JPH11325356A - 複合型回転継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロータリコネクタ４が振動するのを防止して、
その耐久性を確保することができる複合型回転継手装置
Ａを提供する。 【解決手段】回転体３の一端部に第１の中空部３６を設
け、この第１の中空部３６にロータリコネクタ４のケー
シング４１を導入して当該ケーシング４１を回転体３で
保持した。上記回転体３とケーシング４１とが相対回転
するのを、セットスクリュー７により阻止した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体配管用のロ
ータリジョイントと電気配線用のロータリコネクタとを
一体化した複合型回転継手装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記複合型回転継手装置は、例えばＣＭ
Ｐ（Chemical Mechanical Polishing）法を用いたシリ
コンウエハの表面研磨装置に装備されている。この表面
研磨装置は、図３に示すように、回転テーブル１０１上
にセットしたシリコンウエハ１０２の表面に、研磨パッ
ド１０３を接触させ、両者間にポンプ１０４から吐出し
た研磨液を噴出させつつ、研磨パッド１０３を回転及び
水平進退させることにより、シリコンウエハ１０２の表
面を研磨するものであり、上記研磨パッド１０３のパッ
ド部１０３ａには、シリコンウエハ１０２の表面の研磨
状態をリアルタイムで検出する表面検出器１０６が設け
られており、研磨中のシリコンウエハ１０２の表面状態
に応じて研磨速度等の研磨条件を制御できるようになっ
ている。

【０００３】この種の表面研磨装置において、複合型回
転継手装置１０７は、静止側スラリ流体給排路１０５と
回転側スラリ流体給排路１１１との間に介在されてお
り、その流体配管用のロータリジョイントによって、両
スラリ流体給排路１０５，１１１どうしを相対回転自在
に接続し、電気配線用のロータリコネクタによって、制
御装置１１２と上記表面検出器１０６とを結ぶ電線の静
止側と回転側とを相対回転自在に接続している。

【０００４】上記複合型回転継手装置１０７は、図４に
示すように、中空のハウジング１０８の内部に、回転体
１０９を回転自在に設け、この回転体１０９の上端部
に、上記ロータリコネクタ１１０を設けたものである。
上記ハウジング１０８には、静止側スラリ流体給排路１
０５に連通する流体供給口１０８ａが設けられており、
回転体１０９の内部には、上記流体供給口１０８ａと回
転側スラリ流体給排路１１１とを連通させる流体通路１
１３と、上記ロータリコネクタ１１０から導出された電
線を表面検出器１０６へ導く電線挿通路１１４とが設け
られている。上記ロータリコネクタ１１０は、ケーシン
グ１１０ａと、このケーシング１１０ａに固定された第
１のコネクタ１１０ｂと、上記ケーシング１１０ａに回
転自在に取付けられた第２のコネクタ１１０ｃとを有し
ている。上記第１のコネクタ１１０ｂは、回転体１０９
の上端部に設けられた中空部１０９ａに嵌入されて回転
体１０９に一体回転可能に保持されている（例えば特開
平７−９８０８５号公報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成の複合型回
転継手装置１０７は、ロータリコネクタ１１０の第１の
コネクタ１１０ｂ部分のみが回転体１０９に保持されて
いるので、つまり、ロータリコネクタ１１０のうちの重
心から離れた下部のみが回転体１０９に保持されている
ので、当該回転体１０９の回転に伴ってロータリコネク
タ１１０が振動し易く、その耐久性を損なうおそれがあ
った。この発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので
あり、ロータリコネクタが振動するのを防止することが
でき、その耐久性を確保することができる複合型回転継
手装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明の複合型回転継手装置は、流体供給口が設け
られた中空のハウジングと、上記流体供給口に連通され
た流体通路と、電線を挿通させる電線挿通路とを有し、
上記ハウジングの中空内部に回転自在に設けられた回転
体と、ケーシングと、このケーシングに固定された第１
のコネクタと、この第１のコネクタに電気的に接続さ
れ、上記ケーシングに回転自在に取付けられた第２のコ
ネクタとを有するロータリコネクタとを備える複合型回
転継手装置において、上記回転体の一端部に中空部を設
け、この中空部に上記ロータリコネクタのケーシングを
導入して当該ケーシングを回転体で保持しているととも
に、上記回転体とケーシングとが相対回転するのを、回
り止め部材により阻止していることを特徴とする（請求
項１）。

