CN110099755A - 用于清洁塑料表面的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于清洁塑料表面、尤其用于除去所述塑料表面的金属污染和/或颗粒的方法，其中，所述方法的特征在于以下步骤：a)以去离子水冲洗所述塑料表面，b)以电解水冲洗所述塑料表面，和c)以去离子水冲洗所述塑料表面。

Description

用于清洁塑料表面的方法
技术领域
本发明涉及一种用于清洁塑料表面、尤其用于除去所述塑料表面的金属污染和/或颗粒的方法。
背景技术
目前处理器和集成电路的制造以多个不同的、相继实施的工作步骤在硅晶片上实现，在所述工作步骤中晶片被涂覆以不同的材料或者被曝光或者所施加的层的部分通过不同的蚀刻方法或其他方法又被移除。在这些各个工作步骤之间，部分涂覆的晶片必须从一个加工机输送给另外的机器。在此，非常重要的是，不损坏非常敏感的、非常精细地(filigran)涂覆的表面。所施加的电印制导线尤其必须保持相对彼此分开，以便确保要制造的构件、例如处理器的功能性。
为了存放并且为了输送，将部分涂覆的晶片存放在所谓的FOUP(Front OpeningUnified Pod，前开式晶片传送盒)中。该FOUP由塑料、例如聚碳酸酯或聚醚醚酮(PEEK)组成。在使用已涂覆的硅晶片时可能使材料粘附在容器的塑料上并且由此导致污染。如果在下面的工作步骤中将另外的晶片存放在容器中，那么可能的是，以该方式带来的金属污染和/或颗粒传递到新的已涂覆的晶片上，并且这样例如引起电导线的短路或其他损坏。因此，这种污染可能导致巨大的损失并且产生不起作用的构件。因此需要清洁塑料表面，以便避免硅晶片的污染。当然，相应的清洁方法也适用于另外的应用示例，在所述应用示例中塑料面要被清洁并且尤其要清除金属污染。目前存放并输送硅晶片的塑料容器主要通过去离子水处理，该去离子水也被称为蒸馏水。但是这尤其由于集成电路的涂层和所制造的结构的逐步发展的微型化而经常不再够用，因为小的和微小的污染已经导致集成电路的功能失效，该集成电路因此是废品并且不能使用。因此，本发明的任务是，发展用于清洁塑料表面的方法，使得所述方法可以简单地、成本有利地和快速地实施，并且改善尤其用于金属污染的清洁作用。
发明内容
本发明通过用于清洁塑料表面、尤其用于除去所述塑料表面的金属污染和/或颗粒的方法解决所提出的任务，其中，所述方法具有下列步骤：
a)以去离子水冲洗塑料表面，
b)以电解水冲洗塑料表面，并且
c)以去离子水冲洗塑料表面。
在本发明的意义上，概念“冲洗”理解为，将相应液体施加到待清洁的塑料表面上。这例如可以通过将相应液体喷淋到表面上或者将塑料表面浸入到相应液体中来进行。当然，也能够使液体流过塑料表面。
因此，在第一方法步骤中，以去离子水冲洗待清洁的塑料表面，该去离子水也被称为蒸馏水。由此首先除去粘附或贴靠在表面上的粗大颗粒。特别有利地，将离子水喷到待清洁的塑料表面上。
在第二方法步骤中，以电解水冲洗塑料表面。电解水这样制造，其方式是，例如给去离子水掺入电解质，并且随后引导通过电解池。通过使用电解水使粘附在塑料表面上的金属的至少一部分溶解并且以该方式从表面除去。优选地，粘附的金属被完全除去。
尤其为了除去在待清洁的塑料表面上的电解水的残留物，在第三方法步骤中再次以去离子水冲洗表面。为此有利地使用所谓的“漂洗清洁过程”，在该漂洗清洁过程中去离子水流过待清洁的表面。
相比于由现有技术已知的仅通过使用去离子水进行清洁的方法，根据本发明的方法利用以下知识：金属在水中的溶解度尤其取决于pH值并且取决于水的氧化还原电势。因此，金属在电解水中的溶解度通常高于在去离子水中的溶解度，从而通过附加的以电解水冲洗的方法步骤可以比仅以去离子水清洁的情况更好地除去金属污染。
有利地，以电解水冲洗包括以阳极水冲洗，该阳极水具有小于7的pH值。因此，阳极水是酸性的并且可以溶解一系列金属。
对此替代地或附加地，以电解水冲洗包括以阴极水冲洗，该阴极水具有大于7的pH值。尤其可以通过阴极水至少大部分地、优选完全地除去优选颗粒、例如金属颗粒。
已证明有利地，以电解水冲洗既包括以阳极水冲洗也包括以阴极水冲洗，其中，这两种不同的电解水相继地使用。有利地，在塑料表面以阴极水冲洗之前，所述塑料表面首先以阳极水冲洗。通过塑料表面以阳极水的冲洗，轻微的正电荷可以保留在表面上。由此使颗粒之后再次的粘附变简单并且增进了粘附，从而应避免这种轻微的正电荷的保留。通过之后借助以阴极水的冲洗对表面的碱性后处理除去这些轻微的正电荷，从而使新颗粒的粘附变困难。
与使用哪种电解水来冲洗无关地，随后使用去离子水来冲洗，以便尽可能完全地除去电解水的残留物。
