JP2010115587A - 洗浄ブラシ及び洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は基板を洗浄ブラシで洗浄する際、洗浄効果を向上させることができるようにした洗浄ブラシを提供することにある。
【解決手段】基板の板面を洗浄するための洗浄ブラシであって、
ブラシ軸１５と、ブラシ軸に設けられた太さの異なる複数種の毛材１６ａ，１６ｂとを具備する。
【選択図】 図３

Description

この発明は搬送される基板を洗浄するための洗浄ブラシ及びその洗浄ブラシが用いられた洗浄装置に関する。

たとえば、液晶表示装置や半導体装置の製造工程においては、ガラス板や半導体ウエハなどの基板を高い清浄度で洗浄することが要求される工程がある。基板を洗浄する方式としては、洗浄液中に基板を浸漬するディップ方式や基板を一枚ずつ洗浄する枚葉方式があり、最近では高い清浄度で洗浄することができる枚葉方式が採用されることが多くなってきている。

枚葉方式の１つとして回転駆動される洗浄ブラシを用いて洗浄する洗浄装置が知られている。この洗浄装置は上記基板を搬送ローラによって所定方向に搬送するとともに、この基板の搬送経路に上記洗浄ブラシを配置し、この洗浄ブラシを回転させながら毛材を上記基板の板面に所定の圧力で接触させ、かつその接触箇所に洗浄液を供給することで、上記基板を洗浄するようにしている。

従来、上記構成の洗浄ブラシとしては特許文献１に示される構成のものが知られている。すなわち、合成樹脂繊維などによって形成された所定長さの毛材を複数本束ねて２つに折り曲げる。一方、ステンレス鋼などの金属製の帯状板を断面Ｕ字状に折り曲げてホルダとする。

そして、上記毛材の折り曲げ部分を上記ホルダ内に入れてから、このホルダをかしめることで、上記毛材の折り曲げ部分をホルダによって保持する。そして、毛材を保持した上記ホルダを、ブラシ軸の外周面に螺旋状に巻装することで、上記洗浄ブラシを形成するようにしていた。
特開２００３−１４５０６０号公報

従来の洗浄ブラシは、ブラシ軸に装着される毛材の太さ或いは硬さが１つの種類だけであった。つまり、予め設定された洗浄条件に応じて所定の線径や硬さの１種類の毛材だけを用いるようにしていた。

そのため、たとえば太い毛材を用いた場合、毛材を基板の板面に所定の圧力で接触させたとき、基板の表面に付着した残渣やパーティクルなどの汚れを物理的に除去する点では所定の効果が得られる。しかしながら、太い毛材は折れ曲がり難いばかりか、微細な部分に入り込み難いから、基板の板面から汚れを均一に除去できないということがある。

それに対して細い毛材を用いた場合、基板の板面の微細な部分にも均一に接触するから、洗浄効果が均一になり易いということがあるが、細い毛材は折れ曲がり易いため、基板の板面に強く付着した汚れを良好に除去することができないということがある。

一方、硬い毛材を用いた場合、基板に強く付着した残渣やパーティクルなどの汚れを物理的に除去するという点で所定の効果が得られるものの、硬い毛材は基板に均一に接触し難いため、基板の汚れを均一に除去できないということがある。

それに対して柔らかい毛材を用いた場合、毛材は基板の板面に対して均一に接触し易いから、汚れの除去を均一に行なうことができるということがある。しかしながら、柔らかい毛材は折れ曲がり易いから、基板の板面に強く付着した汚れを良好に除去することができないということがある。

このように、１つの種類の毛材を用いて構成された洗浄ブラシはその毛材の種類によってメリットを有する反面、デメリットもあるので、基板の汚れ状態によっては十分な洗浄効果が得られないということが生じる。

この発明は、基板に付着した汚れを均一に、しかも基板の汚れ状態に係らずに確実に洗浄することができるようにした洗浄ブラシ及びその洗浄ブラシを用いた洗浄装置を提供することにある。

