CN117083365A - 加工液、加工液用组合物和脆性材料加工液组合物 - Google Patents
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Abstract
涉及加工液,其包含:成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及成分(D):水,以特定的含量包含成分(A)、成分(B)和成分(C)。
Description
技术领域
本发明涉及加工液、加工液用组合物和脆性材料加工液组合物。
背景技术
在半导体制品的制造中,以良好的精度对作为脆性材料的硅锭进行切削加工是重要的,在硅锭的切削加工中,从加工精度和生产率的观点出发,通常利用线锯加工。
另外,线锯加工在陶瓷、石英、蓝宝石、玻璃等材料的加工中也可利用。
一般来说,作为使用线锯的加工方法,可列举出:边对线材与被加工物的滑动部供给游离磨料边进行加工的游离磨料方式、以及使用在线材的表面预先固定有磨料的线材来进行加工的固定磨料方式。
另外,在两种方式的线锯加工中,出于提高切削加工时的加工效率、抑制被加工材料与被加工材料的加工工具的摩擦、降低因加工而产生的摩擦热、延长工具寿命的效果、去除切屑等目的而使用加工液(冷却剂)。
作为在前述用途等中使用的加工液,包含:以矿物油、动植物油、合成油等作为主成分的油系加工液;以及配混具备表面活性能力的化合物来赋予水溶性的水系加工液。
近年来,从操作时的安全性、环境问题的观点出发,逐渐使用赋予了水溶性的加工液。
例如,专利文献1公开了一种硅锭切片用水溶性切削液,其特征在于,作为必须成分,含有数均分子量为500以下且具有特定结构的聚氧亚烷基加成物、以及碳原子数(包括羰基的碳)为4~10的一元或二元的脂肪族羧酸或其盐。
专利文献2公开了一种固定磨料线锯用水溶性加工液组合物,其特征在于,其为用于切割稀土磁铁的固定磨料线锯用水溶性加工液组合物,其是分别以特定的含量含有二醇类、羧酸、溶解于水而显碱性的化合物和水而成的(其中,这些成分的合计为100重量份)。
专利文献3公开了一种脆性材料加工液,其分别以特定的含量含有:选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;HLB值为6以上且分子结构中的环氧乙烷的加成摩尔数为5以上的环氧乙烷加成物,且该环氧乙烷加成物为不具有乙炔基的非离子表面活性剂;以及羧酸。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-68884号公报
专利文献2:日本特开2003-82335号公报
专利文献3:日本特开2018-154762号公报
发明内容
发明所要解决的问题
一般来说,前述两种方式的线锯加工方法为了从前述硅锭中一次切出多个硅晶片而使用多线锯装置。在多线锯装置中,在以规定间隔雕刻有多个槽的2个以上的导辊上的各槽中各卷绕1根线材,各线材以规定的张力平行保持。并且,在切割加工时,使各导辊发生旋转,边使从喷嘴等喷出的加工液附着于线材,边使该线材沿着一个方向或两个方向行进,将硅锭按压至附着有加工液的线材来进行切割。
该线锯加工中使用的加工液被投入至线锯装置所具备的罐中,利用线锯装置所具备的泵从该罐供给至加工室喷嘴,并从该喷嘴喷出。从喷嘴喷出的加工液朝着加工间隙(线材与硅锭的间隙)进行供给,在用于加工间隙的润滑等后,再次返回至前述罐中。像这样,在硅锭的切割中,加工液在线锯装置内循环。
在该切割加工时,有时因与线材高线速化相伴的导辊的高速旋转等而使加工液剧烈飞散,导致加工液起泡。另外,在该切割加工时,有时因加工液流落至位于线锯装置下部的罐中而导致罐内的加工液剧烈起泡、从罐中溢出。进而存在如下问题:在该切割加工中产生的微细切粉会助长加工液的起泡的问题;以及线锯和切出的晶片等被该切粉严重污染,用于对它们进行清洗的负担变大的问题。
另外,例如近年来在由前述硅锭生产硅晶片的领域中,要求进一步提高生产率,从能够通过游离磨料方式在短时间内进行切割且能够使用更细的线材工具来提高成品率等理由出发,逐渐广泛使用固定磨料方式。
像这样,对于加工液而言,在适度的润滑性这一以往要求的基础上,如果能够抑制使用加工液时的起泡、提高切粉的清净性,则也有助于更稳定的生产、加工精度的提高。另外,如上所述那样,近年来要求赋予了水溶性的加工液。
因此,寻求润滑性、消泡性和清净性的平衡更优异的加工液。
本发明是鉴于以上的问题点而进行的,本发明的课题是提供润滑性、消泡性和清净性优异的加工液。
用于解决问题的手段
本发明人进行深入研究的结果发现:含有水和特定成分且各成分的含量满足特定范围的加工液能够解决前述课题。本发明的各实施方式是根据该见解而完成的。即,根据本发明的各实施方式,提供以下的[1]~[17]。
[1]加工液,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上,
成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上。
[2]根据前述[1]所述的加工液,其中,成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.200质量%以下。
[3]根据前述[1]或[2]所述的加工液,其中,成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.100质量%以下。
[4]根据前述[1]~[3]中任一项所述的加工液,其中,成分(A)是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[5]根据前述[1]~[4]中任一项所述的加工液,其中,成分(B)是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[6]根据前述[1]~[5]中任一项所述的加工液,其中,成分(A)的含量与成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计为1.00以上。
[7]根据前述[1]~[6]中任一项所述的加工液,其中,成分(A)和成分(B)的总含量与成分(C)的含量之比〔(A)+(B)/(C)〕以质量比计为1.00以上。
[8]根据前述[1]~[7]中任一项所述的加工液,其中,成分(D)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为95.000质量%以上且99.979质量%以下。
[9]根据前述[1]~[8]中任一项所述的加工液,其pH为3.0以上且9.0以下。
[10]根据前述[1]~[9]中任一项所述的加工液,其在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时使用。
[11]根据前述[10]所述的加工液,其中,前述线材为固定磨料线材。
[12]根据前述[10]或[11]所述的加工液,其中,前述脆性材料为结晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、钕磁铁、水晶或玻璃。
[13]前述[1]~[12]中任一项所述的加工液的制造方法,其中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上、成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上的方式进行配混,得到加工液。
[14]加工液用组合物,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上,
成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上。
[15]前述[14]所述的脆性材料加工液用组合物的制造方法,其中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上、成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上的方式进行配混,得到加工液用组合物。
[16]脆性材料加工液组合物,其包含添加剂混合物和成分(D):水,所述添加剂混合物包含下述成分(A)~(C),
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
前述添加剂混合物中,
成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上,
成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下,并且
成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上。
[17]前述[16]所述的脆性材料加工液组合物的制造方法,其中,至少配混包含下述成分(A)~(C)的添加剂混合物和成分(D):水,
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
按照前述添加剂混合物中的成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上、成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下、并且成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上的方式进行配混,得到脆性材料加工液组合物。
发明效果
根据本发明,可提供润滑性、消泡性和清净性优异的加工液。
具体实施方式
[加工液]
本发明的一个实施方式所述的加工液包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上,
成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上。
满足前述全部条件的加工液的润滑性、消泡性和清净性的平衡优异。
需要说明的是,在本说明书中,只要没有特别提及,则“环氧烷烃(以下也简称为“AO”)加成物”不仅包括加成有单个环氧烷烃的化合物,还包括加成有多个环氧烷烃、即聚环氧烷烃的化合物。以下,“环氧乙烷(以下也简称为“EO”)加成物”、“环氧丙烷(以下也简称为“PO”)加成物”也相同。
另外,本说明书中使用的“HLB值”是指通过格里芬法而算出的HLB(Hydrophilic-Lipophilic Balance)的值。
需要说明的是,在本说明书中,针对优选的数值范围(例如含量等的范围)而阶段性记载的下限值和上限值可以各自独立地加以组合。例如,针对该数值范围,根据“优选为10以上、更优选为20以上、进一步优选为30以上”这一下限值的记载以及“优选为90以下、更优选为80以下、进一步优选为60以下”这一记载,也可以将“优选的下限值(10)”与“进一步优选的上限值(60)”加以组合而将适合范围设为“10以上且60以下”。同样地,也可以将“进一步优选的下限值(30)”与“优选的上限值(90)”加以组合而将适合范围设为“30以上且90以下”。
