TW202237283A - 刷輥 - Google Patents
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Abstract
本發明抑制清洗液於被清洗面上的滯留。刷輥2具有大致圓筒形狀的滾筒體3及一體形成於滾筒體3的外周面4上的多個突起5，藉由以滾筒體3的軸心7為中心旋轉，突起5與被清洗面旋轉接觸來清洗被清洗面。多個突起5包含：交錯排列突起群5A，於滾筒體3的外周面4中的沿著軸心7的長度方向8上的兩端部4A呈交錯狀排列；以及螺旋排列突起群5B，於兩端部4A之間的中間部4B以較交錯排列突起群5A低的密度呈螺旋狀排列。
Description
本發明是有關於一種於例如半導體電子元件晶圓、矽晶圓、硬碟等電子零件的製造步驟中，主要於清洗步驟的刷擦清洗中使用的刷輥。
於鋁硬碟、玻璃碟、晶圓、光罩或液晶玻璃基板等的製造步驟中，為了將其表面精加工成精度極高的面，進行使用了二氧化矽、氧化鋁、二氧化鈰等各種磨粒的高精度研磨、所謂的拋光加工。於經拋光加工後的被研磨物的表面附著有磨粒或研磨屑，為了將該些去除，需要在拋光加工後實施充分的清洗。
作為拋光加工後的清洗方法，有超音波清洗或使用噴射水流的方法，但為了獲得高的清洗效果，而且為了減少對基板的損傷，廣泛使用利用包含彈性多孔質體（例如聚乙烯縮醛系多孔質體）的海綿體進行的刷擦清洗。另外，作為清洗液，通常不僅使用去離子（Deionized，DI）水，亦使用酸、鹼、溶劑等適於各基板的各種藥劑。例如，作為矽晶圓的清洗液，已知有氨水與過氧化氫水的混合液、稀氫氟酸、鹽酸與過氧化氫水的混合液等。
彈性多孔質體的海綿體的形狀多種多樣，其中，於圓筒的外周面具有多個突起的刷輥形狀的海綿體（以下稱為刷輥）適宜用於刷擦清洗（清洗步驟）。藉由一邊使刷輥旋轉，一邊使該突起的頭頂部與被清洗體的清洗面連續接觸，而可獲得良好的清洗效果。由於被清洗體僅與刷輥的突起接觸，因此與不具有突起的平坦的海綿體相比，有摩擦小、對被清洗體的損傷少的優點、及夾雜物與清洗液一起容易通過突起之間而自被清洗體去除的優點。作為此種刷輥，公知的是於圓筒的外周面的整個區域將多個突起呈交錯狀排列者（例如，參照專利文獻1）。
於清洗步驟中，通常使用與各個基板對應的專用的清洗裝置，由海綿體與芯構成清洗用海綿輥。芯插通海綿體的內徑部，且固定支持海綿體的內周面。將芯的兩端部安裝於清洗裝置的旋轉驅動部，將清洗用海綿輥裝設於清洗裝置，於使海綿體與被清洗體（於刷輥的情況下為突起與被清洗體）接觸的狀態下，使海綿體與芯一起旋轉。例如，被清洗體為碟形狀的基板，在利用刷輥清洗基板的表面（被清洗面）的情況下，藉由一邊使基板與刷輥此兩者旋轉一邊使刷輥的突起與被清洗面接觸，從而可提高清洗效率。
另外，於清洗步驟中，一邊供給清洗液一邊使海綿體與被清洗體接觸。清洗液可藉由噴嘴等自被清洗體或海綿體的上部或側面供給至被清洗體或海綿體中，亦可自芯內部供給至海綿體的內側。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第3378015號公報
[發明所欲解決之課題]
於藉由刷輥來刷擦清洗碟形狀的基板的表面（被清洗面）的情況下，例如，沿著通過圓形形狀的被清洗面的中心的徑向配置刷輥，一邊使基板旋轉一邊使刷輥旋轉，而使突起與被清洗面連續接觸。基板的旋轉軸通過被清洗面的中心，刷輥的旋轉軸通過海綿體的圓筒的軸心。被清洗面上的清洗液由於與基板一起旋轉，因此藉由離心力而向外周側移動，從而自被清洗面的外周緣排出至系統外。
