專利名稱：固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固結(jié)磨料線鋸(fixed abrasive grain wire saw)用水溶性加工液。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，為了降低半導(dǎo)體設(shè)備的生產(chǎn)成本，硅晶圓的大口徑化取得了飛速的發(fā)展， 提升硅晶圓的切割加工技術(shù)變得尤為重要。該切割加工技術(shù)舉例有使用切割損失小且加工效率高的鋸絲工具(線鋸)的切割方式，使用線鋸的切割的方式有游離磨料方式和固結(jié)磨料方式。游離磨料方式被指出存在以下問(wèn)題(1)由于其使用磨料分散在油劑中得到的漿液作為加工液，故對(duì)切割作業(yè)、周圍環(huán)境的污染顯著，(2)需要廢棄切割時(shí)產(chǎn)生的含有大量切割碎屑的漿液，(3)游離磨料與切割碎屑的分離困難，(4)鋸絲運(yùn)行速度存在限制，加工效率的提升有限等。為了解決諸如此類的問(wèn)題，現(xiàn)正在研討通過(guò)電沉積、樹脂結(jié)合劑等使磨料固定在鋼琴絲等鋸絲表面的固結(jié)磨料型線鋸。例如專利文獻(xiàn)1中公開了使用樹脂結(jié)合劑固定有30 60 μ m以下的磨料的固結(jié)磨料線鋸，通過(guò)使其以1000 2500m/分的線速度運(yùn)行，可對(duì)脆性材料進(jìn)行切割，從而可以進(jìn)行高效率的切割。另一方面，使用固結(jié)磨料線鋸對(duì)脆性材料進(jìn)行切割加工時(shí)，基于潤(rùn)滑、冷卻、切割碎屑的分散等目的，同時(shí)使用加工液。鑒于起火性問(wèn)題、改善作業(yè)環(huán)境、簡(jiǎn)化加工后的清洗工序、廢液處理等方面，該加工液優(yōu)選使用水溶性加工液。另外，被切割材為硅時(shí)存在下述問(wèn)題。即，硅反應(yīng)性高，在切割加工中有時(shí)可與酸、堿發(fā)生反應(yīng)生成氫氣。若使用水溶性加工液，則作業(yè)時(shí)存在起火的風(fēng)險(xiǎn)。因此，優(yōu)選使用可抑制硅反應(yīng)性的加工液。從該觀點(diǎn)出發(fā)， 專利文獻(xiàn)2中提出了含有(A) 二醇類的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液組合物。專利文獻(xiàn)1 日本特開2001-0M850號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開2003-082334號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題專利文獻(xiàn)2中認(rèn)為，通過(guò)在固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液組合物中含有二醇類、 任意其他成分，從而適用于稀土類磁鐵以外的加工材料的切割加工，也適用于硅的切割加工，并可抑制加工液與硅的反應(yīng)。但鑒于近年來(lái)的需要，優(yōu)選可在更高精度下加工硅晶圓的加工液。另外，已獲知專利文獻(xiàn)2中公開的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液組合物在混入有硅的切割碎屑時(shí)加工液的穩(wěn)定性不能說(shuō)是充分，有時(shí)會(huì)對(duì)硅加工性產(chǎn)生影響。本發(fā)明基于上述問(wèn)題而進(jìn)行，以提供硅加工性優(yōu)異的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液為課題。用于解決問(wèn)題的方案本發(fā)明人等為了解決上述課題進(jìn)行了深入研究，得出以下見解。(1)考慮可通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)切割加工時(shí)施加在鋸絲上的負(fù)荷等，抑制鋸絲斷裂、鋸絲打滑，從而提升硅加工性。從抑制鋸絲的斷裂、鋸絲打滑的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)加工液的各種參數(shù)進(jìn)行了研究，結(jié)果得出了加工液存在合適粘度的見解。即，粘度過(guò)低則出現(xiàn)鋸絲斷裂，粘度過(guò)高則發(fā)生鋸絲打滑，硅加工性變得不充分。(2)已知，當(dāng)混入有硅切割碎屑時(shí)，有時(shí)加工液的液體性狀會(huì)變得不穩(wěn)定，液體粘度上升。