JP3318303B2 - ロータリジョイントの配管接続構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
プロセスにおいて、シリコンウェハ表面をＣＭＰ法によ
り研磨する研磨装置等に使用されるロータリジョイント
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなＣＭＰ(Chemical Mechanic
al Polishig)法によるシリコンウェハの表面研磨装置
は、図８に示すように、水平進退動作及び昇降動作する
パッド支持体７１と、このパッド支持体７１に支持され
て強制回転される研磨パッド７２とを設けて構成されて
いる。パッド支持体７１内には、研磨液の給排機構７３
に接続された非回転側の研磨液給排路７４が、また、パ
ッド支持体７１から下方に延びる研磨パッド７２内に
は、この研磨パッド７２を貫通して下端のパッド部７２
ａの下面に開口する回転側の研磨液給排路７５がそれぞ
れ設けられ、これら研磨液給排路７４・７５を相互に連
通させるロータリジョイント７６が、パッド支持体７１
に取付けられている。

【０００３】上記構成の研磨装置では、回転テーブル７
７上に保持されたシリコンウェハ７８の表面にパッド部
７２ａを接触させ、給排機構７３の正圧動作（図示しな
い研磨液ポンプの吐出動作）により、図９に示すよう
に、パッド部７２ａとシリコンウェハ７８との間に研磨
液（例えば、アルカリ成分としてＫＯＨ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）を噴出
させつつ、前記の研磨パッド７２を回転及び水平進退さ
せることによってウェハ表面が研磨される。なお、研磨
終了後は、研磨済みのウェハ表面に研磨液が滴下しない
ように、前記給排機構７３を負圧動作（研磨液ポンプの
吸引動作）に切換えて、研磨液給排路７５に残留する研
磨液を吸引排出するようになっている。

【０００４】このような表面研磨装置に使用されるロー
タリジョイントの例が、特開平11−141771号公報に記載
されている。この公報記載のロータリジョイントは、図
１０に示すように、筒状の外ケース８１内に、回転軸体
（以下、シャフトという）８２を軸受８３・８３によっ
て回転自在に内挿させて構成されている。外ケース８１
は、前記したようなパッド支持体７１に固定され、その
側壁面に設けられている配管接続ポート８１ａに、前記
の非回転側研磨液給排路７４が接続される。一方、シャ
フト８２の下端に前記研磨パッド７２が連結され、この
シャフト８２の下端面に開口する後述する回転側流路８
２ａに、前記した回転側研磨液給排路７５が接続され
る。

【０００５】外ケース８１とシャフト８２との間の略中
間高さの領域には、それぞれ、メカニカルシール機構８
４・８４によって上下がシールされたシール空間８５が
設けられている。各メカニカルシール機構８４は、シャ
フト８２に固定された回転密封環８４ａと、外ケース８
１側に連結された静止密封環８４ｂとを備え、上下の各
静止密封環８４ｂ・８４ｂの間に圧縮コイルバネ８４ｃ
を介装して構成されている。これにより、シャフト８２
と共に回転密封環８４ａが回転するときも、各静止密封
環８４ｂ・８４ｂの端面が回転密封環８４ａに圧接した
状態で摺接し、これによって上下がシールされた上記の
シール空間８５が形成されている。

【０００６】このシール空間８５に、前記配管接続ポー
ト８１ａを通しての固定側流路８１ｂを連通させ、ま
た、シャフト８２に形成されている回転側流路８２ａの
上端を上記シール空間８５に開口させた構成とすること
によって、このシャフト８２と前記研磨パッド７２とが
回転駆動される間も、前述した非回転側と回転側との各
研磨液給排路７４・７５が、固定側流路８１ｂ・シール
空間８５・回転側流路８２ａを通して連通し、この経路
を通して研磨液が給排される。

【０００７】なお、上記公報記載のロータリジョイント
では、前記したパッド部７２ａに、ウェハ表面の研磨状
態を検出するモニタ装置が設けられている。このための
電気配線をこのロータリジョイントを通して行い得るよ
うに、このロータリジョイントの上方に固定される固定
側コネクタ部分８６ａ、シャフト８２の上端に固定され
る回転側コネクタ部分８６ｂとから成るロータリコネク
タを設け、シャフト８２に、回転側コネクタ部分８６ｂ
からの配線を挿通させるための配線挿通孔８２ｂがさら
に設けられている。

【０００８】一方、図１１に、上記のようなシャフト８
２の回転側流路８２ａへの回転側研磨液給排路７５の接
続例を示している。同図には、上記とほぼ同様に構成さ
れたロータリジョイントの下端側を示しており、外ケー
ス９１内に軸受９２によって回転自在に支持されたシャ
フト９３に、それぞれ下端面に開口する回転側流路９３
ａと配線挿通孔９３ｂとが形成されている。そして従来
は、回転側研磨液給排路を構成する例えばＰＦＡ製のチ
ューブ９４が、オスコネクタ９５を介して回転側流路９
３ａに接続されている。

