ES2223044T3 - Composiciones acuosas decapantes que contienen una hidroxilamina y una alcanolamina y su utilizacion. - Google Patents

Abstract

UNA COMPOSICION DE DECAPADO ACUOSO QUE COMPRENDE UNA MEZCLA DE APROXIMADAMENTE 55% A 70% EN PESO DE MONOETANOLAMINA, APROXIMADAMENTE 22.5 A 15% EN PESO DE HIDROXILAMINA Y AGUA. LA COMPOSICION DE DECAPADO ES EFECTIVA PARA DECAPAR MATERIALES FOTORRESISTENTES, RESIDUOS DE MATERIALES METALOORGANICOS, ORGANICOS GENERADOS POR PROCESOS DE PLASMA, SALES INORGANICAS, HIDROXIDOS O COMPLEJOS EN COMBINACION CON O EXCLUSIVOS DE PELICULAS FOTORRESISTENTES A BAJAS TEMPERATURAS SIN VOLVER A DEPOSITAR NINGUNA CANTIDAD SUSTANCIAL DE IONES DE METAL.

Description

Composiciones acuosas decapantes que contienen una hidroxilamina y una alcanolamina y su utilización.

La presente invención se refiere a composiciones acuosas decapante particularmente útiles para decapar pinturas, barnices, esmaltes, fotorresistentes y similares, a partir de varios sustratos. Más particularmente, la invención se refiere a composiciones acuosas decapantes que comprenden monoetanolamina e hidroxilamina.

Las composiciones decapantes usadas para eliminar revestimientos de sustratos han sido mayoritariamente composiciones altamente inflamables, composiciones generalmente peligrosas tanto para los humanos como para el medio ambiente y composiciones que son mezclas reactivas de disolventes que manifiestan un grado indeseable de toxicidad. Además, estas composiciones decapantes no solo son tóxicas sino que también resulta cara su recogida ya que deben recogerse como residuo peligroso. Además, generalmente estas composiciones decapantes tienen una vida severamente limitada, y la mayoría no son reciclables o reutilizables.

Generalmente, las composiciones que contienen hidrocarburos clorados y/o compuestos fenólicos u otros materiales altamente caústicos y corrosivos se han empleado como composiciones decapantes para decapar pinturas, barnices, lacas, esmaltes, fotorresistentes, revestimientos en polvo y similares, a partir de sustratos tales como madera, metal u obleas de silicio. Generalmente se han empleado composiciones caústicas calientes para eliminar revestimientos a partir de metales y composiciones de cloruro de metileno para eliminar revestimientos a partir de madera. En muchos casos, los componentes de las composiciones decapantes son mezclas reactivas de disolventes relativamente tóxicas y por lo tanto se deben someter a rigurosas condiciones de uso y requieren procedimientos de manipulación de productos químicos peligrosos y que los usuarios lleven indumentaria de seguridad a fin de evitar el contacto con las composiciones decapantes.

Además, debido a que muchos de los componentes tóxicos de tales composiciones decapantes son altamente volátiles y están sometidos a velocidades de evaporación excesivamente elevadas, las composiciones decapantes requieren que se tomen precauciones especiales de seguridad para los humanos y el medio ambiente durante el almacenamiento y uso de dichas composiciones.

La patente U.S. nº 4.276.186 de Bakos et al. da a conocer una composición de limpieza que incluye N-metil-2-pirrolidona y una alcanolamina. Sin embargo, en un estudio comparativo, el solicitante ha encontrado que el uso de N-metil-2-pirrolidona no proporciona un espectro amplio de limpieza como es posible con la composición de la invención.

La patente U.S. nº 4.617.251 de Sizensky da a conocer una composición decapante que se prepara con una amina escogida y un disolvente polar orgánico. La composición se forma utilizando desde aproximadamente 2 a aproximadamente 98% en peso de un compuesto de amina y desde aproximadamente 98 a aproximadamente 2% de un disolvente polar orgánico.

La patente U.S. nº 4.770.713 de Ward da a conocer una composición decapante que comprende una alquilamida y una alcanol amina.

