WO1999024219A1 - Joint rotatif pour fluide - Google Patents

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WO1999024219A1
WO1999024219A1 PCT/JP1998/004953 JP9804953W WO9924219A1 WO 1999024219 A1 WO1999024219 A1 WO 1999024219A1 JP 9804953 W JP9804953 W JP 9804953W WO 9924219 A1 WO9924219 A1 WO 9924219A1
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WO
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fluid
joint
rotary
rotating
rotating body
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Application number
PCT/JP1998/004953
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English (en)
French (fr)
Inventor
Junji Omiya
Masato Wada
Original Assignee
Nippon Pillar Packing Co., Ltd.
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L27/00—Adjustable joints, Joints allowing movement
    • F16L27/08—Adjustable joints, Joints allowing movement allowing adjustment or movement only about the axis of one pipe
    • F16L27/087—Joints with radial fluid passages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
    • B24B41/04—Headstocks; Working-spindles; Features relating thereto
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant

Definitions

  • the present invention can flow a slurry fluid (for example, a polishing fluid used when polishing the surface of a silicon wafer by a CMP method) or a corrosive fluid, which is a solid-liquid mixed fluid, between the relative rotating members. Also, the present invention relates to a fluid joint that can be connected to a module for detecting a polishing state of a wafer surface.
  • a slurry fluid for example, a polishing fluid used when polishing the surface of a silicon wafer by a CMP method
  • a corrosive fluid which is a solid-liquid mixed fluid
  • a rotary table 102 that rotates horizontally, and a pad support 1 that moves horizontally and retreats and moves up and down 03, polishing pad 104 supported by pad support 103 and forcedly rotated, and non-rotating side slurry fluid formed in pad support 103 ⁇ drain 105
  • a polishing liquid connected to the non-rotating side slurry fluid supply / discharge passage 105 for example, silica slurry containing KOH as an alkaline component to which isop-pi-alcohol is added
  • 106 supply / discharge mechanism 106 7 a rotating slurry fluid supply / drain passage 108 opening to the lower surface of the pad portion 104a through the polishing pad 104, a pad support body 103 and the polishing pad.
  • the silicon wafer 109 is held on the turntable 102 with its surface 109 a facing up, and the polishing pad 104 is Then, the pad portion 104a is brought into contact with the wafer surface 109a.
  • the polishing pad 106 is ejected between the pad portion 104 a and the wafer 109 by the positive pressure operation of the supply / discharge mechanism 107 (discharge operation of the polishing solution pump). By rotating and horizontally moving 104, Polish the wafer surface 109a.
  • the supply / discharge mechanism 107 is switched to the negative pressure operation (suction operation of the polishing liquid pump) to suck the polishing liquid 106 remaining in the slurry fluid supply / discharge passages 105, 108. Let it drain. In other words, by switching the inside of the slurry fluid supply and discharge passages 105 and 108 from the positive pressure mode to the negative pressure or dry mode, the polishing remaining in the slurry fluid supply and discharge passages 105 and 108 is performed.
  • the solution 106 is designed so as not to drop onto the polished wafer surface.
  • a joint body attached to a node support 103 and a rotating body attached to a polishing pad 104 are relatively rotatably connected.
  • a passage portion is formed, and a space formed between the open ends of both fluid passage portions is sealed by a sealing device interposed between the relative rotation facing surfaces of the joint body and the rotating body.
  • a sealing device a mechanical seal in which the relative rotating portions of the joint body and the rotating body are formed on a sealing surface that presses and contacts each other, or an end face contact type mechanical seal interposed between the two bodies can be considered.
  • the polishing liquid 106 is a slurry fluid containing abrasive grains
  • the abrasive grains intrude between the sealing surfaces (in the case of a mechanical seal, the opposed end faces of both sealing rings).
  • the sealing function cannot be exhibited well over a long period of time.
  • the sealed fluid is a slurry fluid containing a solid content (polishing liquid 106)
  • the sealing surface is severely worn, and the sealing function is reduced in a short time.
  • a metal member such as a spring that presses and energizes one sealing ring against the other sealing ring is exposed in the fluid passage.
  • the solid content (abrasive grains) of the metal comes into contact with the metal member, and as a result, microscopic irregularities on the surface of the metal member are removed by the collision with the abrasive grains, generating fine particles (metal powder) or metal.
  • the components may be adsorbed by components in the slurry fluid and generate metal ions.
  • the metal member may be corroded.
  • particles such as the metal powder and the above-mentioned abrasion powder of the sealing surface are mixed into the polishing liquid 106 and are ejected from the pad portion 104a, naturally, the wafer surface 109a is excellently polished. It becomes difficult to do.
  • the inside of the slurry fluid supply and discharge passages 105 and 108 is switched between the positive pressure mode and the negative pressure or dry mode as described above. This will cause more noticeable occurrences.
  • the sealing surface may be burned by the contact heat.
  • the polishing liquid 106 leaking from the sealing surface stains the wafer surface 109a, Good surface polishing cannot be expected due to problems such as intrusion into the bearing between the joint body and the rotating body and hindering rotation of the polishing pad 104.
  • the wafer surface 109a during polishing is required. It is preferable to grasp the state and control the polishing conditions (such as the polishing rate by the pad portion 104a) accordingly. That is, as shown by a chain line in FIG. 6, an appropriate polished surface detector 110 such as a monitor device is provided in the pad portion 104a, and the polished state of the wafer surface 109a is determined by the polished surface detector 1. It is preferable to detect in real time by 10 and to appropriately control the polishing conditions according to the detection state.
  • a power supply device (a display of a detection state by the polished surface detector 110 (a monitor display device) Etc.) and the operation panel, control panel, etc. that control the polishing conditions) to the polishing surface detector 110 through the rotary joint 111 through the rotary joint 111 in a flat state without twisting the wires.
  • a power supply device a display of a detection state by the polished surface detector 110 (a monitor display device) Etc.
  • Such a problem with the one-piece joint 111 is not only in the above-mentioned surface polishing apparatus, but also in causing a slurry fluid or a corrosive fluid such as a polishing liquid to flow between members relatively rotating at a certain speed or higher. It is common in rotating equipment that needs it, and its solution is strongly desired.However, at this time, a rotary joint for fluids that can exhibit a good sealing function over a long period of time has not yet been proposed. It is a fact.
  • An object of the present invention is to allow a slurry fluid such as a polishing liquid or a corrosive fluid to flow well without leaking between the relative rotating members, and to properly function the surface polishing apparatus and the like as described at the beginning.
  • An object of the present invention is to provide a rotary joint for fluids that can be exerted.
  • Another object of the present invention is to provide a monitor device desired for a fluid-using member without causing inconvenience such as twisting of an electric wire regardless of a relative rotation point occurring in a wiring route from a power supply device to a fluid-using member. It is an object of the present invention to provide a fluid joint that can be provided with an electric device such as the one described above, and can maximize the function of the device incorporating the rotary joint.
  • Still another object of the present invention is to prevent the deterioration of the sealing function due to the seizure of the sealing surfaces (sealing end surfaces 51a, 52a), which is particularly problematic in the rotary joint, and to realize the slurry fluid. It is an object of the present invention to provide a fluid single-ended joint that can ensure good flow for a long period of time.
  • Still another object of the present invention is to properly exhibit the functions of a surface polishing apparatus and the like without causing problems such as wear powder and corrosion even when a slurry fluid such as a polishing liquid or a corrosive fluid is caused to flow.
  • An object of the present invention is to provide a fluid joint which can improve the durability of the joint.
  • Still another object of the present invention is to prevent the vibration of the rotary connector due to the rotation of the rotating body, improve the durability of the rotary connector, and further improve the durability of the D-tally joint.
  • Fluid mouth can be made Rigi To provide a point.
  • a joint body a rotating body attached to a fluid-using member that is forcibly rotated, the rotating body being supported by the joint body so as to be rotatable and immovable in the axial direction, and connected to a power supply device.
  • a fluid rotary joint having a fixed connector portion and a rotary connector portion rotatably connected to the rotating connector while being electrically connected to the fixed connector portion, the following configuration is particularly adopted. Is achieved by keeping
  • annular sealing space sealed by a pair of sealing devices arranged in the axial direction is formed between the outer peripheral portion of the rotating body and the inner peripheral portion of the joint body concentrically surrounding the rotating body.
  • a first fluid passage portion having one end opening to the seal space is formed in the joint body, and a rotating body has one end opening to the seal space and the other end has an attachment portion for a fluid use member.
  • a second fluid passage portion that is open is formed, and a series of fluid passages from the joint body to the fluid using member are constituted by the two fluid passage portions and the seal space.
  • the rotating connector portion is attached to the rotating body in a state where the rotation axis coincides with the rotating body, and an electric wire insertion passage for guiding an electric wire connected to the rotating connector portion to the fluid using member intersects with the second fluid passage portion.
  • the power supply route is formed from the power source to the fluid use member via the rotary connector by forming the fixed-side connector portion on the joint body.
  • Each of the seal devices includes a rotary seal ring made of silicon carbide fixed and held on one of an outer peripheral portion of the rotating body and an inner peripheral portion of the joint body, and a carbonized ring held axially movably in the other direction.
  • a region between the outer peripheral portion of the rotating body and the inner peripheral portion of the joint body and outside the seal space is provided. It is preferable to form a cooling water supply space for supplying cooling water for cooling the sealing end face of each sealing device.
  • the inner walls of the series of fluid passages are made of plastic for at least one mechanical part selected from PEEK (polyether ether ketone), PES (po ethersulfone) and PC (polycarbonate). Is preferred. Further, the inner walls of the series of fluid passages are coated with at least one corrosion-resistant material selected from PTF E (polytetrafluoroethylpne plastic eight PFA Ctetraf luoroethy lene perf luoroalkoxy vinyl ether copolymer) and FEP (fluorinated ethylene propylene copolymer Plastics). It is preferable to keep it.
  • PTF E polytetrafluoroethylpne plastic eight PFA Ctetraf luoroethy lene perf luoroalkoxy vinyl ether copolymer
  • FEP fluorinated ethylene propylene copolymer Plastics
  • the rotating-side connector portion includes a casing and a first connector fixed thereto, and the fixed-side connector portion is rotatable in a casing. It consists of an attached second connector, and at least a part of the casing is fitted in the first storage space formed in the rotating body, and the relative rotation between the casing and the rotating body is stopped by the rotation stop provided in the casing. Is blocked by the female member. In this case, it is more preferable to form the first storage space and the second storage space connected to the electric wire and the passage in the rotating body, and fit the entire first connector into the second storage space. .
