KR20070101853A - 로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체 - Google Patents

Abstract

사용하는 액체 등의 증감에 대하여 저렴하게 대응할 수 있는 동시에, 그 제조 비용 등의 삭감이나 제조에 필요한 기간을 단축할 수 있는 로터리 조인트 및 그 하우징 분할체를 제공한다. 대략 원주상의 축체(3)와, 축체(3) 내에 형성되는 동시에, 그 측면에 개구부를 가지는 축체 유통공(15a, 15b, 15c, 15d)과, 축체(3)를 상대 회전 가능하게 삽통시키는 삽통공(5)이 형성된 하우징체(7)와, 축체(3)의 중심축(C) 방향으로 늘어서도록 하우징체(7)를 복수로 분할하여 형성된 하우징 분할체(25, 25, 27a, 27b, 27c, 27d)와, 축체 유통공(15a, 15b, 15c, 15d)과 하우징체(7)의 외부를 연통시키는 하우징체 유통공(51)과, 축체 유통공(15a, 15b, 15c, 15d)과 하우징체 유통공(51)을 연통시키는 링 모양의 홈(49)과, 축체(3)와 하우징체(7)의 사이에 있어서 중심축(C) 방향으로 유체의 이동을 차단하는 링 모양의 누설 방지 부재(43)를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체 {ROTARY JOINT AND HOUSING SEGMENT BODIES FOR ROTARY JOINT}

본 발명은 로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체에 관한 것이다.

종래의 CMP (Chemical Mechanical Polishing) 장치에 의한 반도체 웨이퍼의 표면 연마 처리는 반도체 웨이퍼를 CMP 장치의 턴 테이블과 탑 링 사이에 끼운 상태로, 턴 테이블과 탑 링을 각각 독립적으로 회전시켜서 실시하였다.

이와 같이 반도체 웨이퍼의 폴리싱을 실시하는 경우, 턴 테이블 또는 탑 링으로부터 폴리싱에 사용하는 각종 약액의 공급이 이루어진다. 또한, 반도체 웨이퍼 등의 진공 흡착이나, 에어 스파우트, 워터 스파우트 등에 사용하는 공기나 물의 공급 등도 턴테이블 또는 탑 링으로부터 이루어진다.

그 때문에, 고정 배치된 CMP 장치 본체와 회전이 자유롭게 이것에 지지되는 턴 테이블 또는 탑 링과의 사이에는 상기 각종 약액이나, 공기, 물 등을 새지 않게 유동시키는 로터리 조인트가 설치되어 있다.

이런 종류의 로터리 조인트로서는, 원기둥 모양의 샤프트와 샤프트를 감싸도록 형성된 원통 모양의 하우징을 상대적으로 회전 가능하게 배치하고, 하우징으로부터 샤프트로, 또는 샤프트로부터 하우징으로 각종 약액 등을 새지 않게 유동시키 는 구성이 일반적으로 알려져 있다 (예를 들면, 특허 문헌 1 참조.).

특허 문헌 1: 미국 특허 제 5713609호 명세서

전술한 특허 문헌 1에 있어서, 로터리 조인트는 원기둥 모양의 샤프트와 샤프트가 삽통(揷通)되는 구멍이 형성된 하우징으로 개략 구성되고, 샤프트와 하우징이 샤프트 중심축 주위로 상대 회전 가능하게 배치되어 있다. 하우징에는 샤프트의 중심축 방향을 따라서 유로가 되는 관통공이 나란히 형성되어 있다. 샤프트에는 전술한 관통공에 대응하는 개구된 관통공이 샤프트의 측면에 중심 축방향을 따라서 형성되어 있다. 이 구성에 의하여, 샤프트와 하우징 사이에서 약액 등을 유동시키는 유로가 형성된다.

그러나, 전술한 특허 문헌 1의 로터리 조인트에서는 샤프트 및 하우징에 형성된 유로의 수를 변경할 수 없기 때문에, 예를 들면 CMP 장치 등에 있어서 사용하는 약액 종류가 증감되었을 때에는 그 증감에 대응하지 못하게 되고, 로터리 조인트 전체의 교환이 필요하여, 비용이 많이 든다는 문제가 있었다.

또한, CMP 장치 등에서 사용되는 약액 등의 종류는, 예를 들면 1 종류인 경우에서부터 4 종류, 5 종류인 경우까지 있고, 이들 전 패턴에 대응하는 로터리 조인트를 각각 필요한 수만큼 제조하여 재고로서 보유하는 것은 제조자에게 부담이 되었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 사용하는 약액 등의 증감에 대하여 적은 비용으로 대응할 수 있는 동시에, 그 제조 비용 등의 삭감이나 제조에 필요한 기간을 단축할 수 있는 로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.

본 발명의 로터리 조인트는 대략 원기둥 모양의 축체와, 상기 축체 내에 형성되는 동시에, 그 측면에 개구부를 가지는 축체 유통공과, 상기 축체를 상대 회전 가능하게 삽통시키는 삽통공이 형성된 하우징과, 상기 축체의 중심축 방향으로 늘어서도록 상기 하우징을 복수로 분할하여 형성한 하우징 분할체와, 상기 하우징 분할체에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징의 외부를 연통시키는 하우징 유통공과, 상기 축체의 측면 또는 상기 삽통공의 내주면의 적어도 어느 하나에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징 유통공을 연통시키는 링 모양의 홈과, 상기 축체와 상기 하우징의 사이에 상기 중심축 방향으로의 유체의 이동을 차단하는 링 모양의 누설 방지 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 축체를 하우징 분할체의 수에 대응한 축체로 교체함으로써, 서로 혼합되지 않고 유통할 수 있는 유체의 종류, 예를 들면 약액 등의 종류수를 변경할 수 있다.

예를 들면, 유체의 종류수를 줄이는 경우에는 줄인 유체의 종류수에 대응한 축체만을 새로 제작하거나, 제조원에 발주하고, 여분의 하우징 분할체는 로터리 조인트로부터 제거하면 된다. 또한, 유체의 종류수를 늘리는 경우에는 늘린 유체의 종류수에 대응한 축체와, 부족한 하우징 분할체를 새로 제작하거나 제조원에 발주하면 된다.

따라서, 로터리 조인트 전체를 교환하는 방법과 비교할 때, 축체만 또는 축체와 부족한 하우징 분할체만 새로 준비하면 되므로, 저렴하게 대응할 수 있다.

하우징 분할체는 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변동에 대하여 그 수를 변경하여 대응하기 때문에, 그 형상을 변경시킬 필요가 없다. 그 때문에, 상기 유통시키는 유체의 종류수에 대응한 전용 하우징을 사용하는 방법과 비교하여, 동일 형상의 하우징 분할체만을 제조하면 되기 때문에, 제조 공정의 간략화, 시간 단축, 비용 저감을 달성하기 쉽게 만든다. 또한, 재고를 보관하는 공간을 줄일 수 있다.

상기 발명에 있어서는 하나의 하우징 분할체와 다른 하우징 분할체가 서로 대향하는 대향면에, 상기 하나의 하우징 분할체 및 상기 다른 하우징 분할체에 형성된 상기 삽통공의 중심축을 일치시키는 중심축 결정 수단이 설치되어 있는 구성이 바람직하다.

