KR100341973B1 - 휘발성 유기 화학 물질 함량이 낮은 청정실 세정용와이프 - Google Patents

휘발성 유기 화학 물질 함량이 낮은 청정실 세정용와이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 고순도의 물 및 유효량의 아세틸렌 알콜 표면활성제로 이루어진 수용액에 의해 습윤 처리된 와이프 기재를 포함하는, 휘발성 유기 화학 물질 함량이 낮고 비휘발성 물질의 잔류율이 낮은 표면 세정용의 예비 습윤 처리된 세정 와이프에 관한 것이다. 표면 활성제로는 아세틸렌 디올이 바람직하고, 아세틸렌 글리콜이 더욱 바람직하다. 바람직한 아세틸렌 디올로는 디메틸 옥틴디올 및 테트라메틸 데신디올이 있다.

Description

휘발성 유기 화학 물질 함량이 낮은 청정실 세정용 와이프{LOW VOC CLEANROOM CLEANING WIPE}
본 출원은 1999년 5월 7일 출원한 미국 가특허 출원 제60/133,094호의 CIP 출원이다.
통상적으로 컴퓨터 칩 및 메모리 장치 등에 내장되어 있는 전자 회로(예, 집적 회로)의 구매자들은 최근 초소형의 전기선 및 장치, 그리고 조밀한 선 및 장치를 필요로 하기 때문에, 전자품 제조 분야의 제조 구역에는 통상적으로 초청정 표면이 요구되고 있다.
전자품 제조 분야의 기계, 그리고 이 기계 및 작업 구역 주변의 표면은 타월, 와이프, 및 각종 용제, 습윤제 및 세정 용액으로 미리 습윤시킨 와이프로 닦아서 세정하는 것이 통상적이다.
벤취톱(benchtops) 등의 청정실 설비 및 표면의 효율적인 세정에 필요한 습윤 상태를 제공하는 데에는 이소프로필 알콜(IPA) 수용액을 사용해 왔다. 이 용액은 잔류물을 남기지 않고, 약 6 중량%의 IPA에서 약 45 다인/cm의 표면 장력을 제공한다. 이들 용액은 그 성능이 양호하긴 하나, 반도체 산업 분야는 휘발성 유기화학 물질(VOC)의 배출량을 감소시켜야 한다는 압력을 점점 많이 받고 있는 실정이다.
VOC의 배출량을 감소시켜야 한다는 강한 압력은 비교적 최근의 일이다. 미국 특허 제4,328,279호는 완전 비휘발성 음이온 및 비이온 표면 활성제를 사용하여 세정 와이프 섬유의 습윤을 향상시키는 방법을 기재하고 있다. 그러나, 이들 표면 활성제는 청정실 표면 상에 잔류물을 남길 것으로 예상된다.
아세틸렌 알콜 및 글리콜은 비교적 다량의 저급 알콜(예, 에탄올 및 암모니아)의 존재 하에 거울 및 렌즈를 세정할 수 있는 효과적인 첨가제로서 보고되었으며, 이에 대해서는 미국 특허 제4,054,534호를 참고한다.
또한, 미국 특허 제3,979,317호에 기재된 바와 같이, 이와 유사한 용액이 광수용체를 세정하는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다.
미국 특허 제3,728,269호에는 소량의 3,5-디메틸-1-헥신-3-올을 포함하는 일련의 알콜 혼합물을 표면 세정에 사용하는 방법이 기재되어 있다.
또한, 미국 특허 제4,689,168호에는 경질 표면 세정제 중에 3,5-디메틸-1-헥신-3-올을 다른 표면 활성제와 함께 함유하는 용액을 사용하는 방법이 기재되어 있다. 이 특허에서는, 세정 용액이 진탕시 에멀젼을 형성해야 한다고 구체적으로 진술하고 있다.
미국 특허 제3,819,522호에는 방운용 창문 세정제 중에 에톡시화 아세틸렌 글리콜을 사용하는 방법이 기재되어 있는데, 이 세정제는 상기 글리콜이 허용적으로 사용될 수 있기 위해서는 음이온성 황산염을 필요로 한다.
오스트리아 특허 제257,015호(화학 초록 67:118464)에는 아민 및 비휘발성 표면 활성제와 함께 3,5-디메틸-1-헥신-3-올을 유리 세정에 사용하는 방법이 개시되어 있다.
