JP2020194867A - 基板洗浄用ブラシ - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の被洗浄面全域の均等な洗浄に好適な基板洗浄用ブラシの提供。【課題手段】ホルダ上部１１をブラシ回転軸２に取付けたホルダ取付状態で、ホルダ上部１１の下面とホルダ下部１８の内周面とはブラシ収容空間２３を区画し、ホルダ底板部１９の内周縁は、ホルダ下部１８の内径よりも小径な円形状のホルダ開口２４を区画する。ブラシ本体３０の被保持部３１は、ホルダ開口２４を挿通不能な円柱状であり、ブラシ収容空間２３に収容されて保持される。ブラシ本体３０の洗浄部３２は、被保持部３１よりも小径でホルダ開口２４を挿通可能な円柱状であり、ホルダ開口２４を挿通して下方へ突出する。ブラシホルダ１０のホルダ開口２４の上下長さＬ２は、ブラシ本体３０の被保持部３１からの洗浄部３２の突出長さＬ１の１／４以上であって、洗浄部３２の突出長さＬ１よりも短い。【選択図】図２

Description

本発明は、基板をブラシ洗浄する基板洗浄装置に取付けられて使用される基板洗浄用ブラシに関する。
特許文献１には、上部取着部と下部保持部とからなるブラシホルダにブラシ本体を保持して構成された基板洗浄用ブラシが記載されている。ブラシ本体の上半部は大径部であり、下半部は大径部よりも小径の小径部である。ブラシ本体は、連続的な気孔が形成され、親水性を有し、湿潤時には良好な柔軟性、弾力性を呈する多孔質素材により形成されている。ブラシホルダの上部取着部の上面中央部には、基板洗浄用ブラシを基板洗浄装置のブラシ回転軸に取着するための係止部が一体に突設されている。ブラシホルダの下部保持部の内径寸法は、ブラシ本体の大径部の外径より僅かに大きく、下部保持部の下端近くの内周面には、支持環状部が一体に形設されている。支持環状部の内径寸法は、ブラシ本体の小径部の外径より僅かに大きくかつ大径部の外径より小さい。
ブラシホルダにブラシ本体を組み込むには、下部保持部の支持環状部の円形孔にブラシ本体の小径部を挿入し、下部保持部内にブラシ本体を収容した後、下部保持部の上端部に上部取着部の嵌合部を嵌着させる。これにより、ブラシ本体がブラシホルダに保持され、ブラシ本体の下端面が下部保持部の下端より下方へ突き出た状態になる。
基板の洗浄は、基板洗浄用ブラシを基板洗浄装置のブラシ保持アームのブラシ回転軸に取り付け、スピンチャックに保持された基板を鉛直軸回りに回転させながら、基板上に純水等の洗浄液を供給し、基板洗浄用ブラシを自転させながら上方位置から下降させ、ブラシ本体の下面を基板表面に接触させた状態で、基板洗浄用ブラシを基板の表面に沿って基板上を中心部から周縁部に向かって移動させることにより行われる。
特開平９−１８１０２５号公報
特許文献１の基板洗浄用ブラシによる洗浄では、ブラシ本体の小径部の下面が基板の表面上を移動し、柔軟な小径部が回転軸（鉛直軸）に対して傾斜するように径方向へ弾性変形するため、径方向への小径部の弾性変形に応じて、基板の表面に対する小径部の接触圧も変動する。このため、径方向へ弾性変形可能な小径部の上下方向の長さが過大であると、小径部の接触圧の変動も大きくなり、基板の被洗浄面を均等に洗浄することが難しくなる。従って、被洗浄面を均一に洗浄するためには、径方向へ弾性変形可能な小径部の上下方向の長さを、小径部による洗浄効果を損ねない範囲（所望の洗浄効果を奏するように弾性変形する範囲）において、できるだけ短く抑えることが好ましい。
しかし、特許文献１の基板洗浄用ブラシでは、薄板状の支持環状部の円形孔を小径部が挿通し、円形孔の上下方向の長さは、大径部からの小径部の突出長さに対して極めて短い。このため、径方向へ弾性変形可能な小径部の上下方向の長さが過大となり、被洗浄面を均等に洗浄することができないおそれがある。
そこで本発明は、基板の被洗浄面の全域を均等に洗浄するために好適な基板洗浄用ブラシの提供を目的とする。
