JP2007007501A - 基板洗浄ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】 各種サイズの異物を除去でき、基板への押し付け量を容易に調整でき、ブラシの自己洗浄が可能な基板洗浄ブラシを提供する。
【解決手段】 帯状の長い金具に毛束を挟んでなるチャンネルブラシ２０を設けて当該チャンネルブラシ２０をローラ状のブラシシャフト１０外周に数本等間隔で配列させて螺旋状に巻きつけてなり回転させることで基板表面の洗浄液を等間隔であいたブラシの目に沿って排出させながら洗浄する基板洗浄ブラシであって、ブラシシャフト１０の外周にチャンネルブラシ２０ａ、２０ｂ、２０ｃを３本配列させて傾斜角度が５〜１５度で螺旋状に巻きつけるとともに、この３本配列した各チャンネルブラシ２０は毛の太さ（Ｌ、Ｍ、Ｓ）が各々異なり、配列順に洗浄液の水圧に倒れず排出できる硬さから段階的に柔らかくなるように設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、基板洗浄ブラシに係り、より詳細には、ローラ状のブラシシャフトに帯状の毛束を挟んでなるチャンネルブラシを螺旋状に巻いてなり回転させることで、例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＴＰＳ−ＴＦＴなどを含むＦＰＤや半導体の基板表面を洗浄する基板洗浄ブラシに関する。

従来の基板洗浄ブラシは、例えば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、ＬＴＰＳ−ＴＦＴなどを含むＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）や半導体の基板表面を洗浄するローラ状のブラシであって、帯状に毛束を挟んでなるチャンネルブラシを、ローラ状のブラシシャフトの外周に数本等間隔に配列させて螺旋状に巻きつけ、このチャンネルブラシを巻いた形成部と、間隔をあけた非形成部とを各々設けることで、回転させて基板表面を洗浄する際、非形成部を伝わって流れる洗浄液の流れにより基板上の汚れを速やかにブラシの外側へ排出できる構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
実開昭６２−８７４３５号公報

前述した構造による基板洗浄ブラシの実施の形態を、図４を参照して説明する。図４は、このような形成部Ｃと非形成部Ｄとを各々設けた従来の基板洗浄ブラシの一実施形態を示す構成図である。
図４に示すように、従来の基板洗浄ブラシの一実施形態は、帯状の長い金具（図示せず）に２つ折に曲げた毛束を挟んでなるチャンネルブラシ４０を設け、このチャンネルブラシ４０を数本等間隔で配列させて外周に螺旋状に巻きつけるローラ（円柱）状のブラシシャフト３０を備え、このブラシシャフト３０の外周にチャンネルブラシ４０を複数配列させて間隔をあけて螺旋状に巻いた形成部Ｃと、この間隔をあけた非形成部Ｄとの両方を各々同時に備えている。

このような構成からなる従来の基板洗浄ブラシの一実施形態を用いる場合、まず、基板（図示せず）に洗浄液を吹き付けながら回転させ、この表面にブラシシャフト３０の回転により同時に回転する螺旋状のチャンネルブラシ４０（形成部Ｃ）を当接させることで洗浄工程を実行する。これにより基板（図示せず）の表面では、チャンネルブラシ４０で擦り取られた汚れが洗浄液とともに流れて非形成部Ｄに達した後、この回転する非形成部Ｄを伝わって速やかに外側へ流されるため、汚れの再付着を防止できる。

このように従来の基板洗浄ブラシは、帯状のチャンネルブラシ４０をローラ状のブラシシャフト３０の外周に複数間隔をあけて巻きつけ、この間隔をあけたブラシの目（即ち、非形成部Ｄ）を設けることで、当該非形成部Ｄに伝わって流れる洗浄液によって基板の汚れを再付着させることなく素早く外側に排出できるように形成していた。

