KR20180005987A

KR20180005987A - 전자소자용 세척제 및 그의 사용방법

Info

Publication number: KR20180005987A
Application number: KR1020160086395A
Authority: KR
Inventors: 팡 밍 후앙; 쿠 롱 창
Original assignee: 타이완 플루오로 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-17

Abstract

본 발명은 전자소자용 세척제를 제공한다. 본 발명의 세척제는 하이드로플루오로에터 및 세척제의 총 중량에 대하여 1wt% 미만으로 함유되는 플루오로알코올을 포함한다. 본 발명의 세척제는 하이드로플루오로에터 및 플루오로알코올과 구별되는 유기용제를 더 함유할 수도 있다. 본 발명은 또한 상기 세척제의 사용 방법을 제공한다.

Description

전자소자용 세척제 및 그의 사용방법{CLEANING AGENT FOR ELECTRONIC DEVICE AND METHOD OF USING THE SAME}

본 발명은 세척제에 관한 것으로서, 특히 전자소자용 세척제에 관한 것이다.

집적회로가 빠르게 발전함에 따라 전자소자는 갈수록 소형화되고, 집적도는 점점 높아지고 있는 추세에 있다. 제조 과정 중 내부의 이물질을 깨끗하게 제거하지 않을 경우, 단락, 부식 등 문제를 초래하여 회로기판의 정상적인 작동에 영향을 줄 수 있다. 현재 대다수의 전자소자 세척제는 모두 유기물로 제작된 것으로, 세척 효과가 우수하고 단락, 부식 등의 문제가 쉽게 발생하지 않는다.

종래 기술에서는 클로로플루오로카본 화합물을 세척제로 사용하였고, 이의 주요 장점은 불연성 또는 난연성인 점이며, 이 중 1,1,2-트라이플루오로트라이클로로에탄(이하,"CFC-113"로 약칭함)이 가장 광범위하게 사용되었다. 그러나 클로오플루오로카본 화합물은 1996년에 환경보호 문제로 인해 사용이 금지되었다. 클로로플루오로카본 화합물을 대체하는 세척제로는 주로 하이드로플루오로카본류, 퍼플루오린화 탄화수소류, 하이드로플루오로에터류 등이 있다. 다만 이러한 기존 세척제는 여전히 많은 단점이 있으므로, 참신하고 혁신적인 세척제를 개발하여 종래 기술의 단점을 개선할 필요가 있다.

본 발명의 목적은 적당한 용해성능, 우수한 선택성, 저점도, 저표면장력, 고침윤성, 신속한 건조 등의 장점을 지닐 뿐만 아니라, 난연성, 저독성, 저부식성, 화학 및 열안정성 등의 특징을 구비하여 전자, 전기, 정밀기계, 수지가공 및 정밀광학 등의 소자의 세척제로 적용되기에 특히 적합하며, 또한 건조 용제로써 사용될 수도 있는 신규 세척제를 제공하고자 하는데 있다.

이하 첨부도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 첨부도면 중 유사한 부재는 동일한 부호를 사용하였다. 본 발명을 명확히 나타내기 위하여, 첨부도면 중 각 부재들은 실물 비율에 따라 도시하지 않았으며, 또한 본 발명의 내용이 모호해지는 것을 방지하기 위하여, 아래의 설명에서 종래의 부품, 관련 자료, 및 관련 처리 기술을 생략하였음을 주의하여야 한다.

