(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を洗浄する方法において、
第１の軸を中心として配置されたブラシコアと、ブラシとを含む洗浄装置であって、前記ブラシが、外面と、前記ブラシコアを中心に形成された中空ボアとを有し、かつ、第２の端とは反対側の第１の端を更に有し、前記第１の軸に対して略垂直に捉えたとき、前記ブラシの断面積が、前記第１の端から前記第２の端にかけて増大するようにし、前記ブラシの外表面に複数の突起部を形成した洗浄装置に基板を係合させることと、
前記ブラシを前記第１の軸を中心として第１の回転方向に回転させることと、
前記基板を第２の軸を中心として第２の回転方向に回転させることとを含み、
前記第２の軸は前記第１の軸に交差し、前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて前記外面に沿って一直線上の複数の点の各々が、それぞれの第１の線速度で動き、該第１の線速度は、前記第１の回転方向に対して正接しており、前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて概して増大し、
前記基板の外縁から該基板の中心にかけて径方向に該基板に沿う複数の点の各々が、それぞれの第２の線速度で動き、該第２の線速度が、前記第２の回転方向に対して正接しており、前記基板の前記外縁から該基板の前記中心にかけて概して減少し、
前記ブラシの外面に沿った第１の点の前記第１の線速度と、径方向に前記基板に沿って前記第１の点の近傍の第２の点の前記第２の線速度との差は、約±１０％以内で略一定であるようにした方法。
【請求項２】
前記基板は円形の半導体ウエハである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記基板は円形の基板である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ブラシはポリビニルアルコールブラシである請求項１に記載の方法。
【請求項５】
基板を洗浄する方法において、
洗浄装置を第１の軸を中心として回転させることであって、前記洗浄装置は、第１の端と、該第１の端とは反対側の第２の端と、前記第１の軸を中心として配置されているブラシコアと、該ブラシコアの周囲に成形されているブラシとを備え、前記第１の軸に対して略垂直に捉えたとき、前記ブラシの断面積は、前記第１の端から前記第２の端にかけて概して増大するようにし、前記ブラシの外表面に複数の突起部を形成した洗浄装置を第１の軸を中心として回転させることと、
基板を第２の軸を中心として回転させることと、
前記洗浄装置の第１の表面を前記基板の第２の表面に係合させることを含んで成り、
前記第１の表面上の第１の点の第１の線速度と、前記第２の表面上の、前記第１の点の近傍の第２の点の第２の線速度との差が約±１０％以内で略一定であるようにした方法。
【請求項６】
前記基板は円形の半導体ウェハーである請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記基板は円形の基板である請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の線速度と前記第２の線速度との前記差は、約±５％以内で略一定である請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記ブラシはポリビニルアルコールブラシである請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には、物品を洗浄する方法および装置に関する。本発明は、より詳細には、半導体基板を洗浄するのに使用されるブラシに関する。
【０００２】
［関連出願］
本願は、２０１２年４月３日に出願された同時係属中の米国仮特許出願第６１／６１９５１２号の利益を主張する。この米国特許仮出願の内容全体は、引用することにより、本明細書の一部をなす。
【背景技術】
【０００３】