이와 같이 중심축 결정 수단을 설치함으로써, 하우징 분할체에 형성된 삽통공의 중심축을 용이하게 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 하우징 분할체가 어긋나서 삽통공의 내주면에 단차가 생기는 것이 방지되고, 축체와 삽통공과의 간격의 편차를 억제할 수 있다.

그 결과, 축체와 누설 방지 부재와의 접촉부에 있어서의 면압의 불균일을 억제할 수 있고, 축체나 누설 방지 부재의 마모 촉진을 방지할 수 있다. 나아가서는 축체 유통공과 하우징체 유통공 사이를 유통하는 유체의 누설을 방지할 수 있다.

상기 구성에 있어서는 상기 중심축 결정 수단이 상기 하나의 하우징 분할체의 대향면에 형성된 상기 중심축을 중심으로 하는 링 모양의 볼록부와, 상기 다른 하우징 분할체의 대향면에 형성된 상기 볼록부와 맞물리는 상기 중심축을 중심으로 한 링 모양의 오목부인 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 볼록부나 오목부를 하우징 분할체, 특히 그 삽통공을 형성할 때에 동시에 형성할 수 있기 때문에, 삽통공의 중심축과 볼록부의 중심축, 삽통공의 중심축과 오목부의 중심축을 높은 정밀도로 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 축체와 삽통공과의 간격의 불균일을 더 억제할 수 있고, 축체나 누설 방지 부재의 마모 방지, 축체 유통공과 하우징 유통공과의 사이를 유통하는 유체가 새는 것을 방지할 수 있다.

구체적으로는, 볼록부나 오목부는 삽통공의 가공과 동일한 공정으로, 하우징 분할체를 유지 지그 (척)로부터 분리하지 않고 가공할 수 있기 때문에, 높은 상대 위치 정밀도를 확보할 수 있다.

상기 발명에 있어서는 상기 하우징이 일렬로 배열된 상기 복수의 하우징 분할체와, 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 고정하는 체결 부재를 가지고, 상기 하우징의 양단에 배치된 한 쌍의 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 계지되는 계지부가 형성되고, 상기 한 쌍의 하우징 분할체 사이에 끼워진 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 삽통되는 체결 부재용 구멍이 형성되어 있는 것이 좋다.

이와 같이 함으로써, 일렬로 배열된 복수의 하우징 분할체의 양단에 배치된 하우징 분할체를 체결 부재에 의하여 체결함으로써, 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 고정, 결합시킬 수 있다. 그 때문에, 상기 복수의 하우징 분할체를 용이하게 분리, 결합시킬 수 있고, 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변경에 용이하게 대응할 수 있다.

상기 발명에 있어서는 상기 하우징이 일렬로 배열된 상기 복수의 하우징 분할체와, 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 고정하는 체결 부재를 가지고, 상기 하우징의 양단에 배치된 한 쌍의 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 계지되는 계지부가 형성되고, 상기 한 쌍의 하우징 분할체 사이에 끼워진 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 삽통되는 체결 부재용 구멍이 형성되고, 상기 체결 부재가 어느 한 쪽 단부의 적어도 선단 영역에 수나사부가 형성되는 동시에, 다른 한쪽 단부에 머리부가 형성된 볼트이며, 상기 한 쌍의 하우징 분할체의 한편에 형성된 계지부가 상기 수나사부와 나사 결합하는 계지용 암 나사부이며, 다른 하우징 분할체에 형성된 계지부가 상기 머리부와 접촉하는 좌면인 것이 좋다.

이와 같이 함으로써, 체결 부재가 볼트이기 때문에, 볼트의 수나사부와 하우징 분할체의 계지용 암 나사부를 나사 결합시킴으로써, 용이하게 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 결합시킬 수 있다. 또한, 상기 나사 결합을 해제함으로써, 용이하게 상기 복수의 하우징 분할체를 분리시킬 수 있다.

상기 발명에 있어서는 상기 하우징이 일렬로 배열된 상기 복수의 하우징 분할체와, 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 고정하는 체결 부재를 가지고, 상기 하우징의 양단에 배치된 한 쌍의 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 계지되는 계지부가 형성되며, 상기 한 쌍의 하우징 분할체 사이에 끼워진 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 삽통되는 체결 부재용 구멍이 형성되고, 상기 체결 부재가 한쪽 단부의 적어도 선단 영역에 수나사부가 형성되는 동시에, 다른 한쪽 단부에 머리부가 형성된 볼트이며, 상기 한 쌍의 하우징 분할체의 한쪽에 형성된 계지부가 상기 수나사부와 나사 결합하는 계지용 암 나사부이고, 다른 하우징 분할체에 형성된 계지부가 상기 머리부와 접촉하는 좌면이며, 상기 체결 부재용 구멍의 내주면에, 상기 수나사부의 외경보다 내경이 큰 구멍부 암 나사부가 형성되어 있는 것이 좋다.

이와 같이 함으로써, 예를 들면, 체결 부재의 체결을 해제한 후에도 상기 복수의 하우징 분할체의 분리가 곤란한 경우에도, 용이하게 상기 복수의 하우징 분할체를 분리할 수 있다. 구체적으로는, 먼저 인접하는 하우징 분할체의 상대 위상을 어긋나게 함으로써, 체결 부재용 구멍을 어긋나게 하고, 그 후 구멍부 암 나사부와 나사 결합하는 소정의 볼트를 구멍부 암 나사부에 나사 결합시킴으로써, 소정의 볼트가 인접하는 하우징 분할체를 눌러서 분리시킬 수 있다.

상기 발명에 있어서는 상기 축체와 상기 하우징을 상기 중심축 주위로 상대 회전 가능하게 지지하는 회전 지지체가 상기 축체에 적어도 한 쌍 구비되고, 상기 축체의 일방의 단부에 구비된 상기 회전 지지체의 외경이 상기 축체의 외경보다 작은 것이 좋다.

이와 같이 함으로써, 축체에 회전 지지체가 배치되어 있기 때문에, 축체의 중심축과 삽통공의 중심축과의 상대 위치 정밀도를 악화시키지 않고 축체와 하우징을 분해 및 조립할 수 있다.

예를 들면, 회전 지지체가 베어링인 경우, 그 내륜과 축체를 분리 가능하게 배치하는 방법과 비교하면, 베어링의 외륜과 하우징을 분리 가능하게 배치하는 것이 축체의 중심축과 삽통공의 중심축과의 상대 위치 정밀도를 확보하기 쉽다. 그 결과, 축체와 삽통공과의 간격의 불균일을 방지할 수 있고, 축체나 누설 방지 부재의 마모 촉진을 방지할 수 있다. 나아가서는 축체 유통공과 하우징 유통공 사이를 유통하는 유체가 새는 것을 방지할 수 있도록 하였다.

구체적으로는, 베어링의 외륜과 하우징을 분리 가능하게 배치함으로써, 다음과 같은 문제를 방지할 수 있다.

일반적으로, 베어링 내륜과 축체의 사이를 밀착시킬 필요가 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 구성에 있어서 유지보수(maintenance) 등을 할 때에 축체로부터 베어링을 분리하거나 축체에 베어링을 재조립하거나 할 때에, 각각 전용 지그가 필요하게 된다. 그 때문에, 현장에서의 유지보수가 어렵게 되는 문제를 방지할 수 있다.