同样地,例如根据“优选为10~90、更优选为20~80、进一步优选为30~60”这一记载,也可以设为“10~60”、“30~90”。
需要说明的是,只要没有特别提及,则作为优选数值范围而简写为“10~90”时,表示10以上且90以下的范围。
另外,同样地也可以将应该满足的数值范围与阶段性记载的优选数值范围分别加以组合。例如,在应该满足的数值范围为5以上且100以下的情况下,也可以将应该满足的下限值“5”与前述“进一步优选的上限值(60)”加以组合而将适合范围设为“5以上且60以下”。同样地,也可以将“优选的下限值(10)”与应该满足的上限值“100”加以组合而将适合范围设为“10以上且100以下”。关于这些应该满足的数值范围与优选数值范围的组合,与前述优选数值范围彼此的组合同样地,在作为数值范围和优选数值范围而简写为“5~100”、“优选为10~90”的情况下,可以同样地加以组合。
以下,针对该加工液中含有的各成分进行说明。
<成分(A)>
成分(A)是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物,优选是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
若成分(A)的1质量%水溶液的浊化点低于20℃,则成分(A)在水中的溶解性降低。另一方面,成分(A)的1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下的物质符合后述成分(B),在前述加工液不含成分(A)的情况下,加工液的润滑性降低。
因此,从获得润滑性优异的加工液的观点出发,成分(A)的1质量%水溶液的浊化点优选为22℃以上、更优选为25℃以上、进一步优选为30℃以上、更进一步优选为35℃以上,并且,优选为49℃以下、更优选为48℃以下、进一步优选为47℃以下、更进一步优选为46℃以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为成分(A)的一个方式,成分(A)的1质量%水溶液的浊化点优选为22℃以上且49℃以下、更优选为25℃以上且48℃以下、进一步优选为30℃以上且47℃以下、更进一步优选为35℃以上且46℃以下。
另外,成分(A)的1质量%水溶液的浊化点的值是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
作为成分(A)所述的包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物,可列举出例如选自EO与除EO之外的AO的共聚物或者聚氧乙烯亚烷基烷基醚中的1种以上。
作为成分(A)所述的EO与除EO之外的AO的共聚物,为EO与后述除EO之外的AO的共聚物,该EO与除EO之外的AO的加成方式可以为无规加成或嵌段加成中的任一者,也可以是无规加成与嵌段加成混合存在,优选为嵌段加成的共聚物。
作为成分(A)所述的除EO之外的AO,可列举出例如碳原子数为3或4的环氧烷烃,可列举出环氧丙烷(PO)、氧杂环丁烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、1,3-环氧丁烷、四氢呋喃。
作为成分(A)所述的EO与除EO之外的AO的共聚物,更优选为EO与PO的共聚物,进一步优选为EO与PO的嵌段共聚物(也称为“具有聚乙二醇单元和聚丙二醇单元的嵌段共聚物”),更进一步优选为EO与PO的三嵌段共聚物(也称为“具有聚乙二醇单元和聚丙二醇单元的三嵌段共聚物”)。另外,作为EO与PO的三嵌段共聚物,可以是末端嵌段由EO构成且中间嵌段由PO构成的三嵌段共聚物(EO/PO/EO型),也可以是末端嵌段由PO构成且中间嵌段由EO构成的三嵌段共聚物(所谓的逆向型。PO/EO/PO型。)。
作为成分(A)所述的聚氧乙烯亚烷基烷基醚,可列举出醇的EO和除EO之外的AO加成物,优选为醇的EO和PO加成物。
作为该醇,可列举出例如碳原子数为1以上且24以下的脂肪族醇。作为该醇的碳原子数,从亲水性与亲油性的平衡的观点出发,优选为1~14、更优选为1~10、进一步优选为1~6、更进一步优选为1~4、更进一步优选为1或2,并且,更进一步优选为1。
作为该脂肪族醇,优选为伯醇或仲醇,更优选为伯醇。另外,可以为直链状,也可以为支链状,还可以为环状,优选为直链。
作为该脂肪族醇,可列举出例如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、2-甲基-2-丁醇、戊醇、异戊醇、己醇、3-甲基-1-戊醇、庚醇、2-庚醇、3-庚醇、辛醇、2-乙基己醇、壬醇、癸醇、十一烷醇、月桂醇、十三烷醇、异十三烷醇、肉豆蔻醇、十五烷醇、棕榈醇、十七烷醇、硬脂醇、异硬脂醇、十九烷醇、二十烷醇等饱和脂肪族醇;辛烯醇、癸烯醇、十二碳烯醇、十三碳烯醇、十四碳烯醇、棕榈油醇、油烯醇、二十碳烯醇、亚麻醇等不饱和脂肪族醇;乙基环己醇、丙基环己醇、辛基环己醇、壬基环己醇、金刚烷醇等环状脂肪族醇。
作为成分(A)所述的聚氧乙烯亚烷基烷基醚中的前述除EO之外的AO,可列举出例如碳原子数为3或4的环氧烷烃,可列举出环氧丙烷(PO)、氧杂环丁烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、1,3-环氧丁烷、四氢呋喃。这些之中,优选为PO。
另外,成分(A)所述的聚氧乙烯亚烷基烷基醚中,在前述EO与除EO之外的AO的共聚部位中,该EO与除EO之外的AO的加成方式可以为无规加成或嵌段加成中的任一者,也可以是无规加成与嵌段加成混合存在。
需要说明的是,前述聚氧乙烯亚烷基烷基醚可通过对前述醇加成EO和AO来合成,在醇上加成EO和AO可利用公知方法来进行,也可以在无催化剂或催化剂的存在下,在常压或加压下以一阶段或多阶段来进行。
另外,成分(A)所述的EO与除EO之外的AO的共聚部位中,源自EO的结构单元的含量在构成前述共聚部位的结构单元的总量100摩尔%中优选为15摩尔%以上、更优选为20摩尔%以上、进一步优选为25摩尔%以上,并且,优选为85摩尔%以下、更优选为80摩尔%以下、进一步优选为75摩尔%以下。
另外,从提高润滑性的观点出发,成分(A)的质均分子量(Mw)优选为500以上、更优选为1,000以上、进一步优选为1,500以上、更进一步优选为2,000以上。另一方面,从提高磨料对工件的咬合性的观点出发,成分(A)的质均分子量(Mw)优选为10,000以下、更优选为9,000以下、进一步优选为8,000以下、更进一步优选为6,000以下。
另外,该质均分子量(Mw)的值是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
成分(A)可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
成分(A)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上。若该含量小于0.010质量%,则加工液的润滑性差。
因此,从提高加工液的润滑性的观点出发,成分(A)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.015质量%以上、更优选为0.020质量%以上、进一步优选为0.025质量%以上、更进一步优选为0.030质量%以上、更进一步优选为0.035质量%以上。
另一方面,从提高加工液的消泡性的观点出发,成分(A)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.200质量%以下、更优选为0.100质量%以下、进一步优选为0.080质量%以下、更进一步优选为0.075质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述加工液的一个方式,成分(A)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.010质量%以上且0.200质量%以下、更优选为0.015质量%以上且0.200质量%以下、进一步优选为0.020质量%以上且0.200质量%以下、更进一步优选为0.025质量%以上且0.100质量%以下、更进一步优选为0.030质量%以上且0.080质量%以下、更进一步优选为0.035质量%以上且0.075质量%以下。
<成分(B)>
成分(B)是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物,优选是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
成分(B)的1质量%水溶液的浊化点为50℃以下且20℃以上的物质符合前述成分(A),在加工液不含成分(B)的情况下,加工液的清净性降低。因此,从得到清净性优异的加工液的观点出发,成分(B)的1质量%水溶液的浊化点优选为55℃以上、更优选为58℃以上、进一步优选为60℃以上。
另一方面,若成分(B)的1质量%水溶液的浊化点超过80℃,则加工液的清净性降低。因此,从得到清净性优异的加工液的观点出发,成分(B)的1质量%水溶液的浊化点优选为75℃以下、更优选为70℃以下、更进一步优选为65℃以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为成分(B)的一个方式,成分(B)的1质量%水溶液的浊化点优选为55℃以上且75℃以下、更优选为58℃以上且70℃以下、进一步优选为60℃以上且65℃以下。
另外,成分(B)的1质量%水溶液的浊化点的值是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
作为前述成分(B)所述的包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物,可列举出例如选自EO与除EO之外的AO的共聚物或者聚氧乙烯亚烷基烷基醚中的1种以上。这些之中,优选为EO与除EO之外的AO的共聚物。
在前述成分(B)所述的EO与除EO之外的AO的共聚物中,该EO与除EO之外的AO的加成方式可以为无规加成或嵌段加成中的任一者,也可以是无规加成与嵌段加成混合存在,优选为嵌段加成的共聚物。
作为前述成分(B)所述的除EO之外的AO,可列举出例如碳原子数为3或4的环氧烷烃,可列举出环氧丙烷(PO)、氧杂环丁烷、1,2-环氧丁烷、2,3-环氧丁烷、1,3-环氧丁烷、四氢呋喃。
作为前述成分(B)所述的EO与除EO之外的AO的共聚物,更优选为EO与PO的共聚物,进一步优选为EO与PO的嵌段共聚物,更进一步优选为EO与PO的三嵌段共聚物,更进一步优选为对聚丙二醇加成有环氧乙烷的普兰尼克(Pluronic)型共聚物(EO-PO-EO型的三嵌段共聚物)。