従来、化学機械平坦化（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Planarization）後処理を行う自動洗浄システムにおいて、成型された円筒状のポリビニルアルコールブラシが、半導体ウェハーまたは他の円盤状の基板等の基板の表面を効果的に洗浄するのに使用される。円筒状のポリビニルアルコールブラシは、また、洗浄システムにおいて、フラットパネルディスプレイ製造、ガラス製造およびプリント回路基板組立ての際に、ガラスの基板および他の非円盤状の基板を洗浄および乾燥するのに使用される。円筒ブラシは、例えば、短くは５０ミリメートルの長さ、または長くは１０メートルの長さを有してもよい。円筒ブラシは、処理中の基板を完全に横切って延び、それにより、基板の直径にわたる全距離、基板に接触する。
【０００４】
円筒ブラシは、中心ブラシコア上に位置付けられ、洗浄プロセスにおいて、中心ブラシコアによって中心長手軸回りに駆動される。中心軸に対して垂直に捉えたとき、円筒ブラシは、ブラシの長さにわたって一定の断面径を有する。円筒ブラシと中心ブラシコアとの正確で安定した連結が望ましい。円筒ブラシは、基板を洗浄することに役立つ突起部を自身の外面上に有することができる。
【０００５】
円筒ブラシは、自身の軸上で正確に回転するとともに、略一貫した突起部圧パターンを略円筒状の表面に与えることが期待される。いくつかの場合、円筒ブラシは、中心ブラシコアの周囲に成形される。例えば、ブラシコアを金型内に配置して、ポリビニルアルコール等の化学品の混合物を金型内に射出して、この中心ブラシコアの周囲に円筒ブラシを成形するようにできる。
【０００６】
回転している円筒ブラシが、半導体ウェハー等の回転している円形基板に係合するとき、円筒ブラシ上の点の線速度と、円形基板上の点の線速度との差に起因して、円筒ブラシと円形基板との間の滑りが発生する場合がある。円筒ブラシは略一定の回転速度で回転し、また、ブラシは円筒状に形状付けられているため、円筒ブラシの外面上の任意の点の線速度は略一定である。本明細書において規定されるとき、表面または基板上の点の線速度とは、この点の回転方向に対して正接している方向におけるこの点の速度である。一方、円形基板が略一定の回転速度で回転するとき、円形基板の外縁付近の点の線速度は、円形基板の中心付近または中心における点の線速度よりも、はるかに大きい。結果として、円筒ブラシの外面上の全ての点の線速度を、円形基板上に係合する近傍の点の線速度に一致させることが不可能となり、その結果、円筒ブラシが円形基板に係合するのに沿う係合領域において、円筒ブラシと円形基板との間にいくらかの滑りが生じる。この滑りは、基板がより大きいサイズの場合、より大きい問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
結果として、ブラシを、ブラシの外面上の全ての点の線速度が、円形基板に係合する近傍の点の線速度と略一致する状態にし、その結果、円筒ブラシが円形基板に係合するのに沿う係合領域において、円筒ブラシと円形基板との間の滑りがより小さくなることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１つの態様において、基板を洗浄する洗浄装置が提供される。本洗浄装置は、限定はしないが、洗浄用外面と、中心軸を中心として配置する中空ボアとを有する略円錐型ブラシを備える。該円錐型ブラシは、第２の端とは反対側の第１の端を有する。前記第１の端は第１の断面積を形成し、前記第２の端は第２の断面積を有する。該第１と第２の断面積の双方は、前記中心軸に対して垂直である。前記第１の断面積は前記第２の断面積よりも大きくなっている。
【０００９】
