专利名称：用于中和碱性化学物质的洁净室擦布的制作方法图1显示了包含本发明擦布31的范例性液气密封袋或包11，其一端带有可封闭的抵抗液体和气体的密封条21。洁净室正在精密产品的制造、检验和维护方面发现更广泛的应用，在洁净室中不同操作必须在尽可能不含不希望有的小颗粒的环境下进行。只有当采取各种努力以维持在洁净室里排除受控环境遭受污染所必需的闭合控制，洁净室才能够有效起作用。这种污染最通常是由洁净室里的工人和带入洁净室的物品所引起。为在洁净室里以一定方式操作以从受控环境排除有害的污染物，已经建立起严格的标准，且在继续发展。洁净室中颗粒物污染的可能来源是制造的织物，包括在洁净室受控环境中进行操作所广泛应用的洁净室防护服，如工作服、头巾、靴子、口罩、手套及其类似物，和擦布。例如，在半导体晶片的制造中，擦布用于清除在洁净室的受控环境中进行操作时可能产生的溢出物。此外，擦布用于擦拭洁净室中的各种设备和物品的表面，以及用于擦拭洁净室自身的墙壁和其它内表面。在洁净室环境中，不仅保持“洁净的”环境(低颗粒物、离子污染等)是重要的，而且要保持“安全的”洁净室环境(低毒、低致癌物、低刺激性等)。当在洁净室里典型使用的擦布用于清除羟胺溢出物时，在洁净室中使用羟胺和其它强氧化性和还原性试剂已经导致自燃危害。产生的烟将严重地降低洁净室的有效性，且对工作人员和设施都可能是重要风险。当暴露于空气，擦布中的羟胺化合物会经历一个或多个发热反应，这导致含羟胺废物的自燃。羟胺化合物的酸式盐不会进行此类自发或自动催化的氧化反应。因此，如果溢出物中的羟胺或羟胺化合物(pH9-11)可转化成它们的酸式盐，残余物可被安全处理。本发明是包含有机酸并有利地包含共溶剂的擦布，即吸收基质。吸收基质可以是本领域中已知的可用于洁净室的任何类型，即该基质在灰尘和棉绒形成上具有严格的限制。在洁净室的受控环境中应用织物，特别是擦布，不可避免地会导致向洁净室环境中引入一些颗粒物。本发明起一定作用以确保这些颗粒物以缩减量存在且是相对无害的。因此，在洁净室中由于使用擦布产生的颗粒物将对在受控环境中进行的工艺有较小的有害作用。例如，在半导体晶片制造过程中，其中制造工艺的一部分是将半导体晶片暴露于高温下，已知多种不希望的颗粒物，特别是含金属的那些，可对半导体电路的配置和操作产生有害改变。在一些情况下，这些污染颗粒物产生短路，或它们可作为干扰杂物对半导体功能进行不良改变。
通常，由于这些颗粒物中的有机物基本上将在半导体晶片制造过程中所经历的高温燃烧掉，所以只含有机物的颗粒物有害的可能性较小。但是，含有无机物，如金属和金属盐的颗粒物通常将留下无机物，它不会燃烧掉且将趋于保留在晶片中并引起有害作用。
优选与洁净室操作相关的材料是合成高分子材料，特别是金属含量低的高分子材料。已成功应用于洁净室且可以是用有机酸润湿或饱和的吸收基质包括针织、机织和非织造聚酯或尼龙，优选从连续丝线针织而成。此类擦布工业上可购自新泽西州Upper Saddle River的Texwipe公司，商标为ALPHAWIPE、ALPHASORB、ALPHAL 0和MIRACLEWIPE。也可使用机织聚酯或尼龙织物。
