阅读说明：本技术 洁净室用擦拭布及其制造方法 (Wiping cloth for clean room and manufacturing method thereof ) 是由 J·巴里欧斯 A·巴里欧斯 F·皮萨卡内 E·辛 C·少瓦那勒特 T·沙诺 于 2018-03-23 设计创作，主要内容包括：用于洁净室环境或其他类似受控环境的预饱和的擦拭布,其包括织造织物,该织造织物结合了独特的编织图案,具有密封的边缘,仅用超纯水(UPW)饱和。(A pre-saturated wipe for use in a clean room environment or other similar controlled environment includes a woven fabric incorporating a unique weave pattern, having sealed edges, saturated with Ultra Pure Water (UPW) only.)

洁净室用擦拭布及其制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年3月23日提交的序列号为62/475,523的临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

发明领域

本发明一般涉及一种用于洁净室环境或其他类似受控环境中的预饱和的擦拭布，该擦拭布能够有效地从设备和工作表面去除污染物，而无需使用挥发性有机化合物(VOC)，同时表现出低的可释放颗粒水平。预饱和的擦拭布由织造织物制成，该织造织物具有独特的编织图案，其密封边缘仅用超纯水(UPW)饱和。预饱和的擦拭布可容纳足够的UPW，以去除表面上的污染物而不会使表面湿润。关键表面在不使用VOC并且不具有相关健康和安全风险的情况下保持清洁和干燥。

发明背景

目前，使用100％异丙醇(IPA)作为润湿剂的预饱和的擦拭布通常用于清洁洁净室中的关键表面，例如工作站、工作台和工具表面，例如加工室内部。在使用预饱和的擦拭布之前，干擦拭布与含有IPA的喷射瓶配合使用。当前使用IPA预饱和的擦拭布的用户认为，这种擦拭布为污染控制提供了一种更方便，更具成本效益的方法。

使用IPA预饱和的擦拭布的公司报告说，与使用干擦拭布和喷射瓶相比，使用IPA预饱和的擦拭布具有更好的方案遵循性(可能是出于便利性)，较低的总体擦拭布使用量，较低的挥发性有机化合物(VOC)水平，减少的火灾隐患以及擦拭布上润湿水平更高的重现性。尽管如此，IPA预饱和擦拭布仍带有与VOC相关的健康和安全风险，例如易燃性，VOC散逸性排放和人员接触VOC。

另外，用IPA预饱和的擦拭布的另一个缺点是它们表现出显著的可释放颗粒水平，包括可能高于相应的干擦拭布的水平。IPA预饱和的擦拭布的较高颗粒水平与润湿剂与擦拭布的长期接触有关。在IPA预饱和的擦拭布的测试过程中发现的这些较高的颗粒水平可能潜在地表示颗粒暴露水平的增加以及对环境表面和/或过程的风险的提高。

因此，需要一种预饱和的洁净室用擦拭布，该擦拭布可以有效清洁关键表面，同时提供比当前方法(即使用IPA预饱和的擦拭布或干擦拭布与含有IPA的喷射瓶配合使用的方法)更高的工艺效益，降低的成本以及增强的环境健康和安全性。

发明内容

本发明涉及仅用超纯水(UPW)预饱和的具有密封边缘的预饱和的微纤维擦拭布。超纯水(UPW或高纯水)是经过纯化达到非常严格规格的水。超纯水是半导体行业中常用的术语，以强调以下事实：水被处理到对于所有污染物类型达到最高纯度水平，所述污染物类型包括：有机和无机化合物，溶解物和颗粒物，挥发性和非挥发性物质，活性和惰性物质，亲水性和疏水性物质，以及溶解气体。本发明的擦拭布使洁净室技术人员能够实现100％无VOC的擦拭，并且完全消除了洁净室擦拭程序中包括IPA在内的易燃溶剂。本发明的擦拭布由具有独特织造图案的微纤维织物构成，其允许操作者仅使用UPW将污染物清除，夹带和去除，同时保持表面清洁和干燥。擦拭布的编织和密封边缘可抵抗磨损和撕裂，从而减少使用中的颗粒和纤维生成。

