JP4903991B2 - ロータリージョイント - Google Patents

Description

本発明は、例えば、研磨装置、洗浄装置、搬送装置等の回転軸を介した流体供給装置に用いられるロータリージョイントに関する。特に、小型にして多数の供給通路を可能にしたロータリージョイントに関する。

本発明に係わるロータリージョイントの用途としては、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、集積回路の基板に使用される半導体ウェハの表面研磨装置の例がある。このうち、研磨装置で研磨される半導体ウェハは、シリコン等の円柱状の超純度結晶体を、一定の厚さの円盤状にスライスしてから研削加工し、更に、この表面の平坦な仕上加工及び鏡面研磨加工を行っている。近年は、半導体デバイスの高集積化により、半導体デバイスは、一層の高精度の平坦度や鏡面研磨精度が要求されている。このような状況で、半導体ウェハの表面に研磨液を供給して研磨したり、この表面に付着した研磨液を完全に洗浄するために洗浄液を供給したり、半導体ウェハを搬送するための真空通路を介して吸着したりするために多数の通路を設けたロータリージョイントが要求されている。

このような各種の装置では、多数の通路型のロータリージョイントが採用される（例えば、特許文献１を参照）。このような半導体ウェハの超平坦化及び鏡面化のための研磨加工は、例えば、Chemical Mechanical Polishing 法による表面研磨装置（以下、ＣＭＰ装置と言う）により行われている。この種のＣＭＰ装置の構成は、図８に示すように、上面に半導体ウェハを保持するターンテーブル２０２が設けられている。このターンテーブル２０２は、駆動軸２０１によりＲ２方向へ回動される。一方、ターンテーブル２０２の上面には、上面に対向する研磨面を設けたパット部２１０が配置されている。そして、ターンテーブル２０２上に配置された図示省略の半導体ウェハに対し、パッド部２１０の研磨面をＭ方向へ往復水平移動させながらパッド部２１０をＲ１方向へ回転させる駆動装置２２０が設けられている。又、パッド部２１０の研磨面と半導体ウェハの被研磨面との間に研磨液や純水や気体等を供給する流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３が設けられている。さらに、両端側に冷却通路Ｔ、Ｔも設けられている。

この流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３とパッド部２１０との間には、ロータリージョイント１００が配置されている。このロータリージョイント１００は、外部の配管を接続して流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３と連通すると共に、研磨液や純水や気体等がロータリージョイント１００を介してパッド部２１０に導入される。

このＣＭＰ装置による半導体ウェハの研磨加工は、ロータリージョイント１００を介して研磨液や純水や気体等を供給しながら、パッド部２１０を半導体ウェハの被研磨面に対向させるとともに回転させながら行われる。このため、回転するパッド部２１０と、非回転側の流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３との間の接続通路は、相対回転する間の通路の継ぎ手としてロータリージョイント１００が重要な役目を果たしている。

図７は、ロータリージョイント１００の外略断面図である。このロータリージョイント１００は、固定側の流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３からの流体を漏洩させることなく回転するパッド部２１０へ供給する。図７に基づいてロータリージョイント１００の構成を先ず説明する。ロータリージョイント１００は、軸方向へ貫通する内周面を設けたボディ１０１が設けられている。そして、このボディ１０１の内周面内に回転可能に挿通されたロータ１０２が設けられている。又、ボディ１０１には、軸方向へ多数の流体供給通路１０３、１０３、１０３、１０３、１０３が設けられている。このために、ボディ１０１は軸方向へ長くなる。更に、ロータ１０２にも多数の径方向から軸方向へ向かう流体用通路１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂ（尚、１０４Ａは研磨液通路である）が設けられている。このために、ロータ１０２は軸方向へ長くなると共に、径方向へも大径になる。さらに、ボディ１０１とロータ１０２との間に軸方向へ複数のメカニカルシール１０６、１０６、１０６が配置されており、その間に形成される各シール室を介して流体供給用通路１０３と流体用通路１０４Ａ、１０４Ｂとが連通している。これらのシール室内は、作動する処理装置のプログラムに従って、液体・気体・真空状態或いは高温状態となる。このために、メカニカルシール１０６、１０６、１０６もこの流体からの悪影響を受ける。

