KR102194652B1

KR102194652B1 - 고강성, 슬립 방지 스크러버 브러쉬 조립체, 고강성 맨드릴, 하위조립체 및 조립 방법

Info

Publication number: KR102194652B1
Application number: KR1020147033267A
Authority: KR
Inventors: 후이 첸; 훙 첸; 짐 앳킨슨; 데이비드 디. 후오
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2013-04-08
Publication date: 2020-12-24
Also published as: KR20150016274A; US9119461B2; JP2015516862A; TW201406325A; US20130283556A1; WO2013162864A1; TWI577311B

Abstract

일 양태에서, 스크러버 브러쉬 조립체가 제공된다. 스크러버 브러쉬 조립체는 내부 표면을 포함하는 개방-셀 발포체의 몸체를 갖는 스크러버 브러쉬와, 스크러버 브러쉬와 접촉하여 수용되는 슬리브와 - 슬리브는 주연방향으로 이격된 종방향 벽들과 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하여 길이를 따라 가늘고 긴 포켓을 형성하는 보강 세그먼트들을 포함하고, 슬리브는 길이를 따라 연장하는 융기된 리브를 가짐 - , 외부 표면 상에 리세스들이 형성된 맨드릴을 포함하고, 맨드릴은 리세스 내에 융기된 리브를 수용함으로써 슬리브에 커플링된다. 다양한 다른 양태로서 스크러버 브러쉬 하위조립체, 고강성 맨드릴 및 조립 방법이 제공된다.

Description

고강성, 슬립 방지 스크러버 브러쉬 조립체, 고강성 맨드릴, 하위조립체 및 조립 방법{HIGH STIFFNESS, ANTI-SLIP SCRUBBER BRUSH ASSEMBLY, HIGH-STIFFNESS MANDREL, SUBASSEMBLIES, AND ASSEMBLY METHODS}

관련 출원들

본 출원은, 발명의 명칭을 "HIGH STIFFNESS, ANTI-SLIP SCRUBBER BRUSH ASSEMBLY, HIGH-STIFFNESS MANDREL, SUBASSEMBLIES, AND ASSEMBLY METHODS"으로 하여 2012년 4월 26일자로 출원되었으며 모든 목적에 대해 그 전체가 참조로서 본원에 포함된 미국 특허 출원 제13/456,796호(대리인 사건 번호 제16709호)로부터 우선권을 주장한다.

기술분야

본 발명은 일반적으로 반도체 장치 제조에 관한 것이며, 특히 기판을 세정하도록 구성되는 스크러버 브러쉬 및 스크러버 브러쉬 조립체에 관한 것이다.

맨드릴(mandrel) 상에 장착되는 스크러버 브러쉬 하위조립체(scrubber brush subassembly)를 포함하는 스크러버 브러쉬 조립체가 기판을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 스크러버 브러쉬 조립체는 기판 처리 도중 기판의 주요 표면을 세정 및/또는 스크럽하기 위해 기판 처리 시스템, 예컨대 기판 화학적 및 기계적 세정 시스템 내에서 채용될 수 있다. 또한, 스크러버 브러쉬 조립체는 다른 기판 처리 시스템 내에서 사용될 수도 있다.

기판 처리 시스템에서 사용하기 위한 종래의 스크러버 브러쉬 조립체를 조립하기 위해, 스크러버 브러쉬 및 슬리브를 포함하는 스크러버 브러쉬 조립체가 맨드릴 상에 설치된다(예컨대, 미끄러진다). 스크러버 브러쉬 하위조립체는 맨드릴 상에 형성된 홈 내에 수용되는 융기된 리브를 갖는 슬리브를 포함할 수 있다. 스크러버 브러쉬 조립체의 이 융기된 리브/홈 배열은 스크러버 브러쉬와 맨드릴 사이의 미끄러짐을 최소화하기 위한 시도로 제공된다. 이러한 스크러버 브러쉬 조립체는 일부 세정 및/또는 스크럽 환경에서 효율적일 수도 있지만, 다른 환경 하에서는 기능적 결함을 겪는 것으로 알려졌다. 따라서, 향상된 스크러버 브러쉬 하위조립체 및 스크러버 브러쉬 조립체가 요구된다.

본 발명의 제1 양태에서, 스크러버 브러쉬 조립체를 조립하는 방법이 제공된다. 이 방법은, 내부 표면을 갖는 몰딩된 발포체(molded foam)의 스크러버 브러쉬 몸체와, 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브(sleeve)를 갖는 스크러버 브러쉬 하위조립체(scrubber brush subassembly)를 제공하는 단계 - 슬리브는 슬리브의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽(a plurality of peripherally-spaced, longitudinal walls)과, 길이를 따라 제공되는 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하는 보강 세그먼트들(reinforcing segments)을 포함하며, 슬리브는 융기된 리브들(raised ribs)을 갖는 장착 통로(mounting passage)를 가짐 - ; 외측 표면 상에 리세스들이 형성된 맨드릴 몸체(mandrel body)를 갖는 맨드릴을 제공하는 단계; 및 장착 통로 내에 맨드릴을 삽입하고, 리세스들 내에 융기된 리브들을 수용(receiving)하여, 스크러버 브러쉬 조립체를 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 다른 양태에서, 스크러버 브러쉬 조립체가 제공된다. 스크러버 브러쉬 조립체는 내부 표면을 포함하는 개방-셀 발포체(open-cell foam)의 스크러버 브러쉬 몸체를 갖는 스크러버 브러쉬; 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브 - 슬리브는 슬리브의 길이를 따라 연장하는 주연방향으로 이격된 종방향 벽들과, 슬리브의 길이를 따라 제공되며 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하고 가늘고 긴 포켓들(elongated pockets)을 형성하는 보강 세그먼트들을 포함하고, 슬리브는 길이를 따라 연장하는 융기된 리브들을 가짐 - ; 및 외측 표면 상에 리세스들이 형성된 맨드릴을 포함하고, 맨드릴은 리세스들 내에 융기된 리브들을 수용함으로써 융기된 리브들에 커플링된다.

