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先端産業分野における洗浄技術

  • Cleaning Technologies in Various Leading Industries
★ 次世代半導体や,液晶,自動車部品の洗浄など,先端産業分野における洗浄技術を豊富に紹介!
★ 洗浄技術に密接に関わる環境対応問題や法規制についても言及!洗浄技術の決定版!!

商品コード: T0734

  • 監修: 角田光雄/(編集)日本産業洗浄協議会
  • 発行日: 2010年4月
  • 価格(税込): 70,200 円
  • 体裁: B5判,305ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0216-4

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  • 超音波洗浄,界面,界面活性剤,マイクロアイスジェット,低圧フラッシング,ジェット洗浄,半導体洗浄,密閉洗浄,産業用洗浄,機能水,電解水,フッ素系洗浄剤,マイクロバブル

刊行にあたって

 洗浄は固体表面が関る界面現象である。そして固体表面は,吸着,触媒作用,電極反応,摩擦などのトライボロジー,電子が主役を演じる応用分野,生命科学の分野などにおける新技術の開発において理解を深めておく必要のある重要な対象である。また資源・エネルギー・環境問題の前進的な解を求めるための鍵にもなる。
 近年になって,表面を観察し定量的な立場から考察を行うことのできる手法や理論が開発され固体表面に関する研究事情が著しく進展した。固体表面の原子配列,化学組成,電子状態,振動状態,表面から内部にわたっての組成や性質の変化などが原子レベルで理解することができるようになった。
 このような技術的背景を基に経験的な技術であった洗浄技術も科学の基本に立って研究・開発を進めることができるようになってきた。固体表面が関るナノサイエンスやナノテクノロジーを完結するためには科学の立場にもとづく洗浄技術の適用が不可欠である。進展した表面科学を取り入れた洗浄評価技術が洗浄技術の開発に大きな力になっている。
 わが国が今後更に大きく発展するための重要な要素である技術が大きく差別化できるものになるためには洗浄技術は最もわれわれに適した技術と考えられる。このような視点で本書を利用していただきたい。
(「はじめに」より一部抜粋)

2010年3月  文化女子大学名誉教授 角田光雄

著者一覧

角田光雄   文化女子大学名誉教授
佐野 貢   本多電子(株) 技術部 部長
林田充司   アクアサイエンス(株) 開発技術部 部長
星野高明   リックス(株) 企画本部 技術企画部 スペシャリストマネージャー 
周善寺清隆  福岡県工業技術センター 機械電子研究所 研究員 
刑部真弘   東京海洋大学 海洋工学部 教授
菅野 至   (株)ルネサステクノロジ 生産本部 技術開発統括部 プロセス開発部 ゲートモジュール開発グループ 主任技師
服部 毅   Hattori Consulting International 代表
中矢圭一   (株)ケンテック 代表取締役社長
野中孝一   (株)ジャパンエナジー 石油化学品部 機能化学品担当副部長
山下幸福   オルガノ(株) 開発センター 第三開発部 課長代理
峠有利子   アマノ(株) アクア商品開発部 主任
小田貴文   関東化学(株) 電子材料事業本部 技術部 開発課 係長
大谷哲也   旭化成ケミカルズ(株) 機能活性剤技術開発部 主任研究員
宮下雅之   ステラ ケミファ(株) 開発部 執行役員 開発部長
久次米孝信  ステラ ケミファ(株) 開発部 主任研究員
米山雄二   文化女子大学 服装学部 被服管理学研究室 教授
冨田 寛   (株)東芝 研究開発センター デバイスプロセス開発センター ユニットプロセス技術開発部 主任研究員
前野純一   荒川化学工業(株) 機能材料事業部 営業部 部付部長
廣瀬治道   芝浦メカトロニクス(株) 技術本部 研究開発グループ 技監
西山岩男   (株)半導体先端テクノロジーズ 第三研究部 主管研究員
柳川敬太   (株)デンソー 生産技術開発部 主任部員
宮本 誠   (株)サムスン横浜研究所 DA Lab. EH Group Group長
小田切力   日本産業洗浄協議会 専務理事;相模環境リサーチセンター 所長 
平塚 豊   日本産業洗浄協議会 シニアアドバイザー

