KR101980206B1 - Ｐｖａ 스폰지 브러시를 위한 브러시 굴대 - Google Patents

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로버트 윌리스
브래들리 에스. 위더스
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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    • B08B1/32—
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A46—BRUSHWARE
    • A46B—BRUSHES
    • A46B13/00—Brushes with driven brush bodies or carriers

Abstract

기판을 세척하기 위한 세척 디바이스가 제공된다. 세척 디바이스는 일반적으로 원통형-형태의 브러시 굴대 및 원통형 브러시를 포함한다. 브러시 굴대는 중심축 주위에 위치된 외부 표면 및 바디 섹션을 갖는다. 외부 표면은 2차 형상부에 인접한 1차 형상부를 갖는 맞물림 부재에 의해 차단된다. 브러시는 제 1 맞물림 부재와 짝을 이루는 제 2 맞물림 부재에 의해 차단된 내부 표면을 갖는 브러시 굴대 주위에 형성된 중공 보어를 갖는다. 1차 형상부는 중심축 주위에서 브러시 굴대의 회전 방향에 일반적으로 수직인 방향으로 흐르고, 외부 표면에 일반적으로 수직인 제 1 표면을 포함한다. 2차 형상부는 제 1 표면에 일반적으로 수직이고 중심축을 따른 방향으로 흐르는 제 2 표면을 포함한다. 어떠한 1차 형상부도 임의의 2차 형상부 위에 형성된 방사상 방해하는 형상부를 포함하지 않는다.

Description

ＰＶＡ 스폰지 브러시를 위한 브러시 굴대{BRUSH MANDREL FOR PVA SPONGE BRUSH}
본 출원은 미국 특허 상표청에서 2011년 6월 8일에 출원된 "BRUSH CORE FOR PVA SPONGE BRUSH"라는 명칭의 미국 가특허 출원 61/494,786에 기초하고, 이로부터의 우선권의 이익을 주장하며, 이 내용은 본 명세서에서 그 전체가 법에 의해 허용된 정도까지 참고용으로 병합된다.
본 출원은 미국 특허 상표청에서 2011년 6월 8일에 출원된 "BRUSH CORE FOR PVA SPONGE BRUSH"라는 명칭의 미국 가특허 출원 29/393,743의 우선권의 이익을 주장하며, 이 내용은 본 명세서에서 그 전체가 법에 의해 허용된 정도까지 참고용으로 병합된다.
본 발명은 일반적으로 물품들을 세척하기 위한 프로세스 및 디바이스에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 반도체 기판을 세척하는데 사용된 브러시를 유지하기 위한 브러시 굴대(brush mandrel)에 관한 것이다.
주조 원통형 폴리비닐 알코올 브러시는 종래에 반도체 웨이퍼 또는 다른 디스크-형 기판과 같은 기판의 표면을 효과적으로 세척하기 위해 후치 CMP(Chemical Mechanical Planarization: 화학 기계 평탄화) 프로세스를 제공하도록 자동화 세척 시스템에 사용된다. 원통형 폴리비닐 알코올 브러시는 또한 플랫 패널 디스플레이 제조, 유리 생산 및 인쇄 회로 보드 조립체에서 유리 및 다른 비-디스크-형 기판을 세척하고 건조하는 세척 시스템에 사용된다. 원통형 브러시는 바람직하게 예를 들어 50mm만큼 짧거나 10m만큼 긴 길이를 갖는다.
원통형 브러시는 세척 프로세스에서 중앙 브러시 굴대 상에 위치되고 이러한 굴대에 의해 구동된다. 원통형 브러시와 중앙 브러시 굴대 사이의 정밀하게 안전한 연결이 바람직하다. 원통형 브러시는 기판을 세척하는데 도움을 주기 위해 그 외부 표면 상에 노듈(nodule)을 가질 수 있다.
원통형 브러시는 그 축 상에서 정확하게 회전하고, 그 유효 수명에 걸쳐 일반적으로 일정한 노듈 압력 패턴을 갖는 일반적으로 원통형 표면을 제공하도록 예상되고, 이것은 기판 표면에 대한 최소의 손상으로 최소의 시간량으로 전체 기판 표면의 최적의 세척을 한정한다.
