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▶ イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6673916
(24)【登録日】2020年3月9日
(45)【発行日】2020年3月25日
(54)【発明の名称】半導体洗浄用のアルキメデスブラシ
(51)【国際特許分類】
H01L 21/304 20060101AFI20200316BHJP
A46D 1/00 20060101ALI20200316BHJP
A46B 11/06 20060101ALI20200316BHJP
【ＦＩ】
H01L21/304 644G
H01L21/304 644C
A46D1/00 101
A46B11/06
【請求項の数】15
【全頁数】13
(21)【出願番号】特願2017-525089(P2017-525089)
(86)(22)【出願日】2015年10月16日
(65)【公表番号】特表2017-535081(P2017-535081A)
(43)【公表日】2017年11月24日
(86)【国際出願番号】US2015055998
(87)【国際公開番号】WO2016077030
(87)【国際公開日】20160519
【審査請求日】2018年7月26日
(31)【優先権主張番号】14/537,707
(32)【優先日】2014年11月10日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】591203428
【氏名又は名称】イリノイ トゥール ワークス インコーポレイティド
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100102819
【弁理士】
【氏名又は名称】島田 哲郎
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100153084
【弁理士】
【氏名又は名称】大橋 康史
(74)【代理人】
【識別番号】100147555
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 公一
(72)【発明者】
【氏名】ブラッドリー スコット ウィザース
(72)【発明者】
【氏名】エリック スコット ネルソン
(72)【発明者】
【氏名】ロバート アレン ウィリス
【審査官】
加藤 芳健
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００７−３３０５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−０１５１９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
中国実用新案第２０３０１８３５１（ＣＮ，Ｕ）
【文献】
特表２０１３−５２０８０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
韓国公開特許第１０−２００４−００８１９７３（ＫＲ，Ａ）
【文献】
実開昭６０−１８６０８５（ＪＰ，Ｕ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ２１／３０４
Ａ４６Ｂ １１／０６
Ａ４６Ｄ １／００
Ｂ０８Ｂ ３／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を洗浄するための洗浄装置において、
円筒状の外面と、該外面から内方へ螺旋状の溝を形成する壁とを有する剛性マンドレルと、
発泡材料で形成されたブラシとを具備し、
前記ブラシは、前記溝内に配置されると共に前記マンドレルの外面から外方へ突出しており、該ブラシは複数巻回された連続ねじ形状を形成し、前記マンドレルの外面においてブラシの隣り合う一巻き一巻きの間の部分は、前記ブラシによって覆われておらず、
前記溝は、該溝の内部に配置されている前記ブラシよりも僅かに小さくなっている洗浄装置。
円筒状の外面と、該外面から内方へ螺旋状の溝を形成する壁とを有する剛性マンドレルと、
発泡材料で形成されたブラシとを具備し、
前記ブラシは、前記溝内に配置されると共に前記マンドレルの外面から外方へ突出しており、該ブラシは複数巻回された連続ねじ形状を形成し、前記マンドレルの外面においてブラシの隣り合う一巻き一巻きの間の部分は、前記ブラシによって覆われておらず、
前記溝は、該溝の内部に配置されている前記ブラシよりも僅かに小さくなっている洗浄装置。
【請求項2】
前記ブラシは、ポリ酢酸ビニル発泡材、ポリウレタン発泡材、及びポリマー発泡材のうちの１つから形成される請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項3】