目次

【総論―洗浄と表面・界面―】
1. 表面と界面
2. 表面張力・界面張力と表面のぬれ
3. 表面張力・界面張力と乾燥(マランゴニ乾燥)
4. 洗浄後に表面に付着している水あるいは油の溶剤による置換
5. 界面活性剤

【第1編:物理的洗浄技術】
第1章 超音波応用技術
1. 超音波洗浄
2. 超音波洗浄の歴史
3. 超音波応用技術の洗浄への利用
4. 洗浄の機構
4.1 超音波とは
4.2 キャビテーション
4.3 加速度
4.4 直進流
5. 経済的な洗浄システム
6. 洗浄の方法
7. 洗浄への周波数の影響
8. 洗浄スペクトラム
9. 洗浄液
10. 洗浄システムの構成品と要素
10.1 発振器
10.1.1 低周波発振器
10.1.2 高周波発振器・中周波発振器
10.2 振動及び輻射板
10.3 電力密度
10.4 音場の均一化
11. 最適化を図った洗浄
12. 先端産業分野における洗浄技術

第2章 蒸気と水の混合噴流による洗浄技術
1. はじめに
2. 蒸気-水混合噴流の物理的状態
2.1 蒸気-水混合噴流の発生方法
2.2 蒸気-水混合噴流の物理状態
3. 混合噴射における物理現象
3.1 水膜の形成
3.2 衝突による衝撃波の発生
3.3 キャビテーションによる衝撃波の発生
3.4 せん断力
4. 蒸気-水混合噴流の熱エネルギー
4.1 凝縮時の熱の放出
4.2 反応速度
4.3 透過速度
5. 希薄化学物質の混合の利点
6. 洗浄例
6.1 集積回路上のアルミニウム配線
6.2 集積回路上のビアホール
6.3 その他の洗浄の可能性

第3章 マイクロアイスジェットによる精密洗浄
1. 緒言
2. MIJの原理
3. MIJの噴霧粒子特性
4. 過冷却水滴と氷核の生成
5. 洗浄事例
5.1 ポリスチレンラテックス粒子
5.2 微小金属バリ
5.3 微小穴に詰まった砥粒
5.4 ガラス切りくず
5.5 マイクロドリルに付着した樹脂基板の切屑
5.6 磁石に付着した鉄粉
5.7 油脂
6. MIJ洗浄の特徴
6.1 MIJの洗浄対象
6.2 シャーベット状アイスによる洗浄効果
6.3 氷粒子による洗浄効果
6.4 低環境負荷
7. MIJ洗浄ユニット
8. 結言

第4章 低圧フラッシング水洗浄器の性能
1. はじめに
2. 実験装置および方法
3. 実験結果
3.1 M6ボルトでの圧力上昇実験
3.2 M6ボルトでの洗浄実験
3.3 異なるサイズのボルトとナットでの洗浄実験
4. 結論

第5章 2流体ジェット洗浄
1. はじめに 
2. 2流体ジェット洗浄の概要
2.1 洗浄メカニズム
2.2 洗浄モデルの検証
3. 基礎評価
4. プロセス評価
4.1 裏面汚染物除去
4.2 微細パターンのダメージ制御
4.3 薬液と2流体ジェットを組み合わせた洗浄
5. 2流体ノズルの改良
6. 先端SOCデバイスへの適用
6.1 微細パターンに対する2流体ジェット洗浄の限界
6.2 Metal/High-kゲート構造のダメージ評価
7. おわりに

第6章 超臨界流体を用いた次世代半導体洗浄技術
1. はじめに
2. トランジスタ形成工程(FEOL)への適用
2.1 トランジスタ形成工程での課題
2.2 超臨界CO2によるレジスト剥離・洗浄
3. 配線工程(BEOL)への適用
3.1 BEOL洗浄の課題
3.2 超臨界CO2によるレジスト剥離・エッチング残渣除去
4. ナノデバイス(NEMS)への応用
5. 大口径ウェーハへの実用化に向けて
5.1 超臨界CO2によるパーティクル除去
5.2 物理的な補助手段の活用
5.3 その他の課題
6. おわりに

