JP2003138248A - Cutting or polishing slurry composition and use thereof - Google Patents

Cutting or polishing slurry composition and use thereof

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JP2003138248A
JP2003138248A JP2001318675A JP2001318675A JP2003138248A JP 2003138248 A JP2003138248 A JP 2003138248A JP 2001318675 A JP2001318675 A JP 2001318675A JP 2001318675 A JP2001318675 A JP 2001318675A JP 2003138248 A JP2003138248 A JP 2003138248A
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polishing
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acid
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スーザン・ブロードウェイ
Danielle French
ダニエル・フレンチ
Amy Heller
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Irl E Ward
イル・ユージン・ワード
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a slurry composition which contains abrasive grains but can be left for a long time with no hard sediment formed or no coagulation of grain brought about. SOLUTION: The cutting or polishing slurry composition comprises an abrasive grain and a carrier component for cutting or polishing a work piece made of a hard and brittle material, wherein the carrier component contains (a) a nonaqueous nonionic polar solvent at a content of from 80 wt.% to 99.5 wt.%, (b) an organic electrolyte adjusted to pH 4.5-8 at that of form 0.05 wt.% to 10 wt.%, and (c) water at that of from 0.5 wt.% to 10 wt.%.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】本発明は、新規な切削又は研磨用スラリー
組成物に関し、さらに詳しくはワイヤーを用いる切削装
置において、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、
ガラス、チタン、タングステンあるいはその他の花崗岩
ブロック、セラミック、スチールなどの脆い材料からな
るワークピースを多数の薄いシート、ウェファー、基板
あるいは精密機械加工部品などに切削又は研磨するため
の好適な切削又は研磨用スラリー組成物に関する。
The present invention relates to a novel cutting or polishing slurry composition, and more specifically, in a cutting device using a wire, silicon, germanium, gallium arsenide,
Suitable for cutting or polishing workpieces made of brittle materials such as glass, titanium, tungsten or other granite blocks, ceramics, steels into many thin sheets, wafers, substrates or precision machined parts etc. It relates to a slurry composition.

【従来の技術】[Prior art]

【0002】従来から、半導体用シリコンインゴットの
ような硬くて脆い材料を加工するに当たって、「ワイヤ
ーソー」または「ワイヤーウエブ」と呼ばれる切削装置
やドーナツ状研磨パッドや回転研磨パッドを有する研磨
装置が用いられている。この切削装置は、通常、お互い
に平行に一定間隔で並んでいる細いワイヤーから成って
いる。切削するワークピースは、お互いに平行に同じ方
向に走っている直径が約0.15〜0.2mmの細いワ
イヤーの上に押し付けられる。その間、研磨材を懸濁さ
せたスラリーをワークピースとワイヤーの間に供給し、
研磨材の研摩力でワークピースをウェファー状に切削す
るものである。液体循環システムによって、ワイヤーウ
エブがワークピースに当たる直前に「カーテン」状に研
磨剤スラリー組成物を供給することにより、スラリー組
成物に懸濁された研磨剤粒子が走っているワイヤー又は
「ウエブ」に塗布される。こうして液体により運ばれた
研磨材はワイヤーに塗布されて移動し、研磨または切削
の機能を果たす。一方、研摩装置はドーナツ状研摩パッ
ドや回転研摩パッドを用いてシート、ウエファー、また
は基盤を研摩するものである。研磨材を懸濁させたスラ
リーはパッドに塗布される。ここで説明した切削又は研
磨装置は、例えば米国特許第3,478,732号、米
国特許第3,525,324号、米国特許第5,26
9,275号および米国特許第5,270,271号な
どに詳述されている。
[0002] Conventionally, in processing a hard and brittle material such as a silicon ingot for semiconductors, a cutting device called "wire saw" or "wire web", a polishing device having a donut-shaped polishing pad or a rotary polishing pad has been used. Has been. The cutting device usually consists of thin wires that are parallel to one another and are regularly spaced. The workpieces to be cut are pressed onto fine wires of approximately 0.15-0.2 mm in diameter running parallel to each other in the same direction. During that time, a slurry in which the abrasive is suspended is supplied between the workpiece and the wire,
It is a method of cutting a workpiece into a wafer shape by the polishing force of an abrasive. By the liquid circulation system, by supplying the abrasive slurry composition in a "curtain" form immediately before the wire web hits the workpiece, the abrasive particles suspended in the slurry composition are applied to the running wire or "web". Is applied. The abrasive carried by the liquid in this manner is applied to the wire and moved to perform the function of polishing or cutting. On the other hand, the polishing device is a device that polishes a sheet, a wafer, or a substrate using a donut-shaped polishing pad or a rotary polishing pad. The slurry in which the abrasive is suspended is applied to the pad. The cutting or polishing apparatus described here is, for example, US Pat. No. 3,478,732, US Pat. No. 3,525,324, US Pat.
No. 9,275 and US Pat. No. 5,270,271.

【0003】また、切削又は研磨装置にはいくつものワ
イヤーを互いにループ状にし、または巻きつけて、編み
紐状ループの形にしたものも知られている。この形式は
花崗岩ブロックあるいはシリコンインゴットなどを切削
するときに使用される。この場合、ワークピースは編み
紐状ワイヤーの上に押し付けられ、切削又は研磨過程は
上記したように研磨材粒子によって促進される。
It is also known to have a cutting or polishing device in which several wires are looped or wound together to form a braided loop. This format is used when cutting granite blocks or silicon ingots. In this case, the workpiece is pressed onto the braided wire and the cutting or polishing process is facilitated by the abrasive particles as described above.

【0004】最適な切削品質は、切削又は研磨の条件、
研磨材スラリーの品質、ワイヤーやパッドに対して押し
付ける力などのパラメーターの組み合わせによって決ま
る。ここで、大量生産時における切削又は研磨品質の最
適化について説明する。切削又は研磨品質とは、半導体
デバイス用、太陽電池用、光学ガラス用、その他の用途
に適した、テーパーや厚みの変化のない表面の正確な平
滑さのことである。大量生産時には、例えば、ワイヤー
の磨耗速度や研磨材スラリー組成物の効果的な回収とリ
サイクルも重要である。米国特許第5,099,820
号には、水またはオイル中にシリコンカーバイドを懸濁
させた研磨材スラリーが記述されている。しかし、これ
らの先行技術によるスラリー組成物は、安定性に乏し
く、ワイヤーに対する均一な塗布性という点でも十分で
ない。さらに、これらのスラリー組成物は、粒子を均一
に懸濁させるために常時激しい攪拌を必要としている。
スラリー組成物を放置すると急速に沈殿を起こし、攪拌
していても切削又は研磨時に沈殿を起こし易い。
The optimum cutting quality depends on cutting or polishing conditions,
It is determined by a combination of parameters such as the quality of the abrasive slurry and the pressing force on the wire or pad. Here, optimization of cutting or polishing quality during mass production will be described. Cutting or polishing quality refers to the exact smoothness of the surface without taper or thickness variation, suitable for semiconductor devices, solar cells, optical glass, and other applications. During mass production, for example, the wear rate of the wire and effective recovery and recycling of the abrasive slurry composition are also important. US Pat. No. 5,099,820
The publication describes an abrasive slurry in which silicon carbide is suspended in water or oil. However, these prior art slurry compositions have poor stability and are not sufficient in terms of uniform coatability on wires. Moreover, these slurry compositions require constant vigorous agitation to uniformly suspend the particles.
When the slurry composition is left as it is, it rapidly precipitates, and even during stirring, it easily precipitates during cutting or polishing.