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional side view showing an example of a fluid rotary joint according to the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic side view showing an example of a surface polishing apparatus incorporating the rotary joint.
  • FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a main part of the device.
  • FIG. 5 is a schematic side view showing a surface polishing apparatus incorporating a conventional general rotary joint.
  • FIG. 6 is a vertical sectional side view showing a main part of the device.
  • 1 to 4 show a preferred embodiment of a rotary joint for fluid of the present invention.
  • This embodiment relates to an example in which the present invention is applied to a rotary joint incorporated in a silicon wafer surface polishing apparatus by a CMP method.
  • “up and down” means up and down in FIGS. 1 and 3.
  • this surface polishing apparatus has the same configuration as that described at the beginning, and as shown in FIGS. 3 and 4, performs a horizontally rotating turntable 102, and performs a horizontal advance / retreat operation and a vertical movement.
  • Abrasive fluid 106 supply / discharge mechanism 107 connected to non-rotating slurry fluid supply / discharge passage 105
  • Rotating slurry fluid supply / drain passage 108 that penetrates through 4 and opens to the underside of pad 104a, and is interposed between pad support 103 and polishing pad 104
  • a single joint 101 according to the present invention, which connects the two slurry fluid supply / discharge paths 105 and 108 so as to
  • the pad section 104a is provided with a polishing surface detector 110 (for example, a monitoring device for monitoring the polishing surface) 110, which detects the polishing state of the wafer surface 109a in real time.
  • the polishing conditions (such as the polishing rate by the pad portion 104a) can be controlled according to the state of the wafer surface 109a in the inside.
  • the rotary joint 101 in this embodiment has a joint attached to the pad support 103.
  • Body 1 a rotating body 2 attached to the polishing pad 104, a power supply device (a display (monitor display device, etc.) of the detection state by the polishing surface detector 110), an operation panel for controlling the polishing conditions, (Including control panel, etc.)
  • the fixed-side connector 4 connected to 3 and the rotary connector 4 consisting of the rotating-side connector 40 and 41 that are rotatably connected to this while electrically connected to it
  • a pair of upper and lower sealing devices 5 and 5 interposed between the two bodies 1 and 2, a cooling device 6 for cooling the sealed end face of each sealing device 5, and a series of fluid passages formed in the two bodies 2 7 is provided.
  • the joint body 1 is formed by connecting first to third sections 10, 1, and 12, which are vertically arranged in a vertical direction, into an integral structure.
  • the upper first portion 10 and the lower third portion 12 are composed of support portions 10a, 12a having a circular inner peripheral portion and a connecting portion having a larger diameter and a concentric inner peripheral portion. It has a cylindrical shape consisting of 10b and 12b.
  • the inner diameters of the supporting portions 10a and 12a and the inner diameters of the connecting portions 10b and 12 are the same.
  • the intermediate second portion 11 includes an annular wall portion 11a connecting the connecting portions 1Ob and 12b, and a cylindrical holding portion 11b extending vertically from an inner peripheral portion thereof.
  • Consists of The holding portion 11b is concentric with the inner peripheral portions of the connecting portions 10b and 12b, and the outer diameter thereof is set to be smaller than the inner diameter of the connecting portions 10b and 12b by a predetermined amount. .
  • the second part 11 to which the polishing liquid 106 comes into contact as described later does not generate particles due to the contact of the abrasive grains and is dimensionally stable by processing.
  • It is composed of plastics for mechanical parts such as PE EK, PE S, and PC, which have excellent heat resistance and heat resistance. In this example, it is composed of PEEK.
  • the components 10 and 12 that do not require such considerations the components can be arbitrarily selected, and in this example, they are made of stainless steel such as SUS304. .
  • the rotating body 2 has a cylindrical main body 20 and a holding sleeve 21 externally fixed to an intermediate portion of the main body 20 and an outer sleeve fixed to the lower end side of the main body 20. And a flange 23 screwed to the lower end of the main body 20.
  • the upper end of the main body portion 20 is composed of a first cylindrical portion 25 and a second cylindrical portion 26 continuing below the first cylindrical portion 25.
  • the two cylindrical portions 25 and 26 are concentric with the rotation axis of the rotating body 2.
  • the inner diameter of the first cylindrical portion 25 is set so that the casing 40 of the rotary connector 4 described later can be tightly fitted in the first storage space 25a, which is the inner space thereof. Is set according to the dimensions.
  • the depth (vertical length) of the first storage space 25a is a dimension that can accommodate at least the lower half of the casing 40, that is, a dimension that is equal to or greater than 12 of the vertical length of the casing 40. It is preferable to set to.
  • the second cylindrical portion 26 has a smaller diameter than the first cylindrical portion 25.
  • the inner diameter of the second cylindrical portion 26 is set so that the first connector 41 of the rotary connector 4 described later can be tightly fitted into the second storage space 26 a serving as the inner space thereof.
  • the dimensions are set according to The depth (length in the vertical direction) of the second storage space 26 a is set to a dimension that can accommodate the connector 42 in its entirety.
  • the rotating body 2 includes the second cylindrical portion 26 of the main body 20 and the fixed sleeve 22 and the bearings 13 3, which are interposed between the supporting portions 10 a and 12 a of the joint body 1.
  • the rotating body parts main body 20 and both sleeves 21, 22
  • the flange 23 are inserted into the joint body 1, and are rotatably supported by the joint body 1.
  • the polishing pad 104 By attaching the flange 23 to the polishing pad 104, it can be forcibly rotated with the rotation of the polishing pad 104.
  • at least the main part 20 and the holding sleeve 21 with which the polishing liquid 106 comes into contact as described later are the same as the second part 11 of the joint body 1 among these rotating body constituent parts.
  • plastic for mechanical parts such as PEEK, PES, and PC, which does not generate particles due to contact with abrasive grains and has excellent dimensional stability and heat resistance due to processing.
  • PEEK polyethylene styrene
  • rotating body components 2 2, 2 3 that do not require such considerations Can be selected arbitrarily, and in this example, it is made of stainless steel such as SUS304.
  • the rotary connector 4 is rotatably mounted on the rotating connector portion composed of the casing 40 and the first connector 41 fixed below the casing 40 and on the casing 40. It is a well-known thing consisting of a fixed-side connector portion composed of a second connector 42, and each wire 41a connected to the first connector 41 and each wire 42a connected to the second connector 42. And are always kept energized regardless of the relative rotation of the connectors 41 and 42.
  • the cross-sectional shape of the caging 40 and both connectors 4 1 and 4 2 is circular with the relative rotation axis of the connectors 4 1 and 4 2 as the center.
  • the outer diameter of both connectors 4 1 and 4 2 is casing. Less than 40 outer diameter.
  • the electric wire 41 a of the first connector portion 41 is connected to the polished surface detector 110.
  • the electric wire 42 a of the second connector 42 is connected to the power supply device 3 including the control panel.
  • the casing 40 and the first connector 41 are housed in the first housing space 25a and the second housing space 26a of the rotating body 2 in a fitted state, respectively.
  • the casing 40 is fixed to the rotating body 2 by a set screw 43 as a detent member screwed into the first cylindrical portion 25 so as to be relatively non-rotatable.
  • a bracket 44 is attached to the second connector 42 by a set screw 44a.
  • the second connector 42 is connected to the joint main body 1 by engaging a locking pin 45 such as a bolt attached to the upper end of the joint main body 1 with a notch 44 b formed on an outer peripheral portion of the bracket 44.
  • the relative rotation between is prevented.
  • the number of cutouts 4 4 b and locking pins 45 is arbitrary.
  • the engagement between the notch 4 4 b and the locking pin 45 only prevents the relative rotation between the second connector 42 and the joint body 1, and the vibration of the rotating body 2 causes the rotating body 2 and the rotating side connector to rotate.
  • the second connector 42 is prevented from moving even if the misalignment disappears. Not a thing.
  • the main body 20 includes a rotating body from the first and second storage spaces 25a and 26a.
  • An electric wire insertion passage 104b leading to the detector 110 is formed, and the electric wire 41a connected to the first connector 41 is connected to the pad portion from both electric wire ⁇ passages 24 and 104b. It is possible to lead to a polished surface detector 110 of 104a. Therefore, by connecting the electric wire 41a to the polished surface detector 110, the wiring from the power supply unit 3 to the polished surface detector 110 via the rotating member (the rotator 2 and the polishing pad 104) is provided. A route is formed, and regardless of the rotation of the polishing pad 104, the electric wire 41 a passing through the rotating member 2, 104 does not twist, and the power supply device 3 is polished. Electricity is supplied to the surface detector 110.
  • the sealing devices 5, 5 are composed of a holding sleeve 21 as an outer peripheral portion of the rotating body 2 and a second portion 11 as an inner peripheral portion of the joint body 1 surrounding the holding sleeve 21 concentrically.
  • An annular seal space 50 is provided between the inner and outer peripheral portions, which are arranged in parallel in the axial direction between the holding portion 11b and the annular outer space 50 in which both ends in the axial direction are sealed.
  • each sealing device 5 includes a rotary seal ring 51 made of silicon carbide fixed and held on the outer peripheral portion of the rotating body 2 and a silicon carbide ring held by itself on the inner peripheral portion of the joint body 1 so as to move in the axial direction.
  • An urging mechanism 54 for urging the stationary sealing ring 52 toward the rotating sealing ring 51 is provided.
  • the rotary seal rings 51, 51 of the two seal devices 5, 5 are fixed and held in opposition to each other with the holding sleeve 21 interposed therebetween.
  • the fixed holding of the rotary seal rings 51, 51 is performed via the sleeves 21, 22 by tightening the flange 23 screwed to the lower end of the main body 20.
  • the opposite end faces of the two sealing rings 51, 51 are smooth surfaces orthogonal to the axis of the rotating body 2.
  • the roll-sealed end faces 51a and 51a are configured.