別の態様において、基板を洗浄する方法が提供される。この方法は、限定はしないが、基板を、ブラシコアとブラシとを備える洗浄装置に係合させることを含む。前記ブラシコアは第１の中心軸を中心として配置され、前記ブラシは、洗浄用外面と、前記ブラシコアの回りに形成されている中空ボアとを有する。前記ブラシは、第２の端とは反対側の第１の端を有する。前記ブラシコアの前記第１の中心軸に対して略垂直に捉えたとき、前記ブラシの断面積は、前記第１の端から前記第２の端にかけて概して増大する。この方法は、限定はしないが、前記ブラシを前記第１の軸を中心として第１の回転方向に回転させることと、前記基板を第２の中心軸を中心として第２の回転方向に回転させることとを更に含む。前記第２の中心軸は前記第１の中心軸に交差している。前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて前記洗浄用外面に沿って一直線上の複数の点の各々が、それぞれ、第１の線速度で動き、該第１の線速度は、前記第１の回転方向に対して正接しており、前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて概して増大する。前記基板の外縁から該基板の中心にかけて径方向に該基板に沿った複数の点の各々は、それぞれ、第２の線速度で動き、該第２の線速度は、前記第２の回転方向に対して正接しており、前記基板の前記外縁から該基板の前記中心にかけて概して減少する。
【００１０】
更なる態様において、基板を洗浄する方法が提供される。この方法は、限定はしないが、基板を、ブラシコアと、該ブラシコアの周囲に成形されている略円錐型ブラシとを備える洗浄装置に係合させることを含む。略円錐型ブラシの第１の係合表面は、前記基板の第２の係合表面に係合する。前記第１の係合表面上の任意の第１の点の第１の線速度と、前記第２の係合表面上の、前記第１の点の近傍にある第２の点の第２の線速度との差は、約±１０％以内で略一定である。
【００１１】
また別の態様において、基板を洗浄する洗浄装置が提供され、本洗浄装置はブラシを備える。該ブラシは、第１の端と、該第１の端とは反対側の第２の端と、外面と、該ブラシ内で該ブラシの中心軸の回りに形成されている中空ボアとを有する。該ブラシは、前記第１の端付近に第１の断面積を有し、前記第２の端付近に第２の断面積を有する。該第１と第２の断面積の双方は、前記中心軸に対して略垂直であり、前記第２の断面積は前記第１の断面積よりも大きくなっている。
【００１２】
また更なる態様において、基板を洗浄する方法が提供される。この方法は、ブラシコアとブラシとを備える洗浄装置に基板を係合させることを含む。前記ブラシコアは、第１の軸を中心として配置し、前記ブラシは、外面と、該ブラシ内で前記ブラシコアの回りに形成されている中空ボアとを有する。前記ブラシは、第２の端とは反対側の第１の端を更に有する。第１の軸に対して略垂直に捉えたとき、ブラシの断面積は、前記第１の端から前記第２の端にかけて増大する。この方法は、前記ブラシを前記第１の軸を中心として第１の回転方向に回転させることと、前記基板を第２の軸を中心として第２の回転方向に回転させることとを更に含む。前記第２の軸は前記第１の軸に交差し、前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて前記外面に沿って一直線上の複数の点の各々が、各第１の線速度で動く。該第１の線速度は、前記第１の回転方向に対して正接しており、前記ブラシの前記第１の端から該ブラシの前記第２の端にかけて概して増大する。前記基板の外縁から該基板の中心にかけて径方向に該基板に沿って複数の点の各々が、各第２の線速度で動く。前記第２の線速度は、前記第２の回転方向に対して正接しているとともに、前記基板の前記外縁から該基板の前記中心にかけて概して減少する。
【００１３】
更に別の態様において、基板を洗浄する方法が提供され、この方法は、洗浄装置を第１の軸を中心として回転させることを含む。前記洗浄装置は、第１の端と、該第１の端とは反対側の第２の端と、前記第１の軸を中心として配置されているブラシコアと、該ブラシコアの周囲に成形されているブラシとを備える。第１の軸に対して略垂直に捉えたとき、前記ブラシの断面積は、前記第１の端から前記第２の端にかけて概して増大する。この方法は、基板を第２の軸を中心として回転させることと、前記洗浄装置の第１の表面を前記基板の第２の表面に係合させることとを更に含む。前記第１の係合表面上の任意の点の第１の線速度と、前記第２の係合表面上の、前記第１の点の近傍にある点の第２の線速度との差は、約±１０％以内で略一定である。
【００１４】