다른 양태에서, 스크러버 브러쉬 하위조립체가 제공된다. 스크러버 브러쉬 하위조립체는 내부 표면을 갖는 몰딩된 개방-셀 발포체의 스크러버 브러쉬 몸체와, 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브를 포함하고, 슬리브는 슬리브의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽과, 길이를 따라 제공되고 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하여 가늘고 긴 포켓을 형성하는 보강 세그먼트를 포함하고, 슬리브는 길이를 따라 연장하는 융기된 리브를 갖는 장착 통로를 포함한다.

다른 양태에서, 스크러버 브러쉬 맨드릴이 제공된다. 스크러버 브러쉬 맨드릴은 맨드릴의 외측 표면 상에 형성되는 리세스들 및 중심축을 갖는 맨드릴 몸체 - 리세스들은 종방향으로 연장하며, 스크러버 브러쉬 하위조립체의 융기된 리브들을 수용하도록 형성 및 구성됨 - ; 및 맨드릴 몸체 내에 수용되며 중심축으로부터 오프셋되는 적어도 하나의 강화 부재(stiffening member)를 포함한다.

본 발명의 다른 구성 및 양태는 예시적 실시예의 후속하는 상세한 설명, 첨부된 청구항 및 첨부된 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.

도 1a는 실시예에 따른 스크러버 브러쉬 조립체의 등각도를 도시한다.
도 1b는 실시예에 따른 스크러버 브러쉬 하위조립체의 단부 평면도(end plan view)를 도시한다.
도 2a는 실시예에 따른 강화된 스크러버 브러쉬 슬리브의 등각도를 도시한다.
도 2b는 실시예에 따른 슬리브의 길이를 따라 연장하는 융기된 리브를 도시하는 스크러버 브러쉬 슬리브의 등각 단면도(isometric end view)를 도시한다.
도 2c는 실시예에 따른 융기된 리브를 도시하는 스크러버 브러쉬 슬리브의 단면도를 도시한다.
도 2d는 실시예에 따른 가늘고 긴 포켓 및 마찰-강화 개구(friction-enhancing apertures)를 도시하는 스크러버 브러쉬 슬리브의 부분 확대 측면도를 도시한다.
도 3a는 실시예에 따른 맨드릴의 등각도를 도시한다.
도 3b는 실시예에 따른 도 3a의 분할선 3B-3B를 따라 취해진 맨드릴의 확대된 단면도를 도시한다.
도 3c는 실시예에 따른 도 3b의 분할선 3C-3C를 따라 취해진 맨드릴의 측단면도를 도시한다.
도 3d는 실시예에 따른 도 3b의 분할선 3D-3D를 따라 취해진 맨드릴의 측단면도를 도시한다.
도 4는 실시예에 따라 상부에 슬리브가 수용되는 맨드릴의 조립체의 등각도를 도시한다.
도 5a는 실시예에 따른 스크러버 브러쉬 조립체의 단부 평면도를 도시한다.
도 5b는 실시예에 따른 도 5a의 분할선 5B-5B를 따라 취해진 스크러버 브러쉬 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 5c는 실시예에 따른 도 5b의 분할선 5C-5C를 따라 취해진 스크러버 브러쉬 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 5d는 실시예에 따른 도 5c의 분할선 5D-5D를 따라 취해진 스크러버 브러쉬 조립체의 측단면도를 도시한다.
도 6a는 실시예에 따른 구동 커플링(drive coupling)에 커플링된 스크러버 브러쉬 조립체의 일 단부의 부분 측단면도를 도시한다.
도 6b는 실시예에 따른 스페이서에 커플링된 스크러버 브러쉬 조립체의 일 단부의 부분 측단면도를 도시한다.
도 7은 실시예에 따른 스크러버 브러쉬 조립체를 조립하는 방법의 순서도를 도시한다.

맨드릴의 리세스(예컨대, 홈) 내로 커플링(예컨대, 로킹)되도록 구성되는 융기된 리브를 갖는 슬리브를 수용하는 내측 표면을 포함하는 스크러버 브러쉬 조립체가 제공된다. 맨드릴은 슬리브 내로 수용되어, 융기된 리브와 경계를 형성(interfaces with)하여서, 기판을 세정하기 위해 사용될 수 있는 스크러버 브러쉬 조립체를 형성하고, 맨드릴과 슬리브 사이의 상대 회전(예컨대, 회전 미끄러짐(rotational slippage))을 최소화한다. 예컨대, 스크러버 브러쉬 조립체는 기판 세정 시스템과 같은 기판 처리 시스템에 채용되어, 기판 처리 도중 기판의 주요 표면을 스크럽 및/또는 세정할 수 있다. 또한, 스크러버 브러쉬 조립체는 다른 기판 처리 시스템에서도 사용될 수 있다.

