を防止でき、ひいては軸体流通孔と筐体流通孔との間を流通する流体の漏洩を防止できる。

さらに、上記発明においては、前記中心軸決め手段が、前記一の筐体分割体の対向面に形成された前記中心軸を中心とする円環状の凸部と、前記他の筐体分割体の対向面に形成された前記凸部と嵌合する前記中心軸を中心とした円環状の凹部と、であることが望ましい。

本発明によれば、凸部や凹部を、筐体分割体、特にその挿通孔を形成する際に同時に形成できるため、挿通孔の中心軸と凸部の中心軸、挿通孔の中心軸と凹部の中心軸を高い精度で一致させることができる。そのため、軸体と挿通孔との間隔のばらつきをより抑えることができ、軸体や漏洩防止部材の磨耗防止、軸体流通孔と筐体流通孔との間を流通する流体の漏洩防止を図ることができる。
具体的には、凸部や凹部は挿通孔の加工と同工程で、筐体分割体を保持冶具（チャック）から取り外すことなく加工できるため、高い相対位置精度を確保できる。

上記発明においては、前記筐体が一列に配列された前記複数の筐体分割体と、前記複数の筐体分割体を一体に固定する締結部材とを有し、前記筐体の両端に配置された一対の筐体分割体には、前記締結部材が係止される係止部が形成され、前記一対の筐体分割体間に挟まれた筐体分割体には、前記締結部材が挿通される締結部材用孔が形成されていることが望ましい。

本発明によれば、一列に配列された複数の筐体分割体の両端に配置された筐体分割体を、締結部材により締結することで上記複数の筐体分割体を一体に固定、結合させることができる。そのため、上記複数の筐体分割体を容易に分離、結合させることができ、上記流通させる流体の種類数の変更に容易に対応できる。

上記発明においては、前記締結部材が、一方の端部の少なくとも先端領域に雄ねじ部が形成されるとともに、他方の端部に頭部が形成されたボルトであり、前記一対の筐体分割体の一方に形成された係止部が、前記雄ねじ部と螺合する係止用雌ねじ部であり、他方の筐体分割体に形成された係止部が、前記頭部と接触する座面であることが望ましい。

本発明によれば、締結部材がボルトであるため、ボルトの雄ねじ部と筐体分割体の係止用雌ねじ部とを螺合させることにより、容易に上記複数の筐体分割体を一体に結合させることができる。また、上記螺合を解除することにより、容易に上記複数の筐体分割体を分離させることができる。

上記発明においては、前記締結部材用孔の内周面に、前記雄ねじ部の外径より内径の大きな孔部雌ねじ部が形成されていることが望ましい。
本発明によれば、例えば、締結部材の締結を解除した後においても、上記複数の筐体分割体の分離が困難な場合でも、容易に上記複数の筐体分割体を分離できる。具体的には、まず、隣接する筐体分割体の相対位相をずらすことにより、締結部材用孔をずらし、その後、孔部雌ねじ部と螺合する所定のボルトを孔部雌ねじ部に螺合させることにより、所定のボルトが隣接する筐体分割体を押圧し、分離させることができる。

上記発明においては、前記軸体と前記筐体とを前記中心軸周りに相対回転可能に支持する回転支持体が、前記軸体に少なくとも一対備えられ、前記軸体の一方の端部に備えられた前記回転支持体の外径が、前記軸体の外径よりも小さいことが望ましい。

本発明によれば、軸体に回転支持体が配置されているため、軸体の中心軸と挿通孔の中心軸との相対位置精度を悪化させることなく、軸体と筐体とを分解および組み立てできる。
例えば、回転支持体がベアリングの場合、その内輪と軸体とを分離可能に配置する方法と比較して、ベアリングの外輪と筐体とを分離可能に配置する方が、軸体の中心軸と挿通孔の中心軸との相対位置精度を確保しやすい。その結果、軸体と挿通孔との間隔の不均一を防止でき、軸体や漏洩防止部材の磨耗促進を防止でき、ひいては軸体流通孔と筐体流通孔との間を流通する流体の漏洩を防止することができるようにした。

具体的には、ベアリングの外輪と筐体とを分離可能に配置することにより、以下の問題を防止することができる。
一般的に、ベアリング内輪と軸体とのをきつくする必要が知られており、メンテナンスなどの際に軸体からベアリングを取り出したり、軸体にベアリングを再組み立てしたりする時に、それぞれ専用の治具が必要とされ、現場でのメンテナンスが難しくなる問題を防止できる。
軸体からベアリングを取り出す際にベアリングに傷をつける恐れがあり、この傷により、軸体の中心軸と挿通孔の中心軸との相対位置精度が悪化する問題。これによる薬液などの漏れや、ロータリージョイントの寿命が短くなる問題を防止できる。