本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定され、本概要内の陳述によって影響を受けない。
【００１５】
本発明は、添付の図面および記載を参照しながらより良く理解することができる。図中の構成要素は、必ずしも同縮尺で描かれておらず、代わりに、本発明の原理を例示することに重点が置かれている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る、基板を洗浄および／または研磨する洗浄システムの斜視図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る切頭円錐型ブラシの斜視図である。
【図３】本発明の１つの実施形態に係る、切頭円錐型ブラシと、本開示の原理を示すために切断されたブラシコアの一部分との部分分解斜視図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に係るブラシコアの斜視図である。
【図５】本発明の１つの実施形態に係る、基板を洗浄および／または研磨する洗浄システムの斜視図である。
【図６】本発明の１つの実施形態に係る切頭円錐型ブラシおよびブラシコアの分解斜視図である。
【図７】本発明の１つの実施形態に係る、基板を洗浄および／または研磨する洗浄システムの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本開示に一致する方法およびシステムは、ブラシと基板との間に一貫する相対速度をもたらすように構成されているブラシを形成することにより、従来のブラシおよびブラシコアシステムの不都合点を克服する。１つの例示的な実施形態において、略円錐状、すなわち切頭円錐状のブラシが提供され、このブラシは、ブラシの外面上の全ての点の線速度を、基板に係合する近傍の点の線速度に一致または調和させ、その結果、ブラシが円形基板に係合する係合領域において、ブラシと円形基板との間の滑りがより少なくなる。
【００１８】
図１を参照すると、基板１０４を洗浄および研磨する洗浄システム１００が示されている。洗浄システム１００は、基板１０４、より詳細には基板１０４の表面１０６を研磨および／または洗浄するように自動または手動で設定することができる自動洗浄システムとしてもよい。基板１０４は、ガラス、乾燥ガラス、半導体ウェハー、フラットパネルディスプレイのガラスパネル、ガラス製品パネル、およびプリント回路基板を含むシリコン系基板；ポリマー系基板；シリコン系半導体基板、単元素半導体基板、シリコンオンインシュレーター（ＳＯＩ）基板、ＩＩＩ−Ｖ族半導体基板、ＩＩ−ＶＩ族半導体基板、他の二元半導体基板、三元半導体基板、四元半導体基板等の種々のタイプの半導体基板；光ファイバー基板；超伝導基板；ガラス基板；溶融石英基板；溶融シリカ基板；エピタキシャルシリコン基板；並びに有機半導体基板等の、多様な円盤状または非円盤状の基板のうちの任意の基板を含む。
【００１９】
図１〜図４を参照すると、洗浄システム１００は、略円錐状、すなわち切頭円錐状の、中空ボア１１２を有するブラシ１１０と、中空ボア１１２内でブラシ１１０に係合しているブラシコア１３０と、ブラシコア１３０に係合している回転機構１０２とを備える。図示のコア１３０は、例示的なコアでしかなく、限定する意図はない。洗浄システム１００は、多様な他のコアを備えてもよく、そのようなコアの可能な形態の全ては、本開示の趣旨および範囲内にあることが意図されている。円錐型ブラシ１１０を従来の自動洗浄システムにおいて用いて、化学機械平坦化（ＣＭＰ）後処理を行い、基板１０４の表面１０６を効果的に洗浄してもよい。例えば、ブラシ１１０は、成型されたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）フォームブラシ、ポリウレタンフォームブラシ、他のポリマーフォームブラシ、または、基板１０４を満足に洗浄および／または研磨するように構成されている他の吸収性材料としてもよい。
【００２０】
