(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料のウェブの洗浄装置であって、
バックアップロールの周囲の少なくとも一部にウェブを巻き付けるように配置されたバックアップロールと、
前記ウェブが前記バックアップロールで支持されている間に前記ウェブにスプレーするための少なくとも１つのノズルに接続された高圧液源と、
前記バックアップロールの周囲を移動する前記ウェブの移動方向において前記少なくとも１つのノズルの後に位置づけられ、かつ前記ウェブが前記バックアップロールで支持されている間に前記ウェブから液体を除去するために配置された、出口ガスカーテンと接続された圧縮ガス源と、
前記少なくとも１つのノズルに先立って位置付けられ、かつ前記ウェブが前記バックアップロールで支持されている間に前記ウェブと接触するように配置された洗浄ローラーと、
前記洗浄ローラーの中心に供給される第１の洗浄液と、を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウルトラクリーン表面の生産に関し、より具体的には、可撓性ウェブの洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマイクロプロセッサ用シリコンウェハの製造など、極小の破片が損傷の原因となり得るいくつかの生産プロセスが近代工業にあることは既知である。そのような硬い表面からごく微細な粒子さえも除去する特定の技法が既知である。しかし、より最近では、光学及び電子の両方におけるより軽くより薄いデバイスへの産業動向の高まりに伴い、ウルトラクリーン材料の要求は、材料のウェブを使用する高容量のロール・ツー・ロール生産にまで拡大してきている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この拡大しつつある市場では、例えばステンレススチールのような硬い材料のウェブが見られてきたが、可撓性及び光透過性という理由から、高分子材料が望ましい場合が多い。微細な破片がシリコンウェハに損傷を与え得るのと同様に、微細な破片はウェブのロール・ツー・ロール加工でも重大な問題となる場合があり、洗浄を要する面積が何倍にもなり、かつ通常ははるかに軟らかい表面が存在することから、複雑さは更に増す。いまなお、硬い不透明材料のウェブは、表面からの小粒子洗浄による便益を受けることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、材料のウェブ、特に比較的軟らかい高分子ウェブを、浸漬槽又は超音波エネルギーを使用せずに洗浄する方法を提供する。一態様では、この方法は、ウェブをバックアップローラーで支持する工程と、ウェブの第１の表面をウェブの第２の反対側の表面をバックアップローラーと接触させながら高圧の液体でスプレーする工程と、スプレー工程後、反対側の第２の表面をバックアップローラーで支持しながら第１の表面にガスカーテンを方向付ける工程と、を含む。スプレー工程に好適とみなされる流体は数多くあるが、洗浄されるウェブのタイプに依存して、超純水、脱イオン水、界面活性剤含有水、有機溶媒、及び高比重の流体が特に便利であると考えられる。本発明とともに使用される流体を予め濾過することは特に便利である。
【０００５】
別の実施形態では、材料のウェブをバックアップローラーと接触させながら、そのウェブに洗浄ロールを接触させる。多孔質の有節表面を有する洗浄ロールが有用であることが見出されており、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）又はその変異型から便利に作製される。有節ロールは円筒形のメサ又は他のパターンのメサを有することができる。典型的には、洗浄ロールには、洗浄ロールがウェブの動きの方向と反対方向にウェブを擦るにつれて孔を放射状に通り抜けて移動する流体が内部に供給される。有節ローラーは、ウェブ及びバックアップローラーに挟まれているとき、典型的には、径方向の測定で０．５〜約２．５ｍｍ圧縮される。この方法は、ウェブ材料を洗浄ロールと接触させる前にウェブ材料を湿潤する工程を所望により含むことができる。この方法は、有節ローラーを貫通する流体の流れに又はローラーの回転表面上に滴下される濃縮物に湿潤剤又は界面活性剤を利用することを所望により含むことができる。
【０００６】
別の実施形態では、粒子制御された大気を有するクリーンルームに材料のウェブを保持してウェブを洗浄しながら、この方法の一部又は全てを実行することが有用である。材料のウェブは、連邦規格第２０９号「Ａｉｒｂｏｒｎｅ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓ  Ｃｌａｓｓｅｓ  ｉｎ  Ｃｌｅａｎｒｏｏｍｓ  ａｎｄ  Ｃｌｅａｎ  Ｚｏｎｅｓ」の制限を満たすクリーンルーム内に置くことができる。具体的には、クリーンルームは、連邦規格第２０９号に基づくクラス１０，０００、又はクラス１，０００、又はクラス１００、又はクラス１０の条件を満たすことができる。