【0005】従来の切削又は研磨スラリー組成物に見ら
れるこのような問題点を解決した新規な切削又は研磨ス
ラリー組成物の開発が要求されている。即ち、研磨材を
均一に懸濁させ、研磨材粒子同士が凝集して硬い沈殿物
を作らず、ワークピースが効率よく切削されるという性
能を有するものであり、さらには、優れた潤滑性と切削
時に生じる摩擦熱を除去するための優れた熱伝導特性を
持ち、それによってワイヤーの寿命を長くし、ダウンタ
イムを少なくするものである。好ましくは、研磨材粒子
を安定に懸濁させ、たとえ長期の保存で粒子の凝集が起
こったとしても、簡単な攪拌で元の懸濁性を回復させる
ものである。
There is a demand for the development of a new cutting or polishing slurry composition that solves the above problems found in conventional cutting or polishing slurry compositions. That is, the abrasive is uniformly suspended, the abrasive particles do not agglomerate with each other to form a hard precipitate, and the workpiece has the ability to be efficiently cut. Furthermore, excellent lubricity and It has excellent heat transfer characteristics for removing frictional heat generated during cutting, thereby prolonging the life of the wire and reducing downtime. Preferably, the abrasive particles are stably suspended, and even if the particles agglomerate during long-term storage, the original suspension property is restored by simple stirring.

【0006】切削又は研磨スラリー組成物を調製するに
際して、一般的に界面活性剤および電解質を加えるが、
その役割は、粒子粉末を媒体液により濡らす効果であ
り、粒子の凝集を壊して微小粒子分散にするものと説明
されている。また、コロイド安定性を制御する界面活性
剤と電解質の役割は、粒子間の相互作用力として説明さ
れている。この相互作用力は静電気力、ファン・デル・
ワールス力および立体反発力に分類される。電解質が存
在するときには、安定性は主として静電気力と立体反発
力の組み合わせの結果生じるものである。
In preparing the cutting or polishing slurry composition, a surfactant and an electrolyte are generally added,
Its role is described as the effect of wetting the particle powder with the medium liquid, and breaking the aggregation of the particles into a fine particle dispersion. Also, the role of the surfactant and the electrolyte in controlling colloidal stability is explained as the interaction force between particles. This interaction force is electrostatic force, van der
It is classified into the Waals force and the three-dimensional repulsive force. In the presence of electrolytes, stability results primarily from the combination of electrostatic forces and steric repulsion.

【0007】本発明者は、一般的に知られている「ゼー
タ電位」および「スターン/ディフューズ層」による
「チャージ(電荷)粒子」原理と、極性はあるが非イオ
ン的な「キャリアー/潤滑」システムの中に全体的な
「反発チャージ媒体」を作るという新規なユニークな原
理に着目し、切削又は研磨スラリー組成物における界面
活性剤および電解質の組み合わせによって切削又は研磨
スラリー組成物の性能が顕著に改善されることを見出
し、本発明を完成するに至った。
The inventor has found that the “charge particle” principle by the generally known “zeta potential” and “stern / diffuse layer” and the polar but non-ionic “carrier / lubrication”. Focusing on the new unique principle of creating an overall "repulsive charge medium" in the system, the combination of the surfactant and electrolyte in the cutting or polishing slurry composition makes the performance of the cutting or polishing slurry composition remarkable. The present invention has been completed and the present invention has been completed.

【発明が解決しようとする課題】[Problems to be Solved by the Invention]

【0008】本発明の主たる目的は、硬くて脆い材料を
「多数のワイヤー」や「研磨パッド」を持つ装置で切削
又は研磨するための切削又は研磨スラリー組成物を提供
することであり、それによって得られたシートまたは基
板などの生産効率と品質を高めるものである。また、他
の目的は、切削ワイヤーや研磨パッドに研磨材を均一に
供給することが可能な切削用スラリー組成物を提供する
ことである。更なる目的は、完全に水溶性または水混和
性で、毒性の極めて低いスラリー組成物を提供すること
である。更に、他の目的は、長期の放置においても研摩
性のある研摩材粒子が硬い沈殿物を作らない、または粒
子の凝集を起こさないスラリー用組成物を提供すること
である。更に他の目的は、半導体や太陽電池に使う高品
質のシートまたは基板などの部品を提供することであ
る。本発明のその他の目的および応用、さらには本発明
のより完全な理解のためには、添付の図面および説明を
参照されたい。
It is a primary object of the present invention to provide a cutting or polishing slurry composition for cutting or polishing hard and brittle materials with equipment having "multiple wires" or "polishing pads". It is intended to improve the production efficiency and quality of the obtained sheet or substrate. Another object is to provide a cutting slurry composition capable of uniformly supplying an abrasive to a cutting wire or a polishing pad. A further object is to provide fully water-soluble or water-miscible slurry compositions with very low toxicity. Still another object is to provide a slurry composition in which abrasive particles that are abrasive do not form a hard precipitate or cause particle agglomeration even when left standing for a long time. Yet another object is to provide components such as high quality sheets or substrates for use in semiconductors and solar cells. For other purposes and applications of the present invention, as well as for a more complete understanding of the present invention, please refer to the accompanying drawings and description.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

【0009】かかる本発明の目的を達成するために、本
発明においては第一の発明として、研磨材とキャリアー
成分とを含んでなる、硬くて脆い材料から成るワークピ
ースを切削又は研磨するための切削又は研磨用スラリー
組成物であって、前記キャリアー成分が(a)80重量
%以上99.5重量%以下の非水系非イオン性極性媒
体、(b)0.05重量%以上10重量%以下、好まし
くは0.1重量%以上10重量%以下、より好ましくは
0.5重量%以上4重量%以下のpHが4.5〜8に調
整された有機電解質および(c)0.5重量%以上10
重量%、好ましくは0.5重量%以上5重量%以下の水
を含有するものである切削又は研磨用スラリー組成物
(以下、単にスラリー組成物と言うことがある)が提供
される。
In order to achieve the object of the present invention, the first aspect of the present invention is to cut or polish a workpiece made of a hard and brittle material containing an abrasive and a carrier component. A slurry composition for cutting or polishing, wherein the carrier component is (a) a non-aqueous nonionic polar medium of 80% by weight or more and 99.5% by weight or less, and (b) 0.05% by weight or more and 10% by weight or less. , Preferably 0.1 wt% or more and 10 wt% or less, more preferably 0.5 wt% or more and 4 wt% or less, an organic electrolyte having a pH adjusted to 4.5 to 8 and (c) 0.5 wt% More than 10
There is provided a cutting or polishing slurry composition (hereinafter sometimes simply referred to as a slurry composition) containing water in an amount of 0.5% by weight or more and preferably 0.5% by weight or more and 5% by weight or less.

【0010】また、第二の発明として、(a)80重量
%以上99.5重量%以下の非水系非イオン性極性媒
体、(b)0.1重量%以上10重量%以下のpHが
4.5〜8に調整された有機電解質および(c)0.5
以上10重量%以下の水を含有する切削又は研磨用スラ
リーに用いるキャリアー成分が提供される。
As a second invention, (a) a nonaqueous nonionic polar medium of 80% by weight or more and 99.5% by weight or less, and (b) a pH of 0.1% by weight or more and 10% by weight or less are 4 0.5 to 8 adjusted organic electrolyte and (c) 0.5
A carrier component for use in a cutting or polishing slurry containing 10% by weight or less of water is provided.

【0011】さらに第三の発明として、硬くて脆いワー
クピースを切削または研磨する方法において、上記の切
削又は研磨用スラリー組成物を切削材として使用するワ
ークピースの切削または研磨方法が提供される。
A third aspect of the present invention provides a method for cutting or polishing a hard and brittle workpiece, which uses the above-mentioned slurry composition for cutting or polishing as a cutting material.

