Composición de silsesquioxano poliédrico con potencial zeta negativo elevado y método para la limpieza húmeda de semiconductores sin daños.

Una composición que comprende:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;



(b) una sal hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico;

(c) un agente oxidante y

(d) agua libre de iones metálicos.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/083161.

Solicitante: SACHEM INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 821 EAST WOODWARD AUSTIN, TX 78704 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: HAO,Jianjun.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C11D11/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C11 ACEITES, GRASAS, MATERIAS GRASAS O CERAS ANIMALES O VEGETALES; SUS ACIDOS GRASOS; DETERGENTES; VELAS.C11D COMPOSICIONES DETERGENTES; UTILIZACION DE UNA SOLA SUSTANCIA COMO DETERGENTE; JABON O SU FABRICACION; JABONES DE RESINA; RECUPERACION DE LA GLICERINA.Métodos particulares para la preparación de composiciones que contienen mezclas de detergentes.
  • C11D3/02 C11D […] › C11D 3/00 Otros compuestos que entran en las composiciones detergentes cubiertas por C11D 1/00. › Compuestos inorgánicos.
  • C11D3/04 C11D 3/00 […] › compuestos solubles en agua.
  • C11D3/08 C11D 3/00 […] › Silicatos.
  • C11D3/16 C11D 3/00 […] › Compuestos orgánicos.
  • C11D3/39 C11D 3/00 […] › Percompuestos orgánicos o inorgánicos.
  • C11D3/395 C11D 3/00 […] › Agentes de blanqueo.
  • C11D7/06 C11D […] › C11D 7/00 Composiciones de detergentes basadas esencialmente en compuestos no tensioactivos. › Hidróxidos.
  • C11D7/14 C11D 7/00 […] › Silicatos.
  • C11D7/22 C11D 7/00 […] › Compuestos orgánicos.
  • H01L21/02 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01L DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE ESTADO SOLIDO NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (utilización de dispositivos semiconductores para medida G01; resistencias en general H01C; imanes, inductancias, transformadores H01F; condensadores en general H01G; dispositivos electrolíticos H01G 9/00; pilas, acumuladores H01M; guías de ondas, resonadores o líneas del tipo guía de ondas H01P; conectadores de líneas, colectores de corriente H01R; dispositivos de emisión estimulada H01S; resonadores electromecánicos H03H; altavoces, micrófonos, cabezas de lectura para gramófonos o transductores acústicos electromecánicos análogos H04R; fuentes de luz eléctrica en general H05B; circuitos impresos, circuitos híbridos, envolturas o detalles de construcción de aparatos eléctricos, fabricación de conjuntos de componentes eléctricos H05K; empleo de dispositivos semiconductores en circuitos que tienen una aplicación particular, ver la subclase relativa a la aplicación). › H01L 21/00 Procedimientos o aparatos especialmente adaptados para la fabricación o el tratamiento de dispositivos semiconductores o de dispositivos de estado sólido, o bien de sus partes constitutivas. › Fabricación o tratamiento de dispositivos semiconductores o de sus partes constitutivas.
  • H01L21/306 H01L 21/00 […] › Tratamiento químico o eléctrico, p. ej. grabación electrolítica (para formar capas aislantes H01L 21/31; postratamiento de capas aislantes H01L 21/3105).
  • H05K3/26 H […] › H05 TECNICAS ELECTRICAS NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.H05K CIRCUITOS IMPRESOS; ENVOLTURAS O DETALLES DE REALIZACION DE APARATOS ELECTRICOS; FABRICACION DE CONJUNTOS DE COMPONENTES ELECTRICOS (detalles de instrumentos o detalles comparables de otros aparatos no previstos en otro lugar G12B; circuitos de película delgada o de película gruesa H01L 27/01, H01L 27/13; medios no impresos para realizar conexiones con o entre circuitos impresos H01R; envolturas o detalles de realización de tipos particulares de aparatos, ver las subclases apropiadas; procedimientos que sólo comprenden una técnica prevista en otro lugar, p. ej. calefacción, pulverización, ver la subclase apropiada). › H05K 3/00 Aparatos o procedimientos para la fabricación de circuitos impresos (producción por vía fotomecánica de superficies texturadas, materiales a este efecto o sus originales, aparellajes especialmente adaptados a este efecto, en general G03F; que implican la fabricación de dispositivos semiconductores H01L). › Limpieza o pulido del diseño conductor.

PDF original: ES-2386692_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Composición de silsesquioxano poliédrico con potencial zeta negativo elevado y método para la limpieza húmeda de semiconductores sin daños

Referencia cruzada a la solicitud relacionada

La presente solicitud se refiere a la solicitud provisoria de los Estados Unidos con el número 60/987.706, presentada el 13 de noviembre de 2007, cuyos contenidos completos se incorporan en la presente por referencia, como si se lo hubiera reproducido enteramente en el presente documento y reivindica el beneficio de prioridad de la misma.