そのため、本発明のロータリージョイントは、メンテナンスの際に回転支持体の内輪から軸体を抜く必要がないため、一方の回転支持体の外輪を、軸体の外径より小さくし、軸体についてはきつい嵌め合いで挿入できる。筐体と回転支持体との嵌め合いを緩くすることにより、回転支持体から軸体を抜くことなく筐体を取り出すことができ、ロータリージョイントのメンテナンスができる。
また、メンテナンスなどの再組み立ての際にも回転支持体の内輪を抑えて嵌め込む治具を必要とせず、回転支持体に対して再組み立てなどの行為を必要としないため、簡単に現場でメンテナンスを行うことができる。
その結果、回転支持体の取り付け・取り外し用治具を用いず、かつ、回転支持体を傷つけることなくロータリージョイントのメンテナンス等を行うことができる。

また、一方の端部に備えられた回転支持体の外径が、軸体の外径よりも小さいため、漏洩防止部材を上記一方の端部から取り外すことができる。そのため、劣化、磨耗した漏洩防止部材の交換時や、筐体分割体数の変更時などにおいても、軸体から回転支持体を取り外す必要がなくなり、軸体の中心軸と挿通孔の中心軸との相対位置精度の悪化を防止できる。

上記発明においては、前記漏洩防止部材が前記筐体側に固定され、前記軸体の側面であって、少なくとも前記漏洩防止部材との摺動領域に耐磨耗材がコーティングされていることが望ましい。

本発明によれば、耐磨耗材がコーティングされていることにより、軸体が漏洩防止部材との摺動による磨耗を防止できる。そのため、軸体と漏洩防止部材との接触面圧の低下や、更には、軸体と漏洩防止部材との離間を防止でき、軸体流通孔と筐体流通孔との間を流通する流体の漏洩防止を図ることができる。
また、耐磨耗材を軸体の側面にコーティングしているため、例えば、耐磨耗材から形成された円筒を軸体に被せる方法と比較して、軸体の寸法制度を確保しやすく、その製造が容易となるため製造コストの低減を図ることができる。

上記発明においては、前記漏洩防止部材が、断面が略Ｕ字型のシール部材であり、前記筐体分割体同士の接合面を挟んで、一対の前記シール部材を前記中心軸方向に並べて配置するとともに、略Ｕ字型の開口が前記中心軸方向に沿って反対方向を向くように配置され、前記シール部材の間に円環状の補強部材が配置されていることが望ましい。

本発明によれば、補強部材によりシール部材を支持できるため、シール部材の移動を防止し、所定位置に固定配置できる。そのため、シール部材と軸体との接触部を安定させることができ、流体の漏れを防止できる。
例えば、上記一対のシール部材同士が接触して支持しあう場合では、シール部材が移動する可能性がある。すると、シール部材と軸体との接触部がずれて流体が漏れる場合がある。

本発明のロータリージョイントの筐体分割体は、略円柱状の軸体と、該軸体内に形成されるとともに、その側面に開口部を有する軸体流通孔と、前記軸体を相対回転可能に挿通させる挿通孔が形成された筐体と、該筐体を複数に分割した筐体分割体と、該筐体分割体に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体の外部とを連通させる筐体流通孔と、前記軸体の側面または前記挿通孔の内周面の少なくとも一方に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体流通孔とを連通させる円環溝と、前記軸体と前記筐体との間における前記中心軸方向への流体の移動を遮断する円環状の漏洩防止部材と、を有するロータリージョイントの筐体分割体であって、前記筐体分割体が、前記軸体の中心軸方向に並ぶように分割されていることを特徴とする。

本発明によれば、筐体分割体を、軸体の中心軸方向に並ぶように分割して形成しているため、筐体分割体の数を変更するとともに、軸体を筐体分割体の数に対応した軸体に取り替えることにより、筐体と軸体との間を互いに混合することなく流通させることができる流体の種類、例えば薬液の種類を増減させることができる。
また、筐体分割体は、上記流通させる流体の種類数の変動に対して、その数を変更して対応するため、その形状を変更させる必要がない。そのため、上記流通させる流体の種類数に対応した専用筐体を用いる方法と比較して、同一形状の筐体分割体のみを製造すればよいことから、製造工程の簡略化、時間短縮、コスト低減を図りやすくできる。さらに、在庫を保管するスペースを削減できる。

本発明のロータリージョイントおよびロータリージョイントの筐体分割体によれば、使用する薬液等の増減に対して筐体分割体の数を変更するとともに、軸体を筐体分割体の数に対応した軸体に取り替えることにより、安価に対応できるという効果を奏する。
筐体分割体は上記流通させる流体の種類数の変動に対して、その形状を変更させる必要がないため、筐体分割体も含めたロータリージョイントの製造コスト等の削減や製造に要する期間を短縮できるという効果を奏する。