특정한 종래 기술의 스크러버 브러쉬는 그 내부에 수용되는 슬리브를 갖는 평활한 원통형의 내측 표면을 포함하였다. 일반적으로, 접착제 내의 그러한 화학물질이 스크럽/세정 작업에 사용되는 액체를 오염시킬 수 있으므로 어떠한 접착제도 사용이 허용되지 않기 때문에, 스크러버 브러쉬와 슬리브 사이의 기계적 로킹이 그들 사이의 상대 회전을 억제하기 위해 사용되어 왔다. 하지만, 종래의 시스템이 상대적으로 큰 기판 상에서의 세정 작업에 사용될 때 이 평활한 표면은 스크러버 브러쉬에 의해 스크럽되는 상대적으로 더 큰 기판 표면과 브러쉬 사이의 증가된 마찰력으로 인해 맨드릴 상에서 회전하는 경향을 가질 수 있다는 것이 본 발명자들에 의해 발견되었다. 이는 300 mm보다 큰 기판, 예컨대 450 mm 이상의 기판이 처리될 때 특히 그러하다. 또한, 더 긴 스크러버 브러쉬를 수용하도록 증가된 맨드릴의 길이로 인해 스크러버 브러쉬에 대한 슬리브 미끄러짐을 악화시키는 굽힘(bending) 문제가 유발된다.

종래 기술의 조립체의 하나 이상의 문제점을 극복하기 위해, 본 발명의 장치 및 조립체 실시예들은 스크러버 브러쉬와 맨드릴 사이의 증가된 기계적 맞물림을 제공한다. 특히, 일 양태에서, 스크러버 브러쉬 하위조립체는 스크러버 브러쉬의 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브를 제공함으로써 슬리브와 스크러버 브러쉬 사이의 향상된 슬리브 굽힘 강성 및 기계적 맞물림을 포함하는데, 슬리브는 슬리브의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽과, 길이를 따라 제공되며 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하여 가늘고 긴 포켓을 형성하는 보강 세그먼트를 포함한다. 보강 세그먼트는 슬리브의 길이를 따라 배열되는 후프(hoops)의 형상일 수 있으며, 약 30% 이상의 비율로 슬리브의 굽힘 강성을 증가시킬 수 있다. 슬리브와 스크러버 브러쉬의 내부 발포체 표면 사이의 마찰 맞물림은 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽들의 길이를 따라 형성되는 마찰-강화 개구를 추가하는 것 외에도 가늘고 긴 포켓을 제공함으로써 향상된다.

다른 양태에서, 스크러버 브러쉬 하위조립체 내에 수용되도록 구성되는 스크러버 브러쉬 맨드릴의 강성은 크게 강화된다. 따라서, 사용 중의 맨드릴 굽힘은 특히 450 mm 이상의 큰 기판이 스크럽 및/또는 세정될 때 최소화될 수 있다. 맨드릴 강성은 맨드릴 몸체 내에 수용되는 중심축으로부터 오프셋되는 적어도 하나의 강화 부재를 갖는 맨드릴 몸체를 제공함으로써 증가한다. 하나 이상의 실시예에서, 맨드릴은, 맨드릴 몸체 내에 형성되는 포켓 내에 수용되는 원형 로드와 같은, 중심축으로부터 오프셋되어 중심축 주위에 배열되는 복수의 강화 부재를 포함한다. 굽힘 강성을 더욱 향상시키기 위해, 맨드릴 몸체는 폴리에테르에테르케톤(PEEK: polyetheretherketone) 재료를 포함할 수 있다.

따라서, 스크러버 브러쉬는, 큰 기판이 스크럽 및/또는 세정될 때에도 (예컨대, 스크러버 브러쉬가 슬리브에 대해 회전하는 것을 방지하기 위해) 슬리브에 대해 적소에 기계적으로 로킹될 수 있다. 또한, 맨드릴, 스크러버 브러쉬 하위조립체 및 스크러버 브러쉬 조립체의 굽힘이 최소화될 수 있다. 따라서, 더 긴 스크러버 브러쉬가 더 큰 기판을 처리하는데 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 도 1 내지 도 7을 참조하여 이하에서 설명된다.

도 1a 및 도 1b는 스크러버 브러쉬 조립체(100)의 등각도(도 1a) 및 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)의 단면도(도 1b)를 도시한다. 스크러버 브러쉬 조립체(100)는 맨드릴(324)(도 3a)에 장착되는 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)를 포함한다. 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)는 스크러버 브러쉬(101) 및 슬리브(102)(도 1b)를 포함한다. 슬리브(102)는 스크러버 브러쉬(101) 내에 수용되고 맨드릴(324)(도 3a 및 도 3b)은 본 발명의 하나 이상의 실시예에 따른 슬리브(102) 내에 수용된다. 스크러버 브러쉬(101)는 일반적으로 원통형 형상일 수 있으며, 윤곽이 형성될 수 있는 외부 표면(104)(exterior surface 104 that may be profiled)을 갖는 스크러버 브러쉬 몸체(103)를 가질 수 있다. 윤곽이 형성된 외부 표면(104)은 스크러버 브러쉬 몸체(103)의 원통형 표면(106)으로부터 반경방향으로 돌출하는 원통형 돌기와 같은 수많은 몰딩된 외부 표면 피쳐들(exterior surface features)(105)을 포함할 수 있다. 몰딩된 외부 표면 피쳐들(105)은 실질적으로 스크러버 브러쉬(101)의 전체 길이(L)를 따라 그의 제1 단부(107A)로부터 제2 단부(107B)까지 제공될 수 있다. 몰딩된 외부 표면 피쳐들(105)은 임의의 적절한 패턴, 예컨대 인접한 열들의 돌기들이 인접한 열들 내에서 서로로부터 길이방향으로 오프셋될 수 있는 엇갈린 열(staggered row)로 제공될 수 있다. 다른 외부 표면 형상, 돌기 형상 및/또는 돌기 패턴이 사용될 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예에서, 스크러버 브러쉬(101)의 외부 표면(104)은 평활한 기하학적 구조를 포함할 수 있으며, 이러한 돌기가 없을 수도 있다.