另外,在前述成分(B)所述的EO与除EO之外的AO的共聚物中,源自EO的结构单元的含量在构成前述共聚物的结构单元的总量100摩尔%中优选为25摩尔%以上、更优选为30摩尔%以上、进一步优选为35摩尔%以上、更进一步优选为40摩尔%以上,并且,优选为75摩尔%以下、更优选为70摩尔%以下、进一步优选为65摩尔%以下、更进一步优选为60摩尔%以下。
作为成分(B)所述的聚氧乙烯亚烷基烷基醚,除了浊化点不同这一点之外,与针对成分(A)所述的聚氧乙烯亚烷基烷基醚而说明的内容相同,其适合方式也相同。
另外,从提高润滑性的观点出发,成分(B)的质均分子量(Mw)优选为500以上、更优选为1,000以上、进一步优选为1,500以上、更进一步优选为2,000以上。另一方面,从提高磨料对工件的咬合性的观点出发,成分(B)的质均分子量(Mw)优选为10,000以下、更优选为9,000以下、进一步优选为8,000以下、更进一步优选为6,000以下。
另外,该质均分子量(Mw)的值是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
成分(B)可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
成分(B)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上。若该含量小于0.005质量%,则加工液的清净性差。
因此,从提高加工液的清净性的观点出发,成分(B)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.010质量%以上、更优选为0.012质量%以上、进一步优选为0.015质量%以上。
另一方面,成分(B)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计为0.090质量%以下。若该含量超过0.090质量%,则加工液的润滑性差。
因此,从提高加工液的润滑性的观点出发,成分(B)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.080质量%以下、更优选为0.050质量%以下、进一步优选为0.030质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述加工液的一个方式,成分(B)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.010质量%以上且0.080质量%以下、更优选为0.012质量%以上且0.050质量%以下、进一步优选为0.015质量%以上且0.030质量%以下。
另外,从提高加工液的润滑性的观点出发,在前述加工液中,前述成分(A)的含量与前述成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.50以上、进一步优选为2.00以上。
另一方面,从提高加工液的清净性和加工精度的观点出发,在前述加工液中,前述成分(A)的含量与前述成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为10.00以下。
<成分(C)>
成分(C)为选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上。
在前述加工液不含成分(C)的情况下,加工液的消泡性和清净性恶化。
此处,如上所述那样,在不含成分(B)的情况下,加工液的清净性也会恶化,但仅包含任一种成分时,无法获得具有良好清净性的加工液。即,通过包含成分(B)和成分(C)这两者,从而能够得到具有良好清净性的加工液。
因此,通过以满足特定量的方式包含成分(A)、成分(B)和成分(C)中的全部,从而能够得到润滑性、消泡性和清净性均优异的加工液。
另外,若成分(C)的HLB值小于4,则成分(C)在水中的溶解性差。因此,从提高成分(C)在水中的溶解性的观点出发,成分(C)的HLB值优选为5以上、更优选为6以上、进一步优选为7以上。
另一方面,若该成分(C)的HLB值超过12,则加工液的消泡性和清净性恶化。因此,从提高加工液的消泡性和清净性的观点出发,成分(C)的HLB值优选为11以下、更优选为10以下、进一步优选为9以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为成分(C)的一个方式,成分(C)的HLB值优选为5以上且11以下、更优选为6以上且10以下、进一步优选为7以上且9以下。
另外,成分(C)的HLB值如上所述那样是通过格里芬法而算出的值。
作为前述乙炔二醇,可列举出例如下述通式(1)所示的化合物。
[化1]
通式(1)中,R1~R4各自独立地表示碳原子数1以上且5以下的烷基。
作为R1~R4可采用的碳原子数1以上且5以下的烷基,具体而言,可列举出甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、2,2-二甲基丙基。
这些之中,作为R1和R3,优选为异丁基或3-甲基丁基。另外,作为R2和R4,优选为甲基。
另外,作为通式(1)所示的化合物,优选为具有R1和R3彼此相同的结构或者R2和R4彼此相同的结构的化合物,更优选为具有R1和R3彼此相同且R2和R4彼此相同的结构的化合物。
另外,作为前述乙炔二醇的环氧烷烃加成物,可优选列举出在通式(1)所示的化合物的各羟基上加成有AO的通式(1)所示的化合物的环氧烷烃加成物,更优选为加成有EO和/或PO的通式(1)所示的化合物的环氧烷烃加成物,进一步优选为加成有EO的通式(1)所示的化合物的环氧烷烃加成物。需要说明的是,形成该乙炔二醇的环氧烷烃加成物的乙炔二醇的适合方式与前述通式(1)所示的化合物的适合方式相同。
需要说明的是,在包含键合有源自EO的结构(例如乙烯氧基或聚(氧乙烯)结构)和源自PO的结构(例如丙烯氧基或聚(氧丙烯)结构)的结构的情况下,各结构彼此可以以无规型进行键合,也可以以嵌段型进行键合,优选为嵌段型。
作为成分(C),可列举出2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、5,8-二甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-十二碳炔-4,7-二醇、8-十六碳炔-7,10-二醇、7-十四碳炔-6,9-二醇、2,3,6,7-四甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,6-二乙基-4-辛炔-3,6-二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇等通式(1)所示的乙炔二醇;以及通式(1)所示的乙炔二醇的环氧烷烃加成物等。作为该环氧烷烃,可列举出EO和/或PO等。
这些之中,优选为选自2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、5,8-二甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-十二碳炔-4,7-二醇、8-十六碳炔-7,10-二醇、7-十四碳炔-6,9-二醇、2,3,6,7-四甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,6-二乙基-4-辛炔-3,6-二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇中的1种以上的环氧烷烃加成物,更优选为选自2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、5,8-二甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-十二碳炔-4,7-二醇、8-十六碳炔-7,10-二醇、7-十四碳炔-6,9-二醇、2,3,6,7-四甲基-4-辛炔-3,6-二醇、3,6-二乙基-4-辛炔-3,6-二醇、2,5-二甲基-3-己炔-2,5-二醇、2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇和3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇中的1种以上的环氧乙烷加成物,进一步优选为选自2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇的环氧乙烷加成物和2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的环氧乙烷加成物中的1种以上,更进一步优选为2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇的环氧乙烷加成物。
需要说明的是,成分(C)可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
成分(C)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上。若该含量小于0.006质量%,则加工液的清净性恶化。
从得到加工液的优异清净性的观点出发,成分(C)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.007质量%以上、更优选为0.008质量%以上、进一步优选为0.009质量%以上。
另一方面,从使得成分(C)在水中的溶解性良好的观点出发,成分(C)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.100质量%以下、更优选为0.070质量%以下、进一步优选为0.050质量%以下、更进一步优选为0.030质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述加工液的一个方式,成分(C)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.006质量%以上且0.100质量%以下、更优选为0.007质量%以上且0.070质量%以下、进一步优选为0.008质量%以上且0.050质量%以下、更进一步优选为0.009质量%以上且0.030质量%以下。
另外,在前述加工液中,前述成分(A)和成分(B)的总含量与成分(C)的含量之比〔(A)+(B)/(C)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.20以上、进一步优选为1.30以上,并且,优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为12.00以下。
<成分(D)>
作为成分(D)的水没有特别限定,可以使用蒸馏水、离子交换水(去离子水)等纯化水;自来水;工业用水等,优选为纯化水,更优选为离子交换水(去离子水)。
