JP5960439B2 - 除塵洗浄液およびそれを用いた洗浄方法 - Google Patents
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Description
本発明は、パーティクル付着低減機能を有する除塵洗浄液およびそれを用いた洗浄方法に関する。
金属、ガラス、セラミックス、プラスチック、または織物などの基材の表面に付着した汚染物質を除去するためにフッ素系溶剤、フッ素系溶剤と他の一般的な洗浄溶剤との混合溶剤が使われている。
特許文献１には、少なくとも１種の部分的フッ素化エーテル化合物を含む洗浄組成物およびこのような組成物を使用して基材表面から汚染物質を除去する方法が記載されている。これらは単独で、あるいは他の一般的な洗浄溶剤（たとえば、アルコール類、エーテル類、アルカン類、アルケン類、ペルフルオロカーボン類、過フッ素化第三級アミン類、ペルフルオロエーテル類、シクロアルカン類、エステル類、ケトン類、芳香族炭化水素、シロキサン類、ヒドロクロロカーボン類、ヒドロクロロフルオロカーボン類、およびヒドロフルオロカーボン類）と組み合わせて使用することができると記載されている。
一方、塵や埃、部材からの欠落部、カレット、摩耗粉、無機物、金属酸化物、ポリマー等、洗浄溶剤に溶解し難い粒子（パーティクル）が、洗浄溶剤に浸漬されることで一度は基材から離れるが、基材を洗浄溶剤から引き上げる時に再度そのパーティクルが基材に付着する場合があった。特に、基材が半導体、ウェハ基板（半導体、ＬＥＤ、ハードディスク等に用いられる）、電子機器、医療用具、基板部材、センサー、レンズ等、より精密な洗浄が必要とされる分野ではこれらの再付着されるパーティクルの量を減らすことが求められている。
本発明は、一度基材から除去された塵や埃等のパーティクルが再度基材に付着することを低減する除塵洗浄液を提供する。
本発明の一実施態様によれば、フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含む、パーティクルの付着低減機能を有する除塵洗浄液が提供される。
本発明の別の実施態様によれば、フッ素系溶剤と主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含むパーティクルの付着低減機能を有する除塵洗浄液と、基材とを接触させる工程、上記基材を上記除塵洗浄液から取り出す工程を含む、この基材の表面から汚染物質を除去するための方法が提供される。
本開示によれば、洗浄後のパーティクル付着量を低減させることができるため、より精密な洗浄を行うことができる。
以下、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
本開示の除塵洗浄液は、フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含む。フッ素系溶剤としては、c-C6F11CF2OC2H5,c-C6F11CF2OCH3, 4-CF3-c-C6F10CF2OCH3, C4F9OCH3, c-C6F11OCH3, (CF3)2CFCF2OCH3, (CF3)2CFCF2OC2H5, C8F17OCH3, C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2, CF3CF(OCH3)CF(CF3)2, C5F11OCH3, C5F11OC2H5, C3F7OCH3, C8F17-O-C2F4H, C7F15-O-C2F4H, C6F13-O-C2F4-O-CF2H, C4F9-O-C2F4H, HCF2CF2-O-CF2CF2-O-CF2CF2H, C4F9-O-(CF2)5H, C5F11-O-(CF2)5H, C8F17-O-(CF2)5H, C4F9-O-CF2C(CF3)2CF2H, H(CF2)4-O-(CF2)4H, Cl(CF2)4-O-(CF2)4H, C6F13-O-C2F4H, C4F9-O-(CF2)4-O-(CF2)3H,(C2F5)2CFCF2-O-C2F4H,c-C6F11CF2-O-C2F4H, C4F9-O-C2F4-O-C3F6H, C6F13-O-C4F8H, C6F13-O-C3F6H, C5F11-O-(CF2)4H, C4F9-O-C3F6H, C8F17OCF2OC3F6H, HC3F6OC3F6H, C4F9OC2H5, C2F5CF(OCH3)CF(CF3)2, C2F5CF(OCH3)C3F7, (CF3)2C(OCH3)C3F7, C2F5CCF3(OCH3)C2F5, C3F7OCH3, CF3CF(CF3)OCH3, C3HF6CH(CH3)OC3HF6, C2HF4CH(CH3)OC4HF8, C3HF6CH(CH3)C2F4OCHF2, C2HF4CH(CH3)OCF2C(CF3)CHF2, CF3CH2OCF2CHF2, 