【０００７】
別の態様では、材料のウェブを洗浄するための装置は、バックアップロールの周囲の少なくとも一部にウェブを巻き付けるように配置されたバックアップローラーと、ウェブがバックアップロールで支持されている間にウェブをスプレーするための少なくとも１つのノズルに接続された高圧液源と、その少なくとも１つのノズルの後に位置づけられた出口ガスカーテンに接続されたガス源と、ウェブの移動方向に対して横方向に向けられた、ウェブがバックアップロールで支持されている間にウェブから液体を除去するために配置されたガスカーテンと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示の説明は、例示の実施形態のみを説明するものであって、例示的な説明において具現化される本発明のより広い形態を限定することを意図したものではないということを当業者は理解すべきである。
【図１】本発明による洗浄装置の側面図。
【図２】本発明による洗浄装置の別の実施形態の側面図。
【図３】本発明によるウェブ洗浄装置の別の実施形態の側面図。
【図４】ウェブ洗浄ラインの側面図。
【０００９】
明細書及び図面（縮尺図に非ず）中の参照文字の反復使用は、本発明の同一又は類似の形状又は要素を表すように意図されている。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で使用される場合、用語の形態「含む（comprise）」、「有する」、及び「含む（include）」は、法律的に同等かつ無制限である。それゆえ、列挙されている要素、機能、工程又は制限に加えて、列挙されていない付加的な要素、機能、工程、又は制限が存在し得る。
【００１１】
本明細書で使用されるとき、「高圧（high pressure）」は、約５００ｐｓｉ（３．４５Ｍパスカル）〜約３０００ｐｓｉ（２０．６８Ｍパスカル）と定義され、約１０００ｐｓｉ（６．８９Ｍパスカル）〜約２５００ｐｓｉ（１７．２４Ｍパスカル）を特に便利とみなす。
【００１２】
ここで図１を参照すると、Ｄ１の方向に移動するウェブ１２上に作用する本発明によるウェブ洗浄装置１０の第１の実施形態が図示されている。可撓性ウェブ１２は、典型的には、その幅を有意に超す長さを有する。可撓性ウェブの長さは、連続形成されてから洗浄される高分子ウェブの場合は無限であってもよく、ロールに巻回された後にウェブ洗浄のために巻回が解かれる予め形成された可撓性ウェブの場合は既定の長さであってもよい。本発明の様々な実施形態で、可撓性ウェブ１２の長さは、１０フィート（３．０メートル）を超す長さ、又は１００フィート（３０．４メートル）を超す長さ、又は１，０００フィート（３０４．８メートル）を超す長さである場合がある。
【００１３】
可撓性ウェブ１２は、駆動式又は非駆動式である場合があるバックアップロール１４で支持される。可撓性ウェブは、バックアップロールに対して接線（０度の巻き付け）であってもよく、又は可撓性ウェブは、必要な支持のためにバックアップロールの周囲の有意な部分を巻き付けてもよい。好適な可撓性ウェブの巻き付けは、０度〜約２７０度であってもよく、又は１０度〜約１８０度であってもよい。特に好適な巻き付け角度としては、０度、９０度、又は２２５度が含まれる。より大きい巻き付け角度は、複数のスプレーノズル、複数の洗浄ロール、ガスディフレクター及び他の装置をバックアップロールの周辺に位置づけることを可能にすることができる。バックアップロールで支持されている間に、可撓性ウェブ１２の第１の側面１６を高圧液体スプレー１８にさらして、第１の表面を洗浄する。
【００１４】
バックアップロール１４上に可撓性ウェブを安定させることによって、可撓性ウェブを高圧液体スプレーと接触させる際、いくつかの利点が生じる。第１に、可撓性ウェブが高圧スプレーに反応して移動する又はずれるのを防くので、正確な高圧スプレーを使用することができる。可撓性ウェブの表面に対する高圧スプレーの角度を正確に設定して維持することができる。スプレーノズル４２と可撓性ウェブの表面との間の距離を正確に設定して維持することができる。これらのプロセス変数を、スプレーの圧力及び洗浄される可撓性ウェブのタイプに基づいて調整することができる。第２に、可撓性ウェブ１２への損傷を少なくすることができる。支持されていない可撓性ウェブ１２を高圧スプレー１８にさらした場合、液体の衝撃によってウェブが位置ずれする、移動する、又はずれる場合があり、ウェブのフラッターを引き起こす可能性がある。ウェブのフラッターは、ウェブのしわ及び／又はウェブ表面の損傷、及びウェブ表面の不均質な洗浄をもたらす場合がある。幅広の可撓性ウェブの場合、高圧スプレーのいかなる横断方向（ＣＤ）の不均一も、支持されていない範囲のねじれ又はフラッタリングの原因となり、不均一な洗浄及びウェブ取り扱い上の深刻な問題をもたらし得る。最後に、支持されていない可撓性ウェブは、スプレーの衝撃に抵抗するためにより大きい機械方向（ＭＤ）張力を必要とする場合がある。より高いＭＤ張力は、可撓性ウェブを恒久的に歪める場合があり、これはいくつかの用途では望ましくないことである。