この各シール室をシールするメカニカルシール１０６、１０６、１０６は、各固定用密封環１０９と、これらの固定用密封環１０９の両側に配置された各回転用密封環１０５Ａ、１０５Ｂとが互いにシール面を密接してシール室を流れる被密封流体をシールする。このため、メカニカルシール１０６、１０６、１０６は、軸方向へ長くなる。さらに、メカニカルシール１０６、１０６、１０６の両回転用密封環１０５Ａ、１０５Ｂを保持する保持環１１１にも流体用通路１０４Ｂが貫通している構成のために、保持環１１１も軸方向へ長くなる。

さらに、各Ｏリング１１０は、ロータリ１０２と回転用密封環１０５Ａ、１０５Ｂとの間をシールするものである。さらに、各ばね１１２は、各回転用密封環１０５Ａ、１０５Ｂを互いに反対方向へ弾発に押圧する。そして、各符号のＳは、相対する摺動シール面である。また、各通路１０８は、固定用密封環１０９に設けた流体用通路１０４Ｂである。さらに、各保持環１１１および各固定用密封環１０９に各流体用通路１０４Ａ、１０４Ｂ、１０８を設けるために、加工コストも上昇する。

上述のようにロータリージョイント１００は、メカニカルシール１０６が軸方向へ長くなるので、メカニカルシール１０６の大きさに応じてボディ１０１とロータ１０２の軸方向へ離れた間隔に流体用通路１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂを多数個に形成しなければならなくなる。特に、流体用通路１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂ、１０４Ｂ・・が多数になればなるほどロータリージョイント１００は大型にしなければならない。このために、ロータリージョイント１００は、益々軸方向へ大型になる。そして、各種の装置へロータリージョイント１００を採用することが困難になる。また、ロータリ１０２の軸方向へ多数の固定用密封環１０９、１０９、１０９、１０９と回転用密封環１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ａ、１０５Ｂ、１０５Ａ、１０５Ｂと保持環１１１、１１１、１１１とを配列するために、その部品の加工費が上昇するとともに、組立作業が困難になる。その上、多数のメカニカルシール１０６を軸方向へ配列すると、被密封流体の温度や圧力により各密封環１０５Ａ、１０５Ｂ、１０９に歪みが発生し、その歪みが累積されると軸方向のある摺動シール面Ｓに隙間が生じてシール能力を悪化させる。
特開２００３−４２３７４号公報の図６

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ロータリージョイントに設ける流体通路の数に関係なく軸方向の長さを小型にして小さな装置への取付を可能にすることにある。また、回転軸とボディとの相対回転時における密封環の冷却を可能にしてシール面の摩耗を防止することにある。また、メカニカルシールの摺動するシール面のシール能力を向上することにある。

上述した技術的課題を解決するため、本発明に係わるロータリージョイントは、以下のように構成されている。

本発明のロータリージョイントは、
相対回転するシールカバー（６０）と、前記シールカバー（６０）に挿通する軸（５０）とを有するロータリージョイントであって、
前記軸（５０）には、軸側第１流通路（５ｓ）が形成され、
前記シールカバー（６０）には、第１一対メカニカルシール（Ａ）の各固定用密封環（２Ａ，３Ａ）が取り付けられる第１取付部（６０Ｂ１）と、第２一対メカニカルシール（Ｂ）の各固定用密封環（１２Ａ，１３Ａ）が取り付けられる第４取付部（６０Ｄ１）と、が形成された空間室（６０Ｃ１）が形成され、
前記軸（５０）には、シールスリーブ（４０）が嵌着され、前記シールスリーブ（４０）は、径方向へ凸部状に前記空間室（６０Ｃ１）内に突出するシールフランジ（４０Ａ)を有すると共に、前記シールフランジ（４０Ａ）の軸方向の両側面に、それぞれ前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の各回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）を取り付けるための第２取付部（４０Ｂ）と、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の各回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）を取り付けるための第３取付部（４０Ｃ）とを有し、
前記シールスリーブ（４０）には、前記軸（５０）の前記軸側第１流通路（５ｓ）と連通すると共に前記第２取付部（４０Ｂ）に貫通する接続第１流通路（５Ａ）が形成され、
前記シールカバーには、外部の配管と連通可能にして前記第１取付部（６０Ｂ１）に貫通するシールカバー側第１流通路（５ｃ）が形成され、
前記第１取付部（６０Ｂ１）に取り付けられる前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の固定用密封環（２Ａ，３Ａ）と、前記第２取付部（４０Ｂ）に取り付けられる前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）とをそれぞれ密接摺動可能にして、一対にした環状の第１外側メカニカルシール（２）と前記第１外側メカニカルシール（２）の内周に間隙を設けて配置した第１内側メカニカルシール（３）との間に、メカニカルシール側第１流通路（５ｍ）を形成し、
前記第４取付部（６０Ｄ１）に取り付けられる前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の固定用密封環（１２Ａ，１３Ａ）と、前記第３取付部（４０Ｃ）に取り付けられる前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の回転用密封環（１２Ｂ，１３Ｂ）とをそれぞれ密接摺動可能にして、一対にした環状の第２外側メカニカルシール（１２）と前記第２外側メカニカルシール（１２）の内周に間隙を設けて配置した第２内側メカニカルシール（１３）との間に、メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）を形成し、
前記メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）に対して密封された前記メカニカルシール側第１流通路（５ｍ）が、前記接続第１流通路（５Ａ）を介して前記軸側第１流通路（５ｓ）に連通すると共に、前記シールカバー側第１流通路（５ｃ）に連通しており、
前記軸（５０）には、前記軸側第１流通路（５ｓ）とは連通しない軸側第２流通路（１５ｓ）が形成され、
前記シールスリーブ（４０）には、前記軸（５０）の前記軸側第２流通路（１５ｓ）と連通すると共に前記第３取付部（４０Ｃ）に貫通する接続第２流通路（１５Ａ）が前記接続第１通路（５Ａ）とは連通しないように形成され、
前記シールカバーには、その他の外部の配管と連通可能にして前記第４取付部（６０Ｄ１）に貫通するシールカバー側第２流通路（１５ｃ）が形成され、
前記メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）が、前記接続第２流通路（１５Ａ）を介して前記軸側第２流通路（１５ｓ）に連通すると共に、前記シールカバー側第２流通路（１５ｃ）に連通している
ことを特徴とする。

