KR101324870B1 - 다공성 패드를 위한 성형된 회전가능 기부 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 다공성 패드를 위한 회전가능 기부는 기판을 가로지르는 기부 내의 액체의 개선된 유동 분배를 제공하는 개구를 갖는다. 회전가능 기부는 2 부재 몰드로부터 성형될 수 있고, 개구는 성형 공정을 용이하게 하기 위해 구배각을 가질 수 있다.
Figure R1020087016329
다공성 패드, 회전가능 기부, 구배각, 몰드 플레이트, 몰드 핀

Description

다공성 패드를 위한 성형된 회전가능 기부 {A MOLDED ROTATABLE BASE FOR A POROUS PAD}
본 출원은 2005년 12월 6일자로 출원된 미국 가출원 제60/742,641호 및 2006년 7월 10일자로 출원된 미국 가출원 제60/819,605호의 이익을 주장하고, 이들 출원의 내용은 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함되었다.
세척, 코팅 또는 에칭 공정 중에 기판을 가로지르는 균일한 유체 분배는 세척 공정 중에 기판으로부터의 입자 제거를 향상시키거나, 코팅 작업에서 기판을 가로질러 적용된 필름의 균일성을 향상시키거나, 또는 에칭 공정에서 기판으로부터의 필름 층 제거의 균일성을 향상시킬 수 있다. 회전가능 기부 또는 브러시 코어(brush core) 상에 위치하는 포옴(foam) 브러시를 갖는 회전가능 기부 또는 브러시 코어는 기판을 가로질러 유체를 분배하기 위해 사용될 수 있다.
다공성 패드를 위한 회전가능 기부의 제조에서, 특히 이 기부가 패드를 지지하는 기부의 면적당 높은 비율의 개방 표면적을 갖는 경우, 사출 성형 공정에서 또는 성형후 기계 가공 공정 중에 고온에 대한 기부의 노출은 회전가능 기부의 치수 공차 또는 치수 안정성의 손실을 초래할 수 있다. 성형 및 마무리 작업 중에 치수 안정성을 유지하는 저비용 경량의 치수적으로 안정된 회전가능 기부 부품에 대한 요구가 존재한다. 기부의 하나 이상의 공극과 상호 체결되는 다공성 패드를 지지 하며, 웨이퍼 또는 평판 패널 디스플레이와 같은 기판을 세척하기 위한 사용 중에 치수 안정성을 나타내는, 저비용 경량의 치수적으로 안정된 회전가능 기부 부품에 대한 요구가 존재한다.
본 발명의 실시예는 기판 스크러빙, 세척 또는 코팅 작업에서 상부에 위치하는 스펀지 브러시 또는 다른 포옴 재료와 함께 사용될 수 있는 회전가능 기부 또는 회전가능 브러시 코어, 및 회전가능 기부 또는 브러시 코어를 제조하기 위한 방법을 포함한다. 기판은 세척 작업, 코팅, 에칭 작업 또는 다른 기판 표면 준비를 완료하기 위한 이러한 작업을 거칠 필요가 있을 수 있는 임의의 기판일 수 있다. 예를 들면, 기판은 반도체 웨이퍼, 디스크, 평판 패널, 또는 회전가능 기부의 일부 또는 전체 길이를 따라 브러시 재료를 통해 균일하게 제어된 양의 유체를 전달할 수 있는 회전가능 기부로부터 이익을 얻게 될 임의의 다른 유형의 작업편일 수 있다. 회전가능 기부 또는 브러시 코어는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 소정 길이를 갖는 중앙 보어 또는 도관을 갖는다. 제1 단부는 보어 내로의 개구를 갖고, 보어는 보어의 내부 길이를 따라 연장되는 회전가능 기부의 내부면에 의해 형성된다. 개구는 회전가능 기부의 내부면과 외부면을 유동식으로 연결하며, 개구는 개구를 형성한 몰드 플레이트(들)의 반경 분리축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축을 가질 수 있고, 몰드 플레이트의 반경 분리축은 본질적으로 몰드 플레이트를 이등분한다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부는 각각 회전가능 기부를 두 개의 원통형 쉘 절반부 또는 부분으로 분할하는, 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 회전축을 포함하는 평면의 z-축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축을 갖는 복수의 개구를 포함한다. 회전가능 기부의 개구는 기부의 하나의 원통형 쉘 절반부 부분을 따라 배향될 수 있으며, 복수의 제2 구멍은 기부의 제2의 원통형 쉘 절반부 부분을 따라 배향될 수 있다. 각각의 쉘 절반부의 구멍 또는 개구는 회전가능 기부의 내부면 또는 보어와 회전가능 기부의 외부면 사이에서 유체 유동 연통을 제공한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 개구는 회전가능 기부 또는 브러시 코어 상부에 위치하는 브러시를 포함하거나 형성할 수 있는 다공성 재료와 같은 포옴 또는 스펀지로 부분적으로 또는 완전히 충전될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다공성 재료는 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 길이를 따라 액체를 분배하는 채널 또는 코어를 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 보어 내에 형성한다. 다른 실시예에서, 기부 상부에 위치하는 브러시는 기계적 접합, 접착, 화학적 접합, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 회전가능 기부와 상호 체결된다.
몇몇 실시예에서, 회전가능 기부 또는 브러시 코어는 폐쇄 셀 구조를 갖는 성형된 비다공성 열가소성 재료로 형성된다. 회전가능 기부 또는 브러시 코어는 브러시와 접촉하는 면적당 큰 개구 면적 또는 회전가능 기부의 체적에 대한 높은 비율의 개방 공극 체적을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발포제(blowing agent)가 큰 공극 체적의 기부에 강성을 제공하고 그리고/또는 회전가능 기부의 하나 이상의 표면 상에 주조된 다공성 패드 또는 포옴을 위한 접합면을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는, 회전가능 기부가 회전가능 기부의 내부로부터 회전가능 기부의 외부 상의 다공성 패드를 통해 유체가 유동하도록 하는 하나 이상의 개구를 갖는 다공성 패드를 위한 회전가능 기부이다. 회전가능 기부의 내부면과 외부면 사이의 개구는 하나 이상의 개구의 그룹으로 분할될 수 있으며, 각각의 개구의 그룹은 외부 기부면과 기부의 회전축에 의해 그려지는 원호 내에 위치한다. 그룹 내의 개구는 그룹에 대한 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 회전가능 기부의 하나 이상의 개구는 회전가능 기부의 내부로부터 다공성 패드의 외부로의 유체의 균일한 분배를 제공한다. 회전가능 기부의 하나 이상의 개구는 회전가능 기부로부터 다공성 패드의 외부로 유체의 압력 강하가 낮은 균일한 분배를 제공한다. 회전가능 기부의 표면의 개구는 회전가능 기부 재료의 체적당 개구의 큰 공극 체적을 제공할 수 있다. 회전가능 기부 개구는 감소된 또는 최소화된 압력 강하로 기부 재료의 체적당 큰 공극 체적을 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다공성 패드는 기부의 하나 이상의 개구와 상호 체결된다. 기부는 기부와 상호 체결된 재료를 포함하는 폴리비닐 아세탈과 같은 코어형 다공성 포옴 재료를 통한 액체의 유동 균등화 및 분배를 제공할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다공성 포옴 재료는 기부와 기계적으로 상호 체결된다. 유리하게, 기부 상의 다공성 패드로 처리되는 기판은 다공성 패드 또는 브러시의 길이에 따른 위치 또는 다공성 패드 또는 브러시의 회전 위치와 무관하게 본질적으로 동일한 화학물질이 기판의 면에 존재하는 상태로 제공된다.
본 발명의 다른 실시예는 처리되는 기판에 대한 액체의 유동 균등화 및 분배를 제공하는 다공성 패드를 위한 성형된 회전가능 기부이다. 몇몇 실시예에서, 성형된 회전가능 기부는 기부의 개구와 상호 체결되고 선택적으로 다공성 코어를 갖는 성형된 다공성 패드를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 성형된 기부는 2 부재 몰드로 형성되며 구배각(draft angle)을 포함하는 개구를 포함할 수 있다. 구배각은 기부의 영역 위의 다공성 패드를 통해 본질적으로 균일한 유체 또는 액체 유동을 제공하며, 성형된 기부로부터 몰드 플레이트의 제거를 용이하게 한다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부를 형성하기 위해 사용되는 몰드는 두 개 이상의 부재를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 회전가능 기부를 형성하기 위해 사용되는 몰드는 회전가능 기부 내에 개구를 형성하기 위해 두 개의 절반부로 구성된다. 성형된 기부는 기부의 외부면을 가로지르거나 기부의 외부면을 통해 기부의 내부면에 이르는 개구를 포함할 수 있으며, 개구는 몰드로부터 성형된 기부의 제거를 용이하게 하기 위한 구배각을 포함할 수 있다. 성형된 회전가능 기부는 회전가능 기부의 기계 가공되는 구성 요소보다 낮은 비용으로 제조될 수 있다. 성형은 강도, 압력 강하, 유동 균등화 또는 회전가능 기부를 가로지르는 본질적으로 균일한 유동 분배와 같은 기부의 다른 특성을 희생하지 않고 회전가능 기부의 제조 비용을 낮출 수 있게 한다.
본 발명의 일 실시예는 구배각을 포함하는 기부의 하나 이상의 개구를 갖는 성형된 회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드이고, 개구는 기부의 단위체적당 큰 공극 체적을 갖는 회전가능 기부를 제공한다. 선택적으로, 기부의 재료, 그 치수, 예컨대 길이, 벽 두께, 내경, 외경, 공극 체적 또는 회전가능 기부 내의 개구의 수는 세척 또는 코팅 공정 동안 충분한 기계적 특성을 갖는 회전가능 기부를 제공하도록, 그리고 감소된 또는 최소화된 압력 강하로 패드를 통해 본질적으로 균일한 유동을 제공하도록 선택될 수 있다.
부분적으로, 본 발명의 실시예의 다른 태양, 특징, 이점 및 장점은 이하의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 명백해질 것이다.
도1은 본 발명의 실시예의 회전가능 기부의 사시도이다.
도2는 본 발명의 실시예의 회전가능 기부의 길이에 따른 단면 사시도이다.
도3은 y-축을 따라 위치하는 기부의 회전축과 x-z 평면을 도시하는 본 발명의 실시예의 기부의 단면의 사시도이다.
도4는 회전가능 기부의 실시예의 단면도이다.
도5는 회전가능 기부와 상호 체결되는 다공성 패드를 도시하는 본 발명의 실시예의 길이에 따른 단면 사시도이다.
도6은 두 개 플레이트의 몰드로 제조될 수 있는 회전가능 기부의 개구 내에 주조된 다공성 패드를 도시하는 회전가능 기부의 길이를 따른 지점에서 회전가능 기부의 길이에 수직으로 취한 단면도이다.
도7A 및 도7B는 본 발명의 실시예(회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드)에서 회전가능 기부의 길이에 수직으로 취한 단면도이며, 이 도면은 두 개 플레이트의 몰드로 제조된 기부의 태양을 추가로 도시한다.
도8은 직사각형 이외의 다른 적합한 형상의 형상일 수 있는 기부의 하나 이상의 슬롯이 벽 각도를 거의 또는 전혀 갖지 않는 본 발명의 실시예를 도시하는 도 면이다.
도9는 구동 단부 플랜지 및 기부 유체 입구 플랜지로부터 편위된(offset) 하나 이상의 내부 플랜지를 구비하는 본 발명의 실시예를 도시하는 도면이다.
도10은 다양한 유체 입구 피팅이 접합될 수 있는 개방 유체 입구 단부를 갖도록 성형된 본 발명의 실시예를 도시하는 단면이다.