【００１５】
概して、バックアップロール１４は、バックアップロールと接触している可撓性ウェブの第２の側面２０の損傷を防ぐために、滑らかで均一の表面を有することができる。加えて、バックアップロールは、ロールを離れる可撓性ウェブによって生成される静電荷の制御を助けるために導電性を有することができる。好適なバックアップロールとしては、アルミニウム又はスチールのような金属ロール、変形可能なロール、ゴムロール、圧縮可能なカバーロール、グラファイト又は非導電性ロール、耐久性の硬質コーティングを有するロール、陽極酸化処理されたロール、導電コーティングを有するロール、又は他の好適なウェブ処理ロールが挙げられる。
【００１６】
バックアップロール材料の選択は、腐食の問題を防ぐために、使用される高圧流体の選択による影響を受ける場合がある。バックアップロールは、第２の側面２０上に粒子又はコーティングを落としやすいものであってはならない。バックアップロールの直径は、ウェブ洗浄装置を設計する際に、偏向の考慮及びスペースの考慮に基づいて決定することができる。
【００１７】
ウェブ洗浄装置１０に含まれる追加的な設備としては、スプレーチャンバ２２、任意の入口ガスカーテン２４、出口ガスカーテン２６、任意の洗浄ローラー２８、任意の滴下棒３０、及び任意の静電気中和装置３１が挙げられる。スプレーチャンバ２２はほとんど閉鎖されており、バックアップロールの周辺の少なくとも一部にぴったり一致することができる。スプレーチャンバ２２を構成するための好適な材料としては、当業者に既知のプラスチック及び金属材料が挙げられる。スプレーチャンバ２２の入口及び出口では、スプレーチャンバとバックアップロール１４との間の隙間は、可撓性ウェブ１２がスプレーチャンバに当たらずにスプレーチャンバから出入りするために十分なクリアランスを許容するように最小限になっている。あるいは、スレッディング又はスプライスのために開いてから通常の動作中に閉じる収納式フラップ若しくはドア、エアナイフ、及び／又はローラーを提供してもよい。スプレーチャンバのＣＤ幅は、可撓性ウェブの最大ＣＤ幅とぴったり一致することができ、スプレーチャンバのＣＤ端は、バックアップロールの直径とぴったり一致することができる。所望により、末端シールを使用して、スプレーチャンバのＣＤ端をバックアップロールの表面と封着してもよい。
【００１８】
スプレーチャンバ２２は、排液管３２を含み、スプレーチャンバの底３４は、排液管に向けて液体を移動するように傾けることができる。いくつかの実施形態では、追加的使用のために液体を濾過して洗浄することができる。スプレーチャンバ２２はまた、少なくとも１つの排気管３５も含む。排気管３５には、排気管へのミストの取り込みを削減するために霜取りメッシュ３６を備えることができる。その代わりに又はそれと組み合わせて、ミスト分離器又はエアロゾルフィルタを使用して排気ガスから液体を除去してもよい。一実施形態では、液体をスプレーチャンバ内に排出するように、排気管３５をスプレーチャンバから離れる上方に傾けることができる。別の実施形態では、排気管３５を動作させ、スプレーチャンバ２２内に負の気体の圧力を誘導すること、すなわち高圧スプレー及びガスカーテンによって結果的にもたらされるスプレーチャンバ内の気体圧力を低下させることができる。低い又は負のスプレーチャンバ気圧は、スプレーチャンバから出て行くミストを最低限にし、又はなくし、かつ、スプレーチャンバとバックアップロール１４とウェブ１２との間のいかなる開いた通風エリアでも、周囲の空気がスプレーチャンバ２２内に引き込まれるのを最低限にするように設定することができる。スプレーチャンバ内の好適な気圧は、水ゲージの約−０．００１インチ（−０．００２５ｃｍ）〜水ゲージの約−０．５０インチ（約−１．２７ｃｍ）、又は水ゲージの約−０．００１インチ（−０．００２５ｃｍ）〜水ゲージの約−０．１インチ（約−０．２５４ｃｍ）である場合がある。いくつかの実施形態では、水ゲージの約−０．０３２インチ（−０．０８１３ｃｍ）〜水ゲージの約−０．０５インチ（約−０．１２７ｃｍ）を使用する。
【００１９】