しかしながら、従来の基板洗浄ブラシでは、図４に示したように、ブラシシャフト３０の外周に複数本巻きつけるチャンネルブラシ４０が全て同じ毛の太さ（硬さ）で形成されており、このチャンネルブラシ４０の毛の太さによって洗浄工程で除去できる異物のサイズが絞られてしまい、例えば、太い毛のサイズでは小さい異物をはじいてしまい、細い毛では柔らかいため大きい異物を掃き出す硬さがない。即ち、太い毛がＬサイズ、中位の毛がＭサイズ、細い毛がＳサイズとした場合、従来の基板洗浄ブラシでは、この毛の太さＬ、Ｍ、Ｓいずれか一つのサイズのみ用いるため、Ｌ、Ｍ、Ｓ全てに対応した異物を除去することができないという不具合があった。
また、従来の基板洗浄ブラシでは、基板にチャンネルブラシ４０を押し付ける量（圧力）により高い洗浄効果を得ているが、例えば、前述したチャンネルブラシ４０の毛が太い（硬い）場合には押し付け量の調整（基板の回転または搬送を止めない程度の押し付け量に調整）が困難で自由度が無く、逆に、毛が細い（柔らかい）場合には洗浄液の圧力で毛が寝てしまい基板に強く接触させることができなかった。従って、チャンネルブラシ４０を基板に接触させて効果的に洗浄する、基板への最適な押し付け量を設定することが困難であるという不具合があった。
さらに、従来の基板洗浄ブラシでは、特に、細い毛のみ用いた場合、洗浄液の圧力で毛が寝てしまい、毛の中に洗浄液が効果的に入り込まずに流れてしまうため、毛の中に小さい異物が残存して自己洗浄ができず、メンテナンスとしてチャンネルブラシを定期的に手洗いする必要があった。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的は、各種サイズの異物を除去でき、基板への押し付け量を容易に調整でき、ブラシの自己洗浄が可能な基板洗浄ブラシを提供することにある。

本発明は上述した課題を解決するために、帯状の長い金具に毛束を挟んでなるチャンネルブラシを設けて当該チャンネルブラシをローラ状のブラシシャフト外周に数本等間隔で配列させて螺旋状に巻きつけてなり回転させることで基板表面の洗浄液を等間隔であいたブラシの目に沿って排出させながら洗浄する基板洗浄ブラシであって、ブラシシャフトの外周にチャンネルブラシを３〜６本の数本配列させて傾斜角度が５〜１５度で螺旋状に巻きつけるとともに、この数本配列した各チャンネルブラシは毛の太さが各々異なり、配列順に洗浄液の水圧に倒れず排出できる硬さから段階的に柔らかくなるように設ける。

ここで、チャンネルブラシは、数本配列した配列順に従って、洗浄液の水圧に倒れない０．１〜０．０８ｍｍの毛の太さによる硬さから始まり、その他の毛の太さが０．０８〜０．０２ｍｍの範囲内で徐々に細くして段階的に柔らかくなるように設けることが好ましい。また、チャンネルブラシは、毛の太さに加えて、材質を変えることで更に段階的に柔らかく設けることが好ましい。また、チャンネルブラシは、ブラシシャフトの外周に複数本巻き始める端部と、この端部から１週巻いた数本との間の幅を、広く設けて巻くことで、この幅に洗浄液を多く流入させることが好ましい。

以上、本発明による基板洗浄ブラシによれば、ブラシシャフトの外周に複数本巻きつけるチャンネルブラシが毛の太さを変えて各々異なる硬さに形成しているため、この硬さが異なる各チャンネルブラシに応じて種々の洗浄及び各種異物の除去が可能になる。
また、本発明による基板洗浄ブラシによれば、前述した毛の太さにより各種硬さが異なるチャンネルブラシを設けているため、このチャンネルブラシの硬さを各々調整することで、基板に接触させる押し付け量も自由に調整することができ、最適な押し付け量を容易に設定することができる。
さらに、本発明による基板洗浄ブラシによれば、ブラシシャフトの外周に毛の太さにより各種硬さが異なるチャンネルブラシを配列させて螺旋状に巻いているため、この巻き初めの硬い毛束と、一週巻いた硬い毛束との間に、柔らかい毛束が介在する構造に形成しているため、この硬い毛束の間で洗浄液が滞留して柔らかい毛束を自己洗浄することが可能になる。

次に、添付図面を参照して本発明による基板洗浄ブラシの実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明による基板洗浄ブラシの一実施形態を示す構成図である。また、図２は、図１に示したチャンネルブラシ２０の詳細を示す図であり、図２（ａ）は側部から見た側面図を、図２（ｂ）は斜めから見た全体斜視図を各々示している。また、図３は、図１に示した基板洗浄ブラシにより基板を洗浄している状態を示す図である。