몇몇 경우에, 원통형 브러시는 중앙 브러시 굴대 주위에 형성된다. 예를 들어, 브러시 굴대는 몰드에 위치될 수 있고, 폴리비닐 알코올과 같은 화학 물질의 혼합물은 중앙 브러시 굴대 주위에 원통형 브러시를 형성하기 위해 몰드에 주입된다. 도 1a 및 도 1b를 참조하면, 종래 기술의 브러시 굴대 설계에서, 브러시 굴대(30)는 원통형 브러시와 더 잘 맞물리고 고정하기 위해 브러시 굴대(30)의 외부 표면(54) 상에 형성된 복수의 오드 형태의 누크(odd shpaed nook), 균열, 및 틈(crevice)(52)을 포함할 수 있다. 원통형 브러시(110)가 브러시 굴대(30) 주위에 형성될 때, 가스 기포는 틈(52)에서 포획될 수 있고, 틈(52)에 남아있거나 상승하고, 원통형 브러시(110)가 형성될 때 원통형 브러시(110) 내에 포획될 수 있다. 포획된 가스 기포는 원통형 브러시(110)에 결함을 형성하고, 이것은 원통형 브러시(110)가 설계된 대로 형성되는 것을 막는다.
추가로, 종종 원통형 브러시의 수명에 걸쳐, 일반적으로 브러시가 브러시 굴대 상에서 부분적으로 미끄러짐으로써 축방향으로 또는 회전하여 이동할 경향이 있을 것이고, 이것은 만족스럽지 못하는 성능으로서 간주된다. 그 결과, 원통형 브러시와 중앙 브러시 굴대 사이의 정밀하고 안전한 연결을 제공할 수 있고 가스 기포가 원통형 브러시에 형성되거나 포획되는 것을 방지할 수 있는 브러시 굴대를 갖는 것이 바람직하다.
하나의 양상에서, 기판을 세척하기 위한 세척 디바이스가 제공된다. 세척 디바이스는 일반적으로 원통형-형태의 브러시 굴대 및 원통형 브러시를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. 브러시 굴대는 중심축 주위에 위치된 외부 표면을 갖는 바디 섹션을 갖는다. 외부 표면은 2차 형상부(feature)에 인접한 1차 형상부를 갖는 제 1 맞물림 부재에 의해 중단된다. 원통형 브러시는 브러시 굴대 주위에 형성된 중공 보어를 갖는다. 중공 보어는, 브러시 굴대의 제 1 맞물림 부재와 짝을 이루고 이를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재에 의해 중단된 내부 표면을 갖는다. 1차 형상부는 브러시 굴대에 대한 원통형 브러시의 회전 운동을 방지하기 위해 중심 축 주위에서 브러시 굴대의 회전 방향에 일반적으로 수직인 방향으로 흐르는 제 1 표면이다. 2차 형상부는, 제 1 표면에 일반적으로 수직 방향으로 그리고 중심축을 따라 흐르는 제 2 표면이다. 제 2 표면은 브러시 굴대에 대한 원통형 브러시의 축방향 이동을 방지하기 위해 중심축에 더 가까운 제 1 부분과, 제 1 부분보다 중심축으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 부분을 갖는다.
하나의 양상에서, 기판을 세척하기 위한 세척 디바이스가 제공된다. 세척 디바이스는 일반적으로 원통형-형태의 브러시 굴대 및 원통형 브러시를 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. 브러시 굴대는 중심축 주위에 위치된 외부 표면을 갖는 바디 섹션을 갖는다. 외부 표면은 2차 형상부에 인접한 1차 형상부를 갖는 맞물림 부재에 의해 중단된다. 원통형 브러시는 브러시 굴대 주위에 형성된 중공 보어를 갖는다. 중공 보어는, 브러시 굴대의 제 1 맞물림 부재와 짝을 이루고 이를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재에 의해 중단된 내부 표면을 갖는다. 1차 형상부는 중심축 주위에서 브러시 굴대의 회전 방향에 일반적으로 수직인 방향으로 흐르고, 외부 표면에 일반적으로 수직인 제 1 표면을 갖는다. 2차 형상부는 제 1 표면에 일반적으로 수직 방향으로 그리고 중심축을 따라 흐르는 제 2 표면을 포함한다. 어떠한 1차 형상부도 임의의 2차 형상부에 걸쳐 형성된 방사상 방해하는 형상부를 포함하지 않는다.
