KR100833036B1 - 세정용 스폰지 롤러용 코어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세정용 스폰지 롤러용 코어에 관한 것으로서, 축방향으로 연장되는 내부 구멍 및 상기 내부 구멍에서 원주 외표면에 연통되는 복수의 소구멍을 갖는 세정용 스폰지 롤러용의 대략 원통형 코어에 있어서, 상기 내부 구멍의 직경이 10mm 이상이고, 소구멍의 직경이 2.5mm 이상이고, 또한 상기 소구멍의 개구 단면적의 합계가 내부 구멍 단면적 보다도 큰 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어, 및 상기 코어 및 그 위에 씌워진 세정용 스폰지 롤러로 이루어진 세정용 스폰지 롤러 세트를 제공한다.
Description
본 발명은 세정용 스폰지 롤러용 코어에 관한 것으로서, 더 상세하게는 세정용 스폰지 롤러에 장착되어 기판 제조의 세정 공정에서 사용되는 코어에 관한 것이다.
알루미늄 하드디스크, 유리 디스크, 웨이퍼, 포토마스크, 또는 액정 유리 기판 등의 제조 공정에서는 그 표면을 매우 정밀도가 높은 면으로 마무리하기 위해 산화규소, 알루미나, 세리아 등의 각종 미립자를 이용한 고정밀도 연마, 이른바 폴리싱 가공이 실시된다. 폴리싱 가공된 피연마물의 표면에는 미립자나 연마 찌꺼기가 부착되어 있다. 이를 제거하기 위해 계속해서 충분한 세정을 실시할 필요가 있다.
초음파 세정이나 제트 수류를 이용하는 세정 방법이 있지만, 높은 세정 효과를 얻기 위해, 또 기판으로의 피해를 저감하기 위해 폴리비닐아세탈계 다공질체로 이루어진 스폰지 롤러에 의한 스크럽 세정이 널리 이용되고 있다. 또한, 세정액으로서는 통상 DI수 뿐만 아니라 산, 알칼리, 용제라는 각 기판에 적합한 각종 약제도 사용된다. 예를 들면, 실리콘 웨이퍼로의 세정액으로서는 암모니아수와 과산화수소수의 혼합액, 희불산(希弗酸), 염산과 과산화수소수의 혼합액 등이 알려져 있 다.
폴리비닐아세탈계 다공질체의 스폰지 롤러 중에서도 원주 표면에 다수의 돌기를 갖는 원통 형상의 브러시 롤러가 이들 세정에 널리 이용되며, 스폰지 롤러를 회전시키면서 그 돌기의 머리부를 피세정체의 세정면에 연속적으로 접촉시키는 것으로 양호한 세정 효과가 얻어진다(미국특허 제4566911호). 피세정체와의 접촉은 돌기부에서만 발생하므로 평면 스폰지 롤러와 비교하여 마찰이 작고, 피세정체로의 피해가 적거나, 또는 세정액과 함께 협잡물이 돌기 사이를 용이하게 통과하여, 피세정체로부터 제거되는 이점이 있다.
세정 공정에서 통상 각각의 기판에 대응한 전용 세정 장치가 사용된다. 어떤 장치라도 일반적으로 회전 구동부와 접속되어 있는 코어에 세정용 스폰지 롤러를 덮고, 롤러의 돌기 머리부와 피세정체를 접촉시킨 상태로 코어와 함께 스폰지 롤러를 회전시킨다.
피세정체 또는 스폰지 롤러에 그 상부나 측면에서 세정액을 노즐 등으로 공급하는 장치도 있지만, 보다 세정 능력을 높이기 위해 코어 내부로부터 스폰지 롤러의 내측으로 세정액을 공급하는 것도 실시되고 있다. 후자의 경우, 코어는 중공의 원통 형상을 이루고 있으며, 세정액은 코어의 일단에서 도입되고, 중공부에서 코어의 외표면으로 연통하는 구멍에서 스폰지 롤러로 공급되고, 스폰지 롤러의 외표면으로 유출되어 온다.
