KR20110025645A - 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어에 관한 것으로서, 중심 코어에 스폰지 롤러를 씌워 세정에 사용하면, 시간이 경과함에 따라서 스폰지 롤러가 회전 방향(원주 방향)에서 비틀어지고, 축방향이 어긋나 불균일을 초래하는 문제를 해결한다. 축방향으로 연장되는 내부 구멍(2) 및 상기 내부 구멍으로부터 원주 외표면에 연통하는 복수의 작은 구멍(3)을 구비하고, 세정용 스폰지 롤러용의 대략 원통형 중심 코어(1)에 있어서, 상기 중심 코어의 외표면에 축방향으로 가늘고 긴 돌기(4)가 원주 방향으로 복수 설치되어 있고, 상기 돌기(4)의 축방향에 직각인 방향에서 본 횡단면이 오목부 및 볼록부(5A, 5B)를 갖는 것을 특징으로 한다.

Description

세정용 스폰지 롤러용 중심 코어{CENTRAL CORE FOR CLEANING SPONGE ROLLER}
본 발명은 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어(中芯)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 세정용 스폰지 롤러에 장착되어 기판 제조의 세정 공정에서 사용되는 중심 코어에 관한 것이다.
알루미늄 하드 디스크, 유리 디스크, 웨이퍼, 포토마스크 또는 액정 유리 기판 등의 제조 공정에서는 그 표면을 매우 정밀도가 높은 면으로 마무리하기 위해 산화규소, 알루미나, 세리아 등의 각종 지립(砥粒)을 이용한 고정밀도 연마, 이른바 폴리싱 가공이 실시된다. 폴리싱 가공된 피연마물의 표면에는 지립이나 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 대미지를 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 웨이퍼의 세정액으로서는 암모니아수와 과산화수소수의 혼합액, 불화수소, 염산과 과산화수소수의 혼합액 등이 알려져 있다.
폴리비닐아세탈계 다공질체의 스폰지 롤러 중에서도 원주 표면에 다수의 돌기를 구비한 원통 형상의 브러시 롤러가 이들 세정에 널리 이용되고 있고, 스폰지 롤러를 회전시키면서 그 돌기의 두정부(頭頂部)를 피세정체의 세정면에 연속적으로 접촉시켜 양호한 세정 효과가 얻어진다(미국 특허제4566911호). 피세정체와의 접촉은 돌기 부분에서만 발생하므로 플랫한 스폰지 롤러와 비교하여 마찰이 작고, 피세정체로의 손상이 적거나 또는 세정액과 함께 협잡물이 돌기 사이를 용이하게 통과하여 피세정체로부터 제거되는 이점이 있다.
세정 공정에서 통상 각각의 기판에 대응한 전용 세정 장치가 사용된다. 어느 장치에서나 일반적으로 회전 구동부와 접속되어 있는 중심 코어에 세정용 스폰지 롤러를 씌우고, 롤러의 돌기 두정부와 피세정체를 접촉시킨 상태로 중심 코어와 함께 스폰지 롤러를 회전시킨다.
피세정체 또는 스폰지 롤러에 그 상부나 측면에서 세정액을 노즐 등으로 공급하는 장치도 있지만, 보다 세정 능력을 높이기 위해 중심 코어 내부로부터 스폰지 롤러의 내측으로 세정액을 공급하는 것도 실시되고 있다. 후자의 경우, 중심 코어는 중공(中空)의 원통 형상을 이루며, 세정액은 중심 코어의 일단으로부터 도입되어 중공부로부터 중심 코어의 외표면에 연통하는 구멍으로부터 스폰지 롤러에 공급되며, 스폰지 롤러의 외표면으로 유출되어 온다.
미국 특허 제6240588호에는 코어의 축 방향으로 일직선으로 나열한 제 1 복수의 구멍과, 코어의 축방향으로 일직선으로 나열한 제 2 복수의 구멍을 구비하며, 제 1 구멍군과 제 2 구멍군이 서로 다르게 위치하고, 상기 제 1 구멍군과 제 2 구멍군이 코어의 둘레에서 번갈아 반복되며, 상기 제 1 구멍군과 제 2 구멍군은 코어의 외표면으로부터 오목한 홈 내에 있는 것을 특징으로 하는 브러시 코어가 기재되어 있다. 코어의 중심 코어의 내부 구멍은 0.060~0.35 인치(1.524~8.89mm)의 직경을 갖는다.