축체로부터 베어링을 분리할 때에 베어링에 손상을 입힐 우려가 있고, 이 손상에 의하여, 축체의 중심축과 삽통공의 중심축과의 상대 위치 정밀도가 악화되는 문제가 있다. 이것에 의한 약액 등이 새는 것이나, 로터리 조인트의 수명이 짧아지는 문제를 방지할 수 있다.

그 때문에, 본 발명의 로터리 조인트는 유지보수 시에 회전 지지체의 내륜으로부터 축체를 뽑을 필요가 없기 때문에, 한쪽의 회전 지지체의 외륜을 축체의 외경보다 작게 하고, 축체에 대하여서는 꽉 조이게 끼워지도록 삽입할 수 있다. 하우징체와 회전 지지체와의 결합을 느슨하게 함으로써, 회전 지지체로부터 축체를 뽑지 않고 하우징을 분리할 수 있고, 로터리 조인트를 유지보수할 수 있다.

또한, 유지보수 등의 재조립 시에도 회전 지지체의 내륜을 눌러 끼워넣는 지그를 필요로 하지 않고, 회전 지지체에 대해서 재조립 등의 행위를 필요로 하지 않기 때문에, 간단하게 현장에서 유지보수를 할 수 있다.

그 결과, 회전 지지체의 설치·제거용 지그를 사용하지 않고, 또한, 회전 지지체를 손상시키지 않고 로터리 조인트의 유지 등을 실시할 수 있다.

또한, 한쪽의 단부에 구비된 회전 지지체의 외경이 축체의 외경보다 작기 때문에, 누설 방지 부재를 상기 한쪽의 단부로부터 분리할 수 있다. 그 때문에, 열화, 마모된 누설 방지 부재의 교환시나, 하우징 분할체 수의 변경시 등에 있어서도, 축체로부터 회전 지지체를 분리할 필요가 없어져, 축체의 중심축과 삽통공의 중심축과의 상대 위치 정밀도의 악화를 방지할 수 있다.

상기 발명에 있어서는 상기 누설 방지 부재가 상기 하우징 측에 고정되고, 상기 축체의 측면으로서, 적어도 상기 누설 방지 부재와의 습동 영역에 내마모재가 코팅되어 있는 것이 좋다.

이와 같이 함으로써, 내마모재가 코팅되어 있게 되어, 축체가 누설 방지 부재와의 습동에 의하여 마모되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 축체와 누설 방지 부재와의 접촉 면압의 저하나, 나아가 축체와 누설 방지 부재와의 이간을 방지할 수 있고, 축체 유통공과 하우징 유통공 사이를 유통하는 유체의 누설을 방지할 수 있다.

또한, 내마모재를 축체의 측면에 코팅하고 있기 때문에, 예를 들면, 내마모재로부터 형성된 원통을 축체에 씌우는 방법과 비교하여, 축체의 치수 제도를 확보하기 쉽고, 그 제조가 용이하게 되기 때문에 제조 비용을 줄일 수 있다.

상기 발명에 있어서는, 상기 누설 방지 부재가 단면이 대략 U자형인 씰(seal) 부재이며, 상기 하우징 분할체끼리의 접합면을 사이에 두고, 한 쌍의 상기 씰 부재를 상기 중심축 방향으로 나란히 배치하는 동시에, 대략 U자형의 개구가 상기 중심축 방향을 따라서 반대 방향을 향하도록 배치되고, 상기 씰 부재의 사이에 링 모양의 보강 부재가 배치되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 함으로써, 보강 부재에 의하여 씰 부재를 지지할 수 있기 때문에, 씰 부재의 이동을 방지하고, 소정 위치에 고정 배치할 수 있다. 그 때문에, 씰 부재와 축체와의 접촉부를 안정시킬 수 있고, 유체가 새는 것을 방지할 수 있다.

예를 들면, 상기 한 쌍의 씰 부재끼리 접촉하여 서로 지지하는 경우에는 씰 부재가 이동할 가능성이 있다. 그러면, 씰 부재와 축체와의 접촉부가 어긋나게 되어 유체가 새는 경우가 있다.

본 발명의 로터리 조인트의 하우징 분할체는 대략 원기둥 모양의 축체와, 상기 축체 내에 형성되는 동시에, 그 측면에 개구부를 가지는 축체 유통공과, 상기 축체를 상대 회전 가능하게 삽통시키는 삽통공이 형성된 하우징과, 이 하우징을 복수로 분할한 하우징 분할체와, 이 하우징 분할체에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징의 외부를 연통시키는 하우징 유통공과, 상기 축체의 측면 또는 상기 삽통공의 내주면의 적어도 한쪽에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징 유통공을 연통시키는 링 모양의 홈과, 상기 축체와 상기 하우징의 사이에 상기 중심축 방향으로의 유체의 이동을 차단하는 링 모양의 누설 방지 부재를 가지는 로터리 조인트의 하우징 분할체로서, 상기 하우징 분할체가 상기 축체의 중심축 방향으로 나란히 늘어서도록 분할되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하우징 분할체를 축체의 중심축 방향으로 늘어서도록 분할하여 형성하고 있다. 그 때문에, 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 축체를 하우징 분할체의 수에 대응한 축체로 교체함으로써, 하우징과 축체 사이를 서로 혼합하지 않고 유통시킬 수 있는 유체의 종류, 예를 들면 약액의 종류를 증감시킬 수 있다.

또한, 하우징 분할체는 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변동에 대하여, 그 수를 변경하여 대응하기 때문에, 그 형상을 변경할 필요가 없다. 그 때문에, 상기 유통시키는 유체의 종류수에 대응하는 전용 하우징을 사용하는 방법과 비교하여, 동일 형상의 하우징 분할체만을 제조하면 되기 때문에, 제조 공정의 간략화, 시간 단축, 비용 저감을 달성하기 쉽게 만든다. 또한, 재고를 보관하는 공간을 줄일 수 있다.

본 발명의 로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체에 의하면, 사용하는 약액 등의 증감에 대하여 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 축체를 하우징 분할체의 수에 대응한 축체로 변경함으로써, 염가로 대응할 수 있는 효과가 있다.

하우징 분할체는 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변동에 대하여, 그 형상을 변경시킬 필요가 없기 때문에, 하우징 분할체를 포함한 로터리 조인트의 제조 비용 등의 삭감이나 제조에 필요한 기간을 단축할 수 있다고 하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명에 관한 로터리 조인트를 구비한 CMP 장치에 있어서의, 당해 로터리 조인트에 관한 부분을 나타내는 개략도이다.

도 2는 도 1의 로터리 조인트의 일실시 형태의 구성을 나타내는 도면이다.

도 3은 도 2의 로터리 조인트의 측면도이다.

도 4는 도 2의 로터리 조인트에 있어서, 대응하는 약액 등의 수를 1 종류로 변경한 변형예를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4의 로터리 조인트의 측면도이다.

이 발명의 일실시 형태에 관한 로터리 조인트 및 로터리 조인트를 구비한 CMP 장치에 대하여, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 로터리 조인트를 구비한 CMP 장치에 대하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 로터리 조인트를 구비한 CMP 장치에 있어서, 당해 로터리 조인트에 관련된 부분을 설명하는 개략도이다.

