JP5913409B2

JP5913409B2 - 含水切削液

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Publication number: JP5913409B2
Application number: JP2014056736A
Authority: JP
Inventors: 剛福島; 俊貴児島; 光真嘉村
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2016-04-27
Anticipated expiration: 2034-03-19
Also published as: JP2015038185A

Description

本発明は、含水切削液及びこの切削液を用いてシリコンインゴットをスライスするシリコンウエハの製造方法に関する。
さらに詳しくは、切削加工において使用し、従来と比較して砥粒の切り込み深さが均一であり、ウエハのカーフロスが少なく、さらに抑泡性に優れた含水切削液、この切削液を用いてシリコンインゴットをスライスするシリコンウエハの製造方法に関する。

シリコンインゴットのワイヤーによるスライス方法は、（１）遊離砥粒を切削液に分散した砥粒スラリーを用いる方法、（２）電着や樹脂による接着でワイヤーに砥粒を固着した固定砥粒ワイヤーと含水切削液を用いる方法に大別される。
近年、固定砥粒ワイヤーによるスライス方法では、シリコンウエハの生産効率を高める目的としたシリコンウエハの薄型化が進みつつある。そのため、スライスに使用される固定砥粒ワイヤーは細線化されつつある。

通常、固定砥粒ワイヤーの細線化に伴い、ワイヤー自体の破断強度が低下するため、スライス加工時のワイヤー張力を従来よりも下げて加工を行う必要がある。また、ワイヤーの冷却が不十分な場合は、加工熱によるワイヤーの温度上昇によって更に破断強度が低下するために、ワイヤーの切断破損が起こり易くなるという問題があった。
また、スライス加工時のワイヤー張力が低下することで、ワイヤーの振動が発生し易くなり、加工時のカーフロスが増加して目標とするウエハ膜厚より薄くなるという問題があった。更に、ワイヤー張力の低下に伴い、ワイヤーに固着された砥粒自体のシリコンへの押付け圧力が低下する。そのため、砥粒のシリコン切削面への切り込みが不十分となり、砥粒の切り込みが不均一な状態で加工が進行するため、ウエハの平坦性が低下する、砥粒の急激な切り込みによりクラックやチッピングが発生するという課題がある。

従来の含水切削液は、切削時に生じる摩擦熱の冷却性を高める目的や、有機溶剤による引火の危険性を低くして作業性を改善することを目的として、グリコール類に比熱の高い水を含有する含水切削液が開発されている（特許文献１）。しかしながら、含水率を上げることで切削液自身の比熱は高められるものの、スライス加工時に切削液を循環して再使用することから泡立つなどの問題があった。泡立ちを抑制する対策としては、疎水性の高い化合物を用いることが考えられ、例えばシリコーン系消泡剤を切削液に含有させることが知られている（特許文献２）。

特開２０１１−２１０９６号公報特開平０８−２０９１８４号公報

しかしながら、疎水性の高い化合物がシリコン切削面に強固に付着すると、切削面と砥粒との滑りが発生し、砥粒の切込みが十分に行われないため安定的にスライス加工が行われないという課題がある。そこで本発明の含水切削液は、従来の切削液と比較して、砥粒の切込み深さが均一であり、ウエハのカーフロスが少なく、さらに抑泡性に優れた比熱が高い含水切削液を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、３〜８個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有し、（Ａ）の数平均分子量が１，０００〜１０，０００，０００であることを特徴とする含水切削液；この切削液を用いてシリコンインゴットをスライスするシリコンウエハの製造方法に関する。

本発明の含水切削液は、インゴットの切削工程において、従来よりもさらに過酷なスライス条件下でも、砥粒の切込み深さの均一性を高く維持し、かつ抑泡性に優れる。また、ワイヤーの振動を抑制し、被切削物のカーフロスを低減することができるという効果を奏する。

本発明の含水切削液は、３〜８個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有し、（Ａ）の数平均分子量（以下、Ｍｎと略称することがある。）が１，０００〜１０，０００，０００である。

本発明で用いるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）は、３〜８個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物である。３〜８個の水酸基を有する化合物の具体例としては、３個の水酸基を有する化合物［グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタンなど］；４個の水酸基を有する化合物［ペンタエリスリトール、ジグリセリンなど］；５個の水酸基を有する化合物［グルコース、フルクトース、キシリトール、トリグリセリンなど］；６個の水酸基を有する化合物［ソルビトール、ジペンタエリスリトールなど］；８個の水酸基を有する化合物［スクロースなど］が挙げられる。

これらの３〜８個の水酸基を有する化合物のうち、好ましいのは、３〜６個の水酸基を有する化合物である。さらに好ましくは、３又は４個の水酸基を有するグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールである。３個未満の水酸基を有する化合物の場合は、切削液の泡立ちが悪くなり、ワイヤーを細線化する場合には、切削液が加工部へより浸透し難くなるため、泡立ちによる切削液の液切れが発生する。これにより、切削で発生した切屑の排出が不十分となり、切屑が固定砥粒の際に目詰まりするために、砥粒が被切削物へ十分に切込まない。また、液切れが原因で加工熱の冷却が不十分となる。水酸基の個数が８個を超えるとポリオキシアルキレン付加物の粘度が高く、砥粒が被切削物へ十分に切込まないため、好ましくない。

