JP5301538B2 - 洗浄用スポンジローラー用の中芯 - Google Patents

Description

本発明は洗浄用スポンジローラー用の中芯に関し、より詳細には洗浄用スポンジローラーに取付けられて基板製造の洗浄工程で使用される中芯に関する。

アルミハードディスク、ガラスディスク、ウェハ、フォトマスク、或いは液晶ガラス基板等の製造工程では、その表面を極めて精度の高い面に仕上る為に、酸化ケイ素、アルミナ、セリア等の各種砥粒を用いた高精度研磨、いわゆるポリッシング加工が行われる。ポリッシング加工された被研磨物の表面には、砥粒や研磨屑が付着している。これを除去するために、次に十分な洗浄を施す必要がある。

超音波洗浄やジェット水流を用いる洗浄方法があるが、高い洗浄効果を得るため、また基板へのダメージを低減するため、ポリビニルアセタール系多孔質体からなるスポンジローラーによるスクラブ洗浄が広く用いられている。また、洗浄液としては、通常ＤＩ水だけでなく、酸、アルカリ、溶剤といった各基板に適した各種薬剤も使用される。例えば、シリコンウェハの洗浄液としては、アンモニア水と過酸化水素水の混合液、希弗酸、塩酸と過酸化水素水の混合液等が知られている。

ポリビニルアセタール系多孔質体のスポンジローラーの内でも、円周表面に多数の突起を有する円筒状のブラシローラーがこれらの洗浄に広く用いられており、スポンジローラーを回転させながら、その突起の頭頂部を被洗浄体の洗浄面に連続的に接触させることで、良好な洗浄効果が得られる（米国特許4566911号）。被洗浄体との接触は突起部でのみ起きる故に、フラットなスポンジローラーに比較して、摩擦が小さく、被洗浄体へのダメージが少ない、あるいは洗浄液とともに夾雑物が突起の間を容易に通過し、被洗浄体から除去されるといった利点がある。

洗浄工程において通常それぞれの基板に対応した専用の洗浄装置が使用される。いずれの装置でも一般に、回転駆動部と接続されている中芯に洗浄用スポンジローラーを被せ、ローラーの突起頭頂部と被洗浄体とを接触させた状態で中芯とともにスポンジローラーを回転させる。

被洗浄体あるいはスポンジローラーにその上部や側面から洗浄液をノズル等で供給する装置もあるが、より洗浄能力を高めるために、中芯内部からスポンジローラーの内側に洗浄液を供給することも実施されている。後者の場合、中芯は中空の円筒形状をしており、洗浄液は中芯の一端から導入され、中空部から中芯の外表面に連通する孔からスポンジローラーに供給され、そしてスポンジローラーの外表面に流出してくる。

米国特許第6240588号には、芯の軸方向に一直線に並んだ第1の複数の孔と、芯の軸方向に一直線に並んだ第2の複数の孔を有し、第1の孔群と第2の孔群とが互い違いに位置していること、該第1の孔群と第2の孔群とが芯の周りで交互に繰り返すこと、該第1の孔群と第2の孔群とは芯の外表面からへこんだ溝の中にあることを特徴とするブラシ芯が記載されている。芯の中心の内孔は、0.060〜0.35インチ(1.524〜8.89ｍｍ)の直径を有する。

米国特許第6543084号には、ブラシ芯が細長い部材からなり、該細長い部材は中心軸の周りでかつ中心軸から離れた複数の液体排出表面を有し、該複数の液体排出表面は互いに間隔を置かれており、該細長い部材は、0.060〜0.35インチ(1.524〜8.89ｍｍ)の直径を有する液体供給内孔を中心に有し、該細長い部材は該液体供給内孔から液体排出表面へと通じる複数の孔を有するところのブラシ芯が記載されている。該液体供給内孔から液体排出表面へと通じる複数の孔は、0.005〜0.092インチ（0.127〜2.34mm）の直径を有する。

米国特許第6308369号は、ウェハ洗浄装置において、表面に沿って軸方向にチャンネルが掘られているブラシ芯、ブラシ芯と同心の第1の円筒状スリーブ、第2のスリーブ(ブラシ本体)を有するブラシアセンブリーであって、該チャンネルは液体がブラシ芯の軸方向にそして第1及び第2のスリーブへと流れることを許すところのブラシアセンブリーが記載されている。