等のハイドロフルオロエーテル、CH2FCF2CFH2, CHF2(CF2)2CF2H, CF3CH2CF2CH2CF3, CF3(CFH)2CF2CF3, CF3(CF2)4CF2H, CF3(CF2)5CH2CH3, CH3CF2CH2CF3等のハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）、CF3CF2CHCl2, CClF2CF2CHClF, CCl2FCH3等のハイドロクロロフルオロカーボン（ＨＣＦＣ）、C5F12, C6F14,C7F16, C8F18, CF3-N(C2F4)2O, C2F5-N(C2F4)2O, C3F7-N(C2F4)2O、等のパーフルオロカーボン（ＰＦＣ）、CF3COCF2COCF3, C2F5COC3F7, (CF3)2CFCOCF(CF3)2, (CF3)2CFCOCH(CF3)2等のパーフルオロケトン（ＰＦＫ）、CF3CH=CHC2F5, CF3CF=CH2, C2F5CF=CFCF(OCH3)CF2CF3, CF3CF=CFCF(OCH3)CF3, CHF2CF=CH2, CH3CF=CF2, CH2FCF=CF2, CH2FCH=CF2, CHF2CH=CHF, CF3CF=CFCF3, C2F5CF=CFCF(OCH3)CF2CF3, CF2(OCH3)CF=CF-CH2CF3 等のハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）を使用することができる。
これらのフッ素系溶剤のうち、地球温暖化係数（ＧＷＰ）、オゾン破壊係数（ＯＤＰ）等の環境性およびアルコールとの相溶性等の観点から、ＨＦＥ，ＨＦＣを使用することもできる。
これらのフッ素溶剤のうち、沸点が約３０℃以上、約２００℃以下のものを使用することもできる。
主鎖の炭素数が４以上のアルコールとしては、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノール、１−オクタノール、１−ノナール、１−デカノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−ヘキサノール、３−ヘキサノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、４−ヘプタノール、２−オクタノール、３−オクタノール、４−オクタノール等の主鎖に分岐の無いアルコール、２、２−ジメチル−１−ヘキサノール、３−エチル−１−ブタノール、２、３、ジメチル−１−ペンタノール、４、４−ジメチル−２−ヘキサノール、３−メチル−２−ブタノール、３、４−ジエチル−２−ヘプタノール等の主鎖に分岐のあるアルコールを使用することができる。これらのうちノルマルアルコールを用いてもよい。さらに、主鎖の炭素数が５以上のアルコールを用いることもできる。
また、ハロゲン化アルコール等の、炭素、水素、酸素以外の原子を含むアルコールを用いてもよい。
フッ素系溶剤１０００ｇに対し、主鎖の炭素数が４以上のアルコールは０．０４ｍｏｌ以上、加えることができる。０．０４ｍｏｌ未満の場合、十分な再付着低減機能を有しない場合がある。
アルコールは飽和溶解度以下の添加量とすることもできる。アルコールとフッ素溶剤が２層に分かれた場合、アルコールが上層に来てしまい、そのアルコールへの引火性が懸念されるからである。
本開示の除塵洗浄液は、基材表面から様々の汚染物質を溶解または除去することができる。たとえば、軽炭化水素汚染物質や、鉱油やグリースなどのより高分子の炭化水素汚染物質、ペルフルオロポリエーテル類、ブロモトリフルオロエチレンオリゴマー（ジャイロスコープ液）、クロロトリフルオロエチレンオリゴマー（作動液、滑剤）、シリコーン油、グリース、はんだ融剤、粒子、および精密な、電子機器、金属および医療用具の洗浄で遭遇する他の汚染物質などの材料を除去することができる。
