JPS5927603B2 - 洗滌乾燥方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、物品表面の付着水を除去する方法に関する。

各種めつき製品、光学レンズ、半導体材料等は、各種表
面処理の後に水洗し、迅速かつ完全に乾燥させる必要が
ある。

これらの付着水を保有する物品の乾燥のため、物品を非
水性液体に浸漬して水を除去する方法として、いわゆる
洗滌脱水方法が知られている。その際の非水性液体とし
てクロロフルオロ炭化水素系液体、就中トリクロロトリ
フルオロエタンは、界面張力が低く、水の脱離効果にす
ぐれるうえ、プラスチック等の材料に対する低腐食性、
化学的安定性、その他不燃性、低毒性等、好ましい性質
を兼ね備え、すぐれた洗液として使用されるが、そのま
ゝでは水の脱離効果が不十分のため、各種の界面活性剤
を添加して使用され、あるいは水溶性液体との共沸混合
物として用いられることも知られている。しかし、界面
活性剤を添加して使用するときは、界面活性剤が不揮発
性のため、洗滌後の物品表面に一部残存するという致命
的難点があるうえ、物品表面の微細な亀裂や小孔の内部
の水まで完全に除去することが難しい。これに対し、水
溶性有機液体を添加した共沸混合物から成る洗液は、上
記界面活性剤添加の場合のように物品表面が汚染される
問題もなく、しかも微細亀裂や小孔内部の水分までよく
除去できるという特長を有している。

この洗液としてトリクロロトリフルオロエタン等のハロ
ゲン化炭化水素にメタノール、エタノール、イソプロパ
ノール、アセトン等の水溶性液体を、特に双方が共沸混
合物を形成するような割合で添加して使用することにつ
いては、特公昭４９−３６８６７号、および特開昭４９
−１０１９５５号に記載されている。

この種の洗液を使用する洗滌装置は、物品を浸漬して水
を脱離させるための脱水槽、除去された水を含む洗液を
脱水槽から溢流させ、比重差により層分離せしめ、上層
の水相・ を溢流管によつて取除く水分雑種、および水
分雑種で水を分離された洗液を前記脱水槽へ循環させる
手段から基本的に構成される。しかるに、上記装置によ
る処理において、物品表面から分離された水は当然のこ
ととして、水溶性液体に溶解するフ ため、水分雑種で
は水ばかりでなく、水溶性液体もともに分離され、取除
かれてしまうので、洗液中の水溶性液体の濃度がたちま
ち低下し、そのままでは使用し得なくなつてしまう。こ
れに対しては、本発明者等は先の特許出願（特願昭５４
一５３９００８号）において、水分雑種で分離した水を
そのまゝ排水せず、これを一旦精留装置に導入し、水溶
性液体を精留により分離して脱水槽または水分離槽に戻
すという新たな構成により洗液組成の変動という問題を
解決した。しかしながら、この先願方法によつても、最
初に物品表面に付着していた水が電解質物質やコロイド
状物質を含んでいる場合には、処理後微視的に残留する
水分中の上記汚れが物品表面に残ることが問題となるこ
とがある。

本発明は、上記問題を解決し、さらに精密な洗滌脱水を
目的として完成されたものであり、被洗滌物品を、第１
の洗液である水溶性有機液体を含むトリクロロトリフル
オロエタン中に浸漬して引上げ、ついで該洗液の蒸気浴
での洗滌に付し、もしくは付することなく、水溶性有機
液体もしくは該液体を主体とする第２の洗液に浸漬して
引上げ、さらにトリクロロトリフルオロエタン等のごと
きクロロフルオロ炭化水素系溶剤の蒸気浴にて蒸気洗滌
することを特徴とする洗滌乾燥方法を提供する。

