JP3005643B2 - Rotary joint for fluid - Google Patents
Rotary joint for fluidInfo
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- JP3005643B2 JP3005643B2 JP10082764A JP8276498A JP3005643B2 JP 3005643 B2 JP3005643 B2 JP 3005643B2 JP 10082764 A JP10082764 A JP 10082764A JP 8276498 A JP8276498 A JP 8276498A JP 3005643 B2 JP3005643 B2 JP 3005643B2
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おけるウェハポリッシングを行うCMP(Chemic
al−Mechanical Polishing)装
置等に用いられる流体用ロータリジョイントに係り、詳
しくは、回転部における研磨液等の流体のシール装置
を、確実なシール機能を得ながら耐久性に優れたものと
するための技術に関する。The present invention relates to a CMP (Chemic) for performing wafer polishing in a semiconductor manufacturing process.
More specifically, the present invention relates to a fluid rotary joint used in an al-mechanical polishing device and the like, and more specifically, to make a sealing device for a fluid such as a polishing liquid in a rotating portion excellent in durability while obtaining a reliable sealing function. About technology.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来の流体用ロータリジョイントとして
は、特開平7−98085号公報(図1、図2参照)
や、米国特許第5443416号の図11に示されるよ
うに、固定側ジョイント体と回転側ジョイント体との間
に形成されるシール機構は、これら両者に亘る流体用経
路を挟んで一対のOリングやリップシール等で構成され
ていた。2. Description of the Related Art A conventional rotary joint for fluid is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-98085 (see FIGS. 1 and 2).
Also, as shown in FIG. 11 of U.S. Pat. No. 5,443,416, a seal mechanism formed between a fixed joint and a rotary joint has a pair of O-rings sandwiching a fluid path extending therebetween. And lip seals.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】Oリングやリップシー
ルによるシール機構はシンプルな構成であり、又、配置
スペースも比較的少なくて済むことから多用されている
が、PV負荷能力は低いものであるため、寿命が1〜2
ケ月程度と短い傾向にあり、頻繁に部品交換が必要とな
る点で改善の余地が残されていた。特に、ポリッシング
に使用すべく化学薬品等の液体と粒子とを混合させたス
ラリー(研磨液)を通すロータリジョイントでは、シー
ル寿命がさらに不利であった。本発明の目的は、シール
機構の見直しにより、長寿命で信頼性に優れた流体用ロ
ータリジョイントを提供する点にある。A sealing mechanism using an O-ring or a lip seal has a simple structure and requires a relatively small space for arrangement, but is often used, but has a low PV load capability. Therefore, the life is 1-2
They tend to be as short as about a month, requiring frequent replacement of parts, leaving room for improvement. In particular, a rotary joint through which a slurry (polishing liquid) in which a liquid such as a chemical agent and particles are mixed for use in polishing is used, the sealing life is further disadvantageous. An object of the present invention is to provide a fluid rotary joint having a long life and excellent reliability by reviewing a sealing mechanism.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】請求項1の流体用ロータ
リジョイントは、ケミカルメカニカルポリッシング装置
に用いられる流体用ロータリジョイントであって、研磨
液を通す研磨液経路と加圧空気を通すエアー経路とが各
々貫通形成された第1ジョイント体と第2ジョイント体
とを設け、第1ジョイント体内に第2ジョイント体を相
対回転自在に内嵌させると共に、両ジョイント体の各研
磨液経路を回転軸心上でシール機構を介して相互に連通
させる一方、両ジョイント体の各エアー経路を第1ジョ
イント体の内周面と第2ジョイント体の外周面との間で
シール機構を介して相互に連通させ、上記各シール機構
を、一方のジョイント体に対して相対回転不能で回転軸
心方向には相対移動可能なシール部材と、このシール部
材を他方のジョイント体に設けたシール受け部に向けて
押圧付勢する付勢機構とを有するメカニカルシール機構
でそれぞれ形成すると共に、研磨液経路をシールする上
記シール機構の付勢機構として巻きバネを用いる一方、
エアー経路をシールするシール機構の付勢機構として皿
バネを用いていることを特徴とする。請求項2の流体用
ロータリジョイントは、半導体製造工程のウエハポリッ
シングを行うための装置に用いられる請求項1記載の流
体用ロータリジョイントであって、上記研磨液経路をシ
ールするシール機構の周囲に、このシール機構冷却用の
