JPH11179315A - 容器の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリカ粒子の水性分散体、特に半導体ウエハー
の研磨用シリカ粒子の水性分散体などの極めて厳重な品
質管理、特に粗大粒子の混入を避けるための品質管理が
要求されるシリカ粒子の水性分散体を充填するために使
用された容器を、繰り返し使用できるようにし得る経済
的な洗浄方法を提供する。 【解決手段】シリカ粒子の水性分散体を充填する容器と
して使用した容器をアルカリ水溶液で洗浄する方法が提
供される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリカ粒子の水性
分散体を充填し、それを空にした後の容器の洗浄方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シリカ粒子の水性分散体は、化粧品、塗
料、半導体ウェーハの研磨用など多くの分野に使用され
ている。しかし、シリカ粒子の水性分散体、特に半導体
ウエハーの研磨用シリカ粒子の水性分散体は粗大粒子を
極端に嫌うことから、クリーンルームなどで内部の異物
が極端に少ないいわゆるクリーンドラムなどの容器に充
填されている。

【０００３】一方、シリカ粒子の水性分散体の使用後の
空容器には少量のシリカ粒子の水分散体が残り、それら
が乾燥して容器底面や器壁に固着したりする。従って、
容器を繰り返し使用することにより容器底面や器壁に固
着した粒子が脱着して、粗大粒子がシリカ粒子の水性分
散体に多量に含有されることになる。それ故、研磨用シ
リカ粒子の水性分散体の充填に一度使用された容器に該
水性分散体を再充填する場合は、使用済みの容器の底面
や器壁に固着したシリカ粒子を除去する必要がある。除
去方法として、多量の水を用いて洗浄、除去する方法が
ある。しかし、この方法は、多量の水と大がかりな装置
を必要とし、経済的でないので、洗浄等を行わずに容器
は使い捨てにすることが多い。しかしながら、近年、環
境問題などを背景に、容器を再使用することが社会的に
求められている。

【０００４】

【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
シリカ粒子の水性分散体、特に半導体ウエハーの研磨用
シリカ粒子の水性分散体などの極めて厳重な品質管理、
特に粗大粒子の混入を避けるための品質管理が要求され
るシリカ粒子の水性分散体を充填するために使用された
容器を、繰り返し使用できるようにし得る経済的な洗浄
方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記洗
浄方法が提供されて、本発明の上記目的が達成される。 〔１〕シリカ粒子の水性分散体を充填する容器として使
用した容器をアルカリ水溶液で洗浄することを特徴とす
る容器の洗浄方法。 〔２〕容器がプラスチック製である上記〔１〕に記載の
洗浄方法。 以下本発明を詳述するが、それにより本発明の他の目
的、利点および効果が明らかとなるであろう。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、洗浄の対象とな
る容器は、シリカ粒子の水性分散体を充填するために一
般に使用されている金属製、プラスチック製いずれでも
よい。半導体ウエハーの研磨用シリカ粒子の水性分散体
は、鉄など不純物金属を嫌うので、プラスチック製また
は内部がプラスチックでコーティングされた容器(以
後、この両者を合わせて「プラスチック容器」という)
が用いられることが多い。プラスチック容器は、接液部
におけるシリカ粒子の付着量が少なく、付着した粒子も
本発明の洗浄方法により、金属製の容器の場合より容易
に洗浄することができるので、本発明の洗浄方法に好ま
しく適用される。プラスチック容器のプラスチックとし
ては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエ
チレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカー
ボネート樹脂、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂などを挙げ
ることができる。容器の大きさは、特に制限されない
が、通常、容積０．１Ｌ〜１００ｍ³の容器である。シ
リカ粒子の水性分散体を充填する容器として多用される
容器は、容積１Ｌ〜２００Ｌのものであり、本発明の洗
浄方法の好適な対象となり得る。

【０００７】洗浄液として使用するアルカリ水溶液とし
ては、それ自体公知のアルカリ水溶液を用いることがで
きる。具体的には、水酸化リチウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、水酸化セシウムの水溶液を挙げる
ことができる。なかでも、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウムの水溶液が価格、洗浄能力の点から好ましい。

【０００８】上記アルカリ水溶液の濃度は、使用するア
ルカリの種類および洗浄する容器の材質によって異な
り、一概に特定はできないが、おおよそ０．０１〜１８
規定、好ましくは、０．１〜１５規定の範囲であれば、
粘性が大きくなく、取り扱いが容易なので好適に使用で
きる。

