JP4727848B2

JP4727848B2 - Rotary joint

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Publication number: JP4727848B2
Application number: JP2001168534A
Authority: JP
Inventors: 真己内山
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2001-06-04
Publication date: 2011-07-20
Anticipated expiration: 2021-06-04
Also published as: JP2002364791A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置等の流体供給機器において、流体供給機器から回転体に供給される通路の接続部分に用いられるロータリージョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の用途の技術に関し、集積回路の基板に使用される半導体ウエハは、シリコン等の円柱状の超純度結晶体を、一定の厚さの円盤状にスライスしてから研削加工し、更に表面の平坦仕上加工及び鏡面加工を行っている。そして、近年は、半導体デバイスの高集積化により、更に一層の高精度の平坦度や鏡面加工精度が要求されている。
【０００３】
このような半導体ウエハの超平坦化及び鏡面化のための研磨加工は、例えば、ポリッシング装置（ＣＭＰ装置）により行われている。この種のポシリッシング装置の構成は、上面に半導体ウエハを保持するターンテーブルと、その上部に対向して設けられた研磨面を有するトップリングと、トップリングの研磨面をターンテーブル上に配置された半導体ウエハに対し接触させて水平移動させながらトップリングを回転させる駆動装置と、トップリングの研磨面と半導体ウエハの被研磨面との間に研磨液や純水等を供給する装置とを備えている。
【０００４】
この様に構成されたＣＭＰ装置による半導体ウエハの研磨加工は、研磨液等を供給しながら、トップリングを半導体ウエハの被研磨面に接触させて回転させることによって行われる。このため、回転するトップリングと、非回転側の研磨液供給装置との間の接続通路は、ロータリージョイントを介して接続されている。
【０００５】
図４は、この様な流体供給装置からの流体を回転する処理装置へ供給する接続通路を接続可能する従来のロータリージョイントの断面図である。図４に於いて、ロータリージョイント１００は、内周面を設けたボディ１０１配置されており、そのボディ１０１の内周面内に回転可能に挿通されたロータ１０２が設けられている。又、ボディ１０１には、多数の流体供給用通路１０３が設けられている。更に、ロータ１０２にも多数の流体用通路１０４が設けられている。そして、ボディ１０１とロータ１０２の間に軸方向へ複数のメカニカルシール１０５が配置され、その間に形成される各シール室１０６を介して流体供給用通路１０３と流体用通路１０４とが連通されている。これらのシール室１０６内は、作動する処理装置のプログラムに従って、液体・気体・真空状態或いは高温状態となる。このため、メカニカルシール等を冷却するとか、潤滑するとかしないと摩耗・損傷することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のようにロータリージョイント１００は、ロータ１０２に多数の通路１０４が形成されている。この通路１０３の両側のシール室１０６、１０６間を冷却又は潤滑させるための通路をロータ１０２に形成すると、ロータ１０２の外径を更に大きくせざるを得ない。そして、ロータ１０２の外径を大きくすれば、これに外挿されるシール装置１０５も大径にする必要がある。また、ロータが大径になれば、重量も増加するので動力エネルギーを必要以上に費やすことになる。更には、大型化するので取付場所が問題となる。
【０００７】
又、シール装置１０５を大径とすれば、その密封摺動面Ｓの摺動半径も大径になり、その結果、同一回転数であっても密封摺動面Ｓにおける滑り速度が大きくなるので、ＰＶ値（面圧Ｐ×すべり速度Ｖの値）が増大し、動力エネルギー必要以上に消費することになるといった問題が惹起している。
【０００８】
詳しくは、ＰＶ値が大きくなると、摺動トルクの増大によって動力損失が増大する。更に、摺動発熱量が増大するので、密封摺動面Ｓに介在する液体の潤滑不足により異常摩耗等が発生する恐れもある。また、密封摺動面Ｓが大径であるほど、漏洩量も増大する傾向がある。更には、シール装置１０５を構成する摺動材料等が大径になることにより、その体積や重量も大きくなり、材料コストが上昇してしまう。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、ロータの直径を小径にしてシール装置も小径にし、摺動面積に伴う摺動抵抗を低減して摩耗を防止すると共に、摺動抵抗に伴う動力エネルギーの消費を低減することにある。
又、ロータの直径を小径にして取付場所に伴う小形のロータリージョイントを得ることにある。更に、ロータの軸方向に長くなる通路孔の加工を少なくして加工コストを低減することにある。
更に、シール装置を効果的に冷却、及び潤滑して耐久性を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するため、本発明に係わるロータリージョイントは、内周面を有するボディ（１０）と、前記ボディ（１０）の内周面内に回転自在に配置された外周面を有するロータ（２０）と、前記ボディ（１０）の内周面と前記ロータ（２０）の外周面との間に複数の環状をなすシール装置（３０Ｕ，３０Ｌ，４０Ｕ，４０Ｌ）が並列に配置されて密封に仕切られた複数のシール室（Ａ，Ｂ，Ｃ）とを具備し、前記シール室（Ａ，Ｂ，Ｃ）のうちの第一シール室（Ａ）に外部と連通して作動流体が流れる作動流体用第１通路（１３）を前記ボディに有すると共に、前記第一シール室（Ａ）に連通する作動流体用第２通路（２３）を前記ロータ（２０）に有し、且つ前記複数のシール室（Ａ，Ｂ，Ｃ）のうちの前記第一シール室（Ａ）の隣の各第二シール室（Ｂ，Ｃ）に連通する第１通路孔（１２Ａ，１２Ｂ）を前記ボディ（１０）に有すると共に前記第１通路孔（１２Ａ，１２Ｂ）に連通する第２通路孔（４）が前記ボディ（１０）の外部に設けられた通路部品（３）に有するものである。
【００１１】
この通路部品がボディの外部に設けられているので、ロータに設ける通路を少なくすることが可能になる。このためにロータの直径及び長さを小さく構成することが可能になる。このため、シール装置の摩耗損傷を防止して機能を維持し、ロータの動力エネルギーの減少を図り、小型にして精密装置等へのようと拡大を図ることが可能になる。
又、ロータに設けられる通路はボディに連通するためにその接続通路にシール装置が設けられる。従って、ロータに複数の通路を設けると、シール装置との配置との関係から通路の軸方向の長さが長くなる。この通路孔の長さが長くなると、その機械加工が困難になる。特に、直径が小径の場合には、加工時にキリが折れるので、更に、加工が困難になり加工コストが急上昇する。更に又、ロータに制御用の配線や、センサの取付が要求されるので、更にロータが大径になるが、流体用の通路を外部の通路部品に設けられるようにすればロータを小径にすることが可能になる。
尚、ここでいう通路部品とは、パイプや、パイプ同士を接続する管継手からなる配管通路、又は、角状部品に通路孔を形成してボディにボルトを介して取り付けたブロック等の通路を形成する部品全体の総称である。