CMP 장치(101)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 대략 연직 방향의 회전축(P) 주위로 회전 구동되는 회전 테이블부(103)와 수평 진퇴 이동(왕복동)하는 패드 지지부(105)로 개략 구성되고, 회전 테이블부(103)와 패드 지지부(105) 사이에 연마되는 실리콘 등의 웨이퍼(107)가 배치되어 있다.

패드 지지부(105)에는 대략 연직 방향의 회전축(Q) 주위로 회전 구동되는 연마 패드(109)와 연마 패드(109)에 연마용의 약액을 급배하는 급배 장치(111)와 가 압 공기를 공급하는 공기 공급 장치(113)와, 급배 장치(111)와 연마 패드(109)와의 사이 및 공기 공급 장치(113)와 연마 패드(109)와의 사이를 상대 회전 가능하게 접속하는 로터리 조인트(1)가 배치되어 있다.

급배 장치(111)로부터 연마 패드(109)까지의 사이에는 연마용 약액이 유통되는 급배 경로(115)가 형성되고, 공기 공급 장치(113)로부터 연마 패드(109)까지의 사이에는 가압 공기가 유통하는 공기 경로(117)가 형성되어 있다.

또한, 연마용 약액으로서는, 알칼리 성분으로서 KOH (수산화칼륨)를 포함하는 실리카 슬러리에 이소프로필 알코올을 첨가한 것을 예로 들 수 있다.

이 CMP 장치(101)에 의하면, 먼저 웨이퍼(107)의 표면(107a)이 위가 되도록 웨이퍼(107)가 회전 테이블부(103) 위에 배치되어 유지된다. 또한, 연마 패드(109)를 웨이퍼(107)을 향하여 이동시키고, 연마 패드(109)의 패드부(119)를 표면(107a)에 접촉시킨다.

다음으로, 공기 공급 장치(113)에 의하여 가압된 공기와 함께, 급배 장치(111)로부터 공급된 연마용의 약액을 패드부(119)와 웨이퍼(107) 사이에 분출시킨다. 이때, 동시에 연마 패드(109)를 회전시키면서 수평 진퇴 이동(왕복동) 또는 연마 패드(109)를 공전시킴으로써, 웨이퍼(107)의 표면(107a)을 연마한다.

패드부(119)에는 가압 공기를 웨이퍼(107)를 향하여 분출시키는 복수로 분기된 분기 공기 경로가 형성되어 있다. 분기 공기 경로로부터 분출된 가압 공기는 동일한 패드부(119)와 웨이퍼(107) 사이로 분출된 연마용의 약액을 재빠르게 균일하게 분산시킨다. 또한, 가압 공기는 약액의 잔액을 패드부(119)와 웨이퍼(107)의 사 이로부터 신속하게 배제시킨다.

또한, 연마 종료 후에는 급배 장치(111)에 의하여 급배 경로(115) 내에 잔류하는 연마용의 약액을 흡인해서 폐기하여, 웨이퍼(107)의 표면(107a)에 떨어지는 것을 방지한다.

다음으로, 본 발명에 의한 로터리 조인트에 대하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 로터리 조인트의 구성을 설명하는 단면도이다.

로터리 조인트(1)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 대략 원기둥 모양의 샤프트 (축체: 3)와 샤프트(3)가 삽통되는 삽통공(5)이 형성된 대략 원통 모양의 하우징 (7)으로 대략 구성되고, 샤프트(3)와 하우징(7)이 샤프트(3)의 중심축 주위로 상대 회전 가능하게 구성되어 있다.

샤프트(3)는 대략 원통 모양의 축부(9)와, 그 한쪽 단부에 형성된 축부(9)보다 지름이 큰 플랜지부(11)와, 다른 쪽 단부에 형성된 축부(9)보다 지름이 작은 소경부(13)로 개략 형성되어 있다. 또한, 축부(9)의 표면, 적어도 후술하는 씰 부재와의 습동면에는 내마모재인 세라믹이 용융분사되어, 축부(9)의 표면에 코팅되어 있다. 또한, 후술하는 축부 베어링의 배치부에는 상기 세라믹 코팅은 실시되지 않은 것이 좋다. 또한, 용융분사에 사용되는 방법에는 다양한 방법이 알려져 있으나, 특히 한정하는 것은 아니다.

또한, 샤프트(3)는 내약액성을 가지는 재료가 좋으며, 예를 들어 스텐레스 등의 금속으로 형성되고, SUS316 등을 예시할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 도 2의 로터리 조인트의 측면도이다.

축부(9) 내에는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 4개의 축류 통로(축체 유통공: 15a, 15b, 15c, 15d)가 형성되어 있다. 각 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)는 도 3에 나타내는 바와 같이, 플랜지부(11)의 단면에 플랜지 측의 개구부를 가지고, 각 플랜지 측의 개구부는 샤프트(3)의 중심축(C)을 중심으로 한 동일 원주 상에 등 간격으로 배치되어 있다. 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 플랜지 측의 개구부로부터 샤프트 중심축(C)을 따라서, 소경부(13) 측으로 뻗어 있다.

그리고, 각 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)는 각각 다른 소정의 위치에서 대략 직각으로 구부려지도록 형성되고, 축부(9) 측면의 축부 개구부에서 외부와 연통된다. 구체적으로는, 각 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)는 후술하는 각 하우징 유통로와 대응하는 위치에서 구부려지도록 형성되어 있다.

샤프트(3)에는 축부(9)의 플랜지부(11) 측에 배치된 축부 베어링(회전 지지체: 17)과, 소경부에 배치된 소경부 베어링(회전 지지체: 19)이 구비되어, 하우징(7)에 대하여, 샤프트(3)를 중심축(C) 주위로 회전 가능하도록 지지하고 있다. 소경부 베어링(19)의 외경은 축부(9)의 외경보다 작게 설정되어 있다.

플랜지부(11)에는 상술한 연마 패드(109: 도 1 참조)에 접속되는 접속용 나사구멍(21)이 형성되어 있다. 이 접속용 나사 구멍(21)을 통하여, 플랜지부(11)와 연마 패드(109)가 접속되어 있다.

하우징(7)은, 도 2에 도시한 바와 같이, 일렬로 배열된 분할체로 구성되어 있고, 분할체는 단부에 배치된 프론트 분할체(하우징 분할체: 23) 및 리어 분할체 (하우징 분할체: 25)와 그 사이에 배치된 하우징 분할체 (하우징 분할체: 27a, 27b, 27c, 27d)로 구성되어 있다. 프론트 분할체(23)에는 프론트 커버(29)가 배치되고, 리어 분할체(25)에는 리어 커버(31)가 배치되어 있다.

또한, 프론트 분할체(23), 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d) 및 리어 분할체(25)를 일체로 고정하는 제1 관통 볼트 (체결 부재: 33)와 프론트 커버(29), 프론트 분할체 (23), 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d), 리어 분할체(25) 및 리어 커버(31)를 일체로 고정하는 제2 관통 볼트 (체결 부재: 35)가 구비되어 있다.

또한, 하우징(7)에는 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d)와 프론트 분할체(23)와 리어 분할체(25)와 리어 커버(31)를 관통하여 삽통공(5)이 형성되고 삽통공(5)에는 샤프트(3)가 삽통되어 있다.