米国特許第6247197号及び第5806126号は、洗浄用ブラシを装着して使用する装置を記載している。

WO2005/065849は、洗浄用スポンジローラー用の中芯であって、スポンジローラーに均一に洗浄液を供給することが可能であり、かつ洗浄液の切り替えの際に洗浄液の置換が迅速に完了する洗浄用スポンジローラー用の中芯を開示している。中芯の軸方向に延びる内孔および、円周外表面に連通する複数の小孔の絶対的寸法及び相対的寸法を規定している。該複数の小孔は該中芯の円周方向及び軸方向に分散し、軸方向において直線に配列されており、一つの該直線上に配置された小孔と隣り合う該直線上に配置された小孔とが中芯の同一円周上に配列されており、該中芯の円周外表面より陥没している溝が該中芯の軸方向にあり、該小孔が該溝の中に開いている。

従来の中芯にスポンジローラーを被せて洗浄に使用すると、時間がたつにつれてスポンジローラーが回転方向（円周方向）において捩れ、及び軸方向にずれ、そのゆえに洗浄に不均一をもたらすことを本発明者らは見出した。本発明は、斯かる問題を解決するものである。

本発明は、軸方向に延びる内孔（2）、および該内孔から円周外表面に連通する複数の小孔（3）を有する、洗浄用スポンジローラー用の略円筒形の中芯（1）において、該中芯の外表面に、軸方向に細長い突起（４）が円周方向において少なくとも８設けられており、該突起が中芯の外表面から立ち上がるほぼ板状のリブよりなり、該突起（4）の、軸方向に直角な方向から見た横断面が凹凸（５A、５B）を有し、該凹凸の高さが、0.3〜5mmであり、該凸部が中芯の軸に平行な仮想直線上おいて少なくとも４設けられており、該複数の凹凸が、中芯の周面上で千鳥格子形状に配置されており、該突起（４）が円周方向に延びるさらなるリブ（１０）と一体に連結されていることを特徴とする洗浄用スポンジローラー用の中芯である。

本発明を、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の例を示し、図1Aは中芯の見取り図であり、図１Bは中芯の軸方向に沿う側面図であり、図１Cは、図１BのX-Xにおける断面図、図1Dは図１BのY-Yにおける断面図である。図1において、中芯1は、中空円筒状の形状を有しており、軸方向に延びる内孔2を有し、該内孔2から中芯外表面５に連通する複数の小孔3を有する。該内孔の直径は5ｍｍ〜20ｍｍ、好ましくは7ｍｍ〜15ｍｍであり、小孔の直径は0.5ｍｍ〜5ｍｍ、好ましくは0.8ｍｍ〜3ｍｍである。

該中芯の外表面に、軸方向に細長い突起（４）が円周方向に複数（図1においては４）設けられ、該突起（4）の、軸方向に直角な方向から見た横断面が凹凸（５A 、５B ）を有する。斯かる中芯にスポンジローラーが嵌められると、突起（4）の凸部（５B）がスポンジローラーの軟らかい内面に食い込んでスポンジローラーをしっかりと保持する。従って、スポンジローラーが回転方向（円周方向）において捩れること及び軸方向にずれることが防止され、従って均一な洗浄が確保される。

好ましくは、該凹凸の高さ（図1Bにおいて５Aと５Bとの高さの差）が、0.3〜5mm、より好ましくは0.3〜2mmである。突起（4）は、図1に示すように板状のリブであることが出来るが、これに限定されない。板状のリブは、補強の為に円周方向に延びるさらなるリブ（10）と一体に連結されていることが好ましい。該リブ（10）は、スポンジローラーが軸方向にずれることを防止する作用をも有する。凹部で測定した突起の高さは、適宜設定されるが、好ましくは1mm〜20mm、より好ましくは2mm〜15mmである。

突起は、好ましくは中芯の円周方向において少なくとも4設けられ（図1においては4）、より好ましくは8〜32設けられる。通常は、一つの突起が中芯の一端から多端まで続くが、そうでなくとも良い。しかし、いずれにしても好ましくは、中芯の軸方向に平行な仮想直線（一つの突起が中芯の一端から多端まで続く場合には、突起の軸方向と同じ）上において凸部が少なくとも２、より好ましくは4〜20設けられている。

隣り合う仮想直線上の突起の凹凸が中芯の同一円周上にないことが好ましい。図1において、一つの突起上の凹部５A、凸部5Bと隣の突起の凹部5A、凸部５Bとは夫々互いに同一の円周上には無い。より好ましくは、複数の凹凸が、中芯の周面上で千鳥格子形状に配置される。それによって、本発明の効果がより大きくなる。

