JP2011105824A

JP2011105824A - 硬質表面用洗浄剤組成物

Info

Publication number: JP2011105824A
Application number: JP2009260908A
Authority: JP
Inventors: Toshiichi Nabeshima; 敏一鍋島
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2009-11-16
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】研磨液の液性に関係なく使用でき、硬質表面に磨りこまれたパーティクルの除去性にも優れた洗浄剤組成物を提供する。
【解決手段】下記一般式（１）で示される非イオン界面活性剤（Ａ）０．０１〜３０重量％、有機ホスホン酸又はこれらの塩（Ｂ）０．１〜３０重量％、芳香族炭化水素系スルホン酸又はこれらの塩（Ｃ）０．１〜３０重量％が配合されてなるものとする。
Ｒ−Ｏ−（ＰＯ）ｍ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜３０の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基を示し、ＰＯはプロピレンオキサイド、ＥＯはエチレンオキサイドを示し、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、ｍは０≦ｍ≦２０の範囲の数であり、ｎは０≦ｎ≦２０の範囲の数であり、ｍ＋ｎ≧２である。）
【選択図】なし

Description

本発明は、硬質表面用洗浄剤組成物に関し、詳しくはハードディスクドライブに用いられるアルミなどの金属基板やガラス基板などの硬質表面に付着した研磨材粒子を安全且つ有効に除去することができる硬質表面洗浄剤組成物、及びこれらを用いた洗浄方法に関する。

近年、ハードディスクドライブにおいては、記憶容量の高密度化、ドライブサイズの小型化が進んでおり、記録媒体の基材として用いられるアルミ基板やガラス基板の表面の平滑性やパーティクル残りに対する要求が高くなってきている。

硬質表面の平滑化には、シリカ、酸化セリウム、アルミナなどの微粒子を研磨材として含んだ研磨液を用いた研磨が行われる。最近では、平滑性向上のため研磨材がより微粒子化してきており、微粒子化したパーティクルは従来以上に基板表面へ付着しやすくなることから、そのようなパーティクル除去性に優れた洗浄剤組成物が要求されている。

従来、これらの洗浄剤組成物としては、水、アルカリ及び／又はアルカリビルダー、非イオン界面活性剤、必要に応じてアニオン界面活性剤やキレート剤が使用されており、多数の洗浄剤組成物及びそれを用いた洗浄方法が開示されている（例えば、特許文献１〜３）。

しかしながら、特許文献１で提案されている組成物はアルカリ型であり、酸性の研磨液には研磨材粒子の凝集により、洗浄設備に研磨材が沈降したり、基材に研磨材が再付着するなどの問題が発生する。また、特許文献２で提案されている洗浄剤組成物は水溶性アミン化合物を含んでおり、アルカリ性を示すことから、上記特許文献１のものと同様、酸性の研磨液には使用できない。また、特許文献３のものは界面活性剤を含有していない洗浄剤組成物であるため、洗浄液の浸透力が良くない。すなわち、研磨材が微粒子化しており、硬質表面に磨りこまれたパーティクルの除去性には不十分である。
特開２００９−８４５６５号公報特開２００９−８４５０９号公報特開平１１−３４０１８２号公報

本発明は、上記に鑑みて、研磨液の液性に関係なく使用できるように、全ｐＨ領域に調整できる水系洗浄剤組成物として構成され、かつ、界面活性剤を配合することで硬質表面に磨りこまれたパーティクルの除去性にも優れた洗浄剤組成物を提供することを目的とする。

本発明の洗浄剤組成物は、上記の課題を解決するために、下記一般式（１）で示される非イオン界面活性剤（Ａ）０．０１〜３０重量％、有機ホスホン酸又はこれらの塩（Ｂ）０．１〜３０重量％、芳香族炭化水素系スルホン酸又はこれらの塩（Ｃ）０．１〜３０重量％が配合されてなるものとする。

Ｒ−Ｏ−（ＰＯ）ｍ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜３０の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基を示し、ＰＯはプロピレンオキサイド、ＥＯはエチレンオキサイドを示し、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、ｍは０≦ｍ≦２０の範囲の数であり、ｎは０≦ｎ≦２０の範囲の数であり、ｍ＋ｎ≧２である。なお、Ｒ−Ｏ−（ＰＯ）ｍ−（ＥＯ）ｎは、ブロックまたはランダムのいずれでもよく、ＰＯとＥＯのいずれが先でもよい。）