하나의 양상에서, 기판을 세척하기 위한 방법이 제공된다. 방법은 중심축 주위에 감싸진 외부 표면을 갖는 브러시 굴대 주위에 형성된 중공 보어를 갖는 일반적으로 원통형 브러시를 구비한 세척 디바이스와 맞물리는 것을 포함하지만, 여기에 한정되지 않는다. 외부 표면은 2차 형상부에 인접한 1차 형상부를 갖는 제 1 맞물림 부재에 의해 중단된다. 원통형 브러시는 브러시 굴대 주위에 형성된 중공 보어를 갖는다. 중공 보어는 브러시 굴대의 제 1 맞물림 부재와 짝을 이루고 이를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재에 의해 중단된 내부 표면을 갖는다. 1차 형상부는 중심축 주위에서 브러시 굴대의 회전 방향에 일반적으로 수직인 방향으로 흐르고, 외부 표면에 일반적으로 수직인 제 1 표면을 포함한다. 2차 형상부는 제 1 표면에 일반적으로 수직 방향으로 그리고 중심축을 따라 흐르는 제 2 표면을 포함한다. 어떠한 1차 형상부도 임의의 2차 형상부에 걸쳐 형성된 방사상 방해하는 형상부를 포함하지 않는다.
본 발명은 다음의 도면 및 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다. 도면에서의 구성요소는 반드시 축적대로 도시될 필요가 없고, 그 대신 본 발명의 원리를 예시할 때 강조될 수 있다.
본 발명은 원통형 브러시와 중앙 브러시 굴대 사이의 정밀하고 안전한 연결을 제공할 수 있고 가스 기포가 원통형 브러시에 형성되거나 포획되는 것을 방지할 수 있는 브러시 굴대에 효과적이다.
도 1a 내지 도 1b는 종래 기술의 브러시 및 굴대 조합의 다양한 도면을 도시한 도면.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일실시예에 따라 브러시 및 브러시 굴대의 다양한 도면을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 기판을 세척하고 연마(polishing)하기 위한 세척 시스템의 사시도.
본 발명에 따른 방법 및 시스템은 브러시의 회전 및 축방향 미끄러짐을 감소시킴으로써 그리고 브러시에서 원하지 않는 가스 기포의 형성을 최소화함으로써 종래의 브러시 및 브러시 굴대 시스템의 단점들을 해결한다. 특히, 원통형 브러시는 1차 및 2차 형상부를 갖는 제 1 맞물림 부재에 의해 중단된 외부 표면을 갖는 브러시 굴대 주위에 형성되고, 어떠한 1차 형상부도 임의의 2차 형상부에 걸쳐 형성된 방사상 방해하는 형상부를 포함하지 않고, 이에 의해 브러시 굴대 주위에 브러시를 형성할 때, 제 1 맞물림 부재, 또는 브러시에서 임의의 가스 기포의 포획을 방지한다.
도 3을 참조하면, 기판(104)을 세척 및 연마하기 위한 세척 시스템(100)이 도시된다. 바람직하게, 세척 시스템(100)은 기판(104), 더 구체적으로 기판(104)의 표면(106)을 연마 및/또는 세척하도록 자동으로 또는 수동으로 설정될 수 있는 자동 세척 시스템이다. 기판(104)은 유리, 건식 유리, 반도체 웨이퍼, 플랫 패널 디스플레이 유리 패널, 유리 생산 패널, 및 인쇄 회로 보드를 포함하는 실리콘계 기판; 폴리머계 기판; 및 실리콘계 반도체 기판, 단일 요소 반도체 기판, 절연체 상의 실리콘(SOI: Silicon On Insulator) 기판, III-V 반도체 기판, II-VI 반도체 기판, 다른 2진 반도체 기판, 3진 반도체 기판, 4진 반도체 기판과 같은 다양한 유형의 반도체 기판; 섬유 광학 기판; 초전도성 기판; 유리 기판; 용융된 석영 기판; 용융된 실리카 기판; 애피택셜(epitaxial) 실리콘 기판; 및 유기 반도체 기판과 같은 다양한 디스크-형 또는 비-디스크-형 기판 중 임의의 하나를 포함한다.
도 2a 내지 도 2g 및 도 3을 참조하면, 세척 시스템(100)은 중공 보어(112)를 갖는 일반적으로 원통형 브러시(110)와, 중공 보어(112) 내에서 브러시(110)와 맞물리는 브러시 굴대(130)와, 브러시 굴대(130)와 맞물리는 회전 디바이스(102)를 포함한다. 원통형 브러시(110)는 종래에 주조 원통형 폴리비닐 알코올(PVA) 폼(foam) 브러시, 폴리우레탄 폼 브러시, 또는 다른 폴리머 폼 브러시와 같이, 기판(104)의 표면(106)을 효과적으로 세척하기 위해 후치 화학 기계 평탄화(CMP) 프로세스를 제공하는 자동화 세척 시스템에 사용되거나 사용될 수 있는 임의의 브러시일 수 있다.