この発明の一実施形態に係るロータリージョイントおよびロータリージョイントを備えたＣＭＰ装置について、図１から図５を参照して説明する。
まず、本発明のロータリージョイントを備えたＣＭＰ装置について説明する。
図１は、本発明に係るロータリージョイントを備えたＣＭＰ装置における、当該ロータリージョイントに係る部分を説明する概略図である。
ＣＭＰ装置１０１は、図１に示すように、略鉛直方向の回転軸Ｐ回りに駆動回転される回転テーブル部１０３と、水平進退移動（往復動）するパッド支持部１０５と、から概略構成され、回転テーブル部１０３とパッド支持部１０５との間に研磨されるシリコンなどのウエハ１０７が配置されている。

パッド支持部１０５には、略鉛直方向の回転軸Ｑ回りに回転駆動される研磨パッド１０９と、研磨パッド１０９に研磨用の薬液を給排する給排装置１１１と、加圧空気を供給する空気供給装置１１３と、給排装置１１１と研磨パッド１０９との間および空気供給装置１１３と研磨パッド１０９との間を相対回転可能に接続するロータリージョイント１と、が配置されている。
給排装置１１１から研磨パッド１０９までの間には、研磨用の薬液が流通する給排経路１１５が形成され、空気供給装置１１３から研磨パッド１０９までの間には、加圧空気が流通する空気経路１１７が形成されている。
なお、研磨用の薬液としては、アルカリ成分としてＫＯＨ（水酸化カリウム）を含むシリカスラリにイソプロピルアルコールを添加したものを例示することができる。

このＣＭＰ装置１０１によれば、まず、ウエハ１０７の表面１０７ａが上になるようにウエハ１０７が回転テーブル部１０３上に配置され、保持される。それから、研磨パッド１０９をウエハ１０７に向けて移動させ、研磨パッド１０９のパッド部１１９を表面１０７ａに接触させる。
次に、空気供給装置１１３により加圧された空気とともに、給排装置１１１から供給された研磨用の薬液をパッド部１１９とウエハ１０７との間に噴出させる。この時同時に、研磨パッド１０９を回転させながら水平進退移動（往復動）または研磨パッド１０９を公転させることにより、ウエハ１０７の表面１０７ａを研磨する。

パッド部１１９には、加圧空気をウエハ１０７に向けて噴出させる複数に分岐された分岐空気経路が形成されている。分岐空気経路から噴出された加圧空気は、同じくパッド部１１９とウエハ１０７との間に噴出された研磨用の薬液を素早く均一に分散させる。また、加圧空気は、薬液の残液をパッド部１１９とウエハ１０７との間から速やかに排除させる。
また、研磨の終了後は、給排装置１１１により給排経路１１５内に残留する研磨用の薬液を吸引して廃棄し、ウエハ１０７の表面１０７ａへの滴下を防止する。

次に、本発明に係るロータリージョイントについて説明する。
図２は、本発明に係るロータリージョイントの構成を説明する断面図である。
ロータリージョイント１は、図２に示すように、略円柱形のシャフト（軸体）３と、シャフト３が挿通される挿通孔５が形成された略円筒形のハウジング（筐体）７と、から概略構成され、シャフト３とハウジング７とがシャフト３の中心軸回りに相対回転可能に構成されている。

シャフト３は、略円筒形の軸部９と、その一方の端部に形成された軸部９より径の大きなフランジ部１１と、他方の端部に形成された軸部９より径の小さな小径部１３と、から概略形成されている。また、軸部９の表面、少なくとも後述するシール部材との摺動面には、耐磨耗材であるセラミックが溶射され、軸部９の表面にコーティングされている。なお、後述する軸部ベアリングの配置部には上記セラミックコーティングは施されていないことが望ましい。また、溶射に用いられる方法には、さまざまな方法が知られているが、特に限定するものではない。
なお、シャフト３は、耐薬液性を有する材料が好ましく、例えばステンレスなどの金属から形成され、ＳＵＳ３１６などを例示できるが、これに限定されるものではない。

図３は、図２のロータリージョイントの側面図である。
軸部９内には、図２および図３に示すように、４本の軸流通路（軸体流通孔）１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが形成されている。各軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、図３に示すように、フランジ部１１の端面にフランジ側の開口部を有し、各フランジ側の開口部はシャフト３の中心軸Ｃを中心とした同一円周上に等間隔に配置されている。軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、図２に示すように、フランジ側の開口部からシャフト中心軸Ｃに沿って、小径部１３側へ延びている。
そして、各軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、それぞれ異なる所定の位置で略直角に折れ曲がるように形成され、軸部９の側面の軸部の開口部にて外部と連通される。具体的には、各軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄは、後述する各ハウジング流通路と対応する位置で折れ曲がるように形成されている。