冷却液循環領域を設けていることを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a fluid rotary joint for use in a chemical mechanical polishing apparatus, wherein the fluid rotary joint has a polishing liquid passage through which a polishing liquid passes and an air passage through which pressurized air passes. Are provided with a first joint body and a second joint body, each of which is formed to penetrate therethrough, and the second joint body is relatively rotatably fitted inside the first joint body, and each polishing liquid path of both joint bodies is connected to the rotation axis. On the other hand, the air paths of the two joint bodies are communicated with each other via the seal mechanism between the inner peripheral surface of the first joint body and the outer peripheral surface of the second joint body, while being communicated with each other via the seal mechanism. A seal member that is not rotatable relative to one joint body and is relatively movable in the direction of the rotational axis, and the seal member is connected to the other joint body. And forming each by a mechanical seal mechanism and a biasing mechanism for pressing urged toward the seal receiving portion provided in Preparative body, on which seals the polishing liquid path
While a winding spring is used as a biasing mechanism of the seal mechanism,
A disc spring is used as a biasing mechanism of the seal mechanism for sealing the air path. The rotary joint for fluid according to claim 2 is a rotary joint for fluid according to claim 1, which is used in an apparatus for performing wafer polishing in a semiconductor manufacturing process, wherein a periphery of a seal mechanism that seals the polishing liquid path, A cooling liquid circulation area for cooling the seal mechanism is provided.
【0006】請求項1の構成によれば、研磨液経路をシ
ールするシール機構をメカニカルシール構造としてある
ので、付勢機構によってシール部材とシール受け部とを
強い圧力で接触させることが容易であり、Oリング等の
従来構造のものに比べて、高負荷にも有効なシール機能
を発揮できるようになる。又、付勢機構によってシール
部材を付勢させるものであるから、シール接触部が多少
磨滅しても使用し続けることが可能になり、磨滅すれば
部品交換が必要になる従来構造のものに比べて、耐久性
の点においても有利である。According to the first aspect of the present invention, the polishing liquid path is closed.
Since the sealing mechanism that performs sealing is a mechanical seal structure, it is easy for the urging mechanism to bring the sealing member and the seal receiving portion into contact with each other with a high pressure. In addition, an effective sealing function can be exhibited. In addition, since the seal member is urged by the urging mechanism, it can be used even if the seal contact part is worn out somewhat, and if it is worn out, the parts need to be replaced. This is also advantageous in terms of durability.
【0007】シール部材を第1ジョイント体に対して回
転軸心方向に相対移動可能としてあるので、これら両者
に跨がるシール機構が必要となるが、これら両者は相対
回転はせず、かつ、実際には回転軸心方向の移動も殆ど
生じないに等しいものであるから、Oリング等の従来構
造のシール機構を設けるだけで充分なシール性及び耐久
性が確保でき、従って、上述した優れた作用を不都合な
く得ることが可能である。[0007] Since the seal member can be moved relative to the first joint body in the direction of the rotation axis, a seal mechanism that straddles both of them is required. However, these two members do not rotate relative to each other, and Actually, the movement in the direction of the rotation axis is almost the same, so that only the provision of a conventional sealing mechanism such as an O-ring can secure sufficient sealing performance and durability. The effect can be obtained without inconvenience.
【0008】請求項2の構成によれば、研磨液経路をシ
ールするシール機構を外から冷却する冷却液循環領域を
設けてあるから、シール部材とシール受け部とが押圧さ
れて回転接触することによる摩擦熱を冷却液によって除
去することができ、加熱によるシール面の荒れやそれに
よるシール機能の低下等を防止でき、シール機構の耐久
性を十分なものにすることができる。According to the second aspect of the present invention, the polishing liquid path is closed.
Since the cooling liquid circulation area for cooling the sealing mechanism for cooling from outside is provided, frictional heat caused by the sealing member and the seal receiving portion being pressed and in rotational contact can be removed by the cooling liquid, and the Roughness of the sealing surface and a decrease in the sealing function due to the roughening can be prevented, and the durability of the sealing mechanism can be made sufficient.