도 2h를 참조하면, 원통형 브러시(110)는 내부 표면(113)에 대항하는 외부 세척 표면(114)을 포함하며, 이것은 중공 보어(112)를 형성하고, 제 2 맞물림 부재(116)에 의해 중단된다. 중공 보어(112)는 바람직하게 이미 형성된 브러시 굴대(130) 주위에 브러시(110)를 사출 성형함으로써, 브러시 굴대(130) 주위에 형성된다. 중공 보어(112)는 원통형 브러시(110)의 내부 표면(113)에 의해 한정된다. 내부 표면(113)은, 브러시 굴대(130)의 제 1 맞물림 부재(140)와 짝을 이루고 이 제 1 맞물림 부재를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재(116)에 의해 중단되는데, 이는 제 2 맞물림 부재(116)가 제 1 맞물림 부재(140) 주위에 형성되기 때문이다.
제 2 맞물림 부재(116)는, 브러시 굴대(130)의 제 1 맞물림 부재(140)와 짝을 이루고 제 1 맞물림 부재를 둘러싸는 중공 보어(112)의 윤곽을 한정한다. 도 1b를 참조하면, 제 2 맞물림 부재(116)의 단면을 따라, 브러시 굴대(130)의 회전축(a1)에 수직인 라인 A-A을 따라, 중공 보어(112)의 윤곽을 한정한다. 제 1 맞물림 부재(140) 주위에 제 2 맞물림 부재(116)를 형성함으로써, 브러시(110)는 브러시 굴대(130)와 브러시(110) 사이의 미끄러짐 및 이동을 방지하기 위해 브러시 굴대(130)에 단단히 설치된다.
외부 세척 표면(114)은 도 3에 도시된 바와 같이 일반적으로 매끄러울 수 있거나, 외부 세척 표면(114)은 도 1b에 도시된 바와 같이, 노듈들(118) 사이에 형성된 채널(120)을 갖는 노듈(118)을 가질 수 있다. 채널(120)을 갖는 노듈(118)을 갖는 것은 브러시(110)가 특정 기판(104)을 더 잘 세척하는 것에 도움을 줄 수 있다. 채널(120), 라인, 에지, 지점(point), 또는 다른 상승된 표면 또는 노듈(118)과 같이, 외부 세척 표면(114) 상의 표면 형상부는 병합될 수 있고 증가하는 토크 트랜스미션 레벨에서 유리한 효과를 가질 수 있지만, 외부 세척 표면(114)의 기하학적 변화, 브러시 굴대(130) 상에 브러시(110)를 형성하는 어려움에 대한 효과로 인해 한정될 수 있다.
도 3 및 도 2a 내지 도 2g를 참조하면, 브러시 굴대(130)는 중공 보어(112) 내에서 브러시(110)와 맞물린다. 브러시 굴대(130)는 바디 섹션(132)을 포함하고, 바디 섹션(132)은 외부 표면(133)을 형성하고, 외부 표면(133)은 브러시(110)의 중공 보어(112)를 한정하는 내부 표면(113)과 맞물리고 이에 고정된다.
바람직하게, 브러시 굴대(130)는 일반적으로 원통형 형태이다. 본 명세서에 한정된 바와 같이, 브러시 굴대(130)와 같은 일반적으로 원통형 형태의 부재는, 길이 방향 중심축(a1) 주위에 형성되고, 부재가 중심축(a1) 주위를 회전할 때 부재에 의해 생성된 원심력이 단지 ±20%만큼 변하여, 비교적 균형잡힌 브러시 굴대(130)를 제공하는 방식으로 중심축(a1) 주위에서 바람직하게 균형잡히게 되는 부재이다. 그 결과, 브러시 굴대(130)는 완전히 원통형의 외부 표면(133)을 가질 필요가 없지만, 외부 표면(133)에서 제 1 맞물림 부재(140)와 같은 차단부(interruption)를 가질 수 있다.