シャフト３には、軸部９のフランジ部１１側に配置された軸部ベアリング（回転支持体）１７と、小径部に配置された小径部ベアリング（回転支持体）１９とが備えられ、ハウジング７に対して、シャフト３を中心軸Ｃ回りに回転可能に支持している。小径部ベアリング１９の外径は、軸部９の外径よりも小さくなるように設定されている。
フランジ部１１には、上述の研磨パッド１０９（図１参照）と接続される接続用ねじ孔２１が形成されている。この接続用ねじ孔２１を介して、フランジ部１１と研磨パッド１０９とが接続されている。

ハウジング７は、図２に示すように、一列に配列された分割体から構成されており、分割体は、端部に配置されたフロント分割体（筐体分割体）２３およびリア分割体（筐体分割体）２５と、その間に配置されたハウジング分割体（筐体分割体）２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄと、から構成されている。フロント分割体２３には、フロントカバー２９が配置され、リア分割体２５には、リアカバー３１が配置されている。
また、フロント分割体２３、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、および、リア分割体２５を一体に固定する第１貫通ボルト（締結部材）３３と、フロントカバー２９、フロント分割体２３、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、リア分割体２５、および、リアカバー３１を一体に固定する第２貫通ボルト（締結部材）３５と、が備えられている。
また、ハウジング７には、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄと、フロント分割体２３と、リア分割体２５と、リアカバー３１と、を貫通して挿通孔５が形成され、挿通孔５にはシャフト３が挿通されている。

ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄおよびフロント分割体２３におけるリア分割体２５側のリア接触面（対向面）３７の外縁近傍領域には、挿通孔５と中心軸Ｃを共有する円環状の凸部であるインロー（中心軸決め手段，凸部）３９ａが形成されている。
また、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄおよびリア分割体２５におけるフロント分割体２３側のフロント接触面（対向面）４１の外縁近傍領域には、挿通孔５と中心軸Ｃを共有する円環状の凹部であるインロー（中心軸決め手段，凹部）３９ｂとが形成されている。

これらインロー３９ａおよびインロー３９ｂは互いに嵌合可能に形成されており、インロー３９ａ，３９ｂを嵌合させることにより、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、フロント分割体２３、および、リア分割体２５に形成された各挿通孔５の中心軸を所定の誤差範囲内に配置させることができる。
なお、上述のように、インロー３９ａ，３９ｂを用いることにより、挿通孔５の中心軸の位置合わせを行ってもよいし、例えば位置決めピンなどを用いて挿通孔５の中心軸の位置合わせを行ってもよい。

ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄのリア接触面３７とフロント接触面４１、フロント分割体２３のリア接触面３７、および、リア分割体２５のフロント接触面４１における内縁隣接領域には、後述するシール部材が配置される円環状の段差部４２が形成されている。
また、段差部４２の半径方向外方に隣接して、後述する補強部材を保持する保持部が形成されている。

シール部材（漏洩防止部材）４３は、全体が円環形状に形成され、その断面形状が挿通孔５の中心軸方向に開口を有する略Ｕ字形状であるジャケットと、ジャケットの中にコイル型に形成されたスプリングと、から構成されている。ジャケットの材料としては、耐薬液性を備え、かつ、流体のシール性および耐摩耗性を備えた樹脂系材料が好ましく、例えば、グラファイトやカーボン、ガラス繊維などを添加して耐摩耗性を向上させたＰＴＦＥ（ポリ４フッ化エチレン）等を例示できる。また、スプリングは内部からジャケットを押し広げるように付勢し、ジャケットをシャフト３および段差部４２に押し付けている。

シール部材４３は、段差部４２とシャフト３との間に配置されている。また、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに配置されているシール部材４３については、ジャケットの開口が後述する円環溝側に向くように配置されている。フロント分割体２３およびリア分割体２５に配置されているシール部材４３については、ジャケットの開口がハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄに対して逆方向を向くように配置されている。つまり、隣接するシール部材４３は、互いの開口が反対方向を向くように配置されている。
シール部材４３の間には、円環形状上に形成された補強部材４５が配置されている。補強部材４５は、両側に配置されたシール部材４３のジャケットと接触して配置され、シール部材４３が移動するのを防止している。

ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄのフロント接触面４１、および、リア分割体２５のフロント接触面４１における、インロー３９ｂと段差部４２との間には、後述するＯリングを配置する円環状の溝部が形成され、円環状に形成された漏洩防止部材であるＯリング４７が配置されている。Ｏリング４７は、溝部と接触するとともに、対向するリア接触面３７とも接触するように配置されている。Ｏリング４７を配置することにより、フロント接触面４１とリア接触面３７との間から流体が漏れたり、外気が侵入したりすることを防止できる。
なお、溝部に配置されるものは、上述のようにＯリング４７であってもよいが、漏洩防止の作用を奏する部材であれば他のものであってもよく、特に限定されない。

ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの挿通孔５の内周面であって、段差部４２の間には、それぞれ挿通孔５の中心軸Ｃをその中心軸とする円環溝４９が形成されている。また、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄには、円環溝４９とハウジング７の外部とをつなぐハウジング流路（筐体流通孔）５１が形成されている。これら円環溝４９は、前述の軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの軸側の開口部と連通可能な位置に配置されている。

フロント分割体２３には、前述した小径部ベアリング１９の外輪を支持するフロント支持部５３が形成されている。フロント支持部５３は、挿通孔５の内周面から凸状に突出した円環部として形成されている。
また、リア分割体２５には、前述した軸部ベアリング１７の外輪を支持するリア支持部５５が形成されている。リア支持部５５は、挿通孔５の内周面にたいして凹状に凹んだ円環溝として形成されている。
これらフロント支持部５３およびリア支持部５５は、その中心軸が挿通孔５の中心軸Ｃと一致するように形成されている。また、フロント支持部５３およびリア支持部５５は、それぞれ小径部ベアリング１９および軸部ベアリング１７と接触、離間可能に配置され、固定されていない。

フロント分割体２３およびハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄには、第１貫通ボルト３３が挿通される第１貫通ボルト孔（締結部材用孔）５７が形成され、リア分割体２５には、第１貫通ボルト３３の雄ねじ部５９と螺合する係止用雌ねじ部（係止部）６１が形成されている。また、フロント分割体２３には、第１貫通ボルト３３の頭部６３が収納される座繰り部が形成され、座繰り部の底面である座面（係止部）６５と頭部６３とが接触している。
第１貫通ボルト孔５７の内周面には、雄ねじ部５９の外径より内径の大きな孔部雌ねじ部６７が形成されている。例えば、雄ねじ部５９がＭ６の雄ねじとすると、孔部雌ねじ部６７はＭ８の雌ねじとすることで上記の関係となる。

また、第２貫通ボルト３５に対しても同様に、フロントカバー２９、フロント分割体、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、およびリアカバー３１には、第２貫通ボルト孔６９が形成され、リアカバー３１には、第２貫通ボルト３５に雄ねじ部５９と螺合する係止用雌ねじ部６１が形成されている。

ハウジング分割体２７ｄの外側側面には、ハウジング７の回転を規制する部材を取り付ける取り付け穴（図示せず）が形成されている。ここに、回転規制部材（図示せず）を取り付けることにより、ハウジング７の回転を規制できる。なお、取り付け穴７１は、上述のようにハウジング分割体２７ｄに形成してもよいし、他のハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃに形成してもよいし、フロント分割体２３やリア分割体２５に形成しても構わない。

次に、上記の構成からなるロータリージョイント１における作用について説明する。
ロータリージョイント１は、図１および図２に示すように、シャフト３がパッド支持部１０５と接続されて回転駆動され、ハウジング７が上述の回転規制部材により固定配置されている。なお、シャフト３の回転速度はＣＭＰ装置１０１の使用条件により異なるが、例えば、毎分１００回転から２００回転程度の回転速度を例示できる。

この状態で、給排装置１１１および空気供給装置１１３から供給された各薬液および空気などが、ロータリージョイント１に供給される。供給された各薬液および空気などは、それぞれハウジング流路５１を流れて、円環溝４９に流入し、そこから軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに流入する。軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに流入した各薬液および空気は、パッド支持部１０５に供給され、ウエハ１０７の研磨に用いられる。なお、供給される薬液および空気などの供給圧力は、ＣＭＰ装置１０１の使用条件により異なるが、例えば、−１００ｋＰａから２５０ｋＰａ程度の範囲内の供給圧力を例示できる。供給圧力が負圧の場合には、薬液や空気の吸引が行われていることを示している。

また、円環溝４９に流入した各薬液および空気の大半は軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに流入するが、一部は、シャフト３と挿通孔５との隙間に流入する。この隙間に流入した各薬液または空気は、段差部４２に配置されたシール部材４３により遮断される。具体的には、シール部材４３のジャケットと段差部４２との接触部、および、シール部材４３のジャケットとシャフト３との接触部により遮断される。ジャケットは各薬液または空気の圧力により押し広げられ、段差部４２およびシャフト３との接触圧が高くなりよりシール性が高くなる。
シール部材４３は、各薬液または空気の圧力により押し込まれるが、補強部材４５により支持されるため、その移動が防止されている。

