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)磨料線鋸用水溶性加工液，具體而言,涉及通過固結(jié)磨料線鋸對硅晶圓進(jìn)行切割加工時使用的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液。
背景技術(shù)：
為了降低硅晶圓的生產(chǎn)成本，提升硅晶圓的切割加工技術(shù)變得尤為重要。硅晶圓的加工中，基于游離磨料方式的線鋸進(jìn)行的切割成為主流，但是該游離磨料方式的加工中存在以下各種問題。游離磨料方式被指出存在以下問題(I)由于使用將磨料分散在油劑中得到的漿液作為加工液，故游離磨料與切割碎屑的分離困難。(2)鋸絲運(yùn)行速度有限，加工效率的提升有限。(3)為了減少切割損耗而將鋸絲制成細(xì)絲的情況下，加工中產(chǎn)生斷絲，成品率降低。為了減少切割損耗而將磨料制成微粒的情況下，漿液粘度升高，切割損耗增多等相反效
果O針對諸如此類的問題，最近開發(fā)了通過電沉積、樹脂結(jié)合劑等使金剛石磨料固定在鋼琴絲等鋸絲表面的固結(jié)磨料線鋸(專利文獻(xiàn)I)。使用固結(jié)磨料線鋸對脆性材料進(jìn)行加工時，基于潤滑、冷卻、分散所產(chǎn)生的切割碎屑的目的，使用加工液。考慮到起火性問題等，該加工液優(yōu)選使用水溶性加工液。然而，被切割材料為硅時，與通常材料相比，切割碎屑與加工液的反應(yīng)性更高，硅碎屑(切割碎屑)與加工液中的水分或堿發(fā)生反應(yīng)生成氫氣，存在起火的風(fēng)險。因此，優(yōu)選使用可抑制與硅的反應(yīng)性的加工液。從該觀點(diǎn)出發(fā)，提出了專利文獻(xiàn)2所示的加工液?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特愿2001-054850專利文獻(xiàn)2 日本特愿2003-08233
發(fā)明內(nèi)容
_9] 發(fā)明要解決的問題然而，近年來通過提高加工精度，切割碎屑變細(xì)，已知專利文獻(xiàn)2所示的加工液得不到充分的穩(wěn)定性。尤其是已知，混入有切割碎屑的加工液的粘度升高而產(chǎn)生了各種問題。另外，含有大量水分、PH為堿性的加工液的情況下，不僅存在產(chǎn)生氫氣的問題，還存在產(chǎn)生增稠、凝膠化的問題。加工液的增稠、凝膠化會弓I起下述問題。(I)通過鋸絲帶入的導(dǎo)入油量變化，厚度偏差增大(產(chǎn)品質(zhì)量劣化)。(2)產(chǎn)生鋸絲打滑，鋸絲斷絲(生產(chǎn)率降低)。(3)接下來的工序中的洗滌變得困難(難以去除晶圓間的切割碎屑、油劑)。(4)油劑的壽命短，更換液體量增加(成本增加)。
由此，本發(fā)明的課題在于，提供一種固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其可以抑制混入有切割碎屑的加工液的增稠，可以抑制加工液與切割碎屑的反應(yīng)從而抑制氫氣的產(chǎn)生，還可以抑制加工液的增稠-凝膠化。用于解決問題的方案為了解決以上問題，本發(fā)明人等進(jìn)行深入地研究，發(fā)現(xiàn)以下事項。(I)因Si切割碎屑的混入導(dǎo)致的粘度升高是由于混入的Si切割碎屑為微粉、并且由于Si切割碎屑的分散性差而引起的?！?br> (2)上述粘度的升高可以通過使加工液中含有規(guī)定的水溶性高分子而提高Si切割碎屑的分散性來解決。(3)在加工液中含有Si切割碎屑的情況下，Si切割碎屑有可能與加工液反應(yīng)而產(chǎn)
生氫氣。(4)含有大量水分的加工液的情況下，由于含有Si切割碎屑，而有可能產(chǎn)生增稠、凝膠化。(5)上述(3)和(4)的問題可以通過使加工液中含有規(guī)定的水溶性高分子來解決。本發(fā)明人等對上述問題進(jìn)行深入地研究，從而完成了以下的技術(shù)方案。該第一技術(shù)方案為一種固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液(以下有時稱為“本發(fā)明的加工液”)，其含有(A)選自聚乙烯吡咯烷酮和含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物中的至少一種以上水溶性高分子、以及(B)水。本發(fā)明的加工液通過含有規(guī)定的水溶性高分子作為(A)成分，在加工液中含有硅粉的情況下，可以提高硅粉的分散性，可以抑制含有硅粉的加工液的粘度升高。另外，可以抑制加工液與娃粉反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，同時可以抑制含有娃粉的加工液的增稠、凝膠化。該第一技術(shù)方案中，前述(A)成分的重均分子量優(yōu)選為2，000 1，000, 000。