前記溝は、前記マンドレルの第１の端部から前記マンドレルの反対側の第２の端部に延在する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項4】
前記ブラシは円形断面を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項5】
前記ブラシは非円形断面を有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項6】
前記マンドレルは、該マンドレルの一端部から貫通して延在する通路と、該通路から前記溝の前記壁に延在する複数の孔とを有する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項7】
前記ブラシは、摩擦嵌合によって前記溝内に係合する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項8】
前記ブラシは、接着剤によって前記溝内に係合する請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項9】
基板を洗浄するための洗浄装置において、
円筒状の外面と、該外面から内方へ延びる複数の壁であって、該複数の壁の各々が螺旋状の溝を形成するようにした複数の壁とを有した剛性マンドレルと、
吸収性材料で形成された複数のブラシとを具備し、
前記複数のブラシの各々は、前記複数の溝の各々内に少なくとも部分的に配置され、それによって複数の連続ねじ形状が形成され、前記マンドレルの外面において、前記複数のブラシの隣り合う一巻き一巻きの間の部分が、該複数のブラシによって覆われないようになっており、
前記複数の溝の各々は、該溝の内部に配置される前記ブラシよりも僅かに小さくなっている洗浄装置。
円筒状の外面と、該外面から内方へ延びる複数の壁であって、該複数の壁の各々が螺旋状の溝を形成するようにした複数の壁とを有した剛性マンドレルと、
吸収性材料で形成された複数のブラシとを具備し、
前記複数のブラシの各々は、前記複数の溝の各々内に少なくとも部分的に配置され、それによって複数の連続ねじ形状が形成され、前記マンドレルの外面において、前記複数のブラシの隣り合う一巻き一巻きの間の部分が、該複数のブラシによって覆われないようになっており、
前記複数の溝の各々は、該溝の内部に配置される前記ブラシよりも僅かに小さくなっている洗浄装置。
【請求項10】
前記複数の溝は同じピッチを有する請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項11】
前記複数の溝は異なるピッチを有する請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項12】
前記ブラシは、ポリ酢酸ビニル発泡材、ポリウレタン発泡材、及びポリマー発泡材のうちの１つから形成される請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項13】
前記マンドレルは、該マンドレルの一端部から貫通して延在する通路と、該通路から前記溝の前記壁に延在する複数の孔とを有する請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項14】
前記ブラシは、摩擦嵌合によって前記溝内に係合する請求項９に記載の洗浄装置。
【請求項15】
前記ブラシは、接着剤によって前記溝内に係合
する請求項９に記載の洗浄装置。
する請求項９に記載の洗浄装置。
【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。より具体的には、半導体基板を洗浄するために用いるブラシに関する。
【背景技術】
【0002】
ＣＭＰ（化学機械平坦化）後処理を行うために、半導体ウェハーその他の円盤形状の基板等の基板の表面を効果的に洗浄する自動洗浄システムにおいて、円筒形の成型ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）ブラシが従来から用いられている。ＰＶＡブラシは、また、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の組立てにおいて、ガラスや、他の非円盤形状の基板を洗浄、乾燥するために、洗浄システムで用いられている。ブラシは、例えば、５０ｍｍ程度の比較的短いものや、或いは、１０ｍ程度の長いものもある。ブラシは、処理される基板を完全に横切って延在し、それにより、基板の直径にわたる全距離に接触する。ブラシは、中心マンドレルの長手方向中心軸の周りに配置され、洗浄プロセス中、中心マンドレルによって長手方向中心軸を中心に駆動される。図１に示すように、ブラシは、基板の洗浄を補助する突起部を外面に有する。