【0009】[0009]
【発明の効果】請求項1・2に記載の流体用ロータリジ
ョイントでは、一対のジョイント体間 のシール機構をメ
カニカルシール構造とすることにより、高い流体圧でも
十分に耐えて良好なシール機能を発揮できるとともに、
その良好なシール性能を長期に亘って発揮できる優れた
耐久性・信頼性を得ることができた。また、上記のロー
タリージョイントには、研磨液を通す研磨液経路と加圧
空気を通すエアー経路とが形成されており、研磨液経路
又はエアー経路を別途設けていた従来に比べて、CMP
装置としての構造簡素化が図れるとともに、コンパクト
化も可能である。 [Effect of the Invention] The fluid rotary joint according to claim 1, 2, main sealing mechanism between a pair of joint members
With Kanikaru seal structure, it is possible to exhibit a good sealing function well tolerated even at high fluid pressure,
It was possible to obtain excellent durability and reliability capable of exhibiting the good sealing performance over a long period of time. Also, the above row
The tally joint has a polishing liquid path and a pressurized liquid
An air path for passing air is formed, and a polishing liquid path is formed.
Or, compared to the conventional air path,
The structure as a device can be simplified and compact
It is also possible.
【0010】請求項2に記載の流体用ロータリジョイン
トでは、シール機構の液冷化構造により、上記効果が一
層良好に、かつ、確実に得られる利点がある。In the rotary joint for fluid according to the second aspect, the liquid cooling structure of the seal mechanism has an advantage that the above-mentioned effect can be more excellently and surely obtained.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。図4、図5にシリコンウェハ1
09の表面研磨を行うCMP装置のモデルが示されてい
る。CMP装置は、縦向きの回転軸心P回りに駆動回転
される回転テーブル102と、水平進退移動(往復移
動)するパッド支持体103と、パッド支持体103に
支持されて駆動回転される研磨パッド104と、パッド
支持体103に形成された給排路105と、この給排路
105に接続される研磨液106の給排機構107と、
回転軸心P上を貫通して下端のパッド部104aの中心
部で下方開口する状態で研磨パッド104に形成された
給排路108等を備えて構成されている。尚、研磨液1
06の一例としては、アルカリ成分としてKOHを含む
シリカスラリにイソプロピルアルコールを添加したもの
が挙げられる。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 4 and FIG.
A model of a CMP apparatus for performing the surface polishing of No. 09 is shown. The CMP apparatus includes a rotary table 102 that is driven and rotated around a vertical rotation axis P, a pad support 103 that moves horizontally (reciprocates), and a polishing pad that is driven and rotated while being supported by the pad support 103. 104, a supply / discharge path 105 formed in the pad support 103, a supply / discharge mechanism 107 for the polishing liquid 106 connected to the supply / discharge path 105,
The polishing pad 104 is provided with a supply / discharge path 108 formed in the polishing pad 104 so as to penetrate the rotation axis P and open downward at the center of the pad portion 104a at the lower end. In addition, polishing liquid 1
As an example of 06, isopropyl alcohol is added to a silica slurry containing KOH as an alkaline component.
【0012】又、空気ポンプ等の加圧装置6からの加圧
空気を、パッド部104aから下方に噴出させるべく、
パッド支持体103と研磨パッド104に形成されたエ
アー経路105a,108aを通すように構成してあ
る。そして、研磨パッド104を縦向きの回転軸心Q回
りで回転自在にパッド支持体103に支持させるため
に、これら両者104,103の間に介装され、かつ、
両給排路105,108、及び両エアー経路105a,
108aの夫々を相対回転自在に連通接続するロータリ
ジョイント101を設けてある。Further, in order to blow down the pressurized air from the pressurizing device 6 such as an air pump from the pad portion 104a,
The air passages 105 a and 108 a formed in the pad support 103 and the polishing pad 104 are configured to pass therethrough. In order to support the polishing pad 104 on the pad support 103 so as to be rotatable around the vertical rotation axis Q, the polishing pad 104 is interposed between the two, 104 and 103, and
Both supply and discharge paths 105 and 108 and both air paths 105a,
A rotary joint 101 is provided for connecting each of the motors 108a so as to be relatively rotatable.
