TW419401B - Sponge roller for cleaning - Google Patents

Description

經濟部中央標準局負工消費合作社印製 41940 1 A7 __B7__ 五、發明説明（1 ) [技術領域] 本發明是關於在磁記錄用鋁碟，半専體矽晶圓等基片 的製造工程中，經拋光等加工工程後，使得以極有效寒 ，且不損傷被清潔體的表面來除去磨择，切削曆，研磨 暦等附著於被清潔體表面微细粒子的清潔用海棉輥子。 [背景技術] 在硬碟，玻璃碟，矽晶圓，共模板（CMP)加工工程中 的半導體元件，或光掩棋t液晶玻璃基片等的製造工程 褢，為了欲將其表面光製成精確度極高的面，係使用二 氣化矽，氧化鋁，鈽等的各種磨粒的高精確度研磨，即 實行所諝拋光加工，可是在這涸加工褢，硬碟，矽晶圓 等被研磨物的表面會被磨粒，研磨屑等所污染的緣故， 在進行下一工程的處理之前必須加K清潔。 矽晶圓的清潔法，有Μ氨水與過氧化g水的混合液， 有Μ稀氟酸，鹽酸與過氧化氫水混合液，依此順序來使 用的RCA清潔法為眾所知。再者，硬碟，矽晶圓等的拋 光工程後之清潔，廣泛地使用著从聚乙烯酵縮乙醛糸（ Μ下簡稱PVAt系）多孔質體為原料的清潔用海棉輥子。 尤其，在表面設置著各種突起的PVAt系海棉輥子適宜地 被使用。 例如，在半導體元件的製造工程中，在CMP加工後欲 清潔基Η的兩面時，使用將基板由兩支PVAt系海棉輥子 夾住彤式的裝置，邊Μ純水或清潔劑水溶液等水糸的清 潔液溢滿被清潔體的表面，邊使其旋轉接觸的洗滌清潔 -3 - 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公董） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