有利地，电解水在电解池中制造，该电解池具有两个电极并且将掺有电解质的水导入到该电解池中。长期以来由现有技术已知电解水的制造。然而，有利地，能够调节电解水的pH值和/或氧化还原电势，其方式是，使用电解质的浓度和/或在两个电极之间流动的电流作为控制参数。电解池通常具有两个电解室，在所述两个电解室中的一个电解室是具有位于其中的阴极的阴极室，并且另一个电解室是具有位于其中的阳极的阳极室。优选地，这两个电极构造为金刚石电极。在两个室中的至少一个室中导入掺入电解质的去离子水，该去离子水由此承受存在于两个电极之间的电场。这两个室通过膜片彼此分开，该膜片对于确定电荷的离子是可穿透的。因此例如存在对于阴离子可穿透的膜片和对于阳离子可穿透的膜片，由此通过所述膜片可以控制，哪种离子类型可以穿过膜片。
通过选择相应电解质和电解质的相应浓度能够将要制造的电解水的pH值调节为预确定的值。必要时，为此必须调节和适配设有电解质的去离子水在电解池的相应室内部的停留时间、即穿流速度和/或流经两个电极的电流。此外，通过电流也可以调节制造的电解水的氧化还原电势。因此，能够将pH值和氧化还原电势至少在预确定的范围内彼此无关地调节为期望的值组合，并且由此使电解水优化地适应于要溶解的金属，该金属作为污染粘附在要清洁的塑料表面上。
尤其可以选择形成氯离子(Cl-)、氟离子(F-)、硫酸盐离子(SO4 2-)、磷酸盐离子(PO4 3-)、硝酸盐离子(NO3 -)或这些离子的组合的电解质。当然也必须使用形成阳离子的电解质，以便确保电中性。作为阳离子尤其可以考虑氢离子(H+)和/或氨离子(NH4 +)。
这能够是简单的、快速的和可靠的，从而可以成本有利地实施所述方法。
有利地，塑料表面在所述方法步骤的每个方法步骤中的冲洗持续15秒和90秒之间。如果在方法步骤b)中既以通过阳极水也通过阴极水冲洗，那么对于这两个冲洗中的每个冲洗设置15秒和90秒之间的冲洗持续时间。证明为有利的是，在不同的方法步骤中的冲洗持续不同时间。优选地，各个冲洗持续时间适应于所预料的污物或污染和期望的清洁度。
为了进一步改善冲洗和清洁作用，去离子水和/或电解水的温度可以在10℃和70℃之间。在此，已示出，清洁作用随着温度升高而提升。显然，这里也可以在不同的方法步骤中针对各个液体选择不同的温度。在方法步骤a)中冲洗所用的去离子水尤其也可以具有相对于在方法步骤c)中冲洗所用的去离子水不同的温度，并且尤其更热或更冷。
本发明还通过用于实施这里所述方法的装置来解决所提出的任务。优选地，这种装置不仅具有通过各个不同液体冲洗塑料表面的可能性，而且也包括电解池，以便本身制造所需的电解水。在此，电解池一般可以永久运行。
对此替代地，当所述装置例如具有一个或多个可以暂存有电解液体的中间罐或储存器时，电解池在时间上受限制的运行也可以是有意义的。在这种情况下，可能的是，使用具有较大容量的电解池，该电解池必要时可以更有效地运行。
附图说明
下面借助于附图详细阐释本发明的实施例。
附图示出：
图1-电解池的示意性示图，
图2-根据本发明的第一实施例的装置的结构的示意性示图，和
图3和4-表明清洁作用的示意性图表。
具体实施方式
图1示出电解池1，该电解池具有阳极室2和阴极室6，阳极4位于该阳极室中，阴极8位于该阴极室中。在阳极室2和阴极室6之间存在离子交换膜片10，该离子交换膜片在示出的实施例中构造为阴离子交换膜片10。通过阳极室入口12将去离子水或蒸馏水导入到阳极室2中，所述去离子水或蒸馏水也可以是高纯水或超纯水。同时，将存在有电解质的去离子水通过阴极室入口14导入到阴极室6中，该电解质在示出的实施例中形成氯离子。在图1中示意性地示出，在阴极室6中除了水(H2O)之外也存在铵离子(NH4 +)和氯离子(Cl-)。
在阳极4和阴极8之间施加电压，该电压使氯离子(Cl-)沿着箭头16朝着阳极4的方向加速。所述氯离子可以穿过离子交换膜片10并且随后位于阳极室2中。
在替代构型中，替代于阴离子交换膜片也可以使用阳离子交换膜片，使得带有正电荷的阳离子可以从阳极室2到达阴极室6中。
在图1中示出的组分通过阳极室出口18离开阳极室2。涉及到水、氯离子(Cl-)和水合氢离子(H+)，该水合氢离子通过在阳极4和和阴极8之间的电压产生。同时，在阳极室2中形成臭氧(O3)，所述臭氧同样通过阳极室出口18离开阳极室2。
除了水之外，铵离子(NH4 +)以及氢氧离子(OH-)也从阳极室出口20离开阴极室8。
由在示出示例中形成氯离子(Cl-)的电解质的浓度和通过在阳极4和阴极8之间施加的电压所引起的电流能够调节从阳极室出口18出来的电解水的pH值以及氧化还原电势。
图2示意性示出根据本发明的第一实施例的、用于实施用于清洁的方法的装置。