該第一技術(shù)方案中，以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時，前述(A)成分的含量優(yōu)選為O. 02質(zhì)量％以上且7質(zhì)量％以下。該第一技術(shù)方案的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液優(yōu)選還含有(C)多元羧酸的堿鹽。以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時，前述(C)成分的含量優(yōu)選為O. 01質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下。本發(fā)明的加工液通過含有多元羧酸的堿鹽作為(C)成分，賦予分散性、洗滌性、耐腐蝕性變得容易。該第一技術(shù)方案的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液優(yōu)選還含有(D)選自由二醇類、二醇醚類和聚氧亞烷基二醇類組成的組中的一種以上。以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時,前述(D)成分的含量優(yōu)選為O.1質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。該第一技術(shù)方案的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液的粘度優(yōu)選在25°C時為50mPa*s以下。加工液自身的粘度高時，含有硅粉的加工液的粘度變得更高。由此，優(yōu)選加工液自身的粘度為規(guī)定的值以下。向該第一技術(shù)方案的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液中添加10質(zhì)量％平均粒徑1. 5 μ m的硅粉并攪拌形成的加工液(模擬使用液)的粘度優(yōu)選在25°C時為IOOmPa · s以下。含有規(guī)定的硅粉的模擬使用液的粘度高時，存在產(chǎn)生上述問題欄中記載的各種問題的風(fēng)險。發(fā)明的效果
使用本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液時，由于其含有規(guī)定的水溶性高分子，因此在該加工液含有作為硅切割碎屑的硅粉的情況下，可以使該硅粉分散到加工液中。由此，可以抑制含有硅粉的加工液的粘度升高。另外，本發(fā)明的加工液由于含有規(guī)定的水溶性高分子，因此可以抑制硅粉與加工液反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣，另外可以抑制含有硅粉的加工液的增稠、凝膠化。
具體實(shí)施例方式<固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液>本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液含有㈧選自聚乙烯吡咯烷酮和含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物中的至少一種以上水溶性高分子、以及(B)水。((A)成分)本發(fā)明的加工液含有選自聚乙烯吡咯烷酮和含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物中的至少一種以上水溶性高分子作為(A)成分。通過使加工液中含有該水溶性高分子，在含有硅粉而成的加工液中，可以提高該硅粉的分散性。因此，可以抑制含有硅粉而成的加工液的粘度升高。另外，可以抑制硅粉與加工液的反應(yīng)，可以抑制在含有硅粉而成的加工液中產(chǎn)生氫氣。進(jìn)而，可以抑制含有硅粉而成的加工液的增稠、凝膠化。通過凝膠滲透色譜法/多角度激光光散射檢測器法測定的(A)成分的水溶性高分子的重均分子量的下限優(yōu)選為2，000以上、更優(yōu)選為8，000以上，上限優(yōu)選為1，000, 000以下、更優(yōu)選為700，000以下、進(jìn)一步優(yōu)選為500，000以下。分子量在該范圍外且過少時，存在不能體現(xiàn)出加入(A)成分的效果的風(fēng)險，相反分子量過大時，存在凝聚、加工液的粘度變得過聞的風(fēng)險。以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為基準(zhǔn)(100質(zhì)量％)時，(A)成分的含量的下限優(yōu)選為O. 02質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為O. 05質(zhì)量％以上、進(jìn)一步優(yōu)選為O. 2質(zhì)量％以上，上限優(yōu)選為7質(zhì)量％以下、更優(yōu)選為5質(zhì)量％以下、進(jìn)一步優(yōu)選為3質(zhì)量％以下。