【０００９】本発明のアルカリ水溶液による洗浄の際の
温度は、好ましくは０〜１００℃、より好ましくは１０
〜９０℃、さらに好ましくは２０〜８０℃である。温度
があまり低いと洗浄に時間がかかり好ましくない。ま
た、常圧で操作するためには、１００℃以下の温度で行
うことが好ましい。

【００１０】洗浄方法は特に限定されず、例えば容器内
にアルカリ水溶液を充填する方法、アルカリ水溶液を容
器内にスプレーする方法を挙げることができる。前者の
方法が簡単に、且つ確実に洗浄を行うことが出来るので
好ましい。なお、アルカリ水溶液による洗浄に先立ち、
水などで容器内部を予備洗浄しておくことが好ましい。
予備洗浄により、本洗浄で使用するアルカリ水溶液の量
を減らしたり、洗浄時間を短くしたりすることが可能と
なる。アルカリ水溶液を充填する方法で洗浄する場合、
洗浄時間は、好ましくは１分以上、より好ましくは１０
分以上である。容器内の汚れの程度、アルカリ水溶液の
濃度、洗浄温度などを主要因として、容器内壁に固着し
たシリカ粒子を溶解、除去し得る適切な時間を予備的な
実験により設定することができる。また、この方法で洗
浄する場合、超音波、容器の振とう、アルカリ水溶液の
攪拌、ポンプ等によるアルカリ水溶液の循環などの手段
で、アルカリ水溶液を振動ないし流動させることによ
り、短時間で容器内壁に固着したシリカ粒子を除去する
こともできる。アルカリ水溶液をスプレーする場合、例
えば２００Ｌ容器のときは、好ましくは０．１〜１００
０Ｌ／ｍｉｎ、より好ましくは１〜５００Ｌ／ｍｉｎの
流量で、好ましくは０．１〜３００分間、より好ましく
は０．３〜６０分間スプレーすればよい。この場合も、
容器内の汚れの程度、アルカリ水溶液の濃度、洗浄温度
などを主要因として、容器内壁に固着したシリカ粒子を
溶解、除去し得る適切な流量およびスプレイ時間を予備
的な実験により設定することができる。

【００１１】アルカリ洗浄後、容器内部に残留するアル
カリを除去するために、水で洗浄する。但し、次に充填
するシリカ粒子の水性分散体がアルカリ性の場合は、洗
浄に使用するアルカリとしてシリカ粒子の水性分散体の
アルカリと同じものを使用すれば、水による洗浄は、簡
単とすることができ、場合によっては省略することがで
きる。

【００１２】上記アルカリ水溶液を調製するために使用
する水あるいはアルカリ水溶液による洗浄後の水による
洗浄に用いる水は、１．３μｍ以上の異物を除去したも
のが好ましく、特にアルカリ水溶液による洗浄後の水に
よる洗浄に用いる水はフィルター等で完全に異物を除
き、さらに電気伝導率を５μＳ／ｃｍ以下とした水が好
ましい。

【００１３】本発明の洗浄方法が適用される容器に充填
されるシリカ粒子の水性分散体は、特に限定されず、シ
リカ粒子が水性媒体に分散されているものである。シリ
カ粒子の例としては、四塩化珪素を原料とするヒューム
ド法（高温火炎加水分解法）や、シリコンを原料とする
ナノフェーズテクノロジー社法（金属蒸発酸化法）など
の気相法で製造されたシリカ粒子、珪酸ソーダや、酸性
白土を原料とした湿式法、アルコキシシランを原料とし
たゾルゲル法などで製造されたシリカ粒子を挙げること
ができる。これらのシリカ粒子の内、シリカが無定型に
なっているシリカ粒子が分散した分散液が充填され、そ
の後空になった容器は、本発明のアルカリ水溶液による
洗浄効果が大きい。

