JPS5848682A - 洗浄方法 - Google Patents

洗浄方法

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JPS5848682A
JPS5848682A JP14762481A JP14762481A JPS5848682A JP S5848682 A JPS5848682 A JP S5848682A JP 14762481 A JP14762481 A JP 14762481A JP 14762481 A JP14762481 A JP 14762481A JP S5848682 A JPS5848682 A JP S5848682A
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JP
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cleaning
cleaned
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substrate
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JP14762481A
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JPS6044397B2 (ja
Inventor
Koichi Kodera
宏一 小寺
Shuzo Hakoda
箱田 修三
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Cleaning By Liquid Or Steam (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、洗浄溶液に二酸化ケイ素微粒子(SiO2)
を懸濁させた溶液・中で被洗浄物を超音波洗浄すること
によって、従来洗浄法で除去し得なかった汚染ケ除去す
る洗浄方法を提供するものである。
汚nの被洗浄物への付着形態は次の4つに分類すること
ができる。
(1)分子間吸引力 (2)静電気による付着 (3)化学結合 (4)被洗浄物内部への拡散 (1)、 (2)については、汚t′Lヶ構成する物質
と被洗浄物間の吸引力を破ってやtばよいわけで、例え
ば有機溶剤中に浸漬させて超音波洗浄したり、煮沸する
ことによって汚A’に除去することができる。
ところが、(3)、(4)に関しては化学的な付着であ
り、また、汚nヶ構成する物質と被洗浄物の化学反応部
分あるいは汚t’lf構成する物質の拡散層が被洗浄物
の内部に入り込んでいるため、前述の洗浄法でこ【らの
汚f’L’に除去することは困難であった。
特に、薄膜磁気ヘッド用基板や半導体用基板のように表
面が鏡面状態に仕上げらtl、たものでは、汚n’i構
成する物質が内部へ拡散しやすくなっているため、最終
ポリシングに使用する研摩剤や接着剤等に基づく汚【が
あった場合、従来の洗浄法では完全に洗浄することがで
きなかった。このよ5H−p汚【はヘッド特性やデバイ
ス特性を大きく劣下させるため極めて有害なものである
といえる。
薄膜磁気ヘッドの場合、表面が2 nm以下の表面粗さ
に仕上げらt″した単結晶あるいは多結晶フェライト基
板上に二酸化ケイ素(SiO2)等の絶縁膜を堆積させ
て基板との絶縁性を確保した後、磁性体層、導電体層、
絶縁体層等を積層して磁気ヘノドケ構成している。この
鏡面状態に仕上げらn;e基板表面上に拡散によって固
着さnた汚tがある場合、この上に絶縁膜(例えば二酸
化ケイ素5iOz等)ケ堆積させても、汚染箇所の絶縁
性は他の箇所に比べてかなり低くなり、特性の劣化ケ招
く結果となる。−!た、汚染箇所では絶縁膜との付着性
が弱いため絶縁膜が基板から剥離しやすくなっており、
薄膜磁気ヘッド用の基板としての使用に耐えない。
このことは半導体用の基板に関しても同様である。
このため、汚nが固着さt1従来の洗浄法でこnらの汚
n’に除去し得ない基板等ケ再び活用するためには次の
2つの方法會採ることが現状として必要であった。1ず
第1に、被洗浄物の表面を再びポリシングして汚染層全
機械的に除去してし19方法、第2に、被洗浄物と化学
的に反応する溶液ケエッチング液として、汚染層ケ化学
的にエツチング除去してし筐う方法である。ところが第
1の機械的除去法では、荒研摩、中研摩、仕上ポリシン
グと多く工程ケ経なくてはならず、多大の時間を要する
ほか、加工しろを多く見ておかなくてはならず、基板等
の厚さの大幅な減少ケ招く問題点がある。′!た第2の