La solicitud de patente EP 0 485 161 da a conocer composiciones decapantes para eliminar resistentes a partir de sustratos que contienen hidroxilamina en una cantidad de 5-90% en peso y por lo menos una alcanolamina, p.ej. monoetanolamina, en una cantidad de 10-95% en peso.

Recientemente, OSHA, EPA y otras agencias federales reguladoras estatales o gubernamentales locales similares han recomendado un cambio hacia el uso de composiciones decapantes más compatibles con los humanos y el medio ambiente y métodos decapantes que no estén sujetos a los inconvenientes y problemas mencionados anteriormente.

Además, hasta este momento las composiciones decapantes de fotorresistentes disponibles han requerido tiempos de residencia excesivamente largos o aplicaciones repetidas a fin de eliminar ciertos revestimientos. Además, varios revestimientos no han podido ser eliminados de ciertos sustratos con estas composiciones decapantes disponibles hasta el momento. Esto es, estas composiciones decapantes disponibles previamente no han proporcionado la eliminación adecuada o completa de ciertos revestimientos difíciles de eliminar a partir de varios sustratos.

Por lo tanto, es muy deseable proporcionar composiciones decapantes que no exhiban toxicidad para los humanos y el medio ambiente, que sean miscibles en agua y biodegradables. También es deseable proporcionar composiciones decapantes que sean sustancialmente no inflamables, no corrosivas, que manifiesten relativamente poca, o ninguna tendencia a evaporarse y que sean generalmente no reactivas y que también presenten baja toxicidad para humanos y sean compatibles con el medio ambiente.

Además, también sería deseable proporcionar composiciones decapantes de fotorresistentes que tengan un alto grado de eficacia decapante y particularmente que tengan tal alto grado decapante a temperaturas inferiores a las que generalmente se requieren con las composiciones decapantes anteriores.

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También es altamente deseable que se proporcionen composiciones decapantes de fotorresistentes que sustancialmente no exhiban efectos corrosivos sobre el sustrato.

También es deseable que se proporcionen composiciones decapantes eficaces que estén exentas de componentes clorados o fenólicos indeseados y que no requieran el uso de componentes cáusticos calientes. Son altamente deseables las composiciones decapantes y el uso de las mismas que no son consideradas indeseables por las agencias reguladoras que supervisan su producción y uso.

También es muy ventajoso que se proporcionen composiciones decapantes con las características deseables identificadas anteriormente que manifiesten una acción decapante sinérgica en que las mezclas de los componentes proporcionan una eficacia decapante y unos resultados decapantes que no siempre se pueden obtener con los componentes individuales.

Ahora se ha encontrado que una composición decapante apropiada en la que se han eliminado o reducido sustancialmente las desventajas o inconvenientes mencionados anteriormente y en la que el rango de utilización de las composiciones decapantes se amplia sumamente se puede obtener de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención.

Las nuevas composiciones decapantes de la presente invención comprenden una mezcla de:

(a)

del 55% al 70% en peso de monoetanolamina;

(b)

del 22,5% al 15% en peso de hidroxilamina, y

(c)

hasta alrededor del 10% en peso de un inhibidor de corrosión, siendo dicho inhibidor catecol, pirogallol, ácido antranílico, ácido gállico o éster del ácido gállico, equilibrando con agua.

Preferentemente, la composición decapante comprende alrededor del 62% en peso de monoetanolamina, alrededor del 19% en peso de hidroxilamina y el resto agua.

Si se desea, se puede añadir un inhibidor de corrosión hasta alrededor de 10%, por ejemplo, catecol o pirogallol.

Es ventajoso que la composición decapante de la invención esté exenta de otras aminas a fin de evitar la corrosión del sustrato fotorresistente y la reducción de la eficacia decapante.

Las nuevas composiciones decapantes de la invención exhiben una acción decapante y unas capacidades decapantes a bajas temperaturas sinérgicamente aumentadas que no son posibles con el uso de los componentes individuales o en combinación con otros componentes decapantes tales como etoxietanolamina o alquilamidas.

Las composiciones decapantes de la invención proporcionan una acción decapante eficaz así como también previenen la redeposición de iones metálicos, por ejemplo, redeposición de iones de metales alcalinoterreos y alcalinos sobre el sustrato. Esto es sorprendente en vista de su diferente basicidad. La monoetanolamina tiene una constante de disociación básica (K) de 3,5 x 10^{-5} y la hidroxilamina tiene un valor de K de 9,1 x 10^{-9}.