図１に示すように、本発明による基板洗浄ブラシの一実施形態は、図４に示した従来技術と同様に、例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＬＴＰＳ−ＴＦＴなどを含むＦＰＤや半導体の基板表面を洗浄するローラ状のブラシであって、帯状の長い金具２２に毛束２４（図２参照）を挟んでなるチャンネルブラシ２０を設け、このチャンネルブラシ２０をローラ状のブラシシャフト１０外周に数本等間隔で配列させて螺旋状に巻きつけてなり回転させることで基板１（図３参照）表面の洗浄液を等間隔であいたブラシの目に沿って排出させながら洗浄するように形成されている。また、本実施の形態では、図４に示した従来技術とは異なり、ブラシシャフト１０の外周にチャンネルブラシ２０を３〜６本の数本（図１では３本：２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を配列させて、図１に示した傾斜角度αを５〜１５度傾けて螺旋状に巻きつけるとともに、この数本配列した各チャンネルブラシは毛の太さ（Ｌ、Ｍ、Ｓ）が各々異なり、配列順に洗浄液の水圧に倒れず排出できる硬さから段階的に柔らかくなるように設けている。即ち、本実地の形態は、一つのブラシシャフト１０に毛の太さ（Ｌ、Ｍ、Ｓ）を各々変えることで異なる種々の硬さを備えることで、基板１の表面を、柔らかい毛束から順番に硬い毛束に移行させて洗浄して種々の異物を全て除去するとともに、この太い毛（Ｌ）の間（Ｂ）で洗浄液を滞留させて細い毛（Ｍ、Ｓ）の自己洗浄効果を高め、汚れ難く寿命が延びるように形成したものである。

ここで、ブラシシャフト１０は、図示されていないがローラ状の外周を回転させる軸を設けて支持されており、洗浄時にＦＰＤの基板表面まで移動してチャンネルブラシ２０を巻いた外周を当接させることで洗浄可能に設けられている。
また、チャンネルブラシ２０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、チャンネル材（薄い鋼板）を帯状に長く延在して両側をコの字に屈曲させた金具２２を備え、この金具２２に二つ折に曲げた毛束２４を挟み込んで機械加工でクランプ植毛することで形成されている。このチャンネルブラシ２０は、３〜６の数本（図１では３本：２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）を等間隔に配列させて１束とし、この１束の状態でブラシシャフト１０の一端側から外周の直径方向を基準とした傾斜角度αを５〜１５度傾斜させながら螺旋（スパイラル）状に他端側まで巻きつけて固定している。ここで、チャンネルブラシ２０は、ブラシシャフト１０の外周に複数本配列させて前述した傾斜角度αで巻く場合、その巻く本数によって異なるが、この等間隔に配列させる幅をほぼ１０〜１５ｍｍにすることが好ましい。また、チャンネルブラシ２０は、ブラシシャフト１０の外周に巻きつける本数を増やすことにより、螺旋状の傾斜角度を調整することができ、この傾きが大きいほど基板１上の洗浄液を回転軸方向に対して早く移動させる洗浄液の流れを任意に作ることが出来る。これにより、剥離した異物が基板１上に滞留する時間を短縮することが出来、再付着を防止するとともに液切り性能を向上させる効果がある。

また、チャンネルブラシ２０は、ブラシシャフト１０に巻きつける複数本（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）の各硬さが各々異なるように毛の太さを変えて形成している。例えば、図１に示したようにブラシシャフト２０一端に３本巻きつける場合、配列した外側のチャンネルブラシ２０ａが太い毛のＬサイズ、次のチャンネルブラシ２０ｂが中位の毛のＭサイズ、最後のチャンネルブラシ２０ｃが細い毛のＳサイズのように、種々の太さにして各々硬さを変えるように形成している。より詳しく説明すると、チャンネルブラシ２０は、数本配列した配列順に従って、Ｌサイズが毛の太さ０．１〜０．０８ｍｍで洗浄液の水圧では倒れない硬さに形成し、その他、ＳサイズやＭサイズなどの毛の太さが０．０８〜０．０２ｍｍの範囲内で徐々に細くして段階的に柔らかくなるように設けている。このチャンネルブラシ２０は、図１に示したＬ、Ｍ、Ｓのように３本を巻きつける場合、例えば、各々の太さをＬサイズが０．１ｍｍ、Ｍサイズが０．０７ｍｍ、Ｓサイズが０．０２ｍｍに設定することが好ましい。

