被洗浄体の洗浄方法、洗浄装置、これらの洗浄方法又は洗浄装置に用いられる１対のブラシローラ
【課題】被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させる。
【課題手段】１対のブラシローラ１Ａ，１Ｂがそれぞれ挿着された２つの回転軸の回転方向と略直交してこれら２つの回転軸の軸心を含む断面において、第１の被洗浄面１１Ａと接触する複数の第１の突起５Ａの各基端部分を第１の被洗浄面１１Ａの略垂直方向から被洗浄体１０に投影した複数の第１領域Ｌａと、第２の被洗浄面１１Ｂと接触する複数の第２の突起５Ｂの各基端部分を第２の被洗浄面１１Ｂの略垂直方向から被洗浄体１０に投影した複数の第２領域Ｌｂとが重なる複数の重複範囲Ｌｐは、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転位置に関わらず、当該重複範囲Ｌｐを含む第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂの何れに対しても８０％以下の範囲に制限される。
【課題手段】１対のブラシローラ１Ａ，１Ｂがそれぞれ挿着された２つの回転軸の回転方向と略直交してこれら２つの回転軸の軸心を含む断面において、第１の被洗浄面１１Ａと接触する複数の第１の突起５Ａの各基端部分を第１の被洗浄面１１Ａの略垂直方向から被洗浄体１０に投影した複数の第１領域Ｌａと、第２の被洗浄面１１Ｂと接触する複数の第２の突起５Ｂの各基端部分を第２の被洗浄面１１Ｂの略垂直方向から被洗浄体１０に投影した複数の第２領域Ｌｂとが重なる複数の重複範囲Ｌｐは、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転位置に関わらず、当該重複範囲Ｌｐを含む第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂの何れに対しても８０％以下の範囲に制限される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等のエレクトロニクス部品の製造工程のうち、主に洗浄工程のスクラブ洗浄で用いられる被洗浄体の洗浄方法、洗浄装置及び１対のブラシローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス工業では、各種部品の精密度が飛躍的に進み、それに伴って製造環境の清浄性に関する要求も高まっている。特に部品表面の化学的汚染や付着粒子は、製品の歩留まりや動作の信頼性に大きな影響を与えるため、製造工程における洗浄工程の重要性は非常に大きく、様々な洗浄方法が開発、実施されている。
【０００３】
例えば、半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等の被洗浄体の表面（被洗浄面）を洗浄する方法として、例えば、ポリビニルアセタール系多孔質素材によって構成され、回転軸の外周に固着された弾性を有する略円筒状のロール体と、ロール体の外周面上に一体形成された複数の突起と、を有するスポンジローラ（ブラシローラ）によるスクラブ洗浄が知られている。スクラブ洗浄とは、ロール体の外周部分の複数の突起を被洗浄面に接触させて、両者の接触部分に水その他の洗浄液を供給しながら回転軸を介してスポンジローラを回転させることにより、擦り洗いするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３７８０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記スクラブ洗浄の洗浄対象となる薄肉平板状の被洗浄体が第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する場合、１対のブラシローラ（第１のブラシローラと第２のブラシローラ）を用いたスクラブ洗浄が広く行われている。第１のブラシローラと第２のブラシローラとは、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転する第１の回転軸と第２の回転軸とにそれぞれ固着される。被洗浄体は、２つの回転軸と略平行な姿勢で１対のブラシローラの間に配置され、第１の被洗浄面には第１の突起を回転接触させ、第２の被洗浄面には第２の突起を回転接触させることによって、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄することが可能となる。
【０００６】
しかし、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄すると、被洗浄体の同じ部分が表裏両側から突起によって同時に押圧される可能性があり、第１又は第２の突起によって押圧される被洗浄体の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になると、被洗浄体が受けるダメージが大きくなるおそれがあり、品質上好ましくない。
【０００７】
そこで、本発明は、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の洗浄方法及び洗浄装置では、対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとが湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成される。第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と、第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有する。第１のブラシローラは、第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で、第１の回転軸に固定的に支持される。第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と、第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有する。第２のブラシローラは、第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で、第２の回転軸に固定的に支持される。２つの回転軸を、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転させる。第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体を、２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置する。第１の被洗浄面に第１の突起を回転接触させ、第２の被洗浄面に第２の突起を回転接触させることによって、被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する。
【０００９】
上記２つの回転軸の回転方向と略直交してこれら２つの回転軸の軸心を含む断面において、第１の被洗浄面と接触する複数の第１の突起の各基端部分を第１の被洗浄面の略垂直方向から被洗浄体に投影した複数の第１領域と、第２の被洗浄面と接触する複数の第２の突起の各基端部分を第２の被洗浄面の略垂直方向から被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲は、２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される。すなわち、第１領域に対する重複範囲の割合（以下、第１重複割合と称する）と、第２領域に対する重複範囲の割合（以下、第２重複割合と称する）とは、何れも８０％以下である。このため、第１又は第２の突起によって押圧される被洗浄体の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になることがなく、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることができる。
【００１０】
なお、第１及び第２の回転軸は、同期するように回転させてもよく、独立に（非同期で）回転させてもよい。
【００１１】
第１及び第２の回転軸を非同期で回転させる場合、各被洗浄面に対する所望の洗浄効果を確保するためには、回転軸の回転中（ブラシローラの回転中）における第１重複割合及び第２重複割合の最大値（以下、突起重複割合最大値と称する）は、５０％以上が好適である。
【００１２】
上記ブラシローラは、ポリビニルアセタール系樹脂多孔質素材によって形成されてもよい。この場合、多孔質素材の気孔径は５０μｍ以上２００μｍ以下が好適であり、多孔質素材の３０％圧縮応力は、４ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下が好適である。
【００１３】