Un objetivo general de la invención es proporcionar una composición decapante que sea eficaz a bajas temperaturas.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una composición decapante de un fotorresistente que no sea corrosiva.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar una composición decapante de un fotorresistente que inhiba la redeposición de iones metálicos.

Aún otro objetivo de la invención es proporcionar un método para decapar un sustrato revestido que se pueda llevar a cabo a bajas temperaturas y que no cause la redeposición de metales iónicos.

Las composiciones decapantes de la invención comprenden una mezcla de:

(a)

del 55% al 70% en peso de monoetanolamina;

(b)

del 22,5% al 15% en peso de hidroxilamina, y

(c)

hasta alrededor del 10% en peso de un inhibidor de corrosión, siendo dicho inhibidor catecol, pirogallol, ácido antranílico, ácido gállico o éster del ácido gállico, equilibrando con agua.

Una composición decapante de un fotorresistente preferida consiste en alrededor del 62% en peso de monoetanolamina, alrededor del 19% en peso de hidroxilamina, y agua.

Si se desea, se pueden añadir inhibidores de corrosión en una cantidad de hasta alrededor del 10% en peso, preferentemente alrededor del 5%, a las composiciones decapantes, siendo dicho inhibidor catecol y pirogallol, ácido antranílico, ácido gállico o ésteres del ácido gállico.

Las composiciones decapantes de esta invención son especialmente útiles y ventajosas por numerosas razones entre las que se pueden citar las siguientes. Las composiciones decapantes son solubles en agua, no corrosivas, no inflamables y de baja toxicidad para el medio ambiente. Las composiciones decapantes manifiestan alta eficacia decapante a bajas temperaturas para una amplia variedad de revestimientos y sustratos. Son particularmente apropiadas para la eliminación de fotorresistentes y de residuos de los procesos de plasma usados en la fabricación de circuitos integrados ya que también previenen la redeposición de iones metálicos, especialmente iones sodio y potasio.

Las composiciones decapantes se preparan fácilmente simplemente mezclando los componentes a temperatura ambiente. Preferentemente, la hidroxilamina se disuelve en agua y la monoetanolamina se combina después con la mezcla. Si se desea, se puede añadir un inhibidor.

El método de la invención se realiza poniendo en contacto un polímero orgánico o metalo-orgánico, sal inorgánica, óxido, hidróxido, o complejo o combinación de los mismos en forma de película o residuo (esto es, polímero de pared lateral (SWP)) con la composición decapante descrita. Las condiciones reales, esto es, temperatura, duración, etc. dependen de la naturaleza y grosor del complejo (fotorresistente y/o polímero de pared lateral) material que debe ser eliminado, así como también de otros factores familiares para los expertos en la técnica. En general, para el decapado de un fotorresistente, el fotorresistente se pone en contacto o se sumerge en un recipiente que contiene la composición decapante a una temperatura entre 40 y 75ºC durante un periodo de alrededor de 5-25 minutos y seguidamente se lava con agua.

Entre los ejemplos de materiales poliméricos orgánicos se incluyen fotorresistentes positivos, resistentes para haces de electrones, resistentes para rayos X, resistentes para haces de iones, y similares. Ejemplos específicos de materiales poliméricos orgánicos incluyen resistentes positivos que contienen resinas fenolformaldehído o poli (p-vinilfenol), resistentes que contienen polimetilmetacrilato, y similares. Ejemplos de residuos de procesos de plasma (polímero de pared lateral) incluyen entre otros: complejos metalo-orgánicos y/o sales inorgánicas, óxidos, hidróxidos o complejos que forman películas o residuos bien individualmente o en combinación con las resinas poliméricas orgánicas de un fotorresistente. Los materiales orgánicos y/o SWP se pueden eliminar a partir de sustratos convencionales conocidos por los expertos en la técnica, tales como silicio, dióxido de silicio, aluminio, aleaciones de aluminio, cobre, aleaciones de cobre, etc.

La eficacia e inesperada naturaleza de las composiciones decapantes de la invención se ilustra, pero no está limitada, por los datos presentados en los siguientes ejemplos. A menos que se especifique lo contrario, todas las partes y porcentajes están expresados en peso.