  • the stationary sealing ring 52 of each sealing device 5 is provided on the outer peripheral portion of the holding portion 11 b of the second portion 11 via an O-ring 55. It is held so as to be movable in the axial direction (vertical direction), and the end face facing the rotary sealing end face 51a is formed as a pointed stationary sealing end face 52a that can make line contact with the sealing end face 51a. It is. That is, the sealing end face 52 a of the stationary sealing ring 52 is formed such that its inner and outer peripheral faces are tapered so that the sealing end face 51 a of the rotating sealing ring 51 can make line contact with the sealing end face 51 a in an annular shape. It is configured in shape. In addition, the diameter of the stationary-side sealed end face 52 a is set to substantially match the outer diameter of the holding portion 11 b.
  • each sealing device 5 is composed of one or a plurality of locking pins 53 implanted in the wall portion 11a of the second portion 11 of the joint body 1.
  • the stationary sealing ring 52 is allowed to move in the axial direction with respect to the joint body 1. They are locked and held so that they cannot rotate relative to each other.
  • the urging mechanism of the two sealing devices 5, 5 includes a plurality of compression springs 54, which are interposed at equal intervals in the circumferential direction between the opposing surfaces of the two stationary sealing rings 52, 52.
  • Each compression spring 54 is penetrated and held in a spring holding hole 57 that vertically passes through the wall portion 11 a of the second portion 11.
  • the two sealing devices 5 and 5 exhibit the same sealing function as the mechanical seal of the end face contact type described at the beginning, and each of the sealing end faces 5 1 a with the rotation of the rotating body 2.
  • the two ends (upper and lower ends) of the seal space 50 in the axial direction are sealed by the relative rotational sliding action of the seal spaces 50 and 52a.
  • the dimensions of the components including the diameter of the stationary sealing end face 52 a of the above-mentioned pointed tip shape depend on the pressure relationship between the inside and outside of the seal space 50 due to the negative pressure operation of the polishing liquid supply / discharge mechanism 107. If it reverses (for example, fluid passage 7 When the inside is switched to negative pressure or dry mode), the sealed end face 5 1 a,
  • the cooling device 6 is provided in the region between the opposing peripheral surfaces of the two bodies 1 and 2 and outside the sealing space 50, on the sealing devices 5 and 5 and on both upper and lower sides thereof.
  • a cooling water supply space 60 sealed with the pair of upper and lower sealing members 61, 61 is formed, and the sealing end faces 51a, 52 of each sealing device 5 are formed in the cooling water supply space 60. It is configured to supply cooling water 62 for cooling the contact portion of a.
  • Each seal member 61 seals between the opposing peripheral surfaces of the two bodies 1 and 2 between the rotary seal ring 51 and the bearing 13. In this example, the inner peripheral portion of the joint body 1 is used.
  • the contact force between the seal ring 63 made of an elastic material such as rubber and the reinforcing metal material 64 embedded in the seal ring 63 and the inner diameter of the seal ring pressed against the rotating body A garter spring 65 for securing is used.
  • the cooling water is supplied to the joint body corresponding to the cooling water supply space 60 (the connecting part 10 b, 12 b of the first and third parts 10, 12).
  • Cool 1 a, 52 a Cool 1 a, 52 a.
  • the fluid passage 7 is formed by sealing devices 5, 5 connecting a first fluid passage portion 70 formed in the joint body 1 and a second fluid passage portion 71 formed in the rotating body 2. It is a series of units connected through a hermetically sealed seal space 50, and slurry fluid supply / discharge passages 105 provided in the pad support 103 and the polishing pad 104. Connected to 108.
  • the first fluid passage portion 70 is formed in the second portion 11 so as to penetrate the wall portion 11a in the radial direction. 1st fluid passage One end of the minute 70 is open to the seal space 50. The other end is open to the outer peripheral portion of the second portion 11 and is connected to the non-rotating-side slurry fluid supply / discharge passage 105 of the pad support 103 to which the joint body 1 is attached.
  • the formation position of the first fluid passage portion 70 in the second portion 11 is set so that the passage portion 70 does not interfere with the spring holding hole 57 and the planting hole of the locking pin 53. Has been done.
  • the second fluid passage portion 71 is formed so as to penetrate the main body portion 20 of the rotating body 2 and the holding sleeve 21.
  • One end of the second fluid passage 71 is open to the seal space 50.
  • the other end is opened at the lower end of the main body 20 and is connected to the rotating slurry fluid supply / discharge passage 108 of the polishing pad 104 to which the rotating body 2 is attached. ing.
  • the formation position of the second fluid passage portion 71 in the rotating body 2 is set so that the passage portion 71 does not cross the electric wire ⁇ passage 24.
  • the supply and discharge of the polishing liquid 106 can be performed satisfactorily without causing the problems described at the beginning.
  • the polishing state of the wafer surface 109a is detected in real time by the polishing surface detector 110, the polishing conditions can be appropriately controlled in accordance with the polishing state.
  • the surface polishing of No. 9 can be performed favorably.
  • the polishing liquid 106 discharged by the supply / discharge mechanism 107 supplies the slurry fluid supply / discharge passage on the non-rotating side of the pad support 103.
  • the fluid flows from 105 through the fluid passage 7 of the rotary joint 101 to the rotating slurry fluid supply / discharge passage 108 of the polishing pad 104.
  • the first fluid passage portion 70 of the joint body 10 and the second fluid passage portion 71 of the rotating body 11 are relatively moved with the rotation of the polishing pad 104.
  • the seal space 50 connecting the two passage portions 70, 71 is formed by the relative rotational sliding action of the two seal rings 51, 52 in each seal device 5. Since the sealing liquid is sealed, the polishing liquid 106 can flow through the fluid passage 7 without leaking from between the two passage portions 70 and 71.
  • the polishing liquid 106 adheres and accumulates on the contact portion between the two sealing rings 51 and 52.
  • the sealing end face 52a of the second sealing ring 52 has a pointed shape. Therefore, such deposits are scraped off by the sealed end face 52a, and the solid content in the polishing liquid 106, that is, abrasive grains, penetrates and accumulates between the two sealed end faces 51a and 52a. There is no such thing. Therefore, the two sealed end faces 51a and 52a can always maintain an appropriate contact state, and the sealing function does not deteriorate due to insufficient contact between the sealed end faces 51a and 52a.
  • the sealed end faces 51a and 52a are cooled by the cooling water 62 supplied to the cooling water supply space 60, and there is no fear that seizure may occur.
  • both sealing rings 51 and 52 are made of silicon carbide which is a super hard material, when they are made of metal or carbon, or when they are made of silicon carbide or the like as in a general end face contact type mechanical seal. Unlike the case where the sealing ring made of hard material and the sealing ring made of soft material such as carbon are combined, no abrasion powder is generated due to the contact between the sealing end faces 51a and 52a. Wear powder is not mixed into the polishing liquid 106.
  • the inner wall surface of the fluid passage 7 is made of a material that does not generate particles such as abrasion powder due to contact with the polishing liquid 106 (particularly, contact with abrasive grains). That is, the joint body portion (the second portion 11) in which the first fluid passage portion 70 is formed and the rotating body portion (the main body portion 20 and the holding sleeve) in which the second fluid passage portion 71 is formed. 2 2) Force ⁇ Both are made of plastic for machine parts such as PEEK, PES, PC, etc., which do not generate particles due to the contact of abrasive grains, and have excellent dimensional stability and heat resistance due to processing ( In this example, it is composed especially of PEEK).
  • the seal space 50 which is a connection portion between the two fluid passage portions 70, 71, is formed within the holding portion 11b of the second portion 11, which is a member forming the fluid passage portions 70, 71 described above.
  • Outer surface and retaining sleeve 2 2 It is formed so as to be surrounded by the peripheral surfaces and the inner peripheral surfaces of the sealing rings 51 and 52 made of silicon carbide which are not worn by contact with the abrasive grains. Therefore, while the polishing liquid 106 flows through the fluid passage 7, particles are not generated due to contact of abrasive grains from the passage wall surface.
  • the locking pin 53 which is a locking mechanism
  • the spring 54 which is an urging mechanism
  • the locking pin 53 is a locking mechanism
  • the spring 54 which is an urging mechanism
  • They are used to relatively rotate the sealing end faces 5 la and 52 a with an appropriate contact pressure to exhibit a good sealing function.
  • metal powder is generated by the contact of the abrasive grains, and is mixed into the polishing liquid 106.
  • the two mechanisms 53 and 54 are disposed outside the seal space 50, and a metal material that contacts abrasive grains or hinders the flow of the polishing liquid 106 in the fluid passage 7 is used. Since it does not exist at all, fine metal particles are not generated by the flow of the polishing liquid in the fluid passage 7.
  • the polishing liquid 106 passes through the fluid passage 7 in a well-sealed state without fine particles such as abrasion powder being mixed therein, and the rotation-side slurry fluid supply / discharge passage 1 From 08, it is jetted out between the pad portion 104a and the silicon wafer 109, and good polishing of the wafer surface 109a is performed.
  • the wiring route between the power supply 3 and the polished surface detector 110 is changed to a fixed route portion (a wire 4 connecting the power supply 3 and the second connector 42) at the rotary joint 101. 2a) and the rotation-side route part (the electric wire 41a connecting the first connector 41 and the polished surface detector 110), and both root parts are connected by the rotary connector 4. Since the joint 101 is connected so as to be relatively rotatable on the rotation axis thereof, even when the rotation side root portion rotates with the rotation of the polishing pad 104, the electric wire 41a is twisted. None to do.
  • the rotating pad portion 104 can be provided with the polished surface detector 110, which is an electrical device, and as a result, the polishing state of the wafer surface 109a can be accurately grasped, and the polished state can be obtained. It is possible to control conditions properly, Degree of surface polishing can be performed.
  • the inside of the fluid passage 7 is switched from the positive pressure mode to the negative pressure or the dry mode, but even in such a case, the sealing end faces 51 a and 52 a are in line contact. And the sealing rings 51, 52 are cooled by the cooling water 62, so there is no danger that the sealing end faces 51a, 52a will be seized by the contact heat. .
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention.
  • the mouth-to-mouth rejoint 101 according to the present invention is different from the CMP apparatus shown in FIG. 3 (for example, a rotary table is configured as a polishing pad for ejecting a polishing liquid, and a silicon pad is formed on the pad table.