41940 1 A7 _ B7五、發明説明（2 ) 法。又，此時的供給清潔液之方法•有從設置於海棉輥 子上部或斜方向旳噴嘴噴射的方法，或從PVAt系海棉輥 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 纯酸 年粒注清 .使 潔用導 求準一 在 用氟 在留則的 .所 清潔，， 要位這 供 使用 正豸目準 來 述清果 年潔間 提 時使 .準 ^ 數位 向.上的结 年清時.M0, 膜的 位所對求 % 的面的 在就潔»的 化目 求對絕要 ，。高潔態 ，，清 點目 氧的 要，的後+ 準了 增清狀 法褢就 題為 為負 的準子潔 位應在被面 方域再.問料 面為 度位粒清 求對年於表 潔領- 的材 表位 淨求於等 要从年觸其 清潔應 來潔 的電 乾要對此 潔難等接於 的清對 向清 。 片公 面的，到 清成此接眼 料的地 述的 知基制 表度又達，。述漸於直著 材等分 前果 所Μ 控 片淨，於動上漸應於其 潔圓充 於效 眾伽係 基乾向對移的已對關尤 清晶能。意潔 為有時 的此方時向高子了行， 的矽不短留清 法倡類 後對的_同方增輥為進面 來，並縮是高 方#等 潔-小，的在棉，意潔 向碟點加明得 的液膜。清且往動短年.海等銳清。.用硬一 更發獲Τ1 給潔鎢液對而是移注年用者，的明使的瑄求本能 I 供清，藥小向則等潔明準子發，度[)要，內 = 度 之 部為又的而高大方間此清發位輥本即淨 W 在此間 内作，氨然增的的時對的本求棉了亦乾 U 也因時 子 水或 年子少潔 用 要海致 高(^點 短[1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 B7 419401 五、發明説明（3 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 有關本發明的清潔用海棉輥子，是由具有彈性的PVAt 糸多孔質體海綿所構成，同時在側部表面配設著多數的 突起，並使該突起的頂部旋轉接觸於被清潔體之清潔面 來清潔被清潔體的清潔用海綿輥子，其特徵為，該突起 的頂部是由平滑度高的表層部所形成。 本發明的清潔用海綿輥子，是由於具有適度的彈性與 柔軟性的海綿所構成，欲肾潔被清潔體時，清潔用海綿 輥子之突起被壓縮，使海綿輥子突起的頂部Μ無間隙地 密接於被清潔物◊再者，該突起是Κ多數配設於海綿輥 子的側部表面，而該等突起的頂部是形成具有高真圓度 的圓柱彤狀的假想面。而且，該等突起的頂部是由平滑 度高的表層部所彤成的緣故，突起的頂部與被清潔體的 表面的接觸面積實質地增大而增加清潔能力。 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 又，由於使突.起的頂部表面粗糙度的上限定為50微米 的緣故，清潔材料的表層部 接觸附著對附著於Μ 高精確度所研磨的表面上的微粒子，清潔材料表層部的 接觸或然率増高，從而能充分地獲得清潔性能，也能對 應於硬碟或矽晶圓之類要求高平面精確度的被清潔料。 更佳者，對於可更有效率地除去附著粒子之點，此表面 粗槠度的上限為30微米。 又，將突起的頂部長徑以大於40微米的比較大開口部 形成的表面開口率，由於定為1〜20¾，就Μ適度地具有 開口部，且表面儘是大孔的現象即消失，表層部的平滑 度實質地增高，獲得理想的平滑面，能更有效率地清潔 -5- 本紙張尺度適用t國國家標準（CNS ) Α4规格（210X297公釐） 4 194 Ο 1 Α7 Β7 五、發明説明（4 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 硬碟，矽晶圓類等要求高平面精確度的被清潔料。更好 者，於擦過清潔時，從被清潔料去除而圍撤於海綿輥子 内郜的微粒子，難Μ吐出而再污染被清潔體，表層部的 長徑大於40微米的比較大開口部所形成的表面開口率的 上限為1 0 3!。 再者，在突起的頂部，以同樣地有長徑1〜40微米的 微细開口部，並由此使所形成的表面開口率為1〜20¾的 緣故，能使水經常均勻地存在於界面，會提高附著於被 清潔料表面的特別.是小於0.5微米的微细粒子的扒取效果。 在此，本發明的清潔用海棉輥子是由輯水性的PVAt系 多孔質體所形成的緣故，富於保水性，柔軟性。而且， 邊潑钝水或清潔劑水溶液等水系的清潔劑並推壓於被清 潔體的表面來清潔時，清潔液會均勻地普及，可以極為 有效率地去除附著於被清潔體表面的粒子或污染物，因 而可不傷及被清潔體地清潔。PVAt系多孔質體，也優於 耐磨損性，耐久性。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 又再者，本發明的清潔用海綿輥子，在表面配設著多 數突起的緣故，能比使用平坦輥子時較降低被清潔體間 的接觸力與磨擦阻力，因而K不損傷高精確度研磨後的 被清潔體表面來清潔。又，可圓滑地供給與排出清潔液 *因而能有效率地排除微粒子。 又，本發明作為海綿輥子原料PVAt的乙縮醛化度是最 好為50〜75¾。乙縮醛化度大於50¾的海綿輥子會形成某 種程度的強度的多孔質體，而具有適度的彈性。又，乙 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 419401_^_ 具、發明説明（s ) 縮醛化度為小於7535的綠故，留下親水基》保水性能優 異，有柔軟性。 又，本發明的清潔用海綿輥子由具有適度彈性的多孔 質體海線構成，最好是，由對構成乾燥重量含有“”水 分的狀態，其30¾壓縮應力為15〜4G0gf/cnf的槪多孔質 體海棉所構成。並由於30¾壓縮應力在上述範圍的緣故， 概多孔質體海綿可使其具有適度的彈性與柔軟性。作為 清潔用海綿棍子，更好是30X壓縮應力為40〜150gf/cnf。 再者，在本發明的海綿棍子的多孔質體内部具有撤細 的氣孔，而清潔用途的理想平均氣孔徑是40〜400微米》 再者，就能獲得適於清潔用途的海線辊子的柔軟性與 強度，高清潔效果這一點來講，本發明的海線棍子的多 孔質體内部的氣孔率是以80〜95¾為宜。本發明的海綿 輥子的突起頂部的表面開口率最野是小於6〇3ί，實質上 ，形成該突起頂部的表層部與海綿棍子的多孔質體内部 的構造不同。 [實施發明的最好形態] 下面即根據附圖就本發明的實施形態加以説明。 將本發明的清潔用海線棍子的例子繪示於第1圖。這 時，清潔用海綿锟子在表面具有多數的突起2。再者，如 第2圖所繪示，突起2有腩髏部4,突起的頂部3是以平 滑度高的表層部所形成。如第3圔所繪示，突起2的頂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 B7 419401 五、發明説明（6 ) 郜是形成圓柱形狀的假想面5,而旋轉接觸於被清潔體6 形成擦洗清潔的形態。 (請先間讀背面之注意事項再填窝本頁) 再者，突起在同一列上Μ等間隔地配設，在周方向突 起的列也以等間隔地設置。再者，在突起的排列方面， 則在同一列上的突起間所產生的空隙位置，在次列褢配 設著突起。 藉著這樣的作法，就能實琨沒有清潔參差不齊的均匀 清潔，可Κ短時間且高精度地清潔。 再者，在第1圖褢，突起的列方向是與輥子的軸線成 一致，不過，將突起的列方向設置得與輥子的軸線成0〜 45度的角度也可以。 但是，突起的排列並不限定於此。 瑄時，就突起的形狀來講，也不限於圓柱，長Μ形成 半圓球狀者也能使用。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 製造清潔用海綿輥子所用的成形模溝成例，繪芣於第 4圖。但是，成形模的構成並不限於此。繪示於第4圄 的製造清潔用海綿輥子所用成形模，是由蓋14來封閉具 有在外周開口的多數貫穿孔12圼圓筒彩狀的第一成形模 11的底部，並以內面弄成平滑的第二成形模13以覆蓋般 地嵌合於前述第一成形橫11的構成。而，第二成形模13 的内面，是成具有高真圓度的圓柱形狀。然後，將海綿 反應液注入該構成的成型模。並由該海綿反應液會流入 設置於前述圼圓筒形狀的第一成形模11外周的多數貫穿 孔，於反.應固化之後，在海綿輥子的外周形成多數的突 本紙張尺度適用中國國家橾隼（CNS ) Α4規格（2丨0><297公釐） 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製