上記本発明の洗浄剤組成物において、非イオン界面活性剤（Ａ）は、一般式（１）のＲが炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基であることが好ましい。

その炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基は、モノスチレン化フェニル基、ジスチレン化フェニル基、及びトリスチレン化フェニル基から選択された１種以上であることが特に好ましい。

本発明の洗浄剤組成物は、硬質表面を研磨した後に硬質表面に残る、研磨材及び／又は研磨片の微粒子の除去に好適に用いられる。

本発明の洗浄剤組成物は、研磨液の液性に関係なく使用でき、硬質表面に磨りこまれたパーティクルの除去性に優れたものとなる。

本発明に用いられる非イオン界面活性剤（Ａ）は、炭素数１〜３０の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したものである。

一般式（１）において、Ｒで示されるアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコデシル、ヘキコシル、ドコシル、トリコシル、テトラコシル、ペンタコシル、ヘキサコシル、ヘプタコシル、オクタコシル、ノナコシル、および、トリアコシルなどが挙げられる。

アルケニル基としては、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、テトラデセニル、ペンタデセニル、ヘキサデセニル、ヘプタデセニル、オクタデニセニル、ノナデセニル、エイコセニル、ヘキコセニル、ドコセニル、トリコセニル、テトラコセニル、ペンタコセニル、ヘキサコセニル、ヘプタコセニル、オクタコセニル及びノナコセニルおよび、トリアコセニルなどが挙げられる。

芳香族炭化水素基としては、フェニル、メチルフェニル、ジメチルフェニル、エチルフェノル、プロピルフェニル、ブチルフェニル、ペンチルフェニル、ヘキシルフェニル、ヘプチルフェニル、オクチルフェニル、ノニルフェニル、デシルフェニル、ウンデシルフェニル、ドデシルフェニル、トリデシルフェニル、テトラデシルフェニル、ペンタデシルフェニル、ヘキサデシルフェニル、ヘプタデシルフェニル、オクタデシルフェニル、ノナデシルフェニル、エイコデシルフェニル、ヘキコシルフェニル、ドコシルフェニル、トリコシルフェニル、テトラコシルフェニル、モノスチレン化フェニル、ジスチレン化フェニル、トリスチレン化フェニル、ナフチル、メチルナフチル、エチルナフチル、プロピルナフチル、ブチルナフチル、ペンチルナフチル、ヘキシルナフチル、ヘプチルナフチル、オクチルナフチル、ノニルナフチル、デシルナフチル、ウンデシルナフチル、ドデシルナフチル、トリデシルナフチル、テトラデシルナフチル、ペンタデシルナフチル、ヘキサデシルナフチル、ヘプタデシルナフチル、オクタデシルナフチル、ノナデシルナフチル、エイコデシルナフチル、アントラセニル、フェナントラセニル、テトラセニル、クリセニル、ペンタセニル、ヘキサセニル、および、へプタセニルなどが挙げられる。

これらの炭化水素基のうち、芳香族炭化水素基が好ましく、パーティクルの分散性に優れる。芳香族炭化水素基の中でも、モノスチレン化フェニル、ジスチレン化フェニル、トリスチレン化フェニルが好ましく、複数の独立したベンゼン環が立体障害となり、吸着したパーティクルの分散安定性を長期的に維持できる。

本発明では、特にエチレンオキサイドの平均付加モル数ｎが０≦ｎ≦２０の範囲のものを使用する。好ましくは、２≦ｎ≦１５の範囲とする。ｎが２０を超えると親水性が増し、油性汚染物への洗浄性が低下する。また、プロピレンオキサイドの平均付加モル数ｍは０≦ｍ≦２０の範囲にあるものを使用し、好ましくは、０≦ｍ≦５の範囲とする。ｍが２０を超えると疎水性が増し、洗浄剤のすすぎ性が低下する。

これらの非イオン界面活性剤は、単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。

次に本発明に用いられる有機ホスホン酸（Ｂ）は特に限定されるものではないが、例としては、エタン−１，１−ジホスホン酸、エタン−１，１，２−トリホスホン酸、１−ヒドロキシエタン−１，１−ジホスホン酸（ＨＥＤＰ）、エタンヒドロキシ−１，１，２−トリホスホン酸、エタン−１，２−ジカルボキシ−１，２−ジホスホン酸、メタンヒドロキシホスホン酸、ニトリロトリメチレンホスホン酸（ＮＴＭＰ）、３−カルボキシ−３−ホスホノヘキサン二酸（ＰＢＴＣ）、エチレンジアミンテトラキスメチレンホスホン酸等が挙げられる。