【０００９】この場合、まず、オスコネクタ９５の基端
側（図において上端側）に形成されている雄ねじ部を、
回転側流路９３ａの下端側内面に形成されている雌ねじ
に螺着して、このオスコネクタ９５がシャフト９３に固
定される。次いで、オスコネクタ９５の先端側（図にお
いて下端側）に、ナット９６を挿通させたチューブ９４
を接続し、その後、ナット９６をオスコネクタ９５に螺
着して締め込むことで、チューブ９４がオスコネクタ９
５に液密状に接続される。

【００１０】なお、オスコネクタ９５の先端側には、チ
ューブ９４の端部に圧入されるチューブ取付部９５ａが
設けられ、この取付部９５ａの先端側には、径方向外方
に突出する膨出部９５ｂが形成されている。チューブ９
４を挟んでナット９６を上記膨出部９５ｂに向けて押圧
した締結状態とすることで、チューブ９４の抜脱が阻止
されて上記した液密状の接続が行われている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シャフ
ト９３の回転側流路９３ａへのチューブ９４の接続を、
上記のようなオスコネクタ９５を用いて行う構成では、
例えば半導体製造プロセスにおいて要求されるクリーン
度を充分には維持できないという問題を有している。つ
まり、上記のようなオスコネクタ９５は、研磨液に接す
る接液部に樹脂コーティングが施されているが、これを
シャフト９３にネジ込んで取り付ける際に、樹脂コーテ
ィングが剥離して金属母材が露出し、これによって、研
磨液中に金属イオンが溶出することになって、金属汚染
が発生するというおそれを有している。

【００１２】一方、上記のようなロータリジョイント
に、例えば種類の異なる研磨液を供給し得るように複数
の流路を設けることが要望されているが、この場合、シ
ャフト９３の下端に取付けられた複数のオスオネクタ９
５に、それぞれナット９６を用いてチューブ９４を接続
する構成では、各ナット９６を締め付ける際に、隣りの
ナット９６やチューブ９４との間に、ナット９６を軸心
回りに回転させるための締め付け工具の作業スペースが
必要となる。このためには、複数の流路の間隔を大きく
することが必要になり、この結果、シャフト９３の径が
大きくなって形状が大形化するという問題が生じる。

【００１３】本発明は、上記した問題点に鑑みなされた
ものであって、その目的は、金属イオンの汚染等を防止
でき、また、複数の流路を設ける場合でも、極力小形化
し得るロータリジョイントにおける配管接続構造を提供
することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで請求項１のロータ
リジョイントの配管接続構造は、流体供給ポートを外面
に有する外筒と、この外筒に挿入されて回転駆動される
回転軸体とを設けて、上記流体供給ポートから回転軸体
の端面に通ずる流路を形成する一方、チューブの端部側
に拡径状の変形を生じさせてこのチューブに圧入される
配管接続部材と、上記チューブが貫通する押え部材とを
設け、上記流路が回転軸体の端面に開口する開口部位に
上記配管接続部材を固定し、かつ、この配管接続部材か
らのチューブの抜脱を阻止すべく押え部材をチューブの
上記拡径状の変形部位を軸方向に押圧する締付位置に固
定して成るロータリジョイントの配管接続構造であっ
て、回転軸体の端面に形成したねじ部に、上記押え部材
を挿通させた締結部材を螺着して軸方向に締め込むこと
により、この押え部材が軸方向に押動されて上記締付位
置に固定され、かつ、上記配管接続部材が上記流路の開
口部位に固定されるように形成していることを特徴とし
ている。

【００１５】このような構成によれば、配管接続部材
は、押え部材を回転軸体の端面に締結することで流路の
開口部位に固定される。すなわち、この場合の配管接続
部材は、流路内面にねじ部を形成して直接螺合させるこ
とによって固定されるものではないので、例えばこれら
配管部材や回転軸体の少なくとも一方が金属製で、接液
面に樹脂コーティングを施して形成されるものであって
も、ねじ締結作業に伴う樹脂コーティングの剥離が抑え
られる。この結果、金属母材の露出を生じさせることな
く、チューブを流路開口部に接続できるので、金属イオ
ンによる汚染が防止されたロータリジョイントとして提
供することができる。

【００１６】かつ、流体供給ポートを複数設け、各流体
供給ポートから互いに独立に回転軸体の端面に通ずる複
数の流路を形成し、押え部材に流路数に応じた複数のチ
ューブが貫通する貫通穴を設けて、この押え部材を上記
締付位置に固定することにより、各チューブの端部側に
各々圧入された配管接続部材が各流路の開口部位に同時
に固定されるような構成とすることで、全体の形状をよ
り小型化することができる。