好ましくは、前記シールカバー（６０）の前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）および前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の内周面と外周面とに、これらのメカニカルシール（A，B）を冷却する冷却液が流通する冷却通路（４５）が形成されている。
好ましくは、前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第１取付部（６０Ｂ１）の外周側に、第５取付部（６０Ｂ２）が形成され、
前記シールフランジ（４０Ａ）における第２取付部（４０Ｂ）の外周側には、第６取付部（４０Ｄ）が形成され、
前記第５取付部（６０Ｂ２）と前記第６取付部（４０Ｄ）との間に、第３一対メカニカルシール（Ｃ）が配置され、
前記第３一対メカニカルシール（Ｃ）が、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の外周に配置され、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）と同様な構造を有する。
好ましくは、前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第４取付部（６０Ｄ１）の外周側に、第８取付部（６０Ｄ２）が形成され、
前記シールフランジ（４０Ａ）における第３取付部（４０Ｃ）の外周側には、第７取付部（４０Ｅ）が形成され、
前記第８取付部（６０Ｄ２）と前記第７取付部（４０Ｅ）との間に、第４一対メカニカルシール（Ｄ）が配置され、
前記第４一対メカニカルシール（Ｄ）が、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の外周に配置され、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）と同様な構造を有する。

この本発明のロータリージョイントによれば、第１一対メカニカルシールを構成する第１外側メカニカルシールと、対向する第１内側メカニカルシールとの互いの間隙を第１流通路に形成するとともに、この第１一対メカニカルシールの第１流通路で接続第１流通路と他の第１流通路とを連通して全体を第１流通路に形成し、更に、第１一対メカニカルシールと略同じ構成の第２一対メカニカルシールをシールフランジの第１一対メカニカルシールと対称側面の第３取付部とシールカバーの第４取付部との間に配置した第２一対メカニカルシールで第２流通路を形成し、この第２流通路で接続第２流通路と他の第２流通路とを連通して全体を第２流通路に形成し、または、シールフランジの第１一対メカニカルシールより径方向外周側面の第５取付部とシールカバーの第６取付部との間に配列した第３一対メカニカルシールに形成した第３流通路で接続第３流通路と他の第３流通路とを連通して全体を第３流通路に形成したものである。このために、ロータリージョイントの軸方向の長さ寸法を小さくできる効果を奏する。そして、各一対メカニカルシールをシールカバーの径方向へ向かって複数に配列すれば、シールカバーは円盤状になるだけで、軸方向へは大きくならないから、取付上問題になることなく、取付を容易にする。しかも、各流通路は軸およびシールカバーに放射状に設けられるから、軸およびシールカバーを大径にすることなく、多数の通路を設けることが可能になる。更に、回転用密封環はシールフランジの側面に設けられているから偏芯することもなく、シールカバーに固定された固定用密封環と密接して摺動することが可能になり、シール能力が向上できる。