【0013】このCMP装置によれば、先ずウェハ表面
109aが上となるように回転テーブル102上にシリ
コンウェハ109を載置保持し、それから研磨パッド1
04を、その下端のパッド部104aがウェハ表面10
9aに接触する迄下降させる。次いで、給排機構107
の正圧動作(研磨ポンプの吐出動作)により、パッド部
104aのウェハ109との間に研磨液(スラリ)10
6及び加圧空気106aを噴出させつつ、研磨パッド1
04を回転しながら往復進退移動させることにより、ウ
ェハ表面109aを研磨する。According to this CMP apparatus, first, the silicon wafer 109 is placed and held on the rotary table 102 so that the wafer surface 109a is on the top, and then the polishing pad 1
04, the pad portion 104a at the lower end is
Lower until it contacts 9a. Next, the supply / discharge mechanism 107
Of the polishing liquid (slurry) 10 between the pad portion 104a and the wafer 109 by the positive pressure operation (discharge operation of the polishing pump).
6 and the pressurized air 106a,
The wafer surface 109a is polished by reciprocating forward and backward while rotating the wafer 04.
【0014】パッド部104aには、加圧空気106a
を噴出させる複数のエアー経路108aを形成してあ
り、それらエアー経路108aから噴出される加圧空気
106aにより、パッド部104aとウェハ109との
間に噴出された研磨液106を素早く均一に分散させる
とともに、研磨残液をこれら両者104a,109間か
ら速やかに排除させることができる。又、研磨終了後
は、給排機構107を負圧動作(研磨ポンプの吸引動
作)に切換え、給排路105,108内に残留する研磨
液106を吸引排出し、ウェハ表面109aに滴下しな
いようにしてある。The pad portion 104a has a pressurized air 106a.
Are formed. A plurality of air paths 108a for ejecting the polishing liquid are formed, and the polishing liquid 106 ejected between the pad portion 104a and the wafer 109 is quickly and uniformly dispersed by the pressurized air 106a ejected from the air paths 108a . At the same time, the polishing residual liquid can be quickly removed from between the both 104a and 109. After the polishing is completed, the supply / discharge mechanism 107 is switched to a negative pressure operation (a suction operation of the polishing pump), and the polishing liquid 106 remaining in the supply / discharge paths 105 and 108 is suctioned and discharged so as not to drop on the wafer surface 109a. It is.
【0015】次に、ロータリジョイント101について
説明する。図1に示すように、パッド支持体103に取
付けられる固定側の第1ジョイント体1と、研磨パッド
104に取付けられる回転側の第2ジョイント体2と、
両ジョイント体1,2間に介装される第1〜3シール機
構3,4,5と、両ジョイント体1,2に跨がる研磨液
経路A、及びエアー経路B等からロータリジョイント1
01を構成する。Next, the rotary joint 101 will be described. As shown in FIG. 1, a fixed-side first joint body 1 attached to the pad support 103, a rotating-side second joint body 2 attached to the polishing pad 104,
The first to third seal mechanisms 3, 4 and 5 interposed between the two joint bodies 1 and 2, the polishing liquid path A and the air path B extending over the two joint bodies 1 and 2, etc.
01.
【0016】第1ジョイント体1は、上下の円筒部10
a,10c、及びこれら円筒部10a,10cの間に介
装される中間筒10bで成る筒状の側部壁10と、円盤
状の端部壁11とから構成されており、側部壁10は、
ステンレス鋼(SUS304)等の金属材で形成されて
いる。端部壁11には、研磨液106が流動する流体通
路60が形成されるので、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、かつ、加工による寸法安定
性、耐熱性に優れたPEEK(PESやPCでも良い)
等の機械部品用プラスチックで形成されている。The first joint body 1 includes upper and lower cylindrical portions 10
a, 10c, and a cylindrical side walls 10 of made of intermediate cylinder 10b interposed between the cylindrical portion 10 a, 10c, is composed of a disc-shaped end wall 11 Prefecture, side walls 10 is
It is formed of a metal material such as stainless steel (SUS304). Since the fluid passages 60 through which the polishing liquid 106 flows are formed in the end wall 11, PEEK (excellent in dimensional stability and heat resistance by processing without generating particles due to contact of abrasive grains) is provided. PES or PC may be used)
And other plastics for mechanical parts.
【0017】第2ジョイント体2は、円柱状の主体部2
0と、これの上端部に形成された保持部21と、主体部
20の下端部に形成された円盤状のフランジ部22と、
主体部20に外嵌された円筒状の蓋部23とから構成さ
れており、蓋部23を除く部分は一体形成されている。
第2ジョイント体2には、研磨液106が流動する流体
通路61が形成されるので、端部壁11と同様に、蓋部
23以外の部分をPEEK等の機械部品用プラスチック
で形成してあり、蓋部23はステンレス鋼等の金属材で
構成されている。The second joint body 2 has a cylindrical main body 2.