Campo técnico

La presente invención se refiere a composiciones que incluyen un silsesquioxano poliédrico de sal de onio y a métodos para el uso de las composiciones en la limpieza húmeda de sustratos semiconductores, y más específicamente, al uso de una sal de onio de silsesquioxano poliédrico, hidrosoluble, libre de iones metálicos, en una solución con un pH elevado, para limpiar sustratos semiconductores, lo cual es de especial utilidad para eliminar partículas nanoscópicas de dichos sustratos.

Antecedentes

Durante la fabricación de semiconductores, se aplican muchos procedimientos que pueden derivar en la formación de partículas muy finas, a escala nanométrica (“nanopartículas”) . Estas pequeñísimas nanopartículas pueden ser muy difíciles de eliminar con efectividad, debido a su reducido tamaño y a las fuerzas de adhesión superficiales relativamente altas que están presentes. Las composiciones de limpieza de semiconductores conocidas, tales como amoníaco-peróxido-agua —la cual se conoce como SC-1, “standard clean 1“— por lo general, son incapaces de eliminar las nanopartículas o bien, son incapaces de hacerlo sin dañar las superficies de los semiconductores y las estructures adyacentes a las partículas.

El documento de patente de los Estados Unidos con el número US 2007/135322 A1 se refiere a composiciones de limpieza que pueden contener agua, una base libre de iones metálicos (por ejemplo, hidróxido de tetraalquilamonio) , un agente oxidante (por ejemplo, peróxido de hidrógeno) y un tensioactivo del tipo adición de óxido de etileno, para eliminar partículas con un tamaño a partir de los 0, 06 micrones (60 nm) inclusive. El documento de patente con el número WO 99/60448A se refiere a composiciones de limpieza que pueden contener agua, una base libre de iones metálicos (por ejemplo, hidróxido de tetraalquilamonio) , un agente oxidante (por ejemplo, peróxido de hidrógeno, ozono) y una sal de silicato libre de iones metálicos, hidrosoluble (por ejemplo, silicato de tetrametilamonio) , para eliminar partículas de 0, 1 a 10 micrones (100-10.000 nm) .

La necesidad de eliminar efectivamente las nanopartículas de las superficies de los semiconductores se ha tornado más imperiosa, a medida que las dimensiones de los dispositivos han ido reduciéndose. La dificultad para eliminar las nanopartículas también se ha dificultado más debido a lo reducido del tamaño de las mismas y a que cada vez son menos aceptables los daños ocasionados en las superficies de los semiconductores y en las estructuras, conforme se siguen reduciendo las dimensiones de los aparatos. Es importante lograr ambos objetivos: el de eliminar las nanopartículas y el de evitar los daños causados a las superficies de los semiconductores y a las estructuras del área que se está limpiando. Por lo tanto, existe una necesidad permanente de obtener composiciones y métodos mejorados, para eliminar las nanopartículas de los dispositivos semiconductores con eficacia y sin ocasionar daños.

Sumario

La presente invención provee una solución para el problema y respuestas a la permanente necesidad de hallar composiciones y métodos mejorados, con el fin de eliminar de forma eficaz e inocua las nanopartículas de los dispositivos semiconductores.

En una realización, la presente invención se refiere a una composición para eliminar materiales en partículas de los sustratos de circuitos integrados, que incluye:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico;

(c) un agente oxidante y

(d) agua libre de iones metálicos.

En otra realización, la presente invención se refiere, asimismo, a una composición para eliminar materiales en partículas de los sustratos de circuitos integrados, que incluye:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico, en la cual el onio tiene la fórmula general:

En la cual, cada R1, R2, R3 y R4 es independientemente H, un grupo alquilo, alcoxi o alcanol C1-C18, y A = N o 5 P;

(c) un agente oxidante y

(d) agua libre de iones metálicos. En otra realización, la presente invención se refiere, asimismo, a una composición para eliminar materiales en

partículas de los sustratos de circuitos integrados, que incluye: 10 (a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico que tiene la fórmula general

nSinO5n/2

En la cual n se ubica en el intervalo variable entre aproximadamente 6 y alrededor de 20 y 15 En la cual el onio tiene la fórmula general:

En la cual, cada R1, R2, R3 y R4 es independientemente H, un grupo alquilo, alcoxi o alcanol C1-C18, y A = N o P;

(c) un agente oxidante y 20 (d) agua libre de iones metálicos.

En otra realización, la presente invención se refiere, asimismo, a una composición para eliminar materiales en partículas de los sustratos de circuitos integrados, que incluye:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico, en la cual el 25 silsesquioxano poliédrico tiene la fórmula Si8O208-y la estructura (I) : en la cual el onio tiene la fórmula general (II) :

En la cual, en (II) , R1, R2, R3 y R4, cada uno de ellos, es independientemente H, un grupo alquilo, alcoxi o alcanol C1-C18, y A = N o P;

(c) un agente oxidante que comprende peróxido de hidrógeno y

(d) agua libre de iones metálicos.