また、塩の種類としては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどの金属イオンの塩、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、エチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、エチルジエタノールアミンなどのオニウムイオンの塩、および酸型（水素原子など）が挙げられる。好ましくは、ナトリウム、カリウム、アンモニア、モノエタノールアミン、ジエタノールアミンの塩である。

これらの有機ホスホン酸又はこれらの塩は、単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。

本発明に用いられる芳香族炭化水素系スルホン酸（Ｃ）は特に限定されるものではないが、例としては、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸、ジメチルベンゼンスルホン酸、クメンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、ヒドロキシルベンゼンスルホン酸、ナフトールスルホン酸などが挙げられる。

これらの芳香族炭化水素系スルホン酸又はこれらの塩は、単独で用いても２種以上を混合して用いてもよい。

本発明の洗浄剤組成物の構成成分（Ａ）〜（Ｃ）の配合割合としては、（Ａ）非イオン界面活性剤は０．０１〜３０重量％が好ましく、更に好ましくは、０．１〜１０重量％である。０．０１重量％未満では洗浄剤の浸透力が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤除去性（すすぎ性）に劣る傾向がある。

次に（Ｂ）有機ホスホン酸又はこれらの塩は０．１〜３０重量％が好ましく、更に好ましくは、０．５〜１５重量％である。０．１重量％未満ではパーティクルの除去性が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤に溶解しにくくなる。

また（Ｃ）芳香族炭化水素系スルホン酸又はこれらの塩は０．１〜３０重量％が好ましく、更に好ましくは、０．５〜１５重量％である。０．１重量％未満ではパーティクルの除去性が発揮されず、３０重量％を超えると洗浄剤に溶解しにくくなる。

本発明の洗浄剤組成物には、本発明の目的から外れない範囲内で、公知の消泡剤、防腐剤、防錆剤、酸化防止剤、ｐＨ調整剤等を添加して使用してもよい。

消泡剤としては、シリコーン系、高級アルコール系、ポリグリコール系、鉱物油系等、種々の公知のものを使用することができる。

また、本発明の目的から外れない範囲内であれば、公知の陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、フッ素系界面活性剤を併用することもできる。

さらに、必要に応じてＫＯＨ、ＮａＯＨや水酸化テトラアルキルアンモニウム等のアルカリ剤を単独で又は複数組み合わせて添加し、強アルカリ洗浄剤として使用することもできる。

本発明の洗浄剤組成物は、通常、使用の際に水で２〜２００倍、好ましくは５〜５０倍に希釈する。２倍未満では、洗浄剤のすすぎ性に多大な労力を要し、２００倍を超える場合は洗浄性が劣る。

本発明が洗浄対象とする素材は、シリコン、石英、水晶、ガラス、ガリウム−ヒ素、セラミック、アルミなどの硬質表面を有する電子部品関連材料であり、詳しくは、ガラス、アルミ、シリコンなどの基板でハードディスクドライブに用いられるサブストレート或いはメディアなどである。

本発明が対象とする主な汚染物質は研磨剤であり、使用する砥粒に制限はなく、シリカ、酸化セリウム、アルミナ、炭化ケイ素、酸化ジルコニウム、シリコン、ダイヤモンドなどが挙げられる。

本発明の洗浄剤組成物の使用に際しては、前述したように、水で２〜２００倍に希釈され、その後、浸漬洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄、スクラブ洗浄、噴流洗浄、スプレー洗浄、手拭き洗浄等各種の洗浄方法を特に限定なく、単独で、又は組み合わせて用いることが可能である。

次に、本発明を実施例および比較例に基づいて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

下記［表１］の各洗浄剤組成物を調製し、以下の効果例−１〜４の各評価を行った。結果を表２に示す。

効果例−１．パーティクル分散性１「研磨材の分散性」
［表１］の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、その溶液１００ｇに対して酸化セリウム（ＡＣＧセイミケミカル社製、平均粒子径１μｍ）０．１ｇを配合し、１００ｍｌの有栓メスシリンダーに入れ撹拌後、２５℃で２４時間静置し、研磨砥粒の分散状態を確認した。