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0012】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明のスラリー組成物は、研磨材とキャリアー成分とを
含有する。研磨材以外に他の粒子を含んでいても良い。
スラリー組成物のpHは、特に制限されないが、好まし
くは7未満である。本発明で用いる研磨材には、ダイヤ
モンド、シリカ、タングステンカーバイド、シリコンカ
ーバイド、ボロンカーバイド、窒化シリコン、酸化アル
ミニウム、その他の硬い研磨材粒子材料が含まれる。最
も好ましい研磨材の一つはシリコンカーバイトである。
研磨材の粒子径分布の中心値または平均値は、「国際F
EPA規格」または「JIS規格」のグリット粉末の分
類によって異なるが、通常、5〜50μm、好ましくは
10〜30μmの範囲にある。研磨材はスラリー組成物
中で、通常、70重量%であり、好ましくは20〜70
重量%、さらに好ましくは25〜60重量%、特に好ま
しくは35〜55重量%である。
The present invention will be described in more detail below. The slurry composition of the present invention contains an abrasive and a carrier component. Other particles may be included in addition to the abrasive.
The pH of the slurry composition is not particularly limited, but is preferably less than 7. The abrasives used in the present invention include diamond, silica, tungsten carbide, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, aluminum oxide and other hard abrasive particle materials. One of the most preferred abrasives is silicon carbide.
The center value or average value of the particle size distribution of the abrasive is "International F
Although it varies depending on the classification of grit powder of "EPA standard" or "JIS standard", it is usually in the range of 5 to 50 µm, preferably 10 to 30 µm. The content of the abrasive in the slurry composition is usually 70% by weight, preferably 20 to 70%.
%, More preferably 25 to 60% by weight, particularly preferably 35 to 55% by weight.

【0013】本発明のスラリー組成物を構成するキャリ
アー成分は、(a)80重量%以上99.5重量%以
下、好ましくは86重量%以上99.5重量%以下、よ
り好ましくは91重量%以上99.5重量%以下、特に
好ましくは93.5重量%以上99重量%以下の非水系
非イオン性極性媒体、(b)0.1重量%以上10重量
%以下、好ましくは0.1重量%以上4重量%以下、よ
り好ましくは0.4重量%以上3重量%以下のpHが
4.5〜8、好ましくは4.5〜7、より好ましくは
4.5〜6に調整された有機電解質および(c)0.5
〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%の水を含有
する。キャリアー成分は、更に(d)0.1重量%以上
10重量%以下、好ましくは0.1重量%以上1重量%
以下、より好ましくは0.1重量%以上0.5重量%以
下のイオン化された界面活性剤をも含有することができ
る。このようなキャリアー成分のpHは、特に制限され
ないが、通常4.6〜8、好ましくは4.7〜5.5で
ある。更に、本発明のスラリー組成物には、必要に応じ
てザンタンガム(Xanthan Gum)、ラムサン
ガム(Rhamsan Gum)、カルボキシメチルセ
ルローズ、メチルセルローズ、ポリサッカライドなどの
増粘剤をスラリー組成物に加えることもできる。追加と
して、または一つの選択として、米国特許6,054,
422に記述されているような、例えばアルコール類、
アミド類、エステル類、エーテル類、ケトン類、グリコ
ールエーテル類、またはスルフォキシド類などがある。
極性溶剤の特定の例としては、ジメチルスルフォキシ
ド、ジメチルアセトアミド(DMAC)、N−メチルピ
ロリドン(NMP)、ガンマ・ブチロラクトン、ジエチ
レングリコールエチルエーテル、ジプロピレングリコー
ルメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチ
ルエーテルなどのような分散剤または懸濁剤を、必要に
応じて粘度調整およびスラリーの洗浄性などをよくする
ために加えることもできる。
The carrier component constituting the slurry composition of the present invention comprises (a) 80% by weight or more and 99.5% by weight or less, preferably 86% by weight or more and 99.5% by weight or less, more preferably 91% by weight or more. 99.5 wt% or less, particularly preferably 93.5 wt% or more and 99 wt% or less non-aqueous nonionic polar medium, (b) 0.1 wt% or more and 10 wt% or less, preferably 0.1 wt% Or more and 4% by weight or less, more preferably 0.4% by weight or more and 3% by weight or less, and the pH is adjusted to 4.5 to 8, preferably 4.5 to 7, and more preferably 4.5 to 6 And (c) 0.5
It contains from 10 to 10% by weight, preferably from 0.5 to 5% by weight of water. The carrier component further comprises (d) 0.1% by weight or more and 10% by weight or less, preferably 0.1% by weight or more and 1% by weight.
Below, more preferably 0.1% by weight or more and 0.5% by weight or less of an ionized surfactant can also be contained. The pH of such a carrier component is not particularly limited, but is usually 4.6 to 8, and preferably 4.7 to 5.5. Furthermore, a thickener such as xanthan gum (Xanthan Gum), rhamsan gum (Rhamsan Gum), carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, or polysaccharide can be added to the slurry composition of the present invention, if necessary. . Additionally or as an option, US Pat. No. 6,054,
422, such as alcohols,
Examples include amides, esters, ethers, ketones, glycol ethers, and sulfoxides.
Specific examples of polar solvents include dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide (DMAC), N-methylpyrrolidone (NMP), gamma butyrolactone, diethylene glycol ethyl ether, dipropylene glycol methyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether and the like. If necessary, a proper dispersant or suspending agent may be added to improve the viscosity and the washability of the slurry.

【0014】非水系非イオン性極性媒体は、非イオン性
の一般的な有機溶媒であればよく、好ましい代表例は、
ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコー
ルまたはアルキレングリコールの共重合体である。
The non-aqueous nonionic polar medium may be a nonionic general organic solvent, and a preferable representative example is:
It is a polyalkylene glycol such as polyethylene glycol or a copolymer of alkylene glycols.

【0015】pHが4.5〜8、好ましくは4.5〜
7、より好ましくは4.5〜6に調整された有機電解質
(中和された有機電解質)としては、アニオン性高分子
電解質(アニオン性PE)であっても、カチオン性高分
子電解質(カチオン性PE)であってもよい。キャリア
ーの一成分として、界面活性剤を用いる場合、界面活性
剤の繰り返し側鎖の電荷と同じ電荷を持つ繰り返し側鎖
を有する有機電解質を用いるのが望ましい。また、研磨
剤粒子と有機電解質の電荷を同じまたは反対種にするこ
とが望ましい。マイナスの高分子電解質でチャージされ
ている媒体を用いると、SiCのような研摩材粒子はお
互いに反発するだけではなく、媒体中に存在するチャー
ジされた高分子電解質によっても常時反発力を受ける。
ここで、「柔沈殿特性」という言葉を、長期の放置によ
っても容器の底に粒子の「硬い」沈殿物を与えないで懸
濁を保つ特性と定義すると、その柔沈殿特性は、媒体中
に含まれるチャージされた高分子電解質の存在によっ
て、媒体のみ、または無極性媒体および分散媒体のみの
場合に比べて著しく向上する。
The pH is 4.5 to 8, preferably 4.5 to
As the organic electrolyte (neutralized organic electrolyte) adjusted to 7, more preferably 4.5 to 6, even if it is an anionic polyelectrolyte (anionic PE), a cationic polyelectrolyte (cationic PE). When a surfactant is used as one component of the carrier, it is desirable to use an organic electrolyte having a repeating side chain having the same charge as that of the repeating side chain of the surfactant. It is also desirable that the abrasive particles and the organic electrolyte have the same or opposite charges. When using a medium charged with a negative polyelectrolyte, the abrasive particles such as SiC not only repel each other, but are also constantly repelled by the charged polyelectrolytes present in the medium.
Here, the term "soft precipitation property" is defined as a property of keeping a suspension of particles without giving a "hard" precipitate of particles to the bottom of a container even when left standing for a long period of time. The presence of the included charged polyelectrolytes provides a significant improvement over the media alone, or the nonpolar media and the dispersion media alone.

【0016】マイナスにチャージされた繰り返しモノマ
ー単位を持つ、しかも非イオン的媒体中に分散または溶
解するに適したアニオン性PEの具体例としては、下記
のようなモノマーを単独重合または共重合したホモポリ
マー及びコポリマーのようなポリマー酸のpH中和物が
挙げられる。ポリマー酸を製造する際に用いるモノマー
の具体例としては、アクリル酸やメタクリル酸などの不
飽和カルボン酸;アルケニルスルホン酸、芳香族アルケ
ニルスルホン酸(例えば、スチレンスルホン酸)、アル
キルアクリロキシスルホン酸(例えば、2−メタクリロ
キシエチルスルホン酸)、アクリルアミドスルホン酸な
どのスルホン酸;等が挙げられ、これらの酸性モノマー
は必要に応じて、共重合可能なモノマーと共に用いるこ
とができる。
Specific examples of anionic PE having negatively charged repeating monomer units and suitable for dispersing or dissolving in a nonionic medium include homopolymers or copolymers of the following monomers. Included are pH-neutralized polymeric acids such as polymers and copolymers. Specific examples of the monomer used in producing the polymer acid include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid and methacrylic acid; alkenylsulfonic acids, aromatic alkenylsulfonic acids (eg, styrenesulfonic acid), alkylacryloxysulfonic acids ( For example, 2-methacryloxyethyl sulfonic acid), sulfonic acid such as acrylamide sulfonic acid; and the like, and these acidic monomers can be used together with a copolymerizable monomer, if necessary.