En una realización, la composición es aquella que se obtiene al combinar, a una temperatura variable entre aproximadamente 50 °C y alrededor de 85 °C, ingredientes que incluyen:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico;

(c) un agente oxidante y

(d) agua libre de iones metálicos. En esta realización, estos ingredientes se combinan para preparar una composición destinada a usar tal como se describe en la presente, pese a que cuando se los combina, los ingredientes pueden haber interactuado de manera tal que las especies resultantes hayan cambiado en cierta medida, como resultado de la combinación.

En una realización, el silsesquioxano poliédrico, hidrosoluble, libre de iones metálicos y/o la sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico se han preparado haciendo reaccionar entre sí un hidróxido de onio cuaternario y dióxido de silicio, en una relación estequiométrica sustancialmente de 1:1, a una temperatura elevada, incluida en el intervalo de entre aproximadamente 55 °C y alrededor de 85 °C. El producto de la reacción del hidróxido de onio cuaternario y el dióxido de silicio en una relación estequiométrica sustancialmente de 1:1 a la temperatura elevada es el silsesquioxano poliédrico, hidrosoluble, libre de iones metálicos y/o la sal de onio, hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico usados en la composición de la presente invención y, en una realización, si la reacción no se lleva a cabo con una relación estequiométrica sustancialmente de 1:1 a la temperatura elevada, no se obtienen el silsesquioxano poliédrico, hidrosoluble, libre de iones metálicos y/o la sal de onio hidrosoluble, libre de iones metálicos de un silsesquioxano poliédrico usados en la composición de la presente invención. Es decir, en una realización, el producto obtenido por esta reacción a esta relación y la temperatura no es la... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una composición que comprende:

(a) una o más bases libres de iones metálicos;

(b) una sal hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico;

(c) un agente oxidante y

(d) agua libre de iones metálicos.

2. La composición de acuerdo con la reivindicación 1, en la cual el silsesquioxano poliédrico, hidrosoluble, libre de iones metálicos (b) está presente como una sal de onio hidrosoluble, libre de iones metálicos, de un silsesquioxano poliédrico, en la cual el onio tiene la fórmula general:

en la cual cada R1, R2, R3 y R4 es independientemente H, un grupo alquilo, alcoxi o alcanol C1-C18, y A = N o P.

3. La composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual el silsesquioxano poliédrico

(b) tiene la fórmula general:

nSinO5n/2

en la cual n está en el intervalo de 6 a 20.

4. La composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual el silsesquioxano poliédrico (b) tiene la fórmula Si8O208-y la estructura (I) :

5. La composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual la composición tiene un pH 20 comprendido en el intervalo de 8 a 14.

6. La composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual la composición comprende, además, un agente quelante de metal.

7. La composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en la cual el agente oxidante

comprende peróxido de hidrógeno, ozono, una sal de hipoclorito no metálica o una combinación de dos cualquiera o 25 más de los mismos.

8. Un procedimiento para preparar la composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, que comprende combinar: (a) una o más bases libres de iones metálicos; (b) una sal hidrosoluble, libre de iones metálicos de un silsesquioxano poliédrico; (c) un agente oxidante en (d) agua libre de iones metálicos.

9. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual el procedimiento comprende, además,

preparar la sal hidrosoluble libre de iones metálicos de un silsesquioxano poliédrico haciendo reaccionar un hidróxido de onio cuaternario con dióxido de silicio, en una relación sustancialmente estequiométrica de 1:1.

10. Un procedimiento para eliminar materiales en partículas de una superficie de un dispositivo con un circuito integrado durante la fabricación del mismo, que comprende aplicar a la superficie la composición de acuerdo con cualquier reivindicación precedente.

11. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual la materia en partículas comprende 5 nanopartículas.

12. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 o 11, en el cual la composición exhibe un potencial zeta para las nanopartículas adheridas al dispositivo con un circuito integrado que es sustancialmente menor que el potencial zeta de una composición que comprende el silicato de tetraalquilamonio como sustancialmente el único silicato.

13. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el cual el dispositivo con un circuito integrado comprende al menos un material dieléctrico y la composición prácticamente no exhibe ataque químico del material dieléctrico.

14. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en el cual el dispositivo con

un circuito integrado comprende al menos un material de silicio y la composición prácticamente no exhibe ataque 15 químico del material de silicio.

15. El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10-14, en el cual dispositivo con un circuito integrado comprende al menos un metal y la composición prácticamente no exhibe ataque químico del metal.

Concentración de amoníaco normalizada, C

FIG. 21


 

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