上記目的を達成すべく、本発明の第１の態様は、軸心が上下方向に延びる基板洗浄装置のブラシ回転軸と一体的に回転することによって基板を洗浄する基板洗浄用ブラシであって、ブラシホルダとブラシ本体とを備える。
ブラシホルダは、ホルダ上部とホルダ下部とホルダ底板部とを有する。ホルダ上部は、ブラシ回転軸の下端に取付けられる。ホルダ下部は、ホルダ上部をブラシ回転軸に取付けたホルダ取付状態でホルダ上部から下方へ延びる円筒状である。ホルダ底板部は、ホルダ取付状態でホルダ下部の下端内縁から径方向内側へ突出する中空円板状である。ホルダ取付状態で、ホルダ上部の下面とホルダ下部の内周面とホルダ底板部の上面とはブラシ収容空間を区画し、ホルダ底板部の内周縁は、ホルダ下部の内径よりも小径な円形状のホルダ開口を区画し、ブラシ収容空間の中心軸とホルダ開口の中心軸とがブラシ回転軸の軸心と略一致する。
ブラシ本体は、被保持部と洗浄部とを一体的に有する。被保持部は、ホルダ開口を挿通不能な円柱状であり、ブラシ収容空間に収容されて保持される。洗浄部は、被保持部よりも小径でホルダ開口を挿通可能な円柱状であり、ホルダ取付状態のブラシ収容空間に被保持部が保持されたブラシ取付状態で、ホルダ開口を挿通して下方へ突出する。ブラシ本体は、ブラシ取付状態で洗浄部の下面を基板に上方から接触させて洗浄する。
ブラシホルダのホルダ開口の上下長さは、ブラシ本体の被保持部からの洗浄部の突出長さの１／４以上であって、洗浄部の突出長さよりも短い。なお、洗浄部の洗浄能力を考慮すると、ホルダ開口の上下長さは、洗浄部の突出長さの２／３以下が好適である。
基板の被洗浄面を洗浄する場合、ブラシ回転軸を中心として回転するブラシ本体の洗浄部の下面を被洗浄面に上方から押し当てて被洗浄面上を移動させる。係る移動により、洗浄部は、ブラシ回転軸に対して傾斜するように径方向へ弾性変形する。
上記構成では、ブラシホルダのホルダ開口の上下長さは、ブラシ本体の被保持部からの洗浄部の突出長さの１／４以上であって、洗浄部の突出長さよりも短いので、ブラシ本体の洗浄部の被保持部側（上端側）において、洗浄部の突出長さの１／４以上の上下長さの範囲の径方向の弾性変形がホルダ開口によって規制される。従って、径方向へ弾性変形可能な洗浄部の上下方向の長さを、洗浄部による洗浄効果を損ねない範囲（所望の洗浄効果を奏するように弾性変形する範囲）において、できるだけ短く抑えることができ、被洗浄面の全域を均等に洗浄することができる。
本発明の第２の態様は、第１の態様の基板洗浄用ブラシであって、ブラシホルダは、ホルダ取付状態でホルダ底板部の内周縁から下方へ突出する円筒状のブラシ変形規制部を有する。ブラシ変形規制部の内周面は、ホルダ底板部の内周縁とともにホルダ開口を区画する。
上記構成では、ホルダ底板部の内周縁から下方へ突出するブラシ変形規制部を設け、ホルダ開口をホルダ底板部の内周縁とブラシ変形規制部の内周面とによって区画するので、ホルダ開口の上下長さに合わせてホルダ底板部を厚肉化する必要がない。
本発明の第３の態様は、第１又は第２の態様の基板洗浄用ブラシであって、ホルダ下部の内周面には、ブラシ収容空間に収容されたブラシ本体の被保持部の外周面を径方向内側へ部分的に弾性変形させる複数の突起が形成されている。
上記構成では、ブラシホルダに対するブラシ本体の被保持部の回転をホルダ下部の複数の突起によって抑制することができる。
本発明によれば、基板の被洗浄面の全域を均等に洗浄することができる。
本発明の一実施形態に係る基板洗浄用ブラシの分解斜視図である。 図１のブラシ本体をブラシホルダに装着した基板洗浄用ブラシの断面図である。 図２の平断面図であり、（ａ）はIIIａ−IIIａ断面を、（ｂ）はIIIｂ−IIIｂ断面を、（ｃ）はIIIｃ−IIIｃ断面を、（ｄ）はIIIｄ−IIIｄ断面をそれぞれ示す。 図１のブラシ本体を他の形態のブラシホルダに装着した例の基板洗浄用ブラシの断面図であり、（ａ）は第１の変形例を、（ｂ）は第２の変形例をそれぞれ示す。
本発明の一実施形態に係る基板洗浄用ブラシ（以下、単に洗浄用ブラシと称する）１について、図１〜図３を参照して説明する。