도11은 몰드 핀이 접합된 몰드 절반부들 사이에 위치되는 평면의 z-축에 실질적으로 평행한 축을 각각 포함하는 두 개 플레이트의 몰드에 의한 회전가능 기부의 성형을 단면도로 도시하는 도면이다.
본 발명의 조성물 및 방법을 설명하기 전에, 본 발명은 설명된 특정 분자, 조성물, 방법론 또는 프로토콜이 변경될 수 있기 때문에 이들로 한정되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 또한, 설명에 사용된 용어는 단지 특정 형태 또는 실시예의 설명을 위한 것이고, 단지 첨부된 청구범위에 의해서만 한정될 본 발명의 범주를 한정하도록 의도되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다.
또한, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥이 명백히 달리 지시하지 않으면 복수의 언급을 포함한다는 것에 유의하여야 한다. 따라서, 예를 들면, "개구"에 대한 언급은 하나 이상의 개구들 및 본 기술 분야의 숙련자들에게 공지된 그 등가물 등에 대한 언급이다. 달리 정의하지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 기술 분야의 일반적인 기술 중 하나에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 본 명세서에 설명 된 것과 유사하거나 동일한 다양한 방법 및 재료가 본 발명의 실시예의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다. 본 명세서에 언급된 모든 공보는 참조로서 포함된다. 본 명세서에서 어떠한 것도 본 발명이 종래 발명에 의한 그러한 개시물에 선행하는 권리가 주어지는 것에 대한 승인으로서 해석되지 않아야 한다.
"선택적인" 또는 "선택적으로"는 이어서 설명된 결과 또는 상황이 발생할 수 있거나 또는 발생하지 않을 수 있고, 설명이 결과가 발생하는 경우 및 결과가 발생하지 않는 경우를 포함하는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예는 내부면 및 외부면을 갖는 긴 회전가능 기부를 포함하거나 또는 구비할 수 있고, 여기서 회전가능 기부는 동일하거나 또는 상이할 수 있는 원통체의 하나 이상의 부분으로 분할될 수 있다. 예를 들면, 회전가능 기부는 2 부재 몰드에 의해 형성될 수 있는 바와 같은 평면에 의해 분리될 수 있는 제1 원통체 절반부 및 제2 원통체 절반부에 의해 설명될 수 있고, 제1 및 제2 절반부는 개구, 또는 플랜지, 구동 단부 또는 유체 입구를 위한 장착부, 구동 단부 또는 유체 입구 피팅과 같은 다른 특징부의 동일하거나 상이한 배열을 가질 수 있다. 회전가능 기부의 내부면은 회전가능 기부 내에 보어를 형성하고, 보어는 내부면에 의해 둘러싸이고 내부면과 외부면 사이에 하나 이상의 개구를 포함한다. 개구는 내부 및 외부 기부면을 유동식으로 연결한다. 몇몇 실시예에서, 개구는 개구를 형성하기 위해 사용된 몰드 플레이트의 반경 분리축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축에 의해 설명될 수 있고, 몰드 플레이트의 반경 분리축은 본질적으로 몰드 플레이트를 이등분한다. 다른 실시예에서, 각각의 개구는 회전가능 기부를 두 개의 원통 형 쉘 절반부 또는 부분으로 분할하는 평면의 z-축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축을 갖고, 평면은 2 부재 또는 2 플레이트 몰드를 분리하는 평면일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부의 하나 이상의 개구는 적어도 부분적으로 개구 내에 주조된 포옴 또는 스펀지 재료로 충전되고, 몇몇 실시예에서 그 포옴 또는 스펀지 재료는 또한 회전가능 기부의 외부면 상에 주조된다. 또 다른 실시예에서, 포옴 또는 스펀지 재료는 회전가능 기부의 보어 내에 스펀지 또는 포옴 재료의 코어를 형성하기 위해 회전가능 기부와 상호 체결한다.
본 발명의 일 실시예는 폐쇄 셀 구조를 갖는 열가소성 재료의 회전가능 기부를 포함하거나 또는 구비하는 장치이다. 회전가능 기부는 구동 단부, 유체 입구 단부, 내부면 및 외부면을 갖는다. 기부의 내부 및 외부면은 기부의 내부면으로부터 기부의 외부면으로 액체를 분배하는 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결된다. 개구 및 기부는 두 개 이상의 몰드 플레이트에 의해 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 몰드 플레이트는 기부 내에 개구를 형성하기 위해 하나 이상의 몰드 핀을 갖고, 몰드 핀은 각각의 몰드 플레이트의 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는다.
본 발명의 일 실시예는 다공성 패드 또는 브러시를 위한 회전가능 기부이다. 회전가능 기부는 다공성 패드를 지지하는 기부의 면적당 높은 비율의 개방 표면적을 갖는다. 다공성 패드는 기부의 개구와 상호 체결할 수 있고, 몇몇 실시예에서 다공성 패드는 개구 또는 채널과 상호 체결하고 다공성 패드는 또한 기부 내에 통로 또는 코어를 형성할 수 있다. 기부의 면적당 높은 비율의 표면 개구 면적은 유리하게는 기부를 따른 기판으로의 유체의 균일한 분배를 허용한다. 기부의 면적당 높은 비율의 표면 개구 면적은 유리하게는 기부 및 패드를 따른 기판으로의 유체 또는 액체의 감소되거나 또는 제한되지 않은 분배를 허용한다.
도1은 본 발명의 실시예의 회전가능 기부(100)의 사시도이다. 회전가능 기부는 구동 단부(120), 유체 입구 단부(110), 내부면(미도시) 및 외부면(128)을 포함할 수 있다. 기부(100)의 내부면 및 외부면(128)은 기부(100)의 내부면으로부터 기부(100)의 외부면(128)으로 액체를 분배하는 126, 130 또는 134와 같은 하나 이상의 채널 또는 개구에 의해 유동식으로 상호 연결된다. 회전가능 기부는 구동 단부 플랜지(124)와 입구 플랜지(102)를 더 포함하고, 이들은 회전가능 기부(100)를 회전시킬 수 있는 공정 도구의 구동부에 회전가능 기부를 연결하도록 구동 단부(120)와 기부(100) 상에 다공성 패드(미도시)를 지지하고 위치시킨다. 액체 입구(110)는 공정 도구로부터 액체의 공급원에 연결될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부의 구동 단부는 양 단부에서 개방 도관으로서 성형될 수 있고, 예를 들면 기부는 구동 단부(120) 없이, 플랜지(124) 없이, 또는 입구 플랜지(102) 없이 성형된다. 도시되지 않은 별개의 구동 단부 피팅 및/또는 입구 피팅은 이어서 구동 단부(120)에 플랜지(124) 및 입구 플랜지(102)를 제공하기 위해 회전가능 기부의 단부에 열, 융해, 증기, 접착 또는 다른 기술에 의해 접합될 수 있다. 회전가능 기부의 제조에 대한 이 접근법은 기본 몰드를 사용하여 피팅, 플랜지 또는 편위부가 없는 기부의 부분을 제조하면서, 상이한 구동 단부 또는 입구를 갖는 다양한 공정 도구를 위한 회전가능 기부를 구성하기 위해 사용될 수 있다.
도2는 회전가능 기부의 회전축을 포함하는 평면을 따라 도1의 회전가능 기부 의 하나의 쉘 절반부(200)를 도시하는, 본 발명의 실시예의 회전가능 기부의 길이에 따른 단면 사시도이다. 이 평면(명료성을 위해 도시되지 않음)은 회전가능 기부 또는 회전가능 브러시 코어를 제조하기 위해 사용될 수 있는 두 개의 플레이트 몰드의 두 개의 절반부들 사이에 위치된다. 도시된 바와 같이, 회전가능 기부의 쉘 절반부(200)는 제1 원통형 쉘 절반부(200) 둘레에 배치되고 외부 기부면(228)을 내부 기부면(214)과 유동식으로 상호 연결하는 개구(226)(구배각 없음), 개구(230)(구배각 포함) 또는 개구(234)(구배각 포함)와 같은 개구를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 개구의 다른 조합뿐만 아니라 상이한 형상이 사용될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 내부면(214)은 선택적인 플랜지(202)를 갖는 입구 단부(210)로부터 이 도면에서 코어 핀 로케이터(222), 플랜지(224) 및 구동 단부(220)를 선택적으로 포함하는 말단 단부로 액체 유동을 허용하는 회전가능 기부의 보어(218)의 절반부로 표시된다. 200과 같은 두 개의 쉘 절반부는 회전가능 기부를 형성한다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 200과 같은 쉘 절반부는 도1에 도시된 바와 같이 전체 회전가능 기부(100)를 형성하기 위해 서로 개별적으로 성형되어 융해 접합, 용융 접합에 의해 또는 다른 적합한 기술에 의해 접합될 수 있다. 기부의 내부면(214)은 O-링, 가스켓 또는 공정 도구로부터의 다른 밀봉 표면에 대한 밀봉을 위해 그리고 유체 또는 액체를 입구(210)를 거쳐 다공성 패드의 코어(미도시)로 또는 몇몇 실시예에서는 회전가능 기부의 내부면(214)으로 전달하기 위해 사용될 수 있다. 선택적인 코어 핀 로케이터(222)는 몇몇 실시예에서 다공성 재료에 코어를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 기부는 선택적인 플랜지(224)를 갖는 구동 단부(220)를 포함할 수 있고, 구동 단부는 기부를 도구 스핀들과 연결한다. 기부는 또한 선택적인 플랜지(202)를 포함할 수 있는 유체 단부(210)를 포함할 수 있다.
도3은 유체 단부 플랜지(302) 및 유체 입구(310)를 갖는, 본 발명의 실시예의 회전가능 기부(300)의 길이에 수직인 단면의 사시도이다. 기부는 회전가능 기부(300)의 보어(318)를 형성하는 내부면(314) 및 외부 기부면(328)을 갖는다. 도면은 몰드 핀으로 또는 기계 가공에 의해 형성될 수 있는 316 및 316a와 같은 멈춤 에지를 도시한다. 몇몇 실시예에서, 발포제(blowing agent)를 포함하는 열가소성재가 회전가능 기부를 형성하기 위해 기계 가공될 수 있다. 330 및 334와 같이 구배각을 갖는 다양한 개구 및 326과 같이 구배각을 갖지 않는 하나 이상의 개구가 도시된다. 본 발명의 실시예는 적어도 하나의 구배각을 갖는 개구를 포함한다. 이들 개구는 2 부재 몰드 또는 2 플레이트 몰드를 사용하여 또는 기계 가공에 의해 제조될 수 있다. 도3은 회전가능 기부를 제1 절반부 및 제2 절반부로 본질적으로 분할하는 358을 포함하는 평면을 갖는 xyz 좌표계를 도시한다. 평면은 도시된 바와 같이 x-y 평면에 위치될 수 있고, 회전가능 기부의 회전축은 y-축을 따라 위치하고 x-y 평면에 존재한다. x-z 평면은 회전축이 돌출하는 평면을 포함하고, x-z 평면은 x-y 평면에 수직이다.
도4는 코어 핀 로케이터 단부로부터 유체 입구 단부를 향해 본, 도3의 x-z 평면에서 취해진 회전가능 기부(400)의 실시예의 단면도이다. 기부 벽(454) 및 유체 단부 플랜지(402), 외부 기부면(428) 및 보어(418)를 형성하는 내부 기부 면(414)을 갖는 회전가능 기부(400)가 도시된다. 내부 기부면(414)은 보어를 둘러싸고 기부(400)의 외부면(428)에 대해 구배각을 갖는 개구(430)에 연결하는 430a와 같은 내부면 개구를 갖는다. 개구(430)는 몰드 멈춤 에지(416)를 예시한다. 내부면(414)과 외부면(428) 사이의 다른 개구는 구배각을 갖지 않는 426과 같은 개구, 구배각과 테이퍼진 벽(434a)을 갖는 434와 같은 개구를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 회전가능 기부의 단면을 분할하는 평면(458)이 도시되어 있다.