また、本発明の１対のブラシローラは、上記洗浄方法又は上記洗浄装置において第１及び第２のブラシローラとして用いられる。第１のロール体と第２のロール体とは、略同一形状であり、第１の突起と第２の突起とは、略同一形状である。複数の第１の突起と複数の第２の突起とは、共通の基本パターンに従ってロール体の外周面に配置され、且つ第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、第１のロール体と第２のロール体とを両者の端面位置を一致させて並べた対比状態でロール体の内径部の軸方向に互いにずれている。
【００１４】
上記１対のブラシローラは、２つの回転軸の軸心と略直交する同一面内に２つのロール体の端面が配置されるように、各回転軸にそれぞれ固定的に支持される。これにより、２つの回転軸を非同期で回転させた場合であっても、ブラシローラの回転中において、上記第１領域と上記第２領域とが被洗浄体の表裏でほぼ一致してしまう状態が発生せず、上記突起重複割合最大値を８０％以下に抑えることができる。
【００１５】
各被洗浄面に対する所望の洗浄効果を確保するため、各ブラシローラにおいて、ロール本体の外周面の回転方向の同一円周上に配置される突起の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体の外周面の軸方向に沿った同一直線上に配置される突起の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起の形状は、ほぼ円柱状が好適であり、突起の頂部の面積は、１πｃｍ２以下が好適である。さらに、突起重複割合最大値は、５０％以上が好適である。
【００１６】
上記基本パターンは、ロール体の外周面の周方向に沿った突起配置列を内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起と他方の突起配置列上の突起とが第２の所定間隔の略１／２だけ周方向にずれるように、上記設定した各突起配置列上に第２の所定間隔毎に複数の突起を配置する配置パターンであってもよい。この場合、第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、上記対比状態で第１の所定間隔の略１／２だけ軸方向にずれていることが好適である。このように２つの配置パターンをずらして設定することにより、非同期でのブラシローラの回転中における突起重複割合最大値を最小に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る１対のブラシローラによって被洗浄体を洗浄する状態を示す斜視図である。
【図２】図１のブラシローラの側面図である。
【図３】スクラブ洗浄時の突起の変形状態を回転軸の軸方向から視た正面図である。
【図４】第１領域と第２領域との重複範囲を示す断面図である。
【図５】第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとを、各ロール体の外周面を平面状に展開して示す図である。
【図６】図２のブラシローラを成形するための型を示す斜視図である。
【図７】図２のブラシローラの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１では突起の図示を省略している。
【００２０】
図１〜図４に示すように、スクラブ洗浄の対象となる被洗浄体１０は、薄肉円盤状のウェハであり、第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂとを表裏に有する。
【００２１】
スクラブ洗浄を行う左右１対のブラシローラ１（第１のブラシローラ１Ａと第２のブラシローラ１Ｂ）は、略円筒形状のロール体３（第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂ）と、ロール体３（３Ａ，３Ｂ）の外周面１２（１２Ａ，１２Ｂ）から略均一な密度で一体的に突出する複数の突起５（第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂ）とを有する。各突起５は、円柱形状であり、各ロール体３には、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成された略円柱状の回転軸２（第１の回転軸２Ａと第２の回転軸２Ｂ）がそれぞれ装着される。なお、突起５の形状は、円柱形状に限定されるものではない。
【００２２】
スクラブ洗浄は、左右の回転軸２を所定距離だけ離間させて略平行に配置し、被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転軸２と略平行に配置した状態で左右のロール体３（第１のロール体３Ａの突起５Ａと第２のロール体３Ｂの突起５Ｂ）の間に被洗浄体１０を挟み、被洗浄面１１（第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂ）に洗浄液を供給し、左右の回転軸２を相反する方向へそれぞれ回転させる（回転方向を矢印７で示す）とともに、回転軸２と略直交する回転軸６を中心に被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転させる（回転方向を矢印８で示す）ことにより行われる。回転する第１の被洗浄面１１Ａに第１のロール体３Ａの突起５Ａが回転接触することにより、第１の被洗浄面１１Ａがスクラブ洗浄され、回転する第２の被洗浄面１１Ｂに第２のロール体３Ｂの突起５Ｂが回転接触することにより、第２の被洗浄面１１Ｂがスクラブ洗浄される。
【００２３】
なお、１対のブラシローラ１の配置は、上述のような起立した左右の配置に限定されるものではなく、例えば、１対のブラシローラ１を上下に配置したり、斜め方向に配置するなど、様々な態様で配置することが可能である。また、被洗浄体１０の回転軸６は、ブラシローラ１の回転軸２と略直交するように設定すればよく、例えば、１対のブラシローラ１及びその回転軸２を略水平方向に配置した場合には、被洗浄体１０の回転軸６を略鉛直方向に設定すればよい。また、第１及び第２の回転軸２Ａ、２Ｂは、同期するように回転させてもよく、独立に（非同期で）回転させてもよい。
【００２４】
ブラシローラ１（ロール体３及び突起５）は、含水状態で弾性を有するポリビニルアセタール系多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）から成る。ＰＶＡｔ系多孔質素材は、乾燥状態で硬化し、湿潤状態で軟化する。また、ＰＶＡｔ系多孔質素材は、吸水性及び保水性に優れ、湿潤時に好ましい柔軟性と適度な反発弾性を示し、耐磨耗性にも優れている。回転軸２はロール体３の内径部に挿通され、ロール体３を固定的に支持する。例えば、回転軸２の外周面とロール体３の内周面とを接着剤によって固着してもよく、また、回転軸２の外径をロール体３の内径よりも大きく形成し、回転軸２をロール体３の内径部に圧入することにより、ロール体３の弾性力によってロール体３を回転軸２に固定的に支持させてもよい。さらには、ロール体３を製造する際に、図６に示す芯棒２９の代わりに回転軸２を使用することによって、ロール体３を回転軸２に固着または支持させてもよい。この場合、反応後のブラシローラ１（ロール体３）は、回転軸２を伴った状態のまま型２１から取り出され水洗される。このような固定的な支持により、ロール体３は、回転軸２と共に回転する。
【００２５】
図３に示すように、スクラブ洗浄中において、第１及び第２の突起５Ａ，５Ｂは、第１及び第２の被洗浄面１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ当接して回転方向７の後方へ弾性変形する。このとき、第１の突起５Ａは第１の被洗浄面１１Ａを押圧し、第２の突起５Ｂは第２の被洗浄面１１Ｂを押圧する。このため、被洗浄体１０の同じ部分が表裏両側から突起５によって同時に押圧される可能性が生じ、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になると、被洗浄体１０が受けるダメージが大きくなるおそれがあり、品質上好ましくない。従って、被洗浄体１０の品質低下を防止するためには、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になることを抑制する必要がある。
【００２６】
しかし、スクラブ洗浄中の突起５は、回転方向７の後方へ弾性変形しながら被洗浄面１１を押圧するため、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域を実測することは極めて困難である。
【００２７】