【0003】
従来の突起部付きＰＶＡブラシは、無差別な励振（indiscriminate excitation）に依拠して、半導体表面／基板から粒子を除去する。粒子は、例えば図２に示すように、半導体表面／基板から浮き上がり、半導体表面／基板上を滑り、或いは、半導体表面／基板上を転がることで除去され得る。図２において、突起部は、小さな楕円で示されており、そのうちのいくつかに参照符号１０が付されている。また、粒子は、参照符号１２で示されている。従来の突起部付きＰＶＡブラシに関する流体力および／または動電力は、洗浄される半導体表面／基板から方向性を有して粒子を移動させはしない。回転する半導体表面／基板の中心は、主としてブラシが及ぼす力に依拠して粒子を除去するので、粒子が再び堆積することはよくあり、半導体表面／基板の中心の洗浄は困難である。この問題は、半導体表面／基板が大きくなる（例えば、３００ｍｍ〜４５０ｍｍ）につれて悪化する。
【発明の概要】
【0004】
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。洗浄装置は、限定はしないが、マンドレルに係合するブラシを備え、ブラシは、アルキメデスの螺旋（Archimedean screw）のねじ形状を形成する。ブラシは、吸収性材料、好ましくは発泡材で形成される。１つの態様において、ブラシはマンドレルの溝内に配置される。
【0005】
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、この概要内の記載によって影響を受けない。
【0006】
本発明は、添付図面および以下の記載を参照してよりよく理解することができる。図における構成要素は、必ずしも縮尺どおりではなく、本発明の原理を説明するために、代わって誇張されている。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】従来技術に従ったブラシおよびマンドレルの側面図である。
【図3】本発明の第１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8】本発明の第２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13】ブラシの変形例と、そのマンドレルの側面図である。
【図15】ブラシの他の変形例と、そのマンドレルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明は様々な形態の実施形態に適用可能とすることができるが、具体的な実施形態が図面に示されているとともに、本明細書において詳細に記載される。ここでは、本開示は、本発明の原理の例示とみなされるべきであり、本発明を本明細書に説明、記載されるものに限定することは意図していないことが理解される。従って、別段記載されない限り、本明細書に開示の特徴は、簡略化のため別段示されていない更なる組合せを形成するために組み合わせることができる。
【0009】
本開示に即した方法およびシステムは、粒子１２を、洗浄される基板／半導体１０４の表面１０６から離して落とすようにシステム的に移動させるブラシ設計をもたらすようになっている洗浄ブラシ１１０、１１０ａを形成することによって、従来の洗浄ブラシおよびブラシ−マンドレルシステムの不都合点を克服し、最終的には、より効率的な洗浄プロセスを提供する。第１の例示的な実施形態において、マンドレル１３０上に形成されているブラシ１１０を備え、ブラシ１１０にはアルキメデスの螺旋が形成されている、洗浄システム１００が提供される。第２の例示的な実施形態において、マンドレル１３０ａに形成されている少なくとも１つのブラシ１１０ａを備え、少なくとも１つのブラシ１１０ａは、マンドレル１３０ａの溝１７０ａ内に配置される細長い部材から形成され、各ブラシ１１０ａは、マンドレル１３０ａ上でアルキメデスの螺旋ねじ形状を形成する、洗浄システム１００ａが提供される。従来技術では、本明細書において用いられるようなマンドレルは、一般的に「ブラシコア」とも呼ばれる。
【0010】