도5는 회전가능 기부(554)와 상호 체결하는 다공성 패드(550)의 비한정적인 예를 예시하는, 다공성 패드(500)를 갖는 회전가능 기부의 실시예의 길이에 따른 단면 사시도이다. 다공성 패드는 외부면(546) 및 돌출부 또는 노듈(nodule)(548)을 포함할 수 있다. 회전가능 기부(554)는 외부 기부 표면적의 많은 부분이 개구에 의해 점유되는 큰 공극 체적을 가질 수 있다. 기부 개구(552) 내의 다공성 패드는 기부(554)의 보어 내의 다공성 패드 또는 포옴 재료의 코어(512)와 함께 도시된다. 기부는 구배각을 갖는 하나 이상의 개구를 형성하는 두 개의 플레이트 몰드로 성형될 수 있고, 선택적으로 성형된 회전가능 기부는 구동 단부(520) 및 플랜지(524)뿐만 아니라 유체 입구(510)를 포함할 수 있다. 회전가능 기부는 유체 입구(510)로부터 코어(518)를 통해 회전가능 기부(554)의 개구를 거쳐 포옴 또는 다공성 재료(550) 내로 향상된 유체의 분배를 제공한다. 액체는 외부 패드 표면(546) 및 돌출부(548)로 분배될 수 있고, 여기서 액체는 기판 또는 처리될 다른 표면 상으로 분배된다.
도6은 회전가능 기부(654)의 실시예 상에 주조된 선택적인 돌출부(648)를 갖 는 다공성 패드(650)를 도시하는, 길이를 따른 제1 지점에서의 도1의 회전가능 기부의 단면도이다. 도면은 기부(654)에 성형된 다공성 패드가 다공성 패드 또는 포옴 재료의 코어(612)를 형성하는 것을 도시한다. 다공성 패드는 기부(654)의 626과 같은 하나 이상의 관통 채널 또는 개구 내에 도시되어 있고, 기부는 2 플레이트 몰드로 성형될 수 있다.
도7A 및 도7B는 기부의 길이를 따라 제2 지점에서 취해진 도1의 회전가능 기부의 단면을 도시한다. 이 단면은 두께(WT)의 회전가능 기부 벽(754)을 통해 외부 기부면(728) 및 내부 기부면(714)을 상호 연결하는 726 및 730과 같은, 그러나, 이에 한정되지는 않는, 하나 이상의 개구를 충전하는 하나 이상의 돌출부(748)를 갖는 포옴 또는 다공성 패드 재료(750)를 도시한다. 선택적으로 다공성 패드 재료(750)는 내부 기부면(714)을 따라 코어(712)를 형성한다. 예를 들면 기부 내에 형성될 수 있는 다양한 구배각(A, B, C)을 갖는 726 및 730과 같은 개구가 기부의 외부면에 접하는 선(T1 및 T2)과, 개구의 벽에 평행인 선(P1, P2, P3)에 대해 도시된다. 더 구체적으로, 비한정적인 구배각(B)은 선(T1 및 P2)에 대해 설명될 수 있다. 도7B는 회전가능 기부를 두 개의 절반부로 분할하는 가상 평면(758)과, 각각이 평면(758)에 수직인 z-축(758a)에 실질적으로 평행한 752 및 752a와 같은 축을 각각 갖는 개구(730 및 726)를 도시한다. 개구(730 및 726)는 개구를 형성하기 위해 사용될 수 있는 두 개의 몰드 플레이트(미도시)의 758a를 따라 위치하는 반경 분리축에 실질적으로 평행한 축 둘레에 표시되는 형상 및 벽 경사를 갖는다. z-축(758a) 은 본질적으로 몰드 플레이트를 이등분할 것이다.
도8은 826 또는 826a와 같은, 그러나 이에 한정되지는 않는, 벽 각도를 거의 갖지 않거나 전혀 갖지 않는 기부 내의 상이한 형상의 하나 이상의 슬롯 또는 개구를 갖는 본 발명의 실시예(800)를 도시한다. 슬롯 또는 개구는 결합된 직선 및 곡선의 조합에 의해 구성되는 것과 같은 직사각형 이외의 적합한 형상의 형상일 수 있다. 또한, 개구가 결합된 직선 및 곡선의 조합과 같은 직사각형 이외의 적합한 형상의 형상인 벽 각도를 갖는 기부(800)의 외부면(828)의 하나 이상의 개구(830, 830a 또는 834)가 도시되어 있다. 도8의 실시예는 유체 입구(810), 입구 다공성 패드 플랜지(802), 구동 단부 다공성 패드 플랜지(824) 및 구동 단부(820)를 도시한다. 도8의 기부(800)를 따른 선[(a)-(e)]은 본 명세서에 설명된 바와 같이 기부의 개구의 인접한 열들 사이의 개구의 밀접한 근접도를 예시한다.
도9는 구동 단부 플랜지(924) 및 기부 유체 입구 플랜지(902)로부터 각각 편위된 하나 이상의 선택적인 내부 패드 또는 스펀지 플랜지(924a 및 902a)를 구비할 수 있는 표면(928)을 갖는 본 발명의 실시예(900)를 도시한다. 내부 플랜지(902a 및 924a)는 내부 플랜지들 사이에서 기부의 영역을 선택하기 위해 기부(900)의 하나 이상의 개구와 상호 체결하는 다공성 패드 재료를 구속하도록 사용될 수 있다. 내부 플랜지의 위치는 취급될 기판의 세척 또는 코팅 요건, 기판의 크기 및 도구 기하학적 형상에 기초하여 선택될 수 있다. 기부의 편위 구역(904a 및 904b)은 선택적으로 다공성 패드 재료로 덮일 수 있고, 편위 구역은 회전가능 기부의 보어로의 개구를 포함하지 않는다. 도9의 실시예는 직사각형(926) 또는 다른 적합한 곡 선형(926a) 형상인 벽 각도를 거의 갖지 않을 수 있는 기부면(928)의 하나 이상의 슬롯 또는 개구(926 또는 926a)를 갖는 것으로 도시되고, 또한 직사각형(930) 또는 다른 적합한 곡선형(930a) 형상인 벽 각도를 갖는 기부의 하나 이상의 개구가 도시된다. 벽 각도 및 테이퍼진 측면(934)의 조합을 갖는 개구가 또한 도시된다. 도9의 실시예는 유체 입구(910) 및 선택적인 구동 단부(920)를 갖는다.
도10은 기부(1000)의 외부면(1028) 및 내부면(미도시)을 유동식으로 연결하는 타원형 개구(1030)를 갖는 본 발명의 실시예의 도면이다. 회전가능 기부(1000)의 개구(1030)는 선택적으로 정렬되어 있는 것으로 예시되어 있으며, 다른 실시예에서 개구는 동일하거나 또는 상이할 수 있고 정렬되지 않을 수 있다. 도10의 개구는 회전가능 기부의 외부면(1028) 위에 놓인 다공성 패드 재료 또는 다른 포옴 재료 아래에 위치될 수 있는 회전가능 기부의 총 표면적의 약 9%이다(패드 미도시). 개구를 형성하는 크기 및 형상과, 기부의 보어와 외부면 사이의 벽의 감소된 두께와 함께 보어(미도시)와 외부면(1028)을 연결하는 개구들(1030) 사이의 거리는 코어로부터 기부로 액체를 분배하기 위해 회전가능 기부의 표면에 구멍을 갖는 표면 채널 또는 구멍을 갖는 매트릭스 채널을 형성할 필요성을 제거한다. 도10은 본 발명의 실시예가 구동 단부 및/또는 입구 피팅 없이 성형될 수 있다는 것을 도시한다. 도10에서, 회전가능 기부는 성형된 구동 단부 피팅(1024) 및 유체 입구 단부(1006)로 형성된다. 별개의 유체 입구 피팅(1002)이 이어서 일체형 구동 단부(1024) 및 유체 입구 플랜지(1002)를 제공하기 위해 회전가능 기부의 유체 입구 단부(1006)에서 열, 융해, 증기, 접착 또는 스냅 끼움에 의해 1008과 같은 개구 내 로 접합될 수 있다. 이 접근법은 단일 몰드를 사용하여 구동 단부 피팅, 플랜지 또는 편위부 없이 기부의 부분을 제조하면서, 상이한 구동 단부 및/또는 유체 입구를 갖는 다양한 공정 도구에 대한 회전가능 기부를 구성하기 위해 사용될 수 있다.
도11은 회전가능 브러시 코어(1154)의 1126 또는 1130과 같은, 그러나 이들에 한정되지는 않는, 개구 또는 개방 영역을 형성하기 위해 사용될 수 있는 몰드 핀(1164, 1170, 1176), 몰드 절반부(1180 및 1184) 및 중앙 맨드릴(1190)을 갖는 회전가능 기부 또는 회전가능 브러시 코어(1154)의 단면을 도시한다. 도11은 회전가능 브러시 코어의 보어와 표면 사이에 유체 유동을 위한 개구 또는 개방 영역을 갖는 회전가능 브러시 코어를 제조하기 위해 본 발명의 실시예에 사용된 2 부재 또는 2 플레이트 몰드의 도면이다. 몇몇 개구는 1116에 의해 도시된 바와 같이 몰드 멈춤부를 가질 수 있다. 개구(1126 또는 1130)는 핀(1164 및 1176)에 의해 각각 형성된 개구의 측벽에 평행한 P4 및 P5 선에 의해 도시되는 하나 이상의 각을 이루는 또는 테이퍼진 측벽을 가질 수 있다[예를 들면, P5와 T5 사이의 각도(D)는 90°와 동일하지 않음]. 도시된 바와 같이, 각각의 몰드 핀, 및 그에 따른 각각의 개구는 두 개의 몰드 플레이트를 이등분하는 분리축에 실질적으로 평행한 1164a, 1170a 또는 1176a와 같은 축을 갖는다. 도11에서, 몰드 플레이트 분리축은 평면(1158)의 z-축(1158z)을 따라 위치하고, 몰드 플레이트(1184)의 경우 분리축은 선(1176a)을 따라 위치한다. 도시된 바와 같이, 각각의 몰드 핀, 및 그에 따른 각각의 개구는 몰드 플레이트(1180 및 1184)에 대한 반경 분리축에 실질적으로 평행 한 1164a, 1170a 또는 1176a와 같은 축을 갖는다. 도11은 몰드 플레이트 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는 몰드 핀을 구비하는 두 개의 플레이트 몰드를 도시하지만, 본 발명의 실시예는 두 개 이상의 플레이트를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예는 회전가능 기부 상의 다공성 패드를 통한 액체 유동 증가의 문제점을 해결할 수 있다. 예를 들면, 유사한 공급 압력 조건 하에서, 상호 체결된 다공성 패드를 갖는 종래의 회전가능 기부는 34.5 kPa(5 psi) 공급 압력에서 분당 약 1.8 리터의 수류(water flow)를 전달할 수 있고, 본 발명의 실시예는 34.5 kPa(5 psi) 공급 압력으로 분당 약 3 리터의 물을 전달할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예는 제조 중에 재료를 형성하는 포옴 또는 다공성 패드에 의한 회전가능 기부 개구의 균일한 충전과 관련된 문제점을 해결한다. 회전가능 기부와 함께 다공성 패드 또는 포옴 전구체 조성물의 주조 중에 점성 다공성 패드 반응물 재료에 의한 회전가능 기부 개구 및 표면의 불완전한 충전 및/또는 습윤은 기부의 부분 상의 불완전한 패드 적용 범위로 이어질 수 있고 회전가능 기부의 스크레이핑(scrapping)을 요구할 수 있다. 회전가능 기부의 벽에 대형 개구를 제공함으로써, 재료를 형성하는 이들 점성 패드는 회전가능 기부의 내부와 외부 기부면들 사이에서 더 용이하게 유동할 수 있다. 본 발명의 실시예는 세척 또는 코팅 균일성이 유지되고 동시에 성형 기술을 사용함으로써 비용을 감소시키도록 높은 비율의 개방 표면적을 회전가능 기부에 제공하고 동시에 충분한 강성을 회전가능 기부에 제공하는 문제점을 해결한다. 회전가능 기부의 개구가 대형으로 제조되므로 기부의 치수 안정성이 손상될 수 있음을 예상할 수 있다. 본 발명의 실시예는 웨이퍼 의 코팅 또는 세척 동안 충분한 치수 공차 및 안정성을 갖는 성형된 회전가능 기부를 제공한다. 회전가능 기부의 몇몇 형태는 큰 개구 표면적을 추가로 제공하는 발포제로 형성된 열가소성재로 제조되고, 기부는 2 부재 몰드를 사용함으로써 제조될 수 있다. 또한, 발포제를 사용함으로써, 다공성 패드 또는 포옴을 기부와 상호 체결하기 위해 표면적을 증가시키는 조직화된 표면이 회전가능 기부 상에 형성된다. 몇몇 실시예에서, 개구의 벽부는 회전가능 기부의 벽 두께 미만인 벽 두께를 가질 수 있다. 이러한 구조는 큰 개구 공극 체적을 제공하고, 한편 발포제는 기부에 강성 및 강도를 제공하는 데에 도움을 준다.