미국 특허 제6543084호에는 브러시 코어가 가늘고 긴 부재로 이루어지고, 상기 가늘고 긴 부재는 중심축의 둘레에서 또 중심축에서 떨어진 복수의 액체 배출 표면을 갖고, 상기 복수의 액체 배출 표면은 서로 간격을 두고 있으며, 상기 가늘고 긴 부재는 0.060~0.35 인치(1.524~8.89mm)의 직경을 가진 액체 공급 내부 구멍을 중심 코어에 갖고, 상기 가늘고 긴 부재는 상기 액체 공급 내부 구멍으로부터 액체 배출 표면으로 통하는 복수의 구멍을 갖는 브러시 코어가 기재되어 있다. 상기 액체 공급 내부 구멍으로부터 액체 배출 표면으로 통하는 복수의 구멍은 0.005~0.092 인치(0.127~2.34mm)의 직경을 갖는다.
미국 특허 제6308369호는 웨이퍼 세정 장치에 있어서, 표면을 따라서 축 방향으로 채널이 파져 있는 브러시 코어, 브러시 코어과 동심(同心)의 제 1 원통 형상 슬리브, 제 2 슬리브(브러시 본체)를 구비한 브러시 어셈블리로서, 상기 채널은 액체가 브러시 코어의 축방향으로 그리고 제 1 및 제 2 슬리브로 흐르는 것을 허용하는 브러시 어셈블리가 기재되어 있다.
미국 특허 제6247197호 및 제5806126호는 세정용 브러시를 장착하여 사용하는 장치를 기재하고 있다.
WO2005/065849는 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어로서, 스폰지 롤러에 균일하게 세정액을 공급하는 것이 가능하고, 또한 세정액의 교환 시에 세정액의 치환이 신속하게 완료되는 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어를 개시하고 있다. 중심 코어의 축 방향으로 연장되는 내부 구멍 및 원주 외표면에 연통하는 복수의 작은 구멍의 절대적 크기 및 상대적 크기를 규정하고 있다. 상기 복수의 작은 구멍은 상기 중심 코어의 원주 방향 및 축 방향으로 분산되고, 축방향에 있어서 직선으로 배열되어 있으며, 1 개의 상기 직선 상에 배치된 작은 구멍과 인접하는 상기 직선 상에 배치된 작은 구멍이 중심 코어의 동일 원주 상에 배열되어 있고, 상기 중심 코어의 원주 외표면 보다 함몰되어 있는 홈이 상기 중심 코어의 축 방향에 있고, 상기 작은 구멍이 상기 홈 내에 개방되어 있다.
종래의 중심 코어에 스폰지 롤러를 씌워 세정에 사용하면 시간이 흐름에 따라서 스폰지 롤러가 회전 방향(원주 방향)에 있어서 비틀어지고, 축방향의 오차, 이로 인해 세정에 불균일을 초래하는 것을 본 발명자들은 발견했다. 본 발명은 이와 같은 문제를 해결하는 것이다.
본 발명은 축방향으로 연장되는 내부 구멍(2) 및 상기 내부 구멍으로부터 원주 외표면에 연통하는 복수의 작은 구멍(3)을 구비하는 세정용 스폰지 롤러용의 대략 원통형 중심 코어(1)에 있어서, 상기 중심 코어의 외표면에 축방향으로 가늘고 긴 돌기(4)가 원주 방향으로 복수 설치되어 있고, 상기 돌기(4)의 축방향으로 직각인 방향에서 본 횡단면이 오목부 및 볼록부(5A, 5B)를 구비하는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어이다.
본 발명은 디스크, 웨이퍼 등의 세정 공정에서 사용되는 세정용 스폰지 롤러를 삽입하기 위한 중심 코어를 제공한다.
도 1은 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어의 예를 나타내고, 도 1A는 중심 코어의 사시도, 도 1B는 중심 코어의 축 방향을 따르는 측면도, 도 1C는 도 1B의 X-X 단면도, 도 1D는 도 1B의 Y-Y 단면도,
도 2는 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어의 다른 예를 나타내고, 도 2A는 중심 코어의 사시도, 도 2B는 중심 코어의 축방향을 따르는 측면도, 도 2C는 도 2B의 X-X 단면도, 도 2D는 도 2B의 Y-Y 단면도,
도 3은 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어의 돌기가 함입부를 구비한 형태를 나타내는 볼록부의 측면도, 및
도 4는 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어의 다른 형태의 단면도이다.