另一吸收基质材料是热压粘合聚丙烯。这些织物的纤维任意排列并通过热或化学反应结合在一起。此类擦布可商购于Texwipe公司，商标为POLYSAT。又一种吸收基质材料是通过水压缠结结合在一起的55％纤维素和45％聚酯纤维或100％聚酯。典型的产品是购自Texwipe公司的TECHNICLOTH。聚氨酯泡沫擦布和由人造纤维、丙烯酸、蕉麻(如由Texwipe公司销售的M-WIPE)、麻丝和棉等制成的擦布也可制成可接受的吸收基质材料。海绵，特别是合成海绵，可用于高容量擦布基质。
本发明擦布的吸收基质包含至少一种有机酸。该酸能够与溢出的化学品中的碱液反应并将其中和。无机酸，如硝酸、硫酸和盐酸，其pKa值通常为1-2。如此强的酸将具有高中和能力，但是易于对清洁设备、衣服和工作人员造成腐蚀。洁净室环境也不能暴露于如可在工业无机酸中发现的浓离子。
优选的酸是有机酸。该酸可具有通式R-(Y)a，其中a是1-3之间的数，Y选自-COOH、-CH2COOH和-CHOH-COOH，且只有当a等于1时，R可以是-H，或者当a等于1-3时，R选自脂肪族烃或芳香族烃。该酸也可具有如下通式 其中，X是-OH、-NHR、-H、卤素、-CO2H和-CH2-CO2H、或-CHOH-CO2H，且R选自-H、脂肪族烃和芳香族烃。
一价酸的实例包括甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸和丁酸。二元酸的实例包括抗坏血酸、葡糖酸、苹果酸、丙二酸、草酸、琥珀酸和酒石酸。三元酸的实例包括柠檬酸和棓酸。
优选该酸或这些酸在27℃的电离常数pKa大于1.2，更优选大于3。代表性酸的pKa列于表2。具有较高pKa的有机酸腐蚀性较小，且在很多情况下这些有机酸应用于食品工程。因此，应用它们有更好的安全限度。由于低pH抑制一些有机物的生长，酸溶液的酸度助于维持密封擦布的有机稳定性。由于非常低的pH水平可导致刺激人体皮肤，优选润湿液体的pH大于大约2.0。该酸度水平在消费品中并非少见。例如，软饮料的pH水平为大约2-4。
表II洁净室擦布用酸 pKa1 pKa2 pKa3甲酸3.8乙酸4.8丙酸4.9正丁酸 4.9异丁酸 4.8苯甲酸 4.2抗坏血酸4.2 11.6葡糖酸 3.5 4.7苹果酸 3.4 5.1丙二酸 2.8 5.7草酸1.3 4.3琥珀酸 4.1 5.6酒石酸 2.9 4.2柠檬3.1 4.8 6.9棓酸4.2 8.9优选的酸具有1-7个碳原子且每个分子中有1个以上的羧基，即每个分子中含有2或3个羧酸基。
高挥发性有机酸的问题是它们会污染洁净室环境。高浓度的甲酸和乙酸是较不优选的。有机酸在27℃时的蒸汽压应当小于7kPa，优选在27℃时的蒸汽压小于大约1kPa。
优选酸在常温下是液态。术语“液态”包括在常温下通常为固态的酸，但在本发明中，如该酸溶解于某种或某些溶剂中则它为液态，这样溶液在常温保持稳定。虽然这些酸中的很多在常温下为固态，优选该酸或这些酸在常温下以溶液存在且为液态。这些酸可以溶于水。在水中或其它溶剂中的浓度可在大约1-大约25wt％有机酸之间变化。重要因素是酸和碱产品与任何添加剂在水溶液中的溶解度。一个相关问题是酸不能在存放期间在擦布中形成晶体，这是由于当包含擦布的密封袋被打开时，这将引起释放颗粒物。这种颗粒物能污染洁净室环境。如果只使用水，酸，如柠檬酸、棓酸、丙二酸、酒石酸、草酸等，将会形成这些晶体。