최종적으로, 기술 논문, 예를 들어 화학 초록 121:159750(앨리슨 등) [Characterization of Low and Non Volatile Organic Compound Containing Cleaners for Cleanroom Work Surfaces,1 st Int. SAMPE Environ. Conf.,May 21-23, 1991]에서는 VOC 함량이 높은 청정실 내 세정제의 대체물로서 저휘발성 및 비휘발성 유기 화합물 용액을 평가한 결과를 제시하였다.
아세틸렌 알콜은 미국 특허 제4,117,249호에 기재된 공지의 표면 활성제이다.
에톡시화 아세틸렌 글리콜은 효과적인 표면 활성제로서 미국 특허 제5,650,543호에 개시되어 있다.
미국 특허 제4,328,279호를 비롯한 종래 기술은 효과적인 청정실용 와이프를 제공하고자 시도하였으나, 전자품 제조 분야의 기준 및 각종 유기물의 배출에 대한 도시 및 국가 환경 규제 요건에 부합되는 효과적인 예비 습윤 와이프를 제공하는 데 있어 세정(거품 형성) 효과를 방지하면서 저함량의 VOC, 낮은 비휘발성 물질 잔류율(NVR)을 달성하지는 못하였다. 본 발명은 종래 기술의 단점을 해소하면서, 이하에 보다 상세하게 제시하는 상당히 우수한 성능을 가진 신규한 예비 습윤 처리된 와이프에 대한 도시 및 국가적 환경 규제와 전자품 제조 분야의 요건을 달성하였다.
본 발명은 물 및 유효량의 아세틸렌 알콜 표면 활성제로 구성된 수용액에 의해 습윤화된 와이프 기재를 포함하는, 비휘발성 물질의 잔류율이 낮고 휘발성 유기 화학 물질의 함량이 낮은 표면 세정용의 예비 습윤 처리된 세정 와이프에 관한 것이다.
표면 활성제로는 아세틸렌 디올이 바람직하고, 아세틸렌 글리콜이 더욱 바람직하다. 대안적으로, 에톡시화 아세틸렌 디올을 표면 활성제로 사용하기도 한다.
표면 활성제로는 디메틸 옥틴디올이 바람직하고, 대안적으로 테트라메틸 데신디올을 사용한다.
규제 압력으로 인해, 전자품 제조 분야는 휘발성 유기 화학 물질의 배출량을 감소시켜야 한다는 압력을 점점 많이 받고 있는 실정이다. 본 발명에서는, 아세틸렌 글리콜 수용액을 사용하면 상당히 저하된 수준의 VOC 및 NVR 하에 효율적인 표면 습윤이 이루어질 수 있다는 놀라운 사실을 밝혀냈다.
역사적으로, 청정실 설비 및 벤치톱의 효율적인 세정에 필요한 습윤 상태를 제공하는 데에는 이소프로필 알콜(IPA) 수용액을 사용해 왔다. 이 용액은 잔류물을 남기지 않고, 6% IPA에서 약 45 다인/cm의 표면 장력을 제공한다.
과거 그러한 세정을 수행하고자 했던 시도들은 잔류물 또는 비휘발성 잔류물(NVR)을 남길 수 있는 전형적인 표면 활성제를 사용하였다. 아세틸렌 디올및 이들의 각종 화학 유도체는 휘발성이고 NVR의 적재물을 형성하지 않는다. 동시에, 아세틸렌 디올 및 이들의 유도체는 거품 형성 특성 없이 상당한 표면 활성을 가지므로 종전의 표면 활성제보다 훨씬 낮은 농도의 수용액으로 사용할 수 있으며, 따라서 휘발성 유기 화학 물질 또는 VOC 함량이 훨씬 낮아진다.
본 발명에서는 와이퍼 상에 예비 습윤된 초정수와 함께 완전 휘발성의 높은 표면 활성 습윤제를 사용한다. 하기 표 1은 세정 용도에 필요한 습윤 상태를 제공하는 물의 표면 장력을 저하시키는 데 있어 각종 아세틸렌 알콜, 바람직하게는 디올(예를 들어, 미국 펜실베니아주 앨린타운 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코포레이티드에서 시판하는 Surfynol 61, 82 및 104)의 효과를 제시한 것이다. 이들 제제는 표면 장력을 저하시키는 데 있어 이소프로필 알콜의 경우보다 훨씬 적은 양이 필요하다. 비교를 위해, 4 중량%의 IPA의 표면 장력은 50 다인/cm이다{문헌 [J. Liq. Chrom.Vol. 10, 1987, pp.561-581]}.