図2は、本発明の別の態様を示し、凹凸（５A、５B）が鋭角な角を持たない波状の形を持つ。中芯へのスポンジローラーの着脱を円滑に行うことが出来る。

図3は、凹凸の頂部近傍に1又は複数の陥入部がある態様を示す。これによって、特に図2におけるように凹凸（５A、５B）自体が鋭角な角を持たない波状の形を持つ場合においても、洗浄中におけるスポンジローラーの保持が確実に行える。好ましくは、該陥入部の、中芯軸方向の長さが0.3〜10mmであり、かつ該陥入部の深さが0.3〜5mmである

内孔（2）から円周外表面に連通する複数の小孔（3）の寸法及び数は、図1に記載される態様に限定されず、公知の如くで良く、例えばWO2005/065849に記載される様でよい。

突起（４）は、図1及び2に示したように中芯の中心軸を向く必要はなく、図４に示したように中芯の中心軸からそれた方向を向いても良く、この態様は強度の点及び射出成形のしやすさの点で好ましい。

本発明の中芯の材料は特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネイト、フッ素樹脂、硬質ポリ塩化ビニルから、強度や使用する薬剤に対する耐性を考慮して適宜選定することができる。また、中芯の成形法としては、たとえば射出成形、注型成形、研削加工を適宜選定することができる。好ましくは、射出成形法が使用され、中芯の軸方向に直角な断面を4つに分割する4つの割型から成る金型を用いて作ることが出来る。図4に示す断面を持つ中芯も、かかる4つの割型を用いて製作できる。

図1及び2では記載を省略したが、中芯の一方の端部は、洗浄装置の回転駆動部(図示せず)にはめ込まれるべきスリーブを備えられ、内孔2は該端部において閉じている。該中芯の他方の端部では、内孔2が開いており、該他端部に洗浄液供給管（図示せず）が接続される。中芯の軸方向の長さ及び突起の凹部で測る直径は、スポンジローラーの軸方向長さおよび内径に依存し、一般にそれぞれ50〜500mm、及び15〜100mmの範囲であることが出来る。

上記の該他端部の方向から洗浄用のスポンジローラーを中芯の上に被せて、洗浄用スポンジローラーセットが完成される。洗浄用のスポンジローラー自体は、公知のものを使用することが出来、たとえば米国特許第4566911号に記載されているものである。
好ましくは、中芯の端部の一方あるいは双方にフランジを備えることが出来、たとえばネジによって着脱可能にすることもできる。その場合には、該フランジをはずして中芯にスポンジローラーを装着し、つぎにフランジをはめて固定して、使用に供する。フランジは、洗浄工程中にスポンジローラーが中芯上で軸方向にずれることを防ぐ効果がある。

本発明は、ディスク、ウェハなどの洗浄工程で使用される洗浄用スポンジローラーをはめるための中芯を提供する。

本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の例を示し、図1Aは中芯の見取り図であり、図１Bは中芯の軸方向に沿う側面図であり、図１Cは、図１BのX-Xにおける断面図、図1Dは図１BのY-Yにおける断面図である。 本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の別の例を示し、図２Aは中芯の見取り図であり、図２Bは中芯の軸方向に沿う側面図であり、図２Cは、図２BのX-Xにおける断面図、図２Dは図２BのY-Yにおける断面図である。 本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯における突起が陥入部を有する態様を示す、凸部の側面図である。 本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の別の態様の断面図である。

Claims (4)

1. 軸方向に延びる内孔（2）、および該内孔から円周外表面に連通する複数の小孔（3）を有する、洗浄用スポンジローラー用の略円筒形の中芯（1）において、該中芯の外表面に、軸方向に細長い突起（４）が円周方向において少なくとも８設けられており、該突起が中芯の外表面から立ち上がるほぼ板状のリブよりなり、該突起（4）の、軸方向に直角な方向から見た横断面が凹凸（５A、５B）を有し、該凹凸の高さが、0.3〜5mmであり、該凸部が中芯の軸に平行な仮想直線上において少なくとも４設けられており、該複数の凹凸が、中芯の周面上で千鳥格子形状に配置されており、該突起（４）が円周方向に延びるさらなるリブ（１０）と一体に連結されていることを特徴とする洗浄用スポンジローラー用の中芯。
2. 凹凸の頂部近傍に1又は複数の陥入部がある請求項1に記載の中芯。
3. 該陥入部の、中芯軸方向の長さが0.3〜10mmであり、かつ該陥入部の深さが0.3〜5mmである請求項２に記載の中芯。
4. 射出成形により作られた請求項1〜３のいずれか1項に記載の中芯。

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