液體粘度上升時(shí)，除擔(dān)心發(fā)生上述鋸絲打滑，導(dǎo)致加工性降低外，還擔(dān)心液體壽命會(huì)降低。(3)當(dāng)混入有硅切割碎屑時(shí)，考慮抑制硅與加工液的反應(yīng)可有效地維持加工液液體性狀的穩(wěn)定。從抑制硅與加工液的反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，對(duì)加工液的各種參數(shù)進(jìn)行研究，結(jié)果得出了加工液存在合適pH的見解。即，通過(guò)將pH控制在規(guī)定范圍內(nèi)可進(jìn)一步抑制加工液與硅的反應(yīng)。由此可使加工液的液體性狀變得穩(wěn)定，并可維持適當(dāng)?shù)囊后w粘度，故可提升硅加工性，并可抑制液體壽命的降低。(4)對(duì)調(diào)整加工液粘度、PH進(jìn)行了研究，得出了加工液中優(yōu)選添加酸及堿的見解。 特別是通過(guò)添加羧酸，優(yōu)選碳原子數(shù)為7以下的羧酸作為酸成分，可以進(jìn)一步提升硅加工性。本發(fā)明基于上述見解而得到，為以下技術(shù)方案。S卩，本發(fā)明為固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其含有(A) 二醇類及水，25°C時(shí)的粘度為3mPa*s以上且50mPa · s以下。本發(fā)明中，優(yōu)選上述25°C時(shí)的粘度為5mPa · s以上且 25mPa · s 以下。本發(fā)明中“粘度”是指使用B型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)測(cè)定的粘度。“含有二醇類及水”是指，本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液可以僅由二醇類及水組成，也可包含其他成分。本發(fā)明中，優(yōu)先將加工液的pH調(diào)整為5. 0以上且7. 5以下，更優(yōu)選將其調(diào)整為5. 5 以上且6. 5以下。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選其還含有(B)羧酸和(C)溶解在水中呈堿性的化合物。在含有⑶羧酸而成的本發(fā)明中，優(yōu)選該⑶羧酸的碳原子數(shù)為7以下。另外，本發(fā)明中，優(yōu)選的是，以(A) 二醇類、(B)羧酸和(C)溶解在水中呈堿性的化合物的合計(jì)為100質(zhì)量％時(shí)，含有5質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下的(A) 二醇類、0.01質(zhì)量％ 以上且60質(zhì)量％以下的(B)羧酸、0. 01質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的(C)溶解在水中呈堿性的化合物，并且，合計(jì)含有0. 02質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的(B)羧酸和(C)溶解在水中呈堿性的化合物。另外，本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液適用于硅材料的切割加工。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，切割加工時(shí)，可縮短加工時(shí)間并提高硅晶圓的切割精度。因此，可以提供在使用固結(jié)磨料線鋸的切割加工中尤其硅加工性優(yōu)異的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液。


圖1 實(shí)施例的一個(gè)評(píng)價(jià)方法的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液(以下，簡(jiǎn)稱為“水溶性加工液”)中含有 (A) 二醇類及水，還可任意含有(B)羧酸及(C)溶解在水中呈堿性的化合物、其他成分。以下，針對(duì)各成分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(A) 二醇類本發(fā)明的水溶性加工液中含有㈧二醇類。作為二醇類，可列舉出例如乙二醇、丙二醇、1，4_ 丁二醇、六亞甲基二醇、新戊二醇、二甘醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙二醇與聚丙二醇的共聚物及聚氧乙烯與聚氧丙烯的共聚物等二醇；三乙二醇單丁基醚、三乙二醇單甲基醚、二甘醇單丁基醚及三丙二醇單甲基醚等二醇單烷基醚；聚氧乙烯和聚氧丙烯共聚物的單烷基醚等水溶性二醇類。