本发明的UPW预饱和的擦拭布可用于ISO 3级及更高等级的洁净室中。UPW预饱和的擦拭布特别适用于清洁平板显示器厂和水厂中的高真空加工室和机器人，清洁光刻、化学气相沉积和计量模块中的对挥发性有机化合物(VOC)敏感的工艺设备，以及从光刻轨道上清洁掉被烘烤在其上的抗蚀剂和显影剂。UPW预饱和的擦拭布还可用于敏感组件(如设备前端模块，静电吸盘，VAT阀和气体分散板)的最终擦拭。UPW预饱和的擦拭布在设备的预防性维护以及需要消除VOC和易燃溶剂的湿法清洁中也特别有用。洁净室中的水平表面、不锈钢推车和工作表面也是使用本发明的UPW预饱和的擦拭布的理想场所。

在一个示例性实施方式中，本发明的洁净室用擦拭布包括具有至少两种不同的微纤维的织造织物，其中该织造织物仅用超纯水预饱和。在本发明的一方面，构成织造织物的微纤维之一可以包含尼龙/聚酯共轭物。此外，尼龙/聚酯共轭物可以由25-30％的尼龙和70-75％的聚酯制成。在一个特定的示例性实施方式中，尼龙/聚酯共轭物可包含72％的聚酯和28％的尼龙，已证明其持有足够的水以润湿要清洁的表面，从而可以去除污染物而不留下湿润的表面，湿润的表面可能会抑制工具恢复。

在本发明的另一方面，织造织物可以具有密封的边缘。在本发明的又一个方面，织造织物可以包括第一微纤维和第二微纤维，所述第一微纤维和第二微纤维使用具有六根经线和十八根纬线的重复图案编织。第一微纤维材料可以是尼龙/聚酯共轭物，其用于重复图案中的十八根纬线。第二微纤维材料可以是聚酯，其用于重复图案中的六根经线。编织图案允许UPW立即使擦拭布均匀饱和。可以将本发明的多个UPW预饱和的擦拭布堆叠在容纳擦拭布的包装内，并且容纳在包装内的顶部和底部擦拭布包含相同量的水，因此被UPW均匀地润湿。

本发明还涉及一种用于制造UPW预饱和的擦拭布的方法，该方法包括以下步骤：选择微纤维，其中一种微纤维包含尼龙/聚酯共轭物，使用特定编织图案编织微纤维，以形成织造织物卷，使用高温、高压和试剂处理织造织物，以用于快速水润湿，用无菌超纯水清洁处理经过上述处理的织造织物，通过切割和密封织物由经过处理的织物卷形成擦拭布，进行包装并用超纯水预饱和。该方法还可以包括用伽马辐照进行后处理以确保无菌的步骤以及进行批次测试以证明清洁性的步骤。

用于制造UPW预饱和的擦拭布的方法的另一示例性实施例包括以下步骤：1)编织至少两种不同的微纤维材料以形成织造织物，其中一种微纤维材料是尼龙/聚合物共轭物；2)用高温、高压和至少一种表面活性剂处理织造织物，3)用无菌纯水清洁织造织物，4)干燥织造织物，5)切割织造织物并密封织造织物的边缘以形成各个单独的擦拭布，以及6)包装并且仅使用超纯水来预饱和擦拭布。编织步骤可以包括使用具有六根经线和十八根纬线的重复图案将尼龙/聚合物共轭材料与第二微纤维材料编织。尼龙/聚合物共轭材料可用于重复图案中的十八根纬线，第二微纤维材料可用于重复图案中的六根经线。

可以在处理织造织物的步骤之前使织造织物的织造纤维松弛。清洁织造织物的步骤可以包括用洗涤剂洗涤织造织物，然后用无菌纯水重复漂洗织造织物。织造织物的边缘的切割和密封可以同时进行以形成各个单独的擦拭布。本发明的UPW预饱和的擦拭布的制造方法还可以包括对包装好的预饱和的擦拭布进行灭菌的步骤。