また、本発明のロータリージョイントによれば、第１一対メカニカルシールの第１流通路と連通する接続第１流通路と、第２一対メカニカルシールの第２流通路に連通する接続第２流通路とをシールフランジ内で互いに連通させないように配置することができる。このため、シールフランジの軸方向の幅寸法が小さくとも、シールフランジの周方向へ沿って設けることができるから、多数の接続各流通路を設けることが可能になる。このために、ロータリージョイントの軸方向の長さを小さくできて、各種の装置への取り付けを容易にする。さらに、一対メカニカルシールの配列がコンパクトになると共に、組立も容易になり組立コストを低減できる。

また、この本発明のロータリージョイントによれば、シールカバーの空間室には、各一対メカニカルシールの内外周面側に連通する冷却通路を有してもよい。このため、冷却通路から空間室に清水を流すと、各一対メカニカルシールの外周面側を流れる清水により、効果的にメカニカルシールを冷却できる。その結果、相対摺動するシール面は、熱による摩耗を防止することができると共に、シール能力を向上できる。しかも、冷却通路はシールカバーの外周面に沿って設けることができるので、シールカバーを軸方向へ小さくしても、多数の流通路を設けることが可能になる。

発明の実施の形態

以下、本発明に係るロータリージョイントの好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。尚、以下の図面は、設計図を基にした図面である。

図１から図４は、好ましい第１実施の形態を示すロータリージョイントである。また、図１は図４のI−断面である。この図１は、特に、第１流通路５ｃ，５ｍ，５Ａ，５ｓを説明するために断面にしたものである。図２は図４のII−断面である。図２は、特に、第２流通路１５ｃ，１５ｍ，１５Ａ，１５ｓを説明するために断面にしたものである。図３は図４のIII−段面である。図５は、図１または図６のロータリージョイントを研磨装置に取り付けた状態を示すものである。

以下、図１から図５に基づいて説明する。図１に於いて、シールカバー６０は、各分割本体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅを図４に示すボルト６６を介して軸方向に連結し一体化している。この分割本体６０Ａ，６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅは、それぞれ円環状を成して内周面を設ける。シールカバー６０の内周面には軸方向の中央に空間室６０Ｃ１を形成する。空間室６０Ｃ１の両側面には第１取付部６０Ｂ１と第４取付部６０Ｄ１を形成する。この第４取付部６０Ｄ１には固定ピン１７が打ち込まれて取り付けられている。同様に、第１取付部６０Ｂ１にも固定ピン（符号省略）が設けられている。また、空間室６０Ｃ１の両側には段付き部が設けられており、この各段付き部には第１シールリング６５Ａと第２シールリング６５Ｂを取り付ける。さらに、第１シールリング６５Ａと第２シールリング６５Ｂの両側の段付き部にはシールスリーブ４０との間に第１軸受７０Ａと第２軸受７０Ｂを設ける。さらに、シールカバー６０の材質は、例えば、鋼、ステンレス鋼等で製作する。また、分割本体６０Ａ，６０Ｂ６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅの間は、それぞれバイトン（デュポン社の商標名称）、ＮＢＲ等のゴム材からなる符号のないＯリングを介して密封されている。

また、シールカバー６０には、外周面から内周面に貫通する必要数の流体通路を軸方向へ配列すると共に、周方向の互いにずれた位置に他数個を配列する。さらに、この流体通路を詳しく述べる。このシールカバー６０には、図示左側に、真空通路となる第１流通路５ｃが外周面から第１取付部６０Ｂ１に貫通している。また、シールカバー６０には、図示右側に、気体通路となる第２流通路１５ｃが外周面から第４取付部６０Ｄ１に流体が流入できるように貫通している。さらに、シールカバー６０には左側に冷却液Ｗ１用の流入冷却通路４５Ａを設ける。また、シールカバー６０の右側には冷却済液Ｗ２用の流出冷却通路４５Ｂを設ける。この流入冷却通路４５Ａと流出冷却通路４５Ｂは空間室６０Ｃ１に連通している。そして、流入冷却通路４５Ａと流出冷却通路４５Ｂは冷却通路４５と空間室６０Ｃ１内の冷却通路４５を介して連通している。このため、後述する第１一対メカニカルシールＡと第２一対メカニカルシールＢの外周面を冷却液Ｗ１によって効果的に冷却することができる。さらに、図３に示すように、シールカバー６０には、漏洩した液体Ｄｒが排出できるように第１ドレーン孔５５Ａと第２ドレーン孔５５Ｂを設ける。これらの流体通路はシールカバー６０が軸方向に短くとも、周方向へ位置をずらすことにより、多数の通路を設けることが可能になる特徴を有する。なお、シールカバー６０の各流体通路の外方には配管が接続可能に管用ねじを設ける。
軸５０は、回転する通路用軸である。図１および図２に示すように、この軸５０には真空Ｖ用の第１流通路５と空気Ａｉｒ用の第２流通路１５を設ける。この第１流通路５および第２流通路１５は軸５０の外周面から軸方向へ貫通している。そして、第１流通路５は真空Ｖ等の通路である。また、第２流通路１５は空気Ａｉｒ等の気体通路である。この材質は、例えば、鋼、ステンレス鋼等の金属で製作されている。また、軸５０は、前述の第１軸受７０Ａと第２軸受７０Ｂを介してシールカバー６０に相対回転可能に支持されている。