本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の数平均分子量は、１，０００〜１０，０００，０００である。好ましくは２，０００〜５，０００，０００であり、さらに好ましくは１０，０００を越え、１，０００，０００以下である。この数平均分子量が１，０００未満の場合は、ワイヤーの振動が発生し易くなり、カーフロスが増加する。一方、１０，０００，０００を越えるとポリオキシアルキレン付加物の粘度が高すぎて、砥粒の被切削物への切り込みが十分に行われない。３〜８個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物であれば、高温でのポリオキシアルキレン付加物自体の粘度低下が小さいために、加工熱による粘度変化を低く維持できる。
なお、数平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による分子量である。
数平均分子量は、ＧＰＣによって、ポリエチレンオキシドを基準物質として４０℃で測定される。［例えば、装置本体：ＨＬＣ−８１２０（東ソー株式会社製）、カラム：東ソー株式会社製ＴＳＫｇｅｌ α６０００、Ｇ３０００ＰＷＸＬ、検出器：装置本体内蔵の示差屈折計検出器、溶離液：０．５％酢酸ソーダ・水／メタノール（体積比７０／３０）、溶離液流量：１．０ｍｌ／分、カラム温度：４０℃、試料：０．２５％の溶離液溶液、注入量：２００μｌ、標準物質：東ソー（株）製ＴＳＫＳＴＡＮＤＡＲＤＰＯＬＹＥＴＨＹＬＥＮＥＯＸＩＤＥ、データ処理ソフト：ＧＰＣ−８０２０ｍｏｄｅｌＩＩ（東ソー株式会社製）］。

本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）は、３〜８個の水酸基を有する化合物に、エチレンオキシド（以下、ＥＯと略称することがある。）、１，２−プロピレンオキシド（以下、ＰＯと略称することがある。）、テトラヒドロフラン、１，２−ブチレンオキシドのうちの１種を単独で付加させてもよいし、これらの２種以上を併用して付加させてもよい。
水への溶解性、切削液の泡立ち抑制、及び切削液の浸透性の観点から、ＥＯとＰＯの２種の併用が好ましい。

本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）において、２種以上のアルキレンオキシドまたはテトラヒドロフランを併用する際の付加形式はランダム状でもブロック状でもよく、また２種以上のアルキレンオキシド、例えばＥＯとＰＯの付加する順番は問わない。

なお、本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の水酸基の個数は、下記計算式（１）により計算することもできる。
水酸基の個数＝［ポリオキシアルキレン付加物の数平均分子量］／（［ポリオキシアルキレン付加物の活性水素価］／５６１００）（１）
活性水素価は、「５６１００／活性水素１個当たりの分子量」を意味し、活性水素を有する基が水酸基の場合、水酸基価に相当する。活性水素価の測定方法は、上記定義の値を測定できる方法であれば公知の方法でよく、特に限定されないが、水酸基価の場合、例えばＪＩＳＫ１５５７−１に記載の方法が挙げられる。
数平均分子量は上記のＧＰＣによる分子量である。

本発明のポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の具体例としては、グリセリンのＥＯ１７モルとＰＯ１３モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ３１モルとＰＯ２３モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ２４モルとＰＯ３６モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ６５モルとＰＯ５０モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ１６２モルとＰＯ５０モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ３４０モルとＰＯ１３９モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ７８４モルとＰＯ３１６モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ１，２００モルとＰＯ６００モルのランダム付加物、グリセリンのＥＯ１，６８０モルとＰＯ８４０モルのランダム付加物などのグリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物；
グリセリンのＥＯ１２モルとＰＯ９モルのブロック付加物、グリセリンのＥＯ１１モルとＰＯ５８モルのブロック付加物などのグリセリンのＥＯ−ＰＯブロック付加物、グリセリンのＥＯ６５モルとＰＯ４９モルのブロック付加物などのグリセリンのＥＯ−ＰＯブロック付加物；
グリセリンのＰＯ１６モル付加物などのグリセリンのＰＯ付加物；
グリセリンのＥＯ７０モル付加物などのグリセリンのＥＯ付加物；
トリメチロールプロパンのＥＯ６４モルとＰＯ４９モルのランダム付加物などのトリメチロールプロパンのＥＯ／ＰＯランダム付加物；
ペンタエリスリトールのＥＯ４０モルとＰＯ３１モルのランダム付加物、ペンタエリスリトールのＥＯ１２９０モルとＰＯ３１５モルのランダム付加物などのペンタエリスリトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物；
ペンタエリスリトールのＥＯ２０モルとＰＯ１２モルのブロック付加物などのペンタエリスリトールのＥＯ−ＰＯブロック付加物；
ソルビトールのＥＯ６４モルとＰＯ４９モルのランダム付加物、ソルビトールのＥＯ１７９０モルとＰＯ４３５モルのランダム付加物、ソルビトールのＥＯソルビトールのＥＯ２９９０モルとＰＯの１１００モルのランダム付加物などのソルビトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物などが挙げられる。
これらのうち好ましいのは、浸透性と反応抑制性の観点から、グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物とグリセリンのＥＯ−ＰＯブロック付加物である。

本発明の切削液は、切削液の浸透性、潤滑性、粘性および生分解性などを調整する目的で、（Ａ）と、（Ａ）以外の水酸基を有する化合物（Ｂ）を、本発明の効果を損なわない範囲で併用してもよい。
（Ｂ）としては、（Ａ）以外であれば特に限定しないが、数平均分子量が１，０