【００１７】つまり、この場合の押え部材は、前述した
オスコネクタにそれぞれ螺着されるナットとは異なり、
複数のチューブが挿通された押え部材を締付位置に固定
することで、チューブの拡径部を一括して軸方向に押圧
した締結状態とすることができる。したがって、上記の
ようなナットを個々に締結する場合等に比べ各チューブ
間に広い作業スペースを設ける必要はなく、ひいては、
各流路の間隔をより小さくして構成することができるの
で、回転軸体の径をより小さくして全体の小型化を図る
ことが可能となる。

【００１８】なお、回転軸体における流路の開口部位と
配管接続部材とのシールに当たっては、例えば請求項２
のように、流路の開口部位と配管接続部材との相対面す
る面間にシールリングを装着してシールする構成や、請
求項３のように、上記配管接続部材に、押え部材の軸方
向の押動に伴って流路の開口部位の内面に圧接される圧
接部を設けてシールする構成等とすることが可能であ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】〔実施形態１〕次に、本発明の一
実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ま
ず図２には、本実施形態に係るロータリジョイントが組
込まれる表面研磨装置を示している。この装置は、前記
同様に、ＣＭＰ法によってシリコンウェハ等の表面研磨
を行うもので、回転テーブル１と、その上方で水平進退
動作および昇降動作するパッド支持体２と、このパッド
支持体２から下方に垂下する研磨パッド３とを設けて形
成されている。研磨パッド３下端のパッド部３ａから研
磨液を噴出させながら、研磨パッド３を回転及び水平進
退させることによって、回転テーブル１上に保持された
シリンコンウェハ４等の表面研磨が行われる。

【００２０】上記装置には、研磨液等の給排機構５から
３種類の研磨液、或いは研磨液と純水および加圧空気な
どの組合せで、これらをパッド部３ａに互いに独立に供
給し得るように、パッド支持体２に３系統の非回転側の
研磨液給排路６…が、また、研磨パッド３にも同様に３
系統の回転側の研磨液給排路７…がそれぞれ設けられて
いる。そして、これら各研磨液給排路６…・７…を相互
に連通するために、内部に３系統の連通流路を備えた本
実施形態のロータリジョイント１０がパッド支持体２に
組込まれている。

【００２１】このロータリジョイント１０は、図３に示
すように、上下に貫通する貫通穴を有する外筒１１と、
この外筒１１内に挿入された回転軸体（以下、シャフト
という）１２とを設けて形成されている。外筒１１の外
周には、各々、前記非回転側の研磨液給排路６が接続さ
れる３つの配管接続ポート（流体供給ポート）１３…が
上下に所定の間隔で設けられる一方、シャフト１２に
は、それぞれこのシャフト１２の下端面に開口して、上
記各配管接続ポート１３と同等の高さ位置まで上方に延
びる３本の回転側流路１４…が形成されている。そし
て、上記各配管接続ポート１３が、後述するように、外
筒１１の内面とシャフト１２の外面との間を通して各回
転側流路１４の上端側にそれぞれ連通するように構成さ
れている。

【００２２】外筒１１は、７個の筒体１５〜２１を上下
に重ねて形成されている。最下段の下部筒体１５には、
その内周面に、下部軸受２２と、下部オイルシール２３
とが内嵌されている。なお、この下部筒体１５の下端面
外周側には、下部軸受２２の外輪を軸方向に固定する端
板２４が取付けられている。

【００２３】上記下部筒体１５の上面に、順次、第１給
排用筒体１６・第１中間筒体１７・第２給排用筒体１８
・第２中間筒体１９・第３給排用筒体２０・上部筒体２
１が重ねて固定されている。上記各給排用筒体１６・１
８・２０に、それぞれ前記した配管接続ポート１３が形
成されている。なお、これら各筒体１５〜２１は、上下
に相互に接する端面同士を凹凸嵌合形状にして順次組付
け、各嵌合面にそれぞれＯリング２５…を介装して、下
部側からボルト２６…によって順次固定されている。

【００２４】前記シャフト１２は、その下端側を前記し
た下部オイルシール２３に嵌挿させると共に、下端部を
下部軸受２２に内嵌させて外筒１１内に支持されてい
る。そして、下部オイルシール２３よりもやや上方の位
置に段差面が形成され、この段差面に上方から順次密着
させて、径方向外方に拡がる円盤状の４個の回転密封環
２７と、上記段差面の外周縁とほぼ同一外径で形成され
た筒状の３個のスリーブ２８…とが、交互にシャフト１
２に外嵌されて組付けられている。

【００２５】シャフト１２の上端側には上端スリーブ部
材２９が取付けられている。この上端スリーブ部材２９
の下端面から上方に凹入する凹部２９ａにシャフト１２
の上端側を嵌挿させて、この上端スリーブ部材２９がボ
ルト３０によってシャフト１２に固定されている。この
上端スリーブ部材２９の外周に、上部軸受３１がスナッ
プリング３２・３２によって取付けられている。この上
部軸受３１の外周面は、外筒１１における前記上部筒体
２１の内面に内嵌され、この上部軸受３１と前記した下
部軸受２２とによって、シャフト１２が外筒１１におけ
る上下に貫通する貫通穴内に、この穴と同軸状に回転自
在に保持されている。