任意の入口ガスカーテン２４及び出口ガスカーテン２６を使用して、スプレーチャンバ内のいかなるミストをも更に収容することができる。ガスカーテンは、スプレーチャンバの内部又は外部のいずれかに位置づけることができる。好適なガスカーテンとしては、可撓性ウェブ又はスプレーチャンバのＣＤ幅にかけて実質的に均質なガスのラインを提供することができるエアナイフ、エアバー、又はエアノズルが挙げられる。一実施形態では、Ｅｘａｉｒ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（オハイオ州シンシナティ所在）製のＳｔａｎｄａｒｄ  Ａｉｒ  Ｋｎｉｆｅ又はＳｕｐｅｒ  Ａｉｒ  Ｋｎｉｆｅのようなエアナイフが成功裡に使用されてきた。別の実施形態では、再生式送風機及びシートメタルノズルを使用して、入口及び出口のガスカーテンを提供することができる。
【００２０】
入口ガスカーテン２４の主機能は液体及びミストがスプレーチャンバ２２を出て行くのを防ぐことであるので、そのＣＤ均一性の重要性は比較的低い。十分な排気の流れを用いて、又はミストの生成の懸念が比較的低い場所に位置づけられる装置で、入口ガスカーテン２４を省くことができる。
【００２１】
出口ガスカーテン２６を使用して、可撓性ウェブ１２の第１の表面１６に付着し得る液膜の大半を剥ぎ取り、次いで蒸発によって、あらゆる残りの液膜の乾燥を支援する。望ましくは、汚損の粒子を引きつける又は濃縮する可能性のあるストリーキング、水しみ、又は余分な水分の残留を防ぐために、液膜は均一に取り除かれる。バックアップロール１４は、可撓性ウェブ１２を安定させることによって出口ガスカーテン２６を支援し、出口ガスカーテンの正確な配置及び配向を可能にする。一実施形態では、ウェブがバックアップロールで支持されている間に可撓性ウェブ１２の第１の表面１６からのエアカーテンの最高圧力ラインが約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜約０．０３０インチ（０．６３５ｍｍ）になるようにＥｘａｉｒモデル２０１２ＳＳのエアナイフを位置づける。ガスカーテンは、ウェブの表面に対して０度〜約９０度、又は７０度〜約９０度の角度で第１の表面１６に作用する。一実施形態では、約８０℃の角度を使用した。概して、ガスカーテンによって供給されるガスの大半がウェブの移動方向と反対の方向に横断するように、入口及び出口ガスカーテンを調整する。
【００２２】
任意の入口ガスカーテン２４及び出口ガスカーテン２６に供給されるガス３７の源を、当業者に既知の濾過設備を使用して油凝集フィルタ４８で濾過し、脱水することができる。いくつかの実施形態では、ガスを約５ｐｓｉ（３４．５ｋＰａ）〜約１００ｐｓｉ（６８９．５ｋＰａ）の圧力に圧縮して、ガスカーテンからの流れを増す。有用なガスとしては、空気、窒素、又は他の好適なガスが挙げられる。特に、供給されるガスは清浄であり、水分又は他の液体汚染物質を実質的に有さない。一実施形態では、圧縮空気を濾過して絶対値０．０１マイクロメートルを超すサイズの全ての粒子を除いてからエアカーテンに供給する。一実施形態では、出口ガスカーテン２６に供給されるガス３７を加熱して、ウェブ上のいかなる残りの水分をも蒸発乾燥させるように支援する。出口ガスカーテン２６に供給されるガス３７は、華氏約６０度（摂氏１５．５度）〜華氏約５００度（摂氏２６０度）の温度を有することができる。圧縮ガスの温度は、加熱される可撓性ウェブ材料の感度及び可撓性ウェブ材料がガスカーテンにさらされる滞在時間に基づいて決定することができる。赤外線放射、マイクロ波、対流、又は伝導による乾燥のような追加的乾燥設備を使用して、あらゆる残りの水分を必要に応じて蒸発させることができる。ＰＶＡスポンジローラーのような追加的な乾燥設備を使用して、最初にほとんどの水分を除去してから、エアナイフ又は他の是正措置を下流で使用することができる。
【００２３】
第１の表面１６の洗浄を更に支援するために、第１の表面を、任意の洗浄ローラー２８とバックアップロール１４との間のニップに通すことができる。好適な洗浄ローラー２８としては、ブラシロール及びスポンジカバー付きロールが挙げられる。洗浄ローラー２８の表面は、剛毛表面、リブ表面、非平坦表面、窪みのある表面、又は有節表面であることができる。望ましくは、洗浄ローラー２８は、第１の洗浄液３８を洗浄ローラーの内部に供給して第１の表面１６に適用することができるように、多孔質材料で作製される。第１の洗浄液３８は、洗浄される可撓性ウェブ材料に依存して、高圧スプレー１８に供給される液体と同じものであっても、異なるものであってもよい。好適な洗浄液としては、脱イオン水、超純水、又は界面活性剤を有する濾過水が含まれる。典型的には、濃度約０．１０〜２重量％の割合の水酸化アンモニウムを流体に含めて、除去を容易にするために粒子の中和を支援する。望ましくは、洗浄ローラー２８は、第１の表面１６を擦るにつれて該表面に屈してぴったり一致することができるように、容易に変形可能である。一実施形態では、洗浄ローラー２８の表面は、第１の表面と接触する際に約０．５ｍｍ（０．０２インチ）〜約２．５ｍｍ（０．１インチ）圧縮される。
【００２４】