도 2d를 참조하여, 바람직하게, 외부 표면(133)은 브러시 굴대(130)의 중심축(a1) 주위에 위치되고, 더 바람직하게, 외부 표면(133)은 브러시 굴대(130)의 중심축(a1) 주위에 대칭적으로 위치된다. 회전 이동, 바람직하게 축방향 이동을 방지하기 위해, 브러시(110)와 브러시 굴대(130) 사이에서, 외부 표면(133)의 프로파일 또는 윤곽은 제 1 맞물림 부재(140)에 의해 중단될 수 있다. 회전 이동은 본 명세서에서 도 1b에 도시된 바와 같이, 회전축(a1) 주위에서 회전 방향(α)을 따른 이동으로서 한정된다. 축방향 이동은 회전축(a1)에 일반적으로 수직이고 ±30°인 축방향(ν)을 따른 이동으로서 한정된다. 제 1 맞물림 부재(140)는 브러시(110)의 제 2 맞물림 부재(116)와 더 잘 맞물리기 위해 외부 표면(133)의 일반적인 윤곽을 중단시키는 임의의 형상부이다. 제 1 맞물림 부재(140)는 도 2a 내지 도 2g 및 도 3에 도시된 바와 같이, 브러시(110)를 브러시 굴대(130)에 효과적으로 축방향으로 고정하기 위해 외부 표면(133)을 따라 임의의 수의 장소에서 하나의 밴드 또는 일련의 밴드, 하나의 리지(ridge) 또는 일련의 리지, 또는 하나의 채널(174) 또는 일련의 채널(174)과 같은 그러한 형상부를 포함한다.
일실시예에서, 제 1 맞물림 부재는 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 브러시 굴대(130)의 회전축(a1)에 바람직하게 일반적으로 평행하고 ±30° 내에 있는 방향으로, 브러시 굴대(130)의 길이를 따라 연장하는 하나의 채널(174), 또는 일련의 채널(174)을 포함한다. 하지만, 채널(174)은, 브러시 굴대(130)의 회전축(a1)에 바람직하게 일반적으로 수직이고 ±30° 내에 있고 브러시 굴대(130)의 회전 방향(α)에 일반적으로 평행하고 ±30° 내에 있는 방향으로 브러시 굴대(130) 주위에 감싸질 수 있다. 일실시예에서, 채널(174)은 나선형 패턴으로 브러시 굴대(130) 주위에 감싸진다.
도 2a 및 도 2g를 참조하면, 바람직하게, 제 1 맞물림 부재(140)는 제 2 형상부(180)에 인접한 1차 형상부(170)를 갖는다. 바람직하게, 1차 형상부(170)는, 브러시 굴대(130)에 대한 원통형 브러시(110)의 회전 이동을 방지하기 위해, 중심축(a1) 주위에서 브러시 굴대(130)의 회전 방향(α)에 일반적으로 수직이고 ±30° 내에 있는 방향으로 외부 표면(133)으로부터 중심축(a1)을 향해 흐르는 제 1 표면(172)을 포함한다. 바람직하게, 제 1 표면은 채널(174)의 측벽을 형성한다.
바람직하게, 제 2 형상부(180)는 제 1 표면(172)에 일반적으로 수직이고 ±30° 내에 있는 방향으로 중심축(a1)을 따라 흐르는 제 2 표면(182)이다. 바람직하게, 제 2 표면(182)은 또한 외부 표면(!33)에 일반적으로 평행하고, ±30° 내에 있다. 바람직하게, 제 2 표면(182)은 브러시 굴대(130)에 대한 원통형 브러시(110)의 축방향 이동을 방지하기 위해 중심축(a1)에 더 가까운 제 1 부분(184)과, 제 1 부분(184)보다 중심축(a1)으로부터 더 멀리 떨어진 제 2 부분(186)을 갖는다. 바람직하게, 브러시 굴대(130) 주위에 원통형 브러시(110)를 형성할 때, 채널(174), 또는 브러시(110)에서 가스 기포(192)의 포획을 방지하기 위해, 바람직하게 어떠한 날카로운 에지 또는 코너도 없이, 제 1 및 제 2 부분(184, 186) 사이에 매끄러운 전이가 있다. 바람직하게, 매끄러운 전이는 도 2a에 도시된 바와 같이, 일련의 굴곡진 언덕 및 계곡이다.
바람직하게, 채널(174)은 제 1 단부(175)에서 시작하고, 제 2 단부(176)에서 끝나고, 제 2 형상부(180)는, 채널(174)의 제 1 단부(175)에서의 제 1 굴곡진 테이퍼(177) 및 채널(174)의 제 2 단부(176)에서의 제 2 굴곡진 테이퍼(178)를 갖는 채널(174)의 바닥에서 굴곡진 표면(182)이다. 굴곡진 표면(182)과 함께 제 1 및 제 2 테이퍼(177, 178)는 브러시 굴대(130) 주위에 원통형 브러시(110)를 형성할 때, 채널(174) 또는 브러시(110)에서 가스 기포(192)의 포획을 방지하는데 도움을 주는데, 이는 가스 기포(192)가 그 안에 또는 그 위에 포획될 날카로운 에지 또는 코너가 적기 때문이다.