  • the present invention can also be applied to various devices that handle a slurry fluid other than the polishing liquid 106.
  • the polished surface detector 110 instead of the polished surface detector 110, electrical equipment, electronic equipment, optical equipment, laser equipment, and the like according to the intended use are provided in the fluid using member.
  • various transmission media such as an optical cable (an optical fiber) can be used in addition to a metal cable depending on the purpose of use. In that case, the rotary connector 4 is used according to the transmission medium to be used.
  • the rotary joint 101 can be suitably applied to a rotating device that handles a corrosive fluid.
  • the wall material of the fluid passage 7 can be arbitrarily changed except for the silicon carbide wall surface formed by the sealing rings 51 and 52.
  • a corrosive fluid When a corrosive fluid is handled, it has excellent corrosion resistance. Can be selected.
  • silicon carbide which is a constituent material of the sealing rings 51 and 52, is excellent in corrosion resistance and the like, in addition to superhardness not generating particles due to contact with abrasive grains or the like. Therefore, by setting the portion of the fluid passage wall surface other than the portion formed by the sealing rings 51 and 52 to be excellent in corrosion resistance, the rotary joint 1 is also suitable for handling corrosive fluid.
  • the fluid passage wall surface (excluding the portion formed by the sealing rings 51 and 52) is made of a material suitable for the properties of the fluid
  • the flow path constituting portion in the above example, the joint body 1
  • the main part 20 of the rotating body 2 and the holding sleeve 21 as well as the entirety of the material, or only the fluid passage wall surface may be made of the material by coating or the like. Good.
  • the second part 11 of the joint body 1 and the main body 20 of the rotating body 2 and the holding sleeve 2 1 is made of an appropriate material (for example, stainless steel such as SUS316, SUS304, etc.), and the inner peripheral surface of the fluid passage portions 70, 71 and the second portion
  • a corrosion-resistant material for example, a fluorine resin material such as PTFE, PFA, FEP.
  • the inner wall of the fluid passage is composed of a plurality of passage components (in the above example, for example, the second fluid passage portion 71 is composed of the main body 20 and the holding sleeve 21).
  • all of the passage components may be made of the same material, or each of the passage components or a plurality of selected passage components may be made of a material different from the other passage components. , Any of them.
  • the inner wall of the fluid passage that is, the fluid passage wall surface is constituted by a plurality of passage wall surfaces (in the above example, for example, the inner wall of the second fluid passage portion 71 passes through the main body portion 20).
  • the inner surface of the passageway and the inner surface of the portion penetrating the holding sleeve 21) have the same coating film on all the passage wall surfaces.
  • a coating film made of a material different from that of the other passage wall surfaces may be formed on the passage wall surface or on a plurality of selected passage wall surfaces. In this case, it is preferable to use a fluororesin material, particularly any one of PTFE, PFA and FEP, as a constituent material of the coating film.
  • the configuration of the sealing device 5 is also optional, provided that the locking mechanism 53 and the urging mechanism 54 are not present in the fluid passage 7.
  • the rotary sealing ring 51 can be provided on the joint body 1 side, and the stationary sealing ring 52 (and its attached mechanisms 53, 54) can be provided on the rotating body 2 side.
  • the sealing end face 51 a on the rotating side may have a pointed shape.
  • a key means, a spline means, etc. are optionally used as a detent member for preventing relative rotation between the casing 40 of the rotary connector 4 and the rotating body 2. can do.

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Description

明 細 書
流体用ロー夕リジョイント
技術分野
本発明は、 固液混合流体であるスラ リ流体 （例えば、 シリ コンウェハの表 面を CMP法により研磨する場合に使用する研磨液等） や腐食性流体を相対 回転部材間で流動させることができ且つウェハ表面の研磨状態を検出するモ 二夕装置等に接続することができる流体用口一タリジョイントに関するもの である。
背景技術
近時、 CMPCChemical Mechanical Polishing) 法によるシリ コンウェハ の表面研磨装置として、 図 5及び図 6に示す如く、 水平回転される回転テー ブル 1 0 2と、 水平進退動作及び昇降動作するパッ ド支持体 1 0 3と、 パッ ド支持体 1 0 3に支持されて強制回転される研磨パッ ド 1 0 4と、 パッ ド支 持体 1 0 3に形成された非回転側スラリ流体铪排路 1 0 5と、 非回転側スラ リ流体給排路 1 0 5に接続された研磨液 （例えば、 アルカリ成分として KO Hを含むシリカスラリにイソプ πピルアルコールを添加したもの） 1 0 6の 給排機構 1 0 7と、 研磨パッ ド 1 0 4を賞通してパッ ド部 1 0 4 aの下面部 に開口する回転側スラリ流体給排路 1 0 8と、 パッ ド支持体 1 0 3と研磨パ ッ ド 1 0 4との間に介設されて、 両スラリ流体給排路 1 0 5, 1 0 8を相対 回転自在に連通接続する口一タリジョイント 1 1 1 とを具備するものが提案 されている。