そこで、本発明では、スクラブ洗浄中の突起５がその突出方向（被洗浄面１１の略直交方向）にのみ圧縮変形して被洗浄面１１に当接したと仮定し、２つの回転軸２Ａ，２Ｂの回転方向と略直交してこれら２つの回転軸２Ａ，２Ｂの軸心を含む断面（図１及び図３のIV-IV矢視断面）において、図４に示すように、第１の被洗浄面１１Ａと接触する複数の第１の突起５Ａの各基端部分を第１の被洗浄面１１Ａの略垂直方向から被洗浄体１０（第１の被洗浄面１１Ａ）に投影した複数の第１領域（距離）Ｌａと、第２の被洗浄面１１Ｂと接触する複数の第２の突起５Ｂの各基端部分を第２の被洗浄面１１Ｂの略垂直方向から被洗浄体１０（第２の被洗浄面１１Ｂ）に投影した複数の第２領域（距離）Ｌｂと、これら第１領域Ｌａと第２領域Ｌｂとが重なる複数の重複範囲（距離）Ｌｐとを判定パラメータとして規定する。そして、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転位置に関わらず、複数の重複範囲Ｌｐのそれぞれが、当該重複領域Ｌｐを含む第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂの何れに対しても８０％以下の範囲となる（Ｌｐ／Ｌａ≦０．８、Ｌｐ／Ｌｂ≦０．８）ように制限する。重複範囲が８０％を超えると、被洗浄体１０が受けるダメージが大きくなり、品質上好ましくないためである。なお、図４では、互いに重なる１対の突起５のみを図示し、他の突起５の図示を省略しているが、他の重なる突起５についても、その重複範囲は８０％以下に制限される。
【００２８】
２つの回転軸２Ａ，２Ｂを同期して回転させる場合、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの相対的な回転位置は経時的に変動しない。従って、回転軸２Ａ，２Ｂが１回転する間において、第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂに対する重複範囲Ｌｐの割合が８０％を超えないように、ブラシローラ１Ａ，１Ｂ（回転軸２Ａ，２Ｂ）の相対的な回転位置を設定すればよい。
【００２９】
一方、第１及び第２の回転軸２Ａ，２Ｂを非同期で回転させる場合、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの相対的な回転位置は経時的に変動し、上記重複範囲Ｌｐも経時的に変動し、第１領域Ｌａに対する重複範囲Ｌｐの割合（第１重複割合）及び第２領域Ｌｂに対する重複範囲Ｌｐの割合（第２重複割合）も変動する。従って、経時的に変動する第１重複割合及び第２重複割合の最大値（突起重複割合最大値）が８０％を超えないように、第１の突起５Ａ及び第２の突起５Ｂの形状や数や位置等を設定する必要がある。
【００３０】
また、突起重複割合最大値は、５０％以上が好適である。突起重複割合最大値が５０％未満であると、外周面１２Ａ，１２Ｂの一方又は双方において突起５の密度が低下して所望の洗浄効果が得られない可能性が生じるためである。
【００３１】
本実施形態の２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂは、ほぼ同じ形状を有している。すなわち、第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂとは略同一形状であり、第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂとは略同一の円柱形状である。
【００３２】
また、図５に示すように、複数の第１の突起５Ａと複数の第２の突起５Ｂとは、共通の基本パターンに従ってロール体３Ａ、３Ｂの外周面１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ配置されている。基本パターンは、ロール体３の外周面１１の周方向に沿った突起配置列を内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔Ｄ１毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起５と他方の突起配置列上の突起５とが第２の所定間隔Ｄ２の略１／２だけ周方向にずれるように、上記設定した各突起配置列上に第２の所定間隔Ｄ２毎に複数の突起５を配置する配置パターンである。突起配列のこのような基本パターンを採用することによって、被洗浄面１１を効率良く洗浄することができる。なお、図５には突起配置列の中心線１５を図示している。
【００３３】
但し、第１の突起５Ａの配置パターンと第２の突起５Ｂの配置パターンとは、完全に同一ではなく、２つのロール体３Ａ，３Ｂを両者の端面１３Ａ，１３Ｂの位置を一致させて並べた対比状態でロール体３Ａ，３Ｂの内径部の軸方向に互いにずれている。本実施形態では、第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、上記対比状態で第１の所定間隔Ｄ１の略１／２だけ軸方向にずれている。
【００３４】
被洗浄面１１に対する所望の洗浄効果を確保するため、ロール本体３の外周面１２の回転方向の同一円周上（同一の突起配置列上）に配置される突起５の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体３の外周面１２の軸方向に沿った同一直線上に配置される突起５の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起５の頂部の面積は、１πcm２以下が好適である。
【００３５】
１対のブラシローラ１Ａ，１Ｂは、２つの回転軸２Ａ，２Ｂの軸心と略直交する同一面内に２つのロール体３Ａ，３Ｂの端面１３Ａ，１３Ｂが配置されるように、各回転軸２Ａ，２Ｂにそれぞれ固定的に支持される。このローラ挿着状態では、第１の突起５Ａの配置パターンと第２の突起５Ｂの配置パターンとが回転軸２Ａ，２Ｂの軸方向に互いにずれているので、２つの回転軸２Ａ，２Ｂを非同期で回転させた場合であっても、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転中において、第１領域Ｌａと第２領域Ｌｂとが被洗浄体１０の表裏でほぼ一致してしまう状態が発生せず、上記突起重複割合最大値を８０％以下に抑えることができる。
【００３６】
特に、ローラ挿着状態における配置パターン間のずれが第１の所定間隔Ｄ１の略１／２であるので、非同期でのブラシローラの回転中における突起重複割合最大値を最小に抑えることができる。
【００３７】
ＰＶＡｔ系多孔質素材から成るブラシローラ１は、例えば平均重合度５００〜３０００でケン化度８０％以上のポリビニルアルコール（原料）を一種又はそれ以上混合して水溶液とし、この水溶液に架橋剤としてアルデヒド類、触媒として鉱酸類、及び気孔形成剤として澱粉等を加え、これらの混合液を、図６及び図７に示すような所定の型２１内に注入し、４０〜８０℃で反応させて型２１から取り出した後、水洗により気孔形成剤等を除去することによって得られる。
【００３８】
型２１は、外型２３と内型２５と底板２７と芯棒２９とキャップ３１とを有する。外型２３及び内型２５は、共に円筒状に形成されている。内型２５は、外型２３の内径と同一か又はそれよりも僅かに小さい外径を有し、外型２３内に挿入される。芯棒２９は、内型２５のほぼ中心に挿入される。底板２７は、外型２３及び内型２５の下端を塞ぐと共に、芯棒２９の下端を支持する。キャップ３１は、外型２３の上端の内周面に嵌合される。芯棒２９は、底板２７とキャップ３１とによって位置決めされる。
【００３９】
内型２５の内周面と芯棒２９の外周面との間には、ロール体３を形成するための略円筒状の空間３３が区画される。内型２５には、突起５を形成するための貫通孔３５が複数形成され、各貫通孔３５は空間３３と連通する。混合液は、外型２３とキャップ３１との間に挿入された注型ノズル４３から空間３３へ注入され、空間３３から各貫通孔３５へ流入する。同時に、貫通孔３５内の空気は、空間３３へ移動し、空間３３の上端から大気へ放出される。これにより、混合液が貫通孔３５の末端まで確実に充填される。
【００４０】
また、適正含水状態におけるブラシローラ１の有する３０％圧縮応力（物性値）は、４ｋＰａ以上１５kＰａ以下のものが好適である。適正含水状態とは、ＰＶＡｔ系多孔質素材が適正な弾力を発揮し得る含水状態をいい、含水率（乾燥状態に対する含水状態の重量％）が、およそ１００％〜１５００％の範囲で得られる。また、３０％圧縮応力とは、適正含水状態のＰＶＡｔ系多孔質素材を、両端面間の距離（長手方向の高さ）が３０ｍｍとなるように切断し、端面全体に荷重がかかるようにデジタル式荷重測定器にセットし、長手方向に３０％（９ｍｍ）押し潰した時の荷重を計測し、該荷重を端面の面積で割った値として得られる。
【００４１】
また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、その内部組織の気孔率が８０％以上９５％以下、平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下のものが好適である。
【００４２】
気孔率が８０％より小さいと、湿潤時の柔軟性が不十分となり、また、気孔率が９５％より大きいと、実用的強度に乏しく、何れも洗浄用途には適さないためである。また、平均気孔径が５０μｍよりも小さいと、湿潤時の弾性が不足して十分なブラッシング効果が得られず、２００μｍを超えると、目が粗すぎて精密洗浄には不適当なためである。
【００４３】