図２に示すように、洗浄用ブラシ１は、ブラシホルダ１０とブラシ本体３０とから構成され、基板洗浄装置のブラシ回転軸２の下端に取付けられて使用される。ブラシ回転軸２の軸心３は、上下方向（略鉛直方向）に延び、洗浄用ブラシ１は、ブラシ回転軸２と一体的に回転することによって基板４の被洗浄面（基板４の上面の略全域）５をブラシ洗浄する。洗浄対象の基板４は、例えば半導体ウエハ、液晶表示装置用やフォトマスク用のガラス基板、光ディスク用の基板等の各種基板であり、基板洗浄装置は、基板４を水平姿勢に保持し鉛直軸（軸心３）回りに回転させながら被洗浄面５上へ洗浄液を供給してブラシ洗浄を行う。
図１〜図３に示すように、ブラシホルダ１０は、上ホルダ（ホルダ上部）１１と下ホルダ１２とから構成される。上ホルダ１１及び下ホルダ１２は、例えばポリプロピレン等の硬質樹脂材によって形成され、上ホルダ１１に下ホルダ１２を組付けることによって一体化される。
上ホルダ１１は、円板状の上ホルダ大径部１３と、上ホルダ大径部１３よりも僅かに小径な円板状の上ホルダ小径部１４と、外周面に雄ネジが形成されたホルダ雄ネジ部１５とを一体的に有し、上ホルダ大径部１３と上ホルダ小径部１４とホルダ雄ネジ部１５とは、同軸状に設けられている。上ホルダ小径部１４は上ホルダ大径部１３の下面から下方へ突出し、ホルダ雄ネジ部１５は上ホルダ大径部１３の上面から上方へ突出する。上ホルダ小径部１４の外周面には、複数（本実施形態で２箇所）の係止突部１６が突設され、ホルダ雄ネジ部１５の上面には、下方へ延びる有底の角穴１７が形成されている。
上ホルダ１１は、基板洗浄装置のブラシ回転軸２側の角形軸（図示省略）を角穴１７に挿入し、ホルダ雄ネジ部１５にナット（図示省略）を螺合して締付けることによってブラシ回転軸２の下端に取付けられ、ブラシ回転軸２と一体的に回転する。
下ホルダ１２は、円筒状のホルダ下部１８と、中空円板状のホルダ底板部１９と、円筒状のブラシカバー部２０と、円筒状のブラシ変形規制部２１とを一体的に有し、ホルダ下部１８とホルダ底板部１９とブラシカバー部２０とブラシ変形規制部２１とは、同軸状に設けられている。
ホルダ下部１８の外径は、上ホルダ大径部１３の外径と略同径に形成され、ホルダ下部１８の内径は、上ホルダ小径部１４の外径と略同径に又はそれよりも僅かに大径に形成されている。ホルダ下部１８の一端部（上端部）には、上ホルダ小径部１４の係止突部１６が挿入されて係合可能な複数（本実施形態では２箇所）の係止孔２２が形成され、上ホルダ小径部１４の下端をホルダ下部１８に上方から挿入し、係止突部１６を係止孔２２に係合することにより、下ホルダ１２が上ホルダ１１に固定的に取付けられる。
ホルダ下部１８は、下ホルダ１２を上ホルダ１１に取付け、上ホルダ１１をブラシ回転軸２に取付けたホルダ取付状態で、上ホルダ１１から下方へ延びる。ホルダ底板部１９は、ホルダ取付状態でホルダ下部１８の下端内縁から径方向内側へ突出する。ブラシカバー部２０は、ホルダ下部１８と同径の円筒状であり、ホルダ取付状態でホルダ下部１８の下端から連続して下方へ延びる。ブラシ変形規制部２１は、ブラシカバー部２０よりも小径の円筒状であり、ホルダ取付状態でホルダ底板部１９の内周縁から下方へ突出する。ホルダ底板部１９からのブラシカバー部２０の突出高さとブラシ変形規制部２１の突出高さとは、それぞれ任意に設定可能であり、本実施形態では両者を略等しい突出高さに設定している。
ホルダ取付状態において、上ホルダ１１の下面とホルダ下部１８の内周面とホルダ底板部１９の上面とはブラシ収容空間２３を区画する。ホルダ底板部１９の内周縁は、ブラシ変形規制部２１の内周面とともに、ホルダ下部１８の内径（ホルダ下部１８の内周面の直径）よりも小径な円形状のホルダ開口２４を区画する。また、ブラシ収容空間２３の中心軸とホルダ開口２４の中心軸とは、ブラシ回転軸２の軸心３と略一致する。