【0017】特に好ましいアニオン性高分子電解質の具
体例は、分子量1,000〜10,000のポリアクリ
ル酸(PAA)や分子量2,000〜6,000のアク
リル酸−マレイン酸共重合体(PACM)などがある。
一般的にいうと、殆どのポリカルボン酸、燐酸、スルフ
ォン酸、スルフィン酸などの中和体は、マイナスチャー
ジの成分として、非イオン的非水的で適当に粘度の高い
ポリエチレングリコール(PEG)やミネラルオイルの
ような媒体中にうまく分散、懸濁あるいは溶解させるこ
とができる。本発明においては、EDTAまたはその同
属のような多官能基を持つモノマー電解質を使用するこ
ともできるが、高分子電解質の方が機能的には優れてい
る。上記のアニオン性PEの「非中和体」(例えば、ア
ニオン性PEのフリーな酸)は、本発明のためには役に
立たないし、PEGに懸濁したSiCの柔沈殿特性を向
上しない。アニオン性のPEまたは電解質の「中和体」
のみが有効に機能する。
Specific examples of particularly preferable anionic polyelectrolytes include polyacrylic acid (PAA) having a molecular weight of 1,000 to 10,000 and an acrylic acid-maleic acid copolymer (PACM) having a molecular weight of 2,000 to 6,000. )and so on.
Generally speaking, most of the neutralized products of polycarboxylic acid, phosphoric acid, sulfonic acid, sulfinic acid, etc., are non-ionic, non-aqueous polyethylene glycol (PEG) and appropriately high viscosity as negative charge components. It can be well dispersed, suspended or dissolved in a medium such as mineral oil. In the present invention, a monomer electrolyte having a polyfunctional group such as EDTA or its genus can be used, but a polymer electrolyte is functionally superior. The above “non-neutralized form” of anionic PE (eg, anionic PE free acid) is not useful for the present invention and does not improve the soft precipitation properties of SiC suspended in PEG. "Neutralizer" of anionic PE or electrolyte
Only works effectively.

【0018】アニオン系高分子電解質(アニオン系P
E)が、PEG媒体中の粒子とチャージされた媒体の間
の「ゼータ電位」概念に基づいて、粒子−粒子間および
粒子−チャージされた媒体間の反発力を高めると同じよ
うに、カチオン系高分子電解質(カチオン系PE)も同
じ原理を達成することができる。この場合、長い鎖を持
つ多数のチャージされたカチオンを持つ高分子電解質
は、マイナスにチャージされたSiC粒子に効果的に引
っ張られ、粒子全体を囲むタイトな静電気で結合された
「殻」を形成する。アニオン系PEと同じように、カチ
オン系PEはポリマー鎖に沿って多くのチャージされた
側鎖種を持つので、粒子の表面に静電的に吸着されない
ポリマーの部分はプラスにチャージされた髪の毛または
紐のように非イオン的なPEG媒体中に突き出してい
る。
Anionic polymer electrolyte (anionic P
Similarly, E) enhances the repulsive force between particle-particle and particle-charged media based on the concept of "zeta potential" between particles in PEG media and charged media. Polyelectrolytes (cationic PE) can also achieve the same principle. In this case, the polyelectrolyte with multiple charged cations with long chains is effectively pulled by the negatively charged SiC particles, forming a tight, electrostatically bound "shell" that surrounds the entire particle. To do. Like anionic PEs, cationic PEs have many charged side chain species along the polymer chain, so that the portion of the polymer that is not electrostatically adsorbed on the surface of the particle is a positively charged hair or It projects into a non-ionic PEG medium like a string.

【0019】アニオン高分子電解質は水酸化ナトリウム
または水酸化カリウムのような金属塩、または、例えば
水酸化テトラアルキルアンモニウム、より好ましくは水
酸化テトラメチルアンモニウム(TMAH)のような非
金属水酸化アルキルアンモニウムにより中和することが
できる。低いキャリアー粘度やスラリー粘度が必要な場
合は非金属水酸化アルキルアンモニウムが好まれる。
The anionic polyelectrolyte is a metal salt such as sodium or potassium hydroxide, or a non-metal alkylammonium hydroxide such as tetraalkylammonium hydroxide, more preferably tetramethylammonium hydroxide (TMAH). Can be neutralized by. Non-metal alkyl ammonium hydroxides are preferred when low carrier or slurry viscosities are required.

【0020】金属水酸化物を使用すると、キャリアー成
分の粘度は通常100cps以上、スラリー粘度は35
0cps以上となる。
When a metal hydroxide is used, the carrier component usually has a viscosity of 100 cps or more and a slurry viscosity of 35.
It becomes 0 cps or more.

【0021】カチオン系PEは、中性から酸性条件のも
とで最も強いチャージを示す。それは、最も普通のタイ
プのカチオン系PEが、各種のアクリレート、アクリロ
アミド、メタクリルロキシなどのポリマーの第4級アン
モニウム塩だからである。この「ポリ塩」は下記の式で
表される一般的な繰り返し単位を持つのが普通である。 (Rα−N(R)4−αX ここで、Rはアルキル基または水素、Rは上記に例示
したPE系ポリマーのモノマー繰り返し単位、Xはハロ
ゲン、スルフェート、フォスフェート、スルフォネー
ト、またはカルボキシアニオン、αは1〜3の整数を表
す。
Cationic PE shows the strongest charge under neutral to acidic conditions. This is because the most common type of cationic PE is a quaternary ammonium salt of polymers such as various acrylates, acryloamides and methacryloxy. This "poly salt" usually has a general repeating unit represented by the following formula. (R 1 ) α- N (R) 4-α X Here, R is an alkyl group or hydrogen, R 1 is a monomer repeating unit of the PE-based polymer exemplified above, X is a halogen, a sulfate, a phosphate, a sulfonate, Alternatively, carboxy anion and α represent an integer of 1 to 3.

【0022】カチオン系PEの場合は、これらポリ塩は
マイナスにチャージされた研磨材粒子に静電的に強固に
密着しており、これにより粒子表面のマイナスチャージ
を中和している。そして、ある十分なPE濃度におい
て、密着していないPE鎖部分が粒子の周りに強力な二
次的なプラスのチャージをもった「殻」を形成する。
In the case of cationic PE, these polysalts electrostatically adhere strongly to the negatively charged abrasive particles, thereby neutralizing the negative charge on the particle surface. And, at some sufficient PE concentration, the non-adherent PE chain moieties form a "shell" around the particle with a strong secondary positive charge.

【0023】一般的にいうと、カチオン系PEの場合
は、第4級アンモニウム種のプラスチャージのイオン中
和を妨げるには中性または酸性のpHが必要であり、下
式のRxメカニズムで説明される。
Generally speaking, in the case of cationic PE, a neutral or acidic pH is required to prevent ionic neutralization of the quaternary ammonium species plus charge, as described by the Rx mechanism of the equation below. To be done.

【式1】 ここで、Rはチャージを分離しているポリマー鎖であ
り、RはHまたはアルキル基である。同じような結果
は、ポリアクリル酸の金属塩、なかでもポリアクリル酸
ナトリウム塩を加えることによっても得られる。
[Formula 1] Where R is a charge-separating polymer chain and R 1 is H or an alkyl group. Similar results are obtained by adding metal salts of polyacrylic acid, especially sodium polyacrylic acid salt.