ブラシ１１０等の、略円錐状の部品、すなわち略切頭円錐状の部品は、長手方向中心軸ａ1の回りに成形されている部品としてもよい。この部品は中心軸ａ1の回りで均衡することができ、これにより、この部品が中心軸ａ1の回りに回転する際にこの部品によって生じる遠心力がわずか約±２０％で変動し、比較的均衡した部品がもたらされる。このブラシの一方の端１２６は、中心軸ａ1に対して垂直に捉えたとき、他方の端部１２４よりも大きい断面積を有する。略円錐状の部品、すなわち略切頭円錐状の部品は、自身の外面１１４上にまたは外面１１４内に形成されている突起部または窪み等の不連続部を有してもよい。
【００２１】
図１〜図３を参照すると、円錐型ブラシ１１０は、内面１１３とは反対側の洗浄用外面１１４を有し、中空ボア１１２を形成している。中空ボア１１２は、予め形成されたブラシコア１３０の周囲にブラシ１１０を射出成型することによって、ブラシコア１３０の周囲に形成してもよいし、ブラシ１１０に中空ボア１１２を形成し、その後、ブラシ１１０をブラシコア１３０の周囲に位置付けてもよい。中空ボア１１２は、円錐型ブラシ１１０の内面１１３によって形成されている。１つの実施形態において、内面１１３は、ブラシコア１３０の第１の係合部１４０に一致するとともに第１の係合部１４０を囲む第２の係合部１１６によって、不連続となっている。第１の係合部１４０の周囲に第２の係合部１１６を形成することにより、ブラシコア１３０とブラシ１１０との間の滑りおよび動きを防止するために、ブラシ１１０がブラシコア１３０にしっかりと嵌合される。
【００２２】
洗浄用外面１１４は、図６に示すように概ね滑らかとしてもよいし、洗浄用外面１１４は、図１〜図３に示すように、間に溝部１２０が形成されている突起部１１８等の表面特徴部を有してもよい。溝部１２０を伴う突起部１１８等の表面特徴部を有することは、ブラシ１１０が或る特定の基板１０４をより良好に洗浄するのに役立つ場合がある。窪み、溝部１２０、スジ部、エッジ部、尖部その他の隆起した表面、若しくは突起部１１８等の、洗浄用外面１１４上の表面特徴部を組み込んで、トルク伝達のレベルを増大させることにおいて有益な効果が得られる場合がある。しかし、表面特徴部は、その表面特徴部が洗浄用外面１１４の幾何学形状変化に与える影響に起因して限定される場合がある。ブラシ１１０の切頭円錐状の構成に起因して、突起部１１８の密集度は、表面１１４にわたって、第２の端１２４に向かう方向に進むと、増大する。突起部の図示の構成は例示的な構成であり、ブラシ１１０は多様な異なる突起部の構成を有することが可能であり、そのような可能な突起部の構成の全ては、本開示の趣旨および範囲内にあることが意図されていることが理解されるべきである。例えば、突起部は、図示のサイズとは異なるサイズであることができ、ブラシは、外面上に複数のサイズの突起部を同時に有することができ、突起部は、多様な形状であることができる等である。
【００２３】
図３、４を参照すると、ブラシコア１３０は、中空ボア１１２内でブラシ１１０に係合している。ブラシコア１３０は、外面１３３を形成している本体部１３２を有する。外面１３３は、ブラシ１１０の中空ボア１１２を形成する内面１１３に係合および固定されている。図６を参照すると、１つの実施形態において、ブラシコア１３０は、略円錐状、すなわち略切頭円錐状である。別の実施形態において、図３、４を参照すると、ブラシコア１３０は、略円筒状である。
【００２４】
図３、４を参照すると、外面１１４、１３３は、ブラシコア１３０の中心軸ａ1の回りに位置してもよいし、外面１１４、１３３は、ブラシコア１３０の中心軸ａ1を中心に対照的に位置してもよい。ブラシ１１０とブラシコア１３０との間の回転方向の動きおよび軸方向の動きを防止するために、外面１３３の外形すなわち輪郭は、第１の係合部１４０によって不連続となってもよい。回転方向の動きとは、本明細書において、図１に示すように、中心軸ａ1回りでの回転方向αに沿った動きと定義される。軸方向の動きとは、本明細書において、中心軸ａ1の約±３０度内での、中心軸ａ1に対して略垂直である軸方向に沿った動きと定義される。第１の係合部１４０は、より良好にブラシ１１０の第２の係合部１１６に係合するために、外面１３３の輪郭全体を不連続にする任意の特徴部である。第１の係合部１４０は、図３、４に示すように、ブラシ１１０をブラシコア１３０に有効に軸方向に固定するように、１つのバンド若しくは一連のバンド、１つのリッジ若しくは一連のリッジ、または１つの溝部１７４若しくは一連の溝部１７４のような特徴部を、外面１３３にわたって任意の数の場所に有する。