바람직하게, 1차 형상부(14), 그리고 바람직하게 2차 형상부(180)를 둘러싸고 이에 인접한 제 1 표면(172)은 2차 형상부(180)에 걸쳐 형성된 방사상 방해하는 형상부는를 포함하지 않는다. 방사상 방해하는 형상부는 2차 형상부(180)의 표면(182) 상의 지점으로부터 직선으로 외부 표면(133)에 형성된 개구부(190)를 통해 유입할 때, 직선이 1차 형상부(170)의 임의의 부분을 통과하지 않거나 터치하지 않는 것보다 2차 형상부(180)에 걸쳐 형성된 임의의 형상부이다. 이러한 방식으로, 1차 형상부(170)의 어떠한 부분도, 브러시 굴대(130) 주위에 원통형 브러시(110)를 형성할 때 가스 기포(192)가 채널(174)에서 빠져나가는 것을 막거나 방지하지 못한다.
도 2d 및 도 2e를 참조하면, 바람직하게, 기공(pore)(156)은 연마액(polishing fluid)을 유체 채널(150)로부터 바디 섹션(132)의 외부 표면(133)으로 흐르게 하고 그리고 채널(158)을 통해 브러시(110)로 흐르게 하기 위해 바디 섹션(132)의 외부 표면(133)으로부터 유체 채널(150)로 형성된다.
제 1 및 제 2 맞물림 부재(140, 116)의 결과로서, 브러시 굴대(130)의 외부 표면(133)과 브러시(110)의 내부 표면(113) 사이의 물리적 설치부(fit)는 미끄러짐에 상당한 저항성을 제공한다. 미끄러짐에 대한 이러한 저항성은 접착제, 굴대의 표면 조제물(화학적, 물리적, 코로나 등), 또는 혹(knurl), 날카로운 에지, 후크, 지점, 키, 또는 다른 연결 형상부들과 같은 그러한 추가 표면 형상부를 포함하는 다른 방법에 의해 추가로 개선될 수 있다.
도 2e, 도 2f, 및 도 3을 참조하면, 일실시예에서, 브러시 굴대(130)는 또한 회전 디바이스(102)와 맞물리고 연결하기 위한 회전 맞물림 부재(160, 162)를 포함한다. 회전 맞물림 부재(160,162)는 다른 디바이스에 연결하거나 다른 디바이스에 고정하는데 사용될 수 있는 임의의 디바이스이고, 브러시 굴대(130)와 일체로 형성되는 너트-형태 부품과 같은 것을 포함하고, 회전 디바이스(102)에 고정될 수 있다. 회전 디바이스(102)는 전기 모터, 가스 모터 또는 엔진, 모터에 의해 또는 수동으로 전력 공급된 크랭크 샤프트 전력부와, 풀리, 휠, 자동으로 또는 수동으로 이동된 기계적 링케이지(linkage) 및/또는 기어의 임의의 조합과 같이, 브러시 굴대(130) 상으로 회전 이동을 유도할 수 있는 임의의 디바이스를 포함한다. 회전 디바이스(102)는 브러시 굴대(130)를 회전 디바이스(102)에 맞물리고 연결하기 위한 회전 맞물림 부재(160, 162)와 연결되는 상보 맞물림 부재를 갖는다.
동작시, 브러시(110)는 바람직하게 브러시 굴대(130) 주위에 브러시(110)를 사출 몰딩함으로써, 브러시 굴대(130) 주위에 형성된다. 브러시 굴대(130) 주위에 브러시(110)를 형성할 때, 브러시 굴대(130) 및 브러시(110)는 회전 디바이스(102)와 연결할 때 회전 맞물림 부재(160)를 맞물림 부재와 연결함으로써 회전 디바이스(102)에 연결된다. 그런 후에, 브러시(110)는 회전축(a1) 주위에 회전 방향(=α)을 따라 회전한다. 브러시(110)를 회전시키는 동안, 또는 브러시(110)를 회전시키기 전에, 브러시(110)는 기판(104)의 표면(106) 근처에 위치되고, 이 표면(106)과 맞물린다. 표면(106) 상의 브러시(110)의 회전 운동은 표면(106)을 세척 및/또는 연마하는데 도움을 준다. 도 3을 참조하면, 일실시예에서, 기판(104)은 회전축(a2) 주위에 회전 방향(β)을 따라 회전한다. 일실시예에서, 연마액은 바디 섹션(132)에 형성된 유체 채널(150)을 통해, 그리고 바디 섹션(132)의 다른 표면(133)을 통해 형성된 기공(156)을 통해 브러시(110)로, 그리고 유체 채널(150)로 펌핑된다. 연마액은 기판(104)을 추가로 세척 및/또는 연마하는데 도움을 준다.