본 발명을 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1은 본 발명의 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어의 예를 나타내고, 도 1A는 중심 코어의 사시도, 도 1B는 중심 코어의 축방향을 따르는 측면도, 도 1C는 도 1B의 X-X 단면도, 도 1D는 도 1B의 Y-Y 단면도이다. 도 1에서, 중심 코어(1)는 중공 원통형상을 갖고 있고, 축방향으로 연장되는 내부 구멍(2)을 구비하며, 상기 내부 구멍(2)으로부터 중심 코어 외표면(5)에 연통하는 복수의 작은 구멍(3)을 구비한다. 상기 내부 구멍의 직경은 5mm 내지 20mm, 예를 들면 10mm 이상, 바람직하게는 10mm 내지 20mm, 특히 12 내지 15mm 바람직하게는 7mm 내지 15mm이고, 작은 구멍의 직경은 0.5mm 내지 5mm, 바람직하게는 0.8mm 내지 3mm 예를 들면 2.5mm 이상, 바람직하게는 2.5mm 내지 5mm, 특히 2.8 내지 4mm이다.
상기 중심 코어의 외표면에 축방향으로 가늘고 긴 돌기(4)가 원주방향으로 복수개(도 1에서는 4) 설치되고, 상기 돌기(4)의 축방향에 직각인 방향에서 본 횡단면이 오목부 및 볼록부(5A, 5B)를 갖는다. 이와 같은 중심 코어에 스폰지 롤러가 끼워지면 돌기(4)의 볼록부(5B)가 스폰지 롤러의 부드러운 내면에 파고들어가 스폰지 롤러를 확실히 유지한다. 따라서 스폰지 롤러가 회전 방향(원주 방향)에서 비틀어지는 것 및 축 방향으로 어긋나는 것이 방지되고, 따라서 균일한 세정이 확보된다.
바람직하게는 상기 오목부 및 볼록부의 높이(도 1B에서 5A와 5B의 높이의 차)가 0.3 내지 5mm, 더 바람직하게는 0.3 내지 2mm이다. 돌기(4)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 판형상의 리브일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 판형상의 리브는 보강을 위해 원주 방향으로 연장되는 리브(10)와 일체로 연결되어 있는 것이 바람직하다. 상기 리브(10)는 스폰지 롤러가 축방향으로 어긋나는 것을 방지하는 작용을 갖는다. 오목부에서 측정한 돌기의 높이는 적절히 설정되지만, 바람직하게는 2 내지 15mm, 더 바람직하게는 3 내지 13mm, 바람직하게는 1mm 내지 20mm, 더 바람직하게는 2mm 내지 15mm이다.
돌기는 바람직하게는 중심 코어의 원주 방향에서 적어도 4개 설치되고(도 1에서는 4개), 더 바람직하게는 8 내지 32개 설치된다. 통상은 1 개의 돌기가 중심 코어의 일단으로부터 다단까지 계속되지만, 그렇지 않아도 좋다. 그러나 바람직하게는 중심 코어의 축방향으로 평행한 가상직선(1개의 돌기가 중심 코어의 일단으로부터 다단까지 계속되는 경우에는 돌기의 축 방향과 동일) 상에 있어서 볼록부가 적어도 2개, 더 바람직하게는 4 내지 20개 설치되어 있다.
인접하는 가상직선 상의 돌기의 오목부 및 볼록부가 중심 코어의 동일원주 상에 없는 것이 바람직하다. 도 1에서 1 개의 돌기상의 오목부(5A), 볼록부(5B)와 인접하는 돌기의 오목부(5A), 볼록부(5B)는 각각 서로 동일한 원주 상에는 없다. 더 바람직하게는 복수의 오목부 및 볼록부가 중심 코어의 둘레면 상에서 격자무늬 형상으로 배치된다. 이에 의해 본 발명의 효과가 더 커진다.
도 2는 본 발명의 다른 형태를 나타내며, 오목부 및 볼록부(5A, 5B)는 예각인 각을 갖지 않는 파도 형상이다. 중심 코어로의 스폰지 롤러의 착탈을 원활히 실시할 수 있다.
도 3은 오목부 및 볼록부의 꼭대기부 근방에 하나 이상의 함입부(陷入部)가 있는 형태를 도시한다. 이에 의해, 특히 도 2와 같이, 오목부 및 볼록부(5A, 5B) 자체가 예각인 각을 갖지 않는 파도 형상인 경우에도 세정 중의 스폰지 롤러의 유지를 확실히 실시할 수 있다. 바람직하게는 상기 함입부의 중심축 방향의 길이가 0.3 내지 10mm이고, 또한 상기 함입부의 깊이가 0.3 내지 5mm이다.