【0024】本発明のキャリアー成分には、更に必要に
応じてイオン化された界面活性剤を含有させることがで
きる。イオン化された界面活性剤は、アニオンまたはカ
チオン界面活性剤である。使用されるアニオン界面活性
剤の例としては、テゴプレン(Tegopren)58
63や5840のようなシロキサンやポリシロキサン、
アルキル置換ベンゼンスルホン酸のアルカリ金属塩また
はより好ましくは非金属塩、長鎖脂肪族スルフォン酸の
アルカリ金属塩または非金属塩、アルコールまたはアル
カリフェノールから誘導されたエーテルスルホン酸の金
属塩または非金属塩、スルフォン化琥珀酸のアルカリ金
属塩または非金属塩、サルコシン酸のアルカリ金属また
は非金属塩(Sarcosinates)、タウリディ
ン酸のアルカリ金属または非金属塩(Tauride
s) などがある。
If desired, the carrier component of the present invention may further contain an ionized surfactant. Ionized surfactants are anionic or cationic surfactants. Examples of anionic surfactants used include Tegopren 58
Siloxane or polysiloxane such as 63 or 5840,
Alkyl metal salts of alkyl-substituted benzene sulfonic acids or more preferably non-metal salts, alkali metal salts or non-metal salts of long-chain aliphatic sulfonic acids, metal salts or non-metal salts of ether sulfonic acids derived from alcohols or alkali phenols. , Alkali metal or non-metal salts of sulphonated succinic acid, alkali metal or non-metal salts of sarcosinic acid (Sarcosinates), alkali metal or non-metal salts of tauridinic acid (Tauride)
s) etc.

【0025】好ましいアニオン界面活性剤は、C12
25の水混和性または水分散性アルキルジメチルアミ
ンオキサイドであり、例をあげると、N,N−ジメチル
−1−テトラデカンアミンオキサイド、N,N−ジメチ
ル−1−オクタデカンアミンオキサイド、ナトリウム−
ラウロイルサルコシネート、およびヘキサデシルジフェ
ニルエーテルジスルホン酸、ドデシルジフェニールエー
テルジスルホン酸、デシルジフェニルエーテルジスルホ
ン酸などのアルカリ金属塩、より好ましくは非金属塩の
ようなジフェニルエーテルスルホン酸塩、好ましくはC
10〜C18のアルキルベンゼンスルホン酸塩などであ
る。ここで使われる商業的に入手可能なアニオン界面活
性剤には、デ・ソト社またはステパン社が販売している
10〜C13の直鎖状アルキルベンゼンスルホン酸ナ
トリウム塩(C11〜C17の直鎖状アルキルベンゼン
スルホン酸塩)がある。パイロット社のカルソフト(C
alsoft) F90(C10〜C13の直鎖状アル
キラリルスルフォン酸ナトリウム塩)、ウィトコ社のウ
イトコネート90F(1.7%のフリーなオイルおよび
3.0%のSOを含むC12アルキラリルスルフォン
酸ナトリウム塩)、アルブライト&ウイルソン社(Al
bright&Wilson)のナンサ(Nansa)
HS 80PF、ステパン社(Stepan)のステパ
ンエージェント(Stepan Agent) S−1
509−65、3M社が販売している弗素化界面活性剤
FC−170、FC−99、FC−95、デュポン(D
upont)社が販売している弗素化界面活性剤FSO
−シリーズなどが適している。
[0025] Preferred anionic surfactants are, C 12 ~
C 25 water-miscible or water-dispersible alkyldimethylamine oxide, examples of which are N, N-dimethyl-1-tetradecaneamine oxide, N, N-dimethyl-1-octadecaneamine oxide, sodium-
Lauroyl sarcosinate and alkali metal salts such as hexadecyl diphenyl ether disulfonic acid, dodecyl diphenyl ether disulfonic acid and decyl diphenyl ether disulfonic acid, more preferably diphenyl ether sulfonic acid salts such as non-metal salts, preferably C
10- C18 alkylbenzene sulfonates and the like. Here the anionic surfactant, commercially available to be used, a linear alkyl benzene sulfonic acid sodium salt of C 10 -C 13 of De Soto Inc. or Stepan Company sells (for C 11 -C 17 There is a linear alkylbenzene sulfonate). Calsoft (C
alsoft) F90 (C 10 linear Al Kirari Rusuru sulfonic acid sodium salt of ~C 13), C 12 Al Kirari Rusuru von containing Uitokoneto 90F (1.7% of the free oil and 3.0% of SO 4 of Witco Acid sodium salt), Albright & Wilson (Al
bright &Wilson's Nansa
HS 80PF, Stepan Agent S-1 from Stepan S-1
509-65, fluorinated surfactants FC-170, FC-99, FC-95, DuPont (D
Fluorinated surfactant FSO sold by
-A series is suitable.

【0026】本発明に使われるカチオン界面活性剤に
は、ステアリルジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、ココナツジメチルベンジルアンモニウムクロライ
ド、セチルピリジニウムクロライド、セチルトリメチル
アンモニウムクロライドなどがある。
The cationic surfactant used in the present invention includes stearyl dimethyl benzyl ammonium chloride, coconut dimethyl benzyl ammonium chloride, cetyl pyridinium chloride, cetyl trimethyl ammonium chloride and the like.

【0027】特に好ましい界面活性剤は上記の弗素化界
面活性剤、各C〜Cから成る一個または二個のアル
キルグループを持つアルキルナフタレンスルフォン酸カ
リウム塩、RSOMで表されるパラフィンスルフォン
酸塩などである。ここでRは約8〜22の炭素数から成
る一級または二級のアルキルグループ(好ましくは、約
12の炭素数)であり、Mはアルカリ金属である。本発
明で使われるアルキレングリコールまたはグリコール共
重合体は、アルドリッチ社(Aldrich)、ユニオ
ン・カーバイド社(Union Carbide)、そ
の他から商業的に入手できる。
Particularly preferred surfactants are the above-mentioned fluorinated surfactants, alkylnaphthalene sulfonic acid potassium salt having one or two alkyl groups each consisting of C 1 to C 6 , paraffin sulfone represented by RSO 3 M. Acid salts. Here, R is a primary or secondary alkyl group having about 8 to 22 carbon atoms (preferably about 12 carbon atoms), and M is an alkali metal. The alkylene glycol or glycol copolymer used in the present invention is commercially available from Aldrich, Union Carbide, and others.

【0028】好ましいキャリアー成分の組成は、(a)
1重量%以下のアニオン界面活性剤、(b)0.1〜4
重量%のアニオン電解質、(c)91〜99.5重量%
のポリエチレングリコール媒体及び(d)5重量%以下
の水分を含むものであり、電解質がpH4.5〜8、好
ましくは7以下であるように中和されたものである。
The preferred carrier component composition is (a)
1% by weight or less of anionic surfactant, (b) 0.1 to 4
% Anion electrolyte, (c) 91-99.5% by weight
Of polyethylene glycol medium and (d) 5% by weight or less of water, and the electrolyte is neutralized to have a pH of 4.5 to 8, preferably 7 or less.

【0029】最も好ましいキャリアー成分は、(a)9
3.5〜99重量%のポリエチレングリコール(分子量
が約200〜600のもの)、(b)0.1〜0.5重
量%の弗素化アニオン界面活性剤、(c)0.4〜3重
量%のアニオン高分子電解質(pHが4.5〜6に中和
されているもの)及び(d)0.5〜5重量%の水分を
含有するもので、系の粘度が室温(25℃)において5
0〜300cpsのものである。
The most preferred carrier component is (a) 9
3.5-99 wt% polyethylene glycol (having a molecular weight of about 200-600), (b) 0.1-0.5 wt% fluorinated anionic surfactant, (c) 0.4-3 wt. % Anionic polyelectrolyte (pH is neutralized to 4.5 to 6) and (d) 0.5 to 5% by weight of water, and the system viscosity is room temperature (25 ° C.). At 5
0 to 300 cps.