軸５０に嵌着するシールスリーブ４０は、中間に外方へ凸部状のシールフランジ４０Ａを形成する。このシールフランジ４０Ａの径方向の両側面にはそれぞれ第２取付部４０Ｂと第３取付部４０Ｃを形成する。この第２取付部４０Ｂと第３取付部４０Ｃにも固定ピン１７と同様なドライブピン（符号省略）を設ける。また、シールフランジ４０Ａには、径方向を成す冷却通路４５と、この冷却通路４５の内方から傾斜してシールフランジ４０Ａの側方の外方へ突き抜ける冷却通路４５を設ける。この冷却通路４５は第１一対メカニカルシールＡと第２一対メカニカルシールＢを効果的に冷却することができる。さらに、軸５０の第１流通路５に連通するとともに、第２取付部４０Ｂに貫通する接続第１流通路５Ａを傾斜して設ける。

この接続第１流通路５Ａと第１流通路５ｓとの接続部には環状溝５Ｇを設ける。この環状溝５Ｇの軸方向の両側にはＯリング１９，１９を設けて第１流通路５ｓの両側の軸５０とシールスリーブ４０との嵌合間を密封する。接続第１流通路５Ａと同様に、接続第２流通路１５Ａも第３取付部４０Ｃ（図２参照）から軸５０の第２流通路１５ｓに連通するようにシールフランジ４０Ａに傾斜した形状に形成する。この接続第２流通路１５Ａと軸５０の第２流通路１５ｓとの接続部には環状溝１５Ｇを設ける。この環状溝１５Ｇの軸方向の両側にはＯリング１８，１８を設けて第２流通路１５ｓを流れる流体が軸５０とシールスリーブ４０との嵌合間から外部へ漏洩するのを防止する。シールスリーブ４０と軸５０との嵌合間には、キー４２を装着して両部品を固定する。

シールカバー６０と相対回転する軸５０とに設けられた各第１流通路５ｃ，５ｓは第１一対メカニカルシールＡに形成した第１流通路５ｍにより連通する。この第１一対メカニカルシールＡは、第１外側メカニカルシール２と第１内側メカニカルシール３とを径方向へ間隙を設けて蛇の目状に遊嵌合し、第１外側メカニカルシール２と第１内側メカニカルシール３の遊嵌する間隙を第１流通路５ｍに形成してシールカバー６０の第１流通路５ｃと軸５０側（シールスリーブ４０）の接続第１流通路５Ａとを連通させる。なお、第１外側メカニカルシール２は固定用密封環２Ａと回転用密封環２Ｂとの各シール面Ｓ（図２参照）を密接させて構成する。回転用密封環２Ｂは固定ピン１７と同様なドライブピン（符号省略）により回転しないように固定する。また、固定用密封環２Ａは固定ピン１７により回動しないように固定する。この回転用密封環２Ｂは図３に示すようにばね７Ａにより弾発に押圧される。また、第１内側メカニカルシール３の固定用密封環３Ａと回転用密封環３Ｂも第１外側メカニカルシール２のそれと同様に構成する。固定用密封環２Ａ，３Ａと回転用密封環２Ｂ，３Ｂは、炭化珪素、セラミック、超硬質合金、カーボン等から製作する。