ブラシ本体３０は、親水性を有するスポンジ状の多孔質素材によって形成され、円柱状の被保持部３１と、被保持部３１よりも小径な円柱状の洗浄部３２とを一体的に有する。多孔質素材は、例えばＰＶＡを原料とした多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）である。ＰＶＡｔ系多孔質素材は、例えばＰＶＡに酸を触媒としてホルムアルデヒドを結合させるホルマール化反応によりポリビニルホルマールを生成し、その際、気孔生成剤を加えて気孔形成を行ない、不溶性の多孔質基質が完成した後、気泡生成剤を抽出することにより製造される。ＰＶＡｔ系多孔質素材により形成されたブラシ本体３０は、その全域に連続的な気孔が形成され、親水性を有し、湿潤時には良好な柔軟性及び弾力性を呈し、乾燥時には弾力性が喪失して硬化する。
被保持部３１は、ホルダ開口２４を挿通不能な外径（ホルダ開口２４よりも大きい外径）を有し、ブラシ収容空間２３に収容されて保持される。洗浄部３２は、被保持部３１よりも小径でホルダ開口２４を挿通可能な外径を有し、ホルダ取付状態のブラシ収容空間２３に被保持部３１が保持されたブラシ取付状態で、ホルダ開口２４を挿通して下方へ突出する。ブラシホルダ１０にブラシ本体３０を装着する場合、上ホルダ１１と下ホルダ１２とを分離し、下ホルダ１２のホルダ開口２４に洗浄部３２を挿入しながらブラシ収容空間２３に被保持部３１を収容し、下ホルダ１２を上ホルダ１１に取付ける。これにより、被保持部３１が上ホルダ１１の下面とホルダ底板部１９の上面とによって上下から挟まれて保持される。ブラシ本体３０によるブラシ洗浄時には、洗浄部３２の下面が基板４の被洗浄面５に上方から接触する。
ホルダ下部１８の内周面には、ブラシ収容空間２３に収容された被保持部３１の外周面を径方向内側へ部分的に弾性変形させる複数の突起２５が一体的に突設されている。本実施形態では、半円弧状で上下方向に延びる１２箇所の突起２５が、周方向に略等間隔に形成されている。
ブラシホルダ１０のホルダ開口２４の上下長さＬ２は、ブラシ本体３０の被保持部３１からの洗浄部３２の突出長さＬ１の１／４以上であって、且つ洗浄部３２の突出長さＬ１よりも短く設定されている（Ｌ１＞Ｌ２≧Ｌ１／４）。本実施形態では、洗浄部３２の洗浄能力を考慮して、ホルダ開口２４の上下長さＬ２を洗浄部３２の突出長さＬ１の１／４以上２／３以下の範囲内（Ｌ１×２／３≧Ｌ２≧Ｌ１／４）に設定している。
洗浄用ブラシ１を基板洗浄装置のブラシ回転軸２に取り付けて基板４の被洗浄面５をブラシ洗浄する場合、例えば、スピンチャック（図示省略）に保持された基板４を鉛直軸回りに回転させながら、基板４の被洗浄面５上に純水等の洗浄液を供給し、洗浄用ブラシ１を自転させながら上方位置から下降させ、ブラシ本体３０の洗浄部３２の下面を被洗浄面５に接触させた状態で、洗浄用ブラシ１を基板４の中心部から周縁部に向かって被洗浄面５に沿って移動させる。このように、ブラシ回転軸２の軸心３を中心として回転するブラシ本体３０の洗浄部３２の下面を被洗浄面５に上方から押し当てて被洗浄面５上を移動させるため、洗浄部３２は、ブラシ回転軸２（軸心３）に対して傾斜するように径方向へ弾性変形する。
本実施形態では、ブラシホルダ１０のホルダ開口２４の上下長さＬ２は、ブラシ本体３０の被保持部３１からの洗浄部３２の突出長さＬ１の１／４以上で、且つ洗浄部３２の突出長さＬ１よりも短いので、ブラシ本体３０の洗浄部３２の上端側において、洗浄部３２の突出長さＬ１の１／４以上の上下長さの範囲の径方向の弾性変形がホルダ開口２４によって規制される。従って、径方向へ弾性変形可能な洗浄部３２の上下方向の長さを、洗浄部３２による洗浄効果を損ねない範囲（所望の洗浄効果を奏するように弾性変形する範囲）において、できるだけ短く抑えることができ、被洗浄面５の全域を均等に洗浄することができる。
また、ホルダ底板部１９の内周縁から下方へ突出するブラシ変形規制部２１を設け、ホルダ開口２４をホルダ底板部１９の内周縁とブラシ変形規制部２１の内周面とによって区画するので、ホルダ開口２４の上下長さＬ２に合わせてホルダ底板部１９を厚肉化する必要がない。