本発明方法によれば、被洗滌物品は、まず第１の洗液、
すなわち水溶性有機液体を含有するトリクロロトリフル
オロエタン中に浸漬される。

第１の洗液における水溶性有機液体の混合割合が少ない
と水の説離効果が十分でなく、一方多過ぎると後述のよ
うに火災発生の危険を伴なうので数％（重量）好ましく
は、約２．５〜８％（重量）の割合で混合する。水溶性
有機液体としては、メタノール、エタノール、イソプロ
パノール、アセトン等が用いられる。これら種々の水溶
性有機液体のうち、特にエタノールは、トリクロロトリ
フルオロエタンと共存するときの脱水性能の点でもつと
もすぐれている。このエタノールとしては、変性エタノ
ール、例えば６．５（！ｌ）（重量）以下のメタノール
を含有するものを用いてもよい。上記第１の洗液の水溶
性有機液体の含有量は数％と比較的低いが、その比重は
水より大きいため、これに浸漬された物品表面の水には
浮力が働き、浮上しようとする。

これと同時に、混合洗液中の水溶性有機液体が付着水に
溶込み、物品表面には、該水溶性有機液体の水溶液が形
成される。この水溶液は表面張力が低いので水の付着力
は小さくなり、前記の浮力に抗しきれず浮上分離する。
かくして物品表面の付着水は大部分が除去されるか、な
お該表面には水溶性有機液体の水溶液のごく薄い被膜が
残存する。この被膜は第１の洗液と平衡状態にあるため
、物品表面からは除去されず、物品を該洗液から引上げ
たのちにも残留する。この被膜中の水分はもともと物品
に付着していた水であるから、この水が汚れていると、
乾燥後の物品表面にこの汚れが残ることとなる。本発明
方法は、このように物品表面に残留する水溶性有機液体
の水溶液を除去することにより、残留する汚れを完全に
除こうとするものである。

そのために本発明方法は、前記第１の洗液による処理を
受けた被処理物品を、該洗液の蒸気による洗滌に付し、
もしくは付することなく、第２の洗液に浸漬する。この
洗液は、実質上水溶性有機液体のみから成るものである
。水溶性有機液体としては、例えばメタノール、エタノ
ール、イソプロパノール、プタノール、アセトン等が用
いられる。就中、イソプロパノールは、水切り効果にす
ぐれ、かつ取扱い性もよい等の点で好適である。この第
２の洗液は、前記第１の洗液にくらべ、水の溶解度速度
が極めて大で、また、例えば水溶性有機液体としてエタ
ノールをトリクロロトリフルオロエタンと混合した洗液
において、エタノール濃度が４％のときの水の溶解度は
０．２６０ｔ）と低いのに対し、水溶性液体の場合水を
無限に溶解するというように水の溶解度も極めて高いか
ら水の除去効果がすぐれている。

このように第２の洗液は水の溶解度が高いので、これに
被処理物品を浸漬すると、物品表面に残留している前記
水溶性有機液体水溶液の被膜は平衡がくずれて、この第
２の洗液中へ溶解し除去される。こうして前記第１の洗
液による洗滌後に微量に残る水分もここでほぼ完全に除
去されることになる。上記第２の洗液による処理をうけ
た物品の表面には該第２の洗液が残つているので、これ
を除去するために、クロロフルオロ炭化水素系有機溶剤
の蒸気洗滌に付す。

この蒸気としてトリクロロトリフルオロエタンが好まし
く用いられるが、その他にテトラクロロジフルオロエタ
ン、トリクロロフルオロメタン等を用いてよく、またト
リクロロトリフルオロエタンを主体とするこれらクロロ
フルオロ炭化水素系有機溶剤の混合蒸気として用いるこ
ともできる。混合蒸気とする場合共沸組成であることが
望ましい。この蒸気洗滌により物品は完全に清浄化され
る。第１図〔１〕は本発明方法の実施に適した洗滌脱水
装置の具体例を示す縦断面模式図、同図〔仙まその平面
模式図である。

１は第１の洗液である水溶性有機溶体を含むトリクロロ
トリフルオロエタンを満した脱水槽、１６は上記第１の
洗液の蒸気浴を形成する蒸発槽、１８は水溶性有機液体
またはこれを主体とする第２の洗液を擁する洗滌槽、２
２はクロロフルオロ炭化水素系有機溶剤の蒸気を有する
蒸発槽である。