미국 특허 제6240588호에는 코어의 축 방향으로 일직선으로 나열된 제 1 복수의 구멍과, 코어의 축 방향으로 일직선으로 나열된 제 2 복수의 구멍을 갖고, 제 1 구멍군과 제 2 구멍군이 서로 다르게 위치하고, 상기 제 1 구멍군과 제 2 구멍군이 코어의 둘레에서 교대로 반복하고, 상기 제 1 구멍군과 제 2 구멍군은 코어의 외표면에서 패인 홈 안에 있는 것을 특징으로 하는 브러시 코어가 기재되어 있다. 코어의 중심의 내부 구멍은 0.060∼0.35 인치(1.524∼8.89 mm)의 직경을 갖는다.
미국 특허 제6543084호에는 브러시 코어가 길고 가느다란 부재로 이루어지고, 상기 가늘고 긴 부재는 중심축의 둘레에서, 또 중심축에서 떨어진 복수의 액체 배출 표면을 갖고, 상기 복수의 액체 배출 표면은 서로 간격을 두고 있고, 상기 가늘고 긴 부재는 0.060∼0.35 인치(1.524∼8.89 mm)의 직경을 갖는 액체 공급 내부 구멍을 중심에 갖고, 상기 가늘고 긴 부재는 상기 액체 공급 내부 구멍에서 액체 배출 표면으로 통하는 복수의 구멍을 갖는 브러시 코어가 기재되어 있다. 상기 액체 공급 내부 구멍에서 액체 배출 표면으로 통과하는 복수의 구멍은 0.005∼0.092 인치(0.127∼2.34 mm)의 직경을 갖는다.
미국 특허 제 6308369 호는 웨이퍼 세정 장치에서, 표면을 따라서 축 방향으로 채널이 파여 있는 브러시 코어, 브러시 코어와 동심의 제 1 원통 형상 슬리브, 제 2 슬리브(브러시 본체)를 갖는 브러시 조립체로서, 상기 채널은 액체가 브러시 코어의 축 방향으로 그리고 제 1 및 제 2 슬리브로 흐르는 것을 허용하는 브러시 조립체가 기재되어 있다.
미국 특허 제6247197호 및 제 5806126호는 세정용 플랜지를 장착하여 사용하는 장치를 기재하고 있다.
그러나, 종래의 장치에서 코어에서 스폰지 롤러로의 세정액의 공급이 매우 불균일해지고, 따라서 균일하게 롤러 외표면으로 세정액을 유출시키는 것이 어려운 문제가 있었다.
또한, 세정 공정에서 종류가 다른 복수의 세정액을 차례로 사용하는 경우가 많고, 사용 중인 세정액에서 다른 세정액으로 전환할 때, 코어의 중공부나 세정 스폰지 롤러에 먼저 사용한 세정액이 언제까지나 잔류하고, 세정액의 치환에 장시간을 요하는 문제가 있었다.
본 발명은 세정액을 코어의 외표면 영역 전체에 균일하게 세정액을 퍼지게 하고, 즉 스폰지 롤러에 균일하게 세정액을 공급하는 것이 가능하고, 또 세정액의 전환 시에 세정액의 치환이 신속히 완료되는 세정용 스폰지 롤러용 코어를 제공하는 것이다. 종래의 스폰지 롤러용 코어에 있어서, 중공부와 연통하는 소구멍의 개구부 면적이 현저히 작은 것이 스폰지 롤러로의 세정액의 공급에 매우 편차가 생기고, 균일하게 롤러 외표면으로 세정액을 유출시키는 것이 어려운 이유 중 하나이다.