この発明は、基板の板面を洗浄するための洗浄ブラシであって、
ブラシ軸と、
このブラシ軸に設けられた太さの異なる複数種の毛材と
を具備したことを特徴とする洗浄ブラシにある。

この発明は、基板の板面を洗浄するための洗浄ブラシであって、
ブラシ軸と、
このブラシ軸に設けられた硬さの異なる複数種の毛材と
を具備したことを特徴とする洗浄ブラシにある。

複数種の毛材はそれぞれホルダに保持されていて、上記ブラシ軸には複数のホルダが螺旋状に多条巻されていることが好ましい。

この発明は、所定方向に搬送される基板の板面を回転駆動される洗浄ブラシによって洗浄する洗浄装置であって、
上記洗浄ブラシは請求項１に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置にある。

この発明は、所定方向に搬送される基板の板面を回転駆動される洗浄ブラシによって洗浄する洗浄装置であって、
上記洗浄ブラシは請求項２に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置にある。

この発明によれば、ブラシ軸に、太さ或いは硬さの異なる複数種の毛材を設けるようにしたから、基板を均一に、しかも強く付着した汚れを良好に洗浄することが可能となる。

以下、この発明の実施の形態を説明する。

図１と図２はこの発明の一実施の形態に係る洗浄装置を示し、この洗浄装置は洗浄槽１を備えている。この洗浄槽１の一端面には搬入口２が形成され、他端面には搬出口３が形成されている。

上記洗浄槽１の内部には搬送機構４を構成する複数の搬送軸５が所定間隔で回転可能に配置されている。各搬送軸５には複数の支持ローラ６が所定間隔で設けられている。各搬送軸５は図示しない駆動装置によって所定方向に回転駆動されるようになっている。

それによって、上記搬入口２から洗浄槽１内に搬入された基板７は下面が支持ローラ６に支持されて図１に矢印で示す所定方向に搬送されるようになっている。
上記洗浄槽１内には、上下２本で対をなす洗浄ブラシ１１が軸線を基板７の搬送方向に対して交差させて配置されている。一対の洗浄ブラシ１１の一方は、その軸方向一端側に連結された駆動モータ１２によって回転駆動され、他方の洗浄ブラシ１１には一方の洗浄ブラシ１１の回転が図示しない歯車やプーリを介して伝達されるようになっている。それによって、図１に矢印で示すように上の洗浄ブラシ１１は基板７の搬送方向と逆方向に回転駆動され、下の洗浄ブラシ１１は基板７の搬送方向と同方向に回転駆動されるようになっている。各洗浄ブラシ１１には図１に示す洗浄ノズル１３から噴射される洗浄液Ｌが供給されるようになっている。

上記搬送機構４によって洗浄槽１の搬入口２から内部に搬入された基板７は、その上面と下面とが上下一対の洗浄ブラシ１１によって擦られて洗浄され、洗浄後に搬出口３から搬出される。

上記洗浄ブラシ１１は、図３に示すようにステンレス鋼などの耐蝕性を備えた金属によって中空状に形成されたブラシ軸１５を有する。このブラシ軸１５の外周面には第１の毛材１６ａと、この第１の毛材１６ａと同じ材料によって異なる太さに形成された第２の毛材１６ｂが後述するように設けられる。

すなわち、上記第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂは、ナイロンなどの合成樹脂繊維によって形成されていて、たとえば第１の毛材１６ａの線径は０．０３ｍｍ、第２の毛材１６ｂの線径は０．０５ｍｍに設定されている。つまり、第２の毛材１６ｂは第１の毛材１６ａよりも太いものが用いられている。第１の毛材１６ａと第２毛材１６ｂは同じ材料で太さが異なるから、第１の毛材１６ａよりも第２の毛材１６ｂの方が硬くなっている。

なお、第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂの線径は、第１の毛材１６ａが０．０５ｍｍで、第２の毛材１６ｂの線径が０．０９ｍｍであってもよく、第１の毛材１６ａが０．０３ｍｍで、第２の毛材１６ｂの線径が０．０９ｍｍであってもよく、要は第１の毛材１６ａに比べて第２の毛材１６ｂを太くするとともに、これら毛材１６ａ、１６ｂの硬さに差が生じるようにすればよい。