【0030】本発明は、前記したように一般的に知られ
ている「ゼータ電位」および「スターン/ディフューズ
層」による「チャージ(電荷)粒子」原理と、極性はあ
るが非イオン的な「キャリアー/潤滑」システムの中に
全体的な「反発チャージ媒体」を作るという新規なユニ
ークな原理を結合したものである。ここには有機電解
質、より好ましくは高分子電解質の概念が採用されてお
り、それにより、ポリエチレングリコール(PEG)あ
るいは更にはミネラルオイルのような非イオン的媒体か
ら静電反発媒体が作り出されている。無極性で無電荷な
媒体中における同種の2個の粒子間の荷電反発力は、以
下の古典的方程式により定義されている。F=kq
(1)q(2)/d(E2)
As described above, the present invention is based on the generally known "zeta potential" and "stern / diffuse layer" principle of "charge (charged particle)" and the polar but non-ionic "charged particle". It combines a new and unique principle of creating an overall "repulsive charge medium" within a "carrier / lubrication" system. The concept of organic electrolytes, more preferably polyelectrolytes, is adopted here, whereby an electrostatic repulsion medium is created from a nonionic medium such as polyethylene glycol (PEG) or even mineral oil. . The charge repulsive force between two particles of the same kind in a nonpolar and uncharged medium is defined by the following classical equation. F = kq
(1) q (2) / d (E2)

【0031】従って、粒子qのチャージが高ければ高い
ほど、粒子が近づくにつれて生じる反発力も大きくな
る。本発明では、非イオン的媒体に粒子と「同種」か
「反対種」のチャージを持つ電解質をうまく分散または
溶解することによって、意図的にその非イオン的媒体に
チャージを与えている。粒子と「同種」のマイナスの高
分子電解質でチャージを与えることにより、マイナスに
チャージされている分散SiC粒子同士の反発力が上記
計算値より大きくなる。さらに、チャージされている物
質間の「自由な空隙」の大きさが極めて小さくなってい
るので、粒子同士および粒子・媒体間の反発力が一層大
きくなる。これにより、単なるPEGやミネラルオイル
のような非イオン的な媒体中における粒子の凝集に比べ
て、マイナスにチャージされている媒体中のSiCのよ
うな研磨材粒子同士が凝集しにくくなっている
Therefore, the higher the charge of the particle q, the greater the repulsive force generated as the particle approaches. The present invention deliberately imparts a charge to the nonionic medium by successfully dispersing or dissolving an electrolyte that has a "same" or "opposite" charge as the particles in the nonionic medium. By applying a charge with a negative polyelectrolyte of the same type as the particles, the repulsive force between the negatively charged dispersed SiC particles becomes larger than the above calculated value. Furthermore, since the size of the "free void" between the charged substances is extremely small, the repulsive force between the particles and between the particles and the medium is further increased. As a result, the abrasive particles such as SiC in the medium that are negatively charged are less likely to aggregate with each other, as compared with the case where particles are simply aggregated in a nonionic medium such as PEG or mineral oil.

【0032】キャリアー成分としてPEG−400と、
アニオン性弗素化界面活性剤または非イオン性界面活性
剤を使用する場合には、金属水酸化物で中和したアニオ
ン高分子電解質を使用することが好ましく、こうして調
製された組成物は高温においても優れた粘度保持特性を
示す。
PEG-400 as a carrier component,
When using anionic fluorinated surfactants or nonionic surfactants, it is preferable to use an anionic polyelectrolyte neutralized with a metal hydroxide, the composition thus prepared even at high temperatures. It exhibits excellent viscosity retention properties.

【0033】本発明の好ましいキャリアー成分は、
(a)5重量%以下の界面活性剤、(b)約0.05〜
10重量%の高分子電解質ポリマーであって、上記界面
活性剤と同じ極性側鎖チャージ(すなわちプラスまたは
マイナス)を持つもの、(c)約80〜99.5重量%
のポリアルキレングリコール、(d)2重量%以下のポ
リアルキレングリコール以外の分散または懸濁媒体、及
び(e)10重量%未満の水分を含有する。ここで、ポ
リアルキレングリコールは、そのアルキレングループが
炭素数2−5のものであり、好ましくはポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ポリイソブチレ
ングリコール、およびそれらのグリコール共重合体など
から選ばれるものである。また、そのグリコールは分子
量200〜600、最も好ましくは200〜400、の
グリコール約80〜99.5重量%(配合物全体の重量
%ベース)からなり、その粘度範囲は50〜300cp
sのものである。また(d)の分散または懸濁媒体は米
国特許6,054,422で説明されているようなもの
で、例えばジーまたはトリーグリコールモノメチルエー
テル、NMP、DMAC、のようなものである。
The preferred carrier component of the present invention is
(A) 5% by weight or less of a surfactant, (b) about 0.05 to
10% by weight of polyelectrolyte polymer having the same polar side chain charge (ie plus or minus) as the above surfactant, (c) about 80-99.5% by weight.
(D) 2% by weight or less of a dispersion or suspension medium other than polyalkylene glycol, and (e) less than 10% by weight of water. Here, the polyalkylene glycol has an alkylene group of 2 to 5 carbon atoms, and is preferably selected from polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyisobutylene glycol, and glycol copolymers thereof. The glycol also comprises about 80-99.5% by weight of glycol having a molecular weight of 200-600, most preferably 200-400 (on a weight% basis of the total formulation) and has a viscosity range of 50-300 cp.
s. The dispersing or suspending medium of (d) is also as described in US Pat. No. 6,054,422, such as di- or triglycol monomethyl ether, NMP, DMAC.

【0034】本発明における好ましいキャリアー成分
は、分子量が200〜400のポリエチレングリコール
(PEG)を全配合物重量基準で約80〜99%含有す
るものである。PEGは低分子量のものと高分子量のも
のを併用することが好ましく、具体的には分子量200
〜600のPEGが約80〜92重量%と分子量100
0〜2000のPEGが約1〜6重量%(全配合物重量
%ベース)の割合で、好ましくはPEG−400が約8
5〜90重量%とPEG−1500が約2〜10重量%
の割合で、さらに最も好ましくは、PEG−400が約
87〜93重量%とPEG−1500が約3〜8重量%
の割合で含むものである。
The preferred carrier component in the present invention is one containing about 80-99% polyethylene glycol (PEG) having a molecular weight of 200-400, based on the total formulation weight. It is preferable to use a low molecular weight one and a high molecular weight one in combination with PEG.
~ 600 PEG about 80-92 wt% and molecular weight 100
0 to 2000 PEG in a proportion of about 1 to 6 wt% (based on total formulation weight percent), preferably about 8 PEG-400.
5 to 90% by weight and PEG-1500 about 2 to 10% by weight
Most preferably about 87-93% by weight of PEG-400 and about 3-8% by weight of PEG-1500.
It is included in the ratio of.

【0035】本発明のスラリー組成物は非常に安定で、
多くの場合、長期の保存の後でもワイヤー切削に使う前
に攪拌する必要はない。しかしながら、たとえスラリー
組成物が分離している時でも、簡単な攪拌により均一な
懸濁状態に戻すことができる。通常は、切削機に供給す
るためのポンプやスプレーの操作があれば十分である。
The slurry composition of the present invention is very stable and
In many cases, it is not necessary to stir before using it for wire cutting, even after long-term storage. However, even when the slurry composition is separated, simple stirring can return it to a uniform suspension. Usually, it is sufficient to operate a pump or spray to supply the cutting machine.