すなわち、 かかる表面研磨装置によれば、 まず、 回転テーブル 1 0 2上に シリコンウェハ 1 0 9をその表面 1 0 9 aを上に向けた状態で保持させた 上、 研磨バッ ド 1 0 4を下降させて、 そのパッ ド部 1 0 4 aをウェハ表面 1 0 9 aに接触させる。 そして、 給排機構 1 0 7の正圧動作 （研磨液ポンプの 吐出動作） によりパッ ド部 1 0 4 aとウェハ 1 0 9との間に研磨液 1 0 6を 噴出させつつ、 研磨パッ ド 1 0 4を回転及び水平進退させることによって、 ウェハ表面 1 0 9 aを研磨する。 研磨終了後は、 給排機構 1 0 7を負圧動作 (研磨液ポンプの吸引動作） に切り換えて、 スラリ流体給排路 1 0 5， 1 0 8内に残留する研磨液 1 0 6を吸引排出させる。 つまり、 スラリ流体給排路 1 0 5 , 1 0 8内を正圧モ一ドから負圧ないしドライモードに切り換えるこ とにより、 スラリ流体給排路 1 0 5 , 1 0 8内に残留する研磨液 1 0 6が研 磨済みのウェハ表面に滴下しないように図っている。
かかる表面研磨装置に使用する口一タリジョイント 1 1 1 としては、 ノ ッ ド支持体 1 0 3に取付けたジョイント本体と研磨パッ ド 1 0 4に取付けた回 転体とを相対回転自在に連結し、 ジョイント本体に非回転側スラリ流体給排 路 1 0 5に接続された第 1流体通路部分を形成すると共に、 回転体に回転側 スラリ流体給排路 1 0 8に接続された第 2流体通路部分を形成し、 両流体通 路部分の開口端部間に形成される空間を、 ジョイント本体と回転体との相対 回転対向面間に介装したシ一ル装置によりシールさせるように構成したもの が使用される。 そして、 シール装置としては、 ジョイント本体及び回転体の 相対回転部分を互いに押圧接触するシール面に形成したものゃ両体間に介装 した端面接触形メカニカルシールが考えられる。
しかし、 このような構成のロータリジョイント 1 1 1では、 研磨液 1 0 6 が砥粒を含むスラリ流体であることから、 シール面 （メカニカルシールでは 両密封環の対向端面） 間に砥粒が侵入， 堆積し易く、 シール機能を長期に亘 つて良好に発揮させることができない。 また、 被密封流体が固形分を含むス ラリ流体 （研磨液 1 0 6 ) であることから、 シール面の摩耗が激しく、 短期 間のうちにシール機能が低下する。 また、 メカニカルシールを使用した場合 には、 一方の密封環を他方の密封環へと押圧附勢するスプリング等の金属部 材が流体通路内に露出することになるため、 研磨液 1 0 6中の固形分 （砥 粒） が金属部材と接触し、 その結果、 金属部材表面の微視的凹凸が砥粒との 衝突により取り除かれて、 微細なパーティクル （金属粉） を発生したり、 金 属部材がスラリ流体中の成分に吸着されて金属イオンを発生したりする虞れ がある （腐食性流体の場合には、 当該金属部材が腐食される虞れがある） 。 かかる金属粉や上記したシール面の摩耗粉といったパーティクルが研磨液 1 0 6に混入して、 パッ ド部 1 0 4 aから噴出されると、 当然に、 ウェハ表面 1 0 9 aの良好な研磨を行い難くなる。 さらに、 このような砥粒の侵入， 堆 積やシール面の摩耗等は、 上記した如く、 スラリ流体給排路 1 0 5 , 1 0 8 内が正圧モードと負圧ないしドライモードとに切り換えられることにより、 より顕著に発生することになる。 特に、 ドライモードに切り換えられた状態 においては、 シール面がその接触熱により焼き付く虞れがある。 而して、 こ のような砥粒の侵入， 堆積やシール面の摩耗等によりシール機能が低下する と、 シール面から漏洩した研磨液 1 0 6がウェハ表面 1 0 9 aを汚損した り、 ジョイント本体と回転体との間のベアリングに侵入して研磨パッ ド 1 0 4の回転を妨げる等の問題を生じて、 良好な表面研磨を期待し得ない。 ところで、 近時の高集積化要請に伴い高度の表面研磨精度が要求されてい るが、 ウェハ表面 1 0 9 aの研磨精度を高めるためには、 研磨中におけるゥ ェハ表面 1 0 9 aの状態を把握して、 これに応じて研磨条件 （パッ ド部 1 0 4 aによる研磨速度等） を制御することが好ましい。 すなわち、 図 6に鎖線 で示す如く、 パッ ド部 1 0 4 aにモニタ装置等の適宜の研磨表面検出器 1 1 0を設けて、 ウェハ表面 1 0 9 aの研磨状態を研磨表面検出器 1 1 0により リアルタイムで検出し、 その検出状態に応じて研磨条件を適正に制御するよ うにすることが好ましい。 しかし、 このような研磨表面検出器 1 1 0を回転 部材であるパッ ド部 1 0 4 aに設けるためには、 電源装置 （研磨表面検出器 1 1 0による検出状態の表示器 （モニタディスプレイ装置等） や研磨条件を 制御する操作盤， 制御盤等を含む） からロータリジョイント 1 1 1を経て研 磨表面検出器 1 1 0に至る配線ルートを電線が捩れたりすることのない伏態 で形成しておく必要があるが、 上記した口一タリジョイント 1 1 1を使用し た表面研磨装置にあっては、 かかる配線ルートを形成することができず、 パ ッ ド部 1 0 4 aに研磨表面検出器 1 1 0を設けておくことができない。 このような口一タリジョイント 1 1 1に関する問題は、 上記した表面研磨 装置においてのみならず、 或る程度以上の高速で相対回転する部材間で研磨 液等のスラリ流体や腐食性流体を流動させる必要のある回転機器において共 通するものであり、 その解決が強く望まれているが、 現時点では、 長期に亘 つて良好なシール機能を発揮させうる流体用ロータリジョイントは未だ提案 されていないのが実情である。
発明の開示
本発明の目的は、 研磨液のようなスラリ流体や腐食性流体を相対回転部材 間で洩れを生じることなく良好に流動させることができ、 冒頭で述べた如き 表面研磨装置等の機能を適正に発揮させることができる流体用ロータリジョ ィントを提供することにある。
本発明の他の目的は、 電源装置から流体使用部材への配線ルートに相対回 転箇所が生じるに拘わらず、 電線が捩れる等の不都合を生じることがなく、 流体使用部材に所望するモニタ装置等の電気機器を設けておくことができ、 当該ロータリジョイントを組み込んだ装置の機能を最大限有効に発揮させる ことができる流体用口一タリジョイントを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、 当該ロータリジョイン卜において特に問題とな るシール面 （密封端面 5 1 a , 5 2 a ) の焼き付きによるシール機能の低下 を確実に防止し得て、 スラリ流体の良好な流動を更に長期に亘つて確保する ことができる流体用口一タリジョイントを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、 研磨液のようなスラリ流体や腐食性流体を流動 させた場合にも、 摩耗粉や腐食等の問題を生じることなく、 表面研磨装置等 の機能を適正に発揮させることができ、 当該ジョイントの耐久性も向上させ ることができる流体用口一タリジョイントを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、 回転体の回転に伴う口一タリコネクタの振動を 防止して、 ロータリコネクタの耐久性を向上させることができ、 ひいては当 該 D—タリジョイントの耐久性を向上させることができる流体用口一夕リジ ョイントを提供することにある。
これらの目的は、 ジョイント本体と、 強制回転される流体使用部材に取り 付けられる回転体であって、 ジョイント本体に回転自在に且つ軸線方向移動 不能に支持された回転体と、 電源装置に接続される固定側コネクタ部分及び これに電気的に接続された状態で回転自在に連結された回転側コネクタ部分 からなる口一タリコネク夕とを具備する流体用ロータリジョイントにおい て、 特に、 次のように構成しておくことによって達成される。
すなわち、 回転体の外周部分とこれを同心状に囲繞するジョイント本体の 内周部分との間には、 軸線方向に並列する一対のシール装置によりシールさ れた環状のシール空間が形成されている。 また、 ジョイント本体に、 一端部 が前記シール空間に開口する第 1流体通路部分を形成すると共に、 回転体 に、 一端部が前記シール空間に開口すると共に他端部が流体使用部材の取付 部に開口する第 2流体通路部分を形成して、 両流体通路部分及び前記シール 空間によりジョイント本体から流体使用部材に至る一連の流体通路が構成さ れるようになしている。 さらに、 回転体に、 前記回転側コネクタ部分を回転 軸線が一致する状態で取り付けると共に、 該回転側コネクタ部分に接続され た電線を流体使用部材へと導く電線挿通路を第 2流体通路部分と交差するこ となく形成し、 且つジョイント本体に前記固定側コネクタ部分を取り付け て、 電源からロータリコネクタを介して流体使用部材に至る配電ルートを形 成しうるようになしている。 そして、 前記各シール装置は、 前記回転体の外 周部分及びジョイント本体の内周部分の一方に固定保持された炭化珪素製の 回転密封環と、 その他方に軸線方向移動自在に保持された炭化珪素製の静止 密封環と、 前記流体通路外に配置されており、 静止密封環をその軸線方向へ の移動を許容しつつ回転不能に係止する係止機構及び静止密封環を回転密封 環へと押圧附勢する附勢機構とを具備し、 且つ両密封環の対向端面たる密封 端面の一方を他方の密封端面に線接触する尖端形状に形成して、 両密封端面 の相対回転摺接作用により前記シ一ル空間を密閉シールするように構成され たものである。 好ましい実施の形態にあって、 両密封環間が焼き付く等の虞 れがある場合には、 回転体の外周部分とジョイント本体の内周部分との間で あって前記シール空間外の領域に、 前記各シール装置の密封端面を冷却する 冷却水を供給する冷却水供給空間を形成しておくことが好ましい。
また、 前記一連の流体通路の内部壁を、 PEEK(polyether ether keton e)、 P E S(po ethersulfone)及び P C(polycarbonate) から選択される少 なくとも 1つの機械部品用のプラスチックで構成しておくことが好ましい。 さらに、 前記一連の流体通路の内部壁を PTF E(polytetrafluoroethylpne plastic八 P F A Ctetraf luoroethy lene perf luoroalkoxy vinyl ether copolymer)及び F E P (fluornated ethylene propylene copolymer Plastics) から選択される少なくとも 1つの耐食性材でコ一ティングしてお くことが好ましい。
また、 好ましい実施の形態にあっては、 前記回転側コネクタ部分がケーシ ングとこれに固定された第 1コネクタとで構成されており、 前記固定側コネ ク夕部分がケ一シングに回転自在に取付けられた第 2コネク夕で構成されて おり、 ケーシングの少なくとも一部が回転体に形成した第 1収納空間に嵌合 されており、 ケーシングと回転体との相対回転がケーシングに設けた回り止 め部材により阻止されている。 この場合において、 回転体に第 1収納空間及 び電線揷通路に連なる第 2収納空間を形成して、 この第 2収納空間に第 1コ ネクタ全体を嵌合させるようにしておくことがより好ましい。
図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係る流体用ロータリジョイン トの一例を示す縦断側面図 である。
図 2は、 図 1の要部の拡大図である。