하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d) 및 프론트 분할체(23)에 있어서의 리어 분할체(25)측의 리어 접촉면 (대향면: 37)의 외연(外緣) 근방 영역에는 삽통공(5)과 중심축(C)을 공유하는 링 모양의 볼록부인 인로우(중심축 결정 수단, 볼록부: 39a)가 형성되어 있다. 또한, 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d) 및 리어 분할체(25)에 있어서의 프론트 분할체(23)측의 프론트 접촉면 (대향면: 41)의 외연 근방 영역에는 삽통공(5)과 중심축(C)을 공유하는 링 모양의 오목부인 인로우 (중심축 결정 수단, 오목부: 39b)가 형성되어 있다.

이들 인로우(39a) 및 인로우(39b)는 서로 결합 가능하게 형성되어 있고, 인로우(39a, 39b)를 결합시킴으로써, 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d), 프론트 분 할체(23) 및 리어 분할체(25)에 형성된 각 삽통공(5)의 중심축을 소정의 오차 범위 내에서 배치시킬 수 있다.

또한, 상술한 바와 같이, 인로우(39a, 39b)를 사용함으로써, 삽통공(5)의 중심축의 위치 맞춤을 실시하여도 좋고, 예를 들면 위치 결정 핀 등을 사용하여 삽통공(5)의 중심축의 위치 맞춤을 실시하여도 된다.

하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d)의 리어 접촉면(37)과 프론트 접촉면(41), 프론트 분할체(23)의 리어 접촉면(37) 및 리어 분할체(25)의 프론트 접촉면(41)에 있어서의 내연 인접 영역에는 후술하는 씰 부재가 배치되는 링 모양의 단차부(42)가 형성되어 있다.

또한, 단차부(42)의 반경 방향 바깥쪽에 인접하고, 후술하는 보강 부재를 유지하는 유지부가 형성되어 있다.

씰 부재 (누설 방지 부재: 43)는 전체가 링 형상으로 형성되고, 그 단면 형상이 삽통공(5)의 중심축 방향으로 개구를 가지는 대략 U자 모양인 쟈켓과, 쟈켓 내에 코일형으로 형성된 스프링으로 구성되어 있다. 쟈켓의 재료로서는 내약액성을 가지는 한편, 유체의 밀봉성 및 내마모성을 구비한 수지계 재료가 좋은데, 예를 들면, 흑연이나 탄소, 유리 섬유 등을 첨가하여 내마모성을 향상시킨 PTFE (폴리 4불화 에틸렌) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 스프링은 자켓이 내부로부터 눌러 펴지도록 쟈켓을 탄성 지지하면서, 쟈켓을 샤프트(3) 및 단차부(42)에 누르고 있다.

씰 부재(43)는 단차부(42)와 샤프트(3)의 사이에 배치되어 있다. 또한, 하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d)에 배치되어 있는 씰 부재(43)의 경우, 쟈켓의 개구 가 후술하는 링 모양의 홈쪽을 향하도록 배치되어 있다. 프론트 분할체(23) 및 리어 분할체(25)에 배치되어 있는 씰 부재(43)에 대하여서는 쟈켓의 개구가 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d)에 대하여 역방향을 향하도록 배치되어 있다. 즉, 인접하는 씰 부재(43)는 서로의 개구가 반대 방향을 향하도록 배치되어 있다. 씰 부재(43)의 사이에는 링 모양 위에 형성된 보강 부재(45)가 배치되어 있다. 보강 부재(45)는 양측에 배치된 씰 부재(43)의 쟈켓과 접촉하여 배치되고, 씰 부재(43)가 이동하는 것을 방지하고 있다.

하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d)의 프론트 접촉면(41) 및 리어 분할체(25)의 프론트 접촉면(41)에 있어서, 인로우(39b)와 단차부(42)의 사이에는 후술하는 O링을 배치하는 링 모양의 홈부가 형성되고, 링 모양으로 형성된 누설 방지 부재인 O링(47)이 배치되어 있다. O링(47)은 홈부와 접촉하는 동시에, 대향하는 리어 접촉면(37)과도 접촉하도록 배치되어 있다. O링(47)을 배치함으로써, 프론트 접촉면(41)과 리어 접촉면(37)의 사이로부터 유체가 새거나 바깥 공기가 침입하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 홈부에 배치되는 것은, 위에서 설명한 바와 같이 O링(47)이어도 무방하나, 누설 방지 작용을 가지는 부재이면 다른 것이어도 좋고, 특히 한정되지 않는다.

하우징 분할체(27a, 27b, 27c, 27d)의 삽통공(5)의 내주면 중 단차부(42)의 사이에는, 각각 삽통공(5)의 중심축(C)을 그 중심축으로 하는 링 모양의 홈(49)이 형성되어 있다. 또한, 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d)에는 링 모양의 홈(49) 과 하우징(7)의 외부를 잇는 하우징 유로 (하우징 유통공: 51)가 형성되어 있다. 이들 링 모양 홈(49)은 전술한 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)의 축측의 개구부와 연통 가능한 위치에 배치되어 있다.

프론트 분할체(23)에는 전술한 소경부 베어링(19)의 외륜을 지지하는 프론트 지지부(53)가 형성되어 있다. 프론트 지지부(53)는 삽통공(5)의 내주면으로부터 볼록한 모양에 돌출된 링부로 형성되어 있다.

또한, 리어 분할체(25)에는 전술한 축부 베어링(17)의 외륜을 지지하는 리어 지지부(55)가 형성되어 있다. 리어 지지부(55)는 삽통공(5)의 내주면에 대하여 오목한 모양으로 들어간 링 모양의 홈으로 형성되어 있다.

이들 프론트 지지부(53) 및 리어 지지부(55)는 그 중심축이 삽통공(5)의 중심축(C)과 일치하도록 형성되어 있다. 또한, 프론트 지지부(53) 및 리어 지지부(55)는 각각 소경부 베어링(19) 및 축부 베어링(17)과 접촉, 이간 가능하게 배치되어 있고 고정되어 있지 않다.

프론트 분할체(23) 및 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d)에는 제1 관통 볼트(33)가 삽통되는 제1 관통 볼트 구멍 (체결 부재용 구멍: 57)이 형성되고, 리어 분할체(25)에는 제1 관통 볼트(33)의 수나사부(59)와 나사 결합하는 계지용 암 나사부 (계지부: 61)가 형성되어 있다. 또한, 프론트 분할체(23)에는 제1 관통 볼트(33)의 머리부(63)가 수납되는 평탄부가 형성되고, 평탄부의 바닥면인 좌면(계지부:65)과 머리부(63)가 접촉하고 있다.

제1 관통 볼트 구멍(57)의 내주면에는 수나사부(59)의 외경보다 내경이 큰 구멍부 암나사부(67)가 형성되어 있다. 예를 들면, 수나사부(59)를 M6의 수나사로 하면, 구멍부 암 나사부(67)는 M8의 암나사로 함으로써 상기와 같은 관계가 된다.

또한, 제2 관통 볼트(35)에 대하여도 마찬가지로, 프론트 커버(29), 프론트 분할체, 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d) 및 리어 커버(31)에는 제2 관통 볼트구멍(69)이 형성되고, 리어 커버(31)에는 제2 관통 볼트(35)에 수나사부(59)와 나사 결합하는 계지용 암 나사부(61)가 형성되어 있다.