【００２６】一方、上端スリーブ部材２９における凹部
２９ａを囲う筒部２９ｂは、その下端面が最上段の回転
密封環２７に上方から当接する組立状態となっている。
上記ボルト３０を軸方向に締め込むことで、この締め付
け力が、各回転密封環２７…とスリーブ２８…とに作用
し、これによって、これら回転密封環２７…およびスリ
ーブ２８…は、シャフト１２と一体的に回転するよう
に、このシャフト１２に固定されている。

【００２７】なお、上端スリーブ部材２９の外面と上部
筒体２１の内面との間には、上部軸受３１よりもやや下
側の位置に、上部オイルシール３３が装着されている。
一方、上端スリーブ部材２９および各スリーブ２８…の
各下端内周側はそれぞれテーパ状に形成されており、こ
れらの部位に、シャフト１２の外周面と各回転密封環２
７の内面との間の隙間をシールするＯリング３４…がそ
れぞれ装着されている。

【００２８】上記各回転密封環２７…の間には、各スリ
ーブ２８の外周面と、第１〜第３給排用筒体１６・１８
・２０の各内周面との間の空間が、各配管接続ポート１
３を各回転側流路１４に互いに独立に連通させるための
シール空間３５…として形成されている。これらシール
空間３５…を形成するための構成は互いに同一であり、
以下では、中段の第２給排用筒体１８の配管接続ポート
１３を回転側流路１４に連通させる構成を例に挙げて、
図４を参照して説明する。

【００２９】第２給排用筒体１８は、上下の各中間筒体
１９・１７の内面よりも径方向内方に突き出す内方延出
部１８ａと、この内方延出部１８ａの内端から、上下方
向に筒状に延びる内筒部１８ｂとを有する形状に形成さ
れている。この内筒部１８ｂの上端側および下端側に、
それぞれ環状の静止密封環３６・３６が、各々Ｏリング
３７・３７を間に装着した状態で、上下に移動自在に外
嵌されている。そして、両静止密封環３６・３６の間
に、内方延出部１８ａを上下に貫通させて、圧縮コイル
バネ３８が周方向に複数（１個のみ図示している）配置
されている。これらバネ３８により、各静止密封環３６
・３６は軸方向に相互に離間する方向に押圧され、これ
によって、各静止密封環３６・３６は内筒部１８ｂの上
下の各端面から突出した先端が上下の回転密封環２７・
２７に圧接されて、端面接触形メカニカルシールが構成
されている。このようなメカニカルシールにより上下が
シールされて、前記シール空間３５が内筒部１８ｂの内
面とスリーブ２８の外面との間に形成されている。

【００３０】なお、回転密封環２７に圧接される各静止
密封環３６の先端側は、回転密封環２７と線接触するよ
うに、内外面をテーパ状にして尖端形状に形成されてい
る。これによって圧接箇所の面圧を高めて良好なシール
性が得られるように構成されている。一方、第２給排用
筒体１８の内方延出部１８ａには、周方向に複数配置さ
れている圧縮コイルバネ３８の間の複数箇所に、軸方向
に上下に延びるドライブピン３９が植設されている。こ
れらドライブピン３９が、各静止密封環３６の外面に形
成されている係合溝３６ａに嵌入して周方向に係合した
構成となっている。これにより、回転密封環２７の回転
に伴って各静止密封環３６が共回りすることが抑えら
れ、したがって、回転密封環２７がシャフト１２と共に
一体回転するときは、回転密封環２７と静止密封環３６
とが相互に摺接して上記のシール状態が保持される。

【００３１】そして、第２給排用筒体１８に、配管接続
ポート１３の底部から上記シール空間３５に連通する固
定側流路１８ｃが、内方延出部１８ａおよび内筒部１８
ｂを径方向に貫通する形状で形成されている。一方、ス
リーブ２８には、その内面から径方向外方に凹入する環
状溝２８ａと、この環状溝２８ａを上記シール空間３５
に連通させるべく径方向に貫通する連通穴２８ｂとが形
成されている。また、シャフト１２の回転側流路１４に
は、その上端側を上記環状溝２８ａに連通させる横穴が
設けられている。このような構成により、シャフト１２
が回転するときも、上記配管接続ポート１３が、順次、
固定側流路１８ｃ・シール空間３５・スリーブ２８の連
通穴２８ｂおよび環状溝２８ａを通して、シャフト１２
の回転側流路１４に連通するように構成されている。