上記気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された乾燥状態の直方体のＰＶＡｔ系多孔質素材を乾式自動密時計にて測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式（１）にて算出される値である。
【００４４】
気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００…（１）
【００４５】
また、上記平均気孔径は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の内部組織に存在する複数の気孔の径の平均値である。本実施形態では、複数の気孔から所定の基準で抽出した所定数の気孔の長径（各気孔の長手方向の距離）の平均値を平均気孔径と定義し、例えば、以下の測定方法によって求めることができる。
【００４６】
ブラシローラ１を所定位置で切断し、その切断面に露出した内部組織を電子顕微鏡で撮影する。次に、撮影写真に所定の測定範囲を設定し、その測定範囲内に存在する複数の気孔の中から長径が大きい順に２０個の気孔を抽出する。次に、抽出した２０個の気孔の各長径を測定する。最後に、２０個の測定値のうち大きい方から数えて１１番目から２０番目までの測定値の平均を、平均気孔径として算出する。
【００４７】
さらに、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、見掛け密度が０．０６ｇ／ｃｍ３以上であり、保水率が６００％以上のものが好適である。
【００４８】
上記見掛け密度は、所定形状（例えば矩形）のＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（ドライ重量）と適正含水状態での外形寸法とを測定し、外形寸法から体積（ウエット体積）を算出し、ドライ重量をウエット体積で割った値として得られる。
【００４９】
また、保水率は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（乾燥重量）と充分に含水した状態での重量（ウエット重量）とを測定し、次式（２）によって算出される値である。
【００５０】
保水率（％）＝（ウエット重量−ドライ重量）／ドライ重量×１００…（２）
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、被洗浄体１０を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体１０に与えるダメージを低減させることができる。
【００５２】
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００５３】
例えば、突起５の形状や基本パターンは上記に限定されず任意である。また、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂに異なる基本パターンで突起５を配置してもよく、第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂとを異なる形状や大きさに設定してもよい。また、第１のロール体２Ａと第２のロール体２Ｂとを異なる大きさに設定してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ…ブラシローラ、２，２Ａ，２Ｂ…回転軸、３，３Ａ，３Ｂ…ロール体、５，５Ａ，５Ｂ…突起、１０…被洗浄体、１１，１１Ａ，１１Ｂ…被洗浄面、１２，１２Ａ，１２Ｂ…外周面、Ｌａ…第１領域、Ｌｂ…第２領域、Ｌｐ…重複領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等のエレクトロニクス部品の製造工程のうち、主に洗浄工程のスクラブ洗浄で用いられる被洗浄体の洗浄方法、洗浄装置及び１対のブラシローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエレクトロニクス工業では、各種部品の精密度が飛躍的に進み、それに伴って製造環境の清浄性に関する要求も高まっている。特に部品表面の化学的汚染や付着粒子は、製品の歩留まりや動作の信頼性に大きな影響を与えるため、製造工程における洗浄工程の重要性は非常に大きく、様々な洗浄方法が開発、実施されている。
【０００３】
例えば、半導体電子デバイスウェハ、シリコンウェハ、ハードディスク等の被洗浄体の表面（被洗浄面）を洗浄する方法として、例えば、ポリビニルアセタール系多孔質素材によって構成され、回転軸の外周に固着された弾性を有する略円筒状のロール体と、ロール体の外周面上に一体形成された複数の突起と、を有するスポンジローラ（ブラシローラ）によるスクラブ洗浄が知られている。スクラブ洗浄とは、ロール体の外周部分の複数の突起を被洗浄面に接触させて、両者の接触部分に水その他の洗浄液を供給しながら回転軸を介してスポンジローラを回転させることにより、擦り洗いするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３７８０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記スクラブ洗浄の洗浄対象となる薄肉平板状の被洗浄体が第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する場合、１対のブラシローラ（第１のブラシローラと第２のブラシローラ）を用いたスクラブ洗浄が広く行われている。第１のブラシローラと第２のブラシローラとは、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転する第１の回転軸と第２の回転軸とにそれぞれ固着される。被洗浄体は、２つの回転軸と略平行な姿勢で１対のブラシローラの間に配置され、第１の被洗浄面には第１の突起を回転接触させ、第２の被洗浄面には第２の突起を回転接触させることによって、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄することが可能となる。
【０００６】
しかし、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄すると、被洗浄体の同じ部分が表裏両側から突起によって同時に押圧される可能性があり、第１又は第２の突起によって押圧される被洗浄体の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になると、被洗浄体が受けるダメージが大きくなるおそれがあり、品質上好ましくない。
【０００７】
そこで、本発明は、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の洗浄方法及び洗浄装置では、対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとが湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成される。第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と、第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有する。第１のブラシローラは、第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で、第１の回転軸に固定的に支持される。第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と、第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有する。第２のブラシローラは、第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で、第２の回転軸に固定的に支持される。２つの回転軸を、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転させる。第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体を、２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置する。第１の被洗浄面に第１の突起を回転接触させ、第２の被洗浄面に第２の突起を回転接触させることによって、被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する。
【０００９】
上記２つの回転軸の回転方向と略直交してこれら２つの回転軸の軸心を含む断面において、第１の被洗浄面と接触する複数の第１の突起の各基端部分を第１の被洗浄面の略垂直方向から被洗浄体に投影した複数の第１領域と、第２の被洗浄面と接触する複数の第２の突起の各基端部分を第２の被洗浄面の略垂直方向から被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲は、２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される。すなわち、第１領域に対する重複範囲の割合（以下、第１重複割合と称する）と、第２領域に対する重複範囲の割合（以下、第２重複割合と称する）とは、何れも８０％以下である。このため、第１又は第２の突起によって押圧される被洗浄体の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になることがなく、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることができる。