0, a holding portion 21 formed at an upper end thereof, a disk-shaped flange portion 22 formed at a lower end of the main body 20,
The main body 20 includes a cylindrical lid 23 that is externally fitted to the main body 20, and portions other than the lid 23 are integrally formed.
Since the fluid passage 61 through which the polishing liquid 106 flows is formed in the second joint body 2, like the end wall 11, portions other than the lid 23 are formed of a plastic for mechanical parts such as PEEK. The lid 23 is made of a metal material such as stainless steel.
【0018】第2ジョイント体2は、端部壁11と蓋部
23との下端部間にベアリング13を介装することで回
転自在に第1ジョイント体1に内嵌合されており、フラ
ンジ部23のみが第1ジョイント体1から外部に露出す
る構成である。The second joint body 2 is rotatably fitted in the first joint body 1 by interposing a bearing 13 between the lower end of the end wall 11 and the lower end of the lid 23. Only 23 is configured to be exposed from the first joint body 1 to the outside.
【0019】第1シール機構3は、第1ジョイント体1
に、これと相対回転不能で回転軸心Q方向には相対移動
可能に装備されるシール部材31と、このシール部材3
1と相対回転しながら接触可能な状態で第2ジョイント
体2に装備されるシール受け部30と、シール部材31
を第1ジョイント体1に対して回り止めする係止機構3
2と、シール部材31をシール受け部30に向けて押圧
付勢する付勢機構33とを設けて構成されている。The first seal mechanism 3 includes a first joint body 1
A seal member 31 which is not rotatable relative thereto and is relatively movable in the direction of the rotation axis Q;
A seal receiving portion 30 provided on the second joint body 2 in a state where the seal receiving portion 30 can be brought into contact with the second joint body 2 while being relatively rotated with respect to
Mechanism 3 for stopping the rotation of the first joint body 1 with respect to the first joint body 1
2 and an urging mechanism 33 for urging the seal member 31 toward the seal receiving portion 30.
【0020】シール受け部30は、第2ジョイント体2
の保持部21に内嵌される本体部30bと、先細り状の
シール作用部30aとから成る炭化珪素製であり、シー
ル作用部30aの上面は、シール部材31との接触に適
した平滑なシール面30cに構成されている。本体部3
0bと保持部21との嵌合部分はOリング24によって
二次シールされている。シール受け部30の内部には、
流体通路61に連通する流体用通路30dが回転軸心Q
上に形成されている。The seal receiving portion 30 includes the second joint body 2
Made of silicon carbide including a main body portion 30 b fitted inside the holding portion 21 and a tapered seal action portion 30 a, and the upper surface of the seal action portion 30 a is suitable for contact with the seal member 31. It has a smooth sealing surface 30c. Body 3
0 b a fitting portion between the holding portion 21 is a secondary sealed by O-ring 24. Inside the seal receiving portion 30,
The fluid passage 30d communicating with the fluid passage 61 has the rotational axis Q
Is formed on.
【0021】シール部材31は、円環状の本体部31a
と、これよりも小径で円筒状の保持部31bとから成る
炭化珪素製であり、保持部31bを端部壁11に形成さ
れた保持孔11aに嵌合させることによって、回転軸心
Q方向にスライド移動自在に支持してある。又、保持孔
11aと保持部31bとはOリング14で二次シールし
てある。本体部31aの底面は、シール受け部30のシ
ール面30cと面接触するべく平滑な接触面31cに形
成されている。又、シール部材31の内部には、流体通
路60に連通する流体用通路3aが回転軸心Q上に形成
されている。The seal member 31 has an annular main body 31a.
And a cylindrical holding portion 31b having a smaller diameter than the holding portion 31b. It is slidably supported. The holding hole 11a and the holding portion 31b are secondarily sealed with an O-ring 14. The bottom surface of the main body 31a is formed as a smooth contact surface 31c so as to make surface contact with the seal surface 30c of the seal receiving portion 30. A fluid passage 3 a communicating with the fluid passage 60 is formed on the rotation axis Q inside the seal member 31.