但是，作用於被清洗面上的清洗液的離心力自被清洗面的中心越朝向外周則越強，因此於包含被清洗面的中心的中央區域，清洗液向外周側的移動速度慢，清洗液有可能滯留在中央區域。若清洗液滯留，則夾雜物有可能無法自被清洗面去除而殘留在被清洗面。另外，由於清洗液的滯留，清洗力變得過強，亦有可能對被清洗面造成損傷。如此，清洗液的滯留有可能導致清洗性能的降低。
因此，本發明的目的在於提供一種能夠抑制清洗液於被清洗面上的滯留的刷輥。
[解決課題之手段]
為了達成上述目的，本發明的刷輥包含在濕潤狀態下具有彈性的多孔質素材，且具有大致圓筒形狀的滾筒體及一體形成於滾筒體的外周面上的多個突起。刷輥藉由以滾筒體的軸心為中心旋轉，而突起與被清洗面旋轉接觸來清洗被清洗面。多個突起包含：交錯排列突起群，於滾筒體的外周面中的沿著軸心的長度方向上的兩端部呈交錯狀排列；以及螺旋排列突起群，於兩端部之間的中間部以較交錯排列突起群低的密度呈螺旋狀排列。
刷輥可包含聚乙烯縮醛系多孔質素材，排列有螺旋排列突起群的中間部可為包含滾筒體的外周面的長度方向上的中央的中央部。中央部的長度方向上的長度相對於滾筒體的長度方向上的全長的比例適宜為5%以上且95%以下，進而適宜為30%以上且60%以下。
於藉由上述結構的刷輥來刷擦清洗碟形狀的基板的表面（被清洗面）的情況下，例如，以沿著通過圓形形狀的被清洗面的中心的徑向橫穿被清洗面的方式配置刷輥，一邊使基板旋轉一邊使刷輥旋轉，而使突起與被清洗面連續接觸。刷輥以中間部的螺旋排列突起群與包含被清洗面的中心的基板中央區域相向，兩端部的交錯排列突起群與較基板中央區域靠徑向外側的基板外周區域相向的方式配置。
被清洗面上的清洗液一邊與基板一起旋轉，一邊藉由離心力向外周側移動。作用於被清洗面上的清洗液的離心力自被清洗面的中心越朝向外周則越強，因此若將基板中央區域與基板外周區域加以比較，則基板外周區域的清洗液向外周側的移動速度快，容易不滯留地自被清洗面的外周緣順利地排出至系統外。另外，於與基板外周區域相向的交錯排列突起群中，較螺旋排列突起群高密度地配置有突起，因此可提高被清洗面的清洗效率。
另一方面，於與基板中央區域相向的螺旋排列突起群中，多個突起以較交錯排列突起群低的密度呈螺旋狀排列。換言之，於螺旋排列突起群中，多個突起相對於滾筒體的長度方向及周向傾斜排列，關於在長度方向上相鄰的兩個突起間的間隙，螺旋排列突起群較交錯排列突起群大。因此，於基板中央區域的清洗液中，產生如下液流：沿著相對於配置有刷輥的被清洗面的徑向傾斜的方向，自以刷輥為界的被清洗面的其中一側朝向另一側的液流（基於螺旋排列突起群的液流）。基板中央區域的清洗液向外周側的移動速度較基板外周區域慢，因此容易滯留，但藉由基於螺旋排列突起群的所述液流而遍佈基板中央區域，並且自基板中央區域向基板外周區域移動而排出至系統外。因此，可抑制由清洗液的滯留引起的清洗性能的降低。另外，於螺旋排列突起群中，突起呈螺旋狀排列，因此可使突起在基板中央區域的整個區域中以均等的頻率與被清洗面接觸，可抑制由與突起的接觸頻率的偏差引起的清洗性能的降低。
[發明的效果]
根據本發明，可抑制清洗液於被清洗面上的滯留。
以下，基於圖式說明本發明的一實施方式的刷輥。
如圖1及圖2所示，刷輥2具有大致圓筒形狀的滾筒體3及一體成形於滾筒體3的外周面4上的圓柱形狀的多個突起5。於滾筒體3的內徑部裝設有由金屬或塑膠等硬質材料形成的作為軸構件的芯6。由刷輥2與芯6構成清洗用海綿輥1，於將滾筒體3裝設於芯6的狀態下，兩者的軸心7大致一致。再者，突起5的形狀並不限定於圓柱形狀。