큰 개구 공극 체적 또는 표면적을 갖는 회전가능 기부의 실시예는 기부의 외부면과 내부면 사이의 개구가 인접한 개구 및/또는 개구의 부분의 벽 두께가 회전가능 기부의 벽의 두께 미만인 개구의 부분 사이에서 간격을 갖도록 위치될 수 있게 성형될 수 있다. 예를 들면, 도3에 도시된 바와 같이, 표면(330b)과 외부면(328) 사이의 개구(330)에 대한 벽 두께는 내부면(314)과 외부면(328) 사이의 회전가능 기부 벽의 두께(WT) 미만이다. 도3에 도시된 바와 같이, 회전가능 기부의 표면의 개구는 회전가능 기부의 벽 두께 미만인 두께를 갖는 구역에서 더 얇고 그리고/또는 테이퍼진 벽의 부분을 가질 수 있고, 이러한 개구는 기부의 큰 개구 공극 체적을 제공할 수 있다. 도3은 또한 기준선(327)으로 표시된 326 및 334와 같은 개구들 사이의 기부 벽 구역이 벽의 두께(WT)보다 얇을 수 있다는 것을 도시하고, 몇몇 실시예에서 구역은 50% 미만일 수 있고, 몇몇 형태에서 벽 두께의 40% 이 하이다. 비한정적인 예에서, 일 실시예의 이 구역의 두께는 약 0.2 cm이고, 한편 회전가능 벽 두께는 약 0.5 cm이다. 성형된 회전가능 기부가 웨이퍼의 코팅 또는 세척 동안 충분한 치수 공차 및 안정성을 갖는 본 발명의 실시예에서 상세히 설명되는 바와 같은 공극 체적 또는 표면적의 개구를 갖는 상태로 형성될 수 있다는 것은 예상 밖이다. 발포제로부터 증가된 표면 접합 영역을 갖는 성형된 회전가능 기부가 웨이퍼의 코팅 또는 세척 동안 충분한 치수 공차 및 안정성을 갖는 약 6% 내지 40%의 공극 체적 또는 표면적의 개구를 갖는 회전가능 기부로 형성될 수 있다는 것은 예상 밖이다.
본 발명의 실시예의 개구의 다른 특성이 도8의 비한정적인 도면에 의해 도시된다. 도8에서, 회전가능 기부의 보어 내의 브러시 코어 또는 회전가능 기부의 표면의 개구는 회전가능 기부의 길이를 따라 개구를 제공하고, 여기서 일 열로부터의 개구는 회전가능 기부의 표면 상의 가장 작은 개구의 폭 미만일 수 있는 폐쇄된 표면(828)의 열 또는 스트립에 의해 인접한 열 상의 개구로부터 분리된다. 예를 들면, 열 (a)의 개구는 가장 작은 특징부(826)의 폭 미만인 폭을 갖는 선 (b)를 따라 위치하는 폐쇄된 표면의 좁은 스트립에 의해 열 (c)의 개구로부터 분리된다. 유사하게, 열 (c)의 개구는 가장 작은 특징부(826)의 폭 미만인 폭을 갖는 폐쇄된 표면의 좁은 스트립 (d)에 의해 열 (e)의 구멍으로부터 분리된다. 회전가능 기부를 따라 매우 인접한 개구는 제조 중에 기부 상에 점성 다공성 패드 또는 포옴 반응물 주조를 용이하게 하고, 또한 기부의 내부 보어로부터 다공성 패드의 외부면으로 액체의 분배 및 유동을 용이하게 한다.
본 발명의 실시예의 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 충분한 치수 공차, 뒤틀림 안정성, 선형성 또는 다른 태양은 다공성 패드 또는 포옴 재료와 조합될 수 있는 회전가능 기부 또는 회전가능 브러시 코어에 관한 것이며, 결과적 물품은 시험 웨이퍼를 세척하고 약 10초 내지 약 10분 범위일 수 있는 기간 후에 웨이퍼 표면을 가로지르는 85% 초과, 몇몇 경우에 98% 초과의 입자 제거 효율을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 기부 상의 개구의 표면적의 변화, 벽 두께, 발포제의 양, 회전가능 기부의 치수, 포옴 또는 스펀지 재료, 또는 회전가능 기부의 다른 특징이 본 명세서를 참조로 이루어질 수 있다.
회전가능 기부 벽의 두께는 변경될 수 있고 기부를 제조하기 위해 사용되는 재료 외에도 회전가능 기부의 액체 유량 및 전체 길이에 좌우될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기부의 벽 두께(WT)는 약 0.25 cm(0.1 인치) 내지 약 1.27 cm(0.5 인치) 두께일 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 두게는 약 0.33 cm(0.13 인치) 내지 약 0.66 cm(0.26) 인치이다. 기부를 형성하기 위해 사용된 재료에 기초하여, 벽의 두께 및 개구의 면적은 회전가능 기부에 충분한 강도 및 강성을 제공하도록 선택될 수 있다. 회전가능 기부는 다공성 패드와 기부의 조합이 그 의도된 사용 및 적용 균일성(기판을 가로지르는 세척 균일성, 기판을 가로지르는 에칭 균일성, 기판을 가로지르는 코팅 균일성)에 충분한 설정 공급 압력 하의 유체 유동을 기판으로 제공하기 위해 사용될 수 있도록 소정 수의 개구로 구성될 수 있다. 이들 요건은 상이한 기판 및 공정에 대해 변경될 수 있고, 기부를 위한 재료가 그에 따라 선택될 수 있 다. 기부는 중합체, 공중합체 및 CMP 세척 공정 등에 유용한 다른 재료를 포함하는 임의의 화학적 불활성 중합체 재료로 제조될 수 있다.
CMP 세척 공정에서 유용한 화학적 불활성 중합체 재료는 회전가능 기부 또는 브러시 코어를 위해 사용될 수 있다. 이는 다양한 열가소성 중합체 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열가소성재는 폴리올레핀일 수 있다. 폴리올레핀은 선형, 분지형, 사이클릭, 지방성, 방향성, 치환 또는 비치환될 수 있는 임의의 중합된 올레핀을 칭한다. 몇몇 실시예에서, 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE), 예컨대 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리프로필렌 공중합체(PPCO), 폴리알로머(에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 PA), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리케톤(PK), 배향된 PET를 포함하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)일 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 몇몇 실시예에서, 폴리올레핀은 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌을 포함하는 혼합물이다. 세라믹 입자 또는 탄소 섬유와 같은 충전재를 포함하는 열가소성 재료의 복합물이 또한 본 발명의 회전가능 기부의 실시예에서 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 회전가능 기부를 위해 사용된 중합체는 열가소성 중합체 내에 폐쇄 셀 구조를 형성하기 위해 발포제를 포함하는 사출 성형 가능 열가소성 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 발포제를 포함하는 열가소성재는 폴리올레핀일 수 있고, 다른 실시예에서 발포제를 포함하는 폴리올레핀은 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌을 포함하는 혼합물이다.
본 발명에서 사용을 위한 발포제는 임의의 특정 유형에 한정되는 것은 아니 다. 발포제는 수지를 열화시키거나, 예를 들면 수지에서 입자 쉐딩(particle shedding)을 증가시키거나 이온 추출성을 증가시키는 역효과를 생성하지 않는다. 유용한 발포제의 예는 이산화탄소, 질소, 아르곤, 네온 헬륨 및 산소와 같은 무기질 가스와, 클로로플루오로카본 또는 이들의 혼합물과 같은 유기질 가스를 포함할 수 있지만, 이들에 한정되지는 않는다. 발포제는 회전가능 기부를 제조하기 위해 사용된 중합체 또는 수지에 폐쇄 셀 구조를 제공한다. 포옴 형성된 중합체 재료는 물리적 발포제를 용융된 중합체 스트림 내로 도입함으로써, 발포제를 중합체와 혼합함으로써, 그리고 혼합물을 도11의 단면도에 도시되어 있는 몰드와 같은 몰드 내로 사출 성형시킴으로써 생성될 수 있다. 조핵제(nucleating agent)는 열가소성재의 셀 크기 및 균일성을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 발포제는 브러시 재료를 회전가능 기부 또는 브러시 코어와 접합하고 상호 체결하기 위해 표면적을 증가시킬 수 있는 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 표면에 표면 거칠기 또는 조직화된 표면 특징부를 제공할 수 있다. 이들 성형된 표면 특징부는 그 형상이 불규칙할 수 있고 회전가능 기부의 벽 내에 형성된 폐쇄 셀 구조 정도의 크기를 가질 수 있다. 표면 특징부의 크기 및 형상은 발포제 및/또는 조핵제가 회전가능 기부 성형에서 이용되는 조건을 제어함으로써 변경될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 발포제는 예를 들면 폴리프로필렌과 같은 중합체와 혼합된 고체일 수 있다. 발포제는 중량 기준으로 약 0.25% 내지 약 5%의 양으로, 몇몇 실시예에서는 약 1% 내지 2%로 중합체 및 성형된 혼합물과 혼합될 수 있다. 발포제 의 양은 그 길이에 걸쳐 굴곡을 거의 갖지 않는 기부를 제공하도록 선택될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 성형된 회전가능 기부의 굴곡의 양은 편평 기준면 상에 기부를 배치함으로써 그리고 기부면과 기부의 길이를 따른 기준면 사이의 거리의 편차를 측정함으로써 결정될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기부의 38.1 cm(15 인치)에 대한 편차는 약 0.1 cm(0.04 인치) 미만이고, 몇몇 실시예에서는 편차가 약 0.025 cm(0.01 인치) 미만이다. 기부가 발포제를 사용하여 형성되는 몇몇 실시예에서, 기부의 38.1 cm(15 인치)에 대한 편차는 약 0.1 cm(0.04 인치) 미만이고, 몇몇 실시예에서는 편차가 약 0.025 cm(0.01 인치) 미만이다.