化学的除去法においては、処理前の基板等の表面粗さが
、処理後において荒くなるため、表面の鏡面性を利用す
る基板等ではこの方法を採ることは危険であった。第1
図、第2図はこの一例ケ示したものであり、表面ケポリ
シングして鏡面状態とした単結晶フェライト基板の表面
プロフィール(第1図)と、この基板を塩酸(2ovF
t%80℃)で10分間、エツチング処理した後の表面
プロフィール(第2図)ケ対比させて示しておジ、表面
粗さが処理後において大幅に大きくなっていることがわ
かる。
本発明は、このような従来の洗浄法で除去し得なかった
汚−nk被洗浄物の表面粗さを変えることのである。
本発明の特徴は、洗浄溶液に、粒径が50nm以下の二
酸化ケイ素微粒子(5i02 ) ′に懸濁させた溶液
中で被洗浄物を超音波洗浄する点にあり、こnにより、
大幅な洗浄効果の改善が図らfた。
洗浄溶液中の二酸化ケイ素微粒子(SiO2)に超音波
振動?与えると、微粒子は運動エネルギを持ち、被洗浄
物の表面に微粒子が衝突することになる。
この微粒子の持つ運動エネルギによって被洗浄物表面の
極近傍の原子の結合ケ打ち破り、汚染層ともども表面層
の原子r除去するのが本洗浄法の原理である。しかし、
被洗浄物の表面性(例えば結晶性や表面粗さ等)に何ら
のダメージを与えることなく目的ケ達するためには、一
つの微粒子の持つ運動エネルギを、被洗浄物の表面の数
原子層のみの結合ケ打ち破るだけのものに制限すること
が必要であり、微粒子の粒径葡極力小さくすることがこ
のために要求さfる。
第3図は、種々の粒径會持つ二酸化ケイ素8i02させ
た溶液中で表面が2 nmの表面粗さに仕上げらt″L
、り単結晶フェライト基板710分間超音波洗浄するこ
とによって表面粗さがどのように変化するかケ求めたも
のである。粒径が40〜sonm以下の微粒子では、洗
浄前の表面粗さく 2 nm )とほぼ同程度の表面粗
さケ呈しているのに対し、粒径が大きくなると、洗浄後
の表面粗さは大きくなっていることがわかる。
第4図は、種々の粒径葡持つ二酸化ケイ素8i0zをア
セトン中に同一の重量%(4重量%)で懸濁させた溶液
中で単結晶フェライトケ超音波洗浄したときの表面の除
去速度ケ測定したものであり、40〜50nmの粒径を
境にして、粒径が小さくなっても、あるいは大きくなっ
ても除去速度が増加している。
第3図、第4図よ、す、粒径が小さな微粒子はど被洗浄
物の表面性?損なうことなく表面を微小除去することが
でき、また作用微粒子の増加により高い除去速度が得ら
nる。これに対し、粒子が4o〜sonmより大きくな
ると、除去速度ゐ増加が得らnるが一粒子の持つ運動エ
ネルギが犬きくなり、被洗浄物の表面内部にダメージケ
与えるほか、洗浄後の表面粗さも大きくなり、表面性を
損なう結果となる。以上より、本洗浄に用いる微粒子と
してHs o nm以下の粒径のものが適当であること
が立証さlrl、だが、その中でも30 nm以下の粒
径の微粒子ケ用いるとより有効であることがわかる。
被洗浄物の表面に汚染拡散層がある場合−1この拡散層
の原子密度および原子構[J、非拡散層のそnと若干異
なっている。このため微粒子の超音波振動の衝突で被洗
浄物の表面ケ微小除去する場合、拡散層と非汚染層で若
干除去速度に差が出る結果となり、そこに微小な表面段
差が生じる。通常、拡散層において、拡散物質(例えば
油脂、樹脂等)は原子オーダの微小除去?さまたげる傾
向にあるため、除去速度が若干遅くなっていた。そこで
汚染層と非汚染層で平均的な除去速度ケ得るため、被洗
浄物の最表面に出てきた汚染拡散物質ケ順次、溶解除去
してやる必要があり、二酸化ケイ素微粒子?懸濁させる
溶質葡アセトン・トリクレン等の有機溶剤とするのはこ
のためである。すなわち、二酸化ケイ素微粒子の超音波
振動に基づく被洗浄物への衝突で、数原子層の原子の結
合を破って表面ケ微小除去し、その際に最表面に出てき
た汚染拡散物質ケ洗浄用有機溶剤で順次、溶解除去する
。このサイクルを繰り返すことによって汚染拡散層と非
汚染層ケ同じ速度で微小除去することができることにな
る。
フェライト等より構成さ【ている薄膜磁気ヘッド基板で
はアセトン・トリクレン等の有機溶剤に二酸化ケイ素微
粒子?懸濁させた溶液中で超音波洗浄することにより、
基板表面に拡散した汚染物質の完全な除去が可能となる
。また単結晶シリコンより構成さ:fiた半導体基板に
おいても、薄膜磁気ヘッド基板同様、有機溶剤を溶質と
しても目的ケ達することができるが、シリコンが耐薬品
性に優nている物質であることから発煙硝酸9発煙硫酸
等會溶質としても、高分子物質等の汚染を手軽(約2分
程度)に除去することができる。
