JP2926706B2 - 切削液及びワークの切断方法 - Google Patents

切削液及びワークの切断方法

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  • Lubricants (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は切断加工用切削液に
関するものであり、特にワイヤーソー用切削液及びこの
切削液を用いる半導体単結晶インゴット等のワークの切
断方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、シリコン単結晶などのワイヤーソ
ーおよびバンドソーによるインゴット切断用の切削液
は、主に鉱物油を主成分とする非水溶性切削液が用いら
れており、この切削液にシリコンカーバイドなどの砥粒
を混合・分散させた分散液を切削剤(スラリー)として
インゴット切断部に供給することにより、インゴットの
切断が行われる。この被切断品は、洗浄工程を経て次工
程に供される。また、インゴット切断に用いられた後の
切削剤(スラリー)は廃棄物として処理されている。
【0003】前記スライス品の洗浄は、これに付着する
切削液等を除去するものであり、従来、洗浄剤として有
機溶剤系のハロゲン化合物(例えばフロン113 、トリク
ロロエタン、塩化メチレン等の有機塩素化合物)が用い
られてきた。この有機溶剤系ハロゲン化合物の洗浄液に
よれば、洗浄作業が簡単になるという利点がある。
【0004】また、上記インゴット切断用の加工具とし
ては、上記ワイヤーソー及びバンドソー以外に、通常は
外周刃または内周刃が用いられている。しかし、直径6
インチ以上の比較的大直径のインゴットの切断には、ワ
イヤーソーやバンドソーが多用されるようになってい
る。その理由は他の加工具に比べて、より均一な厚さで
インゴットをスライスすることができ、切断屑の発生が
少なくて済むだけでなく、一度に多数枚の基板を切断す
ることができるためである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、鉱物油を主成
分とする切削液は、引火性のある危険物であることが多
い。また上記洗浄液として用いられる有機溶剤系ハロゲ
ン化合物、特に有機塩素化合物は、発ガン性を有し、更
に大気汚染やオゾン層の破壊の主原因になるため、最近
では使用が規制もしくは禁止されつつある。このため、
その代替品の早急な開発が待たれていた。鉱物油を主成
分とせず、かつ切断工程後に被切断品を有機溶剤系ハロ
ゲン化合物で洗浄する必要のない切削液の組成として
は、例えば水と任意に混ざり合う水溶性のものが考えら
れる。
【0006】水溶性の切削液自体は公知であるが、従来
のものでは粘度が低いために砥粒を分散させることが極
めて困難であった上に、摩擦係数が高くて潤滑性が不十
分であった。また、防錆力も不足しているだけでなく、
液分が蒸発し易いという欠点があった。
【0007】本発明の目的は、従来の非水溶性切削液を
用いる際の引火の危険性や、被切断品洗浄工程における
有機溶剤の使用に伴う毒性や環境保全等の諸問題を解決
し、さらに水と任意に混ざり合い、簡便な組成の水溶性
ワイヤーソー用切削液を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、半導
体単結晶インゴット等のワークのスライス時に使用する
切削液において、分散剤である有機ベントナイト、水溶
化剤である非イオン系界面活性剤、潤滑剤であるパラフ
ィン系炭化水素、および防錆剤であるりん酸塩または珪
酸塩からなる組成(以下、a液と称す)、または分散剤
である有機ベントナイト、潤滑剤である多価アルコー
ル、水、および防錆剤であるりん酸塩または珪酸塩から
なる組成(以下、b液と称す)であることを特徴とする
切削液を要旨とするものである。また該切削液に砥粒を
分散させた分散液を切削剤(スラリー)として用い、ワ
イヤーソーまたはバンドソーにより半導体単結晶インゴ
ットをスライスすることを特徴とするワークの切断方法
を要旨とするものである。以下にこれをさらに詳述す
る。
【0009】本発明の切削液a液またはb液に用いる有
機ベントナイトは、架橋性の砥粒分散向上剤(砥粒沈降
防止剤)として作用するものである。含有量は1〜5重
量%必要であり、好ましくは1.5〜3重量%である。
1重量%未満では砥粒沈降防止効果の低下の問題があ
り、5重量%を超えると高粘度化の問題がある。
【0010】a液に用いる非イオン系界面活性剤は、切
削液が水と任意に混ざり合うように、水溶化剤として作
用するものであり、例えば高級アルコール系、トリデカ
ノール系等が例示される。含有量は30〜40重量%必
要であり、好ましくは32〜38重量%である。30重
量%未満では水溶性の低下の問題があり、40重量%を
超えると高粘度化の問題がある。
【0011】a液に用いるパラフィン系炭化水素は、半
導体結晶とワイヤーソーとの摩擦係数を低下させる潤滑
剤として作用するものであり、例えばイソパラフィン等
が例示される。含有量は60〜70重量%必要であり、
好ましくは62〜68重量%である。60重量%未満で
は高粘度化の問題があり、70重量%を超えると水溶性
の低下の問題がある。
【0012】b液に用いる多価アルコールは、半導体単
結晶とワイヤーソーとの摩擦係数を低下させる潤滑剤と
して作用するものであり、例えばポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール等が例示される。含有量
は40〜60重量%必要であり、好ましくは45〜55
重量%である。40重量%未満では水溶性の低下の問題
があり、60重量%を超えると高粘度化の問題がある。
【0013】b液に用いる水は、原料の溶媒として作用
するものである。含有量は40〜60重量%必要であ
り、好ましくは45〜55重量%である。40重量%未
満では潤滑性低下の問題があり、60重量%を超えると
粒度不足の問題がある。
【0014】a液・b液に用いるりん酸塩または珪酸塩
は、防錆剤として作用するものであり、例えばりん酸ナ
トリウム、珪酸ナトリウム等が例示される。含有量は
0.1〜2重量%必要であり、好ましくは0.2〜1.