さらに、除去した汚染物質のうち、除塵洗浄液に溶解し難いパーティクルが再度基材表面に付着することを低減することができる。除塵洗浄液は液体の状態で使用することができ、基材を接触させるための既知の任意の技術を使用することができる。たとえば、基材を除塵洗浄液に浸漬させてもよい。また、高温、超音波エネルギー、および／または振動を使用して、洗浄を促進することができる。
汚染した基材を、上述した除塵洗浄液と接触させることによって、本発明の洗浄方法を実行することができる。基材としては有機基材も無機基材も本発明の方法で洗浄することができる。基材の代表例としては、金属、セラミック、ガラス、ポリカーボネート、ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー、および前述の材料の複合材などがある。この方法は、電子部品（たとえば回路板）、光学媒体、磁気媒体、および医療用具の精密な洗浄に特に有用である。
以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
以下に記述するパーティクルの付着量を測定することによって、本発明の除塵洗浄液および方法のパーティクル付着低減機能を評価した。
パーティクルの付着量の測定方法
洗浄液１０００ｇに対し、パーティクルとしてＰｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｌａｔｅｘ（ＰＳＬ）粒子（Ｍｏｒｉｔｅｘ社製 製品名ＤＯ−０５，保証平均粒子径５．０μｍ±０．４μｍ）０．００８ｇを混合した。この洗浄液をスターラーで撹拌しながら（回転速度：１５０〜１７０ｒｐｍ）、清浄なウエハ（４ｉｎｃｈ，Ｓｉベアウエハ）を３秒かけて洗浄液に投入し、４秒浸漬した後、４秒かけて引き上げた。その後、ウエハに付着したＰＳＬ粒子をウエハ表面検査装置（トプコン社製、製品名ＷＭ−７Ｓ）で計測した。
パーティクルの付着量の測定方法
洗浄液１０００ｇに対し、パーティクルとしてＰｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ Ｌａｔｅｘ（ＰＳＬ）粒子（Ｍｏｒｉｔｅｘ社製 製品名ＤＯ−０５，保証平均粒子径５．０μｍ±０．４μｍ）０．００８ｇを混合した。この洗浄液をスターラーで撹拌しながら（回転速度：１５０〜１７０ｒｐｍ）、清浄なウエハ（４ｉｎｃｈ，Ｓｉベアウエハ）を３秒かけて洗浄液に投入し、４秒浸漬した後、４秒かけて引き上げた。その後、ウエハに付着したＰＳＬ粒子をウエハ表面検査装置（トプコン社製、製品名ＷＭ−７Ｓ）で計測した。
実施例１〜４
ＨＦＥ（住友スリーエム社製 製品名 Ｎｏｖｅｃ（商標）高機能性液体７１００）（ＨＦＥ−７１００）１０００ｇに対し、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノールをそれぞれ０．０８３ｍｏｌ混合させて、それぞれ実施例１、２、３、４とした。それぞれ、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
ＨＦＥ（住友スリーエム社製 製品名 Ｎｏｖｅｃ（商標）高機能性液体７１００）（ＨＦＥ−７１００）１０００ｇに対し、１−ブタノール、１−ペンタノール、１−ヘキサノール、１−ヘプタノールをそれぞれ０．０８３ｍｏｌ混合させて、それぞれ実施例１、２、３、４とした。それぞれ、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
比較例１
比較例１としては、ＨＦＥ−７１００に対しイソプロピルアルコールを０．８３ｍｏｌ／ｋｇ添加した住友スリーエム社製 製品名 Ｎｏｖｅｃ（商標）高機能性液体７１ＩＰＡ（ＨＦＥ−７１ＩＰＡ）を使用し、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
比較例１としては、ＨＦＥ−７１００に対しイソプロピルアルコールを０．８３ｍｏｌ／ｋｇ添加した住友スリーエム社製 製品名 Ｎｏｖｅｃ（商標）高機能性液体７１ＩＰＡ（ＨＦＥ−７１ＩＰＡ）を使用し、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