스크러버 브러쉬(101)의 전체 스크러버 브러쉬 몸체(103)는 예컨대, 스펀지형 특성을 가질 수 있는 탄성 및 다공성 발포체 재료로 이루어질 수 있다. 예컨대, 발포체 재료는 개방-셀 폴리우레탄 발포체 재료와 같은 개방-셀 발포체를 포함할 수 있다. 폴리비닐 아세테이트(PVA) 또는 폴리프로필렌과 같은 그외의 및/또는 다른 개방-셀 발포체 재료가 사용될 수도 있다.

스크러버 브러쉬(101)는 슬리브(102)가 수용되는 내부 표면(108), 예컨대 원통형 내부 표면을 포함할 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예에서, 슬리브(102)는, 맨드릴(324)(도 3a 및 도 3b)의 외측 표면에 형성된 리세스(326)로 직접 커플링되어 이 리세스 내에 수용되도록 형성 및 구성되는 하나 이상의 융기된 리브(112)를 포함할 수 있다. 도시된 실시예에서는, 복수의 융기된 리브(112)가 도시된다. 하지만, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 심지어 5개 이상의 융기된 리브(112)도 사용될 수 있다. 다른 수의 융기된 리브가 사용될 수도 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 융기된 리브(112)는 슬리브(102)의 외측 표면으로부터 융기된 리브(112)의 최내측 표면까지 측정된 높이(H)를 가질 수 있는데, 이 높이는 약 1 mm보다 크며, 일부 실시예에서는 약 1 mm와 약 2 mm 사이이다. 융기된 리브(112)의 폭(W)은 약 4 mm보다 클 수 있으며, 일부 실시예에서는 약 4 mm와 약 5.5 mm 사이일 수 있다. 다른 높이(H) 및 폭(W) 치수가 사용될 수도 있다. 융기된 리브(112)는 도 1b에 도시된 바와 같이 3개의 측면을 포함할 수 있다. 3개의 측면 중 적어도 일부 부분은 맨드릴(324)(도 3a 및 도 3b)의 리세스(326) 내에 수용될 수 있다. 융기된 리브(112)에 대한 다른 적절한 형상이 사용될 수도 있다. 예컨대, 측면들은 점점 가늘어지거나(tapered) 경사질 수도 있다.

슬리브(102) 및 융기된 리브(112)는 적절한 강성 재료(rigid material)로부터 제조될 수 있다. 예컨대, 슬리브(102) 및 그의 융기된 리브(112)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 재료를 포함할 수 있다. 다른 적절한 강성 재료가 사용될 수도 있다. 슬리브(102)는 맨드릴(324)(도 3a 및 도 3b)이 수용될 수 있는 장착 통로(110)를 형성한다.

특히, 내부 표면(108)을 포함하는 스크러버 브러쉬(101)는 깔때기 공구(funnel tool)의 사용 및/또는 슬라이딩(sliding)에 의해 내부에 슬리브(102)를 수용할 수 있다. 선택적으로, 슬리브(102)는 몰드로(in a mold) 제공될 수 있으며, 스크러버 브러쉬(101)는 슬리브(102) 상에 형성(예비 몰딩(pre-molded))될 수 있다. 내부에 수용되면, 몰딩된 발포체의 스크러버 브러쉬 몸체(103)는 슬리브(102)의 외부 표면(214)(도 2a 내지 도 2d)에 기계적으로 로킹되어, 이하에서 명확해지는 바와 같이 회전이 방지되거나 최소화된다. 두 경우 모두에서, 맨드릴(324)은 맨드릴(324) 내에 형성된 리세스(326) 내에 융기된 리브(112)를 직접 커플링(예를 들어, 수용)함으로써 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)에 커플링된다.

본 발명의 실시예의 일 양태에 따르면, 슬리브(102)의 구성은 굽힘에 있어서 상대적으로 높은 강성을 제공하도록 향상되었다. 특히, 도 2a 내지 도 2d에 도시된 바와 같이, 슬리브(102)는, 원통형일 수 있으며 발포체(예컨대, 개방-셀 발포체)를 포함하는 스크러버 브러쉬(101)의 내부 표면(108)과 접촉하여 수용되는 외부 표면(214)을 포함한다. 슬리브(102)는 슬리브(102)의 물리적 중심을 따라 연장하는 종방향 축(215) 주위에 배열되는 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)을 포함한다. 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)은 종방향 축(215)을 따라 연장하고, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 개수를 포함할 수 있다. 다른 개수의 종방향 벽(216)이 사용될 수도 있다.