如圖4所示，成為刷擦清洗的對象的被清洗體11是厚度薄的圓盤狀的晶圓（基板）。清洗用海綿輥1藉由將芯6的兩端部安裝於清洗裝置（省略圖示）的旋轉驅動部（省略圖示）而裝設於清洗裝置。被清洗體11大致水平地裝設於清洗裝置，被清洗體11的圓形形狀的上表面（被清洗面12）與鉛垂方向大致正交。刷輥2以沿著通過被清洗面12的中心的徑向橫穿被清洗面12的方式配置於被清洗面12的上方。
一邊使被清洗體11旋轉，一邊使清洗用海綿輥1（刷輥2及芯6）旋轉，而使突起5與被清洗面12連續接觸（參照圖5），藉此進行刷擦清洗。被清洗體11的旋轉方向在圖4中由箭頭21表示，刷輥2的旋轉方向在圖5中由箭頭20表示。被清洗體11的旋轉軸13通過被清洗面12的中心，刷輥2以滾筒體3及芯6的軸心7為中心旋轉。旋轉軸13與軸心7大致正交，旋轉軸13沿大致鉛垂方向延伸，軸心7沿大致水平方向延伸。自噴嘴等清洗液供給部14向被清洗面12上供給清洗液。於圖4的例子中，自兩處清洗液供給部14供給清洗液。被清洗面12上的清洗液由於與被清洗體11一起旋轉，因此藉由離心力向外周側移動，從而自被清洗面12的外周緣排出至系統外。再者，刷輥2的旋轉方向及被清洗體11的旋轉方向能夠任意設定。
刷輥2（滾筒體3及突起5）包含在含水狀態下具有彈性的聚乙烯縮醛系多孔質素材（PVAt（Polyvinyl acetal）系多孔質素材）。PVAt系多孔質素材於乾燥狀態下硬化，於濕潤狀態下軟化。另外，PVAt系多孔質素材的吸水性及保水性優異，濕潤時顯示出較佳的柔軟性與適度的回彈性，耐磨耗性亦優異。芯6插通至滾筒體3的內徑部中，固定地支持滾筒體3。例如，可藉由黏接劑將芯6的外周面與滾筒體3的內周面加以固著，另外，亦可藉由將芯6的外徑形成得較滾筒體3的內徑大，將芯6壓入至滾筒體3的內徑部，而藉由滾筒體3的彈力將滾筒體3固定支持於芯6。進而，於製造刷輥2時，可將芯6設置於模具內，且將反應後的刷輥2（滾筒體3）以與芯6一起的狀態自模具取出。藉由此種固定的支持，滾筒體3與芯6一起旋轉。
如圖1～圖4所示，多個突起5包含：交錯排列突起群5A，於滾筒體3的外周面4中的沿著軸心7的長度方向8上的兩端部4A呈交錯狀排列；以及螺旋排列突起群5B，於兩端部之間的中央部（中間部）4B以較交錯排列突起群5A低的密度呈螺旋狀排列。排列有螺旋排列突起群5B的中央部4B是包含滾筒體3的外周面4的長度方向8上的中央10（參照圖2）的區域。再者，亦可於不包含外周面4的中央10的中間部排列螺旋排列突起群5B。
本實施方式中，兩端部4A的其中一個長度方向8上的長度LA1與另一個長度方向8上的長度LA2被設定為大致相等。中央部4B的長度方向8上的長度LB相對於滾筒體3的長度方向8上的全長（LA1+LA2+LB）的比例適宜為5%以上且95%以下，進而適宜為30%以上且60%以下。
如圖3所示，所謂「交錯排列」，意指以將於滾筒體3的外周面4沿著周向9的圓環狀的多個行FA沿長度方向8等間隔地排列的方式進行設定，於各行FA等間距地配置多個突起5，且以相鄰的兩個行FA的突起5彼此沿周向9錯開的方式（實施方式中為以錯開半個間距的方式）進行配置的狀態。另一方面，所謂「螺旋排列」，意指以將相對於滾筒體3的長度方向8及周向9傾斜的多個螺旋狀的行FB沿長度方向8等間隔地排列多個的方式進行設定，於各行FB等間距地配置多個突起5，且以相鄰的兩個行FB的突起5間的距離（間隙）D1較在同一行FB上相鄰的兩個突起5間的距離（間隙）D2長（間隙變大）的方式進行配置，而於相鄰的兩個行FB的突起5間設置螺旋狀的槽的狀態。另外，由於螺旋排列突起群5B相較於交錯排列突起群5A而言為低密度，因此關於在長度方向8上相鄰的兩個突起5間的距離（間隙），螺旋排列的距離D3較交錯排列的距離D4長（間隙變大）。