該脱水槽１には、脱水槽で物品表面から分離した水を比
重差により洗液から分離する水分離槽２および水を分離
した洗液をたくわえる貯槽７が連設される。貯槽７の洗
液は脱水槽１および蒸発槽１６に送給されるようになつ
ている。また、説水槽１、水分離槽２、貯槽７および蒸
発槽１６の上部空間は連通し、該空間には第１の洗液の
蒸気で満たされている。更に、水分離槽２で分離された
水溶性有機液体を含む水は、精留装置４に送られ、ここ
で水溶性有機液体が分離され、これを脱水槽または水分
離槽へ返戻するようになつている。これら説水槽、水分
離槽、蒸発槽、および水から分離した水溶性有機液体の
脱水槽等への返戻手段等は一体となつて、後記のように
脱水槽等の第１の洗液組成を一定範囲に維持する役割を
も有する。本発明により物品の洗滌脱水を行うに当り、
第１の洗液による洗滌は必ずしも上記装置によるもので
はないが、上記装置は水溶性有機液体を含有するトリク
ロロトリフルオロエタン洗液の組成を一定に保つために
有効であるから、以下詳しく説明する。上記装置におい
て、被洗滌物品は、まず第１の洗液を満たした脱水槽１
に浸漬され表面の付着水が取除かれる。

物品表面から除去された水は洗液より比重が小さいため
浮上し、槽壁１ａを溢流して水分離槽２へ入る。ここで
も洗液中の水は比重差により浮上し、槽上部に形成され
る水相２ａは開口３ａから排水管３を介して槽留装置４
に導入され精留に付される。精留装置４内で、排水中の
水溶性有機液体は水と分離され、管５により脱水槽１お
よび水分離槽２の上部空間またはこれら液中へ、蒸気と
してまたは液体で返還され、一方水溶性液体を除去され
た水は水取出し管６より系外に排出される。水分離槽２
で水を分離された洗液は貯槽７に一旦貯えられ、その一
部はポンプ８を介して管路９ａおよび管路９ｂにより説
水槽１へ送られ、残部は管路１７を介して蒸発槽１６に
送入される。なお管路９ｂ０脱水槽１への開口は、図示
のように脱水槽中の液表面近くに位置させれば、説水槽
洗液の表面流が生じるので、物品表面から剥離されて脱
水槽の洗液表面に集積する水は、洗液中へ拡散されるこ
とがなく、これを効果的に水分離槽２の方へ押しやるこ
とができる。ところで、水分離槽２で分離され水を精留
装置４で精留し水溶性有機溶体を回収するとき、少量の
水溶性有機液体は分離されず、排水とともに失なわれる
ので、これをその損失量に応じ常に補充する必要がある
。

しかも、脱水槽１および水分離槽２の上部空間１１は大
気に開放．されているため、この経路からの蒸気の拡散
により、あるいは被洗滌物品の出入の際の同伴により洗
液そのもの＼逸散も免れ得ない。そのため、この第１の
洗液の補充は、水溶性有機液体のみでなく、トリクロロ
トリフルオロエタンについても実施せねばならず、結局
補充は、ある組成のトリクロロトリフルオロエタンと水
溶性有機液体の混合液として行なう必要がある。しかし
、この場合、単に排水とともに損失する水溶性有機液体
の補給を考慮して高い濃度の水溶性有機液体を含む洗液
を補充しても洗液組成を一定に維持することはできない
。例えば、水溶性有機液体としてエタノールを用い、こ
れをトリクロロトリフルオロエタンに加えて成る混合液
の気液平衡をエタノール濃度で示すと第２図のごとくで
あり、エタノール濃度４％の点に共沸点があり、液相の
エタノール濃度４％の点を過ぎても気相のエタノール濃
度はほマ一定であるから、第１図の装置の脱水槽から気
化する洗液はエタノール濃度約４％を含む蒸気として大
気中に失なわれていく。しかるに、排水とともに損失す
るエタノール分の補給を考慮して高いエタノール濃度の
洗液を補充していくとすれば、大気中へ逸散する洗液蒸
気のエタノール濃度は約４％程度に過ぎないのに対し、
補充される洗液のエタノール濃度はそれよりも高いため
、脱水槽の洗液のエタノールは次第に濃縮され、高濃度
となることを避け得ない。第１図の装置は、この問題に
対し、水を分離した洗液の一部を貯槽７から管路１７を
介して蒸発槽１６に送入することにより洗液組成を一定
範囲に維持することを可能にしている。すなわち、水分
離槽２で水を分離された洗液の一部は常に蒸発槽１６に
送入されるので、補充される洗液の濃度が多少高くても
、水溶性有機液体の濃縮は蒸発槽１６のみで起ることと
なる。