図 3は、 当該ロータリジョイントを組み込んだ表面研磨装置の一例を示す 概略の側面図である。
図 4は、 当該装置の要部を示す縦断側面図である。 図 5は、 従来の一般的なロータリジョイントを組み込んだ表面研磨装置を 示す概略の側面図である。
図 6は、 当該装置の要部を示す縦断側面図である。
発明を実施するための最良の形態
図 1〜図 4は、 本発明の流体用ロータリジョイントの好ましい実施の形態 を示している。
この実施の形態は、 C M P法によるシリコンウェハの表面研磨装置に組み. 込まれるロータリジョイントに本発明を適用した例に係るものである。 な お、 以下の説明において、 上下とは図 1及び図 3における上下を意味するも のとする。
すなわち、 この表面研磨装置は、 冒頭で述べたものと同様に構成されたも のであり、 図 3及び図 4に示す如く、 水平回転される回転テーブル 1 0 2 と、 水平進退動作及び昇降動作するパッ ド支持体 1 0 3と、 パッ ド支持体 1 0 3に支持されて強制回転される流体使用部材たる研磨パッ ド 1 0 4と、 ノ、' ッ ド支持体 1 0 3に形成された非回転側スラリ流体給排路 1 0 5と、 非回転 側スラリ流体給排路 1 0 5に接続されたスラリ流体たる研磨液 1 0 6の給排 機構 1 0 7と、 研磨パッ ド 1 0 4を貫通してパッ ド部 1 0 4 aの下面部に開 口する回転側スラリ流体給排路 1 0 8と、 パッ ド支持体 1 0 3と研磨パッド 1 0 4との間に介設されて、 両スラリ流体給排路 1 0 5 , 1 0 8を相対回転 自在に連通接続する本発明に係る口一タリジョイント 1 0 1 とを具備する。 パッ ド部 1 0 4 aには、 ウェハ表面 1 0 9 aの研磨状態をリアルタイムで検 出する研磨表面検出器 （例えば、 研磨表面をモニタリングするモニタ装置） 1 1 0が設けられていて、 研磨中におけるウェハ表面 1 0 9 aの状態に応じ て研磨条件 （パッ ド部 1 0 4 aによる研磨速度等） を制御しうるようになつ ている。
而して、 この実施の形態における本発明に係るロータリジョイント 1 0 1 は、 図 1及び図 3に示す如く、 パッ ド支持体 1 0 3に取付けられるジョイン ト本体 1 と、 研磨パッ ド 1 0 4に取付けられる回転体 2と、 電源装置 （研磨 表面検出器 1 1 0による検出状態の表示器 （モニタディスプレイ装置等） や 研磨条件を制御する操作盤， 制御盤等を含む） 3に接続される固定側コネク 夕部分 4 2及びこれに電気的に接続された状態で回転自在に連結された回転 側コネクタ部分 4 0， 4 1からなるロータリコネクタ 4と、 両体 1 , 2間に 介装された上下一対のシール装置 5, 5と、 各シール装置 5の密封端面を冷 却する冷却装置 6と、 両体し 2に形成された一連の流体通路 7とを具備す る。
ジョイント本体 1は、 図 1に示す如く、 上下方向に縦列する第 1〜第 3部 分 1 0, 1 し 1 2を一体構造に連結してなる。 上位の第 1部分 1 0及び下 位の第 3部分 1 2は、 円形の内周部を有する支持部 1 0 a， 1 2 aとこれよ り大径且つ同心の内周部を有する連結部 1 0 b, 1 2 bとからなる筒形状を なす。 なお、 支持部 1 0 a, 1 2 aの内周部径及び連結部 1 0 b, 1 2 の 内周部径は、 夫々、 同一とされている。 中間位の第 2部分 1 1は、 連結部 1 O b, 1 2 b間を連結する環状の壁部 1 1 aとその内周部から上下方向に延 びる円筒状の保持部 1 1 bとからなる。 保持部 1 1 bは連結部 1 0 b, 1 2 bの内周部と同心状のものであり、 その外径は連結部 1 O b, 1 2 bの内径 より所定量小さく設定されている。 ところで、 これらのジョイント本体構成 部分のうち、 少なくとも、 後述する如く研磨液 1 0 6が接触する第 2部分 1 1は、 砥粒の接触によりパーティクルを発生させることがなく且つ加工によ る寸法安定性， 耐熱性に優れた P E EK, PE S, P C等の機械部品用ブラ スチックで構成されている。 この例では PEEKで構成されている。 一方、 このような配慮を必要としないジョイント本体構成部分 1 0, 1 2について は、 その構成材を任意に選定することができ、 この例では SUS 3 0 4等の ステンレス鋼材で構成してある。
回転体 2は、 図 1に示す如く、 円柱状の主体部 2 0と主体部 2 0の中間部 分に外嵌固定された保持スリーブ 2 1 と主体部 2 0の下端側部分に外嵌固定 された固定スリーブ 2 2と主体部 2 0の下端部に螺着されたフランジ 2 3と からなる。
主体部 2 0の上端部は、 第 1円筒部 2 5とその下方に連なる第 2円筒部 2 6とで構成されている。 両円筒部 2 5 , 2 6は回転体 2の回転軸線と同心状 をなしている。 第 1円筒部 2 5の内径は、 その内部空間たる第 1収納空間 2 5 aに後述するロータリコネクタ 4のケーシング 4 0を密に嵌合しうるよう に、 当該ケ一シング 4 0の外径に応じた寸法に設定されている。 第 1収納空 間 2 5 aの深さ （上下方向長さ） は、 当該ケーシング 4 0の少なくとも下半 部を収納できる寸法、 つまりケ一シング 4 0の上下長さの 1 2以上となる 寸法に設定しておくことが好ましい。 第 2円筒部 2 6は第 1円筒部 2 5より 小径のものに構成されている。 第 2円筒部 2 6の内径は、 その内部空間たる 第 2収納空間 2 6 aに後述するロータリコネクタ 4の第 1 コネクタ 4 1を密 に嵌合しうるように、 当該コネクタ 4 2の外径に応じた寸法に設定されてい る。 第 2収納空間 2 6 aの深さ （上下方向長さ） は、 当該コネクタ 4 2を全 面的に収納できる寸法に設定されている。
而して、 回転体 2は、 主体部 2 0の第 2円筒部 2 6及び固定スリーブ 2 2 とジョイント本体 1の支持部 1 0 a , 1 2 aとの間に介装したベアリング 1 3 , 1 3により、 フランジ 2 3を除く回転体部分 （主体部 2 0及び両スリー ブ 2 1 , 2 2 ) をジョイント本体 1内に挿入させた状態で、 ジョイント本体 1に回転自在に支持されており、 フランジ 2 3を研磨パッ ド 1 0 4に取付け ることにより、 研磨パッ ド 1 0 4の回転に伴って強制回転せしめられる。 と ころで、 これらの回転体構成部分のうち、 少なくとも、 後述する如く研磨液 1 0 6が接触する主体部 2 0及び保持スリ一ブ 2 1は、 ジョイント本体 1の 第 2部分 1 1 と同様に、 砥粒の接触によりパーティクルを発生させることが なく且つ加工による寸法安定性， 耐熱性に優れた P E E K , P E S , P C等 の機械部品用プラスチックで構成されている。 この例では P E E Kで構成さ れている。 一方、 このような配慮を必要としない回転体構成部分 2 2 , 2 3 については、 その構成材を任意に選定することができ、 この例では S U S 3 0 4等のステンレス鋼材で構成してある。
ロータリコネクタ 4は、 図 1 に示す如く、 ケ一シング 4 0とその下部に固 定された第 1 コネクタ 4 1 とで構成される回転側コネクタ部分及びケーシン グ 4 0の上部に回転自在に取付けられた第 2コネクタ 4 2で構成される固定 側コネクタ部分からなる周知のものであり、 第 1 コネクタ 4 1に接続した各 電線 4 1 aと第 2コネクタ 4 2に接続した各電線 4 2 aとを、 コネクタ 4 1 , 4 2の相対回転に拘わらず、 常に、 通電状態に維持するように構成され ている。 ケージング 4 0及び両コネクタ 4 1 , 4 2の断面形状は、 コネクタ 4 1 , 4 2の相対回転軸線を中心とする円形をなしており、 両コネクタ 4 1 ， 4 2の外径はケ一シング 4 0の外径より小さレ、。 第 1 コネクタ部分 4 1 の電線 4 1 aは研磨表面検出器 1 1 0に接続されている。 第 2コネクタ 4 2 の電線 4 2 aは制御盤を含む電源装置 3に接铳されている。 ケーシング 4 0 及び第 1 コネクタ 4 1は、 夫々、 回転体 2の第 1収納空間 2 5 a及び第 2収 納空間 2 6 aに嵌合状態で収納されている。 ケ一シング 4 0は、 第 1円筒部 2 5にねじ込んだ回り止め部材たるセッ トスクリュー 4 3により回転体 2に 相対回転不能に固定されている。 第 2コネクタ 4 2には、 セッ トスクリユー 4 4 aによりブラケッ ト 4 4が取り付けられている。 第 2コネクタ 4 2は、 ブラケッ ト 4 4の外周部に形成した切欠 4 4 bにジョイント本体 1の上端部 に取り付けたボルト等の係止ピン 4 5を係合させることにより、 ジョイント 本体 1 との間の相対回転を阻止されている。 切欠 4 4 b及び係止ピン 4 5の 数は任意である。 切欠 4 4 bと係止ピン 4 5との係合は、 第 2コネクタ 4 2 とジョイント本体 1 との相対回転を阻止するのみであり、 回転体 2の振動に より回転体 2及び回転側コネクタ部分 4 0 , 4 1 と固定側コネクタ部分たる 第 2コネクタ 4 2との軸線にズレが生じるような場合においては、 かかるズ レを消失させるベく第 2コネクタ 4 2が動く ことまでも阻止するものではな い。 主体部 2 0には、 前記第 1及び第 2収納空間 2 5 a , 2 6 aから回転体 2の下端部たる研磨パッ ド取付部へと貫通する電線揷通路 2 4が形成されて いると共に、 研磨パッ ド 1 0 4には、 上記電線揷通路 2 4の下端部に連なつ て研磨表面検出器 1 1 0に至る電線挿通路 1 0 4 bが形成されていて、 第 1 コネクタ 4 1に接続された電線 4 1 aを、 両電線揷通路 2 4， 1 0 4 bから パッ ド部 1 0 4 aの研磨表面検出器 1 1 0へと導きうるようになつている。 したがって、 電線 4 1 aを研磨表面検出器 1 1 0に接続することによって、 電源装置 3から回転部材 （回転体 2及び研磨パッ ド 1 0 4 ) を経て研磨表面 検出器 1 1 0に至る配線ルートが形成されることになり、 研磨パッ ド 1 0 4 の回転に拘わらず、 当該回転部材 2 , 1 0 4を通過する電線 4 1 aが捩れた りすることがなく、 電源装置 3と研磨表面検出器 1 1 0との間が通電される ことになる。
シール装置 5 , 5は、 図 1及び図 2に示す如く、 回転体 2の外周部分たる 保持スリーブ 2 1 とこれを同心状に囲繞するジョイント本体 1の内周部分た る第 2部分 1 1の保持部 1 1 bとの間に軸線方向に並列配置されていて、 当 該内外周部分間に軸線方向両端部をシールされた環状のシール空間 5 0を形 成するものである。
すなわち、 各シール装置 5は、 回転体 2の外周部分に固定保持された炭化 珪素製の回転密封環 5 1 と、 ジョイント本体 1の内周部分に軸線方向移動自 在に保持された炭化珪素製の静止密封環 5 2と、 前記シール空間 5 0外に配 置されており、 静止密封環 5 2をその軸線方向への移動を許容しつつ回転不 能に係止する係止機構 5 3及び静止密封環 5 2を回転密封環 5 1へと押圧附 勢する附勢機構 5 4とを具備する。