【００１０】
なお、第１及び第２の回転軸は、同期するように回転させてもよく、独立に（非同期で）回転させてもよい。
【００１１】
第１及び第２の回転軸を非同期で回転させる場合、各被洗浄面に対する所望の洗浄効果を確保するためには、回転軸の回転中（ブラシローラの回転中）における第１重複割合及び第２重複割合の最大値（以下、突起重複割合最大値と称する）は、５０％以上が好適である。
【００１２】
上記ブラシローラは、ポリビニルアセタール系樹脂多孔質素材によって形成されてもよい。この場合、多孔質素材の気孔径は５０μｍ以上２００μｍ以下が好適であり、多孔質素材の３０％圧縮応力は、４ｋＰａ以上１５ｋＰａ以下が好適である。
【００１３】
また、本発明の１対のブラシローラは、上記洗浄方法又は上記洗浄装置において第１及び第２のブラシローラとして用いられる。第１のロール体と第２のロール体とは、略同一形状であり、第１の突起と第２の突起とは、略同一形状である。複数の第１の突起と複数の第２の突起とは、共通の基本パターンに従ってロール体の外周面に配置され、且つ第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、第１のロール体と第２のロール体とを両者の端面位置を一致させて並べた対比状態でロール体の内径部の軸方向に互いにずれている。
【００１４】
上記１対のブラシローラは、２つの回転軸の軸心と略直交する同一面内に２つのロール体の端面が配置されるように、各回転軸にそれぞれ固定的に支持される。これにより、２つの回転軸を非同期で回転させた場合であっても、ブラシローラの回転中において、上記第１領域と上記第２領域とが被洗浄体の表裏でほぼ一致してしまう状態が発生せず、上記突起重複割合最大値を８０％以下に抑えることができる。
【００１５】
各被洗浄面に対する所望の洗浄効果を確保するため、各ブラシローラにおいて、ロール本体の外周面の回転方向の同一円周上に配置される突起の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体の外周面の軸方向に沿った同一直線上に配置される突起の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起の形状は、ほぼ円柱状が好適であり、突起の頂部の面積は、１πｃｍ２以下が好適である。さらに、突起重複割合最大値は、５０％以上が好適である。
【００１６】
上記基本パターンは、ロール体の外周面の周方向に沿った突起配置列を内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起と他方の突起配置列上の突起とが第２の所定間隔の略１／２だけ周方向にずれるように、上記設定した各突起配置列上に第２の所定間隔毎に複数の突起を配置する配置パターンであってもよい。この場合、第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、上記対比状態で第１の所定間隔の略１／２だけ軸方向にずれていることが好適である。このように２つの配置パターンをずらして設定することにより、非同期でのブラシローラの回転中における突起重複割合最大値を最小に抑えることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被洗浄体を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体に与えるダメージを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る１対のブラシローラによって被洗浄体を洗浄する状態を示す斜視図である。
【図２】図１のブラシローラの側面図である。
【図３】スクラブ洗浄時の突起の変形状態を回転軸の軸方向から視た正面図である。
【図４】第１領域と第２領域との重複範囲を示す断面図である。
【図５】第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとを、各ロール体の外周面を平面状に展開して示す図である。
【図６】図２のブラシローラを成形するための型を示す斜視図である。
【図７】図２のブラシローラの製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図１では突起の図示を省略している。
【００２０】
図１〜図４に示すように、スクラブ洗浄の対象となる被洗浄体１０は、薄肉円盤状のウェハであり、第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂとを表裏に有する。
【００２１】
スクラブ洗浄を行う左右１対のブラシローラ１（第１のブラシローラ１Ａと第２のブラシローラ１Ｂ）は、略円筒形状のロール体３（第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂ）と、ロール体３（３Ａ，３Ｂ）の外周面１２（１２Ａ，１２Ｂ）から略均一な密度で一体的に突出する複数の突起５（第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂ）とを有する。各突起５は、円柱形状であり、各ロール体３には、金属やプラスチックなどの硬質な材料によって形成された略円柱状の回転軸２（第１の回転軸２Ａと第２の回転軸２Ｂ）がそれぞれ装着される。なお、突起５の形状は、円柱形状に限定されるものではない。
【００２２】
スクラブ洗浄は、左右の回転軸２を所定距離だけ離間させて略平行に配置し、被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転軸２と略平行に配置した状態で左右のロール体３（第１のロール体３Ａの突起５Ａと第２のロール体３Ｂの突起５Ｂ）の間に被洗浄体１０を挟み、被洗浄面１１（第１の被洗浄面１１Ａと第２の被洗浄面１１Ｂ）に洗浄液を供給し、左右の回転軸２を相反する方向へそれぞれ回転させる（回転方向を矢印７で示す）とともに、回転軸２と略直交する回転軸６を中心に被洗浄体１０（被洗浄面１１）を回転させる（回転方向を矢印８で示す）ことにより行われる。回転する第１の被洗浄面１１Ａに第１のロール体３Ａの突起５Ａが回転接触することにより、第１の被洗浄面１１Ａがスクラブ洗浄され、回転する第２の被洗浄面１１Ｂに第２のロール体３Ｂの突起５Ｂが回転接触することにより、第２の被洗浄面１１Ｂがスクラブ洗浄される。
【００２３】
なお、１対のブラシローラ１の配置は、上述のような起立した左右の配置に限定されるものではなく、例えば、１対のブラシローラ１を上下に配置したり、斜め方向に配置するなど、様々な態様で配置することが可能である。また、被洗浄体１０の回転軸６は、ブラシローラ１の回転軸２と略直交するように設定すればよく、例えば、１対のブラシローラ１及びその回転軸２を略水平方向に配置した場合には、被洗浄体１０の回転軸６を略鉛直方向に設定すればよい。また、第１及び第２の回転軸２Ａ、２Ｂは、同期するように回転させてもよく、独立に（非同期で）回転させてもよい。
【００２４】
ブラシローラ１（ロール体３及び突起５）は、含水状態で弾性を有するポリビニルアセタール系多孔質素材（ＰＶＡｔ系多孔質素材）から成る。ＰＶＡｔ系多孔質素材は、乾燥状態で硬化し、湿潤状態で軟化する。また、ＰＶＡｔ系多孔質素材は、吸水性及び保水性に優れ、湿潤時に好ましい柔軟性と適度な反発弾性を示し、耐磨耗性にも優れている。回転軸２はロール体３の内径部に挿通され、ロール体３を固定的に支持する。例えば、回転軸２の外周面とロール体３の内周面とを接着剤によって固着してもよく、また、回転軸２の外径をロール体３の内径よりも大きく形成し、回転軸２をロール体３の内径部に圧入することにより、ロール体３の弾性力によってロール体３を回転軸２に固定的に支持させてもよい。さらには、ロール体３を製造する際に、図６に示す芯棒２９の代わりに回転軸２を使用することによって、ロール体３を回転軸２に固着または支持させてもよい。この場合、反応後のブラシローラ１（ロール体３）は、回転軸２を伴った状態のまま型２１から取り出され水洗される。このような固定的な支持により、ロール体３は、回転軸２と共に回転する。
【００２５】