図３〜図７を参照すると、基板／半導体１０４の表面１０６を洗浄および研磨する第１の実施形態の洗浄システム１００が示されており、また、図８〜図１７を参照すると、基板／半導体１０４の表面１０６を洗浄および研磨する第２の実施形態の洗浄システム１００ａが示されている。洗浄システム１００、１００ａは、基板／半導体１０４、より詳細には基板／半導体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することができる。ブラシ１１０は、従来の自動洗浄システムにおいて、基板／半導体１０４の表面１０６を効果的に洗浄する化学機械平坦化（ＣＭＰ）後処理を行うのに用いることができる。基板／半導体１０４は、円盤形状または非円盤形状の種々の基板、例えば、ガラス、ガラス乾板（dry glass）、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、ガラス製造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、単一元素半導体基板、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、超電導基板、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および有機半導体基板のうちの任意のものを含む。
【0011】
図３〜図７に示されている第１の実施形態の洗浄システム１００に注目する。洗浄システム１００は、中空ボア１１２を有する略円筒形状のブラシ１１０と、中空ボア１１２内でブラシ１１０に係合するマンドレル１３０と、マンドレル１３０に係合する回転装置１０２とを備える。図示のマンドレル１３０は、例示的なマンドレルであるにすぎず、限定することは意図されていない。洗浄システム１００は、種々の他のマンドレルを備えることができ、このようなマンドレルの全ての可能形態が本開示の趣旨および範囲内にあることが意図される。
【0012】
ブラシ１１０は、成型ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）発泡材、ポリウレタン発泡材、他のポリマー発泡材である。ブラシ１１０は、長手方向中心軸ａ１の周りに形成することができ、ブラシ１１０およびマンドレル１３０が中心軸ａ１を中心に回転する際に、ブラシ１１０およびマンドレル１３０によって発生する遠心力が約±２０％以下しか変化しないように、中心軸ａ１の周りでバランス調整し、相対的にバランスのとれた部材をもたらすことができる。ブラシ１１０は、両端部１２４、１２６と、端部１２４、１２６間に延在する外面１１４と、外面１１４の反対側で中空ボア１１２を形成する内面１１３とを有する。
【0013】
図６、７は、ブラシ１１０とともに用いることができる一例のマンドレル１３０を示している。マンドレル１３０は、略円筒形状とすることができる。マンドレル１３０は、両端部１７２、１７４と、端部１７２、１７４間に延在する外面１３３と、外面１３３の反対側で中空の流体通路１５０を形成する内面１７６とを有する。流体通路１５０は、マンドレル１３０の第１の端部１７２から端部１７４に向かって延在し、マンドレル１３０によって形成される端壁１７５によって閉鎖される対向端部を有する。複数の孔１５６が、流体通路１５０から径方向外方に延在するとともに、流体通路１５０と外面１３３との間に延在し、流体通路１５０から外面１３３およびブラシ１１０に流体が流れる。このような流体は、基板／半導体１０４を洗浄および／または研磨するために用いることができる。このような流体の好適な例として、限定はしないが、酸性水、アルカリ性水、超純水を挙げることができる。
【0014】
中空ボア１１２は、既に形成されているマンドレル１３０の周りにブラシ１１０を射出成形することによって、マンドレル１３０の周りに形成したり、或いは、中空ボア１１２を形成し、次いで、ブラシ１３０を後からマンドレル１３０の周りに配置するようにできる。中空ボア１１２は、ブラシ１１０の内面１１３によって画定される。一実施形態において、当該技術分野において既知のように、内面１１３は、マンドレル１３０の係合要素１４０と嵌合するとともに係合要素１４０を囲む係合要素１１６によって、分断されていることができる。係合要素１４０の周りに係合要素１１６を形成することにより、ブラシ１１０は、マンドレル１３０とブラシ１１０との間の滑りや動きを阻止するために、マンドレル１３０にしっかりと嵌合される。
【0015】
マンドレル１３０の外面１３３は、中空ボア１１２内においてブラシ１１０と係合する。ブラシ１１０は、マンドレル１３０の全長にわたってマンドレル１３０の外面１３３を覆うことが好ましく、この長さは、マンドレル１３０の端部１７２、１７４間の距離として規定される。外面１３３は、ブラシ１１０の中空ボア１１２を画定する内面１１３に固定される。図３を参照すると、外面１１４、１３３は、マンドレル１３０の中心軸ａ１の周りに位置することができる。
【0016】