第の１毛材１６ａと第２の毛材１６ｂは複数本ずつ纏められ、第の１毛材１６ａは第１のホルダ１８ａに保持され、第２の毛材１６ｂは第２のホルダ１８ｂに保持される。上記第１、第２のホルダ１８ａ，１８ｂは図４（ａ），（ｂ）に示すようにステンレス鋼などの耐蝕性を有する帯状金属をＵ字状に折り曲げて形成されている。

そして、第１、第２のホルダ１８ａ，１８ｂの溝１９内には、複数本ずつ纏められて２つに折られた上記第１、第２の毛材１６ａ、１６ｂがそれぞれの折り曲げ部分を芯材２１とともに挿入し、その状態で上記第１、第２のホルダ１８ａ、１８ｂをかしめる。それによって、上記第１のホルダ１８ａには第１の毛材１６ａが保持され、第２のホルダ１８ｂには第２の毛材１６ｂが保持される。

第１の毛材１６ａを保持した第１のホルダ１８ａと、第２の毛材１６ｂを保持した第２のホルダ１８ｂは、上記ブラシ軸１５の外周面に螺旋状に多条巻き、この場合は二条巻きされる。それによって、ブラシ軸１５には第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂが上記第１のホルダ１８ａと第２のホルダ１８ｂによって一体的に、しかもブラシ軸１５の軸線方向に対して交互に位置する状態で保持されることになる。

上記構成の洗浄装置によれば、基板７が搬送機構４の支持ローラ６に支持されて搬入口２から洗浄槽１内に搬送されると、この基板７の上下面は、この基板７の搬送方向と逆方向に回転駆動される上下一対の洗浄ブラシ１１によって洗浄される。

各洗浄ブラシ１１には同じ材質で太さの異なる第１の毛材１６と第２の毛材１７が設けられている。つまり、第１の毛材１６ａは第２の毛材１６ｂよりも線径が細く、しかも柔らかい。

そのため、洗浄ブラシ１１の第１の毛材１６ａは、基板７との接触圧によって比較的容易に変形するから、基板７の板面に回路パターンなどによる微細な凹凸があっても、その基板７の板面の全体に対して大きな接触面積で均一に接触する。したがって、基板７の板面の汚れを均一に除去することになる。

それに対して第２の毛材１６ｂは、基板７との接触圧によって第１の毛材１６ａに比べて変形し難いから、接触面積が小さくなり、基板７の板面全体を均一に洗浄することができないということがあるから、基板７の板面に微細な凹凸があるような場合には、その凹部内を確実にブラシ洗浄できないことがある。

しかしながら、第２の毛材１６ｂは、変形し難い分だけ基板７の板面を強く擦ることになる。そのため、基板７の板面に強く付着して第１の毛材１６ａでは除去することができなかった汚れであっても、第２の毛材１６ｂによって良好に除去することが可能となる。

したがって、第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂが設けられた洗浄ブラシ１１によって基板７をブラシ洗浄すれば、これら第１、第２の毛材１６ａ，１６ｂの相乗効果によって基板７の板面を全体にわたって均一に、しかも強く付着した汚れであっても良好に洗浄除去することができるから、洗浄効果を高めることが可能となる。

つまり、第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂは太さと硬さの両方が異るため、細くて柔らかな毛材１６ａは基板７の板面の微細な部分に入り込んで板面全体を均一にブラシ洗浄することができ、太くて硬い毛材１６ｂは付着度合の高い汚れを良好に除去することができる。

第１の実施の形態では同じ材料の第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂの太さを変えることで、これら毛材の硬さを変えたが、異なる材料を用いて第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂの太さと硬さの両方を違えてもよい。

図５はこの発明の第２の実施の形態を示す。この実施の形態の洗浄ブラシ１１Ａはブラシ軸１５に太さがそれぞれ異なる３種類の毛材、つまり第１乃至第３の毛材１６ａ〜１６ｃが設けられている。

