JP5207498B1 - 固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、それを用いた切断方法及びそのリサイクル方法 - Google Patents
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Abstract
泡立ちが少なく、切断性能が高い固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、それを用いた切断方法及びそのリサイクル方法を提供する。
（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーと、（ｂ）グリコール、ポリアルキレングリコール、グリコールエーテル及びポリアルキレングリコールエーテルの少なくとも１種と、（ｃ）水とを含むことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液である。また、上記固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を用いて、固定砥粒ワイヤーソーによりシリコンのインゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法及び固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液のリサイクル方法である。
（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーと、（ｂ）グリコール、ポリアルキレングリコール、グリコールエーテル及びポリアルキレングリコールエーテルの少なくとも１種と、（ｃ）水とを含むことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液である。また、上記固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を用いて、固定砥粒ワイヤーソーによりシリコンのインゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法及び固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液のリサイクル方法である。
Description
本発明は、固定砥粒ワイヤーソーを用いてシリコンインゴットを切断するために用いられる固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、それを用いた切断方法及びそのリサイクル方法に関する。
従来から、シリコンの切断には、遊離砥粒を用いたバンドソーやワイヤーソーによる切断が使用されている。遊離砥粒を用いたバンドソーやワイヤーソーによる切断は、切断したウェハーにスラリーが付着し、後工程での洗浄負荷が高く、また、使用液から遊離砥粒、スラッジ、切断液を分離することが難しく、リサイクル性が悪いという問題がある。
これらの問題に対し、ワイヤーに電着やレジンボンドを用いて砥粒を固定させた固定ワイヤーソーが開発され、洗浄工程の簡素化や切断液とスラッジを分離することでリサイクル性が向上するという利点を有する。この固定ワイヤーソーを用いてシリコンを切断する際に使用される切断液として、水や特許文献１乃至３のような水溶性切断液が提案されている。
しかしながら、これらの水溶性切断液を用いてシリコンを切断する場合、近年、品質面及び切断速度向上のため、ワイヤー速度が速くなってきており、その結果として使用している水溶性切断液が泡立ち、品質の良いウェハーを切断することができないという問題がある。
そこで、本発明は、泡立ちが少なく、切断性能が高い固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、それを用いた切断方法及びそのリサイクル方法を提供するものである。
以上の目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーと、（ｂ）グリコール、ポリアルキレングリコール、グリコールエーテル及びポリアルキレングリコールエーテルの少なくとも１種と、（ｃ）水とを含ませた水溶性切断液を用いることによって、固定砥粒ワイヤーソーに用いる場合であっても、泡立ちが少なく、切断性能が高いことを見出した。すなわち、本発明は、（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーと、（ｂ）グリコール、ポリアルキレングリコール、グリコールエーテル及びポリアルキレングリコールエーテルの少なくとも１種と、（ｃ）水とを含むことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液である。
また、本発明は、上記固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を用いて、固定砥粒ワイヤーソーによりシリコンのインゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法、及びそのインゴット切断方法によってインゴットの切断を行った後に、遠心分離機やろ過装置を用いて固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液をシリコンから分離することを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液のリサイクル方法である。
以上のように、本発明によれば、泡立ちが少なく、切断性能が高い固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、それを用いた切断方法及びそのリサイクル方法を提供することができる。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液に用いられる（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーは、イソプレンを構成単位とする炭化水素であるモノテルペン（炭素数１０）、セスキテルペン（炭素数１５）、ジテルペン（炭素数２０）、セスタテルペン（炭素数２５）、トリテルペン（炭素数３０）及びテトラテルペン（炭素数４０）にエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドの少なくとも１種を共重合させたものである。中でも特に、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドを共重合させたものが好ましく、その比率は、上記テルペン１モルに対し、それぞれ、エチレンオキサイドが３〜３０モル、プロピレンオキサイドが３〜２０モルが好ましい。
また、（ａ）の添加量としては、切断液全体に対して０．０１〜５．０重量％が好ましい。（ａ）の添加量が、０．０１重量％未満では、消泡効果がなく、また、切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果がないため好ましくない。また、５．０重量％を超えても、５．０重量％以下の場合と消泡効果及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果に差がなく、５．０重量％以下で十分消泡効果及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果が得られるため、コスト軽減の観点から５．０重量％以下が好ましい。
従来、固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液の消泡剤としてシリコン系の消泡剤が使用されているが、シリコン系消泡剤は、液安定性が悪く、不均一な液となりやすい傾向がある。しかしながら、本発明においては、（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーを用いることで、シリコン系の消泡剤を使用しなくても、消泡効果、及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果が向上し、切断性能を向上させることができる。
また、（ａ）の添加量としては、切断液全体に対して０．０１〜５．０重量％が好ましい。（ａ）の添加量が、０．０１重量％未満では、消泡効果がなく、また、切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果がないため好ましくない。また、５．０重量％を超えても、５．０重量％以下の場合と消泡効果及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果に差がなく、５．０重量％以下で十分消泡効果及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果が得られるため、コスト軽減の観点から５．０重量％以下が好ましい。