419401 AV B7 五、發明説明（7 ) 起。 然後，海綿輥子的突起的頂部即形成相當於第二成彤 模13內面的新假想面，而由於第二成形模13的內面為高 真圓度的圓柱形狀的緣故，海綿輥子的突起頂部所形成 的假想面也呈具有高真圓度的圓柱外形胗狀。 再者，由前述第二成形模13的内面的平滑度髙的緣故 ，流入前述貫穿孔12外周側開口部的海綿反應疲就接觸 於平滑度高的表面，並於反應固化後，在海綿輥子的突 起頂部形成平滑度髙的表層部。 將第一成形模與嵌合於此的第二成形模加从分離，而 欲K平滑度高的表層部來胗成海綿輥子的突起頂部時， 就不需要考慮整個成形模內面，只考慮第二成形模的内 周面，只要將該平滑度提高就夠，因此可降低成勝模全 部的成本。. 將成形模的構成，作成能分割成第一成彤模，與封閉 底部的篕，以及第二成彤模的三個主要部分，就能容易 地清潔經反應硬化的海綿輥子之脫模，與脫模後的成形 模。 再者，包含後述莨施例的本發明清潔用海綿輥子的平 均氣孔徑，氣孔率，表面開口率，表面粗糙度，.乙縮醛 化度，Μ及30¾壓縮應力是依據下列的測量方法。 (平均氣孔徑的测量） 氣孔徑的測量是根據美國材料試驗標準（ASTM)(標示： D4404-8 4)來測量。具體地說，使用POROUS MATERIALS， -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α·4規格（210X297公釐） <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