上記第１の毛材１６ａは第２の毛材１６ｂよりも細く、第２の毛材１６ｂは第３の毛材１６ｃよりも細くなっている。たとえば、第１の毛材１６ａの線径は０．０３ｍｍ、第２の毛材１６ｂの線径は０．０５ｍｍ、第３の毛材１６ｃの線径は０．０９ｍｍとなっている。

第１乃至第３の毛材１６ａ〜１６ｃは第１の実施の形態と同様、複数本ずつ纏められて２つに折り曲げられ、その折曲げ部分に芯材２１（図４（ａ），（ｂ）に示す）を設けてそれぞれ第１乃至第３のホルダ１８ａ〜１８ｃの溝１９に挿入した後、各ホルダ１８ａ〜１８ｃをかしめることで保持されている。

第１乃至第３の毛材１６ａ〜１６ｃを保持した３つのホルダ１８ａ〜１８ｃは、上記ブラシ軸１５に螺旋状に多条巻き、この場合は三条巻きされる。それによって、ブラシ軸１５には第１乃至第３の毛材１６ａ〜１６ｃが上記第１乃至第３のホルダ１８ａ〜１８ｃによって一体的に保持されることになる。

このような構成の洗浄ブラシ１１Ａを用いて基板７を洗浄すれば、その基板７の板面は硬さの異なる３種類の毛材１６ａ〜１６ｃによって擦られる。そのため、硬さの異なる２種類の毛材１６ａ，１６ｂが設けられた上記第１の実施の形態の洗浄ブラシ１１に比べて基板７をさらに均一に、しかも汚れの付着度合に応じて３つの硬さの毛材１６ａ〜１６ｃによって良好に洗浄処理することができる。

図６（ａ）は太さの異なる２種類の毛材１６ａ，１６ｂがブラシ軸１５に螺旋状に設けられた第１の実施の形態の洗浄ブラシ１１によって基板７を洗浄したとき、ブラシ軸１５の回転角度と、基板７に対して第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂの接触面積の増減を説明した図である。同図において、曲線Ａ葉第１の毛材１６ａの接触面積の変化を示し、曲線Ｂは第２の毛材１６ｂの接触面積の変化をしめす
すなわち、第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂを二条巻きしたことで、これら毛材１６ａ，１６ｂが基板７に最大面積で接触する位置がブラシ軸１５の周方向に対して１８０度ずれることになる。

したがって、図６（ｂ）に曲線Ａで示すように、第１の毛材１６ａが基板７に最大の接触面積で接触したときには同図に曲線Ｂで示すように第２の毛材１６ｂは最小の接触面積で接触し、その周期は洗浄ブラシ１１が１８０度回転する毎に繰り返されることになるから、洗浄ブラシ１１が１８０度回転する毎に基板７の同じ箇所が第１の毛材１６ａと第２の毛材１６ｂによって交互にブラシ洗浄されることになる。つまり、基板７は同一箇所が２種類の毛材１６ａ，１６ｂによって順次洗浄されるから、従来のように１つの毛材によって洗浄する場合に比べて洗浄効果を高めることができる。

図７（ａ），（ｂ）は太さの異なる３種類の毛材１６ａ，１６ｂ，１６ｃがブラシ軸１５に螺旋状に設けられた第２の実施の形態の洗浄ブラシ１１Ａによって基板７を洗浄したとき、基板７の同じ箇所に対して第１の毛材１６ａ、第２の毛材１６ｂ及び第３の毛材１６ｃが接触する接触面積の増減を示した図である。

ブラシ軸１５に３種類の毛材１６ａ〜１６ｃを三条巻きすると、これら毛材１６ａ〜１６ｃが基板７に最大面積で接触する位置がブラシ軸１５の周方向に対して１２０度ずれることになる。

