(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延びる内孔、および該内孔から円周外表面に連通する複数の小孔を有する、洗浄用スポンジローラー用の略円筒形の中芯において、該内孔の直径が10〜20mmであり、該小孔の直径が2.5〜5mmであり、かつ該小孔の開口断面積の合計が内孔断面積の1.2〜5倍であり、該複数の小孔は該中芯の円周方向及び軸方向に分散し、軸方向において直線に配列されており、一つの該直線上に配置された小孔と隣り合う該直線上に配置された小孔とが中芯の同一円周上に配列されており、該中芯の円周外表面より陥没している溝が該中芯の軸方向にあり、該小孔が該溝の中に開いていることを特徴とする洗浄用スポンジローラー用の中芯。
【請求項２】
一つの溝に開いている小孔の数が２〜５である請求項１記載の洗浄用スポンジローラー用の中芯。
【請求項３】
一つの溝に開いている小孔の数が、該中芯の軸方向において２，３または４の繰り返しパターン、2と3，2と4、あるいは３と４からなるパターンである請求項２記載の洗浄用スポンジローラー用の中芯。
【請求項４】
該中芯の円周方向において4又は6の溝が等間隔に配置され、隣り合う溝には互いに異なる数の小孔が開いており、該小孔の数が該中芯の円周方向で繰り返すパターンである請求項２又は３記載の洗浄用スポンジローラー用の中芯。
【請求項５】
該中芯の一方の端部又は両方の端部にフランジが取付けられている請求項１〜４のいずれか1項記載の洗浄用スポンジローラー用の中芯。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は洗浄用スポンジローラー用の中芯に関し、より詳細には洗浄用スポンジローラーに取付けられて基板製造の洗浄工程で使用される中芯に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミハードディスク、ガラスディスク、ウェハ、フォトマスク、或いは液晶ガラス基板等の製造工程では、その表面を極めて精度の高い面に仕上る為に、酸化ケイ素、アルミナ、セリア等の各種砥粒を用いた高精度研磨、いわゆるポリッシング加工が行われる。ポリッシング加工された被研磨物の表面には、砥粒や研磨屑が付着している。これを除去するために、次に十分な洗浄を施す必要がある。
【０００３】
超音波洗浄やジェット水流を用いる洗浄方法があるが、高い洗浄効果を得るため、また基板へのダメージを低減するため、ポリビニルアセタール系多孔質体からなるスポンジローラーによるスクラブ洗浄が広く用いられている。また、洗浄液としては、通常ＤＩ水だけでなく、酸、アルカリ、溶剤といった各基板に適した各種薬剤も使用される。例えば、シリコンウェハの洗浄液としては、アンモニア水と過酸化水素水の混合液、希弗酸、塩酸と過酸化水素水の混合液等が知られている。
【０００４】
ポリビニルアセタール系多孔質体のスポンジローラーの内でも、円周表面に多数の突起を有する円筒状のブラシローラーがこれらの洗浄に広く用いられており、スポンジローラーを回転させながら、その突起の頭頂部を被洗浄体の洗浄面に連続的に接触させることで、良好な洗浄効果が得られる（米国特許4566911号）。被洗浄体との接触は突起部でのみ起きる故に、フラットなスポンジローラーに比較して、摩擦が小さく、被洗浄体へのダメージが少ない、あるいは洗浄液とともに夾雑物が突起の間を容易に通過し、被洗浄体から除去されるといった利点がある。
【０００５】
洗浄工程において通常それぞれの基板に対応した専用の洗浄装置が使用される。いずれの装置でも一般に、回転駆動部と接続されている中芯に洗浄用スポンジローラーを被せ、ローラーの突起頭頂部と被洗浄体とを接触させた状態で中芯とともにスポンジローラーを回転させる。
【０００６】
被洗浄体あるいはスポンジローラーにその上部や側面から洗浄液をノズル等で供給する装置もあるが、より洗浄能力を高めるために、中芯内部からスポンジローラーの内側に洗浄液を供給することも実施されている。後者の場合、中芯は中空の円筒形状をしており、洗浄液は中芯の一端から導入され、中空部から中芯の外表面に連通する孔からスポンジローラーに供給され、そしてスポンジローラーの外表面に流出してくる。
【０００７】
米国特許第6240588号には、芯の軸方向に一直線に並んだ第1の複数の孔と、芯の軸方向に一直線に並んだ第2の複数の孔を有し、第1の孔群と第2の孔群とが互い違いに位置していること、該第1の孔群と第2の孔群とが芯の周りで交互に繰り返すこと、該第1の孔群と第2の孔群とは芯の外表面からへこんだ溝の中にあることを特徴とするブラシ芯が記載されている。芯の中心の内孔は、0.060〜0.35インチ(1.524〜8.89ｍｍ)の直径を有する。
【０００８】