図３を参照すると、１つの実施形態において、マンドレル１３０は、回転装置１０２に係合、連結する回転係合要素１６０も備える。回転係合要素１６０は、別の装置に連結または締結するために用いることができる任意の装置であり、例えば、マンドレル１３０と一部品として一体的に形成されて、回転装置１０２に締結することができる、ナット形状の部分（piece）その他の多角形状の部分等の物体を含む。回転装置１０２は、マンドレル１３０に回転運動を引き起こさせることができる任意の装置、例えば、電気モーター、ガスモーターまたはエンジン、モーター駆動または手動のクランクシャフト、並びに、プーリー、ホイール、機械式リンク機構、および／または自動若しくは手動の歯車の任意の組合せを含む。回転装置１０２は、マンドレル１３０を回転装置１０２に係合、連結する回転係合要素１６０に連結する、相補的な係合要素を備える。
【0017】
図３〜図５に最もよく示すように、ブラシ１１０の外面１１４には、アルキメデスの螺旋ねじ形状が形成されており、この形状は、ブラシ１１０の端部１２４から端部１２６に連続して延在する。アルキメデスの螺旋ねじ形状は、その長さに沿って様々なピッチを有して形成することができる。アルキメデスの螺旋ねじ形状は、ブラシ１１０を形成するときに成形することができるか、或いは、ブラシ１１０の外面１０６に機械加工することができる。機械加工する場合、ブラシ１１０の外面１０６は円筒形として形成され、アルキメデスの螺旋ねじ形状が、その外面１０６に機械加工される。
【0018】
図８〜図１７に示されている第２の実施形態の洗浄システム１００ａに注目する。洗浄システム１００ａは、中空の流体通路１５０ａを有する略円筒形状のマンドレル１３０ａと、マンドレル１３０ａに係合する少なくとも１つのブラシ１１０ａと、マンドレル１３０ａに係合する回転装置１０２とを備える。
【0019】
マンドレル１３０ａは、両端部１７２ａ、１７４ａと、端部１７２ａ、１７４ａ間に延在する外面１３３ａと、外面１３３ａの反対側で中空の流体通路１５０ａを形成する内面１７７ａとを有する。流体通路１５０ａは、マンドレル１３０ａの端部１７２ａから端部１７４ａに向かって延在し、マンドレル１３０ａによって形成される端壁１７５ａによって閉鎖される対向端部を有する。マンドレル１３０ａは、射出成形によって形成することができる。マンドレル１３０ａの外面１３３ａは、長手方向中心軸ａ１の周りに形成することができ、ブラシ１１０ａおよびマンドレル１３０ａが中心軸ａ１を中心に回転する際に、ブラシ１１０ａおよびマンドレル１３０ａによって発生する遠心力が約±２０％以下しか変化しないように、中心軸ａ１の周りでバランス調整し、相対的にバランスのとれた部材をもたらすことができる。マンドレル１３０ａは、剛性材料で形成され、例えば、プラスチック、ＰＥＴ、ＰＶＣで形成することができる。
【0020】
マンドレル１３０ａの外面１３３ａには、アルキメデスの螺旋ねじ形状を形成するとともに、マンドレル１３０ａに沿って連続的に延在し、好ましくは端部１７２ａから端部１７４ａに延在する、少なくとも１つの連続的な溝１７０ａを有する。アルキメデスの螺旋ねじ形状の一巻一巻きは、マンドレル１３０ａの外面１３３ａによって互いに分離され、外面１３３ａが露出するようになっている。例示的な実施形態に示すように、マンドレル１３０ａは、４つのアルキメデスの螺旋ねじ形状を形成する４つの溝１７０ａを有し、各溝１７０ａは、マンドレル１３０ａに沿って連続的に延在し、好ましくは端部１７２ａから端部１７４ａに延在する。また、溝１７０ａは、マンドレル１３０ａの外面１３３ａによって互いに離間する。２つ以上のアルキメデスの螺旋ねじ形状が設けられる場合、アルキメデスの螺旋ねじ形状は、様々なピッチを形成することができる。アルキメデスの螺旋ねじ形状は、マンドレル１３０ａを形成するときに成形したり、或いは、マンドレル１３０ａの外面１３３ａに機械加工することができる。機械加工する場合、マンドレル１３０ａの外面１３３ａは円筒形として形成され、溝が、その外面１３３ａに機械加工される。各溝１７０ａは、マンドレル１３０ａに形成されている壁１７８ａから形成される。壁１７８ａは、様々な断面形状を呈することができる。例えば、壁１７８ａの断面形状は、図１１に示すように弧状としてもよく、例えば、図１４、１６に示すように略三角形状等の弧状でない形状としてもよい。
【0021】
図１１を参照すると、流体通路の孔１５６ａが、壁１７８ａと中空の流体通路１５０ａとの間に形成され、流体通路１５０ａからマンドレル１３０ａの外面１３３ａおよびブラシ１１０ａに流体が流れる。このような流体は、基板／半導体１０４を洗浄および／または研磨するために用いることができる。このような流体の好適な例として、限定はしないが、酸性水、アルカリ性水、超純水を挙げることができる。
【0022】