i. 419401 at B7 五、發明説明（8 ) IHC公司產製的孔率計，而K水銀壓人法測量细孔，來求 出平均氣孔徑。 (氣孔率的测量） 將試料乾燥（攝氏60度，3小時）之後，使用游標卡尺 測量了虛表體積（Va),使用島津製作所產製乾式自動密 度計阿立比克1330(商品名稱）測量了真體積（V)。使用 此值而Μ下列数式計算了氣孔率e U)。 ε =(1-V/Va)X 100 V a :虛表體積 V :真體積 (表面開口率的測量） Μ電子顧微鏡攝影海綿輥子的突起頂部，並由對照片 作圖像處理，而Μ面積比來表示下層的多孔質體的氣孔 露出的開口部對全圖像面積的比例者。 表面開口率U) =所定大小的開口部面積的合計 /全圖像面積X 100 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 但是，在表層部的長徑大於40微米的開口部所形成表 面開口率的測量，是從相當於1000微米X 1400微米的照 Η圖像的範圍，抽出長徑大於40微米的開口部來計算。 再者，在表層部的長徑小於40微米的開口部所形成表面 開口率的測量，係使不會出現長徑大於40微米的開口部 所選擇相當於100微米XI 40微米的照片圖像範圍，抽出 畏徑1〜4+0微米的開口部來計算。 -10- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0 X 2?7公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 r *te#=e=. Λ7419401 : 五、發明説明（？）(表面粗糙度的測童）- 使海綿棍子的突起部以不會出現頂部的曲率往直徑（ 縱）方向切斷為剖面，並使突起頂部的海綿 的境界線出現地以電子顯微鏡拍攝了該剖面。由將海綿 的境界線加以圖像處理以抽出曲線y = f(x)來抽出，從下 式求出表面粗糙度Ra。於此，L是X方向的抽出曲線Y = f(x)的長度，y = g(x)，是抽出曲線y = f(x)的中心線。 L Ea=l/LX jABS{f(x)-g(x))dx Ο (乙縮醛化度的測量） 從重氫氮仿，三氯醋酸水溶液中的質子核磁共振 (proton NMR)測童，以下數式算出乙縮醛化度 F = ( a /c ) X 100C :甲川質子（例如4 . 1 5 3，4 . 4 4 2 p p in)的峰值強度的合 計 的 基 醚 接 鄰 子 例 子 質 P 測 OP之 “力 0.應 ，縮 壓 計 合 的 度 強 值 峰 的 約 度 長 成 ir3 切縮 子壓 棍 i η 綿 / 海S 將30 向 一Βτ S 荷 的 時

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本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2〗0X 297公釐） A7 B7 41940 . 419401 五、發明説明（i〇 ) (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 水使全量為85公升。將此液Μ氣孔形成劑的馬鈐薯澱粉 5公斤分散於水，將全量為15公升添加澱粉分散液後授 拌混合。接著，添加50¾硫酸9公升與37¾甲醛水溶液20 公升，迅速攒拌為均一而獲得海綿反應液。 將所得的海綿反應液倒人由第4圖所示所構成的反應 祺框褢，經Μ攝氐60度的溫度反應了 18小時之後，取出 反應生成物加予水洗除去氣孔形成劑，而獲得由PVAt系 多孔質體所構成的清潔用海締輥子。 由第4圖示構成而成的反應橫框之中，由將13的第二 成彤模的內側面修整為圓柱狀的緣故，本清潔用海綿輥 子的突起表層部的平滑度是25微张。 又，在表層部以一樣看到多數的長徑40〜150微米左右 比較大的開口部（表面開口率850，與長徑4〜15漉米左右 比較小的開口部（表面開口率10¾)。 本清潔用海綿輥子的氣孔率是90S；,平均氣孔徑是130 微米，乙縮醛化度是67異耳5S。再者，又對本PVAt糸多孔 質體的乾燥重量以含100¾的狀態的30¾壓縮應力是eOgf/cra"。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 使用包含突起部分的直徑為60公厘，長度為150公厘者 ，並K游離磨粒對用於硬碟的直徑3. 5英吋的鋁圓板作最 潔過淋五 清經>i了 本用後取 了 使前而 行是的 ， 實液子下 ，潔輥如 體清綿件 試，海條 為時用驗 用此潔實 者。清。 潔驗在造 清試成構 粗估作的 經評並體 水潔，潔。 流清水清值 Μ 的純被均 再子的到平 ，輥制落的 磨綿控地驗 研海子狀試 終用粒浴次 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210X297公釐） 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 41940 1 Δ7 、. Α7 Β7 丢、發明说明（） 鋁圓板的進給速度 =5m/min 清潔用海綿辊子的旋轉速度 =100RPM及200RPM 接壓 ：=10gf/cnf 預先定好試驗時間，而以顯撤鏡測量了試驗後的殘留 粒子數。 將結果列示於表1，表2。'殘留的大於D.5微米以及大於 0.1微米的粒子數極少，可知由本海綿棍子的清潔效果 非常優異》 (比較例1) 除了使用先前未分離的成形模以外，與實施例1一樣 製作了清潔用海綿棍子。將評估結果列示於表1,表2» 將實施例1與比較例1比較時，則突起頂部的表層部 變粗時殘留的粒子數變多，鋁圓板上的乾淨度即變壞。 在比較例1褢，其殘留的粒子數多，呈現有不能適用於 近年來所要求的高乾淨度清潔用途的值。這是，若平滑 度大時，將清潔用海綿锟子的清潔面接觸於被清潔面時 ，接觸掃除粒子的面積會變小的緣故。· 又，將清潔用海線棍子的旋轉數從lQOORPM改變為200 RPM時，無論在那一平滑度殘留的粒子也都減少了。 -13- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4^格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