하우징 분할체(27d)의 외측 측면에는 하우징(7)의 회전을 규제하는 부재를 설치하는 설치 구멍(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 회전 규제 부재(미도시)를 설치함으로써 하우징(7)의 회전을 규제할 수 있다. 또한, 설치 구멍(71)은 상술한 바와 같이 하우징 분할체(27d)에 형성하여도 좋고, 다른 하우징 분할체(27a, 27b, 27c)에 형성하여도 좋으며, 프론트 분할체(23)나 리어 분할체(25)에 형성하여도 좋다.

다음으로, 상기의 구성으로 이루어지는 로터리 조인트(1)에 있어서의 작용에 대하여 설명한다.

로터리 조인트(1)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 샤프트(3)가 패드 지지부(105)에 접속되어 회전 구동되고, 하우징(7)이 상술한 회전 규제 부재에 의하여 고정 배치되어 있다. 또한, 샤프트(3)의 회전 속도는 CMP 장치(101)의 사용 조건에 따라 다르지만, 예를 들면, 매분 100 회전에서 200 회전 정도의 회전 속도를 예시할 수 있다.

이 상태로, 급배 장치(111) 및 공기 공급 장치(113)로부터 공급된 각 약액 및 공기 등이 로터리 조인트(1)에 공급된다. 공급된 각 약액 및 공기 등은 각각 하우징 유로(51)를 흘러서, 링 모양의 홈(49)에 유입되고, 거기로부터 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15 d)로 유입된다. 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)에 유입된 각 약액 및 공기는 패드 지지부(105)에 공급되고, 웨이퍼(107)의 연마에 사용된다. 또한, 공급되는 약액 및 공기 등의 공급 압력은 CMP 장치(101)의 사용 조건에 따라 다르지만, 예를 들면, -100 kPa 내지 250 kPa 정도의 범위 내의 공급 압력을 예시할 수 있다. 공급 압력이 부압인 경우에는 약액이나 공기의 흡인을 하고 있는 것을 나타내고 있다.

또한, 링 모양의 홈(49)에 유입된 각 약액 및 공기의 대부분은 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)에 유입되지만, 일부는 샤프트(3)과 삽통공(5)의 틈새로 유입된다. 이 틈새에 유입된 각 약액 또는 공기는 단차부(42)에 배치된 씰 부재(43)에 의하여 차단된다. 구체적으로는, 씰 부재(43)의 쟈켓과 단차부(42)의 접촉부 및 씰 부재(43)의 쟈켓과 샤프트(3)의 접촉부에 의하여 차단된다. 쟈켓은 각 약액 또는 공기의 압력에 의하여 눌려펴지고, 단차부(42) 및 샤프트(3)과의 접촉압이 높아지면 밀봉성이 높아진다.

씰 부재(43)는 각 약액 또는 공기의 압력에 의하여 밀어 넣어지지만, 보강 부재(45)에 의하여 지지를 받기 때문에 그 이동이 방지되고 있다.

한편, 각 약액 또는 공기의 공급 압력이 부압인 경우에는 부압이 된 링 모양의 홈에 대하여 보강 부재(45)를 사이에 두고 인접하는 씰 부재(43)에 의하여 다른 약액이나 공기 등의 유입이 차단되는 한편, O링(47)에 의하여 바깥 공기의 유입이 차단된다.

부압이 된 링 모양의 홈에 인접하는 씰 부재(43)는 그 양측의 압력차에 의하여 쟈켓의 개구가 닫히는 방향의 힘이 작용하여, 기밀성이 저하된다. 반대로, 보강 부재를 사이에 두고 인접하는 씰 부재(43)에는 쟈켓의 개구가 열리는 방향의 힘이 작용하여 기밀성이 향상된다.

다음으로, 로터리 조인트(1)에 있어서, 대응 가능한 약액 등의 수의 변경 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 제2 관통 볼트(35)를 제거함으로써, 프론트 커버(29)를 하우징(7)으로부터 분리하고, 제1 관통 볼트(33)를 하우징(7)으로부터 분리한다.

그 후, 하우징(7)을 구성하는 프론트 분할체(23), 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d), 리어 분할체(25)를 순서대로 샤프트(3)의 소경부(13) 측으로부터 분리한다. 이렇게 하여 샤프트(3)가 분리된다.

도 4는 도 2의 로터리 조인트(1)에 있어서, 대응하는 약액 등의 수를 1 종류로 변경한 변형예를 나타내는 도면이며, 도 5는 도 4의 로터리 조인트의 측면도이다.

대응하는 약액 등의 수를 변경할 때에, 샤프트(3)만은 그 내부에 형성된 축류 통로수나 샤프트(3)의 길이를 변경할 수 없기 때문에, 교체될 수 있다. 여기에서는 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 대응하는 약액 등의 수가 1 종류인 경우에 대하여 설명한다. 그 때문에, 교체된 새로운 샤프트(축체: 3')에는 1개의 축류 통로(15a)가 형성되어 있다.

그리고, 리어 분할체(25), 하우징 분할체(27a), 프론트 분할체(23)를 이 순서로 샤프트(3')의 소경부(13) 측으로부터 삽통시킨다.

이때, 프론트 분할체(23)와 하우징 분할체(27a)의 상대 위치 맞춤 및 하우징 분할체(27a)와 리어 분할체(25)의 상대 위치 맞춤은 인로우(39a)와 인로우(39b)의 결합에 의하여 이루어진다. 그 때문에, 각각 형성된 삽통공(5)의 중심축이 대략 일치하도록 조합된다.

또한, 프론트 분할체(23), 하우징 분할체(27a), 리어 분할체(25)는 제1 관통 볼트(체결 부재: 33')에 의하여 일체로 체결된다. 이와 같이, 각 분할체를 제1 관통 볼트(33')에 의하여 일체로 체결하기 때문에, 각 삽통공(5)의 중심축의 일치도(一致度)를 해치지 않고 체결할 수 있다.

또한, 로터리 조인트(1)의 유지보수, 예를 들면 씰 부재(43) 교환 등의 경우에도 마찬가지로, 프론트 분할체(23) 및 하우징 분할체 (27a, 27b, 27c, 27d) 등을 샤프트(3)의 소경부(13) 측을 통해 분리함으로써, 씰 부재(43) 등을 소경부(13) 측을 통해 교환한다.

약액 등에 슬러리가 포함되어 있는 경우에는 각 분할체의 분리가 곤란하게 되는 경우가 있다. 예를 들면, 하우징 분할체(27a, 27b)의 분리가 곤란한 경우에는 하우징 분할체(27a)와 하우징 분할체(27b)와의 둘레 방향의 위상을 어긋나게 하고, 하우징 분할체(27a)와 하우징 분할체(27b)의 제1 관통 볼트 구멍(57)을 어긋나게 한다.

그리고, 구멍부 암 나사부(67)와 나사 결합하는 볼트(M8볼트 (JIS))를 하우 징 분할체(27a)로부터 나사 결합시킨다. 상기 볼트의 선단을 하우징 분할체(27b)에 접촉시키고 누름으로써 하우징 분할체(27a, 27b)를 분리할 수 있다.