なお、本発明において洗浄溶液に懸濁させる微粒子ケ二
酸化ケイ素(SiOz )に限定しているが、こnは次
の理由によるものである。二酸化ケイ素は化学的に非常
に安定な物質であり、はとんどの酸やアルカリに対して
反応しない(例外としてフッ酸系溶液およびフッ硝酸系
溶液に対して反応する)。
こnに対し、酸化マグネシウムMgOやベンガラFez
e5を本洗浄における微粒子として使用する場合、微粒
子を懸濁させる溶質に塩酸や硝酸を用いると、両者の間
で化学反応が起こる。このため微粒子が溶質に溶解して
しまい、目的の連取が不可能となる。
壕り二酸化ケイ素は機械的に強固な物質のため粒径が数
nmの超微粒子になっても機械的特性が保持さnている
。このため超音波洗浄の最中に粉砕する恐nが全くなく
、経時的にも有効な洗浄効果が得らnる特徴?持つ。
以下に本発明の洗浄方法を具体的に説明する。
第6図は、表面が2 nuの表面粗さに仕上げらの表面
プロフィールケ測定した結果であり、測定紙中央付近に
汚tに基づく突起箇所(A)がある。こt″Lハ基板基
板ポリタングに使用する接着樹脂が基板表面に固着さn
ているものである。第6図は、この汚nk持つ基板を従
来の洗浄法で除去しようと試みた後の表面プロフィール
ケ示している。洗浄法は、トリクレン中超音波洗浄(1
5分間)およびアセトン中超音波洗浄(16分間)であ
るが、洗浄前の突起箇所を完全に除去することは不可能
であった。
こnに対し、第7図は本発明に基づく洗浄法を当基板に
施した場合の表面プロフィールを示しており、表面粗さ
は洗浄前の2nmk維持しており、かつ短時間の洗浄で
汚染箇所が完全に除去さnていることがわかる。下記に
この場合の洗浄条件を示す。
O微粒子二二酸化ケイ素5i02 、粒径約7nllO
洗浄溶液(溶質):アセトン O微粒子の全溶液に対する重量%:10重量%なお、超
音波洗浄における高周波数は20〜60曲とするのが適
当であり、本実施例では30曲の高周波?用いている。
以上説明したように、本発明の洗浄方法により、従来の
洗浄法で除去し得なかった汚染(例えば汚染物質の被洗
浄物内部への拡散層等)?被洗浄物の表面粗さを変える
ことなく、かつ短時間に取り除くことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は鏡面ポリシングさnた単結晶フェライト基板の
表面プロフィールケ示す図、第2図は同基板の化学エツ
チング処理後の表面プロフィールケ示す図、第3図4 
        本発明の洗浄法における5i02微粒
子の平均粒径と洗浄後の表面粗さの関係ケ示す図、第4
図1Jsi02微粒子の7示すもので鳩目招洗浄前の基
板表面のプロフィール?示す図、M(+”Mx従来法に
よる洗浄後の基板表面のプロフィールケ示す図、iy+
Bは本発明による洗浄後の基板表面のプロフィールケ示
す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第2図 第3図 S;02刊文堝)Jの平均粒径       (れ仇)
第4図 Sシ02代久粧J Q乎均粒伍   (ルm)第5図 鴎6図 罵 7 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)洗浄溶液に粒径がsonm以下の二酸化ケイ素微
    粒子?懸濁させた溶液中で被洗浄物を超音波洗浄するこ
    とを特徴とする洗浄方法。
  2. (2)洗浄溶液がアセトン、トリクレン等の有機溶剤で
    あることケ特徴とする特許請求の範囲第1項記載の洗浄
    方法。
  3. (3)洗浄溶液が発煙硝酸あるいは発煙硫酸であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の洗浄方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61235584A (ja) * 1985-04-10 1986-10-20 Kawasaki Steel Corp 鋼板の酸洗方法
US7258834B2 (en) 2003-08-01 2007-08-21 Agilent Technologies, Inc. Methods and devices for modifying a substrate surface
JP2013540240A (ja) * 2010-10-21 2013-10-31 シーメンス エナジー インコーポレイテッド 表面に割れ目を有するタービンエンジン部品の修理方法

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