また、ブラシホルダ１０に対するブラシ本体３０の被保持部３１の回転をホルダ下部１８の複数の突起２５によって抑制することができ、洗浄性能がさらに向上する。
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその実施例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
例えば、図４（ａ）に示すように、ブラシカバー部２０（図２参照）を省略したブラシホルダ１０としてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、ブラシカバー部２０及びブラシ変形規制部２１（図２参照）を省略し、ホルダ底板部１９を厚肉化することによってホルダ開口２４の上下長さを所望の長さに伸長させてもよい。
本発明は、基板をブラシ洗浄する基板洗浄装置に取付けられて使用される基板洗浄用ブラシとして有用である。
１：基板洗浄用ブラシ
２：ブラシ回転軸
３：ブラシ回転軸の軸心
４：基板
５：被洗浄面
１０：ブラシホルダ
１１：上ホルダ（ホルダ上部）
１２：下ホルダ
１３：上ホルダ大径部
１４：上ホルダ小径部
１５：ホルダ雄ネジ部
１６：係止突部
１７：角穴
１８：ホルダ下部
１９：ホルダ底板部
２０：ブラシカバー部
２１：ブラシ変形規制部
２２：係止孔
２３：ブラシ収容空間
２４：ホルダ開口
２５：突起
３０：ブラシ本体
３１：被保持部
３２：洗浄部
Ｌ１：洗浄部の突出高さ
Ｌ２：ホルダ開口の上下長さ

Claims (3)

  1. 軸心が上下方向に延びる基板洗浄装置のブラシ回転軸と一体的に回転することによって基板を洗浄する基板洗浄用ブラシであって、
    前記ブラシ回転軸の下端に取付けられるホルダ上部と、前記ホルダ上部を前記ブラシ回転軸に取付けたホルダ取付状態で前記ホルダ上部から下方へ延びる円筒状のホルダ下部と、前記ホルダ取付状態で前記ホルダ下部の下端内縁から径方向内側へ突出する中空円板状のホルダ底板部とを有し、前記ホルダ取付状態で、前記ホルダ上部の下面と前記ホルダ下部の内周面と前記ホルダ底板部の上面とはブラシ収容空間を区画し、前記ホルダ底板部の内周縁は、前記ホルダ下部の内径よりも小径な円形状のホルダ開口を区画し、前記ブラシ収容空間の中心軸と前記ホルダ開口の中心軸とが前記ブラシ回転軸の前記軸心と略一致するブラシホルダと、
    前記ホルダ開口を挿通不能な円柱状であり、前記ブラシ収容空間に収容されて保持される被保持部と、前記被保持部よりも小径で前記ホルダ開口を挿通可能な円柱状であり、前記ホルダ取付状態の前記ブラシ収容空間に前記被保持部が保持されたブラシ取付状態で、前記ホルダ開口を挿通して下方へ突出する洗浄部とを一体的に有し、前記ブラシ取付状態で前記洗浄部の下面を前記基板に上方から接触させて洗浄するブラシ本体と、を備え、
    前記ブラシホルダの前記ホルダ開口の上下長さは、前記ブラシ本体の前記被保持部からの前記洗浄部の突出長さの１／４以上であって、前記洗浄部の突出長さよりも短い
    ことを特徴とする基板洗浄用ブラシ。
  2. 請求項１に記載の基板洗浄用ブラシであって、
    前記ブラシホルダは、前記ホルダ取付状態で前記ホルダ底板部の前記内周縁から下方へ突出する円筒状のブラシ変形規制部を有し、
    前記ブラシ変形規制部の内周面は、前記ホルダ底板部の内周縁とともに前記ホルダ開口を区画する
    ことを特徴とする基板洗浄用ブラシ。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の基板洗浄用ブラシであって、
    前記ホルダ下部の内周面には、前記ブラシ収容空間に収容された前記ブラシ本体の前記被保持部の外周面を径方向内側へ部分的に弾性変形させる複数の突起が形成されている
    ことを特徴とする基板洗浄用ブラシ。
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