본 발명의 실시예는 기부의 면적당 높은 비율의 표면 개구 면적을 갖고 사출 성형 공정에서 또는 성형후 기계 가공 공정에서 사용된 온도에서 안정된 상호 체결된 다공성 패드 또는 브러시를 위한 회전가능 기부를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 다공성 패드 또는 브러시는 개구를 통해 기부와 기계적으로 상호 체결되고, 코어를 통해 기계적으로 상호 체결되고, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 회전가능 기부에 기계적으로 상호 체결된다. 본 발명의 실시예는 기부의 성형 중에 또는 성형 후에 기부의 치수 공차의 손실, 선형성 또는 치수 안정성의 손실을 억제한다. 본 발명의 실시예는 성형 및/또는 후성형 마무리 작업 중에 그리고 작업 후에 개선된 선형성 및 비틀림 또는 뒤틀림 안정성을 나타낸다. 본 발명의 실시예는 기계 가공되는 브러시 코어보다 저비용으로 제조될 수 있다. 또한, 실시예는 기부가 반도체 웨이퍼 또는 평판 패널 디스플레이와 같은 기판 세척에 사용되는 동안 선형성, 비틀림 또는 뒤틀림 안정성을 나타내는, 기부의 하나 이상의 공극과 상호 체결된 다공성 패드를 지지하는 경량의 치수적으로 안정된 회전가능 기부 부품이다.
도2를 참조하면, 회전가능 기부 또는 브러시 코어(200)의 단면 사시도에 도시되어 있는 보어(218)는 일반적으로 회전가능 기부의 제1 단부(210)로부터 제2 단부(222)(개방되거나 폐쇄될 수 있음)까지의 사이에서 연장되고 내부 기부면(214)에 의해 형성되는 길이를 갖는 중앙 중공부 또는 채널을 나타낸다. 도2에 부분적으로 도시된 바와 같이, 제1 단부(210)는 보어(218)의 내부 길이를 따라 코어 핀 로케이터일 수 있는 제2 단부로 연장되는 회전가능 기부의 내부면(214)에 의해 형성된 보어 내로 개방되는 유체 입구일 수 있다. 본 발명의 실시예의 회전가능 기부의 코어는 도5의 특징부(512)에 의해 도시된 바와 같이 코어를 형성하기 위해 브러시 또는 스펀지 재료로 부분적으로 또는 완전히 충전되어 있는 보어이다. 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 개구는 회전가능 기부의 내부면(214)을 회전가능 기부(200)의 외부면(228)과 유동식으로 상호 연결하는 개구(226, 230 또는 234)와 같은 특징부를 나타낸다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부의 개구는 약 1/50보다 큰 회전가능 기부의 원주에 대한 치수, 몇몇 실시예에서는 약 1/25을 초과하고, 몇몇 실시예에서는 1/12을 초과하는 회전가능 기부의 원주에 대한 치수를 가질 수 있다. 대형 개구는 코어로부터 브러시의 외부면으로의 낮은 압력 강하 및 증가된 액체의 분배를 제공한다. 몇몇 실시예에서, 개구는 회전가능 기부의 외부면으로부터 내부면으로 연장하는 테이퍼진 형상을 가질 수 있다. 이 특징부는 도4의 개구(434)에 대한 표면(434a)에 의해 도시되고, 또한 도3의 개구(334)에 의해 도시된 다. 테이퍼진 개구(334)와 직선 벽형 개구(326)의 다양한 조합이 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있다. 334 또는 434와 같은 테이퍼진 개구는 브러시 코어의 일 단부로부터 다른 단부로 연장하는 충전되지 않은 벽형 와플 구조, 슬롯 매트릭스 또는 채널과 비교하여 포옴 또는 브러시 재료에 대한 개선된 지지를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 개구는 다공성 브러시 재료 또는 포옴으로 충전된다. 충전된 개구는 상부에 위치하는 포옴 재료에 대한 지지부를 제공하고 포옴이 개방 채널, 개방 와플 등의 상에 위치되는 다른 브러시 코어에서 발생할 수도 있는 침하를 방지한다. 본 발명의 실시예의 개구의 포옴은 상부에 위치하는 포옴을 지지한다. 회전가능 기부가 포옴 코어를 갖는 실시예에서, 개구 및 코어의 포옴은 상부에 위치하는 브러시를 지지할 수 있다. 회전가능 기부가 외부면으로부터 내부면으로 테이퍼진 개구를 갖는 실시예에서, 테이퍼는 상부에 위치하는 브러시를 추가로 지지할 수 있다.
두께(WT)를 갖는 회전가능 기부 벽의 공극 체적은 회전가능 기부에 대한 압력 강하 및 유체 분배 요건에 따라 변경될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부의 보어와 유체 연통하는 회전가능 기부 벽의 개구의 공극 체적은 기부 체적의 약 6% 내지 약 40%의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 회전가능 기부 벽의 개구의 공극 체적은 기부의 체적의 약 8% 내지 약 30%, 또 다른 실시예에서는 약 20% 내지 약 35%의 범위일 수 있다. 공극 체적은 브러시 또는 포옴의 하부에 위치하는 회전가능 기부로부터 제거된 재료의 체적을 칭하고, 회전가능 기부의 공극 체적은 포옴 또는 스펀지 재료로 충전될 수 있다.
회전가능 기부의 보어와 유체 연통하는 회전가능 기부의 표면의 개구는 패드와 접촉하는 기부의 총 표면적의 약 6% 내지 약 40%의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 개구의 표면적은 패드와 접촉하는 기부의 총 표면적의 약 8% 내지 약 30%, 또 다른 실시예에서는 약 20% 내지 약 35%의 범위일 수 있다. 예를 들면, 도9에 도시되어 있는 실시예에서, 개구의 표면적은 브러시 또는 스펀지 재료와 접촉될 수 있는 폐쇄된 외부면(928)의 약 25%를 차지한다. 도10에 도시되어 있는 실시예에서, 개구의 표면적은 폐쇄된 외부면(1028)의 약 9%일 수 있다. 개방 표면적의 양이 클수록, 압력 강하는 더 낮아지고 기부의 코어 또는 보어로부터 상부에 위치하는 포옴을 통해 기판 표면으로의 액체의 분배가 더 양호해진다. 표면 개구 면적 및 예를 들면 다공성과 같은 포옴의 특징을 변경함으로써, 회전가능 기부의 보어로부터 기판으로의 액체의 유동이 변경될 수 있다.
본 발명의 실시예에서 다공성 패드 또는 포옴과 접촉하는 표면의 개구의 일부는 회전가능 기부의 중앙 회전축 둘레에 반경 방향으로 위치된다. 이들 개구는 기부의 회전축으로부터 뻗어 나오는 반경을 따라 위치할 수 있는 축을 갖는다. 기부가 성형되는 경우, 이들 개구는 회전가능 기부를 제조하기 위해 사용된 몰드 플레이트의 반경 분리축을 따라 위치하는 축을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예에서 다공성 패드 또는 포옴과 접촉하는 표면의 다른 개구는 반경 방향으로 위치되지 않는다. 성형된 회전가능 기부의 경우, 이들 개구는 몰드 플레이트의 반경 분리축에 실질적으로 평행한 축을 가질 수 있다. 예를 들면, 도9의 926 및 926a와 같은 개구는 반경 방향으로 위치되는 반면, 930과 같은 개구는 그렇지 않다. 다른 예에서, 도3의 326과 같은 개구는 반경 방향으로 위치되는 반면, 330과 같은 개구는 그렇지 않다. 회전가능 기부가 두 개의 플레이트를, 몇몇 실시예에서 두 개 초과의 플레이트를 갖는 몰드로 제조될 수 있다면, 본 발명의 실시예는 이러한 개구의 임의의 조합을 가질 수 있다. 보어에 대해 개구를 단지 반경 방향으로 위치시키고 부수적 작업으로 몰드로부터 기계 가공 또는 성형되어야 하는 다른 브러시 코어와 달리, 본 발명의 실시예는 부수적 작업을 요구하지 않고 몰드로부터 제조될 수 있다.
회전가능 기부는 두 개 이상의 플레이트를 갖는 몰드의 중앙에 맨드릴을 배치시킴으로써 그리고 발포제를 선택적으로 포함하는 열가소성재를 몰드 내로 사출함으로써 형성될 수 있다. 몰드는 제거될 수 있고, 이어서 회전가능 기부 또는 브러시 코어는 브러시 또는 스펀지 재료가 주조되고 기부와 상호 체결되는 제2 성형 공정에서 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부는 본 명세서에 전체적으로 참조로서 포함된 국제 특허 출원 제PCT/US2004/022350호에 설명된 바와 같이 몰드에 배치되고, 포옴 또는 스펀지는 회전가능 기부의 개구를 충전하기 위해 사용된다. 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부는 몰드에 배치되고 포옴 브러시는 개구의 부분을 충전하는 포옴과 함께 회전가능 기부의 외부면 상에 주조되며, 몇몇 실시예에서 포옴 또는 스펀지는 회전가능 기부의 보어 내에 코어를 형성하고 포옴을 회전가능 기부와 상호 체결한다.
와플을 갖는 브러시 코어에서, 벽형 구조는 보어로의 구멍을 갖는 와플을 구멍을 갖지 않은 와플로부터 격리시키고 액체 유동을 제한할 수 있다. 또한, 와플이 비어 있기 때문에, 이들은 상부에 위치하는 고도로 유연한 브러시 또는 포옴을 고르게 지지하지 않을 수 있다. 비어 있는 이들의 길이를 따라 채널을 갖는 브러시 코어는 또한 사용 중에 압축될 수 있는 상부에 위치하는 고도로 유연한 포옴을 고르게 지지하지 않을 수 있어서, 또한 브러시 코어의 채널의 길이를 따라 액체 분배를 제한할 수 있다. 이들 종래 기술의 장치에서, 포옴 또는 스펀지는 코어 내의 구멍 또는 돌출부를 점유하지 않고, 오히려 구멍의 상부에 또는 와플 또는 외부 브러시 코어 표면 상부에 위치한다. 이들 종래 기술의 브러시 코어에서, 회전 중에 어떠한 개구도 브러시 코어의 길이를 따라 기판 상으로 위치되지 않을 것이다. 본 발명의 회전가능 기부의 실시예는 브러시 코어의 벽의 와플 구조, 또는 코어의 벽의 채널 또는 매트릭스 슬롯의 열이 없을 수 있다. 본 발명의 실시예는 모든 표면 오목부 또는 개구에서 보어로부터 액체로의 접근을 제공하고, 대형 표면적 개구 때문에, 압축된 스펀지는 코어 또는 보어로부터 기판과 접촉하는 스펀지 표면으로의 액체의 유동을 심하게 방해하지 않는다. 또한, 코어가 포옴 재료인 본 발명의 실시예에서, 내부 포옴 코어는 기판과 접촉하는 상부에 위치하는 포옴 브러시에 대한 개구에서의 지지를 제공할 수 있다.
코어 또는 보어는 기계 가공되거나 성형될 수 있다. 일 실시예에서, 기부는 단일의 2 부재 몰드로 형성된다. 다공성 패드는 회전가능 기부 상에 배치될 수 있는 임의의 재료일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 다공성 패드는 기부와 상호 체결하 도록 기부 상에 성형된다. 몇몇 실시예에서, 다공성 패드는 회전가능 기부의 하나 이상의 개구 내에 주조되고, 다공성 패드는 하나 이상의 기부 개구의 적어도 일부와 상호 체결한다. 몇몇 실시예에서, 다공성 패드는 회전가능 기부 내에 코어를 형성한다.