【００２５】
第１の係合部１４０および第２の係合部１１６が存在する結果として、ブラシコア１３０の外面１３３とブラシ１１０の内面１１３との物理的嵌合により、顕著な耐滑り性がもたらされる。この耐滑り性は、接着剤、コアの表面処理（化学的処理、物理的処理、コロナ処理等）を含む他の方法、または、突起部、エッジ部、かぎ部、尖部、キー溝部、若しくは他の連結特徴部のような更なる表面特徴部によって、更に向上させることができる。
【００２６】
図２、３を参照すると、略円錐型ブラシ１１０は、洗浄用外面１１４と、中心軸ａ1の回りに位置する中空ボア１１２とを有する。円錐型ブラシ１１０は、第２の端１２６とは反対側の第１の端１２４を有する。第１の端１２４は、図６に示すように第１の断面積Ａ1を形成し、第２の端１２６は、図３に示すように第２の断面積Ａ2を形成する。第１の断面積Ａ1および第２の断面積Ａ2の双方は、中心軸ａ1に対して略垂直である。第１の断面積Ａ1は、第２の断面積Ａ2よりも小さく、それによりブラシ１１０が略円錐状になる。中心軸ａ1に対して垂直に捉えたとき、ブラシ１１０の断面積は、第１の端１２４から第２の端１２６にかけて概して増加する。
【００２７】
略円錐状であることにより、ブラシ１１０が中心軸ａ1の回りに回転するとき、洗浄用外面１１４上の、第１の端１２４付近の第１の点Ｐ1の線速度Ｖ1は、洗浄用外面１１４上の、第２の端１２６付近の第２の点Ｐ2の線速度Ｖ2よりも小さい。線速度Ｖ1およびＶ2は、点Ｐ1およびＰ2が動く速度であり、ブラシ１１０の回転方向αに対して略正接している。略円錐状である結果として、ブラシ１１０の第１の端１２４からブラシ１１０の第２の端１２６にかけて、洗浄用外面１１４に沿って一直線上の配置されている点Ｐ1およびＰ2等の点は、それぞれ、回転方向αに対して正接しているとともにブラシ１１０の第１の端１２４からブラシ１１０の第２の端１２６にかけて概して増大する線速度で動く。換言すれば、洗浄用外面１１４に沿って線的に設けられている点の線速度は、一定ではなく、増大するかまたは減少する。
【００２８】
第１の断面積Ａ1は、略円形状、すなわち略ドーナツ形状を形成し、第１の平均外径Ｄ1を有し、第２の断面積Ａ2は、略円形状、すなわち略中空のドーナツ環形状を形成し、第２の平均外径Ｄ2を有する。第２の平均外径Ｄ2は第１の平均外径Ｄ1よりも大きい。第２の平均外径Ｄ2は、第１の平均外径Ｄ1よりも、約５０％〜約５００％大きい。
【００２９】
図６を参照すると、１つの実施形態において、ブラシ１１０は、略円錐状、すなわち切頭円錐状のブラシコア１３０を受け入れるために、また、略円錐状、すなわち切頭円錐状のブラシ１１０が略一定の厚さｔ1であることを可能にするために、略円錐状、すなわち切頭円錐状の中空ボア１１２を形成している。ブラシ１１０は、多様な異なるタイプ、形状、および構成のコアを入れるように構成され、図示のコアは、多くの可能なコアのうちの例でしかなく、本開示に対して限定を与える意図はない。
【００３０】
図４を参照すると、本体部１３２の外面１３３から本体部１３２内の流体チャネル１５０にかけて孔１５６が形成され、流体チャネル１５０から本体部１３２の外面１３３に、そしてブラシ１１０に研磨用流体を流すようになっている。
【００３１】
図４を参照すると、１つの実施形態において、ブラシコア１３０は、回転機構１０２に係合および連結する回転係合部１６０も有する。回転係合部１６０は、別の装置に連結または固定するのに用いることができる任意の機能部であり、例えば、ナット状部片、または、ブラシコア１３０と一体として単一に形成される他の多角形状部片等のものを含み、回転機構１０２に固定することができる。回転機構１０２は、ブラシコア１３０を回転運動させることができる任意の装置、例えば、電気モーター、ガスモーター若しくはエンジン、モーター式若しくは手動式のクランクシャフト動力装置、並びに、プーリー、ホイール、機械的リンク機構、および／または自動若しくは手動で動くギアの任意の組合せを含む。回転機構１０２は、ブラシコア１３０を回転機構１０２に係合および連結する回転係合部１６０に連結する相補的係合部を有する。