【００１２】
【発明実施の形態】
以下、本発明に係るロータリージョイントの好ましい実施の形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、本発明に係るロータリージョイント１が用いられるポリッシング装置の概略構成を示す説明図、図２は本発明に係るロータリージョイント１の好ましい実施の形態を示す図である。
【００１３】
まず、図１に示されるポリッシング装置において、参照符号７１は、鉛直な軸心を中心として水平回転されるターンテーブルであり、上面に半導体ウエハＷを保持するものである。ターンテーブル７１の上側には、トップリング７２が配置されている。又、トップリング７２の下面に研磨パッド７２Ａが設けられている。このトップリング７２は、軸心が鉛直なロータリージョイント１を介してトップリングヘッド７４に支持されており、このトップリングヘッド７４に設けられた駆動機構によって、鉛直な軸心を中心として回転駆動されると共に、鉛直方向及び水平方向へ移動するように構成されている。
【００１４】
又、ロータリージョイント１に流体を供給する流体供給装置として研磨液供給装置７５と、純水供給装置７６と、真空装置７７とが配置されている。これらの研磨液供給装置７５、純水供給装置７６及び真空装置７７から流体を供給できるように、第１の配管Ｆ１がロータリージョイント１を介してトップリング７２へ通じている。そして、この第１の配管Ｆ１は、トップリング７２に開設された小孔７２Ｂと連通している。また、純水供給装置７６からは、ロータリージョイント１へ向けて第二の配管Ｆ２が配置されている。
【００１５】
このロータリージョイント１は、内周面１１を設けたボディ１０と、このボディ１０の内周面１１内に回転可能且つ軸方向の相対移動が阻止された状態に配置されて外周面２１を設けたロータ２０とが組み立てられている。
このボディ１０の内周面１１とロータ２０の外周面２１との間隔に配置された軸方向（鉛直方向）一対のメカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌと、この間隔に於けるメカニカルシール３０Ｕの上の位置及びメカニカルシール３０Ｌの下の位置に一対のオイルシール４０Ｕ，４０Ｌが配置されている。
更に、オイルシール４０Ｕの上の位置及びオイルシール４０Ｌの下の位置に配置されてロータ２０をボディ１０の内周面１１に回転可能に支持する一対のベアリング５０Ｕ，５０Ｌが設けられている。又、このロータリージョイント１は、図１に示す、トップリングヘッド７４に取り付けられており、ロータ２０の下端がトップリング７２と結合している。
【００１６】
図２に示されるように、ボディ１０は、上側ハウジング１４Ａと、下側ハウジング１４Ｃと、中間ハウジング１４Ｂとを軸方向に連結して一体化し、中間ハウジング１４Ｂの内周部と下側ハウジング１４Ｃの内周部との間にホルダ１５を固定した構造に構成されている。これら上側ハウジング１４Ａ、下側ハウジング１４Ｃ、中間ハウジング１４Ｂ及びホルダ１５は、それぞれ環状に形成されており、その材質は、例えばＳＵＳ等のステンレス鋼で製作されている。また、上側ハウジング１４Ａと中間ハウジング１４Ｂの間、下側ハウジング１４Ｃと中間ハウジング１４Ｂの間、及び下側ハウジング１４Ｃとホルダ１５の間は、それぞれＮＢＲ、フッ素ゴム等のゴムからなるパッキン１６Ａ，１６Ｂ及びＯリング１７で密封されている。
【００１７】
ロータ２０は、回転軸に構成されて下端部にボルトにより結合されたフランジ２２を設けている。この材質は、例えばステンレス鋼で製作されている。ロータ２０の上部外周面２１は、ボールベアリング５０Ｕを介してボディ１０における上側ハウジング１４Ａの上部内周面に回転可能に支持されており、ロータ２０の下部外周面２１は、ボールベアリング５０Ｌを介してボディ１０における下側ハウジング１４Ｃの下部内周面１１に回転可能に支持されている。また、フランジ２２にはトップリング７２が取り付けられる。
【００１８】
上側のメカニカルシール３０Ｕは、ボディ１０の中間ハウジング１４Ｂから上側ハウジング１４Ａにかけての部分の内周に配置されており、下側のメカニカルシール３０Ｌは、ボディ１０の中間ハウジング１４Ｂからホルダ１５にかけての部分の内周に配置されている。
【００１９】
メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌは、ロータ２０に液密的に外挿されてロータ２０と共に回転する回転環３１と、ボディ１０の上側ハウジング１４Ａ又はホルダ１５の内周に固定された固定環３２が適当な面圧で互いに密封摺動される。そして、両メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌの間には、ボディ１０の中間ハウジング１４Ｂの内周部分に位置して、環状の第一シール室Ａが画成されている。
【００２０】
メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌの間には、ボディ１０の中間ハウジング１４Ｂの内周に位置して断面凸状のカラー３３が配置されている。このカラー３３は、径方向に貫通してねじ込まれたセットスクリュ３３Ｂによってロータ２０の外周に固定されている。
【００２１】
オイルシール４０Ｕ，４０Ｌは、ＮＢＲ等のゴム材料で形成されたものであって、金属環によって補強された外周部がボディ１０の上側ハウジング１４Ａ又は下側ハウジング１４Ｃの内周面１１に嵌着されると共に、内周のシールリップがロータ２０の外周面２１に密接されることによって、軸封機能を発揮するものである。
【００２２】
このため、ロータ２０と上側ハウジング１４Ａの軸方向中間部との間には、オイルシール４０Ｕと、その下側に位置するメカニカルシール３０Ｕとで上下が密封されると共に、円周方向へ環状に連続した第二シール室Ｂが画成されている。
又、ロータ２０と下側ハウジング１４Ｃの軸方向中間の間には、オイルシール４０Ｌとその上部に位置するメカニカルシール３０Ｌとにより上下が密封されると共に、円周方向へ環状に連続した第二シール室Ｃが画成されている。このうち、上側の第二シール室Ｂは、メカニカルシール３０Ｕにおける固定環３２の内周隙間を介して密封摺動部の内周に達しており、下側の第二シール室Ｃは、メカニカルシール３０Ｌにおける固定環３２の内周隙間を介して密封摺動部の内周に達している。
【００２３】
ボディ１０の中間ハウジング１４Ｃには、第一シール室Ａにおけるカラー３３の通路孔３３Ａと対応する位置に貫通した作動流体用第１通路１３が開設されており、この第１通路１３の外端部には、管用ねじ１３Ａが形成されており、図１に示される研磨液供給装置７５、純水供給装置７６及び真空装置７７から延びる第１の配管Ｆ１が接続されている。一方、ロータ２０には作動流体用第２通路２３が開設されており、その軸方向に形成された通路第２部分２３Ｂの下端部が、フランジ２２に開設された通路孔２３Ｃを介して、図１に示されるトップリング７２の小孔７２Ｂに連通している。軸方向に形成された通路第２部分２３Ｂの上端から径方向に形成された通路第１部分２３Ａが、ロータ２０の外周面におけるカラー３３の通路孔３３Ａの対応位置に開口している。
【００２４】
カラー３３には、径方向に貫通した通路孔３３Ａが開設されており、その内端はロータ２０における作動流体用第２通路２３の径方向に延びる通路第１部分２３Ａと連通しており、外端は第一シール室Ａに連通されている。
【００２５】