第１の表面１６の洗浄を更に強化するために、洗浄ローラー２８を第１の表面の表面速度に対する表面速度差で運転することができる。この速度差は、第１の表面１６と異なる表面速度で同じ方向に、又は同じ表面速度で反対方向に、又は異なる表面速度で反対方向におけるものであってもよい。一実施形態では、洗浄ローラーはバックアップローラー１４の回転と反対方向に、第１の表面１６の速度より速い表面速度で回転される。好適な表面速度差は、約プラス１０００％〜マイナス１０００％である場合がある。
【００２５】
一実施形態では、容易に圧縮される複数の小さい突出部又はメサをその外面上に有する有節洗浄ローラーを使用する。有節突出部は、第１の表面の洗浄を支援するだけでなく、逆回転する、圧縮された有節洗浄ローラーの引きずりを削減する。特に好適な洗浄ローラー２８は、ＩＴＷ  Ｔｅｘｗｉｐｅ（ニュージャージー州モーウォー所在）より市販されているＴＥＸＷＩＰＥモデルＴＸ  ５５８０の結節洗浄ブラシである。この洗浄ローラーは、見掛け密度が約０．１２ｇ／ｃｍ３、有孔率が８９％、等価孔直径が５２８μｍであり、７１．５ｇ／ｃｍ２の３０％圧縮強度を有する。ポリビニルアセタール（ＰＶＡ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）又はポリビニルホルマール（ＰＶＦ）から作製される典型的な有節ローラーを利用することができる。
【００２６】
第１の表面の洗浄を更に支援するために、滴下棒３０は、洗浄ローラー２８の周域又は可撓性ウェブ１２の第１の表面１６に界面活性剤溶液４０を適用することができる。好適な界面活性剤溶液には、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ）及び他のカチオン性、アニオン性、又は非イオンの界面活性剤が挙げられる。一実施形態では、アンモニア水酸化物の０．１％溶液を約３０ｍＬ／分の流速で、管の長さに沿って１インチ（２．５４ｍｍ）間隔に配置された複数の直径０．０３インチ（０．７６ｍｍ）の穴を有する滴下棒に供給し、洗浄ローラー２８の表面に滴下するように滴下棒を配置する。水酸化アンモニウムは、汚損粒子と第１の表面との間のゼータ電位を平均化することによって、第１の表面１６の洗浄を支援することができる。これは、引力を低減し、機械的な外乱によってそれらをより容易に除去することを可能にする。
【００２７】
任意の洗浄ローラー２８の後に、第１の表面１６は高圧スプレー１８にさらされる。高圧スプレー１８は、高圧スプレー１８を第１の表面１６上に方向付けるＣＤスプレー多岐管４４に取付けられた１つ以上のスプレーノズルによってもたらされる。ウェブ洗浄装置は、バックアップロールの周辺に位置づけられた複数のＣＤスプレー多岐管を含むことができ、それにより、図２及び３に示されるように、１を超える高圧スプレーゾーンを作り出すことができる。好適なスプレーノズルは、表面をわたるラインにスプレー噴霧力を集中するように、扇形スプレーパターンのために設計されたノズルを含むことができる。１つの好適なノズルは、Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏ．（イリノイ州ウィートン所在）のモデル第ＴＰＵ１５００１７号である。概して、スプレーノズルの開口部は、等価直径が約０．０１１インチ（０．２７９ｍｍ）〜約０．０１５インチ（０．３８１ｍｍ）であることができ、スプレーの扇は約５度〜約２０度であることができる。スプレーノズルからのスプレーは、ウェブの表面に対して約４５度〜約９０度の角度で、例えば約７０度〜約９０度の角度で、第１の表面１６に作用するように方向付けられる。
【００２８】
１つ以上のスプレーノズルがＣＤスプレー多岐管４４に取付けられたとき、それぞれの個々のスプレーノズルをＣＤ方向に対して回転させて、スプレーの扇がＣＤ方向に対して約１度〜約１０度の角度になるようにすることができる。スプレーノズルの回転は、隣接するスプレーの扇が互いに影響し合うのを防ぐことができ、第１の表面１６全体にわたるより均一なスプレーを提供する。スプレーノズルは、隣接するスプレーノズル間の若干のオーバーラップを可能にしながら、いかなる区域も逃すことなく第１の表面を高圧スプレーに均一にさらすことを確実にするために、スプレー多岐管に沿って離間配置される。ウェブの表面を選択的に洗浄するために、又はより狭いウェブの表面をウェブ洗浄装置に通すために、好適なディフレクター又はバルブを使用してもよい。
【００２９】
高圧の液体４６の源は、スプレー多岐管４４に提供される。高圧スプレー１８に好適な液体としては、界面活性剤、有機溶剤、及び高比重流体を含有する、超純水、脱イオン水、及び水が挙げられる。高比重流体としては、ＨＦＥ（フッ化水素エーテル）又は同様の高比重で低表面張力の流体が挙げられる。絶対フィルタ４８を提供して、直径約０．２マイクロメートルを超す粒子のほとんどを除去してから、液体を第１の表面に適用する。
【００３０】