【0022】係止機構32は、保持孔11aの外周領域
となる端部壁11の底面部から係止ピン32aを下方に
突設するとともに、この係止ピン32aが入り込む係合
凹部32bをシール部材31の本体部31aに形成して
構成され、これら係止ピン32aと係合凹部32bとを
係合させることにより、シール部材31を第1ジョイン
ト体1に対して回転軸心Q方向の移動を許容し、かつ、
相対回転は不能とするものである。The locking mechanism 32 is configured to protrude from the bottom surface of the end wall 11 which is a peripheral region of the holding hole 11a of the locking pin 32a downwardly, sealing the engaging recess 32b of the locking pin 32a enters The sealing member 31 is formed on the main body 31a of the member 31, and the sealing member 31 is moved in the direction of the rotation axis Q with respect to the first joint body 1 by engaging the locking pin 32a with the engaging recess 32b. And, and
Relative rotation is disabled.
【0023】付勢機構33は、シール部材31の本体部
31aの上端部と、これに対向する端部壁11の下端部
との間に介装された複数の巻きバネ33aを備えて構成
され、シール部材31を下方に付勢してシール受け部3
0に付勢接触させるものである。The biasing mechanism 33 includes a plurality of winding springs 33a interposed between the upper end of the main body 31a of the seal member 31 and the lower end of the end wall 11 opposed thereto. , The sealing member 31 is urged downward to
This is to make a zero-contact.
【0024】以上の構成により、第1シール機構3は端
面接触形のメカニカルシールと同様のシール性能を発揮
するものであり、第2ジョイント体2の回転に伴うシー
ル面30cと接触面31cの内側領域3aと、外側領域
(シール部材外部の一例)3bとの間を良好にシールす
る。そして、その良好なシール機能は、研磨液経路Aが
負圧やドライモードに切換わったときでも維持されるよ
うに、各部の寸法が設定されている。With the above structure, the first seal mechanism 3 exhibits the same sealing performance as the mechanical seal of the end face contact type, and the inside of the seal face 30c and the contact face 31c accompanying the rotation of the second joint body 2. The space between the region 3a and the outer region (an example of the outside of the seal member) 3b is sealed well. The dimensions of each part are set such that the good sealing function is maintained even when the polishing liquid path A is switched to the negative pressure or the dry mode.
【0025】図1〜図3に示す第2及び第3シール機構
4,5は、基本的に同じ構造であり、第2ジョイント体
2の外周部である蓋部23と第1ジョイント体1の中間
筒10bとの間に、回転軸心Q方向に沿って並列に装備
されている。第2シール機構4は、側部壁10と蓋部2
3とに介装された端面接触形メカニカルシールであり、
第1シール機構3の外側領域3bの下端部をシールする
ので、それによってその外側領域3bを、後述する冷却
液経路として構成するものである。又、第3シール機構
5は、エアー経路Bをシールするものである。次にそれ
ら構造を、第2シール機構4のもので説明する。尚、括
弧内の符号は第3シール機構5のものを示す。The second and third seal mechanisms 4 and 5 shown in FIGS. 1 to 3 have basically the same structure, and the lid 23 which is the outer peripheral portion of the second joint body 2 and the first joint body 1 have the same structure. It is provided in parallel with the intermediate cylinder 10b along the rotation axis Q direction. The second sealing mechanism 4 includes a side wall 10 and a lid 2.
3 is an end face contact type mechanical seal interposed between
Since the lower end of the outer region 3b of the first seal mechanism 3 is sealed, the outer region 3b is thereby configured as a cooling liquid path described later. The third sealing mechanism 5 seals the air path B. Next, the structure of the second seal mechanism 4 will be described. The reference numerals in parentheses indicate those of the third seal mechanism 5.
【0026】図1〜図3に示すように、側部壁10内周
にOリング42(52)を介して内嵌状に固定保持され
たシール受け部としての静止環43(53)と、蓋部2
3にOリング44(54)を介して回転軸心Q方向に移
動可能に保持されたシール部材としての回転密封環45
(55)と、蓋部23に固定されたスプリングリテーナ
46と、皿バネ47(57)とを備え、静止環43(5
3)と回転密封環45(55)との相対回転摺接作用に
より、第2、第3シール機構4,5の外側領域4aと冷
却液経路3bとのシール、並びに、外側領域4a下端の
シールとを行う。As shown in FIGS. 1 to 3, a stationary ring 43 (53) as a seal receiving portion fixedly held inside the side wall 10 via an O-ring 42 (52) through an O-ring 42, Lid 2
3, a rotary seal ring 45 as a seal member held movably in the direction of the rotational axis Q via an O-ring 44 (54).