したがって、図７（ｂ）に曲線Ａ〜Ｃで示すように、洗浄ブラシ１１Ａが１２０度回転する毎に基板７の同じ箇所に第１乃至第３の毛材１６ａ〜１６ｃが最大の接触面積で接触することになるから、基板７は同一箇所が３種類の毛材１６ａ，１６ｂ，１６ｃによって順次洗浄される。それによって、１つの毛材によって洗浄する従来の洗浄ブラシに比べて洗浄効果を高めることができる。

上述した第１、第２の実施の形態に示された洗浄ブラシ１１，１１Ａで基板７を洗浄する際、基板７は所定方向に搬送されているから、複数種の毛材によってブラシ洗浄される箇所は基板７の搬送方向に移動することになる。しかしながら、基板７の搬送速度に比べて洗浄ブラシ１１，１１Ａの回転速度を十分に速くすれば、基板７の同じ箇所を複数種の毛材によって少なくとも１回ずつはブラシ洗浄することが可能となる。

したがって、複数種の毛材をブラシ軸１５に多条巻きすることで、上述したように洗浄ブラシ１１，１１Ａによる洗浄効果を確実に向上させることができる。

上記第１、第２の実施の形態では、ブラシ軸に設けられる複数種の毛材を同じ材質で太さを異なるものにしてそれぞれの毛材の硬さを変えるようにしたが、種類の異なる材質の毛材を用いることで、毛材の太さに係らずに複数種の毛材の硬さを変えるようにしてもよい。

そのようにすれば、たとえば複数種の毛材の太さを同じにすることが可能になるから、硬い毛材であっても、柔らかい毛材と同様に基板の板面の微細な部分に接触させることができる。

また、各実施の形態では種類の異なる毛材をそれぞれ異なるホルダに分けて設け、複数のホルダをブラシ軸に多条巻きするようにしたが、１つのホルダに太さや硬さなどの種類の異なる複数種の毛材を保持し、ブラシ軸に１つのホルダを螺旋状に巻装するようにしてもよい。

この発明の第１の実施の形態を示す基板の洗浄装置の縦断面図。 同じく横断面図。 洗浄ブラシの一部を示す正面図。 （ａ）は毛材をホルダに保持した状態の正面図、（ｂ）は同じく側面図。 この発明の第２の実施の形態を示す洗浄ブラシの一部を示す正面図。 （ａ）は第１の実施の形態の洗浄ブラシの第１、第２の毛材と基板との接触状態を示す模式図、（ｂ）は洗浄ブラシを回転させたときの第１、第２の毛材と基板との接触状態を説明するための図。 （ａ）は第２の実施の形態の洗浄ブラシの第１乃至第３の毛材と基板との接触状態を示す模式図、（ｂ）は洗浄ブラシを回転させたときの第１乃至第３の毛材と基板との接触状態を説明するための図。

符号の説明

１…洗浄槽、４…搬送機構、７…基板、１１，１１Ａ…洗浄ブラシ、１５…ブラシ軸、１６ａ〜１６ｃ…第１乃至第３の毛材、１８ａ〜１８ｃ…第１乃至第３のホルダ。

Claims (5)

1. 基板の板面を洗浄するための洗浄ブラシであって、
   ブラシ軸と、
   このブラシ軸に設けられた太さの異なる複数種の毛材と
   を具備したことを特徴とする洗浄ブラシ。
2. 基板の板面を洗浄するための洗浄ブラシであって、
   ブラシ軸と、
   このブラシ軸に設けられた硬さの異なる複数種の毛材と
   を具備したことを特徴とする洗浄ブラシ。
3. 複数種の毛材はそれぞれホルダに保持されていて、上記ブラシ軸には複数のホルダが螺旋状に多条巻されていることを特徴とする請求項１又は請求項２洗浄ブラシ。
4. 所定方向に搬送される基板の板面を回転駆動される洗浄ブラシによって洗浄する洗浄装置であって、
   上記洗浄ブラシは請求項１に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置。
5. 所定方向に搬送される基板の板面を回転駆動される洗浄ブラシによって洗浄する洗浄装置であって、
   上記洗浄ブラシは請求項２に記載された構成であることを特徴とする洗浄装置。

Images