본 발명의 세척제는 하이드로플루오로에터 및 세척제의 총 중량에 대하여 1wt% 미만으로 함유되는 플루오로알코올을 포함한다. 본 발명의 세척제는 또한 하이드로플루오로에터 및 플루오로알코올과 구별되는 유기용제를 포함한다. 하이드로플루오로에터(HFE)는 분자 구조 중 에터 사슬을 함유한 하이드로플루오로카본 화합물을 가리킨다. 본 발명에 적용되는 하이드로플루오로에터의 일반적인 총 탄소 원자수는 약 4 내지 10개이며, 불포화 탄소 탄소 결합을 갖지 않는 것이 바람직하다. 하이드로플루오로에터의 분자 구조는 직쇄, 분지쇄, 고리형 또는 이들의 조합일 수 있다(예를 들어 알킬 지환식 구조). 바람직한 하이드로플루오로에터의 비등점은 50 내지 275℃이고, 50 내지 200℃인 것이 비교적 바람직하며, 50 내지 110℃인 것이 더욱 바람직하다. 하이드로플루오로에터는 통상적으로 불연성이고, 본 발명에 사용될 수 있는 하이드로플루오로에터로는 n-C₃F₇OCH₃, (CF₃)₂CFOCH₃, n-C₄H₉OCH₃, (CF₃)₂CFCF₂OCH₃, (CF₃)₂CFCF₂OC₂H₅, (CF₃)₃COCH₃, CH₃O(CF₂)₄OCH₃와 CH₃O(CF₂)₆OCH₃, CF₃CH₂OCF₂CF₂H(제품명 HFE-347) 및 CF₂HCF₂CH₂OCF₂CF₃(제품명 HFE-458) 등을 들 수 있으며, 그 중 HFE-347 및/또는 HFE-458이 많이 사용된다. 본 발명에 포함되는 하이드로플루오로에터는 한 종류 또는 여러 종류의 결합일 수 있다. 본 발명의 세척제 중 하이드로플루오로에터의 함량이 가장 많으며, 세척제의 총 중량에 대하여, 하이드로플루오로에터 함량은 바람직하게 80wt% 내지 100wt%이고, 80wt% 내지 98wt% 인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 플루오로알코올이란 분자 구조 중 불소 원자와 수산기를 함유한 하이드로플루오로카본 화합물을 말한다. 본 발명에 적용되는 플루오로알코올의 일반적인 총 탄소 원자수는 약 3 내지 10개이며, 불포화 탄소 결합을 지니지 않는 것이 바람직하다. 플루오로알코올의 분자 구조는 직쇄, 분지쇄, 고리형 또는 이들의 조합(예를 들어 알킬 지환 구조)일 수 있다. 플루오로알코올은 통상적으로 가연성이므로, 높은 함량으로 사용될 수 없다. 본 발명에 사용될 수 있는 플루오로알코올로는, 2,2,2-트라이플루오로에탄올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판올, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄올 등을 들 수 있으며, 이 중 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올(2,2,3,3-Tetrafluoro-1-propanol, 이하 "TPE"로 약칭)이 많이 사용된다. 본 발명의 세척제 중, 플루오로알코올의 함량은 최소이거나 또는 포함되지 않을 수 있다(제로일 수 있다). 세척제의 총 중량에 대하여, 플루오로알코올의 함량은 1wt% 미만이며, 0wt%보다 크고 1wt%보다 작은 것이 바람직하고, 0.1wt%보다 크고 0.5wt%보다 작은 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 유기용제는 상기 하이드로플루오로에터 및 플루오로알코올과 구별되는 유기용제를 말하며, 이는 일반적인 용제, 예를 들어, 지방족 탄화수소, 알코올류, 알코올에터 등일 수 있다. 지방족 탄화수소는 저렴하고, 세척 능력이 강하며, 열안정성이 비교적 높은 장점을 구비한다. 지방족 탄화수소는 탄소 원자수가 6개 이상인 직쇄 또는 분지쇄 포화탄화수소, 예를 들어 n-헥산, 헵탄, n-옥탄, n-데칸, n-운데칸, n-도데칸 등인 것이 바람직하다. 알코올류 또는 알코올에터류는 세척제가 극성을 띠도록 함으로써 기름때 제거 기능을 향상시킬 수 있다. 알코올류 용제의 구체적인 예로서, 메탄올, 에탄올, 아이소프로판올 등의 용제를 들 수 있다. 알코올에터류의 구체적인 예로는 에틸렌글리콜 다이메틸에터를 들 수 있다. 이러한 유기용제 또한 가연성이 높으므로, 높은 함량으로 사용될 수 없다. 경우에 따라서, 염소를 함유한 유기용제, 예를 들어 트랜스 다이클로로에틸렌, 또는 실록산 OS-10, 또는 산소 함유 알코올류, 예를 들어 뷰톡시에탄올(뷰틸 셀로솔브(butyl cellosolve)라고도 칭함)을 사용할 수도 있다. 세척제의 총 중량에 대하여, 유기용제의 함량은 20wt%보다 작거나, 또는 0wt%보다 크고 20wt%보다 작은 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예는 반도체 세척 공정에 사용 가능한 아이소프로판올이 함유되지 않은 세척제도 포함한다. 본 발명은 아이소프로판올을 함유한 세척제로 식각홀을 세척할 경우, 공벽의 표면 장력을 상승시켜 공벽 사이가 서로 당겨지면서, 식각 후의 구조를 파괴하여 제조 수율을 저하시킬 수 있음을 발견하였다. 하이드로플루오로에터를 함유하되 아이소프로판올은 배제한 본 발명의 실시예에 따른 세척제를 사용할 경우, 상기와 같은 상황을 개선할 수 있다.