419401五、發明説明（〜） 表1 項目 突起的頂部 表層部的表 面粗糍度 Ua)(撤米） 表層部的長徑大 於40撤米的開口 部所形成的表面 開口率（％ ) 表層部的長徑小 於40微米的開口 部所形成的表面 開口率（％ ) 實施例1 25 3 14 比較例 70 35 30 表2 經濟部中央標準局貝工消費合作社印聚 清潔評估 項目 清潔用海綿棍 乎的旋轉數 (RPM) 所殘留為大於 0.5微米的粒 乎數（個） 所殘留為大於 0.1撒米的粒 子數（個） 實施例 1 100 5 60 200 2 45 比較例 1 100 80 520 200 65 440 "* 14 - (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X 297公釐） A7 4t94〇1 B7 五、發明説明（4 ) [産業上的利用可能性] 依本發明的清潔用海線棍子，像關於在硬碟，矽晶圓 部 棍 側緣線 在的海 於部用 由靥潔 ，表清 子的的 锟高果 綿度效 海滑潔 用平清 潔成高 清形極 的部有 用頂具 使起間 所突時 衷的短 域數在 領多得 潔設獲 清配可 的面， 等表故 子 明 說 單 簡 之 式 圖 圖 o ¢, 圖說 明的 説起 的突 子 ， 截中 綿子 海棍 用綿 潔海 清用 的潔 明清 發述 本上 圔圖 。画 圖明 明說 說置 的裝 態造 狀製 用的 使子 的辊 子線 棍海 線用 海潔 用清 潔逑 清上 逑造 上製 圖圖 12 3 4 第第第第 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線ο· 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 29"?公釐）

Claims (1)

1. 4194〇t ABCD 申請專利範圍 1 . 一種清 醛系多 的突起 潔面來 該突 2 .如申請 的頂部 3 ,如申請 突起的 口率為 4.如申請 子，其 開口部 潔用海綿輥 孔質體.海綿 ，並使該突 清潔被清潔 起的頂部是 專利範菌第 表面粗糙度 專利範圍第 頂部的長徑 1 〜20¾ ° 專利範圍第 中在突起的 .由此所形 子，係由具 所構成，同 起的頂部旋 體，其特徴 由光滑度高1義之清潔 是„ 5 0微 項之 1至3項中 頂部均勻地 成的表面開 有彈性的聚乙烯酵縮乙 時在側部表面配設多數 轉接觸於被清潔體的清 為 的表層部所形成。 用海綿輥子，其中突起 米° 清潔用海綿輥子，其中 的開口部所形成表面開 任一項之清潔用海縮輥 有長徑1〜40微泶的微细 口率為大於1〜20¾。 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 -16 本纸張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）