例如,从提高前述加工液的阻燃性、提高安全性的观点以及使加工液实现低粘度化、提高操作性的观点出发,成分(D)的含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为95.000质量%以上、更优选为97.500质量%以上、更进一步优选为99.500质量%以上、更进一步优选为99.600质量%以上。并且,从确保前述加工液中的成分(A)、成分(B)和成分(C)的量的观点出发,为99.979质量%以下,优选为99.965质量%以下、更优选为99.950质量%以下、进一步优选为99.945质量%以下、更进一步优选为99.930质量%以下。
此处,在本说明书中,“加工液中的添加剂混合物”是指从前述加工液中除去作为成分(D)的水后的全部成分。
<其它成分>
前述加工液可以在不阻碍本发明目的的范围内在前述成分(A)~(D)的基础上还含有其它成分。
作为其它成分,可列举出除符合成分(A)~(C)的化合物之外的表面活性剂、pH调节剂、保水性改进剂、消泡剂、金属惰化剂、杀菌剂/防腐剂、防锈剂、抗氧化剂等添加剂。这些添加剂可分别单独使用,或者,也可以组合使用2种以上。另外,在这些添加剂之中,优选为选自除成分(A)~(C)之外的表面活性剂、pH调节剂和保水性改进剂中的1种以上,更优选为选自保水性改进剂和pH调节剂中的1种以上,进一步优选为pH调节剂。
需要说明的是,这些添加剂可以单独使用1种,也可以组合使用2种以上。
作为除符合成分(A)~(C)的化合物之外的表面活性剂,可列举出阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、除符合成分(A)~(C)的化合物之外的非离子表面活性剂和两性表面活性剂等。
作为阴离子表面活性剂,可列举出烷基苯磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等。作为阳离子表面活性剂,可列举出烷基三甲基铵盐、二烷基二甲基铵盐、烷基二甲基苄基铵盐等季铵盐等。
作为除符合成分(A)~(C)的化合物之外的非离子表面活性剂,可列举出例如聚氧乙烯烷基醚;聚氧亚烷基烷基醚(其中,聚氧亚烷基部位不包括源自环氧乙烷基的构成);聚氧乙烯烷基苯基醚等醚;1质量%水溶液的浊化点低于20℃或超过80℃、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;HLB值小于4或超过12的乙炔二醇;HLB值小于4或超过12的乙炔二醇的环氧烷烃加成物;脂肪酸烷醇酰胺那样的酰胺等。
作为两性表面活性剂,作为甜菜碱系,可列举出烷基甜菜碱等。
pH调节剂主要是为了调整加工液的pH而使用的。作为该pH调节剂,可列举出各种酸成分、碱成分,通过调整这些成分的含量比,从而能够适当调整加工液的pH。
需要说明的是,该酸成分与碱成分可以彼此反应而形成盐。
因此,在使用酸成分和碱成分作为pH调节剂的情况下,在前述加工液中存在该酸成分与碱成分的反应物的情况下,如上所述那样,也可以根据该酸成分与碱成分的反应物的含量来计算有助于该反应的该酸成分和碱成分的各含量。另外,在该情况下,代替该反应物,可以视作含有反应前的该酸成分和碱成分。
作为被用作pH调节剂的酸成分,可列举出例如月桂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、新癸酸、异壬酸、癸酸、异硬脂酸等各种脂肪酸;乙酸、苹果酸、柠檬酸等羧酸;聚丙烯酸等高分子酸及其盐;磷酸等无机酸。这些之中,优选为脂肪酸,更优选为新癸酸、异壬酸、癸酸、十二烷二酸等碳原子数12以下的脂肪酸,进一步优选为选自新癸酸、异壬酸、癸酸和十二烷二酸中的1种以上。
作为被用作pH调节剂的碱成分,可列举出例如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、三正丙醇胺、三正丁醇胺、三异丁醇胺、三叔丁醇胺、N-甲基乙醇胺、N-乙基乙醇胺、N-丁基乙醇胺、N-环己基乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、N-乙基二乙醇胺、N-环己基二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺等烷醇胺;甲胺、二甲胺、乙胺、二乙胺、丙胺、二丙胺等烷基胺;氨。这些之中,优选为叔胺,更优选为选自三乙醇胺、三异丙醇胺、N-甲基二乙醇胺和N-环己基二乙醇胺中的至少1种。
作为保水性改进剂,可列举出例如乙二醇、丙二醇、1,4-丁二醇、六亚甲基二醇、新戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、甘油、它们的酯衍生物、它们的醚衍生物;聚乙二醇、聚丙二醇等。
作为消泡剂,可列举出例如硅油、氟硅油、聚醚聚硅氧烷和氟烷基醚。
作为金属惰化剂,可列举出例如咪唑啉、嘧啶衍生物、噻二唑和苯并三唑。
作为杀菌剂·防腐剂,例如除了对羟基苯甲酸酯类(paraben类)之外,也可列举出苯甲酸、水杨酸、山梨酸、脱氢乙酸、对甲苯磺酸和它们的盐类、以及苯氧基乙醇。
作为防锈剂,可列举出例如烷基苯磺酸酯、二壬基萘磺酸酯、烯基琥珀酸酯、多元醇酯。
作为抗氧化剂,可列举出例如酚系抗氧化剂和胺系抗氧化剂。
在前述加工液含有其它成分的情况下,在前述加工液中,其它成分的总含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.0001质量%以上、更优选为0.0002质量%以上、进一步优选为0.0003质量%以上、更进一步优选为0.0004质量%以上,并且,优选为0.0800质量%以下、更优选为0.0500质量%以下、进一步优选为0.0100质量%以下、更进一步优选为0.0050质量%以下、更进一步优选为0.0010质量%以下。
另外,在前述加工液中含有pH调节剂作为其它成分的情况下,在前述加工液中,pH调节剂的总含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为0.0001质量%以上、更优选为0.0002质量%以上、进一步优选为0.0003质量%以上,并且,优选为0.0100质量%以下、更优选为0.0050质量%以下、进一步优选为0.0010质量%以下、更进一步优选为0.0008质量%以下。
另外,从提高润滑性、消泡性和清净性的观点出发,在前述加工液中,成分(A)、成分(B)、成分(C)和成分(D)的总含量以前述加工液的总量100质量%为基准计优选为99.9200质量%以上、更优选为99.9500质量%以上、进一步优选为99.9900质量%以上、更进一步优选为99.9950质量%以上、更进一步优选为99.9990质量%以上,并且,优选为100.0000质量%以下、更优选为99.9999量%以下、进一步优选为99.9998质量%以下、更进一步优选为99.9997质量%以下、更进一步优选为99.9996质量%以下。
另外,将前述加工液用于脆性材料的加工时,从能够抑制在加工液的用途一栏中后续记载的各线材、加工装置等的腐蚀的观点出发,前述加工液的pH优选为3.0以上、更优选为4.0以上、进一步优选为5.0以上。另一方面,从能够抑制在对例如硅等进行加工时由切粉大量产生氢气的观点出发,前述加工液的pH优选为9.0以下、更优选为8.0以下、进一步优选为7.0以下。
另外,该加工液的pH值是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
另外,例如如后所述那样,在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工的用途中使用前述加工液时,从容易抑制在脆性材料的切割中发生的线材断线的观点出发,前述加工液的表面张力优选为35mN/m以下、更优选为34mN/m以下、进一步优选为33mN/m以下。
另一方面,前述加工液的前述加工液的表面张力优选为1mN/m以上、更优选为5mN/m以上、进一步优选为10mN/m以上。
另外,该加工液的表面张力是使用后述实施例中记载的方法而测得的值。
[加工液的制造方法]
前述加工液的制造方法中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上、成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上的方式进行配混,得到加工液。
成分(A)~成分(D)的配混顺序没有特别限定,例如,可以对作为成分(D)的水逐次或同时配混成分(A)、成分(B)和成分(C),也可以预先配混成分(A)、成分(B)和成分(C),并将其混合物配混至作为成分(D)的水中。
另外,在该制造方法中,可以配混成分(A)~成分(D),进而根据需要再配混其它成分,在该情况下,所配混的各成分的配混顺序、配混方法等没有特别限定。
需要说明的是,成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分分别与在加工液一栏中如上记载的内容相同,其适合方式也相同,因此,省略其详细说明。另外,关于成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分的适合配混量以及各成分之间的适合配混量比,也分别与在加工液一栏中如上记载的前述加工液中的各含量和各含量比相同,因此,省略其详细说明。
[加工液的用途]
前述加工液可以在使用前述线锯、优选使用固定磨料线锯对硅锭等包含脆性材料的被加工材料进行线锯加工时适合地使用。即,前述加工液可以在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时适合地使用,可以在使用固定磨料线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时更适合地使用。
作为前述脆性材料,可列举出例如结晶硅、蓝宝石、氮化镓、碳化硅、钕磁铁、水晶和玻璃。从能够有效利用前述加工液所具有的优异清净性的观点出发,前述加工液可以在对结晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、钕磁铁、水晶或玻璃进行加工时更适合地使用,可以在对结晶硅、蓝宝石或碳化硅进行加工时更适合地使用。
[脆性材料的加工方法]
本发明的一个实施方式所述的脆性材料的加工方法是使用前述加工液对硅锭等前述包含脆性材料的被加工材料进行加工的方法。
此处,前述加工液通过将该加工液供给至被加工材料而使其接触被加工材料来使用。前述加工液对前述被加工材料与前述线锯等加工工具之间进行润滑。进而,也是为了切屑(切粉)的去除、被加工材料的防锈、工具和被加工材料的冷却等而使用的。
具体而言,使用前述加工液来进行的脆性材料的加工可列举出切削加工、磨削加工、冲切加工、研磨、拉拔加工、抽伸加工、压延加工等各种加工,这些之中,优选为切削加工、磨削加工,更优选为切削加工。
作为被加工材料的脆性材料可列举出前述材料。
需要说明的是,如上所述那样,前述加工液可适合地用作在硅锭的切割加工中使用的加工液。