ボディ１０の中間ハウジング１４Ｂの作動流体用第１通路１３、第一シール室Ａ、カラー３３の通路孔３３Ａ、ロータ２０における作動流体用第２通路２３及びフランジ２２の通路孔２３Ｃは、図１に示される研磨液供給装置７５、純水供給装置７６及び真空装置７７からトップリング７２の小孔７２Ｂへ延びる第１の配管Ｆ１の１部を構成している。
【００２６】
図２に示されるように、ボディ１０の上側ハウジング１４Ａには、上側の第二シール室Ｂへ向けて貫通した冷却液用通路孔１２Ａ，１２Ｃが開設されており、同様に、ボディ１０の下側ハウジング１４Ｃには、下側の第二シール室Ｃへ向けて貫通した冷却液用通路孔１２Ｂ，１２Ｄが開設されている。
【００２７】
上側ハウジング１４Ａにおける冷却液用通路孔１２Ａの外端に形成された管用ねじ１２Ａ１及び下側ハウジング１４Ｃにおける冷却液用通路孔１２Ｂの外端に形成された管用ねじ１２Ｂ１には、黄銅等の金属からなる管継ぎ手６を介してそれぞれ市販のエルボ７Ｕ，７Ｌが螺合されている。このエルボ７Ｕ，７Ｌは、ＰＢＴ樹脂等で形成された曲り管状である。この２つのエルボ７Ｕ，７Ｌの間には、例えばポリウレタン樹脂等で形成されて内部に第２通路孔４を形成したパイプ５が接続されている。また、他の冷却液用通路１２Ｃ，１２Ｄのうちの一方は図１に示される純水供給装置７６からの給水用第２の配管Ｆ２に接続され、他方は排水用パイプの通路に接続される。
【００２８】
又、第二シール室Ｂと第二シール室Ｃの間は、冷却液用通路孔１２Ａ、エルボ７Ｕ，パイプ５，エルボ７Ｌ及び冷却液用通路孔１２Ｂを介して互いに連通しており、純水供給装置７６から連続した第２の配管Ｆ２の一部を構成されている。
【００２９】
以上のように構成されたロータリージョイント１を設けたポリッシング装置７０は、ターンテーブル７１上の半導体ウエハＷの上面（被研磨面）にトップリング７２の研磨パッド７２Ａを押し当て、研磨液供給装置７５又は純水供給装置７６から、研磨液又は純水を、第１の配管Ｆ１を介してを研磨パッド７２Ａと半導体ウエハＷとの間に供給しながら、ターンテーブル７１とトップリング７２を相対回転させ、且つトップリング７２を水平移動させることによって、半導体ウエハＷの表面を高精度に研磨するものである。
【００３０】
ここで、ロータリージョイント１におけるボディ１０は、トップリングヘッド７４に固定されていて非回転であるのに対し、ロータ２０はトップリング７２と共に回転する。このため、第１の配管Ｆ１は、ボディ１０側の作動流体用第１通路１３と、ロータ２０側のカラー３３の通路孔３３Ａとの間で相対回転することになるが、この第１通路１３と通路孔３３Ａとの間は、第一シール室Ａを介して常に連通している。従って、研磨液供給装置７５又は純水供給装置７６からの研磨液又は純水を、連続して供給することができる。
【００３１】
メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌは、第一シール室Ａ内を経由する研磨液が第一シール室Ａからその上側の第二シール室Ｂ及び下側の第二シール室Ｃ側へ漏洩するのを防止している。各メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌの回転環３１及び固定環３２は、ＳｉＣ等のセラミックスを用いることによって、密封摺動面の摩耗を有効に抑制することができる。
【００３２】
なお、ボディ１０、ロータ２０、及びカラー３３等における研磨液との接触面は、好ましくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等でコーティングすることによって、研磨液との接触による金属表面からのパーティクルや金属イオンの発生を防止することができる。
【００３３】
一方、第二シール室Ｂ，Ｃ内には、第２の配管Ｆ２を通じて純水が流通されている。更に詳しくは、この純水は、純水供給装置７６から、例えば冷却液用通路孔１２Ｄを介して下側の第二シール室Ｃ内に供給され、更に、冷却液用通路孔１２Ｂ，エルボ７Ｌ、パイプ５、エルボ７Ｕ及び冷却液用通路孔１２Ａを介して上側の第二シール室Ｂへ送られ、冷却液用通路孔１２Ｃから排出される。そして、純水が第二シール室Ｂ，Ｃ内を通ることによって、メカニカルシール３０Ｌの密封摺動面及びメカニカルシール３０Ｕの密封摺動面が有効に冷却される。また、この密封摺動面には、純水による液体潤滑膜が介入するので、第一シール室Ａの研磨液に含まれる砥粒が侵入しにくくなる。このため、研磨液を密封対象とするものであるにも拘わらず、密封摺動面の摩耗が有効に抑えられる。
【００３４】
また、従来は、第二シール室Ｂ，Ｃ間を連通させる通路がロータ２０側に形成されていたのに対し、第二シール室Ｂ，Ｃは、エルボ７Ｌ，７Ｕ及びパイプ５から構成されたボディ１０外部の通路部品３Ａを通じて連通している。このために、その分だけロータ２０の直径を従来よりも小径に形成することができる。従って、ロータ２０外周に配置されるメカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌ及びオイルシール４０Ｕ，４０Ｌや、ボディ１０も小径に形成することができ、その結果、当該ロータリージョイント１の軽量化を図ることができる。しかも、ロータ２０に通路を形成するための穴あけ加工の工数が減少するため、製作コストの低減を図ることができ、更には、回転環３１や固定環３２を構成するＳｉＣ等のセラミックス摺動材料の体積が減少するため、材料コストの低減も図ることができる。
【００３５】
特に、メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌが小径化される結果、その回転環３１と固定環３２との密封摺動面の摺動半径が小さくなるため、同一回転数におけるすべり速度が小さくなる、したがってＰＶ値が小さくなる。そして、摺動発熱量はＰＶ値と摩擦係数との積に比例するため、ＰＶ値が小さくなることによって摺動発熱も抑えられ、密封摺動面の温度上昇による回転環３１及び固定環３２の熱応力割れ等も防止することができる。しかも、密封摺動面の温度上昇が抑えられる結果、この密封摺動面に介在する液体潤滑膜の粘性低下も抑えられるので、良好な潤滑状態が保持され、摩耗や摺動トルクの低減が図られる。
【００３６】
また、一般に、密封摺動面の内径をＲ１、外径をＲ２とすると、この密封摺動面の幅Ｒ２−Ｒ１が同一であれば、外径Ｒ２及び内径Ｒ１が小さいほどＲ２／Ｒ１の値が大きくなって、漏洩量が小さくなることはよく知られている。したがって
、メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌの密封摺動面の摺動半径が小さくなることによって、流体の漏洩量も低減することができる。
【００３７】
次に、半導体ウエハＷの研磨が終了し、半導体ウエハＷ上の残留液を、第１の配管Ｆ１を介して真空装置７７により吸引回収する際には、第一シール室Ａには液体が存在しない状態となる。しかし、この時も、第二シール室Ｂ及び第二シール室Ｃ内には、第２の配管Ｆ２を通じて純水が流通されているため、メカニカルシール３０Ｕ，３０Ｌの密封摺動面が、良好な冷却状態及び液体潤滑状態に保持され、乾燥摺動による異常な摺動発熱を防止することができる。
【００３８】
上述した作用は、オイルシール４０Ｕ，４０Ｌにおいても同様に奏される。すなわち、ロータ２０を小径に形成することができることによって、オイルシール４０Ｕ，４０Ｌが小径化される結果、そのシールリップとロータ２０の摺動半径が小さくなるため、そのＰＶ値も小さくなる。したがって、シールリップの温度上昇による早期摩耗や面荒れ等を防止することができる。また、シールリップとロータ２０の摺動面は、第二シール室Ｂ及び第二シール室Ｃに供給される純水によって、常に良好な液体潤滑状態が保持されるので、摩耗や摺動トルクの低減が図られる。