於藉由刷輥2來刷擦清洗被清洗面12的情況下，如圖4所示，以沿著通過被清洗面12的中心（旋轉軸13）的徑向橫穿被清洗面12的方式配置刷輥2，一邊使被清洗體11旋轉一邊使刷輥2旋轉，而使突起5與被清洗面12連續接觸。刷輥2以中央部4B的螺旋排列突起群5B與包含被清洗面12的中心（旋轉軸13）的圓形形狀的基板中央區域12B相向，兩端部4A的交錯排列突起群5A與較基板中央區域12B靠徑向外側的環狀的基板外周區域12A相向的方式配置。清洗液供給部14向基板中央區域12B的外周側或基板外周區域12A的內周側供給清洗液。圖4的例子中，向基板外周區域12A的內周側供給清洗液。
被清洗面12上的清洗液一邊與被清洗體11一起旋轉，一邊藉由離心力向外周側移動。作用於被清洗面12上的清洗液的離心力自被清洗面12的中心（旋轉軸13）越朝向外周則越強，因此若將基板中央區域12B與基板外周區域12A加以比較，則基板外周區域12A的清洗液向外周側的移動速度快，容易不滯留地自被清洗面12的外周緣順利地排出至系統外。另外，於與基板外周區域12A相向的交錯排列突起群5A中，較螺旋排列突起群5B高密度地排列有突起5，因此可提高被清洗面12的清洗效率。
另一方面，於與基板中央區域12B相向的螺旋排列突起群5B中，多個突起5以較交錯排列突起群5A低的密度呈螺旋狀排列。即，於螺旋排列突起群5B中，多個突起5相對於滾筒體3的長度方向8及周向9傾斜地排布，關於在長度方向8上相鄰的兩個突起5間的間隙，螺旋排列突起群5B較交錯排列突起群5A大（參照圖3）。因此，於基板中央區域12B的清洗液中，產生如下液流：沿著相對於配置有刷輥2的被清洗面12的徑向（滾筒體3的長度方向8）傾斜的方向，自以刷輥2為界的被清洗面12的其中一側（清洗液的供給側）朝向另一側（清洗液的非供給側）的液流15（基於螺旋排列突起群5B的液流）。基板中央區域12B的清洗液向外周側的移動速度較基板外周區域12A慢，而容易滯留在基板中央區域12B，但藉由基於螺旋排列突起群5B的所述液流15，清洗液流向較清洗液的供給位置（清洗液供給部14）靠徑向內側的基板中央區域12B，而遍佈基板中央區域12B，並且自基板中央區域12B向基板外周區域12A移動而排出至系統外。因此，可抑制由清洗液的滯留引起的清洗性能的降低。另外，於螺旋排列突起群5B中，突起5呈螺旋狀排列，因此可使突起5於基板中央區域12B的整個區域中以均等的頻率與被清洗面12接觸，可抑制由與突起5的接觸頻率的偏差引起的清洗性能的降低。
再者，本發明並不限定於作為一例而說明的所述實施方式、實施例及其變形例，即便是所述實施方式等以外，只要為不脫離本發明的技術性思想的範圍內，亦能夠根據設計等進行各種變更。
例如，刷輥2的素材並不限定於PVAt系多孔質素材，只要是具有連續氣孔，且於濕潤狀態下具有彈性的多孔質素材即可。
另外，刷輥2的形態並不限定於所述實施方式，只要於滾筒體3的外周面4中的沿著軸心7的長度方向8上的兩端部4A設置交錯排列突起群5A，於交錯排列突起群5A之間設置螺旋排列突起群5B即可。例如，可如圖6所示的刷輥30般，使螺旋排列突起群5B沿與所述實施方式相反的方向傾斜。另外，亦可如圖7所示的刷輥31般，使兩端部4A的其中一個長度方向8上的長度LA1與另一個長度方向8上的長度LA2不同（圖7的例子中為LA1＞LA2）。另外，亦可如圖8所示般，於滾筒體3的外周面4的兩端部4A與中央部4B之間的邊界區域4C設置交錯排列及螺旋排列以外的突起群（圖8的例子中為交錯排列與螺旋排列混在的混成排列突起群5C）。