図３に示すように、スクラブ洗浄中において、第１及び第２の突起５Ａ，５Ｂは、第１及び第２の被洗浄面１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ当接して回転方向７の後方へ弾性変形する。このとき、第１の突起５Ａは第１の被洗浄面１１Ａを押圧し、第２の突起５Ｂは第２の被洗浄面１１Ｂを押圧する。このため、被洗浄体１０の同じ部分が表裏両側から突起５によって同時に押圧される可能性が生じ、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になると、被洗浄体１０が受けるダメージが大きくなるおそれがあり、品質上好ましくない。従って、被洗浄体１０の品質低下を防止するためには、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域のうち表裏両側から同時に押圧される部分の割合が過大になることを抑制する必要がある。
【００２６】
しかし、スクラブ洗浄中の突起５は、回転方向７の後方へ弾性変形しながら被洗浄面１１を押圧するため、第１又は第２の突起５Ａ，５Ｂによって押圧される被洗浄体１０の領域を実測することは極めて困難である。
【００２７】
そこで、本発明では、スクラブ洗浄中の突起５がその突出方向（被洗浄面１１の略直交方向）にのみ圧縮変形して被洗浄面１１に当接したと仮定し、２つの回転軸２Ａ，２Ｂの回転方向と略直交してこれら２つの回転軸２Ａ，２Ｂの軸心を含む断面（図１及び図３のIV-IV矢視断面）において、図４に示すように、第１の被洗浄面１１Ａと接触する複数の第１の突起５Ａの各基端部分を第１の被洗浄面１１Ａの略垂直方向から被洗浄体１０（第１の被洗浄面１１Ａ）に投影した複数の第１領域（距離）Ｌａと、第２の被洗浄面１１Ｂと接触する複数の第２の突起５Ｂの各基端部分を第２の被洗浄面１１Ｂの略垂直方向から被洗浄体１０（第２の被洗浄面１１Ｂ）に投影した複数の第２領域（距離）Ｌｂと、これら第１領域Ｌａと第２領域Ｌｂとが重なる複数の重複範囲（距離）Ｌｐとを判定パラメータとして規定する。そして、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転位置に関わらず、複数の重複範囲Ｌｐのそれぞれが、当該重複領域Ｌｐを含む第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂの何れに対しても８０％以下の範囲となる（Ｌｐ／Ｌａ≦０．８、Ｌｐ／Ｌｂ≦０．８）ように制限する。重複範囲が８０％を超えると、被洗浄体１０が受けるダメージが大きくなり、品質上好ましくないためである。なお、図４では、互いに重なる１対の突起５のみを図示し、他の突起５の図示を省略しているが、他の重なる突起５についても、その重複範囲は８０％以下に制限される。
【００２８】
２つの回転軸２Ａ，２Ｂを同期して回転させる場合、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの相対的な回転位置は経時的に変動しない。従って、回転軸２Ａ，２Ｂが１回転する間において、第１領域Ｌａ及び第２領域Ｌｂに対する重複範囲Ｌｐの割合が８０％を超えないように、ブラシローラ１Ａ，１Ｂ（回転軸２Ａ，２Ｂ）の相対的な回転位置を設定すればよい。
【００２９】
一方、第１及び第２の回転軸２Ａ，２Ｂを非同期で回転させる場合、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの相対的な回転位置は経時的に変動し、上記重複範囲Ｌｐも経時的に変動し、第１領域Ｌａに対する重複範囲Ｌｐの割合（第１重複割合）及び第２領域Ｌｂに対する重複範囲Ｌｐの割合（第２重複割合）も変動する。従って、経時的に変動する第１重複割合及び第２重複割合の最大値（突起重複割合最大値）が８０％を超えないように、第１の突起５Ａ及び第２の突起５Ｂの形状や数や位置等を設定する必要がある。
【００３０】
また、突起重複割合最大値は、５０％以上が好適である。突起重複割合最大値が５０％未満であると、外周面１２Ａ，１２Ｂの一方又は双方において突起５の密度が低下して所望の洗浄効果が得られない可能性が生じるためである。
【００３１】
本実施形態の２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂは、ほぼ同じ形状を有している。すなわち、第１のロール体３Ａと第２のロール体３Ｂとは略同一形状であり、第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂとは略同一の円柱形状である。
【００３２】
また、図５に示すように、複数の第１の突起５Ａと複数の第２の突起５Ｂとは、共通の基本パターンに従ってロール体３Ａ、３Ｂの外周面１１Ａ、１１Ｂにそれぞれ配置されている。基本パターンは、ロール体３の外周面１１の周方向に沿った突起配置列を内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔Ｄ１毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起５と他方の突起配置列上の突起５とが第２の所定間隔Ｄ２の略１／２だけ周方向にずれるように、上記設定した各突起配置列上に第２の所定間隔Ｄ２毎に複数の突起５を配置する配置パターンである。突起配列のこのような基本パターンを採用することによって、被洗浄面１１を効率良く洗浄することができる。なお、図５には突起配置列の中心線１５を図示している。
【００３３】
但し、第１の突起５Ａの配置パターンと第２の突起５Ｂの配置パターンとは、完全に同一ではなく、２つのロール体３Ａ，３Ｂを両者の端面１３Ａ，１３Ｂの位置を一致させて並べた対比状態でロール体３Ａ，３Ｂの内径部の軸方向に互いにずれている。本実施形態では、第１の突起の配置パターンと第２の突起の配置パターンとは、上記対比状態で第１の所定間隔Ｄ１の略１／２だけ軸方向にずれている。
【００３４】
被洗浄面１１に対する所望の洗浄効果を確保するため、ロール本体３の外周面１２の回転方向の同一円周上（同一の突起配置列上）に配置される突起５の数は、４個以上４０個以下が好適であり、ロール本体３の外周面１２の軸方向に沿った同一直線上に配置される突起５の数は、２個以上６０個以下が好適である。また、突起５の頂部の面積は、１πcm２以下が好適である。
【００３５】
１対のブラシローラ１Ａ，１Ｂは、２つの回転軸２Ａ，２Ｂの軸心と略直交する同一面内に２つのロール体３Ａ，３Ｂの端面１３Ａ，１３Ｂが配置されるように、各回転軸２Ａ，２Ｂにそれぞれ固定的に支持される。このローラ挿着状態では、第１の突起５Ａの配置パターンと第２の突起５Ｂの配置パターンとが回転軸２Ａ，２Ｂの軸方向に互いにずれているので、２つの回転軸２Ａ，２Ｂを非同期で回転させた場合であっても、ブラシローラ１Ａ，１Ｂの回転中において、第１領域Ｌａと第２領域Ｌｂとが被洗浄体１０の表裏でほぼ一致してしまう状態が発生せず、上記突起重複割合最大値を８０％以下に抑えることができる。
【００３６】
特に、ローラ挿着状態における配置パターン間のずれが第１の所定間隔Ｄ１の略１／２であるので、非同期でのブラシローラの回転中における突起重複割合最大値を最小に抑えることができる。
【００３７】
ＰＶＡｔ系多孔質素材から成るブラシローラ１は、例えば平均重合度５００〜３０００でケン化度８０％以上のポリビニルアルコール（原料）を一種又はそれ以上混合して水溶液とし、この水溶液に架橋剤としてアルデヒド類、触媒として鉱酸類、及び気孔形成剤として澱粉等を加え、これらの混合液を、図６及び図７に示すような所定の型２１内に注入し、４０〜８０℃で反応させて型２１から取り出した後、水洗により気孔形成剤等を除去することによって得られる。
【００３８】
型２１は、外型２３と内型２５と底板２７と芯棒２９とキャップ３１とを有する。外型２３及び内型２５は、共に円筒状に形成されている。内型２５は、外型２３の内径と同一か又はそれよりも僅かに小さい外径を有し、外型２３内に挿入される。芯棒２９は、内型２５のほぼ中心に挿入される。底板２７は、外型２３及び内型２５の下端を塞ぐと共に、芯棒２９の下端を支持する。キャップ３１は、外型２３の上端の内周面に嵌合される。芯棒２９は、底板２７とキャップ３１とによって位置決めされる。
【００３９】
内型２５の内周面と芯棒２９の外周面との間には、ロール体３を形成するための略円筒状の空間３３が区画される。内型２５には、突起５を形成するための貫通孔３５が複数形成され、各貫通孔３５は空間３３と連通する。混合液は、外型２３とキャップ３１との間に挿入された注型ノズル４３から空間３３へ注入され、空間３３から各貫通孔３５へ流入する。同時に、貫通孔３５内の空気は、空間３３へ移動し、空間３３の上端から大気へ放出される。これにより、混合液が貫通孔３５の末端まで確実に充填される。
【００４０】
また、適正含水状態におけるブラシローラ１の有する３０％圧縮応力（物性値）は、４ｋＰａ以上１５kＰａ以下のものが好適である。適正含水状態とは、ＰＶＡｔ系多孔質素材が適正な弾力を発揮し得る含水状態をいい、含水率（乾燥状態に対する含水状態の重量％）が、およそ１００％〜１５００％の範囲で得られる。また、３０％圧縮応力とは、適正含水状態のＰＶＡｔ系多孔質素材を、両端面間の距離（長手方向の高さ）が３０ｍｍとなるように切断し、端面全体に荷重がかかるようにデジタル式荷重測定器にセットし、長手方向に３０％（９ｍｍ）押し潰した時の荷重を計測し、該荷重を端面の面積で割った値として得られる。
【００４１】