米国特許第6543084号には、ブラシ芯が細長い部材からなり、該細長い部材は中心軸の周りでかつ中心軸から離れた複数の液体排出表面を有し、該複数の液体排出表面は互いに間隔を置かれており、該細長い部材は、0.060〜0.35インチ(1.524〜8.89ｍｍ)の直径を有する液体供給内孔を中心に有し、該細長い部材は該液体供給内孔から液体排出表面へと通じる複数の孔を有するところのブラシ芯が記載されている。該液体供給内孔から液体排出表面へと通じる複数の孔は、0.005〜0.092インチ（0.127〜2.34mm）の直径を有する。
【０００９】
米国特許第6308369号は、ウェハ洗浄装置において、表面に沿って軸方向にチャンネルが掘られているブラシ芯、ブラシ芯と同心の第1の円筒状スリーブ、第2のスリーブ(ブラシ本体)を有するブラシアセンブリーであって、該チャンネルは液体がブラシ芯の軸方向にそして第1及び第2のスリーブへと流れることを許すところのブラシアセンブリーが記載されている。
【００１０】
米国特許第6247197号及び第5806126号は、洗浄用ブラシを装着して使用する装置を記載している。
しかしながら、従来の装置において、中芯からスポンジローラーへの洗浄液の供給が極端に不均一になり、従って均一にローラー外表面へ洗浄液を流出させるのが難しいという問題があった。
【００１１】
また、洗浄工程に於いて種類の異なる複数の洗浄液を順番に使用する場合が多く、使用中の洗浄液から他の洗浄液に切替える際に、中芯の中空部や洗浄スポンジローラーに先に使用した洗浄液がいつまでも残留し、洗浄液の置換に長時間を要するという問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、洗浄液を中芯の外表面領域全体に均一に洗浄液を行き渡らせる、すなわちスポンジローラーに均一に洗浄液を供給することが可能であり、かつ洗浄液の切り替えの際に洗浄液の置換が迅速に完了する洗浄用スポンジローラー用の中芯を提供するものである。従来のスポンジローラー用の中芯において、中空部と連通する小孔の開口部面積が著しく小さいことが、スポンジローラーへの洗浄液の供給が極端に偏り、均一にローラー外表面へ洗浄液を流出させるのが難しいことの理由の一つである。
【００１３】
本発明は、軸方向に延びる内孔、該内孔から円周外表面に連通する複数の小孔を有する、洗浄用スポンジローラー用の略円筒形の中芯において、該内孔の直径が10mm以上であり、小孔の直径が2.5mm以上であり、かつ該小孔の開口断面積の合計が内孔断面積よりも大きいことを特徴とする洗浄用スポンジローラー用の中芯である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図1を参照しながら説明する。図1Aは本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の例を示す断面図、図１Bはその右側面図、図１CはB-Bにおける側断面図である。図1において、中芯1は、中空円筒状の形状を有しており、長手方向に延びる内孔2を有し、該内孔2から中芯外表面５に連通する複数の小孔3を有する。該内孔の直径は10mm以上、好ましくは10ｍｍ〜20ｍｍ、特に1２〜15ｍｍであり、小孔の直径は2.5mm以上、好ましくは2.5mm〜5ｍｍ、特に2.８〜４ｍｍである。かつ該小孔の開口断面積の合計が内孔断面積よりも大きく、好ましくは1.2〜5倍、特に1.5〜3倍である。図の例において、例えば内孔の径を10ｍｍ、小孔の径を2.5ｍｍとすると内孔の断面積は約0.785ｃｍ2であり、小孔の数は40であるので、小孔の開口断面積の合計は約1.96ｃｍ2であり、内孔断面積よりも約2.5倍大きい。かかる構成をとることによって、小孔での液の圧力損失を低減できるので、供給圧力を低く設定できる。すると、小孔からスポンジローラーにゆっくり洗浄液が広がるため、小孔からスポンジローラーの外表面に局部的に洗浄液が流出することなく、スポンジローラーの全表面へと均一に洗浄液を供給することができる。また、洗浄液の切り替えの際にもショートパスにより洗浄液が置換しにく部位が生じないので、洗浄液の置換が迅速に完了する。
【００１５】
本発明の中芯に形成される該複数の小孔は、好ましくは該中芯の円周方向及び軸方向に分散し、軸方向において直線に配列されている。かつ、一つの該直線上に配置された小孔と隣り合う該直線上に配置された小孔とが中芯の同一円周上に配列されている。たとえば図1Dnの配列と図1D’の配列とが隣り合っている場合に、夫々の先端にある小孔は互いに同じ円周上にあり、先端から2番目、3番目等々の小孔についても同じである。該中芯の円周外表面より陥没している溝４、4’、４’’が該中芯の軸方向に複数あり、該溝の夫々の中には該小孔の少なくとも1、好ましくは2以上が開いており、該溝の夫々が洗浄液の滞留拡散エリアを構成する。該溝の幅は小孔の直径の2倍以上が好ましい。
【００１６】