내부 구멍(2)으로부터 원주 외표면에 연통하는 복수의 작은 구멍(3)의 크기 및 수는 도 1에 기재되는 형태에 한정되지 않고, 공지된 바와 같이 좋으며, 예를 들면 WO2005/065849에 기재된 바와 같이 좋다.
돌기(4)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 중심 코어의 중심축을 향할 필요는 없고, 도 4에 도시한 바와 같이, 중심 코어의 중심축에서 벗어난 방향을 향해도 좋고, 이 형태는 강도의 점 및 사출 성형하기 쉬운 점에서 바람직하다.
본 발명의 중심 코어의 재료는 특별히 한정되지 않지만, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 불소 수지, 경질 폴리염화비닐로부터 강도나 사용하는 약제에 대한 내성을 고려하여 적의 선정할 수 있다. 또한, 중심 코어의 성형법으로서는 예를 들면 사출 성형, 주형 성형, 연삭 가공을 적절히 선정할 수 있다. 바람직하게는 사출 성형법이 사용되고, 중심 코어의 축방향에 직각인 단면을 4개로 분할하는 4개의 할형(割型)으로 이루어진 금형을 이용하여 만들 수 있다. 도 4에 도시한 단면을 가진 중심 코어도 이와 같은 4개의 할형을 이용하여 제작할 수 있다.
도 1 및 도 2에서는 기재를 생략했지만, 중심 코어의 한쪽 단부에는 세정 장치의 회전 구동부(도시하지 않음)에 끼워지는 슬리브를 구비하고, 내부 구멍(2)은 상기 단부에서 폐쇄되어 있다. 상기 중심 코어의 다른쪽 단부에서는 내부 구멍(2)이 개방되어 있고, 상기 타단부에 세정액 공급관(도시하지 않음)이 접속된다. 중심 코어의 축방향의 길이 및 돌기의 오목부에서 측정한 직경은 스폰지 롤러의 축방향 길이 및 내경에 의존하고, 일반적으로 각각 50 내지 500mm 및 15 내지 100mm의 범위일 수 있다.
상기 타단부의 방향으로부터 세정용 스폰지 롤러를 중심 코어 상에 씌워 세정용 스폰지 롤러 셋트가 완성된다. 세정용 스폰지 롤러 자체는 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면 미국 특허 제456691호에 기재되어 있다.
바람직하게는 중심 코어의 단부의 한쪽 또는 양쪽에 브러시를 구비할 수 있고, 예를 들면 나사에 의해 착탈 가능하게 할 수도 있다. 이 경우에는 상기 브러시를 벗겨 중심 코어에 스폰지 롤러를 장착하고, 계속해서 브러시를 삽입하여 고정하여 사용에 제공한다. 브러시는 세정 공정 중에 스폰지 롤러가 중심 코어 상에서 축방향으로 어긋나는 것을 방지하는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 축방향으로 연장되는 내부 구멍(2) 및 상기 내부 구멍으로부터 원주 외표면에 연통하는 복수의 작은 구멍(3)을 구비한 세정용 스폰지 롤러용의 대략 원통형 중심 코어(1)에서 있어서,
    상기 중심 코어의 외표면에 축방향으로 가늘고 긴 돌기(4)가 원주 방향으로 복수개 설치되어 있고, 상기 돌기(4)의 축방향에 직각인 방향에서 본 횡단면이 오목부 및 볼록부(5A, 5B)를 갖는 것을 특징으로 하는 세정용 스폰지 롤러용 중심 코어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오목부 및 볼록부의 높이는 0.3 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    돌기가 중심 코어의 외표면으로부터 돌출하는 거의 판형상의 리브로 이루어진 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 돌기는 중심 코어의 원주 방향에서 적어도 4개 설치되고, 상기 볼록부는 중심 코어의 축에 평행한 가상직선 상에서 2개 이상 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    인접하는 가상직선상의 돌기의 오목부 및 볼록부가 중심 코어의 동일원주 상에 없는 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  6. 제 5 항에 있어서,
    복수의 오목부 및 볼록부는 중심 코어의 둘레면 상에서 격자 형상으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    오목부 및 볼록부의 꼭대기부 근방에 하나 이상의 함입부가 있는 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 함입부의 중심축 방향의 길이가 0.3 내지 10mm이고, 또한 상기 함입부의 깊이가 0.3 내지 5mm인 것을 특징으로 하는 중심 코어.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사출성형에 의해 만들어진 것을 특징으로 하는 중심 코어.
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