【００３９】
また、上位の第二シール室Ｂから延びる冷却液用通路孔１２Ａと、下側の第二シール室Ｃから延びる冷却液用通路孔１２Ｂとの間の通路は、市販のエルボ７Ｕ、パイプ５及びエルボ７Ｌから構成されているため、安価に構成することができる。
【００４０】
なお、上述した実施の形態においては、本発明に係るロータリージョイント１を研磨するためのポリッシング装置に組み込まれるものとして説明したが、他の装置に組み込まれるものについても、同様に実施することができる。
【００４１】
また、上述した第１実施の形態においては、第二シール室Ｂ，Ｃの二室をボディ１０の外側で連通させているが、更に多数のシール室間で複数の通路を形成する場合も、各通路を同様に構成することができる。
図１の通路部品３Ｂは第２の実施の形態を示すものである。この通路部品３Ｂは、断面矩形状の四角体にコの字形の第２通路孔４を形成してボディ１０の冷却液用通路孔１２Ａ及び冷却液用通路１２Ｂと連通するようにボルトにより組み立てられている。この様にボディ１０の外部に通路部品３を組み立てることにより、ロータ２０に第２通路２３を多数設けなければならない困難な加工を低減することが可能になる。そして、ロータ２０を小径にすることにより、上述したような多数の効果も奏する。
又、ロータ２０には、フランジ２２に取り付ける処理装置の制御部２６として配線を導入する通孔２５が設けられるが、ボディ１０の外部に通路部品３を設けることにより、ロータ２０の外径を大径にすることなく、通孔２５を設けることが可能になる。
【００４２】
図３は、本発明に係わる第３の実施の形態に係わるロータリージョイントの通路部品３側の断面図である。
図３に於いて、ボディ１０の外部面には第２通路孔４を構成する溝を設けたブロック８がボルト９を介して取り付けられる。この溝はブロック８に設けられているが、ボディ１０に形成しても良い。この溝は平面が矩形状を成すＯリング１９により囲まれて密封されている。Ｏリング１９はＯリング用溝に取り付けられている。この溝は第１通路１３とは連通しない位置に取り付けられている。
この様に、板状のブロックにより通路部品３Ｃを形成することにより第２通路孔４を容易に形成できると共に、場所を取らないように小型に形成することが可能になる。尚、第１実施例のパイプ等から構成された通路部品３Ａ、第２、第３実施例からなる通路部品３Ｂ、３Ｃは、すべて通路部品３である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明に係るロータリージョイントによれば、冷却液用通路孔をボディの外部で接続した通路部品を介して複数のシール室に液体を流通させるものであるため、複数のシール室間を連通させる通路をロータ側に形成するものに比べロータを従来よりも小形に形成することができ、シール装置やボディを小形に形成することができる。その結果、精密装置等の小型装置への取り付けを可能にする。又、ロータリージョイントの軽量化を図ることができ、慣性力が小さくなるから高速作動部に取付けることを可能にする。しかも、ロータに設ける通路の複雑な加工の工数を減少でき、製作コストの低減を図ることができる。
【００４４】
又、複数のシール室間を、ボディの外部の通路部品を通じて連通させることによって、ロータを従来よりも小径に形成することができる。その結果、ボディとロータの間に装着される各シール装置も小径にすることができるので、その密封摺動面の摺動半径も小さくなる。したがって、各シール装置の密封摺動面のＰＶ値が小さくなり、密封摺動面の摺動発熱量が低下して、密封摺動面の摩耗を抑制することができる。また、摺動発熱量の低下によって良好な潤滑状態が保持されるので、摩耗や摺動トルクの低減を図ることができる。しかも、密封摺動面の摺動半径が小さくなることによって、漏洩量も低減することができる。その結果、長期間にわたって優れた密封性能を維持することができる。
【００４５】
また、ロータに通路を形成するための穴あけ加工の工程が減少するため、加工コストが低減されると共に、シール室間の通路を、ボディ外部に安価な通路部品を接続することによって構成するものであるため、ロータリージョイントを低コスト生産できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリージョイントが用いられるポリッシング装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係るロータリージョイントの好ましい実施の形態を軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【図３】本発明に係る第３の実施の形態を示すロータリージョイントに取り付けた通路部品の断面図である。
【図４】従来の技術によるロータリージョイントを、軸心を通る平面で切断して示す断面図である。
【符号の説明】
１ロータリージョイント
３通路部品
４第２通路孔
５パイプ
６管継ぎ手
７Ｕエルボ
７Ｌエルボ
１０ボディ
１２Ａ冷却液用通路孔
１２Ｂ冷却液用通路孔
１２Ｃ冷却液用通路孔
１２Ｄ冷却液用通路孔
１３第１通路
１４Ａ上側ハウジング
１４Ｂ上側ハウジング
１４Ｃ上側ハウジング
１５ホルダ
１６Ａ，１６Ｂパッキン
１７Ｏリング
２０ロータ
２１外周面
２２フランジ
２３第２通路
２３Ａ通路第１部分
２３Ｂ通路第２部分
２３Ｃ通路孔
２５通孔
３０Ｕ，３０Ｌメカニカルシール（シール装置）
３１回転環
３２固定環
３３カラー
３３Ａ通路孔
３３Ｂセットスクリュ
４０Ｕ，４０Ｌオイルシール（シール装置）
５０Ｕ，５０Ｌボールベアリング
Ａ第一シール室
Ｂ，Ｃ第二シール室
Ｆ１第１の配管
Ｆ２第２の配管
Ｗ半導体ウエハ
７５研磨液供給装置
７６純水供給装置
７７真空装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary joint used in a connecting portion of a passage supplied from a fluid supply device to a rotating body in a fluid supply device such as a semiconductor manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
The semiconductor wafer used for the substrate of the integrated circuit relating to the technique of the application of the present invention is obtained by slicing a cylindrical ultrapure crystal such as silicon into a disk having a certain thickness, and then grinding the surface. Flat finishing and mirror finishing. In recent years, with higher integration of semiconductor devices, even higher precision flatness and mirror surface processing accuracy are required.
