CN109679771A - 包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其由下述原料组分制成：第一增溶剂；第二增溶剂；螯合剂；碱金属氢氧化物；助洗剂；消泡剂；杀菌剂；亲水性多面体低聚倍半硅氧烷；和水。本申请还涉及一种制备如上所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂的方法。本申请的清洗剂包含特定表面活性剂和亲水性多面体低聚倍半硅氧烷，通过各原料组分的协同作用，可有效除去不同材料表面的有机污染物和金属离子，去污率高，特别适合于精密玻璃仪器和半导体工业中硅片衬底的清洗。

Description

包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及表面清洗技术领域。具体来说，本申请涉及一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂及其制备方法。

背景技术

目前，业内清洗精密玻璃仪器或设备时大致采用氟利昂、三氯乙烷、四氯化碳氟氯烃类溶剂清洗剂(简称ODS物质)、碱性水基清洗剂、水基中温清洗剂、超声波清洗、喷洗剂和超声波组合清洗等清洗剂和方法。但这些知己和方法清洗油污的有机污染物效果不是特别理想，残留较多，对被清洗物腐蚀较大，有的清洗剂甚至可能污染环境，破坏生态平衡。

另一方面，随着集成电路和光刻技术的迅猛发展，器件的特征尺寸不断减小，对衬底表面洁净度的要求也更加严苛，硅片清洗在半导体工业的重要性已经引起人们的高度重视。硅衬底表面的污染物会严重影响硅衬底的物理性质和电学性质，并最终影响集成电路产品的成品率。例如，在超大规模集成电路的制造工艺中，硅片的表面状态是保证后续集成电路平整度的基础。如果清洗效果不好会直接影响器件的成品率、性能和可靠性。但现有的清洗剂降低硅片表面金属离子的效果不太理想。

多面体低聚倍半硅氧烷POSS(Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane)是一种以Si-O-Si无机笼结构为核心，有机官能团为***基团。的纳米尺度的低聚倍半硅氧烷。它的结构通式为(RSiO_1.5)n,其中n＝6,8,10。当n＝8时，多面体低聚倍半硅氧烷为规整对称的六面体结构。通过化学合成方法，可合成亲水性多面体低聚倍半硅氧烷，例如多羟基多面体低聚倍半硅氧烷、八氨基多面体低聚倍半硅氧烷等。但目前尚没有将亲水性多面体低聚倍半硅氧烷应用于清洗剂中的报道。

为此，本领域持续需要开发一种能有效除去无机材料表面的有机污染物或金属离子的清洗剂。

发明内容

本申请之目的在于提供一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请通过选择特定的表面活性剂和亲水性多面体低聚倍半硅氧烷来制备水基清洗剂，可有效地除去玻璃表面的有机污染物，还可高效地除去硅片表面上的金属离子，去污能力强，且适用于清洗不同的材料。此外，本申请的水基清洗剂不含苯酚类添加剂。

本申请之目的还在于提供一种制备如上所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂的方法。

为了实现上述目的，本申请提供下述技术方案。

在第一方面中，本申请提供一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，其由下述原料组分制成：

第一增溶剂；

第二增溶剂；

螯合剂；

碱金属氢氧化物；

助洗剂；

消泡剂；

杀菌剂；

亲水性多面体低聚倍半硅氧烷；

和水。

在第一方面的一种实施方式中，以重量份数为基准计，其由下述原料组分制成：

在第一方面的一种实施方式中，所述第一增溶剂为耐碱性糖苷类非离子表面活性剂；

和/或，所述第二增溶剂为乙二醇丁醚。

在第一方面的一种实施方式中，所述螯合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠。

在第一方面的一种实施方式中，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾。

在第一方面的一种实施方式中，所述助洗剂包括硅酸钾或硅酸钠；

和/或，所述消泡剂包括上海海曲化工有限公司生产的型号为FAG470的消泡剂。

在第一方面的一种实施方式中，所述杀菌剂包括过氧苯甲酸或者异噻唑啉酮。

在第一方面的一种实施方式中，所述亲水性多面体低聚倍半硅氧烷包括八氨基多面体低聚倍半硅氧烷。

在第二方面中，本申请提供一种制备如第一方面所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂的方法，其特征在于，所述方法包括将第一增溶剂、第二增溶剂、螯合剂、碱金属氢氧化物、助洗剂、消泡剂、杀菌剂、亲水性多面体低聚倍半硅氧烷和余量的水混合预定时间段，得到所述包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂。