하나 이상의 실시예에서, 종방향 벽(216)은 슬리브(102)의 반경방향 주연(radial periphery) 주위에 고르게 이격될 수 있다. 슬리브(102)의 단부들에 또는 슬리브의 단부들 부근에 위치되는 단부 세그먼트(217)가 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)들 중 인접한 벽들을 상호 연결한다. 또한, 단부 세그먼트(217)들 사이에 위치된 하나 이상의 보강 세그먼트(218)들이 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)들 중 인접한 벽들을 상호 연결한다. 도시된 실시예에서, 복수의 보강 세그먼트(218)가 슬리브(102)의 종방향 길이를 따라 제공되며, 후프들을 형성하는 방식으로 제공된다(즉, 슬리브(102)를 따라 동일한 종방향 위치에 배열됨). 예컨대, 1개 이상, 2개 이상, 3개 이상, 4개 이상 또는 5개 이상의 보강 세그먼트(218)가 제공될 수 있다. 도시된 실시예에서, 6개의 보강 세그먼트(218)가 제공되어 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)들 중 인접한 벽들을 상호 연결하고 슬리브(102)의 길이를 따라 6개의 보강 후프를 형성한다. 다른 개수 및 배열의 보강 세그먼트(218)가 사용될 수도 있다. 보강 세그먼트(218)는 슬리브(102)의 굽힘 강성을 크게 증가시킨다. 따라서, 상대적으로 더 긴 스크러버 브러쉬(101)가 예컨대 큰 기판(예컨대, 450 mm 이상의 직경을 갖는 기판)을 스크럽할 때 그 중심에서 주목할만한 휨 없이 수용될 수 있다.

보강 세그먼트(218)는 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)들 중 인접한 벽들을 상호 연결하고, 또한 슬리브(102) 내에 가늘고 긴 포켓(220)을 형성한다. 가늘고 긴 포켓(220)은 일반적으로 직사각형 형상일 수 있다. 하나 이상의 실시예에서, 가늘고 긴 포켓(220)은 그 폭보다 더 큰 종방향 축(215)을 따르는 길이를 가질 수 있다. 가늘고 긴 포켓(220)은 스크러버 브러쉬(101)의 내부 표면(108)과 맞물리는 기능을 한다. 따라서, 가늘고 긴 포켓(220)은 스크러버 브러쉬(101)와 슬리브(102) 사이의 상대적인 축방향 이동(relative axial motion)뿐만 아니라 상대 회전을 억제하는 기능을 한다. 상술된 바와 같이, 슬리브(102)는 또한 종방향 길이를 따라 연장하는 융기된 리브(112)를 갖는 장착 통로(110)를 포함한다.

도 2a 내지 도 2d의 도시된 실시예에서, 융기된 리브(112)는 실질적으로 슬리브(102)의 전체 길이를 따라 종방향으로 연장한다. 도시된 실시예에서, 융기된 리브(112)는 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)들의 내측을 따라 연장하고 그에 대해 거의 중심에 위치될 수 있도록 배향된다. 하지만, 슬리브(102) 상의 융기된 리브(112)의 다른 위치도 사용될 수 있다. 슬리브(102)는 스크러버 브러쉬(101)와 거의 동일한 길이일 수 있다. 슬리브(102)와 스크러버 브러쉬(101) 사이의 상대 회전을 추가로 억제하기 위해, 추가의 마찰 강화 피쳐들이 슬리브(102)의 외부 표면(214) 상에 제공될 수도 있다. 예컨대, 마찰 강화 개구(221)가 주연방향으로 이격된 종방향 벽(216)에 형성될 수 있다. 마찰 강화 개구(221)는 일렬로 배열될 수 있으며 슬리브(102)의 길이를 따라 대체로 고르게 이격될 수 있다. 가늘고 긴 포켓(220) 및 마찰 강화 개구(221)는 스크러버 브러쉬(101)의 내부 표면(108)과 맞물리도록 작동한다.

이제, 도 3a 내지 도 3d를 참조하여, 스크러버 브러쉬 조립체(100)(도 1 및 도 5a 내지 도 5d)의 맨드릴(324)이 설명된다. 본원에 설명된 맨드릴(324)은 증가된 굽힘 강성을 나타내고, 그에 따라 상대적으로 더 긴 스크러버 브러쉬(101)를 수용할 수 있다. 맨드릴(324)은 슬리브(102)의 장착 통로(110) 내로 직접 삽입될 수 있으며, 슬리브(102)의 융기된 리브(112)는 기판 처리 도중의 사용을 위한 유용성을 갖는 스크러버 브러쉬 조립체(100)를 형성하기 위해 맨드릴(324) 내에 형성되는 복수의 리세스(326) 내에 수용되어 이 복수의 리세스에 직접적으로 커플링될 수 있다.

더 상세하게는, 맨드릴(324)은 대체로 원통형 형상을 가질 수 있는 맨드릴 몸체(325)를 포함한다. 중심축(325A)이 맨드릴(324)의 중심을 따라 연장한다. 복수의 리세스(326)는 사각 저부 홈(square bottom grooves)을 포함할 수 있으며 맨드릴(324)의 외측 표면(328) 상에 형성된다. 리세스(326)는 바람직하게는 맨드릴(324)의 전체 길이를 따라 종방향으로 연장한다. 리세스(326)의 수는 슬리브(102) 상의 융기된 리브(112)의 수와 동일할 수 있다. 리세스(326)는 슬리브(102) 상의 융기된 리브(112)의 형상과 근사하게 일치하는(closely match) 형상을 가질 수 있지만, 맨드릴(324) 상에 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)를 쉽게 조립할 수 있게 하기 위해 융기된 리브(112)보다 약간 더 클 수도 있다.