附图简要说明

图1是流程图，示出了用于制造本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的示例性方法中的步骤；

图2是用于制造织造织物的第一微纤维的照片，该织造织物用于制造本发明的擦拭布的一个示例性实施方式；

图3是用于制造织造织物的第二微纤维的照片，该织造织物用于制造图2中所指的本发明擦拭布的一个示例性实施方式；

图4是使用图2和3中所示的微纤维制成的具有快速水润湿的改性织造织物的照片；

图5是表示织造图案的图，该织造图案用于制造如图4所示的具有快速水润湿的改性织造织物；和

图6是松弛纤维的放大图，该松弛纤维构成图4所示的具有快速水润湿的改性织造织物。

具体实施方式

当前使用的用IPA预饱和的洁净室用擦拭布由聚酯组成。聚酯擦拭布需要完全润湿要清洁的表面，以获得任何清洁效率。百分之一百的聚酯织物不会留下干燥的表面。洁净室中留下的经过清洁的表面被IPA润湿不是问题，因为所有IPA都会迅速蒸发。但是，使用IPA的不利之处在于IPA烟气有害，易燃且是污染源。另外，100％聚酯由于其较低的耐磨性而容易掉落颗粒。

尽管存在与IPA预饱和的聚酯擦拭布相关的问题和弊端，但是半导体制造厂从不考虑将水与擦拭布一起使用，因为半导体制造过程中的许多工具必须在10⁴至10⁷个大气压下运行，在工具中留有水会使抽气时间延长三到五倍或延长多个小时。工厂不允许这些抽气时间，因为这些工具的价值超过10,000美元/小时。但是，如果可以制造出与水一起使用的擦拭布，使其具有与IPA一起使用的擦拭布类似的作用，即可以清洁但不会弄湿清洁的表面的作用，则半导体制造厂可以容易地选择使用它们，因为它们不具有与IPA相关的安全和健康风险。

本发明正是涉及这种擦拭布。本发明包括一种预饱和的擦拭布，该擦拭布仅用超纯水(UPW)饱和，并且构造成使得UPW立即均匀地浸润到擦拭布中，并且能够清洁关键表面而不会在关键表面上留下水。本发明还包括一种用于制造本发明的UPW预饱和的擦拭布的方法。

图1是流程图，示出了用于制造本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的示例性方法10中的步骤；首先，在步骤12中，选择纤维以形成将用于制造擦拭布的织造织物。纤维包括尼龙/聚酯共轭物作为第一微纤维，并包括聚酯作为第二纤维。图2示出了能用于制造织造织物的第一微纤维的照片，该织造织物用于制造本发明的擦拭布的一个示例性实施方式。第一微纤维材料柔软，有光泽且非常粗大。它还具有出色的透湿性和空气流通性。尼龙/聚酯共轭物可以由25-30％的尼龙和70-75％的聚酯制成。在一个特定的示例性实施方式中，尼龙/聚酯共轭物可包含72％的聚酯和28％的尼龙。图3示出了能用于制造织造织物的第二微纤维的照片，该织造织物用于制造本发明的擦拭布的示例性实施方式。第二微纤维材料柔软，高密度，防水，透湿且抗张强度高。

在步骤14中，使用如图5所示的特定编织图案来编织第一和第二微纤维，该编织图案有助于使织造织物能够被快速润湿，这意味着水可以立即且均匀地浸润到织造织物中。图5所示的编织图案为包括6根经线和18根纬线的一个重复单元。每个方框均显示编织的互锁点。“X”表示在该互锁点上，经纱/微纤维在纬纱/微纤维上方。上述第一微纤维材料用作纬线，上述第二微纤维材料用作经线。编织第一和第二微纤维以形成织造织物卷，该织造织物用于制造擦拭布。在一种示例性方法中，织造织物卷可包括61英寸宽的织造织物卷。

在步骤16中，用高温和高压以及一种或多种试剂对织造织物进行处理，所述试剂例如降低UPW和织造织物之间的界面张力的表面活性剂，从而使UPW作为湿润剂。该处理还有助于使织造织物能够被快速水润湿。在处理之后，如图6所示，用于将微纤维编织成织造织物的织机上的特定装置被用来使织造纤维松弛。经快速水润湿处理的织造织物所得到的海星型横截面如图4所示。

然后在步骤18中，用无菌超纯水对处理过的织造织物卷进行清洁处理。更具体地，将处理过的织造织物卷用洗涤剂洗涤10分钟，然后漂洗36分钟，该漂洗通过进行九次漂洗且每次漂洗4分钟来进行。通过以300rpm的转速旋转卷5分钟，然后以600rpm的转速旋转卷5分钟来从卷中抽出水。然后将卷在干燥机中在85摄氏度干燥2小时。