상기 구성에 의하면, 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 샤프트(3)를 하우징 분할체의 수에 대응한 샤프트(3)로 변경함으로써, 서로 혼합하지 않고 유통할 수 있는 약액 등의 종류수를 변경할 수 있다.

예를 들면, 약액 등의 종류수를 줄이는 경우에는 샤프트(3)를 줄인 약액 등의 종류수에 대응한 샤프트로 변경하고, 여분의 하우징 분할체는 로터리 조인트(1)로부터 제거함으로써 대응할 수 있다. 또한, 약액 등의 종류수를 늘리는 경우에는, 늘린 후의 약액 등의 종류수에 대응한 샤프트로 변경하고, 부족한 하우징 분할체를 추가함으로써 대응할 수 있다.

그 때문에, 로터리 조인트 하나 전체를 교환하는 방법과 비교할 때, 샤프트만, 또는 샤프트와 부족한 하우징 분할체만을 새로 준비하는 것만으로 대응할 수 있기 때문에, 염가로 대응할 수 있다.

하우징 분할체는 약액 등의 종류수의 변동에 대하여, 그 수를 변경하여 대응하기 때문에, 하우징 분할체의 형상을 변경시킬 필요가 없다. 그 때문에, 약액 등의 종류수에 대응한 전용 하우징을 사용하는 방법과 비교하여, 동일한 형상의 하우징 분할체만을 제조해도 좋기 때문에, 제조 공정의 간략화, 시간 단축, 비용 저감을 하기 쉽게 만든다. 또한 재고를 보관하는 공간을 줄일 수 있다.

인로우(39a, 39b)를 설치함으로써, 하우징 분할체 등에 형성된 삽통공(5)의 중심축(C)을 용이하게 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 하우징 분할체 등의 어긋남에 의한 삽통공(5)의 내주면의 단차 형성이 방지되고, 샤프트(3)과 삽통공(5)의 간격의 불균일을 억제할 수 있다.

그 결과, 샤프트(3)과 씰 부재(43)과의 접촉부에 있어서의 면압의 불균일을 억제할 수 있고, 샤프트(3)나 씰 부재(43)의 마모 촉진을 방지할 수 있으며, 나아가 축류 통로 (15a, 15b, 15c, 15d)와 하우징 유로(51)의 사이를 유통하는 약액 등이 누설되는 것을 방지할 수 있다.

인로우(39a, 39b)를 하우징 분할체, 특히 그 삽통공(5)을 형성할 때에 동시에 형성할 수 있기 때문에, 삽통공(5)의 중심축(C)과 인로우(39a)의 중심축, 삽통공(5)의 중심축(C)과 인로우(39b)의 중심축을 높은 정밀도로 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 샤프트(3)과 삽통공(5)의 간격의 불균일을 더 억제할 수 있다.

구체적으로는, 인로우(39a, 39b)는 삽통공(5)의 가공과 동일한 공정으로, 하우징 분할체를 유지 지그(척)로부터 제거하지 않고 가공할 수 있기 때문에, 높은 상대 위치 정밀도를 확보할 수 있다.

샤프트(3)에 소경부 베어링(19) 및 축부 베어링(17)이 구비되어 있기 때문에, 샤프트(3)의 중심축과 삽통공(5)의 중심축의 상대 위치 정밀도를 악화시키지 않고, 샤프트(3)과 하우징 분할체 등을 분해 및 조립할 수 있다.

즉, 베어링의 내륜과 샤프트(3)를 분리 가능하게 배치하는 방법과 비교할 때, 베어링의 외륜과 하우징(7)을 분리 가능하게 배치하는 것이, 샤프트(3)의 중심축과 삽통공(5)의 중심축과의 상대 위치 정밀도를 확보하기 쉽다.

또한, 샤프트(3)의 소경부(13)에 구비된 소경부 베어링(19)의 외경이 샤프 트(3)에 있어서의 축부(9)의 외경보다 작기 때문에, 샤프트(3)로부터 소경부 베어링(19)를 제거하지 않고 하우징 분할체 등을 분해 및 조립할 수 있다. 그 때문에, 소경부 베어링(19)과 샤프트(3)의 결합을 긴밀하게 할 수 있고, 샤프트(3)의 중심축과 삽통공(5)의 중심축의 상대 위치 정밀도 악화를 방지할 수 있다.

소경부 베어링(19)을 긴밀하게 결합된 샤프트(3)로부터 분리할 필요가 없기 때문에, 소경부 베어링(19)을 꺼내거나 재조립할 때, 소경부 베어링(19)을 손상시킬 우려가 없어진다. 그 때문에, 샤프트(3)의 중심축과 삽통공(5)의 중심축과의 상대 위치 정밀도의 악화를 방지할 수 있고, 약액 등의 누설이나, 로터리 조인트(1)의 수명이 짧아지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 유지보수 시에 있어서, 소경부 베어링(19) 분리용 지그가 불필요하게 되는 동시에, 재조립 시에 사용하는 소경부 베어링(19)의 내륜을 누르는 끼움용 지그가 불필요하게 되어, 현장에서의 유지보수 작업을 용이하게 할 수 있다.

또한, 샤프트(3)의 소경부(13)에 구비된 소경부 베어링(19)의 외경이 샤프트(3)의 축부(9)의 외경보다 작기 때문에, 소경부 베어링(19)을 샤프트(3)로부터 제거하지 않고, 씰 부재(43)를 소경부(13)로부터 분리할 수 있다. 이 때문에, 열화, 마모된 씰 부재(43)의 교환시나, 하우징 분할체 수의 변경시 등에도, 샤프트(3)로부터 소경부 베어링(19) 및 축부 베어링(17)을 분리할 필요가 없게 되어, 샤프트(3)의 중심축과 삽통공(5)의 중심축의 상대 위치 정밀도의 악화를 방지할 수 있다.

세라믹이 샤프트(3)에 코팅되어 있으므로, 샤프트(3)가 씰 부재(43)와의 습 동에 의하여 마모되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 샤프트(3)와 씰 부재(43)의 접촉 면압의 저하나, 또한 샤프트(3)와 씰 부재(43)의 이간을 방지할 수 있고, 축류 통로(15a, 15b, 15c, 15d)와 하우징 유로(51)의 사이를 유통하는 약액 등이 새는 것을 방지할 수 있다.

또한, 세라믹을 샤프트(3)의 측면에 용융분사에 의하여 코팅하고 있기 때문에, 예를 들면, 세라믹으로 형성된 원통 부재를 샤프트(3)에 씌우는 방법과 비교하여, 그 제조가 용이하게 되므로, 제조 비용을 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 기술 범위는 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 가하는 것이 가능하다.

예를 들면, 상기 실시의 형태에 있어서 이 발명을 CMP 장치에 적용된 로터리 조인트로서 설명하였지만, 이 발명은 CMP 장치에 적용된 것에 한정되지 않고, 그 외 각종의 회전부를 가지는 장치 등에 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 하우징 분할체를 축체의 중심축 방향으로 늘어서도록 분할하여 형성하고 있다. 그 때문에, 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 축체를 하우징 분할체의 수에 대응한 축체로 교체함으로써, 하우징과 축체 사이를 서로 혼합하지 않고 유통시킬 수 있는 유체의 종류, 예를 들면 약액의 종류를 증감시킬 수 있다.