㈧成分的含量在該范圍外且過少時，存在抑制增稠的效果、抑制氫氣產(chǎn)生的效果不充分的風(fēng)險，相反過多時，存在加工液的粘度升高的風(fēng)險。(A)成分的水溶性高分子為聚乙烯吡咯烷酮或者含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物，它們還可以兩種以上混合來使用。對于含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物而言，以共聚物總體為基準(zhǔn)，乙烯基吡咯烷酮單元的比率優(yōu)選為60摩爾％以上。作為與乙烯基吡咯烷酮共聚的單體，可列舉出乙酸乙烯酯。((C)成分)本發(fā)明的加工液還可以含有多元羧酸的堿鹽作為(C)成分。通過添加(C)成分并調(diào)整其添加量，具有賦予分散性、洗滌性、耐腐蝕性的效果。作為多元羧酸，可列舉出己二酸、乙二酸、十二烷二酸、檸檬酸、蘋果酸等。作為堿，可列舉出氫氧化鉀、氫氧化鈉等堿金屬的氫氧化物，三乙醇胺、三異丙醇胺、乙二胺、N-(2-氨基乙基)-2_氨基乙醇等胺。以本發(fā)明的加工液總體的質(zhì)量為基準(zhǔn)(100質(zhì)量％)時，(C)成分的含量的下限優(yōu)選為O. 01質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為O.1質(zhì)量％以上,上限優(yōu)選為10質(zhì)量％以下、更優(yōu)選為2質(zhì)量％以下、進(jìn)一步優(yōu)選為I質(zhì)量％以下。(C)成分的含量在該范圍外且過少時，存在難以體現(xiàn)出添加(C)成分的效果的風(fēng)險，相反過多時，存在增粘、凝膠化、從原液中析出的風(fēng)險。(⑶成分)本發(fā)明的加工液還可以含有選自由二醇類、二醇醚類和聚氧亞烷基二醇類組成的組中的一種以上作為(D)成分。通過含有(D)成分，具有賦予潤滑性、濕潤性的效果。作為二醇類，可列舉出丙二醇、二乙二醇、乙二醇、丁二醇等。作為二醇醚類，可列舉出前述二醇類的烷基醚，作為烷基，可列舉出甲基、乙基、丁基等。需要說明的是，二醇類的一部分羥基可以形成烷基醚，或者全部形成烷基醚。作為二醇醚類的具體例，可列舉出二乙二醇單乙醚、二乙二醇二乙醚、丙二醇單乙醚等。作為聚氧亞烷基二醇類，可列舉出聚乙二醇、聚丙二醇、聚氧乙烯與聚氧丙烯的共 聚物等，使用重均分子量(使用凝膠滲透色譜法的聚苯乙烯換算)優(yōu)選為10000以下、更優(yōu)選為5000以下、進(jìn)一步優(yōu)選為400以下的聚氧亞烷基二醇類。以本發(fā)明的加工液總體的質(zhì)量為基準(zhǔn)(100質(zhì)量％)時，⑶成分的含量的下限優(yōu)選為O.1質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為O. 5質(zhì)量％以上、進(jìn)一步優(yōu)選為I質(zhì)量％以上、更進(jìn)一步優(yōu)選為3質(zhì)量％以上、特別優(yōu)選為10質(zhì)量％以上,上限優(yōu)選為95質(zhì)量％以下、更優(yōu)選為90質(zhì)量％以下、進(jìn)一步優(yōu)選為80質(zhì)量％以下。(D)成分的含量在該范圍外且過少時，不能體現(xiàn)出加入(D)成分的效果，相反(D)成分的含量過多時，存在冷卻性降低的風(fēng)險。本發(fā)明的加工液含有上述㈧成分，根據(jù)情況還含有(C)成分和⑶成分，剩余部分為(B)水。作為水有蒸餾水、自來水等，對其種類沒有特別限定。需要說明的是，(B)水的含量多的加工液中，含有硅粉的加工液容易增稠、凝膠化。相對于此，本發(fā)明的加工液中，即使在水的含量多的組成、例如在以加工液總體的質(zhì)量為基準(zhǔn)、水為90質(zhì)量％以上的組成中，也可以抑制含有硅粉的加工液的增稠-凝膠化。<加工液的性狀>本發(fā)明加工液的粘度優(yōu)選在25°C時為50mPa *s以下，更優(yōu)選為25mPa *s以下，進(jìn)一步優(yōu)選為20mPa*s以下。另外，本發(fā)明的加工液中分散有規(guī)定的硅粉而成的加工液(模擬使用液)的粘度在25°C時為IOOmPa · s以下,優(yōu)選為55mPa · s以下,更優(yōu)選為50mPa · s以下，進(jìn)一步優(yōu)選為45mPa*s以下。該模擬使用液的粘度是對下述模擬使用液進(jìn)行測定得到的粘度向本發(fā)明的加工液中添加10質(zhì)量％硅粉(粒徑1. 5 μ m)，攪拌混合后，放入不銹鋼球(直徑2mm)，在IOOOrpm下攪拌10小時，過濾去除該不銹鋼球，從而得到模擬使用液。上述加工液自身的粘度過高時，含有硅粉的模擬使用液的粘度也必然升高。另外，模擬使用液的粘度過高時，存在產(chǎn)生上述問題欄中記載的各種問題的風(fēng)險。需要說明的是，加工液和模擬使用液的粘度可以通過布氏粘度計進(jìn)行測定。加工液的pH優(yōu)選為5. O以上且9. O以下。加工液的pH過低時，存在該加工液接觸的鐵材或鋸絲產(chǎn)生腐蝕的風(fēng)險，相反地加工液的pH過高時，存在加工液與硅粉反應(yīng)而產(chǎn)生氫氣的風(fēng)險。本發(fā)明的加工液可以用水稀釋來使用，該情況下，稀釋后的加工液的PH也優(yōu)選處于上述范圍內(nèi)。