[0003]
Such a polishing process for ultra-flattening and mirror-finishing a semiconductor wafer is performed by, for example, a polishing apparatus (CMP apparatus). In this type of polishing apparatus, a turntable for holding a semiconductor wafer on an upper surface, a top ring having a polishing surface provided on the upper surface thereof, and a polishing surface of the top ring are arranged on the turntable. A driving device that rotates the top ring while horizontally moving in contact with the semiconductor wafer; and a device that supplies polishing liquid, pure water, or the like between the polishing surface of the top ring and the surface to be polished of the semiconductor wafer. Yes.
[0004]
The polishing process of the semiconductor wafer by the CMP apparatus configured as described above is performed by rotating the top ring in contact with the surface to be polished of the semiconductor wafer while supplying a polishing liquid or the like. For this reason, the connection path between the rotating top ring and the non-rotating side polishing liquid supply apparatus is connected via a rotary joint.
[0005]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional rotary joint capable of connecting a connection passage for supplying fluid from such a fluid supply device to a processing device that rotates. In FIG. 4, a rotary joint 100 is provided with a body 101 having an inner peripheral surface, and a rotor 102 that is rotatably inserted in the inner peripheral surface of the body 101 is provided. The body 101 is provided with a large number of fluid supply passages 103. The rotor 102 is also provided with a large number of fluid passages 104. A plurality of mechanical seals 105 are disposed between the body 101 and the rotor 102 in the axial direction, and the fluid supply passage 103 and the fluid passage 104 are communicated with each other through the seal chambers 106 formed therebetween. . These seal chambers 106 are in a liquid / gas / vacuum state or a high temperature state according to the program of the processing apparatus to be operated. For this reason, if a mechanical seal etc. is not cooled or lubricated, it will be worn and damaged.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the rotary joint 100 has a large number of passages 104 formed in the rotor 102. If a passage for cooling or lubricating between the seal chambers 106 on both sides of the passage 103 is formed in the rotor 102, the outer diameter of the rotor 102 must be further increased. If the outer diameter of the rotor 102 is increased, it is necessary to increase the diameter of the sealing device 105 that is externally inserted. Further, if the rotor has a large diameter, the weight also increases, so that motive energy is consumed more than necessary. Furthermore, since it enlarges, a mounting location becomes a problem.
[0007]
Further, if the sealing device 105 has a large diameter, the sliding radius of the sealing sliding surface S also increases, and as a result, the sliding speed on the sealing sliding surface S increases even at the same rotational speed. The PV value (surface pressure P × sliding speed V value) increases, causing a problem that power energy is consumed more than necessary.
[0008]
Specifically, as the PV value increases, the power loss increases due to an increase in sliding torque. Further, since the amount of heat generated by sliding increases, abnormal wear or the like may occur due to insufficient lubrication of the liquid interposed in the sealing sliding surface S. In addition, the larger the diameter of the sealing sliding surface S, the greater the amount of leakage. Furthermore, when the sliding material or the like constituting the sealing device 105 has a large diameter, the volume and weight thereof increase, and the material cost increases.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and its technical problem is to reduce the sliding resistance associated with the sliding area by reducing the diameter of the rotor and the sealing device. Thus, it is possible to prevent wear and reduce the consumption of power energy accompanying sliding resistance.
Another object of the present invention is to obtain a small rotary joint according to the mounting location by reducing the diameter of the rotor. Further, the machining cost is reduced by reducing the machining of the passage hole that is elongated in the axial direction of the rotor.
Furthermore, the sealing device is effectively cooled and lubricated to improve durability.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to effectively solve the technical problem described above, a rotary joint according to the present invention includes a body (10) having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface rotatably disposed within the inner peripheral surface of the body (10). And a plurality of annular sealing devices (30U, 30L, 40U, 40L) arranged in parallel between the inner peripheral surface of the body (10) and the outer peripheral surface of the rotor (20) And a plurality of seal chambers (A, B, C) partitioned and hermetically sealed, and the first seal chamber (A) of the seal chambers (A, B, C) communicates with the outside. A first working fluid passage (13) through which the fluid flows is provided in the body, and a second working fluid passage (23) communicating with the first seal chamber (A) is provided in the rotor (20); and The first seal of the plurality of seal chambers (A, B, C). The first passage hole (12A, 12B) has a first passage hole (12A, 12B) communicating with each of the second seal chambers (B, C) adjacent to the second chamber (A) in the body (10). A communicating second passage hole (4) is provided in the passage component (3) provided outside the body (10).
[0011]
Since this passage component is provided outside the body, it is possible to reduce the number of passages provided in the rotor. For this reason, it becomes possible to make the diameter and length of the rotor small. For this reason, it is possible to prevent wear damage of the sealing device and maintain its function, to reduce the motive energy of the rotor, to reduce the size and to expand to a precision device or the like.
Further, since the passage provided in the rotor communicates with the body, a sealing device is provided in the connection passage. Therefore, when a plurality of passages are provided in the rotor, the length of the passages in the axial direction becomes longer due to the relationship with the arrangement with the sealing device. If the length of the passage hole is increased, the machining becomes difficult. In particular, when the diameter is small, since the crack is broken during processing, the processing becomes more difficult and the processing cost increases rapidly. Furthermore, because the rotor requires control wiring and sensor mounting, the rotor has a larger diameter. However, if the fluid passage is provided in an external passage component, the rotor has a smaller diameter. It becomes possible.
The passage parts here are pipes, pipe passages composed of pipe joints connecting the pipes, or passages such as blocks that are formed in square parts with passage holes and attached to the body via bolts. It is a general term for all parts to be formed.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a rotary joint according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic configuration of a polishing apparatus in which a rotary joint 1 according to the present invention is used, and FIG. 2 is a view showing a preferred embodiment of the rotary joint 1 according to the present invention.
[0013]
First, in the polishing apparatus shown in FIG. 1, reference numeral 71 is a turntable that is horizontally rotated around a vertical axis, and holds a semiconductor wafer W on the upper surface. A top ring 72 is disposed on the upper side of the turntable 71. A polishing pad 72 A is provided on the lower surface of the top ring 72. The top ring 72 is supported by the top ring head 74 via the rotary joint 1 having a vertical axis, and is driven to rotate around the vertical axis by a drive mechanism provided on the top ring head 74. And is configured to move in the vertical and horizontal directions.