上述列舉的二醇類中，優(yōu)選使用丙二醇、二丙二醇、二甘醇、三乙二醇、聚乙二醇或聚丙二醇，特別優(yōu)選使用丙二醇或聚乙二醇。它們可單獨(dú)使用1種，也可組合使用2種以上。另外，還可使用上述2種以上成分形成的共聚物。上述二醇類的分子量?jī)?yōu)選為70 100000，更優(yōu)選為76 10000。分子量在該范圍內(nèi)時(shí)，可進(jìn)一步提高硅加工性。本發(fā)明的水溶性加工液中，以加工液整體為基準(zhǔn)，含有的(A) 二醇類的下限優(yōu)選為1質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為5質(zhì)量％以上，進(jìn)一步優(yōu)選為15質(zhì)量％以上，再進(jìn)一步優(yōu)選為20 質(zhì)量％以上，特別優(yōu)選為30質(zhì)量％以上；上限優(yōu)選為95質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為89質(zhì)量％以下，進(jìn)一步優(yōu)選為85質(zhì)量％以下。通過(guò)如此設(shè)定(A) 二醇類的含量，可防止加工中的粘度上升。本發(fā)明的水溶性加工液含有上述(A) 二醇類及水，可由上述(A) 二醇類和僅為水的其余部分構(gòu)成，也可進(jìn)一步含有添加劑等其他成分。另外，優(yōu)選還含有(B)羧酸、(C)溶解在水中呈堿性的化合物。(B)羧酸本發(fā)明的水溶性加工液優(yōu)選在含有㈧二醇類和水的基礎(chǔ)上，還含有⑶羧酸。作為(B)羧酸，優(yōu)選使用碳原子數(shù)為7以下的羧酸，進(jìn)一步優(yōu)選使用碳原子數(shù)為2以上且6以下的羧酸，特別優(yōu)選使用碳原子數(shù)為6的羧酸。作為(B)羧酸的具體例子，優(yōu)選檸檬酸、琥珀酸、乳酸、蘋果酸、己二酸、乙二酸、乙酸，更優(yōu)選使用檸檬酸、琥珀酸，特別優(yōu)選使用檸檬酸。 它們可單獨(dú)使用1種，也可組合使用2種以上。通過(guò)使用碳原子數(shù)為7以下的羧酸，可以獲得在切割加工中混入有硅切割碎屑時(shí)可維持適當(dāng)?shù)囊后w穩(wěn)定性、硅加工性優(yōu)異的水溶性加工液。本發(fā)明的水溶性加工液中，以加工液整體為基準(zhǔn)，優(yōu)選含有⑶羧酸0. 01質(zhì)量％ 以上且60質(zhì)量％以下，更優(yōu)選含有0. 05質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下，特別優(yōu)選含有0. 1 質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下。如此設(shè)定(B)羧酸的含量，可以獲得在混入有硅切割碎屑時(shí)可維持適當(dāng)?shù)囊后w穩(wěn)定性、進(jìn)而硅加工性優(yōu)異的水溶性加工液。(C)溶解在水中呈堿性的化合物在本發(fā)明的水溶性加工液含有(A) 二醇類以及(B)羧酸的實(shí)施方式中，優(yōu)選還含有(C)溶解在水中呈堿性的化合物(以下，稱為“(C)堿性化合物”)。作為(C)堿性化合物， 可列舉出例如含有堿金屬元素的化合物、鏈烷醇胺、烷基胺及氨等，它們可單獨(dú)使用1種或組合使用2種以上。其中，優(yōu)選使用含有堿金屬元素的化合物。作為含有堿金屬元素的化
5合物，可列舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉及碳酸氫鉀等，特別優(yōu)選使用氫氧化鉀。本發(fā)明的水溶性加工液中，以加工液整體為基準(zhǔn)，優(yōu)選含有(C)堿性化合物0. 01 質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下，更優(yōu)選含有0. 05質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下，特別優(yōu)選含有0. 1質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下。特別優(yōu)選以上述⑶羧酸的含量為指標(biāo)，使用⑶羧酸和(C)堿性化合物將pH調(diào)整至合適的范圍。通過(guò)如此設(shè)定(C)堿性化合物的含量，可以獲得在混入有硅切割碎屑時(shí)可維持適當(dāng)?shù)囊后w穩(wěn)定性、進(jìn)而硅加工性優(yōu)異的水溶性加工液。