此处,更具体而言,如上所述那样,游离磨料方式和固定磨料方式这两种方式的线锯加工方法为了从前述硅锭中一次切出多个硅晶片而使用多线锯装置。在多线锯装置中,在以规定间隔雕刻有多个槽的2个以上的导辊上的各槽中各卷绕1根线材,各线材以规定的张力平行保持。并且,在切割加工时,使各导辊发生旋转,边使从喷嘴等喷出的加工液附着于线材,边使该线材沿着一个方向或两个方向行进,将硅锭按压至附着有加工液的线材来进行切割。另外,有时也根据需要边对硅锭等被加工物自身供给加工液边进行加工。
在加工中使用的加工液被贮藏于罐等中,利用配管等从此处搬运至前述加工室喷嘴为止。另外,在切割时使用的加工液利用切割装置下部的已使用加工液接收罐等来回收。另外,根据情况,有时也是其在装置内循环而进行再利用。
并且,作为前述本发明的一个实施方式的加工液因润滑性、消泡性和清净性的平衡优异而可有助于高的加工精度和生产率(提高成品率)。
因此,作为前述本发明的一个实施方式的加工液可更适合地用作在这种脆性材料的加工方法中使用的加工液,其中,进一步适合地用作在利用固定磨料线材从硅锭中切出硅晶片的加工方法中使用的加工液,更进一步使用与采用使用固定磨料线锯的多线材装置从硅锭中切出硅晶片的加工方法。
另外,作为前述本发明的一个实施方式的加工液在使用具有更细线径(单线径)的线材(优选为固定磨料线材)从硅锭中切出硅晶片的情况下,也发挥出前述优异效果。因此,更适用于例如从硅锭中切出面向太阳能电池的硅晶片的加工方法。
此处,在脆性材料的加工中使用的线材的单线径可根据其用途来适当选择,例如,优选为55μm以下、更优选为54μm以下、进一步优选为53μm以下,并且,优选为30μm以上、更优选为35μm以上、进一步优选为38μm以上。
[加工装置]
本发明的一个实施方式所述的脆性材料的加工装置是使用作为前述本发明的一个实施方式的加工液的加工装置,优选为多线材切割加工装置,更优选为具备固定磨料线锯的多线材切割加工装置,进一步优选为具备硅锭切割用固定磨料线锯的多线材切割加工装置。
[加工液用组合物]
另外,本发明的一个实施方式所述的加工液可以是例如减少加工液中的水量而浓缩至20倍以上且2,000倍以下的浓缩液或者通过将组成与该浓缩液相同的组合物用水稀释而得到的加工液。
即,在进行前述加工时,可以将前述加工液的浓缩液或者组成与该浓缩液相同的前述加工液用组合物(以下也简称为“加工液用组合物”)用水稀释至20倍以上且2,000倍以下来用作前述加工液。
例如,也可以将前述加工液制成加工液用组合物,以适于保管/运输等的方式加以使用。
此处,在本说明书中,该“加工液用组合物”是指:如上所述那样,不限定于从加工液中减少水量而浓缩的物质,还包括以用水稀释制成加工液为前提而制备的组合物。需要说明的是,作为以用水稀释制成加工液为前提而制备的组合物,还包括:即便仅单独用水稀释时不会形成前述加工液,但在进行前述加工之前,以成为针对前述加工液而如上记载的各成分范围的方式对该组合物后续添加一部分成分并调整其量来使用的物质。
作为前述加工液用组合物的一个实施方式,可列举出下述加工液用组合物,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上,
成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上。
另外,前述加工液用组合物中,在不阻碍本发明目的的范围内,在前述成分(A)~(D)的基础上,可以进一步含有其它成分。
另外,前述加工液用组合物中,成分(A)、成分(B)、成分(C)和成分(D)、以及可任选添加的其它成分分别与在前述加工液一栏中如上记载的内容相同,其适合方式也相同,因此,省略其详细说明。
另外,前述加工液用组合物中,成分(A)、成分(B)、成分(C)和成分(D)、以及其它成分的适合含量的范围没有特别限定,在将该加工液用组合物用水稀释至20倍以上且2,000倍以下来使用时,优选以分别满足在前述加工液一栏中如上记载的各成分的适合含量范围的方式来含有。
例如,作为前述本发明的一个实施方式所述的加工液用组合物,可列举出以下的各实施方式。
[2-1]
加工液用组合物,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上,
成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上。
[2-2]
根据前述[2-1]所述的加工液用组合物,其中,成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为1.000质量%以上、更优选为2.500质量%以上、进一步优选为5.000质量%以上,并且,优选为91.780质量%以下、更优选为90.900质量%以下、进一步优选为89.250质量%以下、更进一步优选为86.500质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[2-1]所述的加工液用组合物的一个方式,成分(A)的含量以前述加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.200质量%以上且91.780质量%以下、更优选为1.000质量%以上且90.900质量%以下、进一步优选为2.500质量%以上且89.250质量%以下、更进一步优选为5.000质量%以上且86.500质量%以下。
[2-3]
根据前述[2-1]或[2-2]所述的加工液用组合物,其中,成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.500质量%以上、更优选为1.250质量%以上、进一步优选为2.500质量%以上,并且,优选为91.680质量%以下、更优选为90.400质量%以下、进一步优选为88.000质量%以下、更进一步优选为84.000质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[2-1]或[2-2]所述的加工液用组合物的一个方式,成分(B)的含量以前述加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.100质量%以上且91.680质量%以下、更优选为0.500质量%以上且90.400质量%以下、进一步优选为1.250质量%以上且88.000质量%以下、更进一步优选为2.500质量%以上且84.000质量%以下。
[2-4]
根据前述[2-1]~[2-3]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.600质量%以上、更优选为1.500质量%以上、进一步优选为3.000质量%以上,并且,优选为91.700质量%以下、更优选为90.500质量%以下、进一步优选为88.250质量%以下、更进一步优选为84.500质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[2-1]~[2-3]中任一项所述的加工液用组合物的一个方式,成分(C)的含量以前述加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.120质量%以上且91.700质量%以下、更优选为0.600质量%以上且90.500质量%以下、进一步优选为1.500质量%以上且88.250质量%以下、更进一步优选为3.000质量%以上且84.500质量%以下。
[2-5]
根据前述[2-1]~[2-4]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(A)是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[2-6]
根据前述[2-1]~[2-5]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(B)是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[2-7]
根据前述[2-1]~[2-6]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(A)的含量与成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.50以上、进一步优选为2.00以上,并且,优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为10.00以下。
[2-8]
根据前述[2-1]~[2-7]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(A)和成分(B)的总含量与成分(C)的含量之比〔(A)+(B)/(C)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.20以上、进一步优选为1.30以上,并且,优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为12.00以下。
[2-9]
根据前述[2-1]~[2-8]中任一项所述的加工液用组合物,其中,成分(D)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为8.000质量%以上、更优选为9.000质量%以上、更优选为10.000质量%以上、进一步优选为12.000质量%以上,并且,优选为99.580质量%以下、更优选为97.900质量%以下、进一步优选为94.750质量%以下、更进一步优选为89.500质量%以下。
[2-10]
根据前述[2-1]~[2-9]中任一项所述的加工液用组合物,其中,在前述加工液用组合物还包含其它成分的情况下,在前述加工液用组合物中,其它成分的总含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.002质量%以上、更优选为0.004质量%以上、进一步优选为0.006质量%以上、更进一步优选为0.008质量%以上,并且,优选为40.000质量%以下、更优选为35.000质量%以下、进一步优选为30.000质量%以下、更进一步优选为27.000质量%以下、更进一步优选为25.000质量%以下。
[2-11]
根据前述[2-1]~[2-10]中任一项所述的加工液用组合物,其中,在前述加工液用组合物还含有pH调节剂作为其它成分的情况下,在前述加工液用组合物中,pH调节剂的总含量以前述加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为0.002质量%以上、更优选为0.003质量%以上、进一步优选为0.004质量%以上,并且,优选为20.000质量%以下、更优选为10.000质量%以下、进一步优选为2.000质量%以下、更进一步优选为1.600质量%以下。
[2-12]