도시된 실시예에서, 강화된 굽힘 강성을 제공하기 위해, 적어도 하나의 강화 부재(330)가 맨드릴 몸체(325) 내에 제공된다. 강화 부재(330)는 중심축(325A)으로부터 오프셋되어 맨드릴 몸체(325) 내에 형성된 포켓(332)(도 3d) 내에 수용될 수 있다. 강화 부재(330)의 수는 2개, 3개, 4개 또는 그 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 강화 부재(330)들은 균일하게 이격된 배향으로 제공될 수 있으며, 중심축(325A)으로부터 반경방향으로 등거리에 제공될 수 있다. 강화 부재(330)는 도 3d에 도시된 바와 같이 맨드릴의 길이를 따라 연장할 수 있으며 중심축(325A)과 거의 평행할 수 있는 로드 또는 중공 로드(hollow rods)를 포함할 수 있다. 강화 부재(330)는 맨드릴 몸체(325)보다 상대적으로 더 높은 탄성률(예컨대, 강성(stiffness))을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 예컨대, 맨드릴 몸체(325)는 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 재료를 포함할 수 있는 한편, 강화 부재(330)는 강철 또는 알루미늄과 같은 금속을 포함할 수 있다. 다른 강성 재료가 맨드릴 몸체(325) 및 강화 부재(330)에 사용될 수 있다. 도 3d에 도시된 바와 같이, 강화 부재(330)는 맨드릴 몸체(325)의 실질적으로 전체 길이를 따라 연장할 수 있으며 실질적으로 동일한 길이일 수 있다. 강화 부재(330)는 포켓(332)과 약간의 억지 끼워맞춤(interference fit)을 가짐으로써 맨드릴 몸체(325) 내에 보유될 수 있으며, 단부 스페이서(end spacer)(333)에 의해 포획(captivate)될 수도 있다.

도 3b, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 맨드릴(324)은, 맨드릴 몸체(325)의 길이를 따라 연장하고 단부 스페이서(333) 부근의 일 단부에서 맨드릴 몸체(325) 내에서 종단하는(terminating) 중심 액체 통로(334)를 포함할 수 있다. 중심 액체 통로(334)에 유동적으로 상호 연결되고 세정 및/또는 스크럽 공정에서 사용되는 액체를 스크러버 브러쉬(101)의 개방-셀 발포체 몸체의 기공 내로 진입하도록 분배하기 위한 분배 채널로서 작동하는 액체 공급 포트(liquid feed port)(336)(단지 몇 개만이 표시됨)가 맨드릴(324)의 길이를 따라 배열된다. 액체 공급 포트(336)는 맨드릴(324) 내부의 중심 액체 통로(334)로부터 도 3b 및 도 3d에 도시된 바와 같은 강화 부재(330)들 사이에서 맨드릴(324)의 외측 표면(328)으로 연장한다. 액체 공급 포트(336)(예컨대, 구멍)는 일렬로 배열될 수 있으며, 도 3c, 도 3d 및 도 4에 도시된 바와 같이 맨드릴(324)의 길이를 따라 대체로 고르게 이격될 수 있다. 2개 이상, 3개 이상 또는 심지어 4개 이상의 액체 공급 포트(336)가 슬리브(102)의 가늘고 긴 포켓들(220) 각각으로 나갈(exit) 수 있다. 다른 개수 및 배향의 액체 공급 포트(336)가 채용될 수도 있다. 액체 공급 포트(336)는 화학물질이 슬리브(102)의 장착 통로(110) 내에 삽입된 맨드릴(324)로부터 스크러버 브러쉬(101)의 발포체 구조(예컨대, 개방-셀 발포체) 내로 직접적으로 분출될 수 있게 한다. 커플링-수용 피쳐(coupling-receiving feature)(338)가 단부 스페이서(333) 반대편 단부에 위치된다. 커플링-수용 피쳐(338)는 후술되는 바와 같이 커플링(540)(도 5a)을 수용하도록 구성된다.

도 4는 슬리브(102)를 갖는 맨드릴(324)의 조립체(400)를 도시하며, 이때 슬리브(102)는 맨드릴(324)의 외측 표면(328) 위에 수용된다. 도시된 실시예에서, 융기된 리브(112)(도 1b)는 리세스(326)(도 3a) 내에 수용되며, 이는 액체 공급 포트(336)와 함께 슬리브(102)의 가늘고 긴 포켓(220)을 배향하는 기능을 한다. 따라서, 분배된 액체는 액체 공급 포트(336)를 나갈 수 있으며 가늘고 긴 포켓(220)을 통해 스크러버 브러쉬(101)(도 1b)의 개방-셀 발포체 내로 직접 나갈 수 있다. 함께, 강화 부재(330)를 갖는 맨드릴(324)과 보강 세그먼트(218)를 포함하는 슬리브(102)의 조합은 상당히 더 강성인 조립체(400)를 제공하면서도 여전히 스크러버 브러쉬(101) 내로의 대체로 균일한 액체 분배 및 적절한 액체 유동을 허용한다. 또한, 가늘고 긴 포켓(220) 및 개구(222)는 훌륭한 기계적 로킹을 제공하고 스크러버 브러쉬(101)의 슬리브(102)에 대한 비틀림 및/또는 회전(예컨대, 미끄러짐)을 방지 또는 최소화하도록 작동한다.