【００３２】このような流路構成が、他の２組の配管接
続ポート１３と回転側流路１４との間にも形成されて、
本実施形態のロータリジョイント１０が構成されてい
る。

【００３３】なお、前記図３に示すように、外筒１１に
おける下部筒体１５と上部筒体２１とには、下部オイル
シール３３よりも上方の位置、および上部オイルシール
３３の下側の位置に、それぞれ水配管接続用ポート１５
ａ・２１ａが設けられている。下側の水配管接続用ポー
ト１５ａを通して冷却水を流入させることによって、こ
の冷却水が各回転密封環２７と静止密封環３６との外側
空間を上方に向かって流れて上側の水配管接続用ポート
２１ａから排出される。これにより、各回転密封環２７
と静止密封環３６とが水冷されるように構成されてい
る。

【００３４】一方、シャフト１２の下端面外周側には、
このロータリジョイント１０を前記パッド支持体２に固
定するためのフランジ４０が取付けられている。また、
このフランジ４０の内面に、前記研磨パッド３を囲う円
筒壁３ｂの上端側が固定されている。そして、この円筒
壁３ｂの内側に各々開口する上記各回転側流路１４に、
例えばＰＦＡ製のチューブ４１…が前記した回転側研磨
液給排路７として接続されて、各配管接続ポート１３に
供給された研磨液等が、上記各チューブ４１…を通して
下方に供給されるようになっている。

【００３５】なお、各配管接続ポート１３を通して、例
えばアルカリ成分としてＫＯＨ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ような研磨液が各回転
側流路１４へと供給される。この場合の上記ロータリジ
ョイント１０の各構成部品のうち、研磨液が流れる接液
部を有する部品、例えばシャフト１２やスリーブ１７、
各給排用筒体１６・１８・２０は、研磨液の接触により
パーティクルを発生することなく、かつ、加工による寸
法安定性、耐熱性に優れたＰＴＦＥ、ＰＦＡ、Ｐｄｖ
ｆ、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＣ等の機械部品用プラスチッ
クで形成されている。その他の外筒１１の構成部品等
は、例えばＳＵＳ３０４やＳＵＳ３１６などのステンレ
ス鋼で形成されている。一方、メカニカルシールを構成
する回転密封環２７と静止密封環３６とは例えば炭化珪
素などの硬質材で形成されている。

【００３６】次に、各回転側流路１４の下端側にチュー
ブ４１を接続するための構成について説明する。このた
めに、本実施形態のロータリジョイント１０では、図５
（ａ）に示すように、流路数に応じた３個のコネクタ
（配管接続部材）４２…と、円盤状のシールキャップ
（押え部材）４３とが設けられている。シールキャップ
４３には、３個のチューブ挿通穴４４…が周方向１２０
度間隔で設けられ、また、これら嵌挿穴４４…の間に、
後述するボルト４０がそれぞれ挿通する３個のボルト穴
４５…が形成されている。なお、コネクタ４２は例えば
ＳＵＳ３１６から成り、表面に樹脂コーティングが施さ
れている。シールキャップ４３は例えばＳＵＳ３０４を
用いて作製されている。

【００３７】各コネクタ４２は、同図（ｂ）にも示すよ
うに、軸方向に貫通する貫通穴を囲う周壁の外周形状を
段差状にして、軸方向のほぼ中間位置に径方向外方に拡
がる鍔部４２ａを設け、この鍔部４２ａの上方に、この
鍔部４２ａよりも小径円筒状のシャフト接続部４２ｂ
を、鍔部４２ｂの下方に、シャフト接続部４２ｂとほぼ
同一径で下方に延びるチューブ接続部４２ｃをそれぞれ
設けている。チューブ接続部４２ｃの下端側には、下端
面から径方向外方にテーパ状に拡がる膨出部４２ｄが形
成されている。このチューブ接続部４２ｃを、チューブ
４１の端部側を拡径させながらこのチューブ４１に圧入
することによって、このコネクタ４２がチューブ４１に
接続される。

【００３８】シールキャップ４３のチューブ挿通穴４４
は、その上端側から軸方向に沿って順次径小に形成さ
れ、上端側の第１嵌挿穴部４４ａの内径は、コネクタ４
２の鍔部４２ａが嵌合する寸法に設定されている。ま
た、その深さ寸法は、鍔部４２ａの厚さよりもわずかに
小さく設定されている。中間の第２嵌挿穴部４４ｂは、
コネクタ４２の膨出部４２ｄの形状に応じて径方向に拡
がったチューブ４１が嵌合する寸法に、また、下端側の
第３嵌挿穴部４４ｃは、チューブ４１が遊嵌状態で挿通
し得る寸法にそれぞれ設定されている。

【００３９】一方、図１（ａ）に示すように、シャフト
１２における回転側流路１４は、その下端側が上記コネ
クタ４２のシャフト接続部４２ｂが嵌挿される内径寸法
で形成され、また、その下端部に拡径状のＯリング装着
部４６が設けられている。また、シールキャップ４３の
ボルト穴４５に対応する箇所に、軸方向に延びるネジ穴
４７が穿設されている。