虽然水是优选的溶剂，除了水的其它溶剂也可用于补充有机酸溶液。可选择地，水和共溶剂可结合使用。结晶抑制剂有利地存在以抑制可作为灰尘来源的酸晶体的形成。结晶抑制剂可以是共溶剂，例如醇、二醇或其混合物。结晶抑制剂可以是选自醇或二醇的共溶剂，且具有3-6个碳原子，更优选具有3-4个碳原子。结晶抑制剂还可包括表面活性剂，例如非离子、阳离子或阴离子表面活性剂。优选表面活性剂具有3-6个碳原子。其它溶剂或共溶剂的实例包括丙二醇、乙二醇或每个分子优选含有3-6个碳原子的醇。与水相比，这些共溶剂具有很低的蒸发率，例如25℃时，丙二醇的蒸汽压是0.02kPa，而水的蒸汽压是3.2kPa。有机酸较不可能由于溶剂的挥发而在该流体中形成晶体。
当然，该酸应当是化学稳定的且可溶于包括溶剂和一种或多种共溶剂的酸溶液。范例性表面活性剂选自二醇和醇。此外，这些酸必须与吸收基质材料相容以便长期存放。
浸渍有机物的量自然是溶剂或共溶剂中酸的浓度和添加至吸收材料的酸溶液总量的函数。而酸溶液的量取决于基质的吸收能力。典型地，浸渍有机酸溶液的量可以是基质的10-80wt％，优选50-70wt％。
通常优选有机酸溶液占基质吸收能力的大约10％-大约80％。优选地，有机酸溶液占基质吸收能力的大约20％-大约70％。更优选，有机酸溶液占基质吸收能力的大约30％-大约60％。
在一些实施方案中，吸收基质几乎被酸溶液饱和。这提供最大的稀释和中和作用，但是降低了擦布吸收溢出物的能力。在另一实施方案中，酸溶液以小于吸收基质吸收能力的量添加至吸收基质。
有利地，控制酸溶液中酸的浓度以便在擦布后来被例如羟胺浸透时，擦布中酸的量将足以与擦布中至少70％的羟胺结合并形成中性盐。更有利地，控制酸溶液中酸的浓度以便在擦布后来被羟胺浸透时，擦布中酸的量将足以与擦布中至少100％的羟胺结合。在一些实施方案中，控制酸溶液中酸的浓度以便在擦布后来被羟胺浸透时，擦布中酸的量将足以与擦布中至少120％的羟胺结合。这允许在清洁操作中一些过量的酸从擦布中损失。在本公开文本的帮助下，本领域普通技术人员可以确定擦布的吸收能力以及形成用于中和擦布中保留羟胺的满意部分的酸溶液的量和浓度。
在本发明的另一实施方案中，控制溶剂和/或共溶剂、擦布中浸渍酸溶液的量和酸溶液中酸的浓度以便羟胺或羟胺化合物的酸式盐一旦与擦布中的酸溶液结合而不会形成晶体。
生产中浸透擦布的时限可以是任意的时间，例如从大约0.1小时到大约0.5小时，优选从大约0.1小时到大约0.15小时。例如，通过改变浸渍酸溶液中的酸的浓度、加至溶液中的擦布的量、浸渍步骤的温度和搅拌量，可以在更大范围内改变处理时间。例如，令人满意的是，用比希望用于擦布厚度外边缘的酸溶液浓度较大的酸溶液浸渍擦布厚度的中间，二者均最小化可能与人和/或表面接触的酸并最小化由于溶剂挥发而形成酸晶体的可能性。
表面活性剂(非离子、阴离子和阳离子)可包括在这些配方中。虽然有机酸溶液的表面张力典型地会在60-70达因/厘米之间，但可能存在表面张力需要降低的特定情况。
在本发明的另一实施方案中，合适的pH指示剂以0.001％-0.1％的浓度添加至酸溶液中。优选的pH指示剂将在pH在5-8之间时变色。合适的pH指示剂包括溴甲酚红紫、氯酚红、茜素和酚红。包含pH指示剂的擦布吸收碱液时将会变色，且如果擦布中没有足够的酸来中和碱液，该颜色将会保持变化了的颜色。