両シール装置 5 , 5の回転密封環 5 1， 5 1は、 図 I及び図 2に示す如 く、 保持スリーブ 2 1を挟んで対向状に固定保持されている。 両回転密封環 5 1 , 5 1の固定保持は、 主体部 2 0の下端部に螺合させたフランジ 2 3を 締め付けることにより、 両スリーブ 2 1 , 2 2を介して行なわれる。 両回転 密封環 5 1， 5 1の対向端面は、 回転体 2の軸線に直交する平滑面である回 転密封端面 5 1 a , 5 1 aに構成されている。
各シール装置 5の静止密封環 5 2は、 図 2に示す如く、 図 1及び図 2に示 す如く、 第 2部分 1 1の保持部 1 1 bの外周部に 0リング 5 5を介して軸線 方向 （上下方向） に移動可能に保持されており、 回転密封端面 5 1 aに対向 する端面部を当該密封端面 5 1 aに線接触しうる尖端形状の静止密封端面 5 2 aに構成してある。 すなわち、 静止密封環 5 2の密封端面 5 2 aは、 その 内外周面をテーパ面に形成することによって、 回転密封環 5 1の密封端面 5 1 aに円環状をなして線接触しうる尖端形状に構成されている。 なお、 静止 側密封端面 5 2 aの径は、 保持部 1 1 bの外径に略一致するように設定され ている。
各シール装置 5の係止機構は、 図 2に示す如く、 ジョイント本体 1の第 2 部分 1 1の壁部 1 1 aに植設された一又は複数の係止ピン 5 3で構成されて おり、 この係止ピン 5 3を静止密封環 5 2の外周部に形成した係合凹部 5 6 に係合させることにより、 静止密封環 5 2をジョイント本体 1に対して軸線 方向移動を許容しつつ相対回転不能に係止保持するようになっている。 両シール装置 5， 5の附勢機構は、 図 2に示す如く、 両静止密封環 5 2， 5 2の対向面間に周方向に等間隔を隔てて介挿させた複数の圧縮スプリング 5 4で構成されており、 各静止密封環 5 2を、 その静止密封端面 5 2 aが回 転密封端面 5 1 aに押圧接触せしめられるべく、 各回転密封環 5 1へと押圧 附勢するものである。 各圧縮スプリング 5 4は、 第 2部分 1 1の壁部 1 1 a を上下方向に貫通するスプリング保持孔 5 7に揷通保持されている。
而して、 両シール装置 5 , 5は、 冒頭で述べた端面接触形メカ二カルシ一 ルと同様のシ一ル機能を発揮するもので、 回転体 2の回転に伴う各密封端面 5 1 a , 5 2 aの相対回転摺接作用により、 シール空間 5 0の軸線方向両端 部 （上下端部） をシールする。 なお、 上記した尖端形状の静止密封端面 5 2 aの径を含めた各構成要素の寸法等は、 研磨液給排機構 1 0 7の負圧動作に よりシール空間 5 0の内外の圧力関係が逆転する場合 （例えば、 流体通路 7 内が負圧ないしドライモードに切り換えられた場合） にも密封端面 5 1 a ,
5 2 aによる良好なシール機能が維持されるように （例えばバランス比を零 とする等） 設定されている。
冷却装置 6は、 図 1及び図 2に示す如く、 両体 1 , 2の対向周面間の領域 であってシール空間 5 0外の領域に、 前記シール装置 5 , 5とその上下両側 に配設した上下一対のシール部材 6 1 , 6 1 とでシールされた冷却水供給空 間 6 0を形成して、 この冷却水供給空間 6 0に各シール装置 5における密封 端面 5 1 a , 5 2 aの接触部分を冷却する冷却水 6 2を供給するように構成 されている。 各シール部材 6 1は回転密封環 5 1 とべァリング 1 3との間に おいて両体 1， 2の対向周面間をシールするものであり、 この例では、 ジョ ィント本体 1の内周部 （第 1又は第 3部分の支持部 1 0 a , 1 2 aの内周 部） に嵌合保持されて回転体 2の外周部 （主体部 2 0の上端部分の外周部又 は保持スリーブ 2 2の外周部） に押圧接触されたゴム等の弾性材製のシール リング 6 3と、 シールリング 6 3に埋設された補強金属材 6 4と、 シールリ ング内径部の回転体への接触力を確保するためのガータスプリング 6 5とか らなるものを使用している。 冷却水供給空間 6 0に対応するジョイント本体 部分 （第 1及び第 3部分 1 0 , 1 2の連結部分 1 0 b , 1 2 b ) には冷却水
6 2の注入口 6 6及び排出口 6 7が形成されていて、 冷却水 6 2を注入口 6 3から冷却水供給空間 6 0に連続注入することにより、 各シール装置 5の密 封端面 5 1 a , 5 2 aを冷却する。
流体通路 7は、 図 1〜図 3に示す如く、 ジョイント本体 1に形成した第 1 流体通路部分 7 0と回転体 2に形成した第 2流体通路部分 7 1 とをシール装 置 5 , 5により密閉シールされたシール空間 5 0を介して連通させてなる一 連のものであり、 パッ ド支持体 1 0 3及び研磨パッ ド 1 0 4に設けられたス ラリ流体給排路 1 0 5 , 1 0 8に接続されている。
すなわち、 第 1流体通路部分 7 0は、 図 1及び図 2に示す如く、 第 2部分 1 1にその壁部 1 1 aを径方向に貫通して形成されている。 第 1流体通路部 分 7 0の一端部はシール空間 5 0に開口されている。 その他端部は第 2部分 1 1の外周部に開口されていて、 ジョイン ト本体 1が取付けられるパッ ド支 持体 1 0 3の非回転側スラリ流体給排路 1 0 5に接続される。 なお、 第 2部 分 1 1における第 1流体通路部分 7 0の形成位置は、 当該通路部分 7 0がス プリング保持孔 5 7及び係止ピン 5 3の植設用孔と干渉しないように設定さ れている。
また、 第 2流体通路部分 7 1は、 図 1及び図 2に示す如く、 回転体 2の主 体部 2 0及び保持スリーブ 2 1を貫通して形成されている。 第 2流体通路部 分 7 1の一端部はシール空間 5 0に開口されている。 その他端部は、 主体部 2 0の下端部に開口されていて、 回転体 2が取付けられる研磨パッ ド 1 0 4 の回転側スラ リ流体給排路 1 0 8に連通接続されるようになっている。 な お、 回転体 2における第 2流体通路部分 7 1の形成位置は、 当該通路部分 7 1が電線揷通路 2 4と交差しないように設定されている。
以上のように構成されたロータリジョイン ト 1 0 1を組み込んだ表面研磨 装置にあっては、 研磨液 1 0 6の給排を冒頭に述べた如き問題を生じること なく良好に行なうことができると共に、 研磨表面検出器 1 1 0によりウェハ 表面 1 0 9 aの研磨状態をリアルタイムで検出しつつ、 研磨条件を研磨状態 に応じて適切に制御することができ、 当該表面研磨装置によるシリコンゥェ ハ 1 0 9の表面研磨を良好に行なうことができる。
すなわち、 研磨パッ ド 1 0 4を回転させつつ行なう研磨時において、 給排 機構 1 0 7により吐出された研磨液 1 0 6は、 パッ ド支持体 1 0 3の非回転 側スラリ流体給排路 1 0 5からロータリジョイン ト 1 0 1の流体通路 7を経 て研磨パッ ド 1 0 4の回転側スラリ流体給排路 1 0 8へと流動される。 そし て、 流体通路 7においては、 ジョイン ト本体 1 0の第 1流体通路部分 7 0と 回転体 1 1の第 2流体通路部分 7 1 とが研磨パッ ド 1 0 4の回転に伴って相 対回転せしめられるが、 両通路部分 7 0 , 7 1間を接続するシール空間 5 0 が各シール装置 5における両密封環 5 1 , 5 2の相対回転摺接作用によって シールされていることから、 研磨液 1 0 6は両通路部分 7 0， 7 1間から漏 洩することなく流体通路 7を流動せしめられることになる。
このとき、 研磨液 1 0 6が両密封環 5 1 , 5 2の接触部分に付着， 堆積す る虞れがあるが、 第 2密封環 5 2の密封端面 5 2 aが尖端形状とされている ことから、 このような付着物は密封端面 5 2 aにより削り取られて、 両密封 端面 5 1 a , 5 2 a間に研磨液 1 0 6中の固形分つまり砥粒が侵入， 堆積す るようなことがない。 したがって、 両密封端面 5 1 a , 5 2 aは常に適正な 接触状態を保つことができ、 密封端面 5 1 a , 5 2 aの接触不足によりシ一 ル機能が低下するようなことがない。 また、 密封端面 5 l a , 5 2 aは、 冷 却水供給空間 6 0に供給された冷却水 6 2により冷却されて、 焼き付きを生 じる虞れはない。
また、 両密封環 5 1， 5 2は超硬質材である炭化珪素で構成されているか ら、 、 それらを金属若しくはカーボンで構成した場合や一般的な端面接触形 メカニカルシールにおける如く炭化珪素等の硬質材からなる密封環とカーボ ン等の軟質材からなる密封環との組み合わせとした場合と異なって、 密封端 面 5 1 a， 5 2 aの接触により摩耗粉が発生したりすることがなく、 摩耗粉 が研磨液 1 0 6に混入することがない。
さらに、 流体通路 7の内壁面は、 研磨液 1 0 6 との接触 （特に、 砥粒との 接触） により摩耗粉等のパーティ クルを生じない材料で構成されている。 す なわち、 第 1流体通路部分 7 0が形成されているジョイント本体部分 （第 2 部分 1 1 ) 及び第 2流体通路部分 7 1が形成されている回転体部分 （主体部 2 0及び保持スリーブ 2 2 ) 力 \ 何れも、 砥粒の接触によりパーティ クルを 発生させることがなく且つ加工による寸法安定性， 耐熱性に優れた P E E K , P E S , P C等の機械部品用プラスチックで構成されている （この例で は、 特に P E E Kで構成されている） 。 また、 両流体通路部分 7 0， 7 1の 接続部分であるシール空間 5 0は、 上記した流体通路部分 7 0 , 7 1の形成 部材である第 2部分 1 1の保持部 1 1 bの内周面及び保持スリーブ 2 2の外 周面並びに砥粒の接触によって摩耗しない炭化珪素製の密封環 5 1 , 5 2の 内周面で囲繞形成されている。 したがって、 研磨液 1 0 6が流体通路 7を流 動する間において、 その通路壁面から砥粒の接触によりパーティ クルが発生 するようなことがない。
また、 係止機構である係止ピン 5 3ゃ附勢機構であるスプリ ング 5 4は、 密封端面 5 l a , 5 2 aを適正な接触圧で相対回転させて良好なシール機能 を発揮させるために必要不可欠なものであるが、 金属製のものであることか ら、 これらが流体通路 7内に存在するときには、 砥粒の接触により金属粉が 発生し、 研磨液 1 0 6に混入する ¾れがある。 しかし、 両機構 5 3 , 5 4は シール空間 5 0外に配置されていて、 流体通路 7内には、 砥粒が接触したり 研磨液 1 0 6の流動を妨げるような金属製のものが全く存在していないこと から、 流体通路 7内での研磨液流動によって微細な金属パーティ クルが発生 するようなことがない。
これらのことから、 研磨液 1 0 6は、 摩耗粉等の微細なパーティ クルが混 入することなく、 良好にシールされた状態で流体通路 7を通過して、 回転側 スラリ流体給排路 1 0 8からパッ ド部 1 0 4 aとシリコンウェハ 1 0 9との 間に噴出され、 ウェハ表面 1 0 9 aの良好な研磨が行なわれる。