１つの実施形態において、マンドレル１３０ａは、回転装置１０２（図３の回転装置１０２と同様）に係合、連結する回転係合要素１６０ａも備える。回転係合要素１６０ａは、別の装置に連結または締結するために用いることができる任意の装置であり、マンドレル１３０ａと一部品として一体的に形成されて、回転装置１０２に締結することができる、例えば、ナット形状の部分その他の多角形状の部分等の物体を含む。回転装置１０２は、マンドレル１３０ａに回転運動を引き起こさせることができる任意の装置、例えば、電気モーター、ガスモーターまたはエンジン、モーター駆動または手動のクランクシャフト、並びに、プーリー、ホイール、機械式リンク機構、および／または自動若しくは手動の歯車の任意の組合せを含む。回転装置１０２は、マンドレル１３０ａを回転装置１０２に係合、連結する回転係合要素１６０ａに連結する、相補的な係合要素を有する。
【0023】
ブラシ１１０ａは、マンドレル１３０ａに形成されている各溝１７０ａ内に係合する。各ブラシ１１０ａは、基板／半導体１０４の表面１０６を十分に洗浄および／または研磨するようになっている、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）発泡材、ポリウレタン発泡材、他のポリマー発泡材その他の吸収性材料である。図示のように、各ブラシ１１０ａは、細長く薄い部材であり、マンドレル１３０ａの溝１７０ａ内に部分的に配置され、マンドレル１３０ａの外面１３３ａから外方に部分的に延出する。ブラシ１１０ａは、完全に溝１７０ａ内に配置されて溝１７０ａを塞ぐようにしたり、或いは、溝１７０ａ内に部分的に配置されて、ブラシ１１０ａと、溝１７０ａのうち中心軸ａ１に最も近い部分との間に隙間ができるようにしてもよい。ブラシ１１０ａは、様々な断面を有することができ、例えば、図９〜図１２に示すような円形状、或いは、例えば、限定はしないが、図１３、１４に示すような三角形状、図１５、１６に示すような台形状、楕円形状、五角形状、八角形状等の円形ではない形状を有する。各ブラシ１１０ａの外面１１４ａは、マンドレル１３０ａの外面１３３ａの径方向外方にある。各ブラシ１１０ａの外面１１４ａの断面形状は、様々な形状、例えば、限定はしないが、図９〜図１２に示すような湾曲状、図１３、１４に示すような三角形の頂点、並びに図１５、１６に示すような略平坦状を呈することができる。各ブラシ１１０ａは、その対応する溝１７０ａ内に配置され、各溝１７０ａは、内部に配置されるブラシ１１０ａよりも僅かに小さく、各ブラシ１１０ａは、好ましくは摩擦嵌合によって溝１７０ａ内に固定される。ブラシ１１０ａを溝１７０ａ内に固定する、接着剤等のような他の構造を設けてもよい。溝１７０ａが、内部に配置される対応のブラシ１１０ａよりも小さいため、溝１７０ａの壁１７８ａは、係合要素を形成して、マンドレル１３０ａとブラシ１１０ａとの間の回転運動および軸方向運動を阻止し、マンドレル１３０ａとブラシ１１０ａとの間の滑りを阻止する。従って、少なくとも１つのアルキメデスの螺旋ねじ形状は、ブラシ１１０ａによって形成される。
【0024】
２つ以上のブラシ１１０ａがマンドレル１３０ａ上に設けられる場合、ブラシ１１０ａによって形成されるアルキメデスの螺旋ねじ形状のピッチは、様々なブラシ１１０ａの間で変化させることができる。ブラシ１１０ａは、摩耗した場合、マンドレル１３０ａから取り外して交換することができる。
【0025】
動作に際して、ブラシ１１０、１１０ａは、マンドレル１３０、１３０ａに取り付けられる。次に、ブラシ１１０、１１０ａが取り付けられたマンドレル１３０、１３０ａは、回転係合要素１６０、１６０ａを回転装置１０２上の係合要素に連結することによって、回転装置１０２に連結される。その後、ブラシ１１０、１１０ａが取り付けられたマンドレル１３０、１３０ａは、中心軸ａ１を中心に回転方向αに回転する。この中心軸ａ１は、基板／半導体１０４の表面１０６の面に対して平行である。ブラシ１１０、１１０ａが回転している間、或いは、ブラシ１１０、１１０ａが回転する前、ブラシ１１０、１１０ａは、基板／半導体１０４の表面１０６付近に配置され、表面１０６に係合する。図示の例示的な実施形態では、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、両端部において支持され、基板／半導体１０４の表面１０６の直径にわたる一部分のみに接触する。一実施形態において、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、一方の端部のみにおいて支持されてもよい。本開示のいくつかの実施形態において、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、基板／半導体１０４の表面１０６の総直径未満（すなわち、基板／半導体１０４の直径の１００パーセント未満）に接触する。本開示の他の実施形態において、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、基板／半導体１０４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、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、基板／半導体１０４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、ブラシ１１０、１１０ａおよびマンドレル１３０、１３０ａは、基板／半導体１０４の直径の約５０パーセントに接触する。