比較例２〜５
ＨＦＥ−７１００ １０００ｇに対し、メタノール（WAKO社製 特級）、エタノール（WAKO社製 特級）、１−プロパノール（WAKO社製 特級）、イソプロピルアルコール（WAKO社製 特級 ２−プロパノール）をそれぞれ０．０８３ｍｏｌ混合させて、それぞれ比較例２、３、４、５とした。それぞれ、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
ＨＦＥ−７１００ １０００ｇに対し、メタノール（WAKO社製 特級）、エタノール（WAKO社製 特級）、１−プロパノール（WAKO社製 特級）、イソプロピルアルコール（WAKO社製 特級 ２−プロパノール）をそれぞれ０．０８３ｍｏｌ混合させて、それぞれ比較例２、３、４、５とした。それぞれ、パーティクルの付着量を測定した。結果を表１に示す。
パーティクルの付着量の比較
実施例３（１−ヘキサノール）の洗浄液のパーティクルの付着量を１とした時の、比較例３（エタノール）の洗浄液のパーティクルの付着量を表１の結果から計算した。その結果を表２に示す。他のフッ素系溶剤（旭硝子社製 製品名アサヒクリンＡＥ-３０００、および三井・デュポンフロロケミカル社製 製品名Ｖｅｒｔｒｅｌ（商標）ＸＦ）でも１−ヘキサノール（０．０８３ｍｏｌ／ｋｇ）を添加した時とエタノール（０．０８３ｍｏｌ／ｋｇ）を添加した時のパーティクルの付着量を測定し、その比を同様に計算した。その結果も表２に示す。
実施例３（１−ヘキサノール）の洗浄液のパーティクルの付着量を１とした時の、比較例３（エタノール）の洗浄液のパーティクルの付着量を表１の結果から計算した。その結果を表２に示す。他のフッ素系溶剤（旭硝子社製 製品名アサヒクリンＡＥ-３０００、および三井・デュポンフロロケミカル社製 製品名Ｖｅｒｔｒｅｌ（商標）ＸＦ）でも１−ヘキサノール（０．０８３ｍｏｌ／ｋｇ）を添加した時とエタノール（０．０８３ｍｏｌ／ｋｇ）を添加した時のパーティクルの付着量を測定し、その比を同様に計算した。その結果も表２に示す。
パーティクルの付着量の測定方法で、ＰＳＬ粒子ではなくＳｉＯ２（扶桑科学工業株式会社、微粉球状シリカ、ＳＰ−１Ｂ、平均粒径１．０μｍ）またはＳｉ３Ｎ４（Ａｌｆａ Ａｅｓａｒ Ａ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｃｏｍｐａｎｙ, Ｓｉｌｉｃｏｎ（４）ｎｉｔｒｉｄｅ, Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ Ｇｒａｄｅ, ９９．８５パーセント（ｍｅｔａｌ ｂａｓｉｓ）, ９４パーセント α−ｐｈａｓｅ）を使った以外は上記と同様にして、実施例３（１−ヘキサノール）および比較例３（エタノール）のパーティクルの付着量を測定し、その比を計算した。その結果を表３に示す。
これらの結果から分かるように、主鎖の炭素数が４以上のアルコールを添加すると、パーティクルの付着量が低くなる。
添加するアルコールの量による付着量の違い
ＨＦＥ７１００ １０００ｇに対し添加する１−ブタノールのモル数を変えて、パーティクルの付着量を測定した。その結果を表４に示す。
ＨＦＥ７１００ １０００ｇに対し添加する１−ブタノールのモル数を変えて、パーティクルの付着量を測定した。その結果を表４に示す。
［項目１］
フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含む、パーティクルの付着低減機能を有する除塵洗浄液。
［項目２］
前記アルコールが主鎖に分岐の無いアルコールである、項目１に記載の除塵洗浄液。
［項目３］
前記アルコールがノルマルアルコールである、項目１または２に記載の除塵洗浄液。
［項目４］
前記フッ素系溶剤１０００ｇに対し、０．０４ｍｏｌ以上の前記アルコールを有する項目１から３の何れか１項に記載の除塵洗浄液。
［項目５］
前記フッ素系溶剤が、ハイドロフルオロエーテル、および／またはハイドロフルオロカーボンである項目１から４の何れか１項に記載の除塵洗浄液。
［項目６］
フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含む、パーティクルの付着低減機能を有する除塵洗浄液と、基材とを接触させる工程、
上記基材を上記除塵洗浄液から取り出す工程、