위의 예시적인 예들이 반도체 기판(104)을 세척하는데 사용된 원통형 PVA 브러시(110)를 설명하지만, 본 발명에 따른 방법 및 시스템이 이에 한정되지 않는다는 것을 당업자는 인식할 것이다. 예를 들어, 브러시(110)는 다른 물질을 포함할 수 있고, 표면(106) 또는 기판(104)의 다른 유형을 세척하는데 사용될 수 있다. 추가로, 브러시(110)는 원통형 형태를 갖는 것에 한정되지 않고, 임의의 형태 또는 구성을 가질 수 있다.
본 개시의 요약은 독자가 기술적 개시의 특성을 빠르게 확인하도록 하기 위해 제공된다. 청구항의 범주 또는 의미를 해석하거나 한정하는데 사용되지 않을 것임이 이해를 통해 제기된다. 더욱이, 이전의 상세한 설명에서, 다양한 특징들이 본 개시를 능률화하기 위해 다양한 실시예에서 함께 그룹화된다는 것을 알 수 있다. 개시의 이러한 방법은, 청구된 실시예가 각 청구항에 명백히 언급된 것보다 더 많은 특징을 요구한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되지 않을 것이다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영할 때, 본 발명의 주제는 단일의 개시된 실시예의 모든 특징보다 적다. 따라서, 다음의 청구항은 상세한 설명에 병합되고, 각 청구항은 개별적으로 청구된 주제로서 자체적으로 나타난다.
본 발명의 다양한 실시예가 설명되었지만, 다른 실시예 및 구현이 본 발명의 범주 내에서 가능하다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항 및 그 등가물을 고려한 점을 제외하고 제한되지 않는다.

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  8. 기판들(104)을 세척하기 위한 세척 디바이스로서,
    중심축(a1)을 중심으로 대칭으로 배치된 외부 표면(133)을 갖는 바디 섹션(132)을 구비한 원통형 브러시 굴대(130) - 상기 외부 표면(133)은 2차 형상부(180)에 인접한 1차 형상부(170)를 갖는 제 1 맞물림 부재(140)에 의해 단절됨(interrupted) -; 및
    상기 브러시 굴대(130) 주위에 형성되는 중공 보어(hollow bore)(112)를 갖는 원통형 브러시(110) - 상기 중공 보어(112)는, 상기 브러시 굴대(130)의 상기 제 1 맞물림 부재(140)와 짝을 이루고 상기 제 1 맞물림 부재(140)를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재(116)에 의해 단절된 내부 표면(113)을 가짐 - 를 포함하고,
    상기 1차 형상부(170)는 상기 중심축(a1)을 중심으로 상기 브러시 굴대(130)의 회전 방향에 수직인 방향으로 제공되고(flow), 상기 외부 표면(133)에 수직인 제 1 표면(172)을 포함하고,
    상기 2차 형상부(180)는 상기 제 1 표면(172)에 수직인 방향으로 상기 중심축(a1)을 따라 제공되는 제 2 표면(182)을 포함하고,
    상기 제 2 표면(182)은 상기 중심축(a1)을 따라 제 1 위치에서 상기 중심축(a1)에 더 가까운 제 1 부분(184), 및 상기 중심축(a1)을 따라 제 2 위치에서 상기 제 1 부분(184)보다 상기 중심축(a1)으로부터 멀리 떨어진 제 2 부분(186)을 가지고; 상기 제 2 표면(182)은 상기 제 1 부분(184)이 골(valley)을 형성하고 상기 제 2 부분(186)이 언덕을 형성하도록 상기 제 1 부분(184)으로부터 상기 제 2 부분(186)으로 매끄러운 천이(smooth transition)를 갖고,
    상기 1차 형상부(170)는 상기 2차 형상부(180) 위에 형성되지 않아 상기 2차 형상부(180)를 반경 방향으로(radially) 막지(obstruct) 않고, 그리고
    상기 제 2 표면(182)은 바닥면이고, 상기 바닥면은 복수의 교대하는 언덕들과 골들로 이루어지고 이 언덕들과 골들 사이에는 매끄러운 천이가 이루어진, 세척 디바이스.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면의 길이를 따라 상기 제 1 표면에 수직인, 세척 디바이스.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 1차 형상부는 제 1 단부에서 시작하여 제 2 단부에서 끝나는 채널이고, 상기 2차 형상부는 상기 채널의 제 1 단부에서 제 1 굴곡진 테이퍼(taper) 및 상기 채널의 제 2 단부에서 제 2 굴곡진 테이퍼를 갖는 상기 채널의 바닥에서 굴곡진 표면인, 세척 디바이스.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 브러시 굴대는 바디 섹션을 포함하고, 상기 바디 섹션은 상기 중심축을 따라 유체를 수용하기 위한 유체 채널을 형성하고, 상기 바디 섹션은 상기 유체 채널로부터 상기 외부 표면으로 유체를 흐르게 하기 위해 상기 외부 표면으로부터 상기 유체 채널로의 기공(pore)을 형성하는, 세척 디바이스.