第7章 密閉洗浄装置によるVOC排出、CO2発生の抑制
1. 洗浄剤と洗浄装置の密閉化
1.1 洗浄剤と環境汚染
1.2 環境汚染への対応
1.2.1 代替洗浄剤による対応
1.2.2 溶剤のリサイクル―揮発性溶剤と不揮発性洗浄剤
1.2.3 洗浄システムと溶剤と環境リスク―ハザード管理からリスク管理へ
2. 開放型洗浄装置における溶剤排出の抑制
2.1 開放型装置での溶剤排出抑制の対策
2.2 付属設備による密閉化
3. 新しい考え方の密閉型洗浄装置
3.1 ケンテックPCS(Perfect Closed System)
3.2 ケンテック洗浄装置の対応技術
3.2.1 洗浄装置の密閉化―溶剤の流れの完全な制御・管理により環境汚染を防止する
3.2.2 可燃溶剤に対する安全対策
3.2.3 洗浄力の強化
3.2.4 安全な蒸気洗浄(特許)
3.2.5 完全な乾燥
3.2.6 安全な溶剤の再生(精製)
4. ケンテックPCS洗浄装置による効果
4.1 密閉化によるメリット
4.2 高沸点溶剤を常圧で沸点以下の温度で蒸気洗浄・蒸留精製が出来る
4.3 CO2発生の少ない装置としての活用
4.4 ノンハロゲン不燃溶剤洗浄装置
5. ケンテックPCSシステム説明
5.1 バッチ型の密閉洗浄装置のシステム説明
5.2 連続型の密閉洗浄装置

【第2編:洗浄剤】
第1章 産業用洗浄剤の現状
1. はじめに
2. 洗浄剤の種類と対象汚れ・使用分野
3. 主要洗浄剤の対象汚れ・使用分野別の出荷状況
3.1 水系洗浄剤の出荷状況
3.2 準水系洗浄剤の出荷状況
3.3 炭化水素系洗浄剤の出荷状況
3.4 塩素系洗浄剤の出荷状況
3.5 フッ素系洗浄剤の出荷状況
3.6 臭素系洗浄剤の出荷状況
3.7 アルコール系洗浄剤の出荷状況
4. 洗浄剤種類別の出荷状況(2007年度実績)

第2章 機能水の洗浄分野への応用
1. はじめに
2. 機能水の種類と用途
3. 機能水洗浄の効果
3.1 酸性酸化性水による金属不純物除去
3.2 水素水、窒素水による微粒子除去効果
3.3 還元性水を用いたCu配線腐食抑制
3.4 オゾン水による有機物除去
4. 機能水製造装置
5. おわりに

第3章 アルカリ電解水の洗浄分野への応用
1. はじめに
2. アルカリ電解水の性質
2.1 アルカリ電解水とは
2.2 電解質の選定
2.3 アルカリ電解水の組成
3. 洗浄対象物
4. アルカリ電解水の運用方法
4.1 基本的な運用方法
4.2 廃液のリサイクル
5. アルカリ電解水の新たな用途
5.1 工業用水としての用途
5.2 清掃用水としての用途
6. おわりに

第4章 次世代半導体製造に対応した電子工業用薬品と機能性薬品
1. はじめに
2. 電子工業用薬品について
2.1 金属不純物について
2.2 パーティクルについて
2.3 半導体薬品の品質ロードマップを実現するために
3. 機能性薬品について
3.1 新RCA洗浄液について
3.1.1 Frontier Cleaner-A01、Frontier Cleaner-A02(いずれも酸タイプ)
3.1.2 Frontier Cleaner-B01(アルカリタイプ)
3.2 Cu/low-k用ドライエッチング残渣除去液について
3.3 Cu/low-k用CMP後洗浄液について
3.3.1 CMP-M09、CMP-M10(いずれも酸タイプ)
3.3.2 CMP-B01(アルカリタイプ)
4. まとめ