上層にできる透明な水層の体積が０ｍｌである、分散体積１００％の場合、良好な分散状態を示し、パーティクルの再付着防止が可能である。上層にできる透明な水層の体積が３０ｍｌ以上である、分散体積７０％以下の場合、砥粒の沈降が一部発生しており、パーティクルの凝集により、洗浄性に影響を与える。

効果例−２．パーティクル分散性２「研磨剤混入洗浄液のゼータ電位」
［表１］の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、その溶液１００ｇに対してコロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド社製、平均粒子径１５ｎｍ、アルカリ性分散スラリー）固形分換算値で２ｇを配合し、撹拌後、ゼータ電位を測定した（大塚電子社製、ＥＬＳＺ−１）。

ゼータ電位が、ｂｌａｎｋ（水のみ）の値より低い場合、更にパーティクルの良好な分散状態であることを示し、パーティクルの再付着防止に良好に働く。ゼータ電位が、ｂｌａｎｋ（水のみ）の値より高い場合、パーティクルの分散性に影響を与える可能性が発生する。

効果例−３．パーティクル分散性３「研磨剤混入洗浄液のゼータ電位」
［表１］の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、その溶液１００ｇに対してコロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド社製、平均粒子径８０ｎｍ、酸性分散スラリー）固形分換算値で２ｇを配合し、撹拌後、ゼータ電位を測定した（大塚電子社製、ＥＬＳＺ−１）。

ゼータ電位が、絶対値で約２０ｍＶ以上の場合、粒子間のポテンシャルが１５ｋＴ（ｋ：ボルツマン定数，Ｔ：絶対温度）以上となり、粒子は相互に分散しやすくなる。

ゼータ電位が、絶対値で約２０ｍＶ以下の場合、粒子が相互に凝集しやすくなり、洗浄性に影響を与える。

効果例−４．洗浄試験
ガラス基板（２．５インチ）、コロイダルシリカ（フジミインコーポレーテッド社製、平均粒子径８０ｎｍ、アルカリ性分散スラリー）を塗布し、テストピースとした。

［表１］の各洗浄剤の水５０倍希釈品を作製し、４０℃に調温して上記テストピースを浸漬し、４０ＫＨｚ、３００Ｗにて３分間超音波洗浄を実施した。その後、イオン交換水を用い、２５℃で３分間浸漬して超音波洗浄した。上記処理後、ガラス基板表面の砥粒及び洗浄剤の残渣面積率（％）を目視にて判定し、洗浄性とすすぎ性を比較した。

洗浄性の砥粒残渣面積が０％の場合、パーティクルが完全に除去できている状態であり、洗浄性に優れる。砥粒残渣面積が大きくなれば、洗浄不良を示す。

すすぎ性の洗浄剤残渣面積が０％の場合、洗浄剤成分が完全に除去できている状態であり、すすぎ性に優れる。洗浄剤残渣面積が大きくなれば、すすぎ不良を示す。

Claims

下記一般式（１）で示される非イオン界面活性剤（Ａ）０．０１〜３０重量％、有機ホスホン酸又はこれらの塩（Ｂ）０．１〜３０重量％、芳香族炭化水素系スルホン酸又はこれらの塩（Ｃ）０．１〜３０重量％が配合されてなる洗浄剤組成物。
Ｒ−Ｏ−（ＰＯ）ｍ−（ＥＯ）ｎ−Ｈ（１）
（式中、Ｒは炭素数１〜３０の直鎖または分岐のアルキル基、アルケニル基または芳香族炭化水素基を示し、ＰＯはプロピレンオキサイド、ＥＯはエチレンオキサイドを示し、ｍ、ｎは平均付加モル数であり、ｍは０≦ｍ≦２０の範囲の数であり、ｎは０≦ｎ≦２０の範囲の数であり、ｍ＋ｎ≧２である。なお、Ｒ−Ｏ−（ＰＯ）ｍ−（ＥＯ）ｎは、ブロックまたはランダムのいずれでもよく、ＰＯとＥＯのいずれが先でもよい。）
前記非イオン界面活性剤（Ａ）は一般式（１）のＲが炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基であることを特徴とする、請求項１に記載の洗浄剤組成物。
前記炭素数６〜３０の芳香族炭化水素基が、モノスチレン化フェニル基、ジスチレン化フェニル基、及びトリスチレン化フェニル基から選択された１種以上であることを特徴とする、請求項２に記載の洗浄剤組成物。
硬質表面を研磨した後に硬質表面に残る、研磨材及び／又は研磨片の微粒子の除去に用いられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄剤組成物。