【００３２】
操作の際、ブラシ１１０は、ブラシコア１３０の周囲にブラシ１１０を射出成型することによって、ブラシコア１３０の周囲に位置付けまたは成形してもよい。ブラシ１１０をブラシコア１３０の周囲に位置付けまたは成形すると、その後、ブラシコア１３０およびブラシ１１０は、回転係合部１６０を回転機構１０２上の係合部に結合することにより、回転機構１０２に結合される。その後、ブラシ１１０は、中心軸ａ1の回りで回転方向αに回転する。ブラシ１１０を回転させる間、またはブラシ１１０を回転させる前、ブラシ１１０は、基板１０４の表面１０６付近に位置付けられて表面１０６に係合する。図示の例示的な実施形態では、洗浄装置は、自身の一方の端（回転機構１０２側の端）においてのみ支持を必要とし、基板１０４の直径にわたって基板１０４の一部のみに接触する。従来の洗浄装置は、完全に基板の直径にわたって基板に接触し、洗浄装置の双方の端において支持を必要とする。本開示のいくつかの実施形態において、洗浄装置は、基板の直径全体よりも小さく（すなわち、直径の１００パーセント未満）接触する。本開示の他の実施形態において、洗浄装置は、基板の直径の約７０パーセント未満に接触する。本開示の更なる実施形態において、洗浄装置は、基板の直径の約６０パーセント未満に接触する。本開示のまた他の実施形態において、洗浄装置は、基板の直径の約５０パーセントに接触する。
【００３３】
図１を参照すると、ブラシ１１０は、基板１０４を第１の中心軸ａ1の回りに位置するブラシコア１３０に係合させる。ブラシコア１３０の第１の中心軸ａ1に対して垂直に捉えたとき、ブラシ１１０の断面積は、第１の端１２４から第２の端１２６にかけて概して増大する。ブラシ１１０を基板１０４に係合させると、その後、ブラシは第１の中心軸ａ1の回りで第１の回転方向αに回転し、基板１０４は、第２の中心軸ａ2の回りで第２の回転方向βに回転する。図７を参照すると、第１の中心軸ａ1は、（図７の頁外に直線的に延びる）第２の中心軸ａ2に径方向に整列および交差している。
【００３４】
続けて図７を参照すると、ブラシ１１０の第１の端１２４からブラシ１１０の第２の端１２６にかけて洗浄用外面１１４に沿って一直線上に配置されるＰ1およびＰ2等の点が、それぞれ、自身のそれぞれの第１の線速度Ｖ1およびＶ2で動く。第１の線速度Ｖ1およびＶ2は、第１の回転方向αに対して正接しており、ブラシ１１０の第１の端１２４からブラシ１１０の第２の端１２６にかけて概して増大する。これはＶ1およびＶ2の各矢印の長さにおける差によって示されている。
【００３５】
基板１０４の外縁１０８から基板１０４の中心１０９にかけて径方向に基板１０４に沿って設けられているＰ3およびＰ4等の点が、それぞれ、自身のそれぞれの第２の線速度Ｖ3およびＶ4で動く。第２の線速度Ｖ3およびＶ4は、第２の回転方向βに対して正接しており、基板１０４の外縁１０８から基板１０４の中心１０９にかけて概して減少する。これは、Ｖ3およびＶ4の各矢印の長さにおける差によって示されている。
【００３６】
ブラシ１１０が表面１０６に接して回転運動することは、表面１０６を洗浄および／または研磨するのに役立つ。図１を参照すると、１つの実施形態において、基板１０４も、基板１０４の中心１０９を通って設けられている第２の中心軸ａ2の回りで回転方向βに沿って回転する。１つの実施形態において、研磨用流体は、本体部１３２内に形成されている流体チャネル１５０を通って、本体部１３２の外面１３３を貫いて流体チャネル１５０にかけて形成されている孔１５６を通って、ブラシ１１０内に圧送される。研磨用流体は、基板１０４を更に洗浄および／または研磨するのに役立つ。
【００３７】