【０００７】上記の構成の複合型回転継手装置によれ
ば、ロータリコネクタのケーシングを回転体によって保
持しているので、当該ロータリコネクタの重心付近が回
転体に保持されることになる。このため、回転体の回転
に伴ってロータリコネクタが振動するのを防止すること
ができる。また、回り止め部材によって上記回転体とケ
ーシングとが相対回転するのを阻止することができる。

【０００８】上記複合型回転継手装置は、回転体に、上
記中空部に連続する第２の中空部を形成し、この第２の
中空部に上記ロータリコネクタの第１のコネクタを嵌入
しているものであってもよい。この場合には、回転体に
よってケーシングと第１のコネクタの双方を保持するこ
とができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下この発明の実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明する。図１はこの発明
の複合型回転継手装置の一つの実施の形態を示す断面図
であり、図２は上記複合型回転継手装置を適用したＣＭ
Ｐ法によるシリコンウエハの表面研磨装置１を示す概略
図である。

【００１０】上記表面研磨装置１は、垂直軸回りに回転
駆動される回転テーブル１１と、水平方向に進退駆動さ
れる昇降可能なパッド支持体１２と、このパッド支持体
１２に支持された状態で回転駆動される研磨パッド１３
と、上記パッド支持体１２に形成された静止側スラリ流
体給排路１４と、この静止側スラリ流体給排路１４に接
続され、スラリ流体としての研磨液１５を給排させる給
排ポンプ１６と、研磨パッド１３を貫通してパッド部１
３ａの下面に開口する回転側スラリ流体給排路１７と、
パッド支持体１２と研磨パッド１３との問に介在し、両
スラリ流体給排路１４，１７を相対回転自在に連通接続
する本発明に係る複合型回転継手装置Ａとを備えてい
る。

【００１１】また、上記パッド部１３ａには、シリコン
ウェハＷの表面の研磨状態をリアルタイムで検出する表
面検出器１８が設けられており、研磨中におけるウェハ
Ｗの表面状態に応じて研磨速度等の研磨条件を制御でき
るようになっている。さらに、上記パッド支持体１２の
内部には、制御装置１９に接続された電線Ｌ２を複合型
回転継手装置Ａに導くための静止側電線挿通路１２ａが
形成されており、研磨パッド１３の内部には、上記複合
型回転継手装置Ａから導出された電線Ｌ１を表面検出器
１８に導くための回転側電線挿通路１３ｂが形成されて
いる。

【００１２】上記複合型回転継手装置Ａは、パッド支持
体１２に取付けらたハウジング２と、このハウジング２
の中空内部に回転自在に設けられた回転体３と、この回
転体３の上端部に設けられたロータリコネクタ４と、ハ
ウジング２と回転体３との間に設けられたシール装置５
とによって主要部が構成されている。上記ハウジング２
は、第１〜第４の環状部材２１〜２４を上下方向に直列
に連結することにより構成された筒状のものであり、第
３の環状部材２３には、上記静止側スラリ流体給排路１
４を接続する流体供給口２５が径方向に貫通形成されて
いる。

【００１３】回転体３は、円柱状の主体部３１と、この
主体部３１の中間部外周及び下部外周に嵌入されたスリ
ーブ３２と、主体部３１の下端部に螺合されたフランジ
３３とを備えている。この回転体３は、その上部及び下
部に嵌合された一対のベアリング８を介してハウジング
２に回転自在に保持されている。上記フランジ３３は、
研磨パッド１３に連結されており、この研磨パッド１３
の回転に伴って回転体３が強制回転させられる。上記回
転体３の上端部には、回転体３の回転軸と同芯の第１の
円筒部３４が形成されており、この第１の円筒部３４の
下部に連続させて、内外径が当該第１の円筒部３４より
も小さく、且つ回転体３の回転軸と同芯の第２の円筒部
３５が形成されている。これら第１の円筒部３４及び第
２の円筒部３５の内部空間は、ロータリコネクタ４を保
持するための第１の中空部３６及び第２の中空部３７と
してそれぞれ構成されている。上記第１の中空部３６の
深さ（軸方向長さ）は、ロータリコネクタ４の後述する
ケーシング４１を１／２以上嵌入できるように設定して
おくのが好ましい。上記回転体３の内部には、上端部が
上記第２の円筒部３５に連続し、下端部が研磨パッド１
３の電線挿通路１３ｂに連続する電線挿通孔３８が形成
されているいるとともに、上端部が回転体３の側壁に開
口し、下端部が研磨パッド１３の回転側スラリ流体給排
路１７に連続する流体通路３９が形成されている。な
お、上記電線挿通孔３８の下部側の内径は、上部側の内
径よりも縮径されている。