シールカバー６０と相対回転する軸５０とに設けられた第２流通路１５ｃ，１５ｓは第２一対メカニカルシールＢに形成された第２流通路１５ｍにより連通する。第２一対メカニカルシールＢは、第２外側メカニカルシール１２と第２内側メカニカルシール１３とを径方向へ間隙を設けて蛇の目状に遊嵌合し、第２外側メカニカルシール１２と第２内側メカニカルシール１３の遊嵌する間隙を第２流通路１５ｍに形成してシールカバー６０の第２流通路１５ｃと軸５０側の接続第２流通路１５Ａとを連通させる。なお、第１外側メカニカルシール１２は固定用密封環１２Ａと回転用密封環１２Ｂ（図２参照）との各シール面Ｓを密接させて構成する（図２参照）。回転用密封環１２Ｂは固定ピン１７と同様なドライブピン（符号省略）により回転しないように固定する。また、固定用密封環１２Ａは固定ピン１７により回動しないように固定する。この回転用密封環１２Ａは、図３に示すように、ばね７Ｂにより固定用密封環１２Ａへ弾発に押圧する。また、第２内側メカニカルシール１３の回転用密封環１３Ｂと固定用密封環１３Ａも第１外側メカニカルシール２の回転用密封環２Ｂと固定用密封環２Ａと同様に構成する。固定用密封環２Ａ，３Ａと回転用密封環２Ｂ，３Ｂは、炭化珪素、セラミック、超硬質合金、カーボン等から製作する。

図４は図１のロータリージョイント１の正面図である。シールカバー６０は、各分割本体６０Ａ、６０Ｂ，６０Ｃ，６０Ｄ，６０Ｅをボルト６６により組み立てる。このため、第１一対メカニカルシールＡや第２一対メカニカルシールＢの組立が容易になる。軸５０は両軸受７０Ａ，７０Ｂにより保持される。そして、両軸受７０Ａ、７０Ｂ間の寸法が短く、さらに、シールフランジ４０Ａは径方向に凸部の円盤状になるのみであるから、偏芯もなく、第１一対メカニカルシールＡや第２一対メカニカルシールＢのシール能力を向上させることが可能になる。

図５は、ロータリージョイント１の上部を研磨装置に取り付けた状態の大きさの大凡を示す。研磨装置８５は、下部にＲ２方向へ回転する回転テーブル９０を設けている。回転テーブル９０の上には、シリコンウェハ等の加工物をセットする。そして、研磨パット８０をＲ１方向へ回転しながらＴ方向へ往復移動する。この研磨パット８０と回転テーブル９０との間の加工物に対して加工中に各種の流体を供給する必要や、加工物を吸着して搬送する必要がある。このために、研磨パット８０と研磨装置８５との間に軸５０に連結した継ぎ手部８１を介してロータリージョイント１を取り付ける。そして、研磨装置８５の固定側から回転側へロータリージョイント１を介して流体を流す。ロータリージョイント１には、流入冷却通路４５Ａの配管に冷却液（清水）Ｗ１を流入させる。また、流出冷却通路４５Ｂから冷却した冷却済液Ｗ２を排水する。さらに、第１流通路５ｃ，５ｍ，５Ａ，５ｓを介して真空引きをする。また、第２流通路１５ｃ，１５ｍ，１５Ａ，１５ｓから空気の流体Ａｉｒを流入する。５５Ａと５５Ｂはロータリージョイント１内で漏洩した液体Ｄｒを流すドレーン孔である。このような構成で、ロータリージョイント１の軸方向の長さはＬ寸法であるから、研磨装置８５と回転テーブル９０との距離寸法が小さい場合でも、容易に取り付けられる。

図６は、一対メカニカルシールＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを空間室６０Ｃ１内に４個を取り付けた第２実施の形態である。図６に於いて、図１と相違する点は、図１の第１一対メカニカルシールＡと第２一対メカニカルシールＢの外周側に間隙を設けて第３一対メカニカルシールＣと第４一対メカニカルシールＤを設けたものである。第３一対メカニカルシールＣと第４一対メカニカルシールＤの構成は、第１一対メカニカルシールＡと第２一対メカニカルシールＢと同一構成である。この第３一対メカニカルシールＣの第３外側メカニカルシール２２と第３内側メカニカルシール２３の間隙は第３流通路２５ｍに形成する。また、第４一対メカニカルシールＤの第４外側メカニカルシール３２と第４内側メカニカルシール３３の間隙には第４流通路３５ｍを形成する。この各メカニカルシール２２，２３，３２，３３を構成する各回転用密封環と各固定用密封環の構成は、図１に於いて説明した各回転用密封環２Ｂ，３Ｂと各固定用密封環２Ａ，３Ａの構成と同一であるので、詳しい説明は省略する。