所述装置具有两个电解池1，所述电解池分别具有一个阳极室2和一个阴极室6。在两个室之间分别布置有离子交换膜片10，该离子交换膜片在图2左边示出的电解池1中构造为阴离子交换膜片并且在右边示出的电解池1中构造为阳离子交换膜片。因此，在左边示出的电解池1中阴离子可以相应于箭头16地穿过离子交换膜片10，而在右边示出的电解池1中阳离子可以从阳极室2进入到阴极室6中。
在图1中示出的装置具有阳极电解液混合罐22。在通过输入管路24提供的去离子水通过阳极室入口12馈入到在图2右边示出的电解池1的阳极室2中之前，所述去离子水在该阳极电解液混合罐中与阳极电解液混合。通过阴极室入口14供应去离子水。在图2右边示出的电解池中制造阴极水，所述阴极水通过阴极管路26导入到阴极罐28中。所述阴极水可以从那里供应给施加装置30，通过该施加装置将所述阴极水施加到待清洁的由塑料制成的表面上。
在图2中示出的装置还具有阴极电解液混合罐32。在通过输入管路24供应的去离子水通过阴极室入口14导入到阴极室6中之前，所述去离子水在该阴极电解液混合罐中与阴极电解液混合。去离子水通过阳极室入口12导入到在图2左边示出的电解池1的阳极室2中。在左边示出的电解池中制造的阳极水从阳极室出口18通过阳极管路34导入到阳极罐36中，由该阳极罐同样可以将所述阳极水供应给施加装置30。
在图3和4中示意性示出，根据本发明的实施例的方法的清洁作用是如何的。在此，涉及除去由聚碳酸酯制成的构件的铁污染。相应地绘出B、单位是毫伏(mV)的氧化还原电势关于A、PH值变化的曲线。实线分别包含四边形方框中的数值。该数值表明铁污染的通过相应方法能够除去的百分比分量。这样例如在图3示出的方法结果中，在pH值为5.2并且氧化还原电势为422mV时25％的铁污染被除去。
在其结果在图3中示出的方法中，表面在温度为22.1℃的情况下以相应液体处理15秒，而在其结果在图4中示出的方法中，在温度为70℃的情况下以相应液体处理180秒。可看出，在氧化还原电势B和pH值A的相同范围中通过相应液体的较长的作用时间可以除去铁污物和污染的明显较大的分量。
附图标记列表
1 电解池
2 阳极室
4 阳极
6 阴极室
8 阴极
10 离子交换膜片
12 阳极室入口
14 阴极室入口
16 箭头
18 阳极室出口
20 阴极室出口
22 阳极电解液混合罐
24 输入管路
26 阴极管路
28 阴极罐
30 施加装置
32 阴极电解液混合罐
34 阳极管路
36 阳极罐

Claims (10)

1.用于清洁塑料表面、尤其用于除去所述塑料表面的金属污染和/或颗粒的方法，其中，所述方法具有下列步骤：
a)以去离子水冲洗所述塑料表面，
b)以电解水冲洗所述塑料表面，并且
c)以去离子水冲洗所述塑料表面。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以电解水冲洗包含以阳极水冲洗，该阳极水具有小于7的pH值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以电解水冲洗包含以阴极水冲洗，该阴极水具有大于7的pH值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在以阴极水冲洗所述塑料表面之前，以阳极水冲洗所述塑料表面。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述电解水的pH值和/或氧化还原电势被调节为预确定的值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在电解池(1)中制造所述电解水，该电解池具有两个电极(4、8)并且将掺入电解质的水导入到该电解池中，其中，调节所述电解水的pH值和/或氧化还原电势，其方式是，使用所述电解质的浓度和/或在所述两个电极(4、8)之间流动的电流作为控制参数。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述塑料表面的冲洗在每个方法步骤中持续5秒和600秒之间、优选15秒和90秒之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在不同的方法步骤中的冲洗持续不同的时间。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述去离子水和/或所述电解水的温度在10℃和70℃之间。
10.用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置。
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