5重量%である。0.1重量%未満では防錆作用不足の
問題があり、また2重量%で防錆作用は十分であり、こ
れを超えて添加しても無駄となる。
【0015】本発明の切断方法における砥粒は上記切削
液に添加し、分散させて用いられ、研磨剤として作用す
るものであり、例えばSiC 、ZrO 、Al2O3 等が例示され
る。切削液への添加量は40〜70重量%が好ましい。
40重量%未満では研磨力不足の問題があり、70重量
%を超えると流動性の低下の問題がある。また粒径は5
μm〜30μmが好ましい。
【0016】
【発明の実施の形態】上記の組成からなる本発明の切削
液は毒性が低く、また水と任意に混ざり合って、溶解ま
たは乳化する。これにより、切断工程後のスライス品や
ワイヤーソー内から、水によって容易に切削液を洗い落
とすことができる。
【0017】次に、本発明の実施の形態について、実施
例、比較例を挙げて説明する。 実施例1 有機ベントナイト 20g、トリデカノール EO・PO 付
加物(非イオン系界面活性剤)300g、イソパラフィ
ン(パラフィン系炭化水素)500g及び珪酸ナトリウ
ム 2gを混合攪拌して、切削液a液を調製した。砥粒
GP600(信濃電気精練社製、成分SiC 、平均粒径16μ
m)を該切削液100 ミリリットル当たり150 g添加し、
30分間攪拌して砥粒を分散させ、切削剤とした。該切
削液または切削剤について、以下の物性を測定した。結
果を表1に示す。
【0018】1)水溶性:切削剤と水とを1:0.5〜
5.0の範囲の割合いで混合させ、溶解性(均質化)を
目視で観察した。 2)比重:25℃の切削剤。 3)粘度:25℃でB型粘度計、No2ロータを用い、切削
液は60rpm 、切削剤は30rpm とした。 4)沸点:切削液。 5)引火点:切削液。 6)許容濃度:切削液。日本産業衛生学会の勧告値な
し。 7)分散率:切削剤を攪拌後24時間静置後の、液全体の
高さに対する沈降高さ。 8)蒸発率:切削液を100 ℃×24時間加熱した後の重量
減少率。蒸発率が大きいと粘度が上昇するため、取扱い
性が変動する。 9)臭気:切削液、室温。
【0019】
【表1】
【0020】実施例2 有機ベントナイト 3g、ポリプロピレングリコール
(多価アルコール)500g、精製水 500g及び珪
酸ナトリウム 2gを混合・攪拌して、切削液b液を調
製した以外は、実施例1と同じ条件で行った。結果を表
1に併記する。
【0021】比較例 比較のために、鉱物油からなる組成の従来の切削液(パ
レス化学社製、PS-LW-1)、砥粒をGC(信濃電気精練社
製、成分SiC 、平均粒径16μm)とした以外は、実施
例1と同じ条件で行った。結果を表1に併記する。
【0022】表1から、a液・b液共に、従来品と同等
の取扱い性を持っており、更に従来品に比べて毒性が著
しく低く、作業中引火のおそれが無く、無臭であり、か
つ水と任意に混ざり合う水溶性を有することがわかっ
た。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、安全かつ無臭の切削液
が容易に調製できる。またこの切削液は界面活性剤を添
加した水で、または水のみで、被切断品およびワイヤー
ソーから洗い落とすことができるため、この切削液を用
いたインゴット切断工程後の被切断品およびワイヤーソ
ーの後洗浄工程が軽減化できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI //(C10M 173/00 105:04 129:16 139:02 137:04) C10N 10:06 30:00 30:06 30:12 40:22 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10M 173/00 B28D 5/04 C10M 105/04 C10M 129/16 C10M 139/02 C10M 137/04 C10N 10:06 C10N 40:22 WPI/L(QUESTEL)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワークのスライス時に使用する切削液に
    おいて、分散剤である有機ベントナイト、水溶化剤であ
    る非イオン系界面活性剤、潤滑剤であるパラフィン系炭
    化水素、および防錆剤であるりん酸塩または珪酸塩から
    なる組成であることを特徴とする切削液。
  2. 【請求項2】 ワークのスライス時に使用する切削液に
    おいて、分散剤である有機ベントナイト、潤滑剤である
    多価アルコール、水、および防錆剤であるりん酸塩また
    は珪酸塩からなる組成であることを特徴とする切削液。
  3. 【請求項3】 請求項1の記載において、下記の組成か
    らなる切削液。 有機ベントナイト 1〜 5重量% 非イオン系界面活性剤 30〜40重量% パラフィン系炭化水素 60〜70重量% りん酸塩または珪酸塩 0.1〜2重量%
  4. 【請求項4】 請求項2の記載において、下記の組成か
    らなる切削液。 有機ベントナイト 1〜 5重量% 多価アルコール 40〜60重量% 水 40〜60重量% りん酸塩または珪酸塩 0.1〜2重量%
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか1項に記載の切
    削液に砥粒を分散させた分散液を切削剤(スラリー)と
    して用い、ワイヤーソーまたはバンドソーによりワーク
    をスライスすることを特徴とするワークの切断方法。
  6. 【請求項6】 請求項5の記載において、前記ワークが
    半導体単結晶インゴットであるワークの切断方法。
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