そして、図６には、シールカバー６０の左側に於いて図示は省略するが、図１の第１流通路５ｃと同様にシールカバー６０の外周面から第５取付部６０Ｂ２に貫通する第３流通路を設ける。また、シールカバー６０の右側には、第４流通路が図１の第２流通路１５ｃと同様にシールカバー６０の外周面から第８取付部６０Ｄ２に貫通する。また、シールフランジ４０Ａには接続第１流通路５Ａと接続第２流通路１５Ａと同様に互いに×に傾斜した図示省略の接続第３流通路と接続第４流通路を設ける。そして、軸５０に設けた第３流通路２５ｓと接続第３流通路とを連通する。また、接続第４流通路と第４流通路３５ｓとを連通する。また、各接続第３流通路と接続第４流通路のシールフランジの内周面には、各接続第３流通路の孔径および接続第４流通路の孔径より大きい凹部を接続第３流通路の回りおよび接続第４流通路の回りに形成する。さらに、この凹部の外周側には凹部を囲む環状溝を設ける。そして、この環状溝にゴム材製のＯリングを設け、Ｏリングの内周の各第３流通路２５ｓおよび第４流通路３５ｓの接続間をシールする。なお、第３一対メカニカルシールＣの回転用密封環と、第４一対メカニカルシールＤの回転用密封環は、各ばね７Ｃ，７Ｄにより弾発に押圧している。

次に、本発明の第３実施の形態を説明する。この第３実施の形態は、図６を参照して説明するので、図面は省略する。このロータリージョイントは、図６の第４一対メカニカルシールＤを省略した形状である。このように構成しても、多数流路に用いられるロータリージョイント１を構成することができる。

以上のように、本発明のロータリージョイントは湿式または乾式の研磨装置、吸引装置、流体供給装置等の多流路ロータリージョイントとして有用である。特に、軸方向の長さを小型にして装置への取付を容易にした装置として有用である。

本発明に係る好ましい第１実施の形態を示すロータリージョイントの図４のI−の片側断面図である。 図４のII−の片側断面図である。 図４のIII−の片側断面図である。 本発明に係るロータリージョイントの正面図である。 表面研磨装置に取り付けた図１または図４のロータリージョイントの正面図である。 本発明に係る好ましい第２実施の形態を示すロータリージョイントの片側断面図である。 本発明に関連する技術のロータリージョイントの全断面図である。 図７のロータリージョイントを表面研磨装置に取り付けた正面図である。

符号の説明

１ ロータリージョイント
２、１２、２２、３２ 外側メカニカルシール
２Ａ、３Ａ 固定用密封環
２Ｂ、３Ｂ 回転用密封環
３、１３、２３、３３ 内側メカニカルシール
５ｃ，５ｓ，５ｍ 第１流通路
５Ａ 接続第１流通路
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ，７Ｄ ばね
１５ｃ，１５ｓ，１５ｍ 第２流通路
１５Ａ 接続第２流通路
２５ｓ，２５ｍ 第３流通路
３５ｓ，３５ｍ 第４流通路
４０ シールスリーブ
４０Ａ シールフランジ
４０Ｂ 第２取付部
４０Ｃ 第３取付部
４０Ｄ 第６取付部
４０Ｅ 第７取付部
４２ キー
４５ 冷却通路
４５Ａ 流入冷却通路
４５Ｂ 流出冷却通路
５０ 軸
５５Ａ 第１ドレーン孔
５５Ｂ 第２ドレーン孔
６０ シールカバー
６０Ｂ１ 第１取付部
６０Ｂ２ 第５取付部
６０Ｃ１ 空間室
６０Ｄ１ 第４取付部
６０Ｄ２ 第８取付部
６５Ａ 第１シールリング
６５Ｂ 第２シールリング
Ａ 第１一対メカニカルシール
Ｂ 第２一対メカニカルシール
Ｃ 第３一対メカニカルシール
Ｄ 第４一対メカニカルシール

Claims (4)