を含む、前記基材の表面から汚染物質を除去するための方法。
Claims (5)
- フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が４以上のアルコールとを含む、パーティクルの再付着低減機能を有する除塵洗浄液であって、前記フッ素系溶剤が、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロケトン又はハイドロフルオロオレフィンであると共に、ハイドロフルオロエーテルは、c-C 6 F 11 CF 2 OC 2 H 5 , c-C 6 F 11 CF 2 OCH 3 , 4-CF 3 -c-C 6 F 10 CF 2 OCH 3 , C 4 F 9 OCH 3 , c-C 6 F 11 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF 2 OCH 3 , (CF 3 ) 2 CFCF 2 OC 2 H 5 , C 8 F 17 OCH 3 , C 2 F 5 CF(OCH 3 )CF(CF 3 ) 2 , CF 3 CF(OCH 3 )CF(CF 3 ) 2 , C 5 F 11 OCH 3 , C 5 F 11 OC 2 H 5 , C 8 F 17 -O-C 2 F 4 H, C 7 F 15 -O-C 2 F 4 H, C 6 F 13 -O-C 2 F 4 -O-CF 2 H, C 4 F 9 -O-C 2 F 4 H, HCF 2 CF 2 -O-CF 2 CF 2 -O-CF 2 CF 2 H, C 4 F 9 -O-(CF 2 ) 5 H, C 5 F 11 -O-(CF 2 ) 5 H, C 8 F 17 -O-(CF 2 ) 5 H, C 4 F 9 -O-CF 2 C(CF 3 ) 2 CF 2 H, H(CF 2 ) 4 -O-(CF 2 ) 4 H, Cl(CF 2 ) 4 -O-(CF 2 ) 4 H, C 6 F 13 -O-C 2 F 4 H, C 4 F 9 -O-(CF 2 ) 4 -O-(CF 2 ) 3 H,(C 2 F 5 ) 2 CFCF 2 -O-C 2 F 4 H,c-C 6 F 11 CF 2 -O-C 2 F 4 H, C 4 F 9 -O-C 2 F 4 -O-C 3 F 6 H, C 6 F 13 -O-C 4 F 8 H, C 6 F 13 -O-C 3 F 6 H, C 5 F 11 -O-(CF 2 ) 4 H, C 4 F 9 -O-C 3 F 6 H, C 8 F 17 OCF 2 OC 3 F 6 H, HC 3 F 6 OC 3 F 6 H, C 4 F 9 OC 2 H 5 , C 2 F 5 CF(OCH 3 )CF(CF 3 ) 2 , C 2 F 5 CF(OCH 3 )C 3 F 7 , (CF 3 ) 2 C(OCH 3 )C 3 F 7 , C 2 F 5 CCF 3 (OCH 3 )C 2 F 5 , C 3 F 7 OCH 3 , CF 3 CF(CF 3 )OCH 3 , C 3 HF 6 CH(CH 3 )OC 3 HF 6 , C 2 HF 4 CH(CH 3 )OC 4 HF 8 , C 3 HF 6 CH(CH 3 )C 2 F 4 OCHF 2 , C 2 HF 4 CH(CH 3 )OCF 2 C(CF 3 )CHF 2 ,及びCF 3 CH 2 OCF 2 CHF 2 から選択され、前記アルコールがノルマルアルコールである、除塵洗浄液。
- フッ素系溶剤と、主鎖の炭素数が５以上のアルコールとを含む、パーティクルの再付着低減機能を有する除塵洗浄液であって、前記フッ素系溶剤が、ハイドロフルオロエーテル、パーフルオロケトン又はハイドロフルオロオレフィンである、除塵洗浄液。
- 前記アルコールが主鎖に分岐の無いアルコールである、請求項２に記載の除塵洗浄液。
- 前記フッ素系溶剤１０００ｇに対し、０．０４ｍｏｌ以上の前記アルコールを有する請求項１から３の何れか１項に記載の除塵洗浄液。
- 基材の表面から汚染物質を除去するための方法であって、
請求項１から４の何れか１項に記載の除塵洗浄液と、基材とを接触させる工程、
上記基材を上記除塵洗浄液から取り出す工程、
を含む、方法。
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