Ejemplo 1

A fin de demostrar la eficacia de las diferentes concentraciones de las composiciones decapantes se realizaron los siguientes ensayos.

Sustratos de oblea de metal/silicio que contenían fotorresistentes comerciales y residuos SWP generados por plasma designados como "velos" se post-hornearon a 180ºC durante 60 minutos. Los sustratos se enfriaron y se sumergieron en recipientes que contenían una composición decapante y se agitaron con un agitador magnético. Se tenía un recipiente que contenía una composición decapante mantenido a la temperatura de 50ºC y otro a 55ºC. La duración del contacto con las composiciones fue de 30 minutos. Los sustratos se lavaron con agua desionizada y se secaron con nitrógeno. Los resultados se determinaron por microscopia óptica y observación con un microscopio electrónico de barrido y fueron los siguientes:

1

Ejemplo 2

Los siguientes ensayos se realizaron para comparar la composición de la invención con un producto comercial.

Sustratos de metal que contenían resistentes comerciales se post-hornearon a 180ºC durante 60 minutos. Los sustratos se enfriaron y se sumergieron en recipientes que contenían las composiciones decapantes y se agitaron con un agitador magnético. Se tenía un recipiente que contenía una composición decapante que se mantuvo a 60ºC y otro a 90ºC. La duración del contacto fue de 20 minutos. Los sustratos se lavaron con agua desionizada y se observó la corrosión y la eliminación del polímero. Los resultados fueron los siguientes:

2

Ejemplo 3

Se tomaron datos de sodio superficial para la composición 1 y la composición 2 del Ejemplo 2. Se ensayó y observó la eliminación del polímero de pared lateral (SWP) de las obleas del dispositivo. El sodio superficial se analizó mediante SIMS (Espectrometría de masas de iones secundarios) sobre múltiples tipos de sustratos. Los sustratos incluyeron tetraetilortosilicato (TEOS) sobre Al-Si-Cu y óxido térmico sobre Al-Si-Cu. El grabado con plasma se realizó con un dispositivo de grabado AME8110 empleando una mezcla gaseosa de CHF_{3}/O_{2}. Los resultados de sodio superficial fueron los siguientes:

Sodio/cm^{2}
Composición 1		1,4E + 12
Composición 2		>3,4E + 12

Claims (6)

1. Procedimiento para eliminar un revestimiento orgánico a partir de un sustrato revestido, caracterizado porque se aplica a dicho sustrato revestido una cantidad eficaz de una composición decapante que contiene una mezcla de:

(a)

del 55% al 70% en peso de monoetanolamina;

(b)

del 22,5% al 15% en peso de hidroxilamina, y

(c)

hasta alrededor del 10% en peso de un inhibidor de corrosión, siendo dicho inhibidor catecol, pirogallol, ácido antranílico, ácido gállico o éster del ácido gállico,

equilibrando con agua.

permitiendo que dicha composición decapante resida en dicho sustrato revestido durante un periodo de tiempo eficaz para el decapado y eliminando el revestimiento de dicho sustrato.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha composición decapante comprende alrededor de 62% en peso de monoetanolamina y alrededor de 19% en peso de hidroxilamina.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho sustrato revestido es un fotorresistente.

4. Procedimiento según la reivindicación 1 caracterizado, porque dicha composición decapante comprende un baño, y la monoetanolamina se mantiene en el baño en una cantidad comprendida entre 55 y 70% en peso.

5. Composición decapante para eliminar un revestimiento orgánico a partir de un sustrato revestido caracterizado porque dicha composición decapante comprende una mezcla de:

(a)

del 55% al 70% en peso de monoetanolamina;

(b)

del 22,5% al 15% en peso de hidroxilamina, y

(c)

hasta alrededor del 10% en peso de un inhibidor de corrosión, siendo dicho inhibidor catecol, pirogallol, ácido antranílico, ácido gállico o éster del ácido gállico,

equilibrando con agua.

6. Composición decapante de la reivindicación 5, caracterizada porque dicha composición decapante comprende alrededor de 62% en peso de monoetanolamina y alrededor de 19% en peso de hidroxilamina.