根据前述[2-1]~[2-11]中任一项所述的加工液用组合物,其中,在前述加工液用组合物中,成分(A)、成分(B)、成分(C)和成分(D)的总含量以前述加工液用组合物的总量100质量%为基准计优选为60.000质量%以上、更优选为65.000质量%以上、进一步优选为70.000质量%以上、更进一步优选为73.000质量%以上、更进一步优选为75.000质量%以上,并且,优选为100.000质量%以下、更优选为99.998量%以下、进一步优选为99.996质量%以下、更进一步优选为99.994质量%以下、更进一步优选为99.992质量%以下。
[2-13]
根据前述[2-1]~[2-12]中任一项所述的加工液用组合物,其中,pH优选为3.0以上、更优选为4.0以上、进一步优选为5.0以上,并且,优选为9.0以下、更优选为8.5以下、进一步优选为8.0以下。
[2-14]
根据前述[2-1]~[2-13]中任一项所述的加工液用组合物,其在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时使用。
[2-15]
根据前述[2-14]所述的加工液用组合物,其中,前述线材为固定磨料线材。
[2-16]
根据前述[2-14]或[2-15]所述的加工液用组合物,其中,前述脆性材料为结晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、钕磁铁、水晶或玻璃。
[加工液用组合物的制造方法]
前述加工液用组合物可通过例如以下的制造方法来制造。
即,前述[2-1]~[2-16]中任一项所述的加工液用组合物的制造方法中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上、成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上的方式进行配混,得到加工液用组合物。
成分(A)~成分(D)的配混顺序没有特别限定,例如,可以对作为成分(D)的水依次或同时配混成分(A)、成分(B)和成分(C),也可以预先配混成分(A)、成分(B)和成分(C),并将其混合物配混至作为成分(D)的水中。
另外,在该制造方法中,可以配混成分(A)~成分(D),进而根据需要再配混其它成分,在该情况下,所配混的各成分的配混顺序、配混方法等没有特别限定。
需要说明的是,成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分分别与在加工液一栏中如上记载的内容相同,其适合方式也相同,因此,省略其详细说明。另外,关于成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分的适合配混量和各成分之间的适合配混量比,也分别与在前述[2-1]~[2-16]一栏中如上记载的前述加工液用组合物中的各含量和各含量比相同,因此,省略其详细说明。
[加工液用组合物的使用方法]
前述加工液用组合物如上所述那样,可主要为了用水稀释来制备前述加工液而使用。
即,作为本发明的一个实施方式所述的加工液用组合物的使用方法,可列举出例如下述加工液用组合物的使用方法,其中,将前述加工液用组合物用水稀释,制备加工液,所述加工液包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
所述加工液按照成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上、成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上的方式进行制备,
将该加工液用于在前述加工液一栏中说明的加工液的用途和脆性材料的加工方法。
因此,前述[2-1]~[2-16]所述的实施方式所述的加工液用组合物通过进一步用水稀释,并根据需要调整成分(A)~(C)的含量,从而可用作前述本发明的一个实施方式所述的加工液。
作为该加工液的一个实施方式,可列举出例如前述[1]~[12]所述的实施方式所述的加工液,其是将前述[2-1]~[2-16]所述的实施方式所述的加工液用组合物用水稀释,并根据需要调整成分(A)~(C)的含量而得到的。
关于将前述加工液用组合物用作为成分(D)的水稀释时的稀释倍率,只要能够制备前述加工液就没有特别限定,按照前述加工液用组合物的总量(质量)换算,优选为20倍以上、更优选为100倍以上、进一步优选为250倍以上、更进一步优选为500倍以上,并且,优选为2,000倍以下、更优选为1,800倍以下、进一步优选为1,500倍以下、更进一步优选为1,000倍以下。
另一方面,如上所述那样,例如前述[2-1]~[2-16]所述的实施方式所述的加工液用组合物自身可以是以减少前述本发明的一个实施方式所述的加工液中的作为成分(D)的水量而进行了浓缩的浓缩液的形式得到的物质。作为该加工液用组合物的一个实施方式,可列举出例如前述[2-1]~[2-16]所述的实施方式所述的加工液用组合物,其是将前述[1]~[12]所述的实施方式所述的加工液通过蒸馏等操作而减少成分(D)的量等,将其浓缩至20倍以上且2,000倍以下而得到的。
从前述加工液中减少作为成分(D)的水量而进行浓缩时的浓缩倍率没有特别限定,按照前述加工液的总量(质量)换算,优选为20倍以上、更优选为100倍以上、进一步优选为250倍以上、更进一步优选为500倍以上,并且,优选为2,000倍以下、更优选为1,800倍以下、进一步优选为1,500倍以下、更进一步优选为1,000倍以下。
另外,关于使用前述[2-1]~[2-16]所述的加工液用组合物而得到的加工液的用途、采用使用该加工液用组合物而得到的加工液进行的脆性材料的加工方法、以及加工装置,也分别与在作为本发明的一个实施方式的前述加工液一栏的对应项目中说明的内容相同,因此,省略详细说明。
[脆性材料加工液组合物]
另外,作为与本发明的一个实施方式相关的脆性材料加工液组合物,可列举出以下的脆性材料加工液组合物。
脆性材料加工液组合物,其包含添加剂混合物和成分(D):水,所述添加剂混合物包含下述成分(A)~(C),
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
前述添加剂混合物中,
成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上,
成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下,并且
成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上。
另外,前述脆性材料加工液组合物中,在不损害本发明目的的范围内,在前述成分(A)~(D)的基础上,可以进一步含有其它成分。
另外,该脆性材料加工液组合物中,成分(A)、成分(B)、成分(C)和成分(D)、以及可任选添加的其它成分分别体育在前述加工液一栏中如上记载的内容相同,其适合方式也相同,因此,省略其详细说明。
作为前述与本发明的一个实施方式相关的脆性材料加工液组合物的例子,更具体而言,可列举出以下的各实施方式。
[3-1]
脆性材料加工液组合物,其包含添加剂混合物和成分(D):水,所述添加剂混合物包含下述成分(A)~(C),
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
前述添加剂混合物中,
成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上,
成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下,并且
成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上。
[3-2]
根据前述[3-1]所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为24.00质量%以上、更优选为27.00质量%以上、进一步优选为30.00质量%以上、更进一步优选为40.00质量%以上,并且,优选为80.50质量%以下、更优选为79.50质量%以下、进一步优选为78.50质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[3-1]所述的脆性材料加工液组合物的一个方式,成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为20.00质量%以上且80.50质量%以下、更优选为24.00质量%以上且80.50质量%以下、进一步优选为27.00质量%以上且80.50质量%以下、更进一步优选为30.00质量%以上且80.50质量%以下、更进一步优选为40.00质量%以上且79.50质量%以下、更进一步优选为40.00质量%以上且78.50质量%以下。
[3-3]
根据前述[3-1]或[3-2]所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为6.50质量%以上、更优选为8.00质量%以上、进一步优选为10.00质量%以上,并且,优选为50.00质量%以下、更优选为47.50质量%以下、进一步优选为45.00质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[3-1]或[3-2]所述的脆性材料加工液组合物的一个方式,成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为6.50质量%以上且50.00质量%以下、更优选为8.00质量%以上且47.50质量%以下、进一步优选为10.00质量%以上且45.00质量%以下。
[3-4]
根据前述[3-1]~[3-3]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为6.00质量%以上、更优选为6.50质量%以上、进一步优选为7.00质量%以上,并且,优选为55.00质量%以下、更优选为50.00质量%以下、进一步优选为47.00质量%以下、更进一步优选为42.00质量%以下。
另外,如上所述那样,这些数值范围的上限值和下限值可以各自独立地加以组合。因此,它们的组合方式没有特别限定,例如,作为前述[3-1]~[3-3]中任一项所述的脆性材料加工液组合物的一个方式,成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为5.00质量%以上且55.00质量%以下、更优选为6.00质量%以上且50.00质量%以下、进一步优选为6.50质量%以上且47.00质量%以下、更进一步优选为7.00质量%以上且42.00质量%以下。
[3-5]
根据前述[3-1]~[3-4]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(A)是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[3-6]
根据前述[3-1]~[3-5]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(B)是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