기부는 채널, 슬롯, 또는 타원, 직사각형, 다각형, 둥근 사각형, 타원, 폐쇄된 스플라인(spline), 원호 및 이들의 조합을 포함하는 임의의 폐쇄된 형상을 포함하지만 이들에 한정되지 않는 다른 폐쇄된 형상과 같은 다양한 개구를 포함하거나 수납할 수 있지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
이들 개구는 회전가능 기부의 표면 둘레에 위치될 수 있고 기부의 외부면으로부터 기부 벽을 통해 기부의 내부면으로 연장될 수 있다. 측벽의 각도를 포함하는 개구의 형상뿐만 아니라 기부의 내부 및 외부면 상의 개구의 형상은 개구의 패드로부터 처리될 기판으로 액체의 균일한 유동을 제공하도록 선택될 수 있다. 본 발명의 성형되거나 기계 가공된 형태에서, 개구는 개구를 형성하기 위해 사용될 수 있는 몰드 플레이트(들)의 반경 분리축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축 둘레로 표시되는 형상 및 벽 경사를 가질 수 있다. 몰드 플레이트의 반경 분리축은 몰드 플레이트를 본질적으로 이등분한다. 몇몇 성형 실시예에서, 개구는 경사가 두 개의 부품 또는 두 개의 플레이트 몰드로부터 하나 이상의 개구를 갖는 회전가능 기부의 성형을 허용하도록 선택될 수 있는 형상 및 벽을 가질 수 있다. 이들 경사진 벽의 각도는 구배각으로서 칭해질 수 있다. 본 발명의 실시예는 두 개의 플레이트를, 몇몇 실시예에서는 두 개 이상의 플레이트를 갖는 몰드를 포함하고, 몰드 는 구배각을 갖는 하나 이상의 개구를 구비하는 회전가능 기부를 제조하기 위한 핀을 갖고, 개구는 회전가능 기부의 내부로부터 회전가능 기부의 외부면 상의 다공성 패드로 액체의 본질적으로 균일한 유동을, 몇몇 경우에서는 제한되지 않은 유동을 제공한다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 회전가능 기부는 회전가능 기부와 다양한 구배각을 형성할 수 있는 복수의 개구를 포함하고, 이들 개구는 회전가능 기부를 두 개의 원통형 쉘 절반부 또는 부분으로 분할하는 평면의 z-축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축을 각각 갖는다. 평면은 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 회전축을 포함한다. 회전가능 기부의 복수의 제1 개구는 기부의 하나의 원통형 쉘 절반부를 따라 배향되고, 한편 복수의 제2 구멍은 기부의 제2 원통형 쉘 절반부를 따라 배향된다. 각각의 쉘 절반부의 구멍 또는 개구는 회전가능 기부의 내부면 또는 보어와 회전가능 기부의 외부면 사이에서 유체 유동 연통을 제공한다.
공극 체적은 기부의 길이 또는 두께로 승산된 개구 면적이다. 몇몇 실시예에서, 개구의 공극 체적은 개구 영역은 최대화하는 반면 기부의 길이 또는 두께는 최소화하도록 선택되고, 이는 액체가 가로질러 또는 그를 통해 유동하는 다공성 패드 재료로 선택적으로 충전될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기부의 벽 두께(WT)는 기부의 벽에 의해 점유된 다공성 재료의 양을 최소화하도록 선택될 수 있다. 이는 회전가능 기부의 개방 영역을 최대화하고 기부와 상호 체결되는 다공성 패드를 가로지르는 유체의 압력 강하를 최소화하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 회전가능 기부를 형성하기 위해 사용될 수 있는 하나 이상의 플레이트를 갖는 몰드이다. 몰드 플레이트는 하나 이상의 몰드 핀을 갖는 내부면을 포함할 수 있고, 몰드 핀은 몰드 플레이트를 이등분하는 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 몰드 플레이트는 구동 단부, 유체 입구, 내부면 및 외부면을 갖는 회전가능 기부를 제조하기 위해 몰드 내에서 조합될 수 있고, 기부의 내부 및 외부면은 몰드 핀에 의해 형성된 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결된다. 개구는 기부의 내부면으로부터 기부의 외부면으로 액체를 분배한다.
본 발명의 실시예는 성형, 기계 가공 또는 이들 작업의 조합에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로 회전가능 기부의 내부면과 외부면 사이의 개구는 하나 이상의 개구의 그룹으로 분할될 수 있고, 각각의 개구의 그룹은 외부 기부면 및 기부의 회전축에 의해 그려지는 원호 내에 위치한다. 그룹 내의 개구는 그룹에 대한 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 원호에 의해 그려진 부분은 동일하거나 상이한 각도를 가질 수 있다. 기부의 원호의 표면의 그룹에 대한 개구는 회전가능 기부의 그 부분에 대한 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 가질 수 있다. 예를 들면, 도11에 도시되어 있는 실시예에서, 회전가능 기부의 개구는 두 개의 그룹으로 분할될 수 있고, 이들 각각은 회전축(1158 및 1158z의 교차점)에 대해 원호를 그린다. 개구(1130)는 기부(1154) 둘레에 0°내지 180°의 원호에 의해 그려지는 그룹에 존재한다. 이 개구의 그룹은 기부를 따라 0°내지 180°의 원호를 이등분하는 선(1158z)에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 개구(1126)는 기부(1154) 둘레에 180°내지 360°의 원호에 의해 그려지는 다른 그룹 에 존재한다. 이 개구의 그룹은 원을 따라 180°내지 360°의 그 원호를 이등분하는 선(1158z)에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 다른 비한정적인 예에서, 회전가능 기부는 예를 들면 0°내지 120°, 120°내지 240°및 240°내지 360°의 원호와 같은 원호에 의해 둘러싸인 3개의 동일한 개구의 그룹으로 분할될 수 있다. 제1 그룹의 개구는 60°에서 제1 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 가질 것이고, 제2 원호의 개구는 180°에서 제2 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 가질 것이며, 제3 원호의 제3 그룹의 개구는 300°에서 제3 원호를 이등분하는 선에 실질적으로 평행한 축을 가질 것이다.
회전가능 기부를 위한 몰드는 몰드 핀이 접촉할 수 있는 보어를 형성하기 위해 중앙 맨드릴을 가질 수 있다. 몰드 핀은 동일하거나 상이한 형상을 가질 수 있다. 몰드는 두 개 이상의 플레이트를 가질 수 있고, 몰드의 각각의 플레이트는 몰드 핀을 가질 수 있고, 각각의 몰드 플레이트는 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 원통 쉘의 부분을 형성한다. 본 발명의 실시예에서, 회전가능 기부의 표면과 보어 사이에서 개구를 형성하는 몰드 플레이트의 몰드 핀은 몰드 플레이트를 이등분하는 축에 대체로 또는 실질적으로 평행하고 몰드 플레이트가 서로로부터 반경 방향으로 분리되도록 하는 선을 따라 위치하는 축을 갖고, 이는 몰드 플레이트의 반경 분리축이다. 몰드 플레이트의 핀은 몰드 플레이트의 반경 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 몰드 절반부가 회전가능 기부 단면을 그리는 원을 따라 0°및 180°에서 서로 접촉하는 두 개의 플레이트 몰드의 경우, 몰드 플레이트를 이등분하고 몰드 플레이트가 서로로부터 반경 방향으로 분리되도록 하는 축은 대체로 90°및 270°에서 원을 통과하는 선을 따라 위치할 것이다. 이는 몰드 플레이트를 이등분하는 반경 분리축이 도11의 z 축(1158z)을 따라 위치하는 두 개의 플레이트 몰드에 대해 도11에 도시되어 있다. 각각의 플레이트에 대한 몰드 핀은 이 z-축 또는 반경 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 3개의 플레이트 몰드의 경우에, 몰드 플레이트가 회전가능 기부 단면을 그리는 원을 따라 90°, 210°및 330°에서 서로 접촉하는 경우, 몰드 플레이트를 이등분하고 3개의 몰드 플레이트가 서로로부터 반경 방향으로 분리되도록 하는 반경 분리축은 대체로 30°, 150°및 270°에서 원을 통과하는 선을 따라 위치할 것이다. 3개의 몰드 플레이트 중 하나에 대해, 몰드 핀은 30°의 몰드 플레이트 반경 분리축에 실질적으로 평행한 핀 축을 가질 것이고, 다른 두 개의 몰드 플레이트는 150°및 270°의 몰드 플레이트 반경 분리축에 실질적으로 평행한 핀 축을 각각 가질 것이다. 또한 4개 이상의 플레이트를 갖는 몰드가 본 발명의 실시예에서 유사하게 구성되고 사용될 수 있다. 열가소성 재료의 가요성 및 몰드 핀 재료의 가요성에 따라, 반경 분리축에 대해 몰드 핀의 축의 평행 배향의 일부 변화가 존재할 수 있고, 몇몇 실시예에서, 변화는 평행으로부터 10°미만일 수 있고, 다른 실시예에서 4°미만, 또 다른 실시예에서 1°미만일 수 있다. 변화가 작을수록, 몰드 수명이 더 길고, 회전가능 기부의 유동 특성의 재현성이 더 양호하다.
두 개의 플레이트 몰드의 경우에, 회전가능 기부를 위한 몰드는 몰드 핀이 접촉할 수 있는 중앙 맨드릴을 갖는다. 몰드 핀은 동일하거나 상이한 형상을 가질 수 있다. 몰드의 각각의 측면은 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 원통형 쉘 전 반부를 형성한다. 개구를 형성하는 각각의 몰드의 핀은 회전가능 기부를 위한 몰드의 두 개의 부분을 분할하거나 분리하는 평면의 z-축에 대체로 또는 실질적으로 평행한 축을 갖는다. 평면은 회전가능 기부 또는 브러시 코어의 회전축을 포함한다. 몰드 핀은 회전가능 기부의 벽에 구배각을 갖는 개구 및 구배각을 갖지 않는 개구를 형성할 수 있고, 본 발명의 실시예는 2 부재 몰드로 회전가능 기부 또는 브러시 코어에 만들어질 수 있는 구배각을 갖는 개구 및 구배각을 갖지 않는 개구의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 개구의 축은 2 부재 몰드 및 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 열가소성 재료의 가요성 및 몰드 핀 재료의 가요성에 따라, z-축 또는 반경 분리축에 대해 몰드 핀의 축의 평행 배향의 일부 변화가 존재할 수 있고, 몇몇 실시예에서 변화는 평행으로부터 10°미만일 수 있고, 다른 실시예에서 4°미만, 또 다른 실시예에서 1°미만일 수 있다. 변화가 작을수록, 몰드 수명이 더 길고, 회전가능 기부의 유동 특성의 재현성이 더 양호하다.