第5章 フッ素系洗浄剤エルノバVの汚れ分離システムの特長
1. はじめに
2. エルノバVの特長及び基本特性
2.1 エルノバVの特長
2.2 エルノバVの市販洗浄剤との性能比較
2.3 エルノバVの高分子材料に対する影響
2.4 エルノバVと蒸気洗浄に求められる特性
2.5 エルノバVの蒸気洗浄プロセス
3. エルノバV汚れ分離システムの特長について
3.1 エルノバV汚れ分離システムの原理
3.2 エルノバV汚れ分離の応用例について
3.3 汚れ分離システムの装置例
3.4 エルノバV汚れ分離システムの原理および連続運転の実例について
3.5 各種加工油に対する汚れ分離システムの効果
3.6 貧溶媒法と蒸留法の違いについて
4. おわりに

第6章 フッ素系ウェットエッチング液
1. はじめに
2. 高選択エッチング液
3. CMP後洗浄
4. ドライエッチング後のポリマー残渣物洗浄液
5. 最後に

第7章 界面活性剤による洗浄
1. 界面活性剤の作用
2. 界面活性剤の種類
3. 植物原料から製造される界面活性剤
3.1 アルコールエトキシレートおよび脂肪酸メチルエステルエトキシレート
3.2 アルキルポリグリコシド
3.3 アルファスルホ脂肪酸メチルエステル塩
4. 先端産業における界面活性剤の役割

【第3編:先端産業分野における洗浄技術】
第1章 次世代半導体製造における洗浄技術
1. はじめに
2. 物理洗浄方法の定量解析技術
3. 二流体洗浄
4. 枚葉超音波洗浄
4.1 キャビテーションのモニタリング方法
4.2 パターンダメージ形成モデル
5. 30nm以降の次世代微細パターン向けの洗浄方法とは?

第2章 化合物半導体の洗浄技術
1. はじめに
2. GaAsのHClおよびNH4OH処理
3. GaAs、GaPのHNO3:HF処理
4. GaAsのH2SO4:H2O2:H2Oおよび濃HF処理
5. GaAsのいろいろな処理方法

第3章 実装における洗浄技術
1. 緒言
2. はんだ材質に対応した洗浄方法
3. 洗浄実施例
3.1 ウェーハバンプの洗浄技術
3.2 プリント配線板
3.3 フリップチップ(FC)実装基板
3.4 隙間洗浄の応用編
4. おわりに

第4章 液晶用基板の洗浄技術
1. はじめに:液晶パネルの構造と洗浄の必要性
2. 清浄度の評価方法
2.1 気中・液中パーティクル
2.2 接触角
2.3 基板上の残留パーティクル
3. 洗浄のツールとメカニズム
3.1 ドライ洗浄ツール
3.1.1 エキシマUVユニット
3.1.2 APプラズマユニット
3.2 枚葉式ウエット洗浄ツール
3.2.1 ブラシ洗浄(接触式洗浄)
3.2.2 CJ(キャビテーションジェット)
3.2.3 MS(メガソニック・超音波洗浄)
4. 最新洗浄ツール
4.1 H/Jツール
4.2 H/Mツール
5. 超大型基板対応の洗浄装置
5.1 傾斜搬送プロセス
5.2 縦型搬送プロセス
6. 高精細パネルの洗浄技術:スピン洗浄技術(低温ポリシリコン洗浄技術)
6.1 機能水を使用した有機物汚染除去
6.2 機能水を使用したパーティクル除去
6.3 機能水を使用した金属汚染除去

第5章 EUV露光における光学素子の洗浄技術
1. はじめに
2. EUVL光学系における汚染対策および洗浄技術の重要性
3. EUVL光学系の2大汚染要因とその対策
4. 酸化系クリーニングによるカーボン除去
5. 還元系クリーニングによるカーボン除去
6. 原子状水素によるRu表面酸化膜の還元クリーニング
7. まとめ

第6章 自動車部品の洗浄技術
1. はじめに
2. 洗浄の目的
3. 洗浄工程設計手順
4. 洗浄方法概論
5. 湿式洗浄の環境負荷低減の取り組み 
5.1 CO2排出量削減(省エネ化)
5.2 VOC排出量削減
6. 環境に優しい洗浄の導入事例
7. おわりに