이제, 도 5a 내지 도 5d를 참조하면, 스크러버 브러쉬 조립체(100) 및 그의 구성 요소들의 다양한 도면이 도시된다. 스크러버 브러쉬 조립체(100)는 스크러버 브러쉬(101), 및 맨드릴(324) 위에 수용되는 장착 통로(110)(도 1b)를 갖는 상술된 슬리브(102)를 포함한다. 작동시, 맨드릴(324)은 예컨대 브러쉬 박스 또는 다른 공구의 모터에 의해 구동 및 회전될 수 있어, 스크러버 브러쉬(101)를 스크럽 작업 도중 기판 표면에 대해 회전시킨다. 스크러버 브러쉬(101)가 교체될 필요가 있을 때, 맨드릴(324)은 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)(도 1b)로부터 쉽게 제거될 수 있으며, 새로운 스크러버 브러쉬 하위조립체(100SA)가 그 위에 삽입되어, 새로운 스크러버 브러쉬 조립체(100)를 형성할 수 있다. 그 다음에, 새로운 스크러버 브러쉬 조립체(100)는 상술된 바와 같이 기판 처리를 위해 사용될 수 있다.

더욱 상세하게는, 맨드릴(324)은 일 단부 상에서 커플링(540)에 그리고 타 단부에서 지지 부재(545)에 커플링될 수 있다. 도 5b에 도시된 바와 같이, 지지 부재(545)는 스페이서(333)와 경계를 이루며 그 회전을 허용하면서 도시된 바와 같이 스크러버 브러쉬 조립체(100)의 우측 단부를 지지한다. 도시된 좌측 단부 상에서, 커플링(540)은 커플링-수용 피쳐(338)와 맞물려서 커플링-수용 피쳐(338)의 밀봉 표면(sealing surface)(예컨대, 원통형 표면)을 밀봉하여, 액체가 중심 액체 통로(334) 내로 통과할 수 있게 한다. 또한, 커플링(540)은, 스크러버 브러쉬가 커플링(540)에 부착되는 구동 부재(도시 생략)에 의해 회전될 수 있도록, 커플링-수용 피쳐(338)(도 5a)의 유사 형상의 사각 표면 피쳐 내에 수용되는 사각 단부와 같은 구동 피쳐를 포함할 수 있다.

스크러버 브러쉬 조립체(100)가 사용시 맨드릴(324)의 길이를 따라 미끄러지는 것을 방지하기 위해, 스크러버 브러쉬 조립체(100)가 커플링(540)과 지지 부재(545) 사이에 설치될 때 슬리브(102)의 단부와 접촉하는 멈춤부들(stops)(예컨대, 평면 환형 립들(planar annular lips))이 커플링(540) 및 스페이서(333) 상에 형성될 수 있다. 그 결과, 커플링(540)의 회전은 스크러버 브러쉬 조립체(100)를 회전시킨다. 베어링 및 베어링 지지부(도시 생략)는 커플링(540), 지지 부재(545) 및 스크러버 브러쉬 조립체(100)의 전체 조립을 안정화시킬 수 있다. 액체 화학물질이 커플링(540)을 통해 중심 액체 통로(334) 내로 제공될 수 있는데, 이 통로에서 액체 화학물질이 다양한 액체 공급 포트(336)를 통해 스크러버 브러쉬(101) 내로 통과한다.

도 5c 및 도 5d는 스크러버 브러쉬 조립체(100)의 다양한 다른 단면을 도시한다. 하나 이상의 강화 부재(330) 및 그의 상대적 배향이 명확하게 도시된다. 특히, 도시된 바와 같이 강화 부재(330)는 맨드릴(324) 내에서 리세스(326)와 실질적으로 방사상으로 정렬된다. 도시된 바와 같이, 강화 부재(330)들은 서로로부터 대략 90도로 그리고 중심축(325A)으로부터 등거리에 원형 패턴으로 배치된다.

도 6a 및 도 6b는 커플링(540) 및 스페이서(333)에 대한 스크러버 브러쉬 조립체(100)의 연결을 도시한다. 특히, 커플링(540)은 커플링-수용 피쳐(338) 내에 수용되는 스프링 장착식 커플링(spring loaded coupling)일 수 있다. 커플링(540)은 피쳐(338)에 대해 밀봉을 형성하고, 피쳐(338) 내로 로킹되어(예컨대, 커플링(540)과 맨드릴(324) 사이의 회전을 방지하기 위해 사각 표면 내로 로킹되어), 액체가 전달될 수 있으며 스크러버 브러쉬 조립체(100)는 그에 의해 회전될 수 있다.

도 7은 스크러버 브러쉬 조립체(예컨대, 100)를 조립하기 위한 방법을 도시한다. 이 방법(700)은 내부 표면(예컨대, 108)을 갖는 몰딩된 발포체의 스크러버 브러쉬 몸체(예컨대, 103)와, 내부 표면(예컨대, 108)과 접촉하여 수용되는 외부 표면(예컨대, 214)을 갖는 슬리브(예컨대, 102)를 구비하는 스크러버 브러쉬 하위조립체(예컨대, 100SA)를 제공하는 단계(702)를 포함하며, 슬리브(예컨대, 102)는 슬리브(예컨대, 102)의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽(예컨대, 216)과, 길이를 따라 제공되는 주연방향으로 이격된 종방향 벽(예컨대, 216)들 중 인접한 벽들을 상호 연결하는 보강 세그먼트(예컨대, 218)를 포함하고, 슬리브(예컨대, 102)는 융기된 리브(예컨대, 112)를 갖는 장착 통로(예컨대, 110)를 갖는다. 또한, 방법(700)은 외측 표면(예컨대, 328) 상에 리세스(예컨대, 326)가 형성된 맨드릴 몸체(예컨대, 325)를 갖는 맨드릴(예컨대, 324)을 제공하는 단계(704)와, 장착 통로(예컨대, 110) 내로 맨드릴(예컨대, 324)을 삽입하고, 리세스(예컨대, 326) 내에 융기된 리브(예컨대, 112)를 수용하는 단계(706)를 포함한다.