임의의 적합한 방법으로 이상의 성분을 배합하여 본 발명의 세척제를 제조할 수 있으며, 예를 들어, 상기 하이드로플루오로에터, 플루오로에탄올 및 유기용제를 상기 농도 범위에 따라 각각 조제 및 혼합 교반할 수 있다. 또한 필요에 따라 기타 보조제를 첨가할 수도 있으며, 본 발명의 세척제는 이상의 성분으로 한정하지 않는다.

이하, 본 발명의 세척제를 사용하여 전자소자를 세척하는 방법에 대하여 설명하도록 한다.

본 발명의 세척제로 세척 가능한 전자소자는 완제품 및 제조 과정에서의 각종 반제품, 예를 들어 반도체 웨이퍼, 칩기판 및 회로기판 등을 포함하는 소형 전자장치, 전기설비, 정밀기계, 정밀광학 등의 각종 전자소자를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 세척제를 사용하여 전자장치 내 폴리머 재료의 접착제 자국을 제거하고, 회로기판 상의 납땜 용제 잔류물을 제거하며, 액정 디스플레이의 스크린을 세척하고; 전자기판에 부착된 포토레지스트를 제거할 수 있다.

본 발명의 전자소자 세척 방법은 본 발명의 세척제 이외에, 임의의 적합한 종래의 방법을 사용하여 세척할 수 있다. 세척의 기본 원칙은 세척제와 세척하고자 하는 전자소자를 접촉시키는 것이다. 전자기판에 부착된 포토레지스트의 세척을 예로 들면, 포토레지스트가 부착된 전자기판을 본 발명의 세척제가 함유된 용기에 일정 시간 동안 침지시킨다. 침지 온도는 예를 들면, -30℃ 내지 100℃일 수 있다. 침지 시간은 특별히 제한되지 않으며, 통상적으로 실온에서 10분 정도 침지시키면 충분한 세척 효과를 볼 수 있다. 세척 효과를 향상시키기 위해 필요에 따라 초음파를 인가할 수 있다.

이하 본 발명의 세척제의 다양한 실시예를 설명한다. 실시예 1 내지 30의 결과는 아래 표 1에 나타낸 바와 같다. 실시예 19 내지 27은 2가지 하이드로플루오로에터를 혼합한 것으로, 혼합 비율은 1:1이다. 실시예 28 내지 30은 하이드로플루오로에터 및 플루오로알코올과 구별되는 유기용제를 첨가하지 않은 결과를 나타낸 것이다.

실시예		하이드로플루오로에터	유기용제 10 wt%	TFP wt%	가연성	공비점 ℃	오염물질제거
A그룹	1	HFE-347	n-헥산	0.9%	△	46	○
	2	HFE-347	n-헥산	0.5%	△	46	○
	3	HFE-347	n-헥산	0.05%	△	46	○
B그룹	4	HFE-347	아이소프로판올	0.9%	△	54	△
	5	HFE-347	아이소프로판올	0.5%	△	54	△
	6	HFE-347	아이소프로판올	0.05%	△	54	△
C그룹	7	HFE-347	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.9%	×	57	△
	8	HFE-347	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.5%	×	57	△
	9	HFE-347	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.05%	×	57	△
D그룹	10	HFE-458	n-헥산	0.9%	○	66	○
	11	HFE-458	n-헥산	0.5%	○	66	○
	12	HFE-458	n-헥산	0.05%	○	66	○
E그룹	13	HFE-458	아이소프로판올	0.9%	○	78	△
	14	HFE-458	아이소프로판올	0.5%	○	78	△
	15	HFE-458	아이소프로판올	0.05%	○	78	△
F그룹	16	HFE-458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.9%	×	94	△
	17	HFE-458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.5%	×	94	△
	18	HFE-458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.05%	×	94	△
G그룹	19	HFE347/HFE458	n-헥산	0.9%	○	55	○
	20	HFE347/HFE458	n-헥산	0.5%	○	55	○
	21	HFE347/HFE458	n-헥산	0.05%	○	55	○
H그룹	22	HFE347/HFE458	아이소프로판올	0.9%	△	63	△
	23	HFE347/HFE458	아이소프로판올	0.5%	△	63	△
	24	HFE347/HFE458	아이소프로판올	0.05%	△	63	△
I그룹	25	HFE347/HFE458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.9%	×	69	△
	26	HFE347/HFE458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.5%	×	69	△
	27	HFE347/HFE458	에틸렌글리콜 다이메틸에터	0.05%	×	69	△
K그룹	28	HFE347	불포함	<0.05%-	×	57	×
	29	HFE458	불포함-	<0.05%-	×	94	×
	30	HFE347/HFE458	불포함-	-<0.05%	×	57	×