[0014]
Further, a polishing liquid supply device 75, a pure water supply device 76, and a vacuum device 77 are arranged as fluid supply devices that supply fluid to the rotary joint 1. The first pipe F1 communicates with the top ring 72 via the rotary joint 1 so that fluid can be supplied from the polishing liquid supply device 75, the pure water supply device 76, and the vacuum device 77. The first pipe F 1 communicates with a small hole 72 B formed in the top ring 72. A second pipe F 2 is arranged from the pure water supply device 76 toward the rotary joint 1.
[0015]
The rotary joint 1 is provided with a body 10 provided with an inner peripheral surface 11, and an outer peripheral surface 21 arranged in a state in which rotation is possible and relative movement in the axial direction is prevented in the inner peripheral surface 11 of the body 10. The rotor 20 is assembled.
A pair of axial (vertical direction) mechanical seals 30U, 30L arranged at the interval between the inner peripheral surface 11 of the body 10 and the outer peripheral surface 21 of the rotor 20, the position on the mechanical seal 30U at the interval, and A pair of oil seals 40U, 40L is disposed at a position below the mechanical seal 30L.
Furthermore, a pair of bearings 50U and 50L are provided that are disposed at positions above the oil seal 40U and below the oil seal 40L and rotatably support the rotor 20 on the inner peripheral surface 11 of the body 10. The rotary joint 1 is attached to a top ring head 74 shown in FIG. 1, and the lower end of the rotor 20 is coupled to the top ring 72.
[0016]
As shown in FIG. 2, the body 10 includes an upper housing 14A, a lower housing 14C, and an intermediate housing 14B that are connected in an axial direction and integrated to form an inner peripheral portion of the intermediate housing 14B and the lower housing 14C. The holder 15 is fixed between the inner periphery and the inner periphery. The upper housing 14A, the lower housing 14C, the intermediate housing 14B, and the holder 15 are each formed in an annular shape, and the material thereof is made of stainless steel such as SUS. Further, between the upper housing 14A and the intermediate housing 14B, between the lower housing 14C and the intermediate housing 14B, and between the lower housing 14C and the holder 15, packings 16A and 16B made of rubber such as NBR and fluororubber, respectively. It is sealed with an O-ring 17.
[0017]
The rotor 20 is provided with a flange 22 that is configured as a rotating shaft and is coupled to a lower end portion by a bolt. This material is made of stainless steel, for example. The upper outer peripheral surface 21 of the rotor 20 is rotatably supported on the upper inner peripheral surface of the upper housing 14A in the body 10 via a ball bearing 50U, and the lower outer peripheral surface 21 of the rotor 20 is interposed via a ball bearing 50L. The body 10 is rotatably supported on the lower inner peripheral surface 11 of the lower housing 14C. A top ring 72 is attached to the flange 22.
[0018]
The upper mechanical seal 30U is disposed on the inner periphery of the portion of the body 10 from the intermediate housing 14B to the upper housing 14A, and the lower mechanical seal 30L is the portion of the body 10 from the intermediate housing 14B to the holder 15. It is arranged on the inner circumference.
[0019]
As the mechanical seals 30U and 30L, a rotating ring 31 that is extrapolated to the rotor 20 and rotates together with the rotor 20 and a fixed ring 32 that is fixed to the inner periphery of the upper housing 14A of the body 10 or the holder 15 are suitable. They are slid and sealed with each other under surface pressure. An annular first seal chamber A is defined between the mechanical seals 30U and 30L, located in the inner peripheral portion of the intermediate housing 14B of the body 10.
[0020]
Between the mechanical seals 30U and 30L, a collar 33 having a convex cross section is disposed on the inner periphery of the intermediate housing 14B of the body 10. The collar 33 is fixed to the outer periphery of the rotor 20 by a set screw 33B that is screwed through in the radial direction.
[0021]
The oil seals 40U and 40L are made of a rubber material such as NBR, and an outer peripheral portion reinforced by a metal ring is fitted to the inner peripheral surface 11 of the upper housing 14A of the body 10 or the lower housing 14C. At the same time, the inner seal lip is brought into intimate contact with the outer peripheral surface 21 of the rotor 20 to exert a shaft sealing function.
[0022]
For this reason, between the rotor 20 and the axial intermediate portion of the upper housing 14A, the oil seal 40U and the mechanical seal 30U located below the upper seal are sealed, and the ring is continuously annular in the circumferential direction. The second seal chamber B is defined.
Further, between the rotor 20 and the lower housing 14C in the middle in the axial direction, an oil seal 40L and a mechanical seal 30L positioned above the upper seal are sealed, and a second seal that is annularly continuous in the circumferential direction. Room C is defined. Among these, the upper second seal chamber B reaches the inner periphery of the sealing sliding portion via the inner peripheral clearance of the stationary ring 32 in the mechanical seal 30U, and the lower second seal chamber C is a mechanical seal. The inner circumference of the sealing sliding portion is reached through the inner circumferential clearance of the stationary ring 32 at 30L.
[0023]
In the intermediate housing 14 C of the body 10, a first working fluid passage 13 is formed in a position corresponding to the passage hole 33 A of the collar 33 in the first seal chamber A. An outer end portion of the first passage 13 is formed. A pipe screw 13 A is formed, and a first pipe F 1 extending from the polishing liquid supply device 75, the pure water supply device 76 and the vacuum device 77 shown in FIG. 1 is connected. On the other hand, a second working fluid passage 23 is formed in the rotor 20, and the lower end portion of the second passage portion 23 B formed in the axial direction is connected to the rotor 20 via a passage hole 23 C formed in the flange 22. 1 communicates with a small hole 72B of the top ring 72 shown in FIG. A passage first portion 23 A formed in the radial direction from the upper end of the passage second portion 23 B formed in the axial direction opens at a position corresponding to the passage hole 33 A of the collar 33 on the outer peripheral surface of the rotor 20.
[0024]
The collar 33 has a passage hole 33 A penetrating in the radial direction, and an inner end thereof communicates with a first passage portion 23 A extending in the radial direction of the second working fluid passage 23 in the rotor 20. The end communicates with the first seal chamber A.
[0025]
The first working fluid passage 13 in the intermediate housing 14B of the body 10, the first seal chamber A, the passage hole 33A in the collar 33, the second working fluid passage 23 in the rotor 20, and the passage hole 23C in the flange 22 are shown in FIG. A part of the first pipe F 1 extending from the illustrated polishing liquid supply device 75, pure water supply device 76, and vacuum device 77 to the small hole 72 B of the top ring 72 is configured.
[0026]
As shown in FIG. 2, the upper housing 14A of the body 10 is provided with coolant passage holes 12A and 12C penetrating toward the second seal chamber B on the upper side. The side housing 14 C has coolant passage holes 12 B and 12 D penetrating toward the lower second seal chamber C.