【００１４】ロータリコネクタ４は、水銀接点方式のも
のであり、円筒形のケーシング４１と、このケーシング
４１に固定された第１のコネクタ４２と、上記ケーシン
グ４１に回転自在に取付けられた第２のコネクタ４３と
を有しており、各コネクタ４２，４３に接続された電線
Ｌ１，Ｌ２どうしを、各コネクタ４２，４３の相対回転
にかかわらず常に導通状態に維持することができる。上
記ケーシング４１及び第１のコネクタ４２は、回転体３
の第１の中空部３６及び第２の中空部３７にそれぞれ嵌
入保持されている。また、上記回転体３の第１の円筒部
３４とケーシング４１とは、当該第１の円筒部３４の周
壁にねじ込まれた回り止め部材としてのセットスクリュ
ー７によって相対回転するのが阻止されている。このよ
うに、回り止め部材としてセットスクリュー７を用いる
ことにより、上記相対回転を容易且つ確実に阻止するこ
とができる。なお、上記第２のコネクタ４３は、ブラケ
ット２６を介してハウジング２の上端部に係止されるこ
とにより、その回転が阻止されている。

【００１５】上記第１のコネクタ４２に接続された電線
Ｌ１は、回転体３の電線挿通孔３８及び研磨パッド１３
の回転側電線挿通孔１３ｂを通して表面検出器１８に接
続されており、第２のコネクタ４３に接続された電線Ｌ
２は、パッド支持体１２の静止側電線挿通路１２ａを通
して制御装置１９に接続されている。したがって、制御
装置１９から表面検出器１８に至る配線ルートは、上記
ロータリコネクタ４により、研磨パッド１３の回転にか
かわりなく常時導通状態に維持される。

【００１６】シール装置５は、回転体３の中間部分のス
リーブ３２を所定隙間を有して包囲する一対のメカニカ
ルシール５０によって構成されている。両メカニカルシ
ール５０は、炭化珪素等からなる回転密封環５１と、こ
の回転密封環５１に摺接させる炭化珪素等からなる静止
密封環５２とをそれぞれ備えている。両メカニカルシー
ル５０の回転密封環５１は、所定間隔離した状態で回転
体３の外周に一体回転可能に嵌合されている。また、両
メカニカルシール５０の静止密封環５２は、互いに逆向
きにした状態で、ハウジング２の第３の環状部材２３の
内周筒部２３ａに軸方向へ移動自在に外嵌されていると
ともに、係止ピン５３を介して上記第３の環状部材２３
に係止されて、回転密封環５１に追随して回転するのが
阻止されている。さらに、一方のメカニカルシール５０
の静止密封環５２と、他方のメカニカルシール５０の静
止密封環５２との間には、両静止密封環５２を互いに離
反する方向へ押圧付勢して対応する回転密封環５１に密
着させる複数の弾性部材５４が介在されている。各弾性
部材５４は、上記第３の環状部材２３の複数箇所をそれ
ぞれ軸方向に挿通させてある。また、上記第３の環状部
材２３の内周筒部２３ａと両静止密封環５２との間は、
Ｏリング６によってシールされているとともに、上記流
体通路３９の一端部は、回転体３、一対の回転密封環５
１及び静止密封環５２によって囲まれた密封空間５０に
臨ませてある。したがって、静止側スラリ流体給排路１
４と回転側スラリ流体給排路１７とは、回転体３の回転
にかかわらず、流体供給口２５及び流体通路３９を介し
て常時連通状態に維持される。