가연성 측정 방법은 실험실의 배기 캐비닛 내에서 소량의 제조된 세척제를 취하여 상압 및 실온에서 직접 인화하여 점화시켰다. 관찰 결과, 점화 즉시 착화된 경우 가연성(○)으로 표기하고; 점화 후 즉시 착화되지는 않았으나 대략 일정시간(약 2분 이내) 내에 착화되기 시작한 경우, 증기 연소 가능(△)으로 표기하였다. 점화 후 즉시 착화되지 않고, 대략 일정 시간(약 2분 이내) 후에도 착화 현상이 없는 경우, 비가연성(×)으로 표기하였다.

공비점 측정으로는, 증류병에 적당량의 조제된 세척제를 담고 적합한 환류관을 사용하여 상압에서 증류를 실시하였다. 기상 크로마토그래피 분석(shimadzu GC-20124)으로 증류액의 성분과 증류되기 전 세척제에 함유된 성분이 동일함이 증명되었다.

오염물질 제거 성능의 측정으로는, 마커펜 및 실리콘유의 코팅 자국이 있는 시판 유리를 표준 시편으로서 사용하여, 적당량의 조제된 세척제를 취하여 상압 및 실온에서 시편 표면을 닦았다. 관찰 결과, 마커펜 및 실리콘유의 코팅 자국이 모두 완전히 제거된 경우는 ○으로 표기하고; 마커펜은 제거되었으나 실리콘유는 완전히 제거되지 않은 경우는 △로 표기하였다. 마커펜 및 실리콘유의 코팅 자국이 모두 제거되기 어려운 경우는 ×로 표기하였다.

실시예 1 내지 30의 결과는 A-K 등 10 그룹으로 분류할 수 있으며, 각 그룹의 데이터는 모두 플루오로알코올을 첨가한 경우 적어도 △ 등급의 오염물질 제거 효과가 있음을 나타낸다.

B, C, E, F, H 및 I 그룹은 플루오로알코올을 첨가하여 △ 등급의 오염물질 제거 효과가 있음을 나타내었으나, 플루오로알코올 함량이 증가하여도(0.05%, 0.5%에서 0.9%까지) 오염물질 제거 성능이 여전히 △ 등급을 유지하였고, ○ 등급에는 도달하지 못하였다. B, C, E, F, H 및 I 그룹의 세척제의 경우, △ 오염물질 제거 등급이 필요한 제품에 실제로 응용할 수 있으며, 이 중 플루오로알코올의 첨가량은 1wt%를 초과할 필요 없이, 0wt%보다 크고 1wt%보다 작으면 된다. B, C, E, F, H 및 I 그룹 중 C, F, I 그룹의 배합방법이 비교적 바람직하며, 이는 실온에서 불연성이기 때문이다.

A, D 및 G 그룹은 플루오로알코올을 첨가하여 ○ 등급의 오염물질 제거 효과가 있음을 나타내었으며, 플루오로알코올 함량이 증가함에 따라(0.05%, 0.5%에서 0.9%까지) 오염물질 제거 능력은 ○ 등급을 유지하거나 또는 ○ 등급보다 더욱 우수할 수 있다. A, D 및 G 그룹의 세척제는 ○ 오염물질 제거 등급이 필요한 제품에 실제로 응용할 수 있으며, 그 중 플루오로알코올의 첨가량은 1wt%를 초과할 필요 없이, 0wt%보다 크고 1wt%보다 작으면 된다. A, D 및 G 그룹의 세척제는 저온에서 세척해야 하는 전자소자에 사용되기에 적합하다. A, C, D, F, G 및 I의 세척제는 아이소프로판올을 함유하지 않아 반도체 세척 공정에 사용될 수 있다. K 그룹의 세척제는 하이드로플루오로에터 및 극소량의 플루오로알코올만 함유하고, 유기용제는 전혀 첨가되지 않은 경우로, 오염물질 제거 효과는 가장 떨어지는 것으로 나타났다.