實(shí)施例<實(shí)施例1 實(shí)施例13、比較例I 比較例5>按表I 表3所示的組成制作本發(fā)明的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液(實(shí)施例I 實(shí)施例13)以及本發(fā)明以外的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液(比較例I 比較例5)。測定所制作的加工液的PH，并且用布氏粘度計測定25°C時的粘度。進(jìn)而，向各加工液中添加10質(zhì)量％娃粉(平均粒徑1. 5 μ m),攪拌混合后,放入不銹鋼球(直徑2mm)，在IOOOrpm下攪拌10小時，從而形成模擬使用液。用金屬絲網(wǎng)(50目)從該模擬使用液中過濾去除不銹鋼球后，用布氏粘度計測定該模擬使用液的粘度OnPa · S、250C )。另外，將IOml模擬使用液加熱至50°C，測定30分鐘內(nèi)產(chǎn)生的氫氣量(ml)。需要說明的是，聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的重均分子量是，PVP K-15為9700，PVPK-30為70000，PVP K-60為400000。另外，PVP/VA為乙烯基吡咯烷酮與乙酸乙烯酯的共聚物，重均分子量為32，000，共聚物中的乙烯基吡咯烷酮的比率為70摩爾％。[表I]
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)選自聚乙烯吡咯烷酮和含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物中的至少一種以上水溶性高分子、以及(B)水。
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，所述(A)成分的重均分子量為 2，OOO 1，000，000。
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，其中，以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時，所述(A)成分的含量為O. 02質(zhì)量％以上且7 質(zhì)量％以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其還含有(C) 多元羧酸的堿鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時，所述(C)成分的含量為O. 01質(zhì)量％以上且10質(zhì)量％以下。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任一項所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其還含有(D) 選自由二醇類、二醇醚類和聚氧亞烷基二醇類組成的組中的一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，以固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液總體的質(zhì)量為100質(zhì)量％時，所述(D)成分的含量為O.1質(zhì)量％以上且95質(zhì)量％以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，加工液的粘度在25°C時為50mPa · s以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項所述的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，其中，向所述加工液中添加10質(zhì)量％平均粒徑1. 5 μ m的硅粉并攪拌形成的模擬使用液的粘度在25°C時為 100mPa · s 以下。
全文摘要
根據(jù)含有(A)選自聚乙烯吡咯烷酮和含有乙烯基吡咯烷酮的共聚物中的至少一種以上水溶性高分子以及(B)水的固結(jié)磨料線鋸用水溶性加工液，可以抑制混入有切割碎屑的加工液的增稠，可以抑制加工液與切割碎屑的反應(yīng)從而抑制氫氣的產(chǎn)生，還可以抑制混入有切割碎屑的加工液的增稠-凝膠化。
文檔編號C10M105/18GK103025486SQ201180036629
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者丸尾直樹, 沼田康德, 高橋宏明 申請人:尤希路化學(xué)工業(yè)有限公司