洗浄用外面１１４に沿うＰ1等の任意の点の第１の線速度と、径方向に基板１０４に沿って第１の点の近傍に設けられているＰ3等の点の第２の線速度との差ｄvが、約±１０％以内、または約±５％以内で略一定である。ブラシ１１０の第１の係合表面１９０上の、Ｐ1等の任意の第１の点の第１の線速度と、基板１０４の第２の係合表面１９２（表面１９０および１９２は図７において同一線上にある）上の、第１の点の近傍にあるＰ3等の第２の点の第２の線速度との差ｄvが、約±１０％以内、または約±５％以内で略一定である。ブラシ１１０の第１の係合表面１９０は、ブラシ１１０が基板１０４に係合するとき、所与の時点において基板１０４に接触するブラシ１１０の部分である。基板１０４の第２の係合表面１９２は、ブラシ１１０が基板１０４に係合するとき、所与の時点においてブラシ１１０に接触する基板１０４の部分である。
【００３８】
ブラシ１１０上の第１の点の線速度と、基板１０４上の第２の点の線速度との略一定の差ｄvを与えることにより、ブラシ１１０が基板１０４に係合して基板１０４を洗浄するとき、ブラシ１１０と基板１０４との間の滑りが低減する場合がある。
【００３９】
本明細書において開示されているブラシは、任意のサイズおよび形状の基板を洗浄および／または研磨するように構成されていることが理解されるべきである。さらに、ブラシは、種々の構成にして、異なるサイズおよび形状の基板に適合させてもよく、このような構成の全ては、本開示の趣旨および範囲内にあることが意図される。例えば、ブラシは、ブラシの長さにわたる直径の減少率をより大きくまたはより小さくして、異なる基板または基板の異なる回転速度に適合させてもよい。
【００４０】
上記の例示的な例は、半導体基板１０４を洗浄するのに使用されるＰＶＡブラシ１１０を記載しているが、当業者は、本発明に従った方法およびシステムがそれに限定されないことを理解する。例えば、ブラシ１１０は、他の材料を含んでもよく、他のタイプの表面１０６または基板１０４を洗浄するのに使用してもよい。さらに、ブラシ１１０は、ブラシ１１０の洗浄用外面１１４上若しくは洗浄用外面１１４内に形成されている突起部または窪みを有しても有しなくてもよい。このような例示的なブラシにおいて、ブラシの外面は比較的滑らかである。
【００４１】
要約書が、読み手が技術開示の本質を迅速につきとめることを可能にするために提供される。その理解を踏まえれば、要約書は特許請求の範囲の範囲若しくは意味を解釈または限定するのに用いられるのではないことが示される。さらに、上記の発明を実施するための形態において、種々の特徴が、本開示を合理化する目的から種々の実施形態にともにグループ化されていることを認識することができる。本開示の方法は、請求される実施形態が各請求項において明記されているよりも多くの特徴を要するという意図を反映するものと解釈されるべきではない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映されるため、本発明の主題は、開示されている１つの実施形態の全ての特徴を満たさない。したがって、添付の特許請求の範囲は、発明を実施するための形態に含まれ、各請求項はそれ自体が別個に請求される主題としてのものである。
【００４２】
本発明の種々の実施形態を記載してきたが、当業者には本発明の範囲内で他の実施形態および実施態様が可能であることが明白であろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物を除き、限定されないものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１００    洗浄システム
１０２    回転機構
１０４    半導体基板
１０６    表面
１０８    外縁
１０９    中心
１１０    円錐型ブラシ
１１２    中空ボア
１１３    内面
１１４    外面
１１６    第２の係合部
１１８    突起部
１２０    溝部
１２４    第１の端
１２６    第２の端
１３０    ブラシコア
１３２    本体部
１３３    外面
１４０    第１の係合部
１５０    流体チャネル
１５６    孔
１６０    回転係合部
１７４    溝部
１９０    第１の係合表面
１９２    第２の係合表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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