一実施形態では、水を濾過して約０．２マイクロメートルを超す粒子を取り除き、脱イオン化し、次いで再イオン化することによって水を供給する。別の実施形態では、水を濾過して脱イオン化する。再イオン化は、好ましくは、反対側に二酸化炭素（ＣＯ２）を有するメンブレンに脱イオン水を通すことによって行われる。ＣＯ２は、メンブレンを通して水中に移動する。水純化プロセスの結果、脱イオン水は、それをイオン状態の低濃度のオキソニウム（Ｈ３Ｏ＋）とヒドロキシルイオン（−ＯＨ）とに自然に解離させる極性を有する。高度に脱イオン化された水と接触する金属は、表面に局所的イオン化及び実際の構造的損傷を示す場合がある。次いで、鉄含有金属は、洗浄されているウェブ上に不純物として沈着するイオンを落とす場合がある。加えて、脱イオン水の高速スプレーは、コロナ及びその後の高静電荷を生成する場合がある。静電荷によって粒子がウェブに強く引き付けられることが可能であるため、誘電性ポリマーウェブに付与されるそのような電荷は不利益である。しかし、脱イオン水とＣＯ２との混合によってもたらされる反応において、水は、そのイオン特性を有効に中和する新しいイオンを得る。したがって、再イオン化は、加圧された配管系において金属がイオンで損傷されることを防ぎ、ウェブ上の静電蓄積を最小限にすることができる。また、ＣＯ２を使用することは、不純物源となり得るイオンを追加せずに中性イオンを回復する。
【００３１】
図１の装置は、ガスカーテン、洗浄ローラー、及び高圧スプレーにさらしながら可撓性ウェブ１２を支持するための単一のバックアップロールとともに示されている。しかし、スプレーチャンバ２２内に複数のバックアップロール１４を使用して、処理されるウェブを支持することも可能である。例えば、第１のバックアップロールを入口ガスカーテン２４及び有節ローラー２８とともに使用することができ、第２のバックアップローラーを高圧スプレー１８とともに使用することができ、第３のバックアップロールを出口ガスカーテン２６とともに使用することができる。１つ以上のバックアップロールを使用して、それぞれのプロセス動作中にウェブを支持することができる。
【００３２】
ここで図２を参照すると、ウェブ洗浄装置１００の第２の実施形態が示されている。この装置は、スプレーチャンバ２２と、任意の入口ガスカーテン２４と、それぞれが複数のスプレーノズル４２を有することによって第１の高圧スプレーゾーン５０及び第２の高圧スプレーゾーン５２をバックアップロール１４の周辺に沿って作り出している２つのスプレー多岐管４４と、出口ガスカーテン２６と、第１の検査システム５４と、第２の検査システム５６と、を含む。検査システムは、ウェブの表面の破片を検出するためにカメラ及び照明を含むことができる。
【００３３】
図２のウェブ洗浄装置では、可撓性ウェブ１２はバックアップロール１４を約１００度巻き付けている。ガスカーテン（２４、２６）は、示されるようにスプレーチャンバの外側に位置づけられる。エアカーテンをスプレーチャンバの外側に位置づけることは、スプレーチャンバ内のミストの収容を更に強化することができる。他の実施形態では、示されるように、エアカーテンをスプレーチャンバの内側に位置づけてもよい。
【００３４】
検査システム（５４、５６）を使用して、高圧スプレーにさらす前に第１の表面１６上の粒子状物質の数を測定し、次いで、洗浄後に、第１の表面１６上の粒子状物質の数を測定することができる。検査システムは、第１及び第２の検査システム（５４、５６）の両方が可撓性ウェブの確実に同じＣＤ位置を検査するようにするために、固定されたＣＤ位置に装着される。
【００３５】
ここで図３を参照すると、ウェブ洗浄装置１５０の第３の実施形態が示されている。このウェブ洗浄装置は、バックアップロール１４の周囲のウェブ移動方向Ｄ１において、任意の入口ガスカーテン２４と、第１の洗浄ローラー２８と、第１の高圧スプレー５０と、第２の洗浄ローラー５１と、第２、第３、及び第４の高圧スプレー（５２、５８、６０）と、第１のエアディフレクター６２と、第１の出口ガスカーテン２６と、第２のエアディフレクター６４と、第２の出口ガスカーテン６６と、を含む。ウェブ洗浄構成要素は、スプレーチャンバ２２内に収納される。明確さのために、個々の構成要素への液体及び気体の接続は割愛されている。
【００３６】
それらの個々の構成要素は、図１のウェブ洗浄装置１０に関して説明したのと同じ仕方で動作する。任意の入口及び出口ガスカーテンは、ガスカーテン（ウェブまでの距離及び衝突角度）の向きの調整を可能にする調整可能な運搬手段に装着される。同様に、洗浄ローラーは、洗浄ローラーの圧縮度の調整を可能にする調整可能な運搬手段に装着される。速度差を増大させるために、洗浄ローラーは全て、ウェブ１２の方向に対して逆方向への洗浄ローラーの回転によって駆動される。
【００３７】