【００１７】上記ハウジング２の内周と回転体３及びシ
ール装置５との間の空間６１は、両回転密封環５１の外
側に配置された軸シール６２によって密閉されており、
当該空間６１には、回転密封環５１と静止密封環５２と
の摺接面を冷却するための冷却液が供給されている。こ
の冷却液は、ハウジング２の第４の環状部材２４の周壁
に貫通形成された冷却液供給口２７を通して空間６１に
供給された後、ハウジング２の第２の環状部材２２の周
壁に形成された冷却液排出口２８を通して排出される。

【００１８】以上の構成の複合型回転継手装置Ａは、ロ
ータリコネクタ４のケーシング４１が回転体３の第１の
中空部３６に嵌入保持されているので、ロータリコネク
タ４の重心に近い部分が回転体３によって保持されるこ
とになる。このため、回転体３の回転に伴ってロータリ
コネクタ４が振動するのを防止することができ、当該振
動に起因してロータリコネクタ４の耐久性が損なわれる
のを防止することができる。特に、上記実施の形態にお
いては、ロータリコネクタ４の第１のコネクタ４２につ
いても回転体３の第２の中空部３７に嵌入保持されてい
るので、回転体３の回転に伴ってロータリコネクタ４が
振動するのをより確実に防止することができる。

【００１９】この発明の複合型回転継手装置は、上記の
実施の形態に限定されるものでなく、例えば、回転体３
とロータリコネクタ４のケーシング４１との相対回転を
阻止するための回り止め部材として、上記セットスクリ
ュー７に代えて、キー等の他の回り止め部材を使用する
こと等、種々の設計変更を施すことができる。また、こ
の発明の複合型回転継手装置は、上記したシリコンウエ
ハの表面研磨装置のほか、ロボツト、自動塗装機、自動
加工用工作機械及び自動組立機等、回転部分に対して流
体とともに電気信号を供給する必要のある各種機械に適
用することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の複合型回
転継手装置によれば、ロータリコネクタのケーシング部
分を回転体によって保持しているので、回転体の回転に
伴ってロータリコネクタが振動するのを防止することが
できる。このため、ロータリコネクタの耐久性を確保す
ることができる。

【００２１】請求項２記載の複合型回転継手装置によれ
ば、回転体によってケーシングと第１のコネクタの双方
を保持することができるので、回転体の回転に伴ってロ
ータリコネクタが振動するのをより確実に防止すること
ができる。このため、ロータリコネクタの耐久性をより
効果的に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の複合型回転継手装置の一つの実施の
形態を示す断面図である。

【図２】上記複合型回転継手装置を適用したシリコンウ
エハの表面研磨装置を示す概略図である。

【図３】従来の複合型回転継手装置を適用したシリコン
ウエハの表面研磨装置を示す概略図である。

【図４】従来の複合型回転継手装置を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２ ハウジング ２５ 流体供給口 ３ 回転体 ３６ 第１の中空部 ３７ 第２の中空部 ３８ 電線挿通路 ３９ 流体通路 ４ ロータリコネクタ ４１ ケーシング ４２ 第１のコネクタ ４３ 第２のコネクタ ７ セットスクリュー（回り止め部材） Ａ 複合型回転継手装置 Ｌ１ 電線 Ｌ２ 電線

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体供給口が設けられた中空のハウジング
   と、 上記流体供給口に連通された流体通路と、電線を挿通さ
   せる電線挿通路とを有し、上記ハウジングの中空内部に
   回転自在に設けられた回転体と、 ケーシングと、このケーシングに固定された第１のコネ
   クタと、この第１のコネクタに電気的に接続され、上記
   ケーシングに回転自在に取付けられた第２のコネクタと
   を有するロータリコネクタとを備える複合型回転継手装
   置において、 上記回転体の一端部に中空部を設け、この中空部に上記
   ロータリコネクタのケーシングを導入して当該ケーシン
   グを回転体で保持しているとともに、 上記回転体とケーシングとが相対回転するのを、回り止
   め部材により阻止していることを特徴とする複合型回転
   継手装置。
2. 【請求項２】上記回転体に、上記中空部に連続する第２
   の中空部を形成し、この第２の中空部に上記ロータリコ
   ネクタの第１のコネクタを嵌入している請求項１記載の
   複合型回転継手装置。