另外，也可含有⑶羧酸與(C)堿性化合物形成的鹽(以下有時(shí)稱為“⑶鹽”) 以代替(B)羧酸及(C)堿性化合物。優(yōu)選根據(jù)(B)羧酸及(C)堿性化合物進(jìn)行換算，將(D) 鹽的含量調(diào)整為上述含量。(D)鹽可列舉出羧酸的堿金屬鹽、羧酸的胺鹽等。本發(fā)明的水溶性加工液中，以加工液整體為基準(zhǔn)，上述⑶羧酸和(C)堿性化合物的合計(jì)含量?jī)?yōu)選為0. 02質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0. 1質(zhì)量％以上且20質(zhì)量％以下，特別優(yōu)選為0. 2質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下。由此，可抑制加工液的硅反應(yīng)性， 可獲得液體穩(wěn)定性優(yōu)異且硅加工性也優(yōu)異的加工液。進(jìn)而，優(yōu)選的是，以㈧二醇類、⑶羧酸及(C)堿性化合物的合計(jì)為100質(zhì)量％ 時(shí)，以該(A) 二醇類、(B)羧酸及(C)堿性化合物的比例為(A) 二醇類30質(zhì)量％以上且95 質(zhì)量％以下、(B)羧酸0. 1質(zhì)量％以上且5質(zhì)量％以下、(C)堿性化合物0. 1質(zhì)量％以上且 5質(zhì)量％以下、余量為水的方式進(jìn)行混合。另外，優(yōu)選通過(guò)調(diào)整上述(A) 二醇類、(B)羧酸及 (C)堿性化合物的量，將加工液的pH調(diào)整為5.0以上且7.5以下。由此，可以獲得在切割加工中混入有硅切割碎屑時(shí)能夠維持適當(dāng)?shù)囊后w穩(wěn)定性、進(jìn)而硅加工性優(yōu)異的水溶性加工液。(E)其他成分本發(fā)明的水溶性加工液中，除含有上述(A) 二醇類及水、以及任意含有的(B)羧酸及(C)堿性化合物或⑶鹽之外，還可含有(E)其他成分。例如，可在不影響加工液的加工性能的范圍內(nèi)添加對(duì)加工材料無(wú)腐蝕、變色等不良影響，且不影響混合后體系的穩(wěn)定性的各種添加劑。例如，可添加粘度調(diào)節(jié)劑、PH調(diào)節(jié)劑、消泡劑、抗氧化劑等。粘度調(diào)節(jié)劑可以無(wú)特別限定地使用公知的粘度調(diào)節(jié)劑，優(yōu)選可溶解在水中的粘度調(diào)節(jié)劑。另外，PH調(diào)節(jié)劑可使用無(wú)機(jī)堿(前述的氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨等)、有機(jī)堿(前述的鏈烷醇胺、烷基胺等)、 無(wú)機(jī)酸(鹽酸、硫酸等)、有機(jī)酸(前述的羧酸等)。消泡劑、抗氧化劑等可無(wú)特別限定地使用公知物，但同樣優(yōu)選可溶解在水中的消泡劑、抗氧化劑。本發(fā)明的水溶性加工液含有上述成分而成。另外，根據(jù)切割加工的作業(yè)環(huán)境，本發(fā)明的水溶性加工液也可根據(jù)需要加水稀釋后使用。即，可混合、制作除水以外的上述(A)成分等形成的濃縮組合物，在現(xiàn)場(chǎng)的切割加工作業(yè)時(shí)使用適量的水進(jìn)行稀釋，根據(jù)作業(yè)環(huán)境、 狀況，調(diào)整成適當(dāng)?shù)乃苄约庸ひ汉笫褂谩Ａ硗?，也可混合、制作含有某種程度的水的上述 (A)成分等形成的濃縮組合物，在現(xiàn)場(chǎng)切割加工作業(yè)時(shí)，再用水稀釋。將本發(fā)明的水溶性加工液用于切割加工時(shí)的粘度(即，若加工液未經(jīng)稀釋直接用于切割加工，即為該稀釋前的加工液粘度。另外，若為稀釋后用于切割加工，即為該稀釋后的加工液粘度)調(diào)整至25°C時(shí)為3mPa · s以上且50mPa · s以下。“粘度”是指使用B型旋轉(zhuǎn)式粘度計(jì)測(cè)量的粘度。水溶性加工液在25°C時(shí)的粘度優(yōu)選為3mPa · s以上且50mPa · s以下，更優(yōu)選為5mPa · s以上且30mPa · s以下，特別優(yōu)選為5mPa · s以上且25mPa · s以下。如果將水溶性加工液的粘度調(diào)整在此范圍內(nèi)，則使用固結(jié)磨料線鋸進(jìn)行切割加工時(shí)，可成為尤其是硅加工性優(yōu)良的水溶性加工液。