第１及び第２のエアディフレクター（６２、６４）は、空気と液体粒子との混合物（エアロゾルスプレー）を取り込んで偏向するように設計される。したがって、それぞれのエアディフレクターの先端は、第１の表面１６の真上のすぐ近くに配置される。第１のエアディフレクター６２は、エアロゾルミストをスプレーチャンバの出口から逸らすように設計される。それは、霜取り装置３６へのエアロゾルのある程度の移動を許容する穴を有する多孔質であってもよい。第２のエアディフレクター６４は、残りのいかなるエアロゾル及び出口ガスカーテン２６からの流れをも排気管３５に向けて導くように設計される。第２の出口ガスカーテン６６にていかなる残留液滴をも除去することは、ミストの収容及び第１の表面の乾燥を支援する。
【００３８】
図４を参照すると、ウェブ洗浄ライン２００が示されている。ウェブ洗浄ラインは、洗浄後に粒子でウェブが汚染されるのを防ぐために、クリーンルーム環境に置くことができる。ウェブ洗浄ライン２００は、可撓性ウェブの第１の面１６に焦点を当てる第１の検査システム２３０と、ウェブの第２の面２０に焦点を当てる第２の検査システム２４０とを有する第１の検査ステーション２２０に可撓性ウェブ１２を供給するための巻き戻し器２１０を含む。表面の汚染物質粒子を測定するために、小粒子又は表面の不連続性によって反射されるレベルまで高強度の光を増幅することができる。次いで、反射された光の通り道に位置づけられた感光要素によって、反射された光を測定することができる。このようにすると、汚損粒子を個別に隔離し、それらが検査点を通過するにつれて電子的に数を計上することができる。
【００３９】
第１の検査ステーション２２０の後に、可撓性ウェブ１２の第１の面１６を図３のウェブ洗浄装置１５０で洗浄する。次いで、可撓性ウェブの第２の面２０を別のウェブ洗浄装置１５０で洗浄する。第１の面１６に焦点を当てた第１の検査システム２３０と、第２の面２０に焦点を当てた第２の検査システム２４０とを有する第２の検査ステーション２５０は、第２のウェブ洗浄装置の後に位置づけられる。次いで、可撓性ウェブは巻き付け器２６０へと通過して、ロールに巻き付けられる。
【００４０】
追加的なウェブ処理装置をそれぞれのウェブ洗浄装置の前又は後のいずれかに位置づけてもよい。例えば、スリット付けセクション２７０をウェブ洗浄装置の前に位置づけ、次にスリット付けによって生成された小粒子をその設備を使用して除去することができる。あるいは、ウェブ洗浄装置の後にコーティングセクション２８０を位置づけてもよい。概して、汚染物のない可撓性ウェブ表面が必要とされる場合、ウェブ洗浄装置を使用して、可撓性ウェブの一面又は両面を洗浄することができる。
【００４１】
ウェブ洗浄ラインはまた、ウェブを制御しながらラインを通過する可撓性ウェブを輸送するために、当業者に既知のような張力感知ローラー、プルロール、及び遊動ローラーも含む。加えて、洗浄されるウェブ材料によっては、能動的又は受動的な静電気除去バー及び接地導線のような静電気制御設備をウェブ洗浄ライン全体の様々な点に配備して、可撓性ウェブによって蓄積され得るいかなる静電気をも中和することができる。
【００４２】
図１、２、又は３の洗浄動作にさらされた後、ウェブの第１の表面及び／又は第２の表面には、極めて小さい汚損粒子及び破片は実質的にない。具体的には、粒径３マイクロメートル以上を有する小さい汚損粒子及び破片粒子の約９０％より多く、又は約９５％より多く、又は約９７％より多くを、洗浄されるウェブの表面から除去することができる。
【００４３】
この湿式ウェブ洗浄装置の効果を乾燥式ウェブ洗浄システムと比較したところ、はるかに優れていることが見出された。例えば、真空バー粒子除去ノズルを有する挟み接触洗浄ロール（ＣＣＲ）システム及び高速エアナイフでは、第１の表面に粒子を再沈着し、極めて小さい埃及び破片を効果的に除去しないことが、非常に精緻な自動化された顕微鏡検査技法を使用して示された。
【実施例】
【００４４】
（実施例１）
実験用設定を、概して図２に示されるように構成した。外径１０インチ（２５．４センチメートル）のアルミニウム金属円筒で構築されたバックアップロール１４を提供した。厚さ０．００２インチ（０．００５０８センチメートル）及び幅９インチ（２２．８６センチメートル）の、３Ｍ（ミネソタ州セントポール所在）から市販されている光学グレードのポリエステルフィルムのウェブを、装置に通して運搬するにつれ、バックアップロールの周囲に約９０度巻き付けた。ウェブのおよその長さは２００フィート（６１．０ｍ）であった。
【００４５】