このような本実施の形態では、図１に示したように、太い毛のＬサイズと螺旋状に巻いて１週したＬサイズとの間Ｂに、細くて柔らかいＭサイズとＳサイズとが各々介在するように形成されている。ここで、太い毛のＬサイズは基板１上の洗浄液を掃き出す際に水圧に負けて倒れない毛の太さに形成されているのに対し、細くて柔らかいＭサイズまたはＳサイズは水圧に負けて倒れてしまう程度の太さに形成されている。即ち、基板１上の洗浄液の水圧で毛が倒れてしまうＭサイズまたはＳサイズを、水圧に負けない太い毛のＬサイズの間Ｂに介在させることで、この間Ｂに滞留する洗浄液により自己洗浄されるように設けたものである。また、チャンネルブラシ２０は、このように毛のサイズ（太さ）を変えて異なる硬さに設けることで、基板表面を太いＬサイズから細いＳサイズやＭサイズまでの毛によって種々の硬さで洗浄できるという効果を奏している。さらに、このように毛のサイズ（太さ）を変えて設けることにより、この異なる毛の太さに応じて種々の大きさの異物を全て除去することが可能になる。

尚、本実施の形態では、毛の太さを変えた実施例を詳細に説明したが、例えば、毛の太さに加えて、材質を変えてナイロン（６ナイロン、６１０ナイロン、６１２ナイロン等）、またはＰＦＡ（フッ素系樹脂）などの種々の材質からなる毛を用いることで更に段階的に柔らかく設けることも可能である。即ち、チャンネルブラシ２０は、毛の太さを変えて同時にその材質を変えることで、例えば、洗浄液によって細い毛にすると溶けてしまう材質であっても、他の材質に変えることで対応できるように形成している。

ところで、チャンネルブラシ２０は、図１に示したように、太い毛のＬサイズ間Ｂに多くの洗浄液を滞留させるために、例えば、ブラシシャフト１０の外周に複数本巻き始める端部と、この端部から１週巻いた複数本との幅Ａ（即ち、複数本のチャンネルブラシ２０を巻く時のピッチ幅）を、広く設けて巻くことで、この広い幅Ａに洗浄液を多く流入させるように設けている。この幅Ａは、前述したチャンネルブラシ２０を複数本配列させる等間隔の幅（１０〜１５ｍｍ）よりも大きく設けており、例えば、１５〜２０ｍｍ程度に形成されている。このように、図１に示した太いＬサイズ間の幅Ｂは、チャンネルブラシ２０をブラシシャフト１０の外周に巻きつけるピッチ幅Ａを調整することで広く設けることができ、洗浄液がより多く流入するように形成できる。

このように形成された本発明による基板洗浄ブラシの一実施の形態を用いてＦＰＤの基板表面を洗浄する場合、図３に示すように、まず、基板１に洗浄液を吹き付けながら搬送し、この表面にブラシシャフト１０の回転により回転する螺旋状のチャンネルブラシ２０を当接させることで洗浄工程を実行する。ここで、基板１は、ブラシシャフト１０がローラ状に延在する方向に対して直交する方向に搬送され、この搬送する表面を横切るように螺旋状のチャンネルブラシ２０を配置し、この螺旋部が回転しながら軸方向（液流れの方向）に接触移動することで洗浄される。この際、チャンネルブラシ２０は、従来技術とは異なり、図３に示した基板１の表面を一端側から回動しながら硬さが異なる毛が順に当接しており、まず一番太い（硬い）Ｌサイズが当接し、次に中位の太さ（硬さ）のＭサイズが当接するとともに、最後に毛が細くて柔らかいＳサイズが当接することで、３段階の硬さにより軸方向に複数回洗浄できることが分かる。また、チャンネルブラシ２０は、一番毛が太いＬサイズ間（図１に示した間Ｂ）に洗浄後の汚れを洗浄液とともに滞留させ、回転することで速やかに液流れ方向他端の外側に移動させて排出している。そして、チャンネルブラシ２０は、毛が太いＬサイズ間（図１に示した間Ｂ）に洗浄液を滞留させることにより、この間Ｂに介在する細くて柔らかいＭサイズやＳサイズの毛を自己洗浄するとともに、柔らかい毛の中に残留してしまう小さな異物を洗浄して同時に排出することができる。