【0026】
図８を参照すると、ブラシ１１０、１１０ａは、基板／半導体１０４を、第１の中心軸ａ１の周りに位置するマンドレル１３０、１３０ａに係合させる。ブラシ１１０、１１０ａが基板／半導体１０４に係合すると、ブラシ１１０、１１０ａは、第１の中心軸ａ１を中心に第１の回転方向αに回転し、基板／半導体１０４は、基板／半導体１０４の中心によって形成される第２の中心軸を中心に、第２の回転方向βに回転する。第１の中心軸ａ１は、第２の中心軸と径方向に位置合わせされ、第２の中心軸に交わる。表面１０６上でのブラシ１１０、１１０ａの回転動作は、表面１０６を洗浄および／または研磨するために役立つ。１つの実施形態において、流体が、流体通路１５０、１５０ａを通って、孔１５６、１５６ａを通してブラシ１１０、１１０ａに圧送される。この流体は、基板／半導体１０４を更に洗浄および／または研磨するために役立つ。第２の実施形態では、孔１５６ａは、流体がブラシ１１０、１１０ａに向けられることを確実にするように、ブラシ１１０、１１０ａの下に直接設けられる。
【0027】
各実施形態において、また図１７に示すように、ブラシ１１０、１１０ａによって形成されるアルキメデスの螺旋ねじ形状は、粒子１２を基板／半導体表面１０６から離して落とすようにシステム的に移動させ、最終的に、より効率的な洗浄プロセスをもたらす。基板／半導体表面１０６上の粒子１２は、ブラシ１１０、１１０ａの外面１１４、１１４ａによって集められ、ブラシ１１０、１１０ａの長さにわたって移動し、ブラシ１１０、１１０ａの端部から排出される。結果として、アルキメデスの螺旋ねじ形状は、従来技術のブラシにおける従来突起設計に比して、基板／半導体１０４の中心における向上した洗浄を提供する。
【0028】
本明細書に開示のブラシ１１０、１１０ａは、任意の寸法、形状の基板／半導体１０４を洗浄および／または研磨するようになっていることを理解すべきである。さらに、上記の説明的な例は、略円筒形状のブラシ１１０またはマンドレル１３０、１３０ａを備える洗浄システム１００、１００ａを記載しているが、ブラシ１１０またはマンドレル１３０、１３０ａ（第２の実施形態では、円錐形状のブラシ１１０ａにもなる）は円錐形状としてもよい。
【0029】
要約書は、読み手が、技術的な開示内容の本質を素早く確認することができるように設けられている。要約書は、特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または限定するために用いるものではないという理解のもとで提示されている。さらに、上記の詳細な記載では、本開示を合理的にするために種々の実施形態において種々の特徴がグループ化されていることを見て取ることができる。本開示のこの方法は、特許請求される実施形態が、各請求項に明示的に記載されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を示すものとして解釈すべきではない。むしろ、添付の特許請求の範囲が示すように、発明の主題は、開示されている単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴において存在する。従って、添付の特許請求の範囲は、本明細書において、各請求項が別個に特許請求されている主題として独立したものとして、詳細な記載に組み込まれる。
【0030】
本発明の種々の実施形態を記載したが、他の実施形態および実施態様が、本発明の範囲内において可能であることが当業者には明らかとなるであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物に関するものを除いて制限されるべきではない。
【符号の説明】
【0031】
１００ 洗浄システム１００ａ 洗浄システム
１０２ 回転装置
１０４ 半導体
１０６ 半導体表面
１１０ 洗浄ブラシ
１１０ａ 洗浄ブラシ
１１２ 中空ボア
１１３ 内面
１１４ 外面
１１４ａ 外面
１１６ 係合要素
１２４ 端部
１２６ 端部
１３０ ブラシ
１３０ａ マンドレル
１３３ 外面
１３３ａ 外面
１４０ 係合要素
１５０ 流体通路
１５０ａ 流体通路
１５６ 孔
１５６ａ 孔
１６０ 回転係合要素
１６０ａ 回転係合要素
１７０ａ 溝
１７２ 端部
１７２ａ 端部
１７４ 端部
１７４ａ 端部
１７５ 端壁
１７５ａ 端壁
１７６ 内面
１７７ａ 内面
１７８ａ 壁