第7章 マイクロバブルを用いた環境配慮型洗浄技術
1. はじめに
2. 従来の洗浄方法の課題とマイクロバブル洗浄の狙い
3. 環境にやさしい添加剤による高密度マイクロバブルの生成
4. マイクロバブルによる油汚れの除去原理
5. マイクロバブル洗浄システムとその特長
6. マイクロバブルの洗浄効果
7. 実用化検証
8. おわりに

【第4編】
洗浄評価技術―いろいろな評価法―
1. 目視判定法
2. 質量法(秤量法)
3. 直接表面特性から評価する方法
3.1 摩擦係数から求める方法
3.2 表面電位法
3.3 表面化学反応の応用
3.3.1 銅置換法
3.3.2 電気めっき法
3.3.3 フェリシアン化カリ試験
3.4 表面のぬれの性質の変化から評価する方法
3.4.1 呼吸法 Breath Test
3.4.2 水切り法 Water Break Test
3.4.3 スプレーパターン法またはミスト法
3.4.4 アトマイザー法 Atomizer Test
3.4.5 ぬれ指数法 Spread Wetting Test
3.4.6 接触角法 Contact Angle Method
3.5 蒸発速度法、EVA法 Evaporative Rate Analysis
3.6 表面の物理的な観察方法の応用
4. 洗浄後表面に残っている汚れを抽出して抽出物の測定から評価する方法
4.1 溶剤による抽出
4.2 化学薬品による抽出
4.3 オメガメーター、イオノグラフ、イオンクロマト法
4.4 熱によって抽出した汚れを調べる
4.4.1 抽出した汚れをガスクロマトグラフで調べる方法
4.4.2 プラズマクロマトグラフ法
4.4.3 熱で抽出した汚れを赤外分析法で調べる方法
4.4.4 電子衝撃脱離法 ESD(Electron stimulated desorption)
4.5 粒子汚れの評価
4.5.1 レーザー光散乱法
4.5.2 液中パーティクルカウンター法
4.5.3 走査型オージェ電子顕微鏡SAM(Scanning Auger electron microscope)
4.5.4 フーリエ変換赤外顕微鏡、レーザラマン顕微鏡
4.5.5 蛍光顕微鏡
4.5.6 すき間および非貫通孔などの洗浄度の評価

【第5編】
洗浄技術から見た環境問題―モノづくり現場における国際的な化学物質管理―】
1. 要旨
2. モノづくりにおける洗浄技術の役割
2.1 モノづくりの重要性
2.2 「ものづくり基盤技術振興基本法」
2.2.1 法律公布の経緯
2.2.2 同法の趣旨
2.2.3 「ものづくり基盤技術」の定義
2.2.4 「ものづくり基盤技術」における“洗浄技術”の位置づけ
3. 化学物質管理の国際的討議の開始
3.1 化学物質の存在
3.2 化学物質管理の必要性
3.3 化学物質を取り上げた「国連人間環境会議」
4. 化学物質管理に関する更なる討議
4.1 国連環境開発会議
4.2 アジェンダ21
5. 化学物質管理の国際的方向付け
5.1 持続可能な開発に関する世界首脳会議
5.2 ヨハネスブルグ宣言
5.3 ヨハネスブルグ実施計画
5.4 実施計画に基づく具体的行動
5.4.1 ロッテルダム条約
5.4.2 ストックホルム条約
5.4.3 SAICM(国際化学物質管理戦略)
5.4.4 GHS
6. SAICMの概要と国際的動向
6.1 SAICMについて
6.1.1 背景
6.1.2 これまでの経緯
6.2 SAICMの関連文書
6.2.1 ハイレベル宣言(ドバイ宣言)
6.2.2 包括的方針戦略
6.2.3 世界行動計画
6.3 SAICMアジア太平洋地域会合
6.4 第2回国際化学物質管理会議
6.4.1 実施状況のレビュー
6.4.2 新規の課題
6.4.3 ナノテクノロジー及び工業用ナノ材料
6.4.4 製品中化学物質
7. むすび

【第6編】
洗浄工程における法規制
1. はじめに
2. 水系洗浄剤システム
3. 非水系洗浄剤システム
3.1 炭化水素系洗浄剤システム
3.2 塩素系溶剤洗浄システム
3.3 その他の有機溶剤洗浄システム
4. 準水系洗浄システム
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