另外，於所述實施方式中，對將被清洗體11大致水平地（以被清洗面12與鉛垂方向大致正交的方式）配置的橫置的清洗裝置進行了說明，但刷擦清洗時的被清洗體11的姿勢並不限定於上述，只要將刷輥1相對於任意姿勢的被清洗面12大致平行地配置即可。例如，將被清洗體11大致鉛垂地（以被清洗面12與水平方向大致正交的方式）配置於兩個刷輥之間，於藉由兩個刷輥分別清洗被清洗體的表背兩面的縱置的清洗裝置中，兩個刷輥分別使用本發明的刷輥1。
[產業上的可利用性]
本發明可廣泛地用作進行刷擦清洗的刷輥。
1:清洗用海綿輥
2、30、31:刷輥
3:滾筒體
4:滾筒體的外周面
4A:滾筒體的外周面的兩端部
4B:滾筒體的外周面的中央部（中間部）
4C:邊界區域
5:突起
5A:交錯排列突起群
5B:螺旋排列突起群
5C:混成排列突起群
6:芯
7:軸心
8:滾筒體的長度方向
9:滾筒體的周向
10:滾筒體的外周面的長度方向上的中央
11:被清洗體
12:被清洗面
12A:基板外周區域
12B:基板中央區域
13:被清洗體的旋轉軸
14:清洗液供給部
15:液流
20、21:箭頭
D1、D2、D3、D4:距離（間隙）
FA、FB:行
LA1、LA2、LB:長度
圖1是本發明的一實施方式的刷輥的立體圖。
圖2是刷輥的側面圖。
圖3是將滾筒體的外周面以平面狀展開時的突起的排列圖。
圖4是表示刷輥的使用狀態的平面圖。
圖5是自箭頭V方向觀察圖4的正面圖。
圖6是表示第一變形例的刷輥的使用狀態的平面圖。
圖7是第二變形例的刷輥的立體圖。
圖8是將第三變形例的刷輥的滾筒體的外周面以平面狀展開時的突起的排列圖。
1:清洗用海綿輥
2:刷輥
3:滾筒體
4:滾筒體的外周面
4A:滾筒體的外周面的兩端部
4B:滾筒體的外周面的中央部(中間部)
5:突起
5A:交錯排列突起群
5B:螺旋排列突起群
6:芯
7:軸心
8:滾筒體的長度方向
9:滾筒體的周向
LA1、LA2、LB:長度
Claims (3)
- 一種刷輥，包含在濕潤狀態下具有彈性的多孔質素材，且具有大致圓筒形狀的滾筒體及一體形成於所述滾筒體的外周面上的多個突起，藉由以所述滾筒體的軸心為中心旋轉，所述突起與被清洗面旋轉接觸而清洗所述被清洗面，所述刷輥的特徵在於， 所述多個突起包含：交錯排列突起群，於所述滾筒體的外周面中的沿著所述軸心的長度方向上的兩端部呈交錯狀排列；以及螺旋排列突起群，於所述兩端部之間的中間部以較所述交錯排列突起群低的密度呈螺旋狀排列。
- 如請求項1所述的刷輥，其中 排列有所述螺旋排列突起群的所述中間部是包含所述滾筒體的外周面的所述長度方向上的中央的中央部。
- 一種刷輥，為包含聚乙烯縮醛系多孔質素材的如請求項1所述的刷輥，所述刷輥的特徵在於， 所述中央部的所述長度方向上的長度相對於所述滾筒體的所述長度方向上的全長的比例為5%以上且95%以下。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| JP2021033945A JP2022134658A (ja) | 2021-03-03 | 2021-03-03 | ブラシローラ |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202237283A true TW202237283A (zh) | 2022-10-01 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW111107704A TW202237283A (zh) | 2021-03-03 | 2022-03-03 | 刷輥 |
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