従来、固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液の消泡剤としてシリコン系の消泡剤が使用されているが、シリコン系消泡剤は、液安定性が悪く、不均一な液となりやすい傾向がある。しかしながら、本発明においては、（ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーを用いることで、シリコン系の消泡剤を使用しなくても、消泡効果、及び切断中に発生する切断屑を分散洗浄する効果が向上し、切断性能を向上させることができる。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液において、（ｂ）グリコールは、ＯＨ基を２つ有すれば良く、例えばモノエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、モノプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール及びヘキシレングリコールなどが挙げられる。また、ポリアルキレングリコールとしては、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、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンの共重合体、ポリオキシエチレンポリオキシブチレンの共重合体などが挙げられる。また、グルコールエーテルとしては、例えばジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル及びジエチレングリコールモノヘキシルエーテルなどが挙げられる。また、ポリオキシエチレングリコールエーテルとしては、例えばポリオキシエチレンメチルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール共重合体のブチルエーテルなどが挙げられる。これらは、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、（ｂ）の重量平均分子量は、５０〜５，０００が好ましい。（ｂ）の重量平均分子量が、５，０００を超えると粘度が高く、切断性能に影響が出るからである。より好ましい（ｂ）の重量平均分子量としては、５０〜１，０００である。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、必要に応じて（ｄ）分散剤を添加することができる。使用する分散剤としては、アリルアルコール、無水マレイン酸の共重合体にポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルのグラフト重合したポリカルボン酸やその塩、アリルアルコール、無水マレイン酸、スチレンの共重合体にポリオキシアルキレンモノアルキルエーテルのグラフト重合したポリカルボン酸やその塩、ナフタレンスルホン酸縮合物やその塩等があり、一般に分散剤として販売されているものを使用することができる。（ｄ）分散剤の含有量は、切断液全体に対して０．１〜５．０重量％であることが好ましい。０．１重量％未満では分散剤の効果が得られないため好ましくない。また、５．０重量％を超えても５．０重量％以下と分散効果に変化がなく、５．０重量％以下で十分分散剤の効果が得られるため、コスト軽減の観点から５．０重量％以下が好ましい。より好ましい（ｄ）の含有量は、０．１〜１．０重量％である。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は任意の割合で含むことができるが、好ましい割合は、（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）と（ｃ）との重量比で、９９：１〜５０：５０である。９９：１よりも（ｃ）が少ないと切断中に発生する切断熱により、切断したウェハーの品質を悪化させ、５０：５０よりも（ｃ）が多いと切断中に発生したシリコン屑が切断ウェハーに乾燥付着し、後工程の洗浄工程で洗浄不良を起こし問題となるとともに、水分の蒸発による粘度変化が生じる。より好ましい重量比は、９０：１０〜５０：５０である。
また、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、必要に応じて、防錆剤、防腐剤、香料、染料等を添加しても良い。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、半導体素子や太陽電池の材料であるシリコンウェハーの切断において、切断工具として固定砥粒ワイヤーソーを用い、切断加工機としてマルチワイヤーソーを用いることができる。
本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、切断した後、遠心分離機及びろ過装置を用いて、シリコンと水溶性切断液とを分離し、リサイクルすることができる。
次に、本発明に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液の実施例について説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。まず、表１又は表２の配合量に従って、これらを常法により混合することにより、実施例１乃至実施例７に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、並びに比較例１乃至比較例６に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を得た。
（泡立ち試験）
次に、切断中の泡立ちやリサイクル中の泡立ちを想定して、実施例１乃至実施例７に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、及び比較例１乃至比較例６に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を共栓付１００ｍｌメスシリンダーに５０ｍｌ入れ、有栓した後、激しくシェイクし、その後の泡立ち量および消泡時間を確認した。その結果を表３に示す。表３から、本発明に係る水溶性切断液は、泡立ちが少なく良好なことが分かる。
次に、切断中の泡立ちやリサイクル中の泡立ちを想定して、実施例１乃至実施例７に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、及び比較例１乃至比較例６に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を共栓付１００ｍｌメスシリンダーに５０ｍｌ入れ、有栓した後、激しくシェイクし、その後の泡立ち量および消泡時間を確認した。その結果を表３に示す。表３から、本発明に係る水溶性切断液は、泡立ちが少なく良好なことが分かる。
（切断試験）
次に、実施例１乃至実施例７に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、並びに比較例１乃至比較例６に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を使用し、表４の条件で切断試験を行い、切断したウェハーの断面曲線の最大谷高さ（ＰＶ）を測定した。結果を表５に示す。表５から、本実施例に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、切断性能が良好であることが分かる。
次に、実施例１乃至実施例７に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液、並びに比較例１乃至比較例６に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を使用し、表４の条件で切断試験を行い、切断したウェハーの断面曲線の最大谷高さ（ＰＶ）を測定した。結果を表５に示す。表５から、本実施例に係る固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液は、切断性能が良好であることが分かる。
Claims (6)
- （ａ）テルペンアルキレンオキサイドブロックコポリマーと、（ｂ）グリコール、ポリアルキレングリコール、グリコールエーテル及びポリアルキレングリコールエーテルの少なくとも１種と、（ｃ）水とを含むことを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液。
- 前記（ａ）は、切断液全体に対して０．０１〜５．０重量％であることを特徴とする請求項１記載の固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液。
- 前記（ｂ）の重量平均分子量が５０〜５，０００であることを特徴とする請求項１又は２記載の固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液。
- （ｄ）分散剤を０．１〜５．０重量％さらに含有することを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液。
- 請求項１乃至４いずれか記載の固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液を用いて、固定砥粒ワイヤーソーによりシリコンのインゴットを切断することを特徴とするインゴットの切断方法。
- 請求項５記載のインゴット切断方法によってインゴットの切断を行った後に、遠心分離機を用いて固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液をシリコンから分離することを特徴とする固定砥粒ワイヤーソー用水溶性切断液のリサイクル方法。
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