また、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、その内部組織の気孔率が８０％以上９５％以下、平均気孔径が５０μｍ以上２００μｍ以下のものが好適である。
【００４２】
気孔率が８０％より小さいと、湿潤時の柔軟性が不十分となり、また、気孔率が９５％より大きいと、実用的強度に乏しく、何れも洗浄用途には適さないためである。また、平均気孔径が５０μｍよりも小さいと、湿潤時の弾性が不足して十分なブラッシング効果が得られず、２００μｍを超えると、目が粗すぎて精密洗浄には不適当なためである。
【００４３】
上記気孔率とは、乾燥機で十分に乾燥された乾燥状態の直方体のＰＶＡｔ系多孔質素材を乾式自動密時計にて測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式（１）にて算出される値である。
【００４４】
気孔率（％）＝（見掛け体積−真体積）／見掛け体積×１００…（１）
【００４５】
また、上記平均気孔径は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の内部組織に存在する複数の気孔の径の平均値である。本実施形態では、複数の気孔から所定の基準で抽出した所定数の気孔の長径（各気孔の長手方向の距離）の平均値を平均気孔径と定義し、例えば、以下の測定方法によって求めることができる。
【００４６】
ブラシローラ１を所定位置で切断し、その切断面に露出した内部組織を電子顕微鏡で撮影する。次に、撮影写真に所定の測定範囲を設定し、その測定範囲内に存在する複数の気孔の中から長径が大きい順に２０個の気孔を抽出する。次に、抽出した２０個の気孔の各長径を測定する。最後に、２０個の測定値のうち大きい方から数えて１１番目から２０番目までの測定値の平均を、平均気孔径として算出する。
【００４７】
さらに、ＰＶＡｔ系多孔質素材としては、見掛け密度が０．０６ｇ／ｃｍ３以上であり、保水率が６００％以上のものが好適である。
【００４８】
上記見掛け密度は、所定形状（例えば矩形）のＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（ドライ重量）と適正含水状態での外形寸法とを測定し、外形寸法から体積（ウエット体積）を算出し、ドライ重量をウエット体積で割った値として得られる。
【００４９】
また、保水率は、ＰＶＡｔ系多孔質素材の乾燥状態での重量（乾燥重量）と充分に含水した状態での重量（ウエット重量）とを測定し、次式（２）によって算出される値である。
【００５０】
保水率（％）＝（ウエット重量−ドライ重量）／ドライ重量×１００…（２）
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、被洗浄体１０を表裏両側から同時にスクラブ洗浄する洗浄工程において、被洗浄体１０に与えるダメージを低減させることができる。
【００５２】
なお、本発明は、一例として説明した上述の実施形態、及びその変形例に限定されることはなく、上述の実施形態等以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
【００５３】
例えば、突起５の形状や基本パターンは上記に限定されず任意である。また、２つのブラシローラ１Ａ，１Ｂに異なる基本パターンで突起５を配置してもよく、第１の突起５Ａと第２の突起５Ｂとを異なる形状や大きさに設定してもよい。また、第１のロール体２Ａと第２のロール体２Ｂとを異なる大きさに設定してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１，１Ａ，１Ｂ…ブラシローラ、２，２Ａ，２Ｂ…回転軸、３，３Ａ，３Ｂ…ロール体、５，５Ａ，５Ｂ…突起、１０…被洗浄体、１１，１１Ａ，１１Ｂ…被洗浄面、１２，１２Ａ，１２Ｂ…外周面、Ｌａ…第１領域、Ｌｂ…第２領域、Ｌｐ…重複領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとが湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成され、前記第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と該第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有するとともに、前記第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で該第１の回転軸に固定的に支持され、前記第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と該第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有するとともに、前記第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で該第２の回転軸に固定的に支持され、前記２つの回転軸を、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転させ、第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体を、前記２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置し、前記第１の被洗浄面に前記第１の突起を回転接触させ、前記第２の被洗浄面に前記第２の突起を回転接触させることによって、前記被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する被洗浄体の洗浄方法であって、
前記２つの回転軸の回転方向と略直交して該２つの回転軸の軸心を含む断面において、前記第１の被洗浄面と接触する前記複数の第１の突起の各基端部分を該第１の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第１領域と、前記第２の被洗浄面と接触する前記複数の第２の突起の各基端部分を該第２の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲のそれぞれは、前記２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される
ことを特徴とする被洗浄体の洗浄方法。
【請求項２】
対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとを備え、これら１対のブラシローラは、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成され、前記第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と該第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有するとともに、前記第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で該第１の回転軸に固定的に支持され、前記第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と該第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有するとともに、前記第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で該第２の回転軸に固定的に支持され、前記２つの回転軸は、互いに略平行に配置された状態で相反する方向に回転し、第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体は、前記２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置され、前記第１の被洗浄面に前記第１の突起が回転接触し、前記第２の被洗浄面に前記第２の突起が回転接触することによって、前記被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する被洗浄体の洗浄装置であって、
前記２つの回転軸の回転方向と略直交して該２つの回転軸の軸心を含む断面において、前記第１の被洗浄面と接触する前記複数の第１の突起の各基端部分を該第１の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第１領域と、前記第２の被洗浄面と接触する前記複数の第２の突起の各基端部分を該第２の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲のそれぞれは、前記２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される
ことを特徴とする被洗浄体の洗浄装置。
【請求項３】
請求項１に記載された洗浄方法又は請求項２に記載された洗浄装置において第１及び第２のブラシローラとして用いられる１対のブラシローラであって、