[0027]
The pipe screw 12A1 formed at the outer end of the coolant passage hole 12A in the upper housing 14A and the pipe screw 12B1 formed at the outer end of the coolant passage hole 12B in the lower housing 14C are made of metal such as brass. Commercially available elbows 7U and 7L are screwed together through a pipe joint 6 as described above. The elbows 7U and 7L are bent tubes formed of PBT resin or the like. Between the two elbows 7U and 7L, a pipe 5 formed of, for example, polyurethane resin or the like and having the second passage hole 4 formed therein is connected. Further, one of the other coolant passages 12C and 12D is connected to the second water supply pipe F2 from the pure water supply device 76 shown in FIG. 1, and the other is connected to the passage of the drainage pipe. .
[0028]
The second seal chamber B and the second seal chamber C communicate with each other via a coolant passage hole 12A, an elbow 7U, a pipe 5, an elbow 7L, and a coolant passage hole 12B. A part of the second pipe F 2 continuous from the supply device 76 is configured.
[0029]
The polishing apparatus 70 provided with the rotary joint 1 configured as described above presses the polishing pad 72A of the top ring 72 against the upper surface (surface to be polished) of the semiconductor wafer W on the turntable 71, and supplies a polishing liquid supply apparatus 75. Alternatively, the turntable 71 and the top ring 72 are relatively rotated while supplying the polishing liquid or pure water from the pure water supply device 76 between the polishing pad 72A and the semiconductor wafer W through the first pipe F1. The surface of the semiconductor wafer W is polished with high accuracy by horizontally moving the top ring 72.
[0030]
Here, the body 10 in the rotary joint 1 is fixed to the top ring head 74 and is not rotated, whereas the rotor 20 rotates together with the top ring 72. For this reason, the first pipe F1 rotates relatively between the first working fluid passage 13 on the body 10 side and the passage hole 33A of the collar 33 on the rotor 20 side. And the passage hole 33A always communicate with each other via the first seal chamber A. Therefore, the polishing liquid or pure water from the polishing liquid supply device 75 or the pure water supply device 76 can be continuously supplied.
[0031]
The mechanical seals 30U and 30L prevent the polishing liquid passing through the first seal chamber A from leaking from the first seal chamber A to the second seal chamber B on the upper side and the second seal chamber C on the lower side. ing. The rotating ring 31 and the fixed ring 32 of each mechanical seal 30U, 30L can effectively suppress the wear of the sealing sliding surface by using ceramics such as SiC.
[0032]
The contact surfaces of the body 10, the rotor 20, the collar 33 and the like with the polishing liquid are preferably coated with PTFE (polytetrafluoroethylene) or the like, so that particles or metal from the metal surface due to contact with the polishing liquid can be obtained. Ion generation can be prevented.
[0033]
On the other hand, pure water is circulated in the second seal chambers B and C through the second pipe F2. More specifically, the pure water is supplied from the pure water supply device 76 into the lower second seal chamber C via, for example, the coolant passage hole 12D, and further, the coolant passage hole 12B and the elbow 7L. The pipe 5, the elbow 7 U, and the coolant passage hole 12 A are sent to the upper second seal chamber B and discharged from the coolant passage hole 12 C. Then, when pure water passes through the second seal chambers B and C, the sealing sliding surface of the mechanical seal 30L and the sealing sliding surface of the mechanical seal 30U are effectively cooled. Further, since a liquid lubricating film made of pure water intervenes on the sealing sliding surface, it becomes difficult for abrasive grains contained in the polishing liquid in the first seal chamber A to enter. For this reason, although the polishing liquid is to be sealed, wear of the sealing sliding surface is effectively suppressed.
[0034]
Conventionally, a passage for communicating between the second seal chambers B and C is formed on the rotor 20 side, whereas the second seal chambers B and C are constituted by elbows 7L and 7U and a pipe 5. The body 10 communicates with the passage part 3A outside. For this reason, the diameter of the rotor 20 can be formed to be smaller than that in the prior art. Therefore, the mechanical seals 30U and 30L and the oil seals 40U and 40L arranged on the outer periphery of the rotor 20 and the body 10 can also be formed with a small diameter, and as a result, the rotary joint 1 can be reduced in weight. Moreover, since the number of drilling steps for forming a passage in the rotor 20 is reduced, the manufacturing cost can be reduced, and further, a ceramic sliding material such as SiC constituting the rotating ring 31 and the fixed ring 32. Therefore, the material cost can be reduced.
[0035]
In particular, since the mechanical seals 30U and 30L are reduced in diameter, the sliding radius of the sealing sliding surface between the rotating ring 31 and the stationary ring 32 is reduced, so that the sliding speed at the same rotational speed is reduced. Becomes smaller. Since the amount of heat generated by sliding is proportional to the product of the PV value and the coefficient of friction, sliding heat generation is also suppressed by reducing the PV value, and the rotation ring 31 and the stationary ring 32 of the sealed sliding surface are increased. Thermal stress cracking can also be prevented. In addition, as a result of the temperature rise of the sealing sliding surface being suppressed, the liquid lubricant film interposed on the sealing sliding surface is also prevented from being lowered in viscosity, so that a good lubricating state is maintained and wear and sliding torque are reduced. It is done.
[0036]
In general, when the inner diameter of the sealing sliding surface is R1 and the outer diameter is R2, if the width R2-R1 of the sealing sliding surface is the same, the smaller the outer diameter R2 and the inner diameter R1, the value of R2 / R1. It is well known that the amount of leakage increases and the amount of leakage decreases. Therefore
The amount of fluid leakage can be reduced by reducing the sliding radius of the sealing sliding surfaces of the mechanical seals 30U and 30L.
[0037]
Next, when the polishing of the semiconductor wafer W is completed and the residual liquid on the semiconductor wafer W is sucked and collected by the vacuum device 77 through the first pipe F1, there is liquid in the first seal chamber A. It will be in a state that does not. However, also at this time, since pure water is circulated through the second pipe F2 in the second seal chamber B and the second seal chamber C, the sealing sliding surfaces of the mechanical seals 30U and 30L are good. It is maintained in a cooling state and a liquid lubrication state, and abnormal sliding heat generation due to dry sliding can be prevented.
[0038]
The above-described operation is similarly achieved in the oil seals 40U and 40L. That is, since the rotor 20 can be formed to have a small diameter, the oil seals 40U and 40L are reduced in diameter. As a result, the sliding radius between the seal lip and the rotor 20 is reduced, and the PV value is also reduced. Accordingly, it is possible to prevent premature wear or surface roughness due to the temperature rise of the seal lip. Further, since the sliding surfaces of the seal lip and the rotor 20 are always maintained in a good liquid lubrication state by pure water supplied to the second seal chamber B and the second seal chamber C, wear and sliding torque can be reduced. Reduction is achieved.