개구에 대한 구배각은 회전가능 기부로부터 몰드 플레이트의 분리를 용이하게 하여 보어로부터 처리되는 기판으로 유체를 분배한다. 회전가능 기부의 실시예에서 형성될 수 있는 다양한 구배각(A, B, C)의 예가 도7A 및 도7B에 도시되어 있다. 구배각은 기부의 개구의 외부면에 대체로 접하는 선에 대해 그려질 수 있다. 예를 들면 T1 및 T2는 회전가능 기부 개구(726 및 730)에 각각 접하는 선이다. 선(P1, P2, P3)은 730 또는 726과 같은 개구의 벽에 평행하다. 비한정적인 구배각(B)은 선(T1 및 P2)에 대해 도시되어 있으며 B ≠ 90°이다. 비한정적인 구배 각(C)은 선(T1 및 P1)에 대해 도시되어 있으며 C ≠ 90°이다. 비한정적인 구배각(A)은 선(T2 및 P3)에 대해 도시되어 있으며 구배각(A)은 대략 90°이다. 본 발명의 실시예는 적어도 하나의 구배각을 갖는 개구를 포함한다. 구배각은 도3의 다양한 개구에 의해 도시된 바와 같이 회전가능 기부의 원주를 따라 변경될 수 있다. 도7A에서, 선(P1, P2, P3)이 직각에서 평면(758)을 교차하는 것으로 도시되어 있다. 다른 실시예에서, 선(P1, P2, P3)은 평행, 비평행, 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 도11의 P4와 같은 선이 벽 개구에 평행인 경우, 선은 90°이외의 각도에서 평면(1158)과 교차할 수 있다. 도7A 및 도7B 또는 도11의 축과 같은 개구에 대한 축은 도시된 바와 같이 평면(758) 또는 평면(1158)에 수직인 758a 또는 1158z와 같은 z-축에 본질적으로 평행하게 위치한다. 구배각을 갖는 개구의 하나의 특징은 이들 개구가 도7B에서 개구(730)의 벽부(729)에 의해 도시된 바와 같이 회전가능 기부(754) 벽의 두께(WT) 미만인 두께를 갖는 벽부를 가질 수 있다는 것이다. 얇은 벽부는 대형 개구가 회전가능 기부의 표면에 형성되는 것을 허용하고, 기부를 형성하는 재료 내로의 발포제의 포함은 접합을 위해 부재 및 표면 조직에 강성을 제공한다.
도11에 도시된 바와 같이, 몰드(780)의 일 절반부로부터의 770 및 764와 같은 핀은 회전가능 기부(754)의 제1 절반부에 개구를 형성할 수 있고, 몰드(784)의 제2 절반부로부터의 776과 같은 핀(들)은 회전가능 기부(754)의 제2 절반부에 개구 를 형성할 수 있다. 몰드의 제1 및 제2 절반부 상의 개구는 서로 정렬되거나, 엇갈리거나, 또는 편위될 수 있다. 도1 및 도9가 원주를 따라 하나 이상의 형상을 갖는 개구를 도시하고 있지만, 개구는 이들 도면에 한정되는 것은 아니고 동일하거나 상이할 수 있다.
본 발명의 실시예의 유동 균일성은 기부 상에서 활주되거나 주조되는 다공성 패드를 갖는 장치의 입구에 유체를 인가함으로써 그리고 유체에 압력을 인가함으로써 결정될 수 있다. 회전가능 기부는 수평으로 위치될 수 있고, 용기는 기부의 개구를 통해, 다공성 패드를 통해, 그리고 용기 내로 유동하는 유체를 수집하기 위해 기부 하부의 등거리에 배치될 수 있다. 기부의 크기 및 취해지는 유동 측정 분석에 따라 변동될 수 있는 다수의 용기가 회전가능 기부의 하부에서 사용될 수 있다. 기부가 개구 없는 기부의 유체 피팅 또는 부분을 포함하는 경우, 하위 세트의 용기가 기부와 상호 체결된 다공성 패드를 통한 액체의 분배, 균일성 및 유동 제한성을 결정하기 위해 사용될 수 있다. 특히 원통형 기부의 경우에, 기부는 회전될 수 있고 측정은 원통 상의 기준점에 대해 0°, 90°, 180°및 270°와 같은 다양한 각도에서 취해질 수 있다. 용기를 가로지르는, 또한 상이한 위치에 대한 유동의 평균값이 결정될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 균일한 또는 본질적으로 균일한 액체 유동은 하나 이상의 기준점에서 또는 회전가능 기부를 가로지르는 하위 세트 지점에서 측정된 평균 유동의 약 ±30% 미만만큼 벗어나고, 본 발명의 몇몇 실시예에서 균일한 또는 본질적으로 균일한 액체 유동은 하나 이상의 기준점에서 또는 회전가능 기부를 가로지르는 하위 세트의 지점에서 측정된 평균 유동의 약 ± 20% 미만으로 벗어난다.
본 발명의 실시예는 폴리비닐 아세탈 기반 재료인 기부의 하나 이상의 개구와 상호 체결하는 다공성 패드, 포옴 또는 스펀지 재료로 기술되었지만, 본 발명은 이 재료에 한정되는 것은 아니다. 개구와 함께 회전가능 기부 상에 주조되거나 성형될 수 있는 다른 통상의 포옴 또는 스펀지 재료가 본 발명의 실시예에서 사용될 수 있다. 포옴 또는 스펀지 재료는 기판에 액체를 분배하도록 선택되고 미립자 물질 및/또는 추출 가능한 오염 물질이 적다. 포옴 또는 스펀지는 그 체적 전체에 걸쳐 분배될 수 있는 선택 미공 크기 또는 미공 크기 범위를 가질 수 있다. 사용될 수 있는 다양한 유형의 포옴 재료는 폴리비닐 아세탈, 폴리우레탄, 폴리이소시아네이트, 폴리스티렌, 폴리올레핀 등을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
유리하게, 본 발명의 실시예는 몰드로부터 회전가능 기부를 제거하기 위해 측면 작용을 요구하지 않는 몰드를 사용하여 성형될 수 있다. 다수의 플레이트 및 측면 작용을 갖는 몰드는 고비용이고 본 발명의 실시예를 제조하기 위해 사용되었거나 사용될 수 있는 몰드보다 더 고가이다. 본 발명의 성형된 회전가능 기부의 다른 장점은 기부의 단부에서 덜 균일한 유체 유동을 초래할 수 있는 코어 내로의 돌출이 없는 구동 및 유체 피팅을 제조하는 능력이다. 또한, 회전가능 기부의 대형 개구는 회전가능 기부의 개구를 통해서 뿐 아니라 브러시 성형 몰드의 다양한 부분 내로 전구체 혼합물 및 반응물을 형성하는 점성 포옴의 유동 및 분배를 용이하게 한다. 이는 균일한 몰드 충전을 제공하고 공극 및 불완전한 충전에 기인하는 스크레이핑을 방지한다.
본 발명의 다양한 태양은 이하의 비한정적인 예를 참조하여 설명될 것이다.
예 1
본 예는 2 부재 몰드로부터 성형된 회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드(PVA)를 통한 액체의 동등한 또는 본질적으로 균일한 유동을 설명한다. 유동 균일성은 큰 공극 체적(예 2, 기부 1에 설명됨)을 갖는 개구를 구비하는 성형된 회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드를 갖는 장치의 입구에 유체를 인가함으로써 그리고 유체에 압력을 인가함으로써 결정되었다. 장치는 수평으로 위치되었고 용기는 다공성 패드 및 회전가능 기부를 통해 용기 내로 유동된 유체를 수집하기 위해 특정 거리에서 장치 하부에 배치되었다.
이하의 표 1에서, 시간은 초 단위, 압력은 kPa(psig) 단위이고 용기의 상대 위치는 장치를 따라 제공된다(1 내지 7). 유체 유동은 실온에서 물에 대해 ml/분으로 측정되었다.
시간
(초)		 압력
(kPa)
(psi)		 위치[유동(ml/분)] 평균
(ml/분)		 표준편차
(%)
(1-6)
1 2 3 4 5 6 7
30 3.59
(0.52)		 64.0 96.0 92.0 92.0 104.0 100.0 76.0 89 15.9
30 2.90
(0.42)		 68.0 100.0 92.0 84.0 104.0 96.0 68.0 87 16.8
30 4.20
(0.61)		 52.0 104.0 72.0 92.0 116.0 92.0 64.0 85 27.0
30 4.13
(0.6)		 56.0 108.0 80 96.0 116.0 96.0 64.0 88 25.3
25 9.79
(1.42)		 67.2 134.4 91.2 105.6 144.0 115.2 76.8 105 27.3
25 9.65
(1.4)		 72.0 144.0 76.8 100.8 148.8 139.2 81.6 109 31.2
25 7.17
(1.04)		 81.6 115.2 96.0 81.6 110.4 134.4 100.8 103 18.4
시험의 결과는 또한 중앙 5개의 용기 지점(위치 2 내지 6)에 대해 계산(압력, 평균, 평균의 백분율 표준편차)하기 위해 사용되었다. 표의 데이터에 대한 계산의 결과는 각각 (0.52, 96.8, 5.4), (0.42, 95.2, 8.10), (0.61, 95.2, 17.2), (0.60, 99.2, 13.8), (1.42, 118.1 18.1), (1.40, 121.9, 25.9) 및 (1.04, 107.5, 18.6)이다.
결과는 기부의 개방 영역을 가로지르는 유체 유동에 대한 제한이 거의 또는 전혀 없음을 설명한다. 결과는 또한 회전가능 기부의 하나 이상의 개구가 회전가능 기부로부터 다공성 패드의 외부로의 유체의 균일한 분배를 제공하는 것을 설명한다. 성형된 회전가능 기부의 하나 이상의 개구는 회전가능 기부로부터 다공성 패드의 외부로의 유체의 균일하고 제한되지 않은 분배를 제공한다.
예 2
본 예는 본 발명의 다양한 실시예에 대해 계산된 공극 체적을 설명한다.
기부 1 기부 2 기부 3
변위 체적(비- 10.68 9.46 3.97
섹션 1


 내경 0.880 0.720 0.735
외경 1.390 1.320 1.000
길이 11.710 12.070 12.250
체적 10.647 11.603 4.423
섹션 2


 내경 0.500 0.500 0.500
외경 1.390 1.320 1.000
길이 0.540 0.580 0.400
체적 0.713 0.680 0.236
섹션 3


 내경 0 0 0
외경 1.390 1.320 1.000
길이 0.153 0.280 0.469
체적 0.231 0.383 0.368
섹션 4


 내경 0.490
외경 0.925
길이 0.400
체적 0.193
총 11.592 12.859 5.027
공극 체적 0.913 3.401 1.061
공극 체적(%) 8.57 29.31 23.98
상대 유동
채널 길이		 0.255 0.300 0.133
표 2의 결과는 약 8% 내지 약 30%의 범위인 다양한 회전가능 기부에 대한 평가된 공극 체적을 나타낸다.
예 3
본 예는 회전가능 기부 상의 다공성 패드로부터의 유동 분배를 설명한다. 회전가능 기부는 관통 구멍과 코어 내로 끼워지는 구동 및 유체 피팅을 갖는다. 0.518 cm(0.204 인치)의 벽 두께를 갖는 예 2의 방법을 사용하여, 이 장치는 약 5%의 계산된 공극 체적을 갖는다.
시간
(초)		 압력
(kPa)
(psi)		 위치[유동(ml/분)] 평균
(ml/분)
(1-7)		 표준편차
(%)
(1-7)
1 2 3 4 5 6 7
18 13.93
(2.02)		 76.7 100.0 146.7 153.3 170.0 93.3 86.7 118 31.7
20 7.93
(1.15)		 63.0 90.0 129.0 144.0 162.0 90.0 69.0 107 35.9
22 3.45
(0.5)		 51.8 70.9 117.3 100.9 141.8 90.0 73.6 92 33.1
표 3의 중앙 5개의 용기에 대한 평균의 계산은 13.93 kPa(2.02 psi), 7.93 kPa(1.15 psi) 및 3.45 kPa(0.5 psi)의 액체 수압에 대해 각각 132.7, 123 및 104.2 ml/분의 평균 유동을 제공하였다. 중앙 5개의 용기에 대한 평균의 백분율로서의 표준편차는 3개의 압력에 대해 25.7, 26.3 및 25.9였다.