このように本発明による基板洗浄ブラシの一実施の形態によると、ブラシシャフト１０の外周に複数本巻きつけるチャンネルブラシ２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ）が毛の太さを変えて各々異なる硬さに形成しているため、この硬さが異なる各チャンネルブラシ２０に応じて種々の洗浄及び各種異物の除去が可能になる。例えば、太い毛のＬサイズ、中位の毛のＭサイズ、細い毛のＳサイズを全て備えたチャンネルブラシ２０の場合、このＬ、Ｍ、Ｓのサイズに対応する大小種々の異物を全て除去することができる。
また、本発明による基板洗浄ブラシの一実施形態によると、前述した毛の太さ（Ｌ、Ｍ、Ｓ）により各種硬さが異なるチャンネルブラシ２０を設けているため、このチャンネルブラシ２０の硬さを各々調整することで、基板１に接触させる押し付け量も自由に調整することができ、最適な押し付け量を容易に設定することができる。
さらに、本発明による基板洗浄ブラシの一実施形態によると、ブラシシャフト１０の外周に毛の太さを変えて各種硬さが異なる複数本のチャンネルブラシ２０を配列させて螺旋状に巻きつけるため、この巻き初めの太いＬサイズと、一週巻いた太いＬサイズとの間Ｂ（図１参照）に、細くて柔らかいＭサイズやＳサイズの毛が介在する構造になり、太いＬサイズの間Ｂに洗浄液が滞留して柔らかいＭサイズやＳサイズの毛束を自己洗浄することが可能になる。よって、自己洗浄能力が高くなり、メンテナンスする間隔を長くでき、逆回転させることにより、さらに自己洗浄性を上げることができる。

以上、本発明による基板洗浄ブラシの一実施の形態を詳細に説明したが、本発明は前述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、ＦＰＤの基板を搬送して洗浄する基板洗浄ブラシの実施の形態を詳細に説明したが、これに限定されるものではなく、半導体基板を回転台に把持させて回転させながら洗浄する半導体基板の洗浄にも採用することが可能である。

本発明による基板洗浄ブラシの一実施形態を示す構成図。 図１に示したチャンネルブラシの詳細を示す図。 図１に示した基板洗浄ブラシにより基板を洗浄している状態を示す図。 従来の基板洗浄ブラシの一実施形態を示す構成図。

符号の説明

１ 基板
１０ ブラシシャフト
２０ チャンネルブラシ
２２ 金具
２４ 毛束

Claims (4)

1. 帯状の長い金具に毛束を挟んでなるチャンネルブラシを設け、当該チャンネルブラシをローラ状のブラシシャフト外周に数本等間隔で配列させて螺旋状に巻きつけてなり回転させることで基板表面の洗浄液を前記等間隔であいたブラシの目に沿って排出させながら洗浄する基板洗浄ブラシにおいて、
   前記ブラシシャフトの外周に前記チャンネルブラシを３〜６本の数本配列させて傾斜角度が５〜１５度で螺旋状に巻きつけるとともに、この数本配列した前記各チャンネルブラシは毛の太さが各々異なり、配列順に前記洗浄液の水圧に倒れず排出できる硬さから段階的に柔らかくなるように設けたことを特徴とする基板洗浄ブラシ。
2. 請求項１に記載の基板洗浄ブラシにおいて、
   前記チャンネルブラシは、前記数本配列した配列順に従って、前記洗浄液の水圧に倒れない０．１〜０．０８ｍｍの毛の太さによる硬さから始まり、その他の毛の太さが０．０８〜０．０２ｍｍの範囲内で徐々に細くして段階的に柔らかくなるように設けたことを特徴とする基板洗浄ブラシ。
3. 請求項１または２に記載の基板洗浄ブラシにおいて、
   前記チャンネルブラシは、前記毛の太さに加えて、材質を変えることで更に段階的に柔らかく設けたことを特徴とする基板洗浄ブラシ。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の基板洗浄ブラシにおいて、
   前記チャンネルブラシは、前記ブラシシャフトの外周に複数本巻き始める端部と、この端部から１週巻いた数本との間の幅を、広く設けて巻くことで、この幅に洗浄液を多く流入させることを特徴とする基板洗浄ブラシ。

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