따라서, 본 발명은 그 예시적 실시예와 관련하여 설명되었지만, 다른 실시예가 후속하는 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 범주 내에 있을 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

Claims

스크러버 브러쉬 조립체(scrubber brush assembly)를 조립하는 방법으로서,
내부 표면을 갖는 몰딩된 발포체(molded foam)의 스크러버 브러쉬 몸체와, 상기 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브(sleeve)를 갖는 스크러버 브러쉬 하위조립체(scrubber brush subassembly)를 제공하는 단계 - 상기 슬리브는 상기 슬리브의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽(a plurality of peripherally-spaced, longitudinal walls)과, 상기 길이를 따라 제공되는 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하는 보강 세그먼트들(reinforcing segments)을 포함하며, 상기 슬리브는 융기된 리브들(raised ribs)을 갖는 장착 통로(mounting passage)를 가지고, 상기 종방향 벽은 그 안에 형성되는 마찰-강화 개구들(friction-enhancing apertures)을 포함함 - ;
외측 표면 상에 리세스들이 형성된 맨드릴 몸체(mandrel body)를 갖는 맨드릴을 제공하는 단계; 및
상기 장착 통로 내에 상기 맨드릴을 삽입하고, 상기 리세스들 내에 상기 융기된 리브들을 수용(receiving)하여, 상기 스크러버 브러쉬 조립체를 형성하는 단계
를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 맨드릴 몸체 내에 하나 이상의 강화 부재(stiffening member)를 수용함으로써 상기 맨드릴을 강화하는 단계를 포함하는 방법.
제2항에 있어서, 상기 맨드릴 몸체 내에 형성된 포켓들 내에 복수의 강화 부재를 수용함으로써 상기 맨드릴을 강화하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 슬리브의 상기 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽들을 따라 마찰-강화 개구들(friction-enhancing apertures)을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 슬리브의 상기 보강 세그먼트들 및 상기 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽에 의해 형성된 가늘고 긴 포켓들 내로 나가도록 배향되는(oriented to exit into elongated pockets) 상기 맨드릴 내의 액체 공급 포트들(liquid feed ports)을 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
스크러버 브러쉬 조립체로서,
내부 표면을 포함하는 스크러버 브러쉬 몸체를 갖는 스크러버 브러쉬;
상기 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브 - 상기 슬리브는 상기 슬리브의 길이를 따라 연장하는 주연방향으로 이격된 종방향 벽들과, 상기 슬리브의 길이를 따라 제공되며 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하고 가늘고 긴 포켓들을 형성하는 보강 세그먼트들을 포함하고, 상기 슬리브는 상기 길이를 따라 연장하는 융기된 리브들을 가지며, 상기 종방향 벽은 그 안에 형성되는 마찰-강화 개구들을 포함함 - ; 및
외측 표면 상에 리세스들이 형성된 맨드릴 - 상기 맨드릴은 상기 리세스들 내에 상기 융기된 리브들을 수용함으로써 상기 융기된 리브들에 커플링됨 -
을 포함하는 스크러버 브러쉬 조립체.
제6항에 있어서, 상기 융기된 리브들은 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽들의 내측 표면을 따라 형성되는, 스크러버 브러쉬 조립체.
제6항에 있어서, 상기 마찰-강화 개구들은 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽에 일렬로 배열되는, 스크러버 브러쉬 조립체.
제6항에 있어서, 상기 보강 세그먼트들은 후프 구조들(hoop structures)을 포함하는, 스크러버 브러쉬 조립체.
제6항에 있어서, 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들 사이에서 상기 길이를 따라 상기 보강 세그먼트들에 의해 형성되는 적어도 3개의 가늘고 긴 포켓을 포함하는 스크러버 브러쉬 조립체.
제10항에 있어서, 상기 맨드릴 상의 액체 공급 포트들은 상기 가늘고 긴 포켓들 내로 나가도록 배향되는, 스크러버 브러쉬 조립체.
제6항에 있어서, 상기 맨드릴은 상기 맨드릴의 중심축으로부터 오프셋된 적어도 하나의 강화 부재를 포함하는, 스크러버 브러쉬 조립체.
제12항에 있어서, 상기 맨드릴은 중심축으로부터 오프셋되어 중심축 주위에 배열되는 복수의 강화 부재를 포함하는, 스크러버 브러쉬 조립체.
스크러버 브러쉬 하위조립체로서,
내부 표면을 갖는 몰딩된 개방-셀 발포체의 스크러버 브러쉬 몸체; 및
상기 내부 표면과 접촉하여 수용되는 외부 표면을 갖는 슬리브
를 포함하고,
상기 슬리브는 상기 슬리브의 길이를 따라 연장하는 복수의 주연방향으로 이격된 종방향 벽과, 상기 길이를 따라 제공되며 상기 주연방향으로 이격된 종방향 벽들 중 인접한 벽들을 상호 연결하여 가늘고 긴 포켓들을 형성하는 보강 세그먼트들을 포함하고, 상기 종방향 벽은 그 안에 형성되는 마찰-강화 개구들을 포함하며, 상기 슬리브는 상기 길이를 따라 연장하는 융기된 리브들을 갖는 장착 통로를 포함하는, 스크러버 브러쉬 하위조립체.
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