And (55), a spring retainer 46 fixed to the lid 23, and a disc spring 47 (57), the stationary ring 43 (5
3) and the rotary seal ring 45 (55), by the relative rotational sliding action, seals the outer region 4a of the second and third seal mechanisms 4, 5 with the coolant path 3b, and seals the lower end of the outer region 4a. And do.
【0027】又、回転密封環45(55)は、その外周
に形成した係合溝45a(55a)にスプリングリテー
ナ46の係合突部46aを係合させて、回転軸心Q方向
自在で、かつ、相対回転不能に第2ジョイント体2に保
持されている。しかして、第1ジョイント体1の側部壁
10に穿設された供給孔11bから、水ポンプ等による
水冷機構15から吐出されて供給される冷却水(冷却液
の一例)8が、外側領域3bで成る冷却液経路(冷却液
循環領域の一例)Cを通って、図示しない排出孔(供給
孔11bと同じものがその反対側に設けてある)から排
出されるようにしてあり、第1シール機構3を外部から
冷却できるようにしてある。The rotary seal ring 45 (55) has an engaging groove 45a (55a) formed on its outer periphery engaged with an engaging projection 46a of the spring retainer 46, so that the rotary seal ring 45 (55) can freely rotate in the direction of the rotation axis Q. And it is held by the second joint body 2 so as not to rotate relatively. Thus, the side wall of the first joint body 1
From the supply hole 11b drilled in the 10, the cooling water supplied is discharged from the water cooling system 15 by the water pump or the like (an example of a cooling liquid) 8, cooling fluid path formed in the outer region 3b (the coolant circulation region Example) Through C, the gas is discharged from a discharge hole (not shown, which is the same as the supply hole 11b provided on the opposite side), and the first seal mechanism 3 can be cooled from the outside. .
【0028】しかして、加圧装置6からの加圧空気10
6aは、中間筒10bの通路70、外側領域4a、開口
通路71d、環状通路71a、連通路71c及び環状通
路71b等から成るエアー経路Bを通って、フランジ部
22から下方に噴出させることができる。又、給排機構
107からの研磨液106は、流体通路60、流体用通
路3a、流体用通路30d、流体通路61等から成る研
磨液経路Aを通って、フランジ部22から下方に噴出さ
せることができる。The compressed air 10 from the pressurizing device 6
6a can be ejected downward from the flange portion 22 through the air path B including the passage 70, the outer region 4a, the opening passage 71d, the annular passage 71a, the communication passage 71c, and the annular passage 71b of the intermediate cylinder 10b. . The polishing liquid 106 from the supply / discharge mechanism 107 is ejected downward from the flange portion 22 through the polishing liquid path A including the fluid passage 60, the fluid passage 3a, the fluid passage 30d, and the fluid passage 61. Can be.
【0029】以上述べたように、ロータリージョイント
101には、研磨液106を通す研磨液経路A、加圧空
気を通すエアー経路B、及び第1シール機構3の冷却水
を通す冷却液経路Cの3経路が形成されており、研磨液
経路A又はエアー経路Bを別途設けていた従来に比べ
て、CMP装置としての構造簡素化が図れるとともに、
コンパクト化も可能なものである。As described above, the rotary joint 101 has a polishing liquid path A through which the polishing liquid 106 passes, an air path B through which pressurized air passes, and a cooling liquid path C through which the cooling water of the first seal mechanism 3 passes. Three paths are formed, and the structure as a CMP apparatus can be simplified as compared with the conventional case where the polishing liquid path A or the air path B is separately provided.
Compactness is also possible.
【0030】第1シール機構3用の冷却液経路Cを持た
ないロータリジョイント101でも良いとともに、第1
ジョイント体1が回転側であり、第2ジョイント体2が
固定側となる構造のロータリジョイント101でも良
い。The rotary joint 101 having no coolant path C for the first seal mechanism 3 may be used.
The rotary joint 101 may have a structure in which the joint body 1 is on the rotating side and the second joint body 2 is on the fixed side.
【図1】ロータリジョイントの構造を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a rotary joint.
【図2】第1シール機構の構造を示す拡大断面図であ
る。FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a structure of a first seal mechanism.
【図3】第2、第3シール機構の構造を示す拡大断面図
である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a structure of a second and third seal mechanisms.