【００４０】前記のようなコネクタ４２とシールキャッ
プ４３とを用いてチューブ４１を接続する場合、まず、
３本（同図には１本のみ図示）のチューブ４１をシール
キャップ４３の各チューブ挿通穴４４を通して挿通さ
せ、これらチューブ４１の各端部側に、前記のようにコ
ネクタ４２のチューブ接続部４２ｃを圧入して、コネク
タ４２をチューブ４１の各端部に取付ける。次いで、コ
ネクタ４２のシャフト接続部４２ｂにＯリング４８を装
着する。そして、シールキャップ４３のボルト穴４５
に、六角穴付きボルト（締結部材）４９を下側から挿通
させ、その先端を、シャフト１２のネジ穴４７に螺着さ
せて、軸方向に締め込む作業を行う。

【００４１】このようにボルト４９の締め込み作業を行
うことにより、この作業の過程で、コネクタ４２のシャ
フト接続部４２ｂの上端側が回転側流路１４内に嵌挿さ
れ、また、Ｏリング４８がＯリング装着部４６内に押し
込まれて、同図（ｂ）に示すように、鍔部４２ａがシャ
フト１２の下端面に密着した状態で固定される。同時
に、シールキャップ４３における前記第２嵌挿穴部４３
ｂと第３嵌挿穴部４３ｂとの間の段差面がコネクタ４２
の前記膨出部４２ｄの形状に応じて拡径変形したチュー
ブ４１に下側から接してこれを上方に押圧し、これによ
って、チューブ４１の抜脱が防止された締結状態とな
る。

【００４２】なお、同図には、チューブ４１を１本しか
図示していないが、上記のような作業により、３本のチ
ューブ４１に対し、上記のような締結状態が同時に得ら
れて、各チューブ４１がシャフト１２の各回転側流路１
４に接続される。

【００４３】以上のように、本実施形態においては、シ
ールキャップ４３を貫通させたボルト４９をシャフト１
２に対して軸方向に締め込むことで、シールキャップ４
３が軸方向に押動されて、コネクタ４２が回転側流路１
４の下端開口部に固定される。これにより、例えばコネ
クタ４２が金属製で、表面に樹脂コーティングを施して
形成されたものであっても、前述した従来例でのオスコ
ネクタ９５をシャフト９３に直接螺着して固定する場合
に生じていた樹脂コーティングの剥離を生じることはな
い。したがって、金属母材の露出を生じさせることな
く、チューブ４１を回転側流路１４の開口部に接続でき
るので、金属イオンによる汚染が防止されたロータリジ
ョイントとして提供することができる。

【００４４】また、上記のように３本の回転側流路１４
を設けた構成でも、シールキャップ４３に回転側流路１
４数に応じた複数のチューブ挿通穴４４を設て、各チュ
ーブ４１の端部側に各々圧入されたコネクタ４２の固定
と、各チューブ４１の拡径部を軸方向に押圧した押圧状
態とが一括して得られるようになっているので、例えば
ナットを個々に締結する場合に比べ、各チューブ４１間
に広い作業スペースを設ける必要はなく、ひいては、各
回転側流路１４の間隔をより小さくして構成することが
できる。この結果、シャフト１２の径をより小さくして
全体の小型化を図ることが可能となっている。

【００４５】〔実施形態２〕次に、本発明の他の実施形
態について、図６および図７を参照して説明する。な
お、説明の便宜上、前記実施形態１で説明した部材と同
一の機能を有する部材には、同一の符号を付記して詳細
な説明を省略する。本実施形態のロータリジョイントで
は、図６（ａ）に示すような形状の３個のインナリング
（配管接続部材）５１…と、前記とほぼ同様に形成され
たシールキャップ４３とを用いて、前記同様に、３本の
チューブ４１が前記シャフト１２の回転側流路１４に接
続される。なお、上記インナリング５１は、例えばＰＦ
Ａ、ＰＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＣＴＦＥ、ＥＣＴＦＥなどの
耐薬品製および耐熱性に優れた特性を有する合成樹脂を
用いて成形されている。

【００４６】各インナリング５１は、同図（ｂ）にも示
すように、その内径がチューブ４１の内径とほぼ同一径
で形成され、上端側には、チューブ４１の外径とほぼ同
一径の嵌合部５１ａが設けられている。この嵌合部５１
ａの下側に、チューブ４１の内径とほぼ同一径の圧入部
５１ｂが形成され、圧入部５１ｂの下端部外周は、断面
山形状に径方向外方に膨出する膨出部５１ｃとして形成
されている。この膨出部５１ｃをチューブ４１に挿入
し、チューブ４１の周壁部を拡径させながら圧入部５１
ｂの全体をチューブ４１に圧入することにより、チュー
ブ４１へのこのインナリング５１の取付けが行われる。