一方、各薬液または空気の供給圧力が負圧の場合には、負圧となった円環溝に対して補強部材４５を挟んで隣接するシール部材４３により、他の薬液や空気などの流入が遮断され、かつ、Ｏリング４７により外気の流入が遮断される。
負圧となった円環溝に隣接するシール部材４３は、その両側の圧力差によりジャケットの開口が閉じる方向の力が働き、シール性が低下する。逆に、補強部材を挟んで隣接するシール部材４３には、ジャケットの開口が開く方向の力が働きシール性が向上する。

次に、ロータリージョイント１における対応可能な薬液等の数の変更方法について説明する。
まず、第２貫通ボルト３５を外すことにより、フロントカバー２９をハウジング７から取り外し、第１貫通ボルト３３をハウジング７から取り外す。
その後、ハウジング７を構成するフロント分割体２３、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ、リア分割体２５を、順にシャフト３の小径部１３側から取り外す。これにより、シャフト３が取り出される。

図４は、図２のロータリージョイント１において、対応する薬液等の数を１種類に変更した変形例を示す図であり、図５は、図４のロータリージョイントの側面図である。
対応する薬液等の数を変更する際に、シャフト３のみは、その内部に形成された軸流通路数やシャフト３の長さを変更できないため、取り替えられる。ここでは、図４および図５に示すように、対応する薬液等の数が１種類の場合について説明する。そのため、取り替えられた新たなシャフト（軸体）３´には、１本の軸流通路１５ａが形成されている。
そして、リア分割体２５、ハウジング分割体２７ａ、フロント分割体２３をこの順にシャフト３´の小径部１３側から挿通させる。

この時、フロント分割体２３とハウジング分割体２７ａの相対位置合わせ、および、ハウジング分割体２７ａとリア分割体２５の相対位置あわせは、インロー３９ａとインロー３９ｂの嵌合により行われる。そのため、それぞれに形成された挿通孔５の中心軸が略一致するように組み合わされる。
そして、フロント分割体２３、ハウジング分割体２７ａ、リア分割体２５は第１貫通ボルト（締結部材）３３´により一体に締結される。このように、各分割体を第１貫通ボルト３３´により一体に締結するため、各挿通孔５の中心軸の一致度を損なうことなく締結できる。

また、ロータリージョイント１のメンテナンス、例えばシール部材４３交換などの場合にも同様に、フロント分割体２３およびハウジング分割体２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ等をシャフト３の小径部１３側から取り外すことにより、シール部材４３等を小径部１３側から交換する。

薬液等にスラリーが含まれている場合には、各分割体の分離が困難になる場合がある。例えば、ハウジング分割体２７ａ，２７ｂの分離が困難である場合には、ハウジング分割体２７ａとハウジング分割体２７ｂとの周方向の位相をずらして、ハウジング分割体２７ａとハウジング分割体２７ｂとの第１貫通ボルト孔５７をずらす。
そして、孔部雌ねじ部６７と螺合するボルト（Ｍ８ボルト）をハウジング分割体２７ａから螺合させる。上記ボルトの先端をハウジング分割体２７ｂに当接させ、押圧することでハウジング分割体２７ａ，２７ｂを分離できる。

上記の構成によれば、ハウジング分割体の数を変更するとともに、シャフト３をハウジング分割体の数に対応したシャフト３に取り替えることにより、互いに混合することなく流通できる薬液等の種類数を変更できる。
例えば、薬液等の種類数を減らす場合には、シャフト３を減らした薬液等の種類数に対応したシャフトに変更し、余分なハウジング分割体はロータリージョイント１から取り外巣ことで対応できる。また、薬液等の種類数を増やす場合には、増やした後の薬液等の種類数に対応したシャフトに変更し、不足するハウジング分割体追加することで対応できる。
そのため、ロータリージョイント１全体を交換する方法と比較して、シャフトのみ、あるいはシャフトと不足するハウジング分割体のみを新たに準備だけで対応できるため、安価に対応できる。

ハウジング分割体は、薬液等の種類数の変動に対して、その数を変更して対応するため、ハウジング分割体の形状を変更させる必要がない。そのため、薬液等の種類数に対応した専用ハウジングを用いる方法と比較して、同一形状のハウジング分割体のみを製造すればよいことから、製造工程の簡略化、時間短縮、コスト低減を図りやすくできる。さらに、在庫を保管するスペースを削減できる。