【図4】CMP装置の概略を示す原理図である。FIG. 4 is a principle view schematically showing a CMP apparatus.
【図5】ウェハへの研磨液及び加圧空気の供給状態を示
す作用図である。FIG. 5 is an operation diagram showing a state in which a polishing liquid and pressurized air are supplied to a wafer.
1 第1ジョイント体 2 第2ジョイント体 3 第1シール機構 3a,30d 流体用通路 30 シール受け部 31 シール部材 33 付勢機構 60,61 流体通路 C 冷却液経路 Q 回転軸心DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st joint body 2 2nd joint body 3 1st seal mechanism 3a, 30d Fluid passage 30 Seal receiving part 31 Seal member 33 Urging mechanism 60, 61 Fluid passage C Coolant path Q Rotation axis
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F16L 27/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F16L 27/08
Claims (2)
用いられる流体用ロータリジョイントであって、 研磨液を通す研磨液経路と加圧空気を通すエアー経路と
が各々貫通形成された第1ジョイント体と第2ジョイン
ト体とを設け、第1ジョイント体内に第2ジョイント体
を相対回転自在に内嵌させると共に、両ジョイント体の
各研磨液経路を回転軸心上でシール機構を介して相互に
連通させる一方、両ジョイント体の各エアー経路を第1
ジョイント体の内周面と第2ジョイント体の外周面との
間でシール機構を介して相互に連通させ、上記各シール
機構を、一方のジョイント体に対して相対回転不能で回
転軸心方向には相対移動可能なシール部材と、このシー
ル部材を他方のジョイント体に設けたシール受け部に向
けて押圧付勢する付勢機構とを有するメカニカルシール
機構でそれぞれ形成すると共に、研磨液経路をシールする上記シール機構の付勢機構とし
て巻きバネを用いる一方、 エアー経路をシールするシー
ル機構の付勢機構として皿バネを用いていることを特徴
とする流体用ロータリジョイント。1. A fluid rotary joint for use in a chemical mechanical polishing apparatus, wherein a first joint body and a second joint each having a polishing liquid path for passing a polishing liquid and an air path for passing pressurized air formed therethrough. And a second joint body is fitted inside the first joint body so as to be relatively rotatable, and the polishing liquid paths of both joint bodies are communicated with each other via a seal mechanism on a rotation axis. First air path of joint body
The inner peripheral surface of the joint body and the outer peripheral surface of the second joint body are communicated with each other via a seal mechanism, and each of the seal mechanisms is not rotatable relative to one of the joint bodies in the rotational axis direction. Are formed by a mechanical seal mechanism having a relatively movable seal member and an urging mechanism for urging the seal member toward a seal receiving portion provided on the other joint body, and seal the polishing liquid path. As an urging mechanism for the above seal mechanism
A rotary joint for fluid, wherein a disc spring is used as an urging mechanism of a sealing mechanism for sealing an air path while using a spiral spring.
行うための装置に用いられる請求項1記載の流体用ロー
タリジョイントであって、 上記研磨液経路をシールするシール機構の周囲に、この
シール機構冷却用の冷却液循環領域を設けていることを
特徴とする流体用ロータリジョイント。2. The fluid rotary joint according to claim 1, which is used in an apparatus for performing wafer polishing in a semiconductor manufacturing process, wherein said fluid rotary joint is provided around said seal mechanism for sealing said polishing liquid path. A rotary joint for fluid, characterized by comprising a cooling liquid circulation region of (1).
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10082764A JP3005643B2 (en) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | Rotary joint for fluid |
| US09/403,200 US6412822B1 (en) | 1998-02-18 | 1998-11-30 | Rotary joint |
| EP98956003A EP0981000B1 (en) | 1998-02-18 | 1998-11-30 | Rotary joint |
| DE69825266T DE69825266T2 (en) | 1998-02-18 | 1998-11-30 | ROTARY CLUTCH |
| PCT/JP1998/005394 WO1999042748A1 (en) | 1998-02-18 | 1998-11-30 | Rotary joint |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10082764A JP3005643B2 (en) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | Rotary joint for fluid |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10082764A Expired - Fee Related JP3005643B2 (en) | 1998-02-18 | 1998-03-12 | Rotary joint for fluid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3005643B2 (en) |
-
1998
- 1998-03-12 JP JP10082764A patent/JP3005643B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| JPH11257561A (en) | 1999-09-21 |
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