[0039]
The passage between the coolant passage hole 12A extending from the upper second seal chamber B and the coolant passage hole 12B extending from the lower second seal chamber C includes a commercially available elbow 7U, pipe 5 and Since it is comprised from the elbow 7L, it can comprise at low cost.
[0040]
In addition, in embodiment mentioned above, although demonstrated as what was integrated in the polishing apparatus for grind | rotating the rotary joint 1 which concerns on this invention, it can implement similarly about what is integrated in another apparatus. .
[0041]
Further, in the first embodiment described above, the two chambers of the second seal chambers B and C are communicated with the outside of the body 10, but even when a plurality of passages are formed between a large number of seal chambers, Each passage can be configured similarly.
A passage part 3B in FIG. 1 shows a second embodiment. The passage component 3B is assembled by bolts so as to communicate with the coolant passage hole 12A and the coolant passage 12B of the body 10 by forming a U-shaped second passage hole 4 in a rectangular body having a rectangular cross section. ing. By assembling the passage part 3 outside the body 10 in this way, it is possible to reduce difficult machining that requires a large number of second passages 23 in the rotor 20. And by making the rotor 20 into a small diameter, there are many effects as described above.
In addition, the rotor 20 is provided with a through hole 25 for introducing wiring as a control unit 26 of the processing device attached to the flange 22, but by providing the passage part 3 outside the body 10, the outer diameter of the rotor 20 is increased. The through hole 25 can be provided without having a diameter.
[0042]
FIG. 3 is a sectional view of the rotary joint according to the third embodiment of the present invention on the passage component 3 side.
In FIG. 3, a block 8 provided with a groove constituting the second passage hole 4 is attached to the outer surface of the body 10 via a bolt 9. Although this groove is provided in the block 8, it may be formed in the body 10. This groove is enclosed and sealed by an O-ring 19 having a rectangular plane. The O-ring 19 is attached to the O-ring groove. This groove is attached at a position not communicating with the first passage 13.
In this way, the passage part 3C is formed by a plate-like block, whereby the second passage hole 4 can be easily formed and can be made small so as not to take up space. The passage parts 3A constituted by the pipes and the like of the first embodiment and the passage parts 3B and 3C made of the second and third embodiments are all passage parts 3.
[0043]
【The invention's effect】
According to the rotary joint of the first aspect of the present invention, since the liquid is circulated to the plurality of seal chambers through the passage parts in which the coolant passage holes are connected outside the body, the space between the plurality of seal chambers is The rotor can be formed in a smaller size than the conventional one in which the passage to be communicated is formed on the rotor side, and the sealing device and the body can be formed in a small size. As a result, it can be attached to a small device such as a precision device. Further, the rotary joint can be reduced in weight and the inertial force can be reduced, so that the rotary joint can be attached to the high-speed operating part. In addition, the number of man-hours for complicated machining of the passages provided in the rotor can be reduced, and the production cost can be reduced.
[0044]
Further, the rotor can be formed with a smaller diameter than the conventional one by connecting the plurality of seal chambers through passage parts outside the body. As a result, each sealing device mounted between the body and the rotor can also have a small diameter, so that the sliding radius of the sealing sliding surface is also reduced. Accordingly, the PV value of the sealing sliding surface of each sealing device is reduced, the amount of heat generated by sliding the sealing sliding surface is reduced, and wear of the sealing sliding surface can be suppressed. In addition, since a good lubrication state is maintained due to a decrease in the amount of heat generated by sliding, it is possible to reduce wear and sliding torque. In addition, the amount of leakage can be reduced by reducing the sliding radius of the sealing sliding surface. As a result, excellent sealing performance can be maintained over a long period of time.
[0045]
Further, since the drilling process for forming the passage in the rotor is reduced, the processing cost is reduced, and the passage between the seal chambers is configured by connecting inexpensive passage parts outside the body. As a result, the rotary joint can be produced at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a polishing apparatus using a rotary joint according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a preferred embodiment of a rotary joint according to the present invention cut along a plane passing through an axis.
FIG. 3 is a sectional view of a passage component attached to a rotary joint showing a third embodiment according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional rotary joint cut along a plane passing through an axis.
[Explanation of symbols]
1 Rotary joint
3 Passage parts
4 Second passage hole
5 Pipe
6 Pipe joint
7U elbow
7L elbow
10 body
12A Cooling fluid passage hole
12B Coolant passage hole
12C Passage hole for coolant
12D Coolant passage hole
13 First passage
14A Upper housing
14B Upper housing
14C Upper housing
15 Holder
16A, 16B packing
17 O-ring
20 Rotor
21 outer peripheral surface
22 Flange
23 Second passage
23A passage first part
23B Passage second part
23C passage hole
25 through holes
30U, 30L Mechanical seal (sealing device)
31 Rotating ring
32 fixed ring
33 colors
33A passage hole
33B Set screw
40U, 40L oil seal (seal device)
50U, 50L ball bearing
A First seal chamber
B, C Second seal chamber
F1 first piping
F2 Second piping
W Semiconductor wafer
75 Polishing liquid supply device
76 Pure water supply equipment
77 Vacuum equipment

Claims

内周面を有するボディと、
前記ボディの内周面内に回転自在に配置された外周面を有するロータと、
前記ボディの内周面と前記ロータの外周面との間に複数の環状をなすシール装置が並列に配置されて密封に仕切られた複数のシール室とを具備し、
前記シール室のうちの第一シール室に外部と連通して作動流体が流れる作動流体用第１通路を前記ボディに有すると共に、前記第一シール室に連通する作動流体用第２通路を前記ロータに有し、
且つ前記複数のシール室のうちの前記第一シール室の隣の各第二シール室に連通する第１通路孔を前記ボディに有すると共に前記第１通路孔に連通する第２通路孔が前記ボディの外部に設けられた通路部品に設けられ、
前記通路部品は、連通する通路孔を有する継ぎ手パイプ又は連通する通路孔を有するブロックにより構成されていることを特徴とするロータリージョイント。A body having an inner peripheral surface;
A rotor having an outer peripheral surface rotatably disposed within an inner peripheral surface of the body;
A plurality of annular sealing devices arranged in parallel between the inner peripheral surface of the body and the outer peripheral surface of the rotor;
The body has a first working fluid passage that communicates with the outside of the first seal chamber of the seal chamber and through which the working fluid flows, and a second working fluid passage that communicates with the first seal chamber. Have
The body has a first passage hole communicating with each of the second seal chambers adjacent to the first seal chamber of the plurality of seal chambers, and a second passage hole communicating with the first passage hole is provided in the body. Provided in the passage parts provided outside ,
The said passage component is comprised by the joint pipe which has a passage hole which connects, or the block which has a passage hole which communicates, The rotary joint characterized by the above-mentioned.

前記通路部品が前記ボディの外面との間に第２通路孔を形成するブロックにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載のロータリージョイント。 2. The rotary joint according to claim 1, wherein the passage component is constituted by a block that forms a second passage hole with the outer surface of the body.