擦布有利地存放于基本上为气密性的袋子里，这样擦布在加工和存放时不会干透或吸附灰尘。包裹或袋子可由聚烯烃制成，所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基戊烯-1)、丙烯-乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物。包裹的厚度是0.5-10密耳。
含酸洁净室擦布优选包装在液密性和气密性的塑料包或袋子里。范例的液密性、气密性塑料包是洁净的聚烯烃塑料包，例如由聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚(4-甲基戊烯-1)、丙烯-乙烯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物和/或乙烯-丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物制造而成。通常聚烯烃的厚度为大约0.5-大约10密耳，且优选为大约1-大约5密耳。
可以使用由聚乙烯制造的食品储存包，其厚度为大约0.5-大约10密耳，优选为大约1-大约5密耳，且其特征进一步描述为在包的一端或一边为密封、锁定或闭合结构。图1显示了包含本发明擦布31的范例性液气密封袋或包11，其一端带有可封闭的抵抗液体和气体的密封条21。形成的包里包含本发明的擦布31。也就是说，擦布31的吸收基质包含(i)有机酸和(ii)针对有机酸的结晶抑制剂。该酸是具有前述通式的有机酸。抑制酸晶体形成的结晶抑制剂可以是表面活性剂，且擦布31的吸收基质是选自针织、机织和非织造织物的织物。
通常，本发明包括通过用吸收擦布接触污染物净化环境的方法，其中擦布以包含能与污染物反应的化合物的吸收基质的形式存在。
更具体地，本发明还包括清除碱性物质的方法。可被中和的碱性物质可包括pH大于大约8的任何物质，且特别包括胺、链烷醇胺和羟胺化合物。特别重要的是形成羟胺化合物的酸式盐。这是由于羟胺的酸式盐不会进行此类自发或自动催化的氧化反应。转化成其酸式盐的羟胺或羟胺化合物(pH 9-11)可被安全处理。该方法包括用擦布接触溢出的碱性物质，即羟胺或羟胺化合物，并吸干溢出物。然后，将该擦布在水中进行非必需的清洗或骤冷处理。
再具体地，本发明包括清除洁净室环境中的碱性或腐蚀性化学品的方法。洁净室环境通常指特征为每立方英尺空气含有小于100颗直径大于0.5微米的颗粒物和每立方英尺空气含有小于300颗直径大于0.3微米的颗粒物的环境。本发明擦布的吸收基质包含有机酸。该方法包括用擦布接触溢出的化学品并吸干溢出物。然后，将该擦布在水中进行非必需的清洗或骤冷处理，但优选在密封容器内。
本发明的另一方面是通过用合适的酸浸渍合适的基质材料制造擦布的方法。本发明擦布的吸收基质包含有机酸。具有足够吸收能力的洁净室擦布可用有机酸浸渍。吸收基质是选自针织、机织和非织造织物的织物。有机酸优选在标准室温条件下是液态，其在27℃时的蒸汽压小于7kPa。术语“液态”包括在常温下通常为固态的酸，但在本发明中，如该酸溶解于某种或某些溶剂中则它为液态。
本文公开的中和洁净室擦布产品是为中和在洁净室溢出的碱性化学品提供的。碱性化学物质可以是pH大于8的任何化学品。本发明更特定指胺、链烷醇胺和羟胺化合物。