【0036】SiCスラリーの「柔沈殿」特性は、PP
Tリサーチの研究者やエンジニアによって製造された次
のような測定装置によって測定することができる。この
装置は、通常の容器中のスラリーに鈍い先端を持つロッ
ドを、ある一定の深さまたは距離まで進入させた時の抵
抗力を測定するものである。スラリーの「硬い沈殿」傾
向を強調するために、特別に作った円錐状の標準チュー
ブを用いることにより、優れた懸濁性を持つキャリアー
とそうでないものを区別することができる。そのチュー
ブには15%の研磨材(SiC)を標準として入れる。
この研磨材濃度は任意に選んだものであり、測定に便利
な濃度にするべきである。15%というのはそのような
濃度である。
The "soft-precipitation" property of SiC slurry is PP
It can be measured by the following measuring devices manufactured by researchers and engineers of T Research. This device measures a resistance force when a rod having a blunt tip is made to enter a slurry in a normal container to a certain depth or a certain distance. By using a specially made conical standard tube to emphasize the "hard settling" tendency of the slurry, it is possible to distinguish between carriers with good suspending properties and those without. The tube contains 15% abrasive (SiC) as standard.
This abrasive concentration is arbitrarily selected and should be a concentration convenient for measurement. 15% is such a concentration.

【0037】この装置を用いると「沈殿ケーキへの進入
抵抗」を正確に再現良く測定することができ、標準ロッ
ドの進入深度や装置のキャリブレーションを経時的に測
定することにより、特性を判定することができる。優れ
た懸濁キャリアーで作られたスラリーは進入抵抗力であ
る「柔沈殿値(SSR値)」が低く、一定の条件下では
長期の保存後でも25g以下である。性能の劣る懸濁キ
ャリアー(例えば、標準のPEG−200、PEG−3
00、PEG−400など)ではSSR値はかなり短い
保存期間後でも高く、35〜50gの範囲になる。言い
換えると、あるスラリーの保存後のSSR値が低いほ
ど、性能、保存特性、リサイクル特性の全てにおいてよ
り安定な、均一な、優れたスラリーということになる。
By using this device, the "penetration cake entry resistance" can be measured accurately and with good reproducibility, and the characteristics are determined by measuring the entry depth of the standard rod and the device calibration over time. be able to. A slurry made of an excellent suspension carrier has a low "soft settling value (SSR value)" which is an entry resistance, and is 25 g or less under a certain condition even after long-term storage. Poor suspension carrier (eg standard PEG-200, PEG-3
00, PEG-400, etc.) has a high SSR value even after a fairly short storage period, ranging from 35 to 50 g. In other words, the lower the SSR value of a certain slurry after storage, the more stable, uniform and excellent the slurry in all of its performance, storage characteristics and recycling characteristics.

【0038】本発明のキャリアー成分は、硬くて脆い材
料からなるインゴットをスライスして半導体、ガラス、
セラミックス、フォトセルなどに使うウェファーまたは
シートを作る研摩タイプ切削機の効率と生産性を高める
上で有用である。この成分は研摩材粒子を凝集させない
で懸濁させ、ワイヤーとワークピースが作るウエッジ型
のスペース、またはそうでなければ、切削部分の両端に
均一に供給される。これにより切削の精度と効率が大き
く改善される。さらに、このキャリアー成分は切削ワイ
ヤーまたは網紐状ワイヤーに潤滑性をもたらすと共に、
切削表面に発生する摩擦熱を吸収する。その結果、ワイ
ヤーの寿命を延ばし、半導体、光学ガラス、またはフォ
トセルなどを使う装置において許容できない反り、厚さ
の変動、傷の深さなどを最小にする。
The carrier component of the present invention is obtained by slicing an ingot made of a hard and brittle material into a semiconductor, glass,
It is useful for improving the efficiency and productivity of a polishing type cutting machine for making wafers or sheets used for ceramics, photocells, etc. This component suspends the abrasive particles without agglomerating them and is evenly distributed across the wedge-shaped space created by the wire and the workpiece, or otherwise at the ends of the cut. This greatly improves cutting accuracy and efficiency. Furthermore, this carrier component provides lubricity to the cutting wire or braided wire,
Absorbs frictional heat generated on the cutting surface. As a result, it extends the life of the wire and minimizes unacceptable warpage, thickness variation, scratch depth, etc. in devices that use semiconductors, optical glass, or photocells.

【0039】[0039]

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、これまでに詳述した技術思想に基づく限り
本発明はこれらの実施例によって何ら制限を受けるもの
ではない。なお、以下の記載におけるパーセントは特に
断りのない限り重量基準である。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples as long as it is based on the technical idea described above. The percentages in the following description are based on weight unless otherwise specified.

【0040】実施例 1 硬い材料を切削するためのマルチワイヤーソーに使われ
る切削材のキャリアー成分を下表1の成分を混合するこ
とにより調製した。
Example 1 A carrier component of a cutting material used in a multi-wire saw for cutting a hard material was prepared by mixing the components shown in Table 1 below.

【0041】[0041]

【表1】 [Table 1]

【0042】この組成のpHは4.7−5.5、粘度は
25℃において60〜90cpsであった。次いで、4
7.1%のSiCを加えてスラリー組成物を調製したと
ころ、その粘度は25℃で240〜290cpsであっ
た。図1はSSL−160と名づけられているこの例の
組成物の温度を変えたときの粘度を、PEG−200お
よびPEG−400と比較したものである。
The composition had a pH of 4.7-5.5 and a viscosity of 60 to 90 cps at 25 ° C. Then 4
When a slurry composition was prepared by adding 7.1% of SiC, the viscosity thereof was 240 to 290 cps at 25 ° C. FIG. 1 compares the viscosity of this example composition, designated SSL-160, at different temperatures with PEG-200 and PEG-400.

【0043】実施例 2 硬い材料切削用のマルチワイヤーソーに使われるキャリ
アー成分を、下表2の成分を混合して調製し、さらに研
磨材としてSiCを加えてスラリー組成物を調製した。
このキャリアー成分の場合には、研磨材の含量を約1/
3、すなわち約35%にまで減らすことができる。
Example 2 A carrier composition used in a multi-wire saw for cutting hard materials was prepared by mixing the components shown in Table 2 below, and further SiC was added as an abrasive to prepare a slurry composition.
In the case of this carrier component, the content of abrasive is about 1 /
3 or about 35%.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】このキャリアー成分のpHは約4.7〜
5.5、粘度は25℃で約175〜250cpsであ
り、35%SiCを加えた時のスラリー粘度は25℃で
400〜500cpsである。図2はSSL−162と
名づけられているこの例の組成物の、温度を変えたとき
の粘度を、PEG−200およびPEG−400と比較
したものである。
The pH of this carrier component is about 4.7-
5.5, the viscosity is about 175 to 250 cps at 25 ° C., and the slurry viscosity when 35% SiC is added is 400 to 500 cps at 25 ° C. FIG. 2 compares the viscosity of this example composition, designated SSL-162, at varying temperatures with PEG-200 and PEG-400.

【0046】実施例 3 硬い材料切削用のマルチワイヤーソーに使われる、アニ
オン界面活性剤とアニオン高分子電解質を含む潤滑組成
物を下表3の成分の混合で作った。
Example 3 A lubricating composition containing an anionic surfactant and an anionic polyelectrolyte for use in a multi-wire saw for cutting hard materials was prepared by mixing the components of Table 3 below.

【0047】[0047]

【表3】 [Table 3]

【0048】実施例 4 下表4に述べる組成物は研磨材含量が47〜50%で、
35日後の柔沈殿値(SSR値)が25以下であった。
Example 4 The composition set forth in Table 4 below had an abrasive content of 47-50%,
The soft precipitation value (SSR value) after 35 days was 25 or less.

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】比較例 下表5は実施例4におけるサンプルの25℃での柔沈殿
値(SSR値)である。
Comparative Example Table 5 below shows soft precipitation values (SSR values) of the sample in Example 4 at 25 ° C.

【0051】[0051]

【表5】 [Table 5]

【0052】[0052]

【発明の効果】【The invention's effect】

【0053】本発明のスラリー組成物は、半導体材料、
磁性材料、セラミックス、花崗岩ブロック、太陽電池成
分、などのような硬くて脆い材料から成るワークピース
を切削する装置で使用される切削材として好適である。
また、工具、自動車、機械その他の装置の部品として用
いる金属製またはセラミック製部品の精密な切削又は研
磨においても使用可能である。例えば、硬い支持板を磨
く時に、本発明のスラリー組成物が優れた性能をもたら
すことを見れば、当業者であれば他の応用は容易に考え
付くことができるであろう。
The slurry composition of the present invention is a semiconductor material,
It is suitable as a cutting material used in an apparatus for cutting a workpiece made of a hard and brittle material such as a magnetic material, ceramics, a granite block, and a solar cell component.
It can also be used for precision cutting or polishing of metal or ceramic parts used as parts of tools, automobiles, machines and other devices. For example, other applications would be readily apparent to one of ordinary skill in the art given the superior performance of the slurry compositions of the present invention when polishing hard support plates.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明におけるある組成物の粘度比較であ
る。
FIG. 1 is a viscosity comparison of certain compositions in this invention.