在第二方面的一种实施方式中，所述混合在20-25℃的温度下进行。

与现有技术相比，本申请的有益效果在于本申请的清洗剂包含特定表面活性剂和亲水性多面体低聚倍半硅氧烷，通过各原料组分的协同作用，可有效除去不同材料表面的有机污染物和金属离子，去污率高，特别适合于精密玻璃仪器和半导体工业中硅片衬底的清洗。

具体实施方式

除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，否则本申请中所有的份数和百分比都基于重量，且所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计、聚合物、共聚单体、引发剂或催化剂等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

本申请中的数字范围是近似值，因此除非另有说明，否则其可包括范围以外的数值。数值范围包括以1个单位增加的从下限值到上限值的所有数值，条件是在任意较低值与任意较高值之间存在至少2个单位的间隔。例如，如果记载组分、物理或其它性质(如分子量，熔体指数等)是100至1000，意味着明确列举了所有的单个数值，例如100，101,102等，以及所有的子范围，例如100到166,155到170,198到200等。对于包含小于1的数值或者包含大于1的分数(例如1.1，1.5等)的范围，则适当地将1个单位看作0.0001，0.001，0.01或者0.1。对于包含小于10(例如1到5)的个位数的范围，通常将1个单位看作0.1.这些仅仅是想要表达的内容的具体示例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合都被认为清楚记载在本申请中。

关于化学化合物使用时，除非明确地说明，否则单数包括所有的异构形式，反之亦然(例如，“己烷”单独地或共同地包括己烷的全部异构体)。另外，除非明确地说明，否则用“一个”，“一种”或“该”形容的名词也包括其复数形式。

术语“包含”，“包括”，“具有”以及它们的派生词不排除任何其它的组分、步骤或过程的存在，且与这些其它的组分、步骤或过程是否在本申请中披露无关。为消除任何疑问，除非明确说明，否则本申请中所有使用术语“包含”，“包括”，或“具有”的组合物可以包含任何附加的添加剂、辅料或化合物。相反，除了对操作性能所必要的那些，术语“基本上由……组成”将任何其他组分、步骤或过程排除在任何该术语下文叙述的范围之外。术语“由……组成”不包括未具体描述或列出的任何组分、步骤或过程。除非明确说明，否则术语“或”指列出的单独成员或其任何组合。

现有清洗剂对有机污染物和金属离子的去除效果不太理想，特别是缺少针对精密玻璃仪器和半导体工业硅片的高效清洗剂。为此，本领域持续需要开发一种能有效除去无机材料表面的有机污染物或金属离子的清洗剂。

本申请之目的在于提供一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，从而解决上述现有技术中的技术问题。本申请通过选择特定的表面活性剂和亲水性多面体低聚倍半硅氧烷来制备水基清洗剂，可有效地除去玻璃表面的有机污染物，还可高效地除去硅片表面上的金属离子，去污能力强，且适用于清洗不同的材料。此外，本申请的水基清洗剂不含苯酚类添加剂。

在一种具体实施方式中，本申请提供一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，其由下述原料组分制成：第一增溶剂；第二增溶剂；螯合剂；碱金属氢氧化物；助洗剂；消泡剂；杀菌剂；亲水性多面体低聚倍半硅氧烷；和水。

在一种具体实施方式中，本申请的第一增溶剂包括耐碱性糖苷类非离子表面活性剂(APG)。由APG制成的洗涤剂具有良好的溶解性、温和性和脱脂能力，对皮肤刺激小，无毒、易漂洗。此外，APG在强碱、强酸和高浓度电解质中性能稳定，腐蚀性小，且易于生物降解不会造成对环境的污染。

在一种具体实施方式中，本申请还包括第二增溶剂，例如乙二醇丁醚。

在一种具体实施方式中，本申请的螯合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠。该螯合剂能有效阻止钙、镁等金属离子在使用过程中发生化学反应形成沉淀物，从而防止玻璃硅片表面结垢，并能逐步去除原有的结垢。此外，该螯合剂具有一定的分散能力，可提高助洗剂硅酸钾的分散性。

在一种具体实施方式中，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾，可用于清除油脂类脏垢和酸性污垢。