インロー３９ａ，３９ｂを設けたことにより、ハウジング分割体等に形成された挿通孔５の中心軸Ｃを容易に一致させることができる。そのため、ハウジング分割体等のズレによる挿通孔５の内周面の段差形成が防止され、シャフト３と挿通孔５との間隔のばらつきを抑えることができる。
その結果、シャフト３とシール部材４３との接触部における面圧のばらつきを抑えることができ、シャフト３やシール部材４３の磨耗促進を防止でき、ひいては軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとハウジング流路５１との間を流通する薬液等の漏洩を防止できる。

インロー３９ａ，３９ｂを、ハウジング分割体、特にその挿通孔５を形成する際に同時に形成できるため、挿通孔５の中心軸Ｃとインロー３９ａの中心軸、挿通孔５の中心軸Ｃとインロー３９ｂの中心軸を高い精度で一致させることができる。そのため、シャフト３と挿通孔５との間隔のばらつきをより抑えることができる。
具体的には、インロー３９ａ，３９ｂは挿通孔５の加工と同工程で、ハウジング分割体を保持冶具（チャック）から取り外すことなく加工できるため、高い相対位置精度を確保できる。

シャフト３に小径部ベアリング１９および軸部ベアリング１７が備えられているため、シャフト３の中心軸と挿通孔５の中心軸との相対位置精度を悪化させることなく、シャフト３とハウジング分割体等とを分解および組み立てできる。
つまり、ベアリングの内輪とシャフト３とを分離可能に配置する方法と比較して、ベアリングの外輪とハウジング７とを分離可能に配置する方が、シャフト３の中心軸と挿通孔５の中心軸との相対位置精度を確保しやすい。

また、シャフト３の小径部１３に備えられた小径部ベアリング１９の外径が、シャフト３における軸部９の外径よりも小さいため、シャフト３から小径部ベアリング１９を抜くことなくハウジング分割体等を分解および組み立てできる。そのため、小径部ベアリング１９とシャフト３との嵌め合いをきつくすることができ、シャフト３の中心軸と挿通孔５の中心軸との相対位置精度悪化を防止できる。

小径部ベアリング１９を嵌め合いのきついシャフト３から取り出す必要がないため、小径部ベアリング１９の取り出し及び再組み立て時において、小径部ベアリング１９を傷つける恐れがなくなる。そのため、シャフト３の中心軸と挿通孔５の中心軸との相対位置精度の悪化を防止でき、薬液などの漏れや、ロータリージョイント１の短寿命化を防止できる。
また、メンテナンス時における、小径部ベアリング１９取り出し用の治具が不要となるとともに、再組み立て時に用いる小径部ベアリング１９の内輪を抑える嵌め込み用の治具が不要となり、現場でのメンテナンス作業を容易にすることができる。

また、シャフト３の小径部１３に備えられた小径部ベアリング１９の外径が、シャフト３における軸部９の外径よりも小さいため、小径部ベアリング１９をシャフト３から取り外すことなく、シール部材４３を小径部１３から取り外すことができる。そのため、劣化、磨耗したシール部材４３の交換時や、ハウジング分割体数の変更時などにおいても、シャフト３から小径部ベアリング１９および軸部ベアリング１７を取り外す必要がなくなり、シャフト３の中心軸と挿通孔５の中心軸との相対位置精度の悪化を防止できる。

セラミックがシャフト３にコーティングされていることにより、シャフト３がシール部材４３との摺動による磨耗を防止できる。そのため、シャフト３とシール部材４３との接触面圧の低下や、更には、シャフト３とシール部材４３との離間を防止でき、軸流通路１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄとハウジング流路５１との間を流通する薬液等の漏洩防止を図ることができる。
また、セラミックをシャフト３の側面に溶射によりコーティングしているため、例えば、セラミックから形成された円筒部材をシャフト３に被せる方法と比較して、その製造が容易となるため製造コストの低減を図ることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、この発明をＣＭＰ装置に適用されたロータリージョイントとして説明したが、この発明はＣＭＰ装置に適用されたものに限られることなく、その他各種の回転部を有する装置等に適応できるものである。

本発明に係るロータリージョイントを備えたＣＭＰ装置における、当該ロータリージョイントに係る部分を示す概略図である。 図１のロータリージョイントの一実施形態の構成を示す図である。 図２のロータリージョイントの側面図である。 図２のロータリージョイントにおいて、対応する薬液等の数を１種類に変更した変形例を示す図である。 図４のロータリージョイントの側面図である。