일반적으로 플루오로알코올을 세척 시 사용할 경우, 종종 전자소자 내 일부 플라스틱 재료, 예를 들어 나일론, ABS 등을 용해시키기 쉽다는 단점이 있다. 게다가 알코올류는 물과 함께 끓기 쉬우므로, 세척 후 회수 처리가 어려운 점에서 환경 오염의 소지가 있다. 본 발명의 특징 중 하나는 적절한 세척제의 배합 방법을 제공하여, 세척제 중 풀루오로알코올의 사용량을 1wt% 미만, 바람직하게는 0wt%보다 크고 1wt%보다 작은 범위, 더욱 바람직하게는 0.1wt%보다 크고 0.5wt%보다 작은 범위 내로 제어함으로써, 원하는 오염 제거 효과를 달성할 수 있을 뿐만 아니라, 전자소자 중 플라스틱 재료의 손상을 방지하고 환경 오염을 감소시킬 수 있도록 하는데 있다. 본 발명의 세척제는 하이드로플루오로에터를 함유하며, 그 중 하이드로플루오로에터는 두 종류의 하이드로플루오로에터를 결합할 수 있으나, 더욱 바람직한 실시예로는 하이드로플루오로에터 HFE 347만 사용할 수 있으며, 이는 독성이 낮고 표면장력이 낮은 장점을 지니기 때문이다. 표면장력이 낮을 경우 슬릿 내의 이물질을 제거하는데 유리하다.

이상은 단지 본 발명의 바람직한 실시예를 예시한 것일 뿐임을 주의하여야 한다. 상기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니며, 기타 본 발명의 정신을 벗어나지 않고 완성된 등가의 변형 또는 수식은 모두 하기의 특허출원범위 내에 포함되어야 한다.

Claims

하이드로플루오로에터 및 세척제의 총 중량에 대하여 1wt% 미만으로 함유되는 플루오로알코올을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제1항에 있어서, 상기 세척제의 총 중량에 대하여, 상기 플루오로알코올은 0wt% 초과 1wt% 미만으로 함유되는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제1항에 있어서, 상기 하이드로플루오로에터 및 플루오로알코올과 구별되는 유기용제를 더 포함하되, 상기 유기용제는 상기 세척제의 총 중량에 대하여 0wt% 초과 20wt% 미만으로 함유되는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제1항에 있어서, 상기 하이드로플루오로에터는 n-C₃F₇OCH₃, (CF₃)₂CFOCH₃, n-C₄H₉OCH₃, (CF₃)₂CFCF₂OCH₃, (CF₃)₂CFCF₂OC₂H₅, (CF₃)₃COCH₃, CH₃O(CF₂)₄OCH₃과 CH₃O(CF₂)₆OCH₃, CF₃CH₂OCF₂CF₂H 및 CF₂HCF₂CH₂OCF₂CF₃로 이루어진 군으로부터서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제1항에 있어서, 상기 플루오로알코올은 2,2,2-트라이플루오로에탄올, 2,2,3,3,3-펜타플루오로프로판올, 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올, 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로펜탄올로 이루어진 군으로부터서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제3항에 있어서, 상기 유기용제는 n-헥산, 아이소프로판올, 및 에틸렌글리콜 다이메틸에터로 이루어진 군으로부터서 선택되는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제3항에 있어서, 상기 하이드로플루오로에터는 CF₃CH₂OCF₂CF₂H이고, 상기 유기용제는 아이소프로판올 또는 에틸렌글리콜 다이메틸에터이며, 상기 플루오로알코올은 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올인 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제3항에 있어서, 상기 하이드로플루오로에터는 CF₂HCF₂CH₂OCF₂CF₃이고, 상기 유기용제는 에틸렌글리콜 다이메틸에터이며, 상기 플루오로알코올은 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올인 것을 특징으로 하는 세척제.
제3항에 있어서, 상기 하이드로플루오로에터는 CF₂HCF₂CH₂OCF₂CF₃ 및 CF₃CH₂OCF₂CF₂H이고, 상기 용제는 에틸렌글리콜 다이메틸에터이며, 상기 플루오로알코올은 2,2,3,3-테트라플루오로프로판올인 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제3항에 있어서, 상기 유기용제는 아이소프로판올을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 전자소자용 세척제.
제1항 내지 10항 중의 어느 한 항의 세척제를 전자소자와 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자소자의 세척 방법.