첨가제 50 다인/cm을 제공하기 위한 농도(중량%)
3,5-디메틸-1-헥신-3-올 0.11
디메틸 옥틴디올 0.20
테트라메틸 데신디올 0.004
본 발명의 아세틸렌 디올로는 디메틸 옥틴디올(Surfynol 82), 테트라메틸 데신디올(Surfynol 104), 에톡시화 테트라메틸 옥틴디올, 2,6,9,13-테트라메틸-2,12-테트라데카디엔-7-인-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-2-데켄-7-인-6-9-디올, 2,6,9,13-테트라메틸-2,7,12-테트라데카트리엔-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-2,7-데카디엔-6-9-디올, 2,6,9,13-테트라메틸-테트라데칸-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-데칸-6-9-디올,7,10-디메틸-8-헥사데신-7,10-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 4,7-디메틸-5-데신-4,7-디올, 3,6-디에틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,5-디시클로프로필-3-헥신-2,5-디올, 2,5-디페닐-3-헥신-2,5-디올, 5,8-디메틸-6-도데신-5,8-디올, 및 에톡시화부가 1 내지 30 단위인 각종 다른 에톡시화 유도체가 있다.
수 중의 아세틸렌 알콜 또는 디올의 함량은 약 0.001 중량% 내지 0.5 중량%, 바람직하게는 약 0.01 중량% 내지 0.3 중량%, 가장 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 0.2 중량%이다.
아세틸렌 디올 수용액에 의해 예비 습윤 처리된 와이프 또는 타월 기재는 직조 또는 부직 섬유 시트일 수 있다. 섬유는 면 또는 마닐라삼 등의 천연 섬유일 수 있거나, 또는 폴리에스테르, 나일론, 폴리에스테르/셀룰로즈, 레이온, 폴리프로필렌, 레이온/폴리에스테르, 폴리프로필렌/셀룰로즈, 폴리우레탄, 면/폴리에스테르 등의 합성 섬유일 수 있다. 와이프 또는 타월은 다층형 또는 단층형일 수 있다. 와이프 또는 타월은 파형 분리 이음선에 의해 연속 롤 형태로 구성될 수 있거나, 또는 패키지 또는 밀봉 용기 내에 적재된 형태로 포장된 개별 시트일 수 있다. 각 와이프 또는 타월은 사용 전의 고순도 저장을 위해 슬리브 또는 봉투 내에 개별 포장할 수 있다. 대안적으로, 예비 습윤 처리된 기재는 천연 또는 합성 스폰지 또는 패드 형태일 수 있다.
초정제수는 통상적으로 탈이온수이거나, 또는 고순도로 정제 및 증류된 물일 수 있다.
본 발명은 이들 아세틸렌 알콜, 바람직하게는 디올 또는 글리콜 및 각종 에톡시화 유도체가 종전에 사용된 표면 활성제에 비해 물의 표면 장력을 상당히 저하시킬 수 있는 성질을 이용함으로써 VOC와 NVR을 모두 저하시키는 한편, 비휘발성 잔류물은 남기지 않고 또한 VOC의 배출량을 실질적으로 저하시키는 의외의 효과를 제공한다. 이들 아세틸렌 알콜, 바람직하게는 디올은 매우 높은 표면 활성능을 가지고, 1 중량% 이하의 농도에서 물의 표면 장력을 40 다인/cm 이하로 저하시킬 수 있다. 표면 활성 특성이 높기 때문에, 세정 용도에 필요한 표면 활성제 성능을 달성하는 데 있어 그 만큼 표면 활성제를 적은 양으로 사용할 수 있다. 또한, 아세틸렌 알콜, 바람직하게는 디올은 매우 낮은 거품 형성 특성을 갖는다.
이러한 접근 방법은 세정제 중의 VOC 및 NVR 수준을 저하시키므로 당업계에 공지된 것보다 우수하다. 이 방법은 전자품 제조 분야, 예를 들어 반도체 재료의 제조, 규소 결정 성장, 전자 장치 제조, 광학 섬유 제조, 집적 회로 제조, 그리고 회로판 제조, 조립 및 포장에 있어 특히 중요하다.
본 발명은 몇개의 바람직한 실시 형태를 참조하여 설명하였으나, 본 발명의 전체 영역은 후술하는 청구 범위에 의해 결정되어야 한다.

Claims (22)

  1. 물 및 유효량의 아세틸렌 알콜 표면활성제로 구성된 수용액에 의해 습윤 처리된 와이프 기재를 포함하는, 휘발성 유기 화학 물질 함량이 낮고 비휘발성 물질의 잔류율이 낮은 표면 세정용의 예비 습윤 처리된 세정 와이프.