또한, 하우징 분할체는 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변동에 대하여, 그 수를 변경하여 대응하기 때문에, 그 형상을 변경할 필요가 없다. 그 때문에, 상기 유통시키는 유체의 종류수에 대응하는 전용 하우징을 사용하는 방법과 비교하여, 동일 형상의 하우징 분할체만을 제조하면 되기 때문에, 제조 공정의 간략화, 시간 단축, 비용 저감을 달성하기 쉽게 만든다. 또한, 재고를 보관하는 공간을 줄일 수 있다.

본 발명의 로터리 조인트 및 로터리 조인트의 하우징 분할체에 의하면, 사용하는 약액 등의 증감에 대하여 하우징 분할체의 수를 변경하는 동시에, 축체를 하우징 분할체의 수에 대응한 축체로 변경함으로써, 염가로 대응할 수 있는 효과가 있다.

하우징 분할체는 상기 유통시키는 유체의 종류수의 변동에 대하여, 그 형상을 변경시킬 필요가 없기 때문에, 하우징 분할체를 포함한 로터리 조인트의 제조 비용 등의 삭감이나 제조에 필요한 기간을 단축할 수 있다고 하는 효과를 제공한다.

인로우를 설치함으로써, 하우징 분할체 등에 형성된 삽통공의 중심축을 용이하게 일치시킬 수 있다. 그 때문에, 하우징 분할체 등의 어긋남에 의한 삽통공의 내주면의 단차 형성이 방지되고, 샤프트과 삽통공의 간격의 불균일을 억제할 수 있다.

또한, 샤프트의 소경부에 구비된 소경부 베어링의 외경이 샤프트에 있어서의 축부의 외경보다 작기 때문에, 샤프트로부터 소경부 베어링를 제거하지 않고 하우징 분할체 등을 분해 및 조립할 수 있다. 그 때문에, 소경부 베어링과 샤프트의 결 합을 긴밀하게 할 수 있고, 샤프트의 중심축과 삽통공의 중심축의 상대 위치 정밀도 악화를 방지할 수 있다.

또한 세라믹이 샤프트에 코팅되어 있으므로, 샤프트가 씰 부재와의 습동에 의하여 마모되는 것을 방지할 수 있다. 그 때문에, 샤프트와 씰 부재의 접촉 면압의 저하나, 또한 샤프트와 씰 부재의 이간을 방지할 수 있고, 축류 통로와 하우징 유로의 사이를 유통하는 약액 등이 새는 것을 방지할 수 있다.

Claims (10)

1. 대략 원기둥 모양의 축체와,

   이 축체 내에 형성되는 동시에, 그 측면에 개구부를 가지는 축체 유통공과,

   상기 축체를 상대 회전 가능하게 삽통시키는 삽통공이 형성된 하우징과,

   상기 축체의 중심축 방향으로 늘어서도록 상기 하우징을 복수로 분할하여 형성된 하우징 분할체와,

   이 하우징 분할체에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징의 외부를 연통시키는 하우징 유통공과,

   상기 축체의 측면 또는 상기 삽통공의 내주면의 적어도 한쪽에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징 유통공을 연통시키는 링 모양의 홈과,

   상기 축체와 상기 하우징과의 사이에 있어서 상기 중심축 방향으로의 유체의 이동을 차단하는 링 모양의 누설 방지 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
2. 제1항에 있어서,

   하나의 하우징 분할체와 다른 하우징 분할체가 서로 대향하는 대향면에, 상기 하나의 하우징 분할체 및 상기 다른 하우징 분할체에 형성된 상기 삽통공의 중심축을 일치시키는 중심축 결정 수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
3. 제2항에 있어서,

   상기 중심축 결정 수단이,

   상기 하나의 하우징 분할체의 대향면에 형성된 상기 중심축을 중심으로 하는 링 모양의 볼록부와,

   상기 다른 하우징 분할체의 대향면에 형성된 상기 볼록부와 맞물리는 상기 중심축을 중심으로 한 링 모양의 오목부인 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
4. 상기 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 하우징이 일렬로 배열된 상기 복수의 하우징 분할체와, 상기 복수의 하우징 분할체를 일체로 고정하는 체결 부재를 구비하고,

   상기 하우징의 양단에 배치된 한 쌍의 하우징 분할체에는 상기 체결 부재가 계지되는 계지부가 형성되고,

   상기 한 쌍의 하우징 분할체 사이에 끼워진 하우징 분할체에는, 상기 체결 부재가 삽통되는 체결 부재용 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
5. 제4항에 있어서,

   상기 체결 부재가 한쪽 단부의 적어도 선단 영역에 수나사부가 형성되는 동시에, 다른 한쪽 단부에 머리부가 형성된 볼트로서,

   상기 한 쌍의 하우징 분할체의 한쪽에 형성된 계지부가 상기 수나사부와 나사 결합하는 계지용 암 나사부이며,

   다른 한쪽 하우징 분할체에 형성된 계지부가, 상기 머리부와 접촉하는 좌면인 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
6. 제5항에 있어서,

   상기 체결 부재용 구멍의 내주면에, 상기 수나사부의 외경보다 내경이 큰 구멍부 암 나사부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 축체와 상기 하우징을 상기 중심축 주위로 상대 회전 가능하게 지지하는 회전 지지체가, 상기 축체에 적어도 한 쌍 구비되고,

   상기 축체의 한쪽 단부에 구비된 상기 회전 지지체의 외경이 상기 축체의 외경보다 작은 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 누설 방지 부재가 상기 하우징 측에 고정되고,

   상기 축체의 측면으로서, 적어도 상기 누설 방지 부재와의 습동 영역에 내마모재가 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
9. 제1항에 있어서,

   상기 누설 방지 부재는 단면이 대략 U자형인 씰 부재이며,

   상기 하우징 분할체끼리의 접합면을 사이에 두고, 한 쌍의 상기 씰 부재가 상기 중심축 방향으로 나란히 배치되는 동시에, 대략 U자형의 통로가 상기 중심축 방향을 따라서 반대 방향을 향하도록 배치되고,

   상기 씰 부재의 사이에 링 모양의 보강 부재가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트.
10. 대략 원기둥 모양의 축체와,

    이 축체 내에 형성되는 동시에, 그 측면에 개구부를 가지는 축체 유통공과,

    상기 축체를 상대 회전 가능하게 삽통시키는 삽통공이 형성된 하우징과,

    상기 하우징을 복수로 분할한 하우징 분할체와,

    상기 하우징 분할체에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징의 외부를 연통시키는 하우징체 유통공과,

    상기 축체의 측면 또는 상기 삽통공의 내주면의 적어도 한쪽에 형성되고, 상기 축체 유통공과 상기 하우징체 유통공을 연통시키는 링 모양의 홈과,

    상기 축체와 상기 하우징의 사이에 있어서 상기 중심축 방향으로 유체의 이동을 차단하는 링 모양의 누설 방지 부재를 구비하는 로터리 조인트의 하우징 분할체로서,

    상기 하우징 분할체가 상기 축체의 중심축 방향으로 늘어서도록 분할되어 있 는 것을 특징으로 하는 로터리 조인트의 하우징 분할체.

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