符号の説明

１ ロータリージョイント
３，３´ シャフト（軸体）
５ 挿通孔
７ ハウジング（筐体）
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ 軸流通路（軸体流通孔）
１７ 軸部ベアリング（回転支持体）
１９ 小径部ベアリング（回転支持体）
２３ フロント分割体（筐体分割体）
２５ リア分割体（筐体分割体）
２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ ハウジング分割体（筐体分割体）
３３，３３´ 第１貫通ボルト（締結部材）
３５ 第２貫通ボルト（締結部材）
３７ リア接触面（対向面）
３９ａ，３９ｂ インロー（中心軸決め手段，凸部）
４１ フロント接触面（対向面）
４３ シール部材（漏洩防止部材）
４５ 補強部材
４９ 円環溝
５１ ハウジング流路（筐体流通孔）
５７ 第１貫通ボルト孔（締結部材用孔）
５９ 雄ねじ部
６１ 係止用雌ねじ部（係止部）
６５ 座面（係止部）
６７ 孔部雌ねじ部
Ｃ 中心軸

Claims (10)

1. 略円柱状の軸体と、
   該軸体内に形成されるとともに、その側面に開口部を有する軸体流通孔と、
   前記軸体を相対回転可能に挿通させる挿通孔が形成された筐体と、
   前記軸体の中心軸方向に並ぶように前記筐体を複数に分割して形成された筐体分割体と、
   該筐体分割体に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体の外部とを連通させる筐体流通孔と、
   前記軸体の側面または前記挿通孔の内周面の少なくとも一方に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体流通孔とを連通させる円環溝と、
   前記軸体と前記筐体との間における前記中心軸方向への流体の移動を遮断する円環状の漏洩防止部材と、
   を有することを特徴とするロータリージョイント。
2. 一の筐体分割体と他の筐体分割体とが互いに対向する対向面に、前記一の筐体分割体および前記他の筐体分割体に形成された前記挿通孔の中心軸を一致させる中心軸決め手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のロータリージョイント。
3. 前記中心軸決め手段が、
   前記一の筐体分割体の対向面に形成された前記中心軸を中心とする円環状の凸部と、
   前記他の筐体分割体の対向面に形成された前記凸部と嵌合する前記中心軸を中心とした円環状の凹部と、
   であることを特徴とする請求項２記載のロータリージョイント。
4. 前記筐体が一列に配列された前記複数の筐体分割体と、前記複数の筐体分割体を一体に固定する締結部材とを有し、
   前記筐体の両端に配置された一対の筐体分割体には、前記締結部材が係止される係止部が形成され、
   前記一対の筐体分割体間に挟まれた筐体分割体には、前記締結部材が挿通される締結部材用孔が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のロータリージョイント。
5. 前記締結部材が、一方の端部の少なくとも先端領域に雄ねじ部が形成されるとともに、他方の端部に頭部が形成されたボルトであり、
   前記一対の筐体分割体の一方に形成された係止部が、前記雄ねじ部と螺合する係止用雌ねじ部であり、
   他方の筐体分割体に形成された係止部が、前記頭部と接触する座面であることを特徴とする請求項４記載のロータリージョイント。
6. 前記締結部材用孔の内周面に、前記雄ねじ部の外径より内径の大きな孔部雌ねじ部が形成されていることを特徴とする請求項５記載のロータリージョイント。
7. 前記軸体と前記筐体とを前記中心軸周りに相対回転可能に支持する回転支持体が、前記軸体に少なくとも一対備えられ、
   前記軸体の一方の端部に備えられた前記回転支持体の外径が、前記軸体の外径よりも小さいことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のロータリージョイント。
8. 前記漏洩防止部材が前記筐体側に固定され、
   前記軸体の側面であって、少なくとも前記漏洩防止部材との摺動領域に耐磨耗材がコーティングされていることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のロータリージョイント。
9. 前記漏洩防止部材が、断面が略Ｕ字型のシール部材であり、
   前記筐体分割体同士の接合面を挟んで、一対の前記シール部材を前記中心軸方向に並べて配置するとともに、略Ｕ字型の開口が前記中心軸方向に沿って反対方向を向くように配置され、
   前記シール部材の間に円環状の補強部材が配置されていることを特徴とする請求項１記載のロータリージョイント。
10. 略円柱状の軸体と、
    該軸体内に形成されるとともに、その側面に開口部を有する軸体流通孔と、
    前記軸体を相対回転可能に挿通させる挿通孔が形成された筐体と、
    該筐体を複数に分割した筐体分割体と、
    該筐体分割体に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体の外部とを連通させる筐体流通孔と、
    前記軸体の側面または前記挿通孔の内周面の少なくとも一方に形成され、前記軸体流通孔と前記筐体流通孔とを連通させる円環溝と、
    前記軸体と前記筐体との間における前記中心軸方向への流体の移動を遮断する円環状の漏洩防止部材と、を有するロータリージョイントの筐体分割体であって、
    前記筐体分割体が、前記軸体の中心軸方向に並ぶように分割されていることを特徴とするロータリージョイントの筐体分割体。

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