【図2】この発明における別の組成物の粘度比較であ
る。
FIG. 2 is a viscosity comparison of another composition in this invention.

フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・フレンチ アメリカ合衆国 18944 ペンシルバニア 州 パーカシー、ジェファソン ドライブ 616 (72)発明者 エイミィ・ヘラー アメリカ合衆国 18069 ペンシルバニア 州 オレフィールド、ホフマンズビル ロ ード 4781 (72)発明者 イル・ユージン・ワード アメリカ合衆国 18015 ペンシルバニア 州 ベツレヘム、アムハースト コート 1493 Fターム(参考) 3C058 AA07 DA02 DA03 Continued front page    (72) Inventor Daniel French             United States 18944 Pennsylvania             Jefferson Drive, State Parkercy               616 (72) Inventor Amy Heller             United States 18069 Pennsylvania             Olefield, Hoffmansville             Code 4781 (72) Inventor Il Eugene Ward             United States 18015 Pennsylvania             Amherst Court, Bethlehem, canton             1493 F-term (reference) 3C058 AA07 DA02 DA03

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研磨材とキャリアー成分とを含んでな
る、硬くて脆い材料から成るワークピースを切削又は研
磨するための切削又は研磨用スラリー組成物であって、
前記キャリアー成分が(a)80重量%以上99.5重
量%以下の非水系非イオン性極性媒体、(b)0.05
重量%以上10重量%以下のpHが4.5〜8に調整さ
れた有機電解質および(c)0.5重量%以上10重量
%以下の水を含有するものである切削又は研磨用スラリ
ー組成物。
1. A cutting or polishing slurry composition for cutting or polishing a workpiece made of a hard and brittle material, which comprises an abrasive and a carrier component.
The carrier component is (a) 80% by weight or more and 99.5% by weight or less of a non-aqueous nonionic polar medium, (b) 0.05.
Slurry composition for cutting or polishing, containing an organic electrolyte having a pH adjusted to 4.5 to 8 in an amount of 10% by weight or more and (c) 0.5% by weight or more and 10% by weight or less of water .
【請求項2】 更に、キャリアー成分が(d)0.1重
量%以上10重量%以下のイオン化された界面活性剤を
も含有するものである請求項1記載の切削又は研磨用ス
ラリー組成物。
2. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 1, wherein the carrier component further contains (d) 0.1% by weight or more and 10% by weight or less of an ionized surfactant.
【請求項3】 界面活性剤および有機電解質がともにア
ニオン性である請求項2記載の切削又は研磨用スラリー
組成物。
3. The cutting or polishing slurry composition according to claim 2, wherein both the surfactant and the organic electrolyte are anionic.
【請求項4】 界面活性剤が弗素化アルキル系界面活性
剤である請求項2記載の切削又は研磨用スラリー組成
物。
4. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 2, wherein the surfactant is a fluorinated alkyl-based surfactant.
【請求項5】 さらに、粘度および懸濁特性の調整剤と
して10重量%以下の非ポリマー系極性懸濁媒体を加え
て成る請求項1又は2記載の切削又は研磨用スラリー組
成物。
5. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 1, which further comprises 10% by weight or less of a non-polymeric polar suspension medium as a viscosity and suspension property adjusting agent.
【請求項6】 有機電解質がカチオン性であり、以下の
一般式で表されるものである請求項1、2または4記載
の切削又は研磨用スラリー組成物。 (R−N(R) 4−n ここで、Rは水素または低級アルキルであり、Rはモ
ノマーの繰り返し単位であり、Xはハロゲン、スルフェ
ート、フォスフェート、スルフォネートまたはカルボキ
シレートのアニオンであり、nは整数の1から3であ
る。
6. The cutting or polishing slurry composition according to claim 1, wherein the organic electrolyte is cationic and is represented by the following general formula. (R i ) n- N (R) + 4-n X - wherein R is hydrogen or lower alkyl, R i is a repeating unit of the monomer, and X is halogen, sulfate, phosphate, sulfonate or carboxy. Is an anion of rate, n is an integer from 1 to 3.
【請求項7】 有機電解質が中和されたポリマー酸であ
る請求項1記載の切削又は研磨用スラリー組成物。
7. The cutting or polishing slurry composition according to claim 1, wherein the organic electrolyte is a neutralized polymer acid.
【請求項8】 ポリマー酸が不飽和カルボン酸の単独重
合体又は不飽和カルボン酸と、これと共重合可能なモノ
マーとの共重合体である請求項7記載の切削又は研磨用
スラリー組成物。
8. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 7, wherein the polymer acid is a homopolymer of an unsaturated carboxylic acid or a copolymer of an unsaturated carboxylic acid and a monomer copolymerizable therewith.
【請求項9】 ポリマー酸がポリアクリル酸、ポリメタ
クリル酸、アクリル酸とメタクリル酸とマレイン酸の共
重合体、およびこれらの混合物などから成るグループか
ら選ばれたものである請求項7記載の切削又は研磨用ス
ラリー組成物。
9. The cutting according to claim 7, wherein the polymer acid is selected from the group consisting of polyacrylic acid, polymethacrylic acid, a copolymer of acrylic acid and methacrylic acid and maleic acid, and a mixture thereof. Alternatively, a polishing slurry composition.
【請求項10】 有機電解質が約1000〜100万の
分子量を有する高分子電解質である請求項1記載の切削
又は研磨用スラリー組成物。
10. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 1, wherein the organic electrolyte is a polymer electrolyte having a molecular weight of about 1,000 to 1,000,000.
【請求項11】 高分子電解質が、テトラアルキルアン
モニウムハイドロオキサイドで中和されたものである請
求項7記載の切削又は研磨用スラリー組成物。
11. The cutting or polishing slurry composition according to claim 7, wherein the polymer electrolyte is neutralized with tetraalkylammonium hydroxide.
【請求項12】 キャリアー成分のpHが約4.6〜8
である請求項11記載の切削又は研磨用スラリー組成
物。
12. The carrier component has a pH of about 4.6-8.
The slurry composition for cutting or polishing according to claim 11.
【請求項13】 研磨材とキャリアー成分の比率が、両
者の合計量あたり研磨材が20−70重量%である請求
項1記載の切削又は研磨用スラリー組成物。
13. The slurry composition for cutting or polishing according to claim 1, wherein the ratio of the abrasive and the carrier component is 20 to 70% by weight based on the total amount of both.
【請求項14】 (a)80重量%以上99.5重量%
以下の非水系非イオン性極性媒体、(b)0.05重量
%以上10重量%以下のpHが4.5〜8に調整された
有機電解質および(c)0.5重量%以上10重量%以
下の水を含有する切削又は研磨用スラリーに用いるキャ
リアー成分。
14. (a) 80% by weight or more and 99.5% by weight
The following non-aqueous nonionic polar medium, (b) 0.05 wt% or more and 10 wt% or less organic electrolyte having a pH adjusted to 4.5 to 8 and (c) 0.5 wt% or more and 10 wt% A carrier component used for a cutting or polishing slurry containing the following water.
【請求項15】 硬くて脆いワークピースを切削または
研磨する方法において、切削材として請求項1〜13の
いずれかに記載の切削又は研磨用スラリー組成物を使用
することを特徴とするワークピースの切削又は研磨方
法。
15. A method for cutting or polishing a hard and brittle workpiece, which comprises using the slurry composition for cutting or polishing according to any one of claims 1 to 13 as a cutting material. Cutting or polishing method.
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