對(duì)于粘度的調(diào)整，可通過(guò)調(diào)整上述(A) 二醇類的含量、(B)羧酸及(C)堿性化合物的含量，或者通過(guò)其他添加劑(粘度調(diào)節(jié)劑)等來(lái)適當(dāng)調(diào)整。另外，本發(fā)明的水溶性加工液除上述粘度外，優(yōu)選將pH調(diào)整至5. 0以上且7. 5以下后使用。特別優(yōu)選將PH調(diào)整至5. 5以上且6. 5以下。如果將pH調(diào)整至此范圍內(nèi)，即使切割加工后有作為切割碎屑的硅混入加工液中，也可抑制硅與加工液的反應(yīng)，并使加工液保持穩(wěn)定。因此，能夠抑制加工液的粘度上升、液體壽命的降低，獲得硅加工性更加優(yōu)異的水溶性加工液。對(duì)于pH的調(diào)整，可通過(guò)調(diào)整上述(A) 二醇類的含量、(B)羧酸及(C)堿性化合物的含量，或者通過(guò)其他添加劑(PH調(diào)節(jié)劑)等來(lái)適當(dāng)調(diào)整。使用固結(jié)磨料線鋸進(jìn)行切割加工時(shí)，可通過(guò)使用本發(fā)明的水溶性加工液進(jìn)行尤其是硅加工性優(yōu)異的切割加工。以下，通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例(固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液的制作)按表1所示的組成混合丙二醇(PG，和光純藥公司產(chǎn)丙二醇)、聚乙二醇 200 (PEG200，和光純藥公司產(chǎn)聚乙二醇200，平均分子量180 200)、聚乙二醇300 (PEG300, 和光純藥公司產(chǎn)聚乙二醇300，平均分子量300)、水、檸檬酸(和光純藥公司產(chǎn)檸檬酸)、琥珀酸(和光純藥公司產(chǎn)琥珀酸)及氫氧化鉀(和光純藥公司產(chǎn)氫氧化鉀)，制作加工液。另夕卜，測(cè)定各加工液在25°C時(shí)的粘度和pH。另外，表1中的粘度使用株式會(huì)社東京計(jì)器產(chǎn)的 B型旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)(轉(zhuǎn)速60rpm)進(jìn)行測(cè)定。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其含有(A) 二醇類及水，25°C時(shí)的粘度為 3mPa · s以上且50mPa · s以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，其PH被調(diào)整至5.0以上且7. 5以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其還含有(B)羧酸和(C) 溶解在水中呈堿性的化合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，所述(B)羧酸的碳原子數(shù)為7以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，以所述(A)二醇類、所述(B)羧酸和所述(C)溶解在水中呈堿性的化合物的合計(jì)為100質(zhì)量％時(shí)，包含5質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下的所述㈧二醇類，0. 01質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的所述(B) 羧酸，0. 01質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的所述(C)溶解在水中呈堿性的化合物，并且，合計(jì)含有0. 02質(zhì)量％以上且60質(zhì)量％以下的所述(B)羧酸和所述(C)溶解在水中呈堿性的化合物，余量為水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其用于硅材的切割加工。
全文摘要
本發(fā)明提供一種含有(A)二醇類及水、25℃時(shí)的粘度為3mPa·s以上且50mPa·s以下、硅加工性優(yōu)異的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液。
文檔編號(hào)B24B27/06GK102471723SQ20108003042
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日
發(fā)明者丸尾直樹, 沼田康德, 高橋宏明 申請(qǐng)人:尤希路化學(xué)工業(yè)有限公司