  2. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 아세틸렌 디올인 것이 특징인 세정 와이프.
  3. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 아세틸렌 글리콜인 것이 특징인 세정 와이프.
  4. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 알콕시화된 아세틸렌 디올인 것이 특징인 세정 와이프.
  5. 제4항에 있어서, 알콕시화된 아세틸렌 디올은, 에톡시화부의 함량이 1 내지 30 단위인 에톡시화된 아세틸렌 디올인 것이 특징인 세정 와이프.
  6. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 디메틸 옥틴디올인 것이 특징인 세정 와이프.
  7. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 테트라메틸 데신디올인 것이 특징인 세정 와이프.
  8. 제1항에 있어서, 와이프 기재는 면, 마닐라 삼, 폴리에스테르, 나일론, 폴리에스테르/셀룰로즈, 레이온, 폴리프로필렌, 레이온/폴리에스테르, 폴리프로필렌/셀룰로즈, 폴리우레탄, 면/폴리에스테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이 특징인 세정 와이프.
  9. 제1항에 있어서, 표면 활성제는 에톡시화 테트라메틸 옥틴디올, 2,6,9,13-테트라메틸-2,12-테트라데카디엔-7-인-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-2-데켄-7-인-6-9-디올, 2,6,9,13-테트라메틸-2,7,12-테트라데카트리엔-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-2,7-데카디엔-6-9-디올, 2,6,9,13-테트라메틸-테트라데칸-6-9-디올, 2,6,9-트리메틸-데칸-6-9-디올, 7,10-디메틸-8-헥사데신-7,10-디올, 2,4,7,9-테트라메틸-5-데신-4,7-디올, 4,7-디메틸-5-데신-4,7-디올, 3,6-디에틸-4-옥틴-3,6-디올, 2,5-디시클로프로필-3-헥신-2,5-디올, 2,5-디페닐-3-헥신-2,5-디올, 5,8-디메틸-6-도데신-5,8-디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택되는 것이 특징인 세정 와이프.
  10. 제1항에 있어서, 물에 대한 표면 활성제의 비율이 약 0.001 중량% 내지 0.5 중량%인 것이 특징인 세정 와이프.
  11. 제1항에 있어서, 물에 대한 표면 활성제의 비율이 약 0.01 중량% 내지 0.3 중량%인 것이 특징인 세정 와이프.
  12. 제1항에 있어서, 물에 대한 표면 활성제의 비율이 약 0.05 중량% 내지 0.2 중량%인 것이 특징인 세정 와이프.
  13. 제1항에 있어서, 와이프 기재가 섬유 기재인 것이 특징인 세정 와이프.
  14. 제1항에 있어서, 와이프 기재가 직조 섬유 기재인 것이 특징인 세정 와이프.
  15. 제1항에 있어서, 와이프 기재가 부직 섬유 기재인 것이 특징인 세정 와이프.
  16. 제1항에 있어서, 와이프 기재가 스폰지인 것이 특징인 세정 와이프.
  17. 제1항에 있어서, 물이 고순도의 물인 것이 특징인 세정 와이프.
  18. 제1항에 있어서, 물이 탈이온수인 것이 특징인 세정 와이프.
  19. 제1항에 있어서, 물이 증류수인 것이 특징인 세정 와이프.
  20. 증류수 및 탈이온수로 이루어진 군 중에서 선택된 고순도의 물, 및
    디메틸 옥틴디올, 테트라메틸 데신디올 및 이들의 혼합물로 이루어진 군 중에서 선택된 아세틸렌 디올 표면 활성제 유효량
    으로 구성된 수용액에 의해 습윤 처리된 직조 섬유 폴리에스테르/셀룰로즈 와이프 기재를 포함하고, 상기 물에 대한 표면 활성제의 비율은 약 0.001 중량% 내지 0.5 중량%인 것이 특징인, 휘발성 유기 화학 물질의 함량이 낮고, 비휘발성 물질의 잔류율이 낮은 전자 재료 제조 구역 내 표면을 세정하기 위한 예비 습윤 처리된 세정 와이프.
  21. 제20항에 있어서, 물에 대한 표면 활성제의 비율이 약 0.01 중량% 내지 0.3 중량%인 것이 특징인 세정 와이프.
  22. 제20항에 있어서, 물에 대한 표면 활성제의 비율이 약 0.05 중량% 내지 0.2 중량%인 것이 특징인 세정 와이프.
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