1. 相対回転するシールカバー（６０）と、前記シールカバー（６０）に挿通する軸（５０）とを有するロータリージョイントであって、
   前記軸（５０）には、軸側第１流通路（５ｓ）が形成され、
   前記シールカバー（６０）には、第１一対メカニカルシール（Ａ）の各固定用密封環（２Ａ，３Ａ）が取り付けられる第１取付部（６０Ｂ１）と、第２一対メカニカルシール（Ｂ）の各固定用密封環（１２Ａ，１３Ａ）が取り付けられる第４取付部（６０Ｄ１）と、が形成された空間室（６０Ｃ１）が形成され、
   前記軸（５０）には、シールスリーブ（４０）が嵌着され、前記シールスリーブ（４０）は、径方向へ凸部状に前記空間室（６０Ｃ１）内に突出するシールフランジ（４０Ａ)を有すると共に、前記シールフランジ（４０Ａ）の軸方向の両側面に、それぞれ前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の各回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）を取り付けるための第２取付部（４０Ｂ）と、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の各回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）を取り付けるための第３取付部（４０Ｃ）とを有し、
   前記シールスリーブ（４０）には、前記軸（５０）の前記軸側第１流通路（５ｓ）と連通すると共に前記第２取付部（４０Ｂ）に貫通する接続第１流通路（５Ａ）が形成され、
   前記シールカバーには、外部の配管と連通可能にして前記第１取付部（６０Ｂ１）に貫通するシールカバー側第１流通路（５ｃ）が形成され、
   前記第１取付部（６０Ｂ１）に取り付けられる前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の固定用密封環（２Ａ，３Ａ）と、前記第２取付部（４０Ｂ）に取り付けられる前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の回転用密封環（２Ｂ，３Ｂ）とをそれぞれ密接摺動可能にして、一対にした環状の第１外側メカニカルシール（２）と前記第１外側メカニカルシール（２）の内周に間隙を設けて配置した第１内側メカニカルシール（３）との間に、メカニカルシール側第１流通路（５ｍ）を形成し、
   前記第４取付部（６０Ｄ１）に取り付けられる前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の固定用密封環（１２Ａ，１３Ａ）と、前記第３取付部（４０Ｃ）に取り付けられる前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の回転用密封環（１２Ｂ，１３Ｂ）とをそれぞれ密接摺動可能にして、一対にした環状の第２外側メカニカルシール（１２）と前記第２外側メカニカルシール（１２）の内周に間隙を設けて配置した第２内側メカニカルシール（１３）との間に、メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）を形成し、
   前記メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）に対して密封された前記メカニカルシール側第１流通路（５ｍ）が、前記接続第１流通路（５Ａ）を介して前記軸側第１流通路（５ｓ）に連通すると共に、前記シールカバー側第１流通路（５ｃ）に連通しており、
   前記軸（５０）には、前記軸側第１流通路（５ｓ）とは連通しない軸側第２流通路（１５ｓ）が形成され、
   前記シールスリーブ（４０）には、前記軸（５０）の前記軸側第２流通路（１５ｓ）と連通すると共に前記第３取付部（４０Ｃ）に貫通する接続第２流通路（１５Ａ）が前記接続第１通路（５Ａ）とは連通しないように形成され、
   前記シールカバーには、その他の外部の配管と連通可能にして前記第４取付部（６０Ｄ１）に貫通するシールカバー側第２流通路（１５ｃ）が形成され、
   前記メカニカルシール側第２流通路（１５ｍ）が、前記接続第２流通路（１５Ａ）を介して前記軸側第２流通路（１５ｓ）に連通すると共に、前記シールカバー側第２流通路（１５ｃ）に連通している
   ことを特徴とするロータリージョイント。
2. 前記シールカバー（６０）の前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）および前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の内周面と外周面とに、これらのメカニカルシール（A，B）を冷却する冷却液が流通する冷却通路（４５）が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。
3. 前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第１取付部（６０Ｂ１）の外周側に、第５取付部（６０Ｂ２）が形成され、
   前記シールフランジ（４０Ａ）における第２取付部（４０Ｂ）の外周側には、第６取付部（４０Ｄ）が形成され、
   前記第５取付部（６０Ｂ２）と前記第６取付部（４０Ｄ）との間に、第３一対メカニカルシール（Ｃ）が配置され、
   前記第３一対メカニカルシール（Ｃ）が、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）の外周に配置され、前記第１一対メカニカルシール（Ａ）と同様な構造を有する請求項１または２に記載のロータリジョイント。
4. 前記空間室（６０Ｃ１）には、前記第４取付部（６０Ｄ１）の外周側に、第８取付部（６０Ｄ２）が形成され、
   前記シールフランジ（４０Ａ）における第３取付部（４０Ｃ）の外周側には、第７取付部（４０Ｅ）が形成され、
   前記第８取付部（６０Ｄ２）と前記第７取付部（４０Ｅ）との間に、第４一対メカニカルシール（Ｄ）が配置され、
   前記第４一対メカニカルシール（Ｄ）が、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）の外周に配置され、前記第２一対メカニカルシール（Ｂ）と同様な構造を有する請求項３に記載のロータリジョイント。

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