【００４７】上記インナリング５１の内周面には、その
上縁から径方向外方に拡がる面を下方に向かうテーパ状
に形成することにより、周面が円錐台形状の内端シール
部５１ｄが形成されている。さらに、この内端シール部
５１ｄの径方向外方の位置に、上方に突出する円筒状シ
ール部５１ｅが形成されている。

【００４８】なお、シールキャップ４３のチューブ挿通
穴４４は、インナリング５１の膨出部５１ｃの形状に応
じて拡径したチューブ４１が嵌合する拡径チューブ嵌合
部４４ｄを上端側に、また、チューブ４１が遊嵌状態で
挿通し得る径のチューブ嵌挿部４４ｅを下端側に設けて
形成されている。

【００４９】一方、図７（ａ）に示すように、本実施形
態におけるシャフト１２には、各回転側流路１４の下端
側に、上記インナスリーブ５１の上部側形状に対応した
受口５２が形成されている。すなわち、まず、下端面内
周に、上方ほど径小となるテーパ状のチューブ受面５２
ａが形成され、その上方には、インナリング５１の嵌合
部５１ａが嵌合する内径で上方に延びる円形嵌合穴５２
ｂが形成されている。さらに、この円形嵌合穴５２ｂの
上端と、この円形嵌合穴５２ｂよりも径小な回転側流路
１４との間の段差面には、その内端部に、インナリング
５１の内端シール部５１ｄに対応したテーパ状受面５２
ｃが形成され、また、上記段差面の外周側に、上方に延
びる円筒状溝部５２ｄが、インナリング５１の円筒状シ
ール部５１ｅに対応する形状で設けられている。

【００５０】この場合のシャフト１２へのチューブ４１
の接続作業も、前記とほぼ同様に行われる。すなわち、
まず３本のチューブ４１（但し、１本のみ図示）をシー
ルキャップ４３の各チューブ挿通穴４４を通して挿通さ
せ、これらチューブ４１の各端部側に、前記のようにイ
ンナリング５１を圧入して、これらインナリングをチュ
ーブ４１に取付ける。次いで、シールキャップ４３のボ
ルト穴４５に、六角穴付きボルト４９を下側から挿通さ
せ、その先端を、シャフト１２のネジ穴４７に螺着させ
て軸方向に締め込む作業を行う。

【００５１】この締め込み作業の過程で、インナリング
５１の嵌合部５１ａが円形嵌合穴５２ｂ内に挿入され、
また、円筒状シール部５１ｅが円筒状溝部５２ｄ内に押
し込まれていく。そして、同図（ｂ）に示すように、シ
ールキャップ４３の上面がシャフト１２の下面に密着す
るまで締め込むことで、３本のチューブ４１の接続作業
が同時に終了する。

【００５２】上記円筒状シール部５１ｅの径方向の厚さ
寸法は、円筒状溝部５２ｄの幅寸法よりもわずかに大き
く形成されている。したがって、円筒状シール部５１ｅ
は、径方向の面圧が発生した状態で円筒状溝部５２ｄに
圧入された状態となり、これによって、インナリング５
１に経時的なクリーブや応力緩和が生じたとしても、シ
ール面圧は殆ど低下することはなく、この結果、良好な
シール性が維持される。また、上記のような締結状態に
おいて、インナリング５１の上端内周側の内端シール部
５１ｄが受口５２のテーパ状受面５２ｃにも軸方向に圧
接されることで、この部位で二次シールが付与され、こ
れによってもさらに良好なシール性が維持される。

【００５３】このように、本実施形態のロータリジョイ
ントにおいては、特に、シールのためのＯリングを設け
ずとも、良好なシール性が付与された接続状態を簡単な
接続作業で得ることができる。

【００５４】以上に、本発明の具体的な実施形態につい
て説明したが、本発明は上記各形態に限定されるもので
はなく、この発明の範囲内で種々変更することが可能で
ある。例えば上記では、外筒１１とシャフト１２との間
に３本の流路を形成したロータリジョイントを例に挙げ
たが、この流路数について制限はなく、任意の流路数と
して構成することが可能である。

【００５５】また、実施形態２における配管接続部材と
してのインナリング５１には、シャフト１２側に円筒状
シール部５１ｅを設けたものを示したが、シールキャッ
プ４３を介しての軸方向の押圧に伴って、シャフト１２
における回転側流路１４の内面に圧接される圧接部を有
するものであれば、その他任意の形状に形成することが
可能である。

【００５６】また、上記各実施形態では、ＣＭＰ研磨装
置に組込まれるロータリジョイントを例に挙げたが、そ
の他の装置に組込まれるロータリジョイントにも本発明
を適用して構成することが可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上のように、本発明のロータリジョイ
ントの配管接続構造においては、押え部材を貫通させた
締結部材を回転軸体に対して軸方向に締め込むことで、
押え部材が軸方向に押動されて、配管接続部材が流路の
開口部位に固定される。これにより、これら配管部材や
回転軸体の少なくとも一方が金属製で、接液面に樹脂コ
ーティングを施して形成されるものであっても、従来、
配管接続部材を回転軸体の端面に直接螺着して固定する
場合に生じていた樹脂コーティングの剥離が抑えられ
る。この結果、金属母材の露出を生じさせることなく、
チューブを流路開口部に接続できるので、金属イオンに
よる汚染が防止されたロータリジョイントとして提供す
ることができる。