蒸発槽１６において加熱器１５の加熱により生成する洗
液蒸気の水溶性有機液体濃度は、洗液々相の水溶性有機
液体濃度に応じ、前記第２図に示すごとき気液平衡曲線
に従つて決まり、例えば水溶性有機液体としてのエタノ
ールの液相中の濃度が５０％まで土昇しても、発生する
蒸気のエタノール濃度は約７．８％にすぎず、脱水槽等
に供給される洗液はこの蒸気が冷却液化したものである
から、これと同じ濃度であり決して異常に高くなること
はない。補充する洗液の水溶性有機液体濃度は、蒸発槽
１６で発生する蒸気が共沸組成となる濃度以上であるこ
とを要し、例えばエタノールを用いる場合は４．０％以
上であることが必要であり、さらに排水とともに持ち去
られる分を考慮して４．５％以上、より好適には５．０
％以上とすべきである。また、実験結果により蒸気相の
エタノール濃度が約８％を越えると、蒸気は可燃性とな
るので、補充する洗液のエタノール濃度は、第２図に従
い、液相のエタノール濃度５０％に対応する気相の工タ
ノール濃度である７．８％以下、より好ましくは約６，
５％以下とすべきである。なお、水分離槽２で浮上分離
された水は洗液中の水溶性有機液体を多量に溶解含有す
る水溶液であり、概ね可燃性となつていて火災発生の危
険かあるが、前記のように蒸発槽１６で発生する洗液の
蒸気を脱水槽および水分離槽の土部空間１１に満たして
やれば、該蒸気は不燃性であるので、上記危険を未然に
防ぐことができる。

しかして、前記空間１１は大気と連通しているので、洗
液蒸気の大気中への逸散を防止するため、この連通経路
に冷却器１２が設けられ、洗液蒸気はここで冷却液化さ
せる。

液化した洗液は脱水槽１または樋２１にて捕集され、水
分離槽２へ返戻されるが、図示のように、上記樋２１と
水分離槽上部に設けた液溜１４を返戻管１３ａで連結し
、樋２１で捕集した洗液を液溜１４に導びき、この液溜
から発生する洗液蒸気により水相２ａの上面をお＼うよ
うにすれば、前記火災の予防効果は一そう確実になる。
液溜１４の洗液は返戻管１３ｂにより水分離槽２へ送入
される。蒸発槽１６で気化する洗液の量はここに設けら
れた加熱器１５の能力によつて決まるので、供給される
べさ洗液蒸気の量に応じて加熱器の能力を調節すべきこ
とは言うまでもない。

また、貯槽７から蒸発槽１６へ供給される洗液の量はこ
の蒸発量と見合つた量でなければならない。この量は一
般的にかなり少量でよく、したがつて水分離槽で水を分
離された洗液の大部分は脱水槽に送入されることになる
。上述のように液組成が一定に保持された脱水槽内の第
１の洗液により脱水処理された物品は、蒸発槽１６にて
蒸気洗滌に付され、もしくは付されることなく、ついで
洗滌槽１８において第２の洗液、すなわち水溶性有機液
体もしくは該液体を主体とする洗液に浸漬される。

この処理により、物品表面に残留していた前記水溶液の
被膜が除去される。洗滌槽１８へは、上記のように物品
表面に付着して微量の水分が持込まれるが、その量は通
常無視できるほどわずかであるので、洗滌槽の第２の洗
液組成に影響を与えるようなことはない。