前記第１のロール体と前記第２のロール体とは、略同一形状であり、
前記第１の突起と前記第２の突起とは、略同一形状であり、
前記複数の第１の突起と前記複数の第２の突起とは、共通の基本パターンに従って前記ロール体の外周面に配置され、且つ前記第１の突起の配置パターンと前記第２の突起の配置パターンとは、前記第１のロール体と前記第２のロール体とを両者の端面位置を一致させて並べた対比状態で前記ロール体の内径部の軸方向に互いにずれている
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【請求項４】
請求項３に記載の１対のブラシローラであって、
前記基本パターンは、前記ロール体の外周面の周方向に沿った突起配置列を前記内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起と他方の突起配置列上の突起とが第２の所定間隔の略１／２だけ前記周方向にずれるように、前記設定した各突起配置列上に前記第２の所定間隔毎に複数の突起を配置する配置パターンであり、
前記第１の突起の配置パターンと前記第２の突起の配置パターンとは、前記対比状態で前記第１の所定間隔の略１／２だけ前記軸方向にずれている
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の１対のブラシローラであって、
前記１対のブラシローラは、前記２つの回転軸の軸心と略直交する同一面内に前記２つのロール体の端面が配置されるように前記２つの回転軸にそれぞれ固定的に支持され、
前記２つの回転軸の回転中において、前記第１領域に対する前記重複範囲の割合の最大値と前記第２領域に対する前記重複範囲の割合の最大値とは、ともに５０％以上である
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【請求項１】
対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとが湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成され、前記第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と該第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有するとともに、前記第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で該第１の回転軸に固定的に支持され、前記第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と該第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有するとともに、前記第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で該第２の回転軸に固定的に支持され、前記２つの回転軸を、互いに略平行に配置した状態で相反する方向に回転させ、第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体を、前記２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置し、前記第１の被洗浄面に前記第１の突起を回転接触させ、前記第２の被洗浄面に前記第２の突起を回転接触させることによって、前記被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する被洗浄体の洗浄方法であって、
前記２つの回転軸の回転方向と略直交して該２つの回転軸の軸心を含む断面において、前記第１の被洗浄面と接触する前記複数の第１の突起の各基端部分を該第１の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第１領域と、前記第２の被洗浄面と接触する前記複数の第２の突起の各基端部分を該第２の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲のそれぞれは、前記２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される
ことを特徴とする被洗浄体の洗浄方法。
【請求項２】
対となる第１のブラシローラと第２のブラシローラとを備え、これら１対のブラシローラは、湿潤状態で弾性を有する多孔質素材によってそれぞれ形成され、前記第１のブラシローラは、略円筒形状の第１のロール体と該第１のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第１の突起とを有するとともに、前記第１のロール体の内径部に第１の回転軸を挿通した状態で該第１の回転軸に固定的に支持され、前記第２のブラシローラは、略円筒形状の第２のロール体と該第２のロール体の外周面から略均一な密度で一体的に突出する複数の第２の突起とを有するとともに、前記第２のロール体の内径部に第２の回転軸を挿通した状態で該第２の回転軸に固定的に支持され、前記２つの回転軸は、互いに略平行に配置された状態で相反する方向に回転し、第１の被洗浄面と第２の被洗浄面とを表裏に有する薄肉平板状の被洗浄体は、前記２つの回転軸と略平行な姿勢で前記１対のブラシローラの間に配置され、前記第１の被洗浄面に前記第１の突起が回転接触し、前記第２の被洗浄面に前記第２の突起が回転接触することによって、前記被洗浄体を表裏両側から同時に洗浄する被洗浄体の洗浄装置であって、
前記２つの回転軸の回転方向と略直交して該２つの回転軸の軸心を含む断面において、前記第１の被洗浄面と接触する前記複数の第１の突起の各基端部分を該第１の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第１領域と、前記第２の被洗浄面と接触する前記複数の第２の突起の各基端部分を該第２の被洗浄面の略垂直方向から前記被洗浄体に投影した複数の第２領域とが重なる複数の重複範囲のそれぞれは、前記２つのブラシローラの回転位置に関わらず、当該重複範囲を含む第１領域及び第２領域の何れに対しても８０％以下の範囲に制限される
ことを特徴とする被洗浄体の洗浄装置。
【請求項３】
請求項１に記載された洗浄方法又は請求項２に記載された洗浄装置において第１及び第２のブラシローラとして用いられる１対のブラシローラであって、
前記第１のロール体と前記第２のロール体とは、略同一形状であり、
前記第１の突起と前記第２の突起とは、略同一形状であり、
前記複数の第１の突起と前記複数の第２の突起とは、共通の基本パターンに従って前記ロール体の外周面に配置され、且つ前記第１の突起の配置パターンと前記第２の突起の配置パターンとは、前記第１のロール体と前記第２のロール体とを両者の端面位置を一致させて並べた対比状態で前記ロール体の内径部の軸方向に互いにずれている
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【請求項４】
請求項３に記載の１対のブラシローラであって、
前記基本パターンは、前記ロール体の外周面の周方向に沿った突起配置列を前記内径部の軸方向に沿って第１の所定間隔毎に複数設定し、隣接する２つの突起配置列において、一方の突起配置列上の突起と他方の突起配置列上の突起とが第２の所定間隔の略１／２だけ前記周方向にずれるように、前記設定した各突起配置列上に前記第２の所定間隔毎に複数の突起を配置する配置パターンであり、
前記第１の突起の配置パターンと前記第２の突起の配置パターンとは、前記対比状態で前記第１の所定間隔の略１／２だけ前記軸方向にずれている
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【請求項５】
請求項３又は請求項４に記載の１対のブラシローラであって、
前記１対のブラシローラは、前記２つの回転軸の軸心と略直交する同一面内に前記２つのロール体の端面が配置されるように前記２つの回転軸にそれぞれ固定的に支持され、
前記２つの回転軸の回転中において、前記第１領域に対する前記重複範囲の割合の最大値と前記第２領域に対する前記重複範囲の割合の最大値とは、ともに５０％以上である
ことを特徴とする１対のブラシローラ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−５２３６８（Ｐ２０１３−５２３６８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９３５１８（Ｐ２０１１−１９３５１８）
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５００００４０６９）アイオン株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月６日（２０１１．９．６）
【出願人】（５００００４０６９）アイオン株式会社 (12)
【Ｆターム（参考）】
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