본 발명은 축 방향으로 연장되는 내부 구멍, 상기 내부 구멍에서 원주 외표면으로 연통하는 복수의 소구멍을 갖는 세정용 스폰지 롤러용의 대략 원통형 코어에 있어서, 상기 내부 구멍이 직경이 10 mm 이상이고, 소구멍의 직경이 2.5 mm 이상이고, 또 상기 소구멍의 개구 단면적의 합계가 내부 구멍 단면적 보다도 크고, 상기 복수의 소구멍은 상기 코어의 원주 방향 및 축 방향으로 분산되고, 축 방향에서 직선으로 배열되어 있고, 1 개의 상기 직선상에 배열된 소구멍과 인접하는 상기 직선상에 배치된 소구멍이 코어의 동일 원주상에 배열되어 있고, 상기 코어의 원주 외표면 보다 함몰되어 있는 홈이 상기 코어의 축 방향에 있고, 상기 소구멍이 상기 홈 안에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어이다.
도 1은 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 코어의 예를 도시한 것으로서, 도 1A는 코어의 축방향을 따르는 단면도이고, 도 1B는 코어의 우측면도, 도 1D는 코어의 정면도, 도 1C는 도 1D의 B-B의 측단면도, 도 1D′는 도 1D의 코어와는 다른 태양의 코어의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 코어의 다른 태양을 도시한 것으로서, 도 2A는 코어의 축 방향을 따르는 단면도이고, 도 2B는 코어의 우측면도이다.
본 발명을 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1A는 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 코어의 예를 도시한 단면도, 도 1B는 그 우측면도, 도 1C는 B-B의 측단면도이다. 도 1에서, 코어(1)는 중공 원통 형상을 이루고, 길이 방향으로 연장되는 내부 구멍(2)을 갖고, 상기 내부 구멍(2)에서 코어 외표면(5)으로 연통하는 복수의 소구멍(3)을 갖는다. 상기 내부 구멍의 직경은 10mm 이상, 바람직하게는 10mm∼20 mm, 특히 12∼15mm이며, 소구멍의 직경은 2.5mm 이상, 바람직하게는 2.5mm∼5mm, 특히 2.8∼4mm이다. 또한, 상기 소구멍의 개구 단면적의 합계가 내부 구멍 단면적 보다도 크고, 바람직하게는 1.2∼5 배, 특히 1.5∼3 배이다. 도면의 예에서, 예를 들면 내부 구멍의 직경을 10 mm, 소구멍의 직경을 2.5mm로 하면 내부 구멍의 단면적은 약 0.785㎠이며, 소구멍의 수는 40개이므로, 소구멍의 개구 단면적의 합계는 약 1.96㎠이고, 내부 구멍 단면적 보다도 약 2.5배 크다. 이와 같은 구성을 취하는 것에 의해 소구멍에서의 액체의 압력 손실을 저감할 수 있으므로, 유체 공급 압력을 낮게 설정할 수 있다. 이와 같이 하면 소구멍에서 스폰지 롤러로 천천히 세 정액이 퍼지므로 소구멍에서 스폰지 롤러의 외표면에 국부적으로 세정액이 유출되지 않고, 스폰지 롤러의 전체 표면으로 균일하게 세정액을 공급할 수 있다. 또한, 세정액의 전환 시에도 쇼트 패스에 의해 세정액이 치환되기 어려운 부위가 발생하지 않으므로 세정액의 치환이 신속히 완료된다.
본 발명의 코어에 형성되는 상기 복수의 소구멍은 바람직하게는 상기 코어의 원주 방향 및 축방향으로 분산되고, 축 방향에서 직선으로 배열되어 있다. 또한, 1 개의 상기 직선상에 배치된 소구멍과 인접하여 상기 직선상에 배치된 소구멍이 코어의 동일 원주상에 배열되어 있다. 예를 들면, 도 1D의 배열과 도 1D′의 배열이 인접하는 경우에 각각의 선단에 있는 소구멍은 서로 동일한 원주상에 있고, 선단에서 2 번째, 3 번째 등의 소구멍에 대해서도 동일하다. 상기 코어의 원주 외표면 보다 함몰되어 있는 홈(4, 4', 4")이 상기 코어의 축방향으로 복수개 있고, 상기 홈의 각각의 내부에는 상기 소구멍 중 적어도 1 개, 바람직하게는 2 개 이상이 개구되어 있고, 상기 홈의 각각이 세정액의 체류 확산 영역을 구성한다. 상기 홈의 폭은 소구멍의 직경의 2 배 이상이 바람직하다.