有机酸可以是(单、双或三官能的)，且总碳数优选为1-7。非常普遍地，有机酸是选自甲酸、乙酸、丙酸、正丁酸、异丁酸和丁酸的一价酸，或选自抗坏血酸、葡糖酸、苹果酸、丙二酸、草酸、琥珀酸和酒石酸的二元酸，或选自柠檬酸和棓酸的三元酸。双和三官能酸是优选的。有机酸还可由27℃时的电离常数大于1.2来进一步表征。
本发明的另一方面是提供一种从任一表1描述的洁净室环境中除去污染物的方法，例如，特征为每立方英尺空气含有小于100颗直径大于0.5微米的颗粒物和每立方英尺空气含有小于300颗直径大于0.3微米的颗粒物的环境。根据本发明的净化方法，用吸收擦布接触污染物，其中擦布以包含能与污染物反应的酸的吸收基质的形式存在。
本发明的另一方面是提供从化学机械抛光工具中清除硝酸铁着色剂的方法。当氧化剂硝酸铁在半导体工业中用于钨抛光，即形成了这些着色剂。氧化剂的一部分可溅到抛光设备上并将干燥成硝酸铁、氧化铁和氢氧化铁化合物，并将包含泥浆颗粒物。必须在一定时间间隔除去这些着色剂以便这些污染物不会通过对其它已抛光晶片的后续损坏而干扰抛光过程。
本发明的又一方面是包括包含有机酸的擦布和包含额外有机酸的喷雾瓶的成套组件。喷雾瓶中的酸溶液不必与擦布中的酸溶液相同。酸溶液可从喷雾瓶中喷出，这对清除化学机械抛光工具、罐和其它大型或复杂表面结构特别有效。
当产生羟胺类产品溢出物时，从密封袋里取出如上所述的浸酸擦布并擦拭溢出物直到擦布湿透。额外的擦布可用于除去碱性羟胺化学物质。擦布必须在适当的废物容器中处理。中和的残渣不易于进行自燃。
下面实施例示意性说明一些利用有机酸制备擦布且落入本发明范围的方法。当然，它们在任何情况下都不能被认为是对本发明的限制。根据本发明可做大量改变和修正，包括选择酸、溶剂和可能的表面活性剂、比例范围、操作时的时间和温度以及类似物。
实施例1-使用包含25份丙酸和75份水的溶液部分浸透标准吸收洁净室擦布。将该擦布浸泡10分钟、从溶液中取出并使其排水。不能使该擦布放干，密封在“袋子”里进行保存。
实施例2-使用包含20份柠檬酸、10份丙二醇和70份水的溶液浸透标准吸收洁净室擦布。将该擦布浸泡10-15分钟、从溶液中取出并使其排水。然后将该擦布密封在“袋子”里进行保存，如图1所示。
实施例3-使用包含2份乙酸、18份柠檬酸、5份丙二酸、5份丙二醇和70份水的溶液浸透标准吸收洁净室擦布。对该擦布进行如上处理。
实施例4-使用包含90份约92％的乳酸水溶液和10份丙二醇的溶液浸透洁净室擦布。对该擦布进行如上处理。
实施例5-用柠檬酸溶液润湿纸巾。然后使用润湿的纸巾擦去从加州Heyward的EKC技术公司得到的含羟胺、链烷醇胺和儿茶酚的清洁剂EKC265。中和热消散后没有检测到二次自动氧化热。由于活性成分是酸式的，深红的溶液颜色明显减轻。
这些擦布中的每一种都用于吸干羟胺化合物溢出物。没有观察到自动氧化的迹象。
虽然本发明根据特定优选的实施方案和范例进行描述，但这些实施方案和范例并非意欲如所附权利要求所规定的那样来限制本发明的范围。


本发明描述了洁净室擦布产品、其制造方法以及其使用方法。洁净室产品用于清除洁净室环境中的碱性污染物。擦布包含浸渍的酸溶液，例如有机酸溶液和任选溶剂，其用于降低或消除污染了的擦布自燃的可能性，也就是说，当使用擦布来接触碱性产品，如羟胺基产品和其它碱性基配方组合物的溢出物时，降低或消除污染了的擦布自燃的可能性。