예 4
본 예는 성형된 회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드(PVA)를 통한 액체의 동등한 또는 본질적으로 균일한 유동을 설명한다(도9와 유사한 실시예). 유동 균일성은 큰 공극 체적을 갖는 개구를 구비하는 기부 상에 주조된 다공성 패드를 갖는 장치의 입구에 유체를 인가함으로써 그리고 유체에 압력을 인가함으로써 결정되었다. 장치는 수평으로 위치되었고 6개의 용기는 다공성 패드 및 회전가능 기부를 통해 용기 내로 유동된 유체를 수집하기 위해 특정 거리에서 장치 하부에 배치되었다.
이하의 표 4에서, 시간은 초 단위, 액체 수압은 kPa(psig) 단위이고, 용기의 상대 위치는 장치를 따라 제공된다(1 내지 6). 유체 유동은 실온에서 물에 대해 ml/분으로 측정되었다. 도9의 실시예에서 설명된 바와 같이, 기부 유체 입구 상의 플랜지(개구 없음)와 기부의 구동 단부 사이의 기부면은 액체 유동이 감소되거나 전혀 없다. 따라서, 본 예에 대한 유동 데이터는 기부를 따라 위치된 4개의 중앙 수집 용기에 대해 평균하였다. 이하의 표의 결과는 11.24 kPa(1.63 psi), 10.48 kPa(1.52 psi), 23.24 kPa(3.37 psi) 및 25.92 kPa(3.76 psi)의 압력에서 각각 208, 216, 326 및 323 ml/분의 기부의 개방부를 가로지르는 평균 유동(단부 지점 수집 용기 유동 없음)을 나타낸다. 평균 유동의 백분율로서 표준편차는 약 9% 내지 32%의 범위였다.
압력
(kPa)
(psi)		 위치[유동(ml/분)] 평균
(ml/분)
(2-5)		 표준편차
(2-5)		 표준편차
(%)
(2-5)
1 2 3 4 5 6
11.24
(1.63)		 268.0 260.0 240.0 178.0 154.0 142.0 208.0 43.2 20.8
10.48
(1.52)		 128.0 262.0 196.0 166.0 240.0 170.0 216.0 34.7 16.0
23.24
(3.37)		 196.0 314.0 284.0 346.0 362.0 228.0 326.5 30.3 9.3
25.92
(3.76)		 212.0 366.0 318.0 294.0 316.0 238.0 323.5 102.2 31.6
이들 결과는 개구를 갖는 기부의 길이를 따라 유동 저항이 거의 없다는 것을 설명한다. 결과는 또한 구배각 개구를 갖는 성형된 회전가능 기부의 하나 이상의 개구가 회전가능 기부로부터 다공성 패드의 외부로의 유체의 균일한 분배를 제공한다는 것을 설명한다. 회전가능 기부의 하나 이상의 개구는 회전가능 기부로부터 다공성 패드의 외부로의 본질적으로 균일한 제한되지 않은 유체의 분배를 제공한다.
예 5
본 예는 하나 이상의 개구를 갖는 기계 가공된 회전가능 기부 상에 주조된 다공성 패드(PVA)를 통한 액체의 동등한 또는 본질적으로 균일한 유동을 설명한다. 유동 균일성은 큰 공극 체적을 갖는 개구를 구비하는 기계 가공된 기부 상에 주조된 다공성 패드를 갖는 장치의 입구에 유체를 인가함으로써 그리고 유체에 압력을 인가함으로써 결정되었다. 장치는 수평으로 위치되었고 6개의 용기는 다공성 패드 및 회전가능 기부를 통해 용기 내로 유동된 유체를 수집하기 위해 특정 거리에서 장치 하부에 배치되었다.
시험 결과는 이하의 표 5에 요약되고, 여기서 시간은 초 단위, 압력은 kPa(psig) 단위이고 용기의 상대 위치는 장치를 따라 제공된다(1 내지 6). 유체 유동은 실온에서 물에 대해 ml/분으로 측정되었다. 본 예에서 사용된 구멍을 갖지 않는 기부의 단부의 입구 유체 피팅 및 부분의 가능한 효과에 기인하여, 본 예에 대한 유동 데이터는 기부를 따라 위치된 4개의 중앙 수집 용기에 대해 평균하였다. 이하의 표의 결과는 9.65 kPa(1.4 psi), 9.79 kPa(1.42 psi) 및 9.51 kPa(1.38 psi)의 3개의 압력에서 각각 약 236, 221 및 188 ml/분의 기부의 개방부를 가로지르는 평균 유동(단부 지점 수집 용기 유동 없음)을 나타낸다. 평균의 백분율로서 액체 유동의 표준편차는 약 13 내지 약 20%의 범위였다.
압력
(kPa)
(psi)		 위치[유동(ml/분)] 평균
(ml/분)
(2-5)		 표준편차
(2-5)		 표준편차
(%)
(2-5)
1 2 3 4 5 6
9.65
(1.40)		 90.0 280.5 267.0 219.0 178.5 130.5 236.3 46.7 19.8
9.79
(1.42)		 146.0 242.0 240.0 234.0 168.0 174.0 221.0 35.5 16.1
9.51
(1.38)		 133.3 152.0 188.0 209.3 202.7 122.7 188.0 25.6 13.6
이들 결과는 개구를 갖는 기부의 길이를 따라 유동 저항이 거의 또는 전혀 없다는 것을 설명한다.
따라서, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주는 본 명세서 내에 포함된 설명 및 바람직한 형태에 한정되지 않아야 한다.

Claims (29)

  1. 폐쇄 셀 구조를 갖는 열가소성 재료의 회전가능 기부를 포함하며,
    상기 회전가능 기부는 제1 단부, 제2 단부, 내부면 및 외부면을 갖고, 상기 회전가능 기부의 내부면과 외부면은 상기 회전가능 기부에 있는 개구의 인접한 열들의 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결되고, 상기 개구는 기부의 내부면으로부터 기부의 외부면으로 액체를 분배하며, 상기 개구 및 기부는 두 개 이상의 몰드 플레이트에 의해 열가소성 재료로 형성되고, 상기 몰드 플레이트는 개구를 형성하는 하나 이상의 몰드 핀을 가지며, 몰드 핀은 각각의 상기 몰드 플레이트의 분리축에 실질적으로 평행한 축을 가지며, 상기 인접한 열들 중의 각각의 열로부터의 개구가, 상기 회전가능 기부의 내부면과 외부면 사이의 가장 작은 개구의 폭보다 작은 폭을 갖는 폐쇄된 표면의 스트립에 의해 각각의 인접한 열의 개구로부터 분리되는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 회전가능 기부와 상호 체결되는 다공성 패드를 더 포함하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 기부의 하나 이상의 개구 상에 주조되어 기부와 상호 체결되는 다공성 패드를 더 포함하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 기부의 개구는 두 개의 몰드 플레이트에 의해 형성되는 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 단부 상의 구동 단부 피팅 및 상기 제2 단부 상의 유체 입구 피팅을 더 포함하는 장치.
  6. 몰드에 의해, 발포제를 포함하는 성형 가능한 열가소성 재료로부터 회전가능 기부를 성형하는 단계를 포함하며,
    상기 몰드는 하나 이상의 몰드 플레이트를 갖고 상기 몰드 플레이트는 회전가능 기부의 표면에 하나 이상의 개구를 형성하기 위해 하나 이상의 몰드 핀을 가지며, 상기 회전가능 기부는 제1 단부, 제2 단부, 내부면 및 외부면을 갖고, 기부의 내부면 및 외부면은 상기 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결되며, 상기 개구는 회전가능 기부의 내부면으로부터 회전가능 기부의 외부면으로 액체를 분배하고, 상기 몰드 핀은 각각의 상기 몰드 플레이트의 분리축에 실질적으로 평행한 축을 갖는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 성형은 사출 성형 공정인 방법.
  8. 제6항에 있어서, 회전가능 기부의 상기 하나 이상의 개구는 구배각을 포함하는 방법.
  9. 하나 이상의 몰드 플레이트를 갖는 몰드를 포함하며,
    상기 몰드 플레이트는 하나 이상의 몰드 핀을 갖는 내부면을 포함하고, 상기 몰드 핀은 각각의 상기 몰드 플레이트를 이등분하는 분리축에 실질적으로 평행한 축을 가지며, 상기 몰드 플레이트는 제1 단부, 제2 단부, 내부면 및 외부면을 갖는 회전가능 기부를 제조하기 위해 몰드를 형성하도록 조합되고, 기부의 내부면 및 외부면은 상기 몰드 핀에 의해 형성된 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결되고, 상기 개구는 기부의 내부면으로부터 기부의 외부면으로 액체를 분배하는 장치.
  10. 기판을 다공성 패드로부터의 액체와 접촉시키는 단계, 및 회전가능 기부와 상호 체결된 다공성 패드를 기판과 접촉시켜 회전시키는 단계를 포함하며,
    상기 다공성 패드는 열가소성 재료로 형성된 회전가능 기부와 상호 체결되고, 상기 회전가능 기부는 구동 단부, 유체 단부, 내부면 및 외부면을 가지며, 기부의 내부면 및 외부면은 구배각을 갖는 하나 이상의 개구에 의해 상호 연결되고, 구배각을 갖는 상기 개구는 기부의 내부면으로부터 기부의 외부면으로 액체를 분배하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 액체는 기판을 코팅하는 방법.
  12. 제10항에 있어서, 회전가능 기부와 상호 체결된 다공성 패드와 액체는 기판으로부터 입자를 제거하는 방법.
  13. 열가소성 재료의 회전가능 기부를 포함하며,
    상기 회전가능 기부는 회전축, 외부면, 내부면 및 보어를 갖고, 상기 보어는 회전가능 기부의 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되며, 회전가능 기부의 제1 단부는 보어 내로의 개구를 갖고, 보어는 회전가능 기부의 내부면에 의해 둘러싸이며, 상기 회전가능 기부는 회전가능 기부의 외부면과 내부면 사이에 하나 이상의 개구를 포함하고, 회전가능 기부의 외부면과 내부면 사이의 각각의 개구는 회전가능 기부를 2개의 원통체 절반부로 분할하는 단일 공통 평면에 직교하는 축에 실질적으로 평행하는 축을 가지며, 상기 공통 평면은 회전가능 기부의 회전축을 포함하는 물품.
  14. 제13항에 있어서, 회전가능 기부의 개구는 포옴으로 충전되는 물품.
  15. 제14항에 있어서, 포옴은 회전가능 기부의 상기 보어 내에 코어를 형성하는 물품.
  16. 제14항에 있어서, 포옴은 회전가능 기부와 상호 체결되는 물품.
  17. 제13항에 있어서, 회전가능 기부는 폐쇄 셀 구조를 갖는 성형된 열가소성 재료인 물품.
  18. 제17항에 있어서, 폐쇄 셀 구조는 회전가능 기부 상에 하나 이상의 거친 표면을 제공하는 물품.
  19. 제13항에 있어서, 회전가능 기부는 열가소성 재료를 포함하는 조성물로 두 개 플레이트의 몰드로부터 성형되는 물품.
  20. 제13항에 있어서, 회전가능 기부는 열가소성재 및 발포제를 포함하는 조성물로 두 개 플레이트의 몰드로부터 성형되는 물품.
  21. 제13항에 있어서, 하나 이상의 개구는 회전가능 기부의 벽의 두께보다 작은 두께를 갖는 벽부를 구비하는 물품.
  22. 제13항에 있어서, 회전가능 기부의 외부면과 내부면 사이의 하나 이상의 개구의 총 표면적은 총 외부 표면적의 6% 내지 40%인 물품.
  23. 제17항에 있어서, 회전가능 기부의 외부면과 내부면 사이의 하나 이상의 개구의 총 표면적은 총 외부 표면적의 6% 내지 40%인 물품.
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