【００５８】また、複数の流路を設けることにより、押
え部材に流路数に応じた複数のチューブ貫通穴を設け、
各チューブの端部側に各々圧入された配管接続部材の固
定と、各チューブの拡径部を軸方向に押圧した押圧状態
とを一括して行うように構成することで、例えばナット
を個々に用いて締結する場合に比べ、各チューブ間に広
い作業スペースを必要とせず、ひいては、各流路の間隔
をより小さくして構成することができる。この結果、回
転軸体の径をより小さくして全体の小型化を図ることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態でのロータリジョイントに
おけるシャフトへのチューブの接続手順を示すもので、
同図（ａ）は接続前の状態を示す要部断面図、同図
（ｂ）は接続後の状態を示す要部断面図である。

【図２】上記ロータリジョイントが組込まれたＣＭＰ研
磨装置の構成模式図である。

【図３】上記ロータリジョイントの縦断面図である。

【図４】上記ロータリジョイントにおける中間領域の拡
大断面図である。

【図５】上記ロータリジョイントのシャフトにチューブ
を接続する際に用いられるコネクタとシールキャップと
を示すもので、同図（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は断面
図である。

【図６】本発明の他の実施形態でのロータリジョイント
のシャフトにチューブを接続する際に用いられるインナ
リングとシールキャップとを示すもので、同図（ａ）は
斜視図、同図（ｂ）は断面図である。

【図７】図６のインナリングとシールキャップとを用い
てシャフトにチューブを接続する際の接続手順を示すも
ので、同図（ａ）は接続前の状態を示す要部断面図、同
図（ｂ）は接続後の状態を示す要部断面図である。

【図８】従来のＣＭＰ研磨装置の構成模式図である。

【図９】図８の研磨装置における研磨パッド部の拡大断
面模式図である。

【図１０】従来のロータリジョイントの縦断面図であ
る。

【図１１】従来のロータリジョイントにおけるシャフト
へのチューブの接続構造を示す要部断面図である。

【符号の説明】

１０ ロータリジョイント １１ 外筒 １２ シャフト（回転軸体） １３ 配管接続ポート（流体供給ポート） １４ 回転側流路 ４１ チューブ ４２ コネクタ（配管接続部材） ４３ シールキャップ（押え部材 ４９ 六角穴付きボルト（締結部材） ５１ インナリング（配管接続部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平11−141771（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−30377（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−287371（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−121664（ＪＰ，Ａ) 実用新案登録3043931（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 27/093 F16L 5/00 F16L 33/20 F16L 39/04 B24B 37/00 H01L 21/304 622

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体供給ポートを外面に有する外筒と、
   この外筒に挿入されて回転駆動される回転軸体とを設け
   て、上記流体供給ポートから回転軸体の端面に通ずる流
   路を形成する一方、 チューブの端部側に拡径状の変形を生じさせてこのチュ
   ーブに圧入される配管接続部材と、上記チューブが貫通
   する押え部材とを設け、 上記流路が回転軸体の端面に開口する開口部位に上記配
   管接続部材を固定し、かつ、この配管接続部材からのチ
   ューブの抜脱を阻止すべく押え部材をチューブの上記拡
   径状の変形部位を軸方向に押圧する締付位置に固定して
   成るロータリジョイントの配管接続構造であって、 回転軸体の端面に形成したねじ部に、上記押え部材を挿
   通させた締結部材を螺着して軸方向に締め込むことによ
   り、この押え部材が軸方向に押動されて上記締付位置に
   固定され、上記配管接続部材が上記流路の開口部位に固
   定されるように形成しており、かつ、 上記流体供給ポートを複数設けると共に、各流体供給ポ
   ートから互いに独立に回転軸体の端面に通ずる複数の流
   路を形成する一方、上記押え部材に流路数に応じた複数
   のチューブが貫通する貫通穴を設けて、この押え部材を
   上記締付位置に固定することにより、各チューブの端部
   側に各々圧入された配管接続部材が各流路の開口部位に
   同時に固定されるように形成していることを特徴とする
   ロータリジョイントの配管接続構造。
2. 【請求項２】 上記流路の開口部位と配管接続部材との
   相対面する面間にシールリングを装着してシールしてい
   ることを特徴とする請求項１のロータリジョイントの配
   管接続構造。
3. 【請求項３】 上記配管接続部材に、押え部材の軸方向
   の押動に伴って流路の開口部位の内面に圧接される圧接
   部を設けてシールしていることを特徴とする請求項１の
   ロータリジョイントの配管接続構造。