  12. 제 8항에 있어서,
    회전 디바이스와 맞물리도록 상기 브러시 굴대와 연결된 회전 맞물림 부재를 더 포함하는 세척 디바이스.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 원통형 브러시는 상기 원통형 브러시의 외부 표면 상에 복수의 노듈들(nodules)을 갖는, 세척 디바이스.
  14. 기판들을 세척하기 위한 방법으로서,
    중심축(a1)을 감싸는 외부 표면(133)을 갖는 브러시 굴대(130) 주위에 형성되는 중공 보어(112)를 갖는 원통형 브러시(110)를 구비한 세척 디바이스와 기판(104)을 맞물리게 하는 단계 - 상기 외부 표면(133)은 2차 형상부(180)에 인접한 1차 형상부(170)를 갖는 제 1 맞물림 부재(140)에 의해 단절됨 - 를 포함하고,
    상기 중공 보어(112)는, 상기 브러시 굴대(130)의 제 1 맞물림 부재(140)와 짝을 이루고 상기 제 1 맞물림 부재(140)를 둘러싸는 제 2 맞물림 부재(116)에 의해 단절된 내부 표면(113)을 갖고,
    상기 1차 형상부(170)는 상기 중심축(a1)을 중심으로 상기 브러시 굴대(130)의 회전 방향에 수직인 방향으로 제공되고, 상기 외부 표면(133)에 수직인 제 1 표면(172)을 포함하고,
    상기 2차 형상부(180)는 상기 제 1 표면(172)에 수직인 방향으로 상기 중심축(a1)을 따라 제공되는 제 2 표면(182)을 포함하고,
    상기 제 2 표면(182)은 상기 중심축(a1)을 따라 제 1 위치에서 상기 중심축(a1)에 더 가까운 제 1 부분(184), 및 상기 중심축(a1)을 따라 제 2 위치에서 상기 제 1 부분(184)보다 상기 중심축(a1)으로부터 멀리 떨어진 제 2 부분(186)을 가지고; 상기 제 2 표면(182)은 상기 제 1 부분(184)이 골을 형성하고 상기 제 2 부분(186)이 언덕을 형성하도록 상기 제 1 부분(184)으로부터 상기 제 2 부분(186)으로 매끄러운 천이를 갖고,
    상기 1차 형상부(170)는 상기 2차 형상부(180) 위에 형성되지 않아 상기 2차 형상부(180)를 반경 방향으로 막지 않고, 그리고
    상기 제 2 표면(182)은 바닥면이고, 상기 바닥면은 복수의 교대하는 언덕들과 골들로 이루어지고 이 언덕들과 골들 사이에는 매끄러운 천이가 이루어진, 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 제 2 표면은 상기 제 2 표면의 길이를 따라 상기 제 1 표면에 수직인, 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 1차 형상부는 제 1 단부에서 시작하여 제 2 단부에서 끝나는 채널이고, 상기 2차 형상부는 상기 채널의 제 1 단부에서 제 1 굴곡진 테이퍼 및 상기 채널의 제 2 단부에서 제 2 굴곡진 테이퍼를 갖는 상기 채널의 바닥에서 굴곡진 표면인, 방법.
  17. 제 14항에 있어서,
    상기 브러시 굴대는 바디 섹션을 포함하고, 상기 바디 섹션은 상기 중심축을 따라 유체를 수용하기 위한 유체 채널을 형성하고, 상기 바디 섹션은 상기 유체 채널로부터 상기 외부 표면으로 유체를 흐르게 하기 위해 상기 외부 표면으로부터 상기 유체 채널로의 기공을 형성하는, 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    회전 디바이스와 맞물리도록 상기 브러시 굴대와 연결된 회전 맞물림 부재를 더 포함하는 방법.
  19. 제 14항에 있어서,
    상기 원통형 브러시는 상기 원통형 브러시의 외부 표면 상에 복수의 노듈들을 갖는, 방법.
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