在一种具体实施方式中，本申请的清洗剂还可包括杀菌剂，例如过氧苯甲酸、异噻唑啉酮。

在一种具体实施方式中，本申请的清洗剂包括的亲水性多面体低聚倍半硅氧烷包括八氨基多面体低聚倍半硅氧烷。

在一种具体实施方式中，本申请所用的水为超纯水。本文所述的超纯水在25℃下的电阻率大于或等于10MΩ·cm，例如为18.2MΩ·cm。

在另一种具体实施方式中，本申请还提供一种制备如上所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂的方法。所述方法包括在20-25℃的温度下混合各原料组分，静置，过滤后得到所述水基清洗剂。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本申请各较佳实例。

实施例

下面将结合本申请的实施例，对本申请的技术方案进行清楚和完整的描述。如无特别说明，所用的试剂和原材料都可通过商业途径购买。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。

在下面的实施例中，耐碱性糖苷类非离子表面活性剂(APG)的型号为APG0810，购自扬州晨化新材料股份有限公司。

消泡剂的型号为FAG470，购自上海海曲化工有限公司。

超纯水的电阻率为10MΩ·cm。

在下面的实施例中，去污率根据题目为《汽车挡风玻璃清洗剂》的标准CAS144-2007附录F来测定。

实施例1

本实施例涉及制备一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂。

本实施例的具体实验步骤如下所述。首先，在1500L搪瓷釜中，加入740kg纯水。然后，开启搅拌，称取30kg APG加入釜中，加入30kg乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)，加入100kg氢氧化钾，再加入50kg硅酸钾、乙二醇丁醚20kg、消泡剂12kg、过氧苯甲酸1kg和八氨基多面体低聚倍半硅氧烷0.5kg。继续搅拌降温至20—25℃，静置4小时。过滤放料，料液有两层，上层装铁桶，作废液，下层即为根据实施例1的水基清洗剂。

用根据实施例1的水基清洗剂清洗玻璃片，测得去污率为99.6％。

用根据实施例1的水基清洗剂清洗硅片，测得去污率为99.4％。

实施例2

本实施例涉及制备一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂。

本实施例的具体实验步骤如下所述。首先，在1500L搪瓷釜中，加入740kg纯水。然后，开启搅拌，称取30kg APG加入釜中，加入30kg乙二胺四甲叉膦酸钠(EDTMPS)，加入100kg氢氧化钠，再加入50kg硅酸钠、乙二醇丁醚20kg、消泡剂12kg、过氧苯甲酸1kg和八氨基多面体低聚倍半硅氧烷0.5kg。继续搅拌降温至20—25℃，静置4小时。过滤放料，料液有两层，上层装铁桶，作废液，下层即为根据实施例2的水基清洗剂。

用根据实施例2的水基清洗剂清洗玻璃片，测得去污率为99.5％。

用根据实施例2的水基清洗剂清洗硅片，测得去污率为99.2％。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，其由下述原料组分制成：

第一增溶剂；

第二增溶剂；

螯合剂；

碱金属氢氧化物；

助洗剂；

消泡剂；

杀菌剂；

亲水性多面体低聚倍半硅氧烷；

和水。

2.如权利要求1所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，以重量份数为基准计，其由下述原料组分制成：

3.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述第一增溶剂为耐碱性糖苷类非离子表面活性剂；

和/或，所述第二增溶剂为乙二醇丁醚。

4.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述螯合剂为乙二胺四甲叉膦酸钠。

5.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述碱金属氢氧化物包括氢氧化钠或氢氧化钾。

6.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述助洗剂包括硅酸钾或硅酸钠；

和/或，所述消泡剂包括,上海海曲化工有限公司生产的FAG470型消泡剂。

7.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述杀菌剂包括过氧苯甲酸或者异噻唑啉酮。

8.如权利要求1或2所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂，其特征在于，所述亲水性多面体低聚倍半硅氧烷包括八氨基多面体低聚倍半硅氧烷。

9.一种制备如权利要求1-8中任一项所述的包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂的方法，其特征在于，所述方法包括将第一增溶剂、第二增溶剂、螯合剂、碱金属氢氧化物、助洗剂、消泡剂、杀菌剂、亲水性多面体低聚倍半硅氧烷和余量的水混合预定时间段，得到所述包含多面体低聚倍半硅氧烷的水基清洗剂。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述混合在20-25℃的温度下进行。