図１において、溝4には4つの小孔が開口しており、溝4’には２つの小孔が開口しており、溝4’’には4つの小孔が開口している。一つの溝に開いている小孔の数は、通常２〜５、特に2〜４が好ましい。一つの溝に開いている小孔の数が、該中芯の軸方向において２，３または４の繰り返しパターン、2と3，2と4、あるいは３と４とからなるパターンであることが好ましい。たとえば、一つの軸方向に直線上に配列される小孔の合計数が10であるときには、（２，２，２，２，２）、（２，３，３，２）、（４，２，４）、あるいは（３，４，３）のパターンが好ましい。一つの軸方向に直線上に配列される小孔の合計数は、特に限定されないが、通常5〜20の間で選ぶことが出来る。隣り合う小孔間の間隔は全て同一であっても良いが、中芯の中央部と端部で変えることもできる。これらのパターンを適宜に設定することによって、中芯の軸方向及び円周方向における洗浄液の流れを制御し、最適な洗浄効果を得ることができる。小孔の開口部が直接スポンジローラーの内面に接していると、スポンジ内への洗浄液の拡散が不均一になりやすい。これを避けるために、上記の溝は洗浄液の滞留拡散エリアをなし、中芯の外表面5の上に装着されたスポンジローラー（図示せず）の長手方向で均一かつ迅速に洗浄液を供給することを可能にするものである。
【００１７】
該中芯の円周方向においては、4〜8つの溝が等間隔に配置されていることが好ましく、特に４または６つが好ましい。図1Cにおいては4つの溝が等間隔に配置されている。特に好ましくは、該中芯の円周方向で隣り合う溝には互いに異なる数の小孔が開いている。たとえば、該小孔の数は、円周方向の端部で（４，３，４，３）であり、軸方向では夫々（４，２，４）と（３，４，３）である。これは、図１D のパターンと図1D’のパターンとが90度の繰り返しに相当する。あるいは円周方向の端部で（２，４，４，２）、であり、軸方向では夫々（２，３，３，２）と（４，２，４）である。これによって、スポンジローラー（図示せず）の回転方向で均一かつ迅速な洗浄液の供給を可能にする。
【００１８】
該中芯の一方の端部11は、洗浄装置の回転駆動部(図示せず)にはめ込まれるべきスリーブであり、内孔2は端部11において閉じている。該中芯の他方の端部10では、図1Bに示すように内孔2が開いており、該端部10に洗浄液供給管（図示せず）が接続される。中芯の軸方向長さ及び外表面５の直径は、スポンジローラーの軸方向長さおよび内径に依存し、一般にそれぞれ50〜500mm、及び15〜100mmの範囲であることが出来る。
【００１９】
端部10の方向から洗浄用のスポンジローラーを中芯の上に被せて、洗浄用スポンジローラーセットが完成される。洗浄用のスポンジローラー自体は、公知のものを使用することが出来、たとえば米国特許第4566911号に記載されているものである。
【００２０】
好ましくは、端部10があるいは端部10と端部11が、中芯の外表面5がなす直径よりも大きな直径のフランジとして構成され、たとえばネジによって着脱可能にすることもできる。その場合には、スポンジローラーを、該フランジをはずして中芯にスポンジローラーを装着し、つぎにフランジをはめて固定して、使用に供する。フランジは、洗浄工程中にスポンジローラーが中芯上で軸方向にずれることを防ぐ効果がある。
【００２１】
本発明の別の実施態様として、図2AおよびBに示すように、軸方向及び円周方向における溝と溝との間の外周面を、連続する周面ではなくて、一部切欠いた構造とすることもできる。これによって、材料費を低減できるのみならず、軽量化できる。材料としては特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリカーボネイト、フッ素樹脂、硬質ポリ塩化ビニルから、強度や使用する薬剤に対する耐性を考慮して適宜選定することができる。また、中芯の成形法としては、たとえば射出成形、注型成形、研削加工を適宜選定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、ディスク、ウェハなどの洗浄工程で使用される洗浄用スポンジローラーをはめるための中芯を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図1は、本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の例を示し、図1Aは中芯の軸方向に沿う断面図であり、図１Bは中芯の右側面図、図1Dは中芯の正面図であり、図１Cは図1D のB-Bにおける側断面図である。図1D’は、図1Dの中芯とは異なる態様の中芯の正面図である。
【図２】図2は、本発明の洗浄用スポンジローラー用の中芯の別の態様を示し、図2Aは中芯の軸方向に沿う断面図であり、図２Bは中芯の右側面図である。
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