第２の洗液による処理をうけた物品は、さらに蒸発槽２
２へ浸漬される。該蒸発槽は加熱器２３の加熱により気
化したクロロフルオロ炭化水素系有機溶剤の蒸気で満た
されている。また、該蒸発槽の上部空間は大気へ連通し
ているので、該蒸気の大気中への逸散を防ぐため、冷却
器２４を設け、蒸気を冷却液化させて、これを蒸発槽２
２内に回収するようにしている。この蒸気浴中に物品を
浸漬することにより、物品表面に付着していた上記第２
の洗液は除去される。かくして、被処理物品は完全に洗
滌乾燥される。なお、前記洗滌槽１８および蒸発槽２２
は、脱水槽１および蒸発槽１６等を構成する装置と切り
離して別個に設けることもできるが、図示のように一体
的に設けるのが製作上便利である。

この場合、洗滌槽１８と２つの蒸発槽１６，２２との什
切壁１８ａおよび１８ｂは、各蒸発槽における蒸気の上
面（大気と蒸気との界面）より高くし、両槽からの蒸気
が俊人しないようにすることが必要である。というのは
、これら両槽の蒸気は水溶性有機液体の濃度が低いので
、これが洗滌槽の洗液と接触すると、該洗液の水溶性有
機液体の濃度が希釈されるからである。また、洗滌槽１
８の底部にはバルブ１９を介して管路２０ａ，２０ｂを
設け、これにより、洗滌槽内の水溶性有機液体を主体と
する第２の洗液を蒸発槽１６へ移送できるようにすれば
、脱水槽１および蒸発槽１６内の水溶性有機液体濃度が
低下した場合にも、バルブ１９を開いてこれを補給して
やることができ、また洗液自体の水分濃度が上昇しても
、この操作によりこれを減少させることができる。

第１図の装置による洗滌乾燥処理は、上述のように、物
品を脱水槽１の第１の洗液、洗滌槽１８の第２の洗液、
および蒸発槽２２のクロロフルオ口炭化水素系有機溶剤
蒸気に順次浸漬すればよく、一般に脱水槽および洗滌槽
への浸漬はごく短時間で十分であり、蒸発槽への浸漬、
すなわち蒸気洗滌の時間はこれよりや＼長くするのが好
ましい。

第１図の装置を用い、金メツゲ処理後のＣウエハ一の洗
滌乾燥処理を行ない、処理後の１Ｃウエハ一を透光機に
より目視観察してシミの有るものの割合を不良率として
求めたところ、脱水槽１および蒸気槽１６への浸漬を行
なつたものでは、上記不良率は約１．６％であるのに対
し、本発明方法により脱水槽１、イソプロパノールを収
容した洗滌槽１８およびトリクロロトリフルオロエタン
を収容した蒸気槽２２への浸漬を順次行なつた場合の不
良率は約０．１％と極めて良好な結果が得られた。この
結果から、第１の洗液による処理の後、さらに第２の洗
液による処理およびクロロフルオ口炭化水素系有機溶剤
の蒸気洗滌を行なう本発明方法の効果が発揮されている
ことが認められる。以上のようｌこ、本発明刀法は、付
着水を有する物品に対し、洗滌後の物品表面にわずかな
シミも残ることなく、精密な洗滌乾燥を達成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図山は本発明方法の実施に用いられる洗滌脱水装置
の一実施態様を示す縦断面模式図、同図〔はその平面模
式図、第２図はトリクロロトリフルオロエタン−エタノ
ール混合液の気液平衡をエタノール濃度で示したグラフ
である。 １は脱水槽、２は水分離槽、４は精留装置、７は貯槽、
１２，２４は冷却器、１５，２３は加熱器、１６は蒸発
槽、１８は洗滌槽、２２は蒸発槽。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被洗滌物品を第１の洗液である水溶性有機液体を含
   むトリクロロトリフルオロエタン中に浸漬して引上げ、
   ついで上記洗液の蒸気による蒸気洗滌に付し、または付
   することなく、水溶性有機液体から成る第２の洗液に浸
   漬して引上げ、さらにクロロフルオロ炭化水素系有機溶
   剤の蒸気による蒸気洗滌に付すことを特徴とする洗滌乾
   燥方法。