[3-7]
根据前述[3-1]~[3-6]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(A)的含量与成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.50以上、进一步优选为2.00以上,并且,优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为10.00以下。
[3-8]
根据前述[3-1]~[3-7]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,成分(A)和成分(B)的总含量与成分(C)的含量之比〔(A)+(B)/(C)〕以质量比计优选为1.00以上、更优选为1.20以上、进一步优选为1.30以上,并且,优选为20.00以下、更优选为15.00以下、进一步优选为12.00以下。
[3-9]
根据前述[3-1]~[3-8]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,在前述添加剂混合物中,成分(A)、成分(B)和成分(C)的总含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为80.00质量%以上、更优选为85.00质量%以上、进一步优选为90.00质量%以上、更进一步优选为95.00质量%以上、更进一步优选为99.00质量%以上,并且,为100.00质量%以下、优选为99.90质量%以下、更优选为99.80质量%以下、进一步优选为99.75质量%以下、更进一步优选为99.70质量%以下。
[3-10]
根据前述[3-1]~[3-9]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,在前述脆性材料加工液组合物还包含其它成分的情况下,在前述脆性材料加工液组合物中,其它成分的总含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计优选为0.10质量%以上、更优选为0.20质量%以上、进一步优选为0.25质量%以上、更进一步优选为0.30质量%以上,并且,优选为20.00质量%以下、更优选为15.00质量%以下、进一步优选为10.00质量%以下、更进一步优选为5.00质量%以下、更进一步优选为1.00质量%以下。
[3-11]
根据前述[3-1]~[3-10]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,相对于前述添加剂混合物100质量份,优选以8质量份以上、更优选以9质量份以上、进一步优选以10质量份以上、更进一步优选以11质量份以上、更进一步优选以12质量份以上且优选以1,000,000质量份以下、更优选以500,000质量份以下、进一步优选以250,000质量份以下、更进一步优选以200,000质量份以下含有成分(D)。
[3-12]
根据前述[3-1]~[3-11]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,相对于前述添加剂混合物100质量份,优选以1,000质量份以上、更优选以2,000质量份以上、进一步优选以5,000质量份以上、更进一步优选以10,000质量份以上、更进一步优选以20,000质量份以上、更进一步优选以25,000质量份以上且优选以1,000,000质量份以下、更优选以500,000质量份以下、进一步优选以250,000质量份以下、更进一步优选以200,000质量份以下含有成分(D)。
[3-13]
根据前述[3-1]~[3-11]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,相对于前述添加剂混合物100质量份,优选以8质量份以上、更优选以9质量份以上、进一步优选以10质量份以上、更进一步优选以11质量份以上、更进一步优选以12质量份以上,并且,优选以100,000质量份以下、更优选以50,000质量份以下、进一步优选以25,000质量份以下、更进一步优选以10,000质量份以下、更进一步优选以5,000质量份以下、更进一步优选以2,000质量份以下、更进一步优选以1,000质量份以下含有成分(D)。
[3-14]
根据前述[3-1]~[3-13]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其中,pH优选为3.0以上、更优选为4.0以上、进一步优选为5.0以上,并且,优选为9.0以下、更优选为8.0以下、进一步优选为7.0以下。
[3-15]
根据前述[3-1]~[3-14]中任一项所述的脆性材料加工液组合物,其在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时使用。
[3-16]
根据前述[3-15]所述的脆性材料加工液组合物,其中,前述线材为固定磨料线材。
[3-17]
根据前述[3-15]或[3-16]所述的脆性材料加工液组合物,其中,前述脆性材料为结晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、钕磁铁、水晶或玻璃。
[脆性材料加工液组合物的制造方法]
前述脆性材料加工液组合物可通过例如以下的制造方法来制造。
即,前述[3-1]~[3-17]中任一项所述的脆性材料加工液组合物的制造方法中,至少配混添加剂混合物和成分(D):水,所述添加剂混合物包含下述成分(A)~(C),
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
按照前述添加剂混合物中的成分(A)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上、成分(B)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下、并且成分(C)的含量以前述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上的方式进行配混,得到脆性材料加工液组合物。
成分(A)~成分(D)的配混顺序没有特别限定,例如,可以对作为成分(D)的水逐次或同时配混成分(A)、成分(B)和成分(C),也可以预先配混成分(A)、成分(B)和成分(C),并将其混合物配混至作为成分(D)的水中。
另外,在该制造方法中,可以配混成分(A)~成分(D),进而根据需要再配混其它成分,在该情况下,所配混的各成分的配混顺序、配混方法等没有特别限定。
需要说明的是,成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分分别与在加工液一栏中如上记载的内容相同,其适合方式也相同,因此,省略其详细说明。另外,关于成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)和其它成分的适合配混量和各成分之间的适合配混量比,也分别与在前述[3-1]~[3-17]一栏中如上记载的各含量和各含量比相同,因此,省略其详细说明。
另外,关于前述[3-1]~[3-17]所述的脆性材料加工液组合物的用途、使用该脆性加工液组合物进行的脆性材料的加工方法、以及加工装置,也分别与作为本发明的一个实施方式的前述加工液一栏的对应项目中说明的内容相同,因此,省略详细说明。
实施例
以下,通过实施例更具体地说明本发明的一个实施方式,但本发明完全不限定于这些例子。
需要说明的是,与各成分和加工液有关的各物性按照以下所示的要领进行评价。
[1质量%水溶液的浊化点]
关于成分(A)和(B)的1质量%水溶液的浊化点,向200mL容量的烧杯中导入测定成分的1质量%水溶液100mL,边使用磁力搅拌器(搅拌子的长度:30mm)在旋转速度为400rpm的条件下对该水溶液进行搅拌,边将该水溶液的温度以5℃/分钟的升温速度从15℃加热至浊化点,测定水溶液的外观发生浑浊时的液体温度。
需要说明的是,下述表1和表2中示出的化合物的“浊化点”是指该化合物的“1质量%水溶液的浊化点”。
[HLB值]
成分(C)的HLB值使用通过格里芬法而算出的值。
[质均分子量]
使用凝胶渗透色谱(GPC)来测定质均分子量(Mw)。关于GPC,作为柱,使用2根东曹公司制的“TSKgel(注册商标)SuperMultiporeHZ-M”,以四氢呋喃作为洗脱液,检测器使用折射率检测器来进行测定,以聚苯乙烯作为标准试样,求出质均分子量(Mw)。
[表面张力]
按照JIS K 2241:2017中记载的铂板法,测定实施例和比较例中得到的各加工液的表面张力。
[pH值]
使用东亚DKK公司制的玻璃电极式氢离子浓度示指计(型号:HM-25R),评价实施例和比较例中得到的各加工液的pH。
[硅(Si)摩擦系数]
使用实施例和比较例中得到的各加工液,按照以下的试验条件来进行往返动摩擦试验,测定摩擦系数。
往返动摩擦试验机:ORIENTEC公司制的“F-2100”
球:3/16英寸SUJ2
试验温度:50℃
试验板:多晶硅(将表面研磨成镜面)
试验板温度:50℃
滑动速度:20mm/秒
滑动距离:2cm
往返次数:50次
载荷:200g
[消泡性的评价]
使用实施例和比较例中得到的各加工液,按照如下的步骤进行评价。
向容量100mL的量筒中导入加工液90mL,对量筒加盖,剧烈上下振荡10次,并静置20秒钟后的测量液面高度。
需要说明的是,液面高度利用量筒的刻度以单位“mL”(每0.5mL)进行对比。
此时,若发生起泡,则该液面高度变高、即、“mL”的值变大,因此,该液面高度的值(mL)越小则消泡性越优异。例如,在通过发生起泡而使液面高度成为93.5mL的情况下,将与量筒振荡前的高度90.0mL相比的增加量即3.5mL作为液面高度,并示于下述表1和表2。
[清净性的评价]
使用实施例和比较例中得到的各加工液,按照如下的步骤进行评价。
(料筒壁面的污垢评价)
向容量100mL的量筒中导入加工液90mL和微粉(“石墨粉末”、富士胶片和光纯药工业公司制、特级)0.5g,对量筒加盖,剧烈上下振荡10次,按照以下的基准来评价量筒内壁上部的污垢情况。
·A:由微粉导致的料筒壁面污垢为轻度,可透视观察到液面附近的背景。
·B:由微粉导致的料筒壁面污垢为重度,无法透视观察到液面附近的背景。
[实施例1~8和比较例1~8]
以成为下述表1和2所示组成的方式配混各成分,制备实施例1~8和比较例1~8的各加工液。按照前述评价方法,评价各实施例和比较例的加工液。将所得结果示于下述表1和表2。
需要说明的是,下述表1和表2中示出的各成分分别表示以下的化合物。
<成分(A)>
·化合物A1:聚氧亚烷基部分由环氧乙烷(EO)与环氧丙烷(PO)的无规共聚物形成的聚氧亚烷基烷基醚(末端甲基(末端的烷基部分)、质均分子量(Mw)=4,597、EO/PO比(摩尔比)=42/58、1质量%水溶液的浊化点=43℃)