도 1D에서 홈(4)에는 4 개의 소구멍이 개구되어 있고, 홈(4')에는 2 개의 소구멍이 개구되어 있고, 홈(4")에는 4 개의 소구멍이 개구되어 있다. 1 개의 홈에 개구되어 있는 소구멍의 수는 통상 2∼5, 특히 2∼4가 바람직하다. 1 개의 홈에 개구되어 있는 소구멍의 수가 상기 코어의 축방향에서 2, 3 또는 4의 반복 패턴, 2와 3, 2와 4, 또는 3과 4로 이루어진 패턴인 것이 바람직하다. 예를 들면 1 개의 축방향으로 직선상으로 배열되는 소구멍의 합계 수가 10일 때에는 (2, 2, 2, 2, 2), (2, 3, 3, 2), (4, 2, 4) 또는 (3, 4, 3)의 패턴이 바람직하다. 1 개의 축 방향으로 직선상으로 배열되는 소구멍의 합계 수는 특별히 한정되지 않지만, 통상 5∼20 사이에서 선택할 수 있다. 인접하는 소구멍의 간격은 모두 동일해도 좋지만, 코어의 중앙부와 단부에서 변할 수도 있다.
이들 패턴을 적절히 설정함으로써 코어의 축 방향 및 원주 방향의 세정액의 흐름을 제어하여, 최적의 세정 효과를 얻을 수 있다. 소구멍의 개구부가 직접 스폰지 롤러의 내면에 접촉하면 스폰지내로의 세정액의 확산이 불균해지기 쉽다. 이를 해소하기 위해 상기 홈은 세정액의 체류 확산 영역을 이루고, 코어의 외표면(5)상에 장착된 스폰지 롤러(도시하지 않음)의 길이 방향으로 균일하고, 또 신속하게 세정액을 공급하는 것을 가능하게 하는 것이다.
상기 코어의 원주 방향에서는 4 개∼8 개의 홈이 등간격으로 배치되어 있는 것이 바람직하고, 특히 4 개 또는 6 개가 바람직하다. 도 1C에서는 4 개의 홈이 등간격으로 배치되어 있다. 특히 바람직하게는 상기 코어의 원주 방향으로 인접하는 홈에는 서로 다른 수의 소구멍이 개구되어 있다. 예를 들면 상기 소구멍의 수는 원주 방향의 단부에서 (4, 3, 4, 3)이고, 축 방향에서는 각각 (4, 2, 4)와 (3, 4, 3)이다. 이는 도 1D의 패턴과 도 1D′의 패턴이 90 도의 반복에 상당한다. 또는 원주 방향의 단부에서 (2, 4, 4, 2)이고, 축 방향에서는 각각 (2, 3, 3, 2)와 (4, 2, 4)이다. 이에 의해 스폰지 롤러(도시하지 않음)의 회전 방향으로 균일하고, 또 신속한 세정액의 공급을 가능하게 한다.
상기 코어의 한쪽 단부(11)는 세정 장치의 회전 구동부(도시하지 않음)에 끼 워지는 슬리브이고, 내부 구멍(2)은 단부(11)에서 폐쇄되어 있다. 상기 코어의 다른쪽 단부(10)에서는 도 1B에 도시한 바와 같이 내부 구멍(2)이 개구되어 있고, 상기 단부(10)에 세정액 공급관(도시하지 않음)이 접속된다. 코어의 축 방향 길이 및 외표면(5)의 직경은 스폰지 롤러의 축방향 길이 및 내부 직경에 의존하고, 일반적으로 각각 50∼500mm 및 15∼100mm의 범위인 것이 가능하다.
단부(10)의 방향에서 세정용 스폰지 롤러를 코어 상에 씌워, 세정용 스폰지 롤러 세트가 완성된다. 세정용 스폰지 롤러 자체는 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 미국 특허제4566911호에 기재되어 있다.