然后在步骤20中从处理过的织造织物卷形成擦拭布。将处理过的织造织物卷进一步加工成较薄的织物卷，最后加工成片。处理过的织造织物的较小的卷和片用超声工具同时切割并密封，该超声工具在不锈钢的顶部上具有PVD涂层，以最大程度地减少从工具转移到擦拭布的金属污染。沿长度方向切割和密封织物，以形成密封的边缘，然后在另一台机器上对其进行加工，以在整个网上切割和密封，以形成单独的擦拭布。

在步骤22中，将各个边缘密封的擦拭布包装并用UPW预饱和。擦拭布平叠在一起，每个包装有10个或20个擦拭布。卷动、熨平和切割经过处理的织造织物的卷以形成擦拭布的操作是在洁净室内完成的。擦拭布的包装和预饱和也在洁净室中进行。然后在步骤24中使用伽玛辐照对包装好的预饱和擦拭布进行灭菌。伽玛辐照是一种标准的灭菌程序，其中伽玛辐照器由Cobalt-60驱动以有效杀死整个产品及其包装中的微生物，而对温度的影响很小，并且没有残留物。最后，在步骤26中测试了许多包装好的灭菌产品，以证明清洁性。

本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的效果类似于IPA预饱和的洁净室用擦拭布，但没有与IPA相关的安全，环境和健康问题。UPW预饱和的洁净室用擦拭布是洁净且光滑的，并且能够进行有效的清洁，而不会在清洁后的表面上留下水。包含预饱和擦拭布的织造织物的设计使清洁表面非常迅速地干燥，就像IPA预饱和的擦拭布一样。

使用本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的工艺益处包括但不限于：1)保护VOC敏感性制造模块(fab modules)免受溶剂烟雾的侵害，所述制造模块例如光刻，计量和CVD；2)降低与制造擦拭布相关的纤维和颗粒漂移的风险；3)改善污染清除能力，从而可以更快地进行预防性维护并延长设备的正常运行时间；4)使擦拭布均匀、一致的润湿，可确保出色的首道清洁效果并缩短清洁时间；以及5)优化擦拭布，以用于最先进的晶片制造。另外，使用本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布可以通过减少擦拭布的使用量来降低经营成本，从而减少废物清除成本，通过消除IPA擦拭布来大大降低VOC工艺暴露和散逸性排放成本，通过提高首道质量来降低晶片测试成本，通过改善颗粒控制来减少与工具停机时间相关的成本，并减少平均清洁时间。

使用本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布所带来的环境健康和安全益处包括但不限于：1)通过减少易燃化学品的存储和溶剂喷射瓶消除洁净室擦拭期间的火灾危险；2)消除与溶剂擦拭相关的VOC散逸性排放和大气排放许可问题；3)避免人员在洁净室擦拭过程中接触异丙醇。

对本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的性能和污染特性的初步评估显示出相对于现有IPA预饱和的擦拭布有所改进。在下面的表1中列出了一些初始数据，这些数据显示了本发明的UPW预饱和的洁净室用擦拭布的这些特性。表1中的数据代表了在饱和7天后的擦拭布的典型分析(在干状态下)。度量单位是指标准测试方法IEST-RP-CC004.3中使用的标准单位。

表1

性能特性

污染特性

本发明的示例性实施方式的附图和描述在此示出了本发明的各种示例性实施例。对这些示例性实施方式和模式进行了足够详细的描述，以使本领域技术人员能够实施本发明，但无意以任何方式限制本发明的范围，适用性或配置。相反，以下公开旨在教导示例性实施例和模式的实施以及对于本领域技术人员而言已知或显而易见的任何等同模式或实施方式。另外，所有包括的示例是示例性实施方式和模式的非限制性说明，其本身可以类似地用于本领域技术人员已知或显而易见的任何等同模式或实施方式。

除了未特别叙述的以外，在本发明的实践中使用的结构、布置、应用、比例、元素、材料或组件的其他组合和/或修改可以改变或另外特别地适合于特定的环境、制造规格、设计参数或其他操作要求，而不背离本发明的范围，并且旨在包括在本公开中。

除非特别指出，否则申请人的意图是使说明书和权利要求书中的词语和短语具有适用领域的普通技术人员所普遍接受的一般含义或普通和惯用的含义。在这些含义不同的情况下，说明书和权利要求书中的词语和短语应被赋予尽可能广泛的通用含义。如果对于任何词语或短语有任何其他特殊含义，则说明书将明确陈述并定义该特殊含义。