また、 電源装置 3と研磨表面検出器 1 1 0との配線ルートが、 ロータリジ ョイ ント 1 0 1において、 固定側ル一ト部分 （電源装置 3 と第 2コネクタ 4 2とを接続する電線 4 2 a ) と回転側ルート部分 （第 1 コネクタ 4 1 と研磨 表面検出器 1 1 0とを接続する電線 4 1 a ) とに分離されると共に、 両ルー ト部分がロータリコネクタ 4により口一タリジョイント 1 0 1の回転軸線上 で相対回転自在に連結されていることから、 回転側ルート部分が研磨パッ ド 1 0 4の回転に伴って回転するときにも、 その電線 4 1 aが捩れたりするこ とがない。 したがって、 回転するパッ ド部 1 0 4に電気機器である研磨表面 検出器 1 1 0を設けることができ、 その結果、 ウェハ表面 1 0 9 aの研磨状 態を正確に把握し得て、 研磨条件を適正に制御することが可能となり、 高精 度の表面研磨を行なうことができる。
また、 口一タリコネクタ 4のケ一シング 4 0の少なく とも下半部が、 セッ トスクリユー 4 3により相対回転を阻止された伏態で、 回転体 2の第 1円筒 部 2 5に嵌合されているから、 ロータリコネクタ 4は、 その重心に近い部分 が回転体 2によって保持されることになる。 このため、 第 1 コネクタ 4 1の みが回転体 2に保持されている場合 （ロータリコネクタ 4の重心から離れた 部分が回転体 2に保持されている場合） のように回転体 2の回転に伴って口 一夕リコネクタ 4が振動するといつた問題は、 これを確実に防止することが でき、 かかる振動による負荷により口一タリコネクタ 4の耐久性が損なわれ るようなことがない。 さらに、 ロータリコネクタ 4の第 1 コネクタ 4 1 も回 転体 2の第 2円筒部 2 6に嵌合保持されていることから、 回転体 2の回転に 伴うロータリコネクタ 4の振動がより確実に防止される。
そして、 研磨終了後においては、 冒頭で述べた如く、 流体通路 7内が正圧 モードから負圧ないしドライモードに切り換えられるが、 かかる場合にも、 密封端面 5 1 a , 5 2 aが線接触しているにすぎないこと、 更には密封環 5 1， 5 2が冷却水 6 2により冷却されることから、 密封端面 5 1 a , 5 2 a がその接触熱により焼き付くような虞れはない。
ところで、 本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、 本発 明の基本原理を逸脱しない範囲において、 適宜に改良， 変更することができ る。
すなわち、 本発明に係る口一夕リジョイント 1 0 1は、 図 3に示すものと 異なる C M P装置 （例えば、 回転テーブルを研磨液を噴出する研磨パッ ドに 構成して、 このパッ ドテーブルにシリコンウェハの表面を接触させるように 構成されたもの） にも適用することができることは勿論、 研磨液 1 0 6以外 のスラリ流体を扱う各種機器にも当然に使用することができる。 その場合、 流体使用部材には、 研磨表面検出器 1 1 0に代えて、 使用目的に応じた電気 機器， 電子機器， 光学機器， レーザ機器等が設けられることになる。 また、 電線 4 1 a , 4 1 bとしては、 使用目的に応じて、 メタルケーブルの他、 光 ケーブル （光ファイバ一） 等の各種伝送媒体を使用することができる。 その 場合、 ロータリコネクタ 4は、 使用される伝送媒体に応じたものが使用され る。
また、 本発明に係るロータリジョイン ト 1 0 1は、 腐食性流体を扱う回転 機器にも好適に適用することができる。 すなわち、 流体通路 7の壁面材質 は、 密封環 5 1， 5 2で形成される炭化珪素製壁面を除いて、 任意に変更す ることができ、 腐食性流体を扱う場合には、 耐食性に優れたものを選定する ことができる。 一方、 密封環 5 1 , 5 2の構成材である炭化珪素は、 砥粒等 の接触によりパーティクルを生じない超硬性の他、 耐食性等にも優れたもの である。 したがって、 流体通路壁面のうち、 密封環 5 1 , 5 2で形成される 部分を除く部分を、 耐食性に優れたものとしておくことによって、 腐食性流 体を扱う場合にも好適するロータリジョイン ト 1 0 1を提供することができ る。 勿論、 このような場合、 係止ピン 5 3ゃスプリング 5 4等は流体通路 7 内に存在していないから、 これらを耐食性材で構成しておくような必要はな い。 つまり、 耐食性を確保するために、 係止ピン 5 3やスプリ ング 5 4等を その本来の機能が低下するような材料で構成しておく、 といった不都合は生 じない。
また、 流体通路壁面 （密封環 5 1 , 5 2で形成される部分を除く） を流体 の性状に応じた材質のものに構成する場合、 流路構成部分 （上記した例で は、 ジョイン ト本体 1の第 2部分 1 1並びに回転体 2の主体部 2 0及び保持 スリーブ 2 1 ) 全体を当該材質のものとしておく他、 流体通路壁面のみをコ 一ティング等により当該材質のものとしておいてもよい。 例えば、 図 1及び 図 2に示すロータリジョイント 1 0 1を腐食性流体を扱う回転機器に使用す る場合、 ジョイント本体 1の第 2部分 1 1並びに回転体 2の主体部 2 0及び 保持スリーブ 2 1を適当な材料 （例えば、 S U S 3 1 6 , S U S 3 0 4等の ステンレス鋼） で構成し、 流体通路部分 7 0 , 7 1の内周面並びに第 2部分 1 1及び保持スリーブ 2 1の表面 （シール空間 5 0に接する面） に耐食性材 (例えば、 PTFE, PFA, F E Pのような弗素樹脂材） をコーティング しておくようにしてもよい。
すなわち、 流体通路の内部壁が複数の通路構成部材で構成されている場合 (上記した例では、 例えば、 第 2流体通路部分 7 1は主体部 2 0と保持スリ ーブ 2 1 とで構成されている） には、 すべての通路構成部材を同一構成材で 構成しても、 各通路構成部材又は選択された複数の通路構成部材を当該他の 通路構成部材と異なる構成材で構成しても、 何れでもよい。 この場合、 当該 構成材としては、 機械部品用のプラスチック、 特に PEEK, PES, PC の何れかを使用することが好ましい。 同様に、 流体通路の内部壁つまり流体 通路壁面が複数の通路壁面で構成されている場合 （上記した例では、 例え ば、 第 2流体通路部分 7 1の内部壁は、 主体部 2 0を貫通している部分の内 周面と保持スリーブ 2 1を貫通している部分の内周面とで構成されている） には、 すべての通路壁面に同材質のコーティング膜を形成しても、 各通路壁 面又は選択された複数の通路壁面に当該他の通路壁面と異なる材質のコ一テ イング膜を形成しても、 何れでもよい。 この場合、 当該コーティング膜の構 成材としては、 フッ素樹脂材、 特に PTFE, PFA, FEPの何れかを使 用することが好ましい。
また、 シール装置 5の構成も、 係止機構 5 3及び附勢機構 5 4が流体通路 7内に存在しないことを条件として、 任意である。 例えば、 回転密封環 5 1 をジョイント本体 1側に設けると共に、 静止密封環 5 2 (及びその付属機構 5 3, 54 ) を回転体 2側に設けるようにすることができる。 また、 回転側 密封端面 5 1 aを尖端形伏としておくこともできる。
また、 ロータリコネクタ 4のケ一シング 4 0と回転体 2との相対回転を阻 止するための回り止め部材としては、 上記したセッ トスクリユー 7の他、 キ 一手段やスプライン手段等を任意に採用することができる。

Claims

請 求 の 範 囲
ジョイ ン ト本体と、 強制回転される流体使用部材に取り付けられる回 転体であって、 ジョイント本体に回転自在に且つ軸線方向移動不能に支 持された回転体と、 電源装置に接続される固定側コネクタ部分及びこれ に電気的に接続された状態で相対回転自在に連結された回転側コネク夕 部分からなるロータリコネクタと、 を具備する流体用口一タリジョイン トにおいて、
回転体の外周部分とこれを同心状に囲繞するジョイント本体の内周部 分との間に、 軸線方向に並列する一対のシール装置によりシールされた 環状のシール空間を形成し、
ジョイ ン ト本体に、 一端部が前記シール空間に開口する第 1流体通路 部分を形成すると共に、 回転体に、 一端部が前記シール空間に開口する と共に他端部が流体使用部材の取付部に開口する第 2流体通路部分を形 成して、 両流体通路部分及び前記シ一ル空間によりジョイン ト本体から 流体使用部材に至る一連の流体通路が構成されるようになし、
回転体に、 前記回転側コネクタ部分を回転軸線が一致する状態で取り 付けると共に、 該回転側コネクタ部分に接続された電線を流体使用部材 へと導く電線揷通路を第 2流体通路部分と交差することなく形成し、 且 つジョイント本体に前記固定側コネクタ部分を取り付けて、 電源装置か らロ一タリコネクタを介して流体使用部材に至る配線ルートを形成しう るようになしており、
前記各シール装置が、 前記回転体の外周部分及びジョイント本体の内 周部分の一方に固定保持された炭化珪素製の回転密封環と、 その他方に 軸線方向移動自在に保持された炭化珪素製の静止密封環と、 前記流体通 路外に配置されており、 静止密封環をその軸線方向への移動を許容しつ つ回転不能に係止する係止機構及び静止密封環を回転密封環へと押圧附 勢する附勢機構とを具備し、 且つ両密封環の対向端面たる密封端面の一 方を他方の密封端面に線接触する尖端形状に形成して、 両密封端面の相 対回転摺接作用により前記シール空間を密閉シールするように構成した ものであることを特徴とする流体用ロータリジョイント。
回転体の外周部分とジョイント本体の内周部分との間であって前記シ ール空間外の領域に、 前記各シール装置における両密封端面の接触部分 を冷却する冷却水を供給する冷却水供給空間を形成したことを特徴とす る、 請求項 1 に記載する流体用ロータリジョイント。
前記一連の流体通路の内部壁が、 P E E K、 P E S及び P Cから選択 される少なくとも 1つの機械部品用のプラスチックで構成されているこ とを特徴とする、 請求項 1に記載する流体用口一タリジョイント。 前記一連の流体通路の内部壁が、 P T F E、 ？卩八及び？£ ?から選 択される少なくとも 1つの耐食性材でコ一ティングされていることを特 徵とする、 請求項 1 に記載する流体用ロータリジョイント。
前記回転側コネクタ部分がケ一シングとこれに固定された第 1コネク 夕とで構成されており、 前記固定側コネクタ部分がケ一シングに回転自 在に取付けられた第 2コネクタで構成されており、 ケーシングの少なく とも一部が回転体に形成した第 1収納空間に嵌合されており、 ケーシン グと回転体との相対回転がケーシングに設けた回り止め部材により阻止 されていることを特徴とする、 請求項 1に記載する流体用ロー夕リジョ イ ン 卜。
回転体に第 1収納空間及び電線揷通路に連なる第 2収納空間を形成し て、 この第 2収納空間に第 1 コネクタ全体を嵌合させていることを特徴 とする、 請求項 5に記載する流体用口一タリジョイント。
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