·化合物A2:聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)型嵌段共聚物(质均分子量(Mw)=4,261、EO/PO比(摩尔比)=30/70、1质量%水溶液的浊化点=38℃)
·化合物A3:聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)型嵌段共聚物(1质量%水溶液的浊化点=23℃)
<成分(B)>
·化合物B1:聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)型嵌段共聚物(质均分子量(Mw)=5,654、EO/PO比(摩尔比)=48/52、1质量%水溶液的浊化点=63℃)
·化合物B2:聚(环氧乙烷)-聚(环氧丙烷)-聚(环氧乙烷)型嵌段共聚物(质均分子量(Mw)=5,498、EO/PO比(摩尔比)=52/48、1质量%水溶液的浊化点=61℃)
<成分(C)>
·化合物C1:2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇的EO加成物(乙炔二醇的EO加成物、HLB=8)
<成分(D)>
·离子交换水
<其它成分>
·化合物S1:2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇的EO加成物(乙炔二醇的EO加成物、HLB=13)
·pH调节剂1:异壬酸
·pH调节剂2:三异丙醇胺
[表1]
表1
※1:在加工液中,除去离子交换水(成分(D))后的成分的总含量。
[表2]
表2
※1:在加工液中,除去离子交换水(成分(D))后的成分的总含量。
如表1所示那样,实施例1~8的加工液包含成分(A)~成分(D),且分别以规定的含量包含成分(A)~成分(C),因此,任意加工液的润滑性、消泡性和清净性均优异,可确认其是润滑性、消泡性和清净性的平衡优异的加工液。
另一方面,如表2所示那样,比较例1~8的加工液不含成分(A)、成分(B)或成分(C)中的任意者(比较例1、3、6和7)或者不满足分别以规定的含量包含成分(A)~(C)这一条件(比较例2、4、5和8),因此,可确认其润滑性、消泡性或清净性中的任意特性差。
使用实施例1所述的加工液,使用固定磨料方式的多线锯装置,并使用单线径为52μm的固定磨料线材,对硅锭进行切割加工的结果,可确认加工时的该加工液的消泡性和清净性优异。另外,可确认该硅锭的切割精度良好,线材的断线率也小于5%。
需要说明的是,前述“切割精度”通过测定所切出的硅晶片的厚度偏差即TTV(Total Thickness Variation)来评价。在实施例1中,通过1根铸锭的切割而得到的硅晶片的TTV平均值为15μm以下,是良好的。与此相对,在比较例1中,通过1根铸锭的切割而得到的硅晶片的TTV平均值超过15μm。
另外,前述“线材的断线率(单位:%)”是通过“线材发生断线的次数/铸锭的切割根数×100”而算出的值,例如,对100根硅锭进行切割加工时,其中的5根硅锭在加工时发生线材断线的情况下,评价为断线率是5%。
产业利用性
作为前述本发明的一个实施方式的加工液的润滑性、消泡性和清净性的平衡优异。
由于润滑性优异,因此,可期待提高对硅锭等包含脆性材料的被加工材料进行切割加工时的加工效率,抑制被加工材料与被加工材料的加工工具的摩擦,降低因加工而产生的摩擦热,延长工具寿命的效果。进而,在使用更细的线材进行加工的情况下,能够得到优异的加工精度。
另外,在对例如前述被加工材料进行切割加工时的加工时,能够抑制该加工液的起泡,能够防止由起泡引起的该加工液从接收该加工液的罐中溢出(发生溢流)的不良情况、或者因起泡而发生的加工精度降低等不良影响。
另外,由于清净性优异,因此,在对例如前述被加工材料进行切割加工时的加工时,能够抑制在该加工中使用的切割机等加工机、被切削材料等被加工材料的由切粉等微粉导致的污染。其结果,容易清洗加工机、加工物。
如上那样,作为前述本发明的一个实施方式的加工液的润滑性、消泡性和清净性的平衡优异,因此,可有助于提高对硅锭等包含脆性材料的被加工材料进行切割加工而得到的制品的生产率。
并且,如上所述那样,作为前述本发明的一个实施方式的加工液可适合地用作在硅锭等脆性材料的切割加工中使用的加工液。并且,作为前述本发明的一个实施方式的加工液的润滑性、消泡性和清净性的平衡优异,也能够抑制线材断线等,可有助于高的加工精度和生产率(提高成品率),因此,更适合用作使用固定磨料线材从硅锭切出硅晶片的加工的冷却剂。
Claims (17)
1.加工液,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上,
成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上。
2.根据权利要求1所述的加工液,其中,成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.200质量%以下。
3.根据权利要求1或2所述的加工液,其中,成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.100质量%以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的加工液,其中,成分(A)是1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的加工液,其中,成分(B)是1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与环氧丙烷的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的加工液,其中,成分(A)的含量与成分(B)的含量之比〔(A)/(B)〕以质量比计为1.00以上。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的加工液,其中,成分(A)和成分(B)的总含量与成分(C)的含量之比〔(A)+(B)/(C)〕以质量比计为1.00以上。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的加工液,其中,成分(D)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为95.000质量%以上且99.979质量%以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的加工液,其pH为3.0以上且9.0以下。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的加工液,其在使用线材对包含脆性材料的被加工材料进行加工时使用。
11.根据权利要求10所述的加工液,其中,所述线材为固定磨料线材。
12.根据权利要求10或11所述的加工液,其中,所述脆性材料为结晶硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓、钕磁铁、水晶或玻璃。
13.权利要求1~12中任一项所述的加工液的制造方法,其中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.010质量%以上、成分(B)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.005质量%以上且0.090质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液的总量100质量%为基准计为0.006质量%以上的方式进行配混,得到加工液。
14.加工液用组合物,其包含:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上,
成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下,并且
成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上。
15.权利要求14所述的加工液用组合物的制造方法,其中,至少配混如下成分:
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上;以及
成分(D):水,
按照成分(A)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.200质量%以上、成分(B)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.100质量%以上且92.000质量%以下、并且成分(C)的含量以加工液用组合物的总量100质量%为基准计为0.120质量%以上的方式进行配混,得到加工液用组合物。
16.脆性材料加工液组合物,其包含添加剂混合物和成分(D):水,所述添加剂混合物包含下述成分(A)~(C),
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
所述添加剂混合物中,
成分(A)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上,
成分(B)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下,并且
成分(C)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上。
17.权利要求16所述的脆性材料加工液组合物的制造方法,其中,至少配混包含下述成分(A)~(C)的添加剂混合物和成分(D):水,
成分(A):1质量%水溶液的浊化点为20℃以上且50℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(B):1质量%水溶液的浊化点超过50℃且为80℃以下、包含环氧乙烷与除环氧乙烷之外的环氧烷烃的共聚部位、且不具有乙炔基的化合物;
成分(C):选自HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇和HLB值为4以上且12以下的乙炔二醇的环氧烷烃加成物中的1种以上,
按照所述添加剂混合物中的成分(A)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为20.00质量%以上、成分(B)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上且53.50质量%以下、并且成分(C)的含量以所述添加剂混合物的总量100质量%为基准计为5.00质量%以上的方式进行配混,得到脆性材料加工液组合物。
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