１５フィート／分（４．５７２メートル／分）のライン速度でウェブをバックアップロールの周囲で運搬する一方で、２つのＣＤスプレー多岐管４２（それぞれが４つのスプレーノズル４２を一列有する）により第１及び第２の高圧スプレーゾーン（５０、５２）を作り出した。同等の直径０．０１０インチ（０．０２５４ｃｍ）の単一の開口部を有するそれぞれのスプレーノズル（Ｓｐｒａｙｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｃｏｍｐａｎｙのモデル第ＴＰＵ１５００１７号）に、絶対値０．２マイクロメートルに濾過した、１８Ｍオームの抵抗レベルまで純粋な脱イオン水を、１５００ｐｓｉ（１０．３４ＭＰａ）で供給しながら提供した。可撓性ウェブは、ウェブから実質的に全ての水を除去するために可撓性ウェブをわたる線として圧縮空気の主流を方向づけて集中させるために、１３度の角度に配向されたＥｘａｉｒのモデル第２０１２ＳＳ号のエアバーを使用する出口ガスカーテン２６によって乾燥させた。第１及び第２の検査システム（５４、５６）は、ウェブ洗浄の前及び後に第１の表面を検査して汚損粒子を測定した。
【００４６】
比較実施例２
比較実施例２では、Ｐｏｌｙｍａｇ  Ｔｅｋ  Ｉｎｃ．（ニューヨーク州ロッチェスター所在）製の粘着ロール洗浄システム６ＲＮＷＣ−ＩＩＡを使用した。この６ロールの狭いウェブ洗浄システムは、緩んだ粒子状汚染物質を、移動する基材から除去するように設計されている。ＰＯＬＹＭＡＧ（登録商標）の青い接触洗浄ロールは、ウェブがウェブ洗浄システムを通って移動するにつれてウェブの両面と接触する。表面の汚染物は、ウェブから接触洗浄ロールへと移動する。次いで、外径１．２５”（３．１７５ｃｍ）の接触洗浄ロールは２つの接着テープロールで連続洗浄される。上位の接触洗浄ロールと接着テープロールとのアセンブリは、ウェブと下位の固定された接触洗浄ロールとの間にニップを作り出す。ウェブは４つの接触洗浄ロールと２つのテープローラーとを駆動する。ウェブからの汚染物質は接着テープロールの表面に収集される。接着テープロールが飽和したときは、テープの一層を取り外すことができる。それぞれの接着テープロールは約６６フィート（２０．１ｍ）の接着テープを含む。約１フィート（０．３０５ｍ）のテープが使用されるごとにテープが交換される。
【００４７】
厚さ０．００２インチ（０．００５０８センチメートル）及び幅９インチ（２２．８６センチメートル）の、３Ｍ（ミネソタ州セントポール所在）から市販されている光学グレードのポリエステルフィルムのウェブを、１５ｆｐｍ（０．０７６２ｍ／秒）のライン速度で、６０ｐｓｉ（４１３．７ｋＰａ）にニップ圧を設定した粘着ロール洗浄システムに通して運搬した。ウェブの長さは約２００フィート（６１．０ｍ）であった。第１及び第２のウェブ検査システムで第１の表面を検査して、粘着ロール洗浄システムの前と後で汚損粒子を測定した。
【００４８】
比較実施例３
比較実施例３では、Ｗｅｂ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．（コロラド州ブルームフィールド所在）製の二重超音波ウェブ洗浄器を使用した。このウェブ洗浄器は、遊動ローラーの近くに配置するために湾曲された横断方向の真空管の両側に位置づけられた２つの超音波ノズルを有する。洗浄されるウェブは、超音波ウェブ洗浄器の下の遊動ローラーの周囲を運搬される。
【００４９】
厚さ０．００２インチ（０．００５０８センチメートル）及び幅９インチ（２２．８６センチメートル）の、３Ｍ（ミネソタ州セントポール所在）から市販されている光学グレードのポリエステルフィルムのウェブを、１５ｆｐｍ（０．０７６２ｍ／秒）のライン速度で、超音波ウェブ洗浄システムに通して運搬した。ウェブの長さは約２００フィート（６１．０ｍ）であった。第１及び第２のウェブ検査システムで第１の表面を検査して、超音波ウェブ洗浄システムの前と後で汚損粒子を測定した。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
表１は、３つの実験の結果を表している。先行技術の既存の方法と比べ本発明のウェブ洗浄方法が３マイクロメートル以上のサイズを有する汚損粒子及び破片を有意に多くウェブ表面から除去することがわかる。
【００５２】
本発明に対する他の改変及び変形は、当業者により、添付の特許請求の範囲に更に特定して示される、本発明の趣旨及び範囲を逸脱せずに実施され得る。様々な実施形態の態様は、様々な実施形態の他の形態と全体的に、若しくは一部的に互換可能、又は結合され得るということが理解される。特許状への上記の出願の中で引用されている全ての参照、特許、又は特許出願は、一貫した方法で参照することにより本明細書に組み込まれる。組み込まれている参考物と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合には、先行の説明における情報を優先するものとする。当業者が「特許請求の範囲」に記載されている本発明を実施できるようにするために、前述の記載は、請求項及びそれと同等物の全てによって定義づけられている本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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