바람직하게는 단부(10)가 또는 단부(10)와 단부(11)가 코어의 외표면(5)이 이루는 직경 보다도 큰 직경의 플랜지로서 구성되고, 예를 들면 나사에 의해 착탈 가능하게 할 수도 있다. 이 경우에는 스폰지 롤러를 상기 플랜지를 벗겨 코어에 스폰지 롤러를 장착하고, 계속해서 플랜지를 끼워 고정하여 사용한다. 플랜지는 세정 공정 중에 스폰지 롤러가 코어 상에서 축 방향으로 어긋나는 것을 방지하는 효과가 있다.
본 발명의 다른 실시 태양으로서 도 2A 및 도 2B에 도시한 바와 같이, 축 방향 및 원주 방향의 홈과 홈 사이의 외주면을 연속되는 둘레면이 아니라 일부 절개한 구조로 할 수도 있다. 이에 의해 재료비를 저감할 수 있을 뿐만 아니라 경량화할 수 있다. 재료로서는 특별히 한정되지 않지만 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 불소 수지, 경질 폴리염화비닐에서 강도나 사용하는 약제에 대한 내성을 고려하여 적절히 선정할 수 있다. 또한, 코어의 성형법으로서는 예를 들면 사출 성형, 주형 성형, 연삭 가공을 적절히 선정할 수 있다.
본 발명은 디스크, 웨이퍼 등의 세정 공정에서 사용되는 세정용 스폰지 롤러를 끼우기 위한 코어를 제공한다.
Claims (8)
- 축 방향으로 연장되는 내부 구멍 및 상기 내부 구멍에서 원주 외표면에 연통되는 복수의 소구멍을 갖는 세정용 스폰지 롤러용의 원통형 코어에 있어서,상기 내부 구멍의 직경이 10mm 이상이고, 상기 소구멍의 직경이 2.5mm 이상이고, 또한 상기 소구멍의 개구 단면적의 합계가 상기 내부 구멍 단면적 보다도 크고,상기 복수의 소구멍은 상기 코어의 원주 방향 및 축 방향으로 분산되고, 축 방향에서 직선으로 배열되어 있고, 1 개의 상기 직선상에 배열된 소구멍과 인접하는 상기 직선상에 배치된 소구멍이 코어의 동일 원주상에 배열되어 있고, 상기 코어의 원주 외표면 보다 함몰되어 있는 홈이 상기 코어의 축 방향에 있고, 상기 소구멍이 상기 홈 안에 개구되어 있는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,1 개의 홈에 개구되어 있는 소구멍의 수는 2∼5인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 제 3 항에 있어서,1 개의 홈에 개구되어 있는 소구멍의 수는 상기 코어의 축 방향에서 2, 3 또는 4의 반복 패턴, 2와 3, 2와 4, 또는 3과 4로 이루어진 패턴인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 코어의 원주 방향에서 4 또는 6의 홈이 등간격으로 배치되고, 인접하는 홈에는 서로 다른 수의 소구멍이 개구되어 있고, 상기 소구멍의 수가 상기 코어의 원주 방향으로 반복되는 패턴인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 코어의 한쪽 단부 또는 양쪽 단부에 플랜지가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 내부 구멍의 직경은 10mm∼20mm이고, 소구멍의 직경은 2.5∼5mm이고, 또 상기 소구멍의 개구 단면적의 합계는 내부 구멍 단면적 보다도 큰 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 소구멍의 개구 단면적의 합계가 내부 구멍 단면적의 1.2∼5 배인 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 코어.
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| KR1020067014973A KR100833036B1 (ko) | 2006-07-25 | 2003-12-26 | 세정용 스폰지 롤러용 코어 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
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ID=37728578
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
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-
2003
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| US9524886B2 (en) | 2009-05-15 | 2016-12-20 | Illinois Tool Works Inc. | Brush core and brush driving method |
| KR101874920B1 (ko) * | 2009-05-15 | 2018-07-05 | 일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드 | 브러시 코어 및 브러시 구동 방법 |
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