【００１４】シリカ粒子の水性分散体の調製方法として
は、（イ）気相法シリカ粒子を吸引しながら水系媒体中
に直接分散できる粉体導入混合分散機(商品名：ジェッ
トストリームミキサー(三田村理研工業（株））な
ど）、（ロ）遊星式歯車運動を行うブレードと高速回転
翼のディスパーを組み合わせた混練り装置（商品名：プ
ラネタリーディスパ（浅田鉄工（株）），Ｔ．Ｋ．ハイ
ビスディスパーミックス（特殊機化工業（株））な
ど）、（ハ）流体を衝突させて分散させる高圧ホモジナ
イザー（商品名：マントンガウリンホモジナイザー（同
栄商事（株）），ベルトリホモジナイザー（日本精機製
作所（株）），マイクロフルイダイザー（みづほ工業
（株）），ナノマイザー（月島機械（株）），ジーナス
ＰＹ（白水化学工業（株））、システムオーガナイザー
（日本ビーイーイー（株）），アルティマイザー（伊藤
忠産機（株））など）、（ニ）ビーズミルなどの装置を
用いる方法およびこれらの方法を２種以上組み合わせた
方法を挙げることができる。また、これらの方法で調製
したシリカ粒子の分散体を更にフィルターでろ過しても
よい。ろ過により安定性の良い分散体が得られる。

【００１５】シリカ粒子の水性分散体を濾過するための
フィルターは、特に限定されず、一般にシリカ粒子の水
性分散体製造に用いられるフィルターを本発明に適用す
ることができる。例えば、プリーツカートリッジフィル
ター、アセテートメンブランカートリッジフィルター、
バッグ式フィルターの他、本願出願人による特願平９−
２３８８６９号明細書に記載されている、濾過材の孔構
造が入口側で粗く、出口側で細かく、且つ入口側から出
口側へ向かうにつれて連続的にまたは段階的に細かくな
るように設計されているデプス型フィルターを挙げるこ
とができる。特に上記デプス型フィルターは、濾過材が
十分に厚いために（例えば、０．２〜２ｃｍ）、該濾過
材を通過する流体中から多量の異物を捕集でき、また、
洗浄時脈動のあるアルカリ水溶液を流通させることによ
り、短時間で洗浄が完了するため本発明を好適に適用で
きる。

【００１６】

【作用】本発明の洗浄方法に用いられるアルカリ水溶液
は、容器器壁に固着しているシリカ粒子の凝集体を溶解
するように作用する。この作用により、容易に粗大粒子
が除去された完全な洗浄が出来、容器の再使用が可能に
なる。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、本発明の範囲は実施例に制限されるものではない。
なお、容器内を洗浄した水中の微粒子量の測定は、リオ
ン(株)製パーティクルカウンターＫＬ−１１(ＫＳ−６
０センサー使用)を用いて、水１０ｍｌ中の１.３μｍ以
上の粒子数を測定した。

【００１８】（実施例１）ヒユームド法酸化ケイ素（商
品名;アエロジル＃５０、日本アエロジル（株）製）６
ｋｇを、攪拌具及び容器の接液部をウレタン樹脂でコー
ティングした遊星方式の混練機（商品名；ＴＫハイビス
ディスパーミックス・ＨＤＭ−３Ｄ−２０型，特殊機化
工業（株）製)を用い、蒸留水８Ｋｇ中に、ひねりブレ
ードを主回転軸１０ｒｐｍと副回転軸３０ｒｐｍで回転
させ、混練りしながら３０分かけて連続的に添加した。
添加後、更に１時間、固形分散濃度４３％の状態で、ひ
ねりブレードの副回転軸を３０ｒｐｍで回転させる混練
操作と、直径８０ｍｍのコーレス型高速回転翼の副回転
軸を２０００ｒｐｍで回転させるディスパー処理を、そ
れぞれ主回転軸１０ｒｐｍで回転させながら、同時に実
施した。得られたスラリーに濃度１０％の水酸化力リウ
ム水溶液を加えｐＨ１０．５に調製した後、イオン交換
水で希釈して、固形分濃度３０％の酸化ケイ素の水性コ
ロイド（水性分散体)を得た。このスラリー調製操作を
１３回繰り返して行い、得られたスラリー全量を３００
Ｌの耐圧容器に上記シリカ水性分散体を入れ、０．８Ｋ
ｇ／ｃｍ²の窒素で加圧しながら、カートリッジの長さ
が２５ｃｍ、液が通過するフィルターの繊維の厚みが２
ｃｍで、５μｍ粒子捕捉性能１００％である、ポリプロ
ピレン製のデプスカートリッジフィルター（プロファイ
ル，ＭＣＹ１００１Ｙ０５０：日本ポール（株）製）を
１回通過させるフィルター処理をした。このスラリー
を、容量２００Ｌのポリエチレン製ドラムに充填し、３
日保管後、約５０ｋｍ輸送した。輸送後容器からシリカ
粒子分散体を排出した。シリカ粒子の水性分散体が排出
された容器を水５０Ｌ／分を噴出するノズルで３分間予
備洗浄した。予備洗浄後の容器に温度６０℃の５規定水
酸化カリウム水溶液を入れ、１５時間放置後、水酸化カ
リウム溶液を抜き出した。その後、容器を０．５μｍの
フィルターでろ過した水５０Ｌ／分で噴出するノズルで
５分間、後洗浄した。後洗浄した容器に１００Ｌの水を
入れ、容器を激しく振盪した後、排出した水中の微粒子
をリオン製パーティクルカウンターＫＬ−１１（ＫＳ−
６０センサー）で測定した。水１０ｍｌ中の１．３μｍ
以上の粒子数は１７３個であった。

【００１９】（比較例１）実施例１において、水酸化カ
リウム水溶液に換えて水を使用した以外は、実施例１と
同様な操作を行った。水１０ｍｌ中の１．３μｍ以上の
粒子数は２０４５であった。

【００２０】（実施例２）実施例１において、温度６０
℃の５規定水酸化カリウム水溶液に換えて温度７５℃の
水酸化ナトリウム水溶液を用いた以外は、実施例１と同
様な操作を行った。 水１０ｍｌ中の１．３μｍ以上の
粒子数は１９７個であった。

【００２１】（実施例３）実施例１において、容器に温
度６０℃の５規定水酸化カリウム水溶液を入れ１５時間
放置する方法に換え、３規定の水酸化カリウム水溶液を
３０Ｌ／分噴出するノズルでスプレイ洗浄した以外は、
実施例１と同様な操作を行った。水１０ｍｌ中の１．３
μｍ以上の粒子数は２２３個であった。

【００２２】以上の実施例の結果から、シリカ粒子の水
性分散体を充填後、該水性分散体を排出した容器を本発
明の方法により洗浄した容器中には、１．３μｍ以上の
粗大粒子の存在量が極めて少ないことが明らかである。

【００２３】

【発明の効果】本発明の洗浄方法によれば、シリカ粒子
の水性分散体、特に半導体ウエハーの研磨用シリカ粒子
の水性分散体などの極めて厳重な品質管理、特に粗大粒
子の混入を避けるための品質管理が要求されるシリカ粒
子の水性分散体を充填するために使用された容器を、繰
り返し使用することが可能である。しかも本発明の洗浄
方法は経済的である。

【００２４】以下、本発明を好ましい態様をふくめて付
記する。 〔１〕シリカ粒子の水性分散体を充填する容器として使
用した容器をアルカリ水溶液で洗浄することを特徴とす
る容器の洗浄方法。 〔２〕容器がプラスチック製である上記〔１〕に記載の
洗浄方法。 〔３〕プラスチックが、ポリエチレン樹脂またはポリプ
ロピレン樹脂であることを特徴とする上記〔１〕または
〔２〕に記載の洗浄方法。 〔４〕アルカリ水溶液が、水酸化ナトリウムおよび／ま
たは水酸化カリウムの水溶液であることを特徴とする上
記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の洗浄方法。 〔５〕容器にアルカリ水溶液を充填することにより洗浄
することを特徴とする上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに
記載の洗浄方法。 〔６〕容器の内壁にアルカリ水溶液をスプレイすること
を特徴とする上記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の洗
浄方法。 〔７〕アルカリ洗浄する前に、水などで予備洗浄するこ
とを特徴とする上記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の
洗浄方法。 〔８〕アルカリ洗浄した後に、水で後洗浄することを特
徴とする上記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の洗浄方
法。

〔９〕シリカ粒子の水性分散体が、半導体ウエハーの研
磨用シリカ粒子の水性分散体であることを特徴とする上
記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の洗浄方法。 〔１０〕シリカ粒子の水性分散体が、無定型シリカ粒子
のスラリーであることを特徴とする上記〔１〕〜

〔９〕
のいずれかに記載の洗浄方法。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカ粒子の水性分散体を充填する容器
   として使用した容器をアルカリ水溶液で洗浄することを
   特徴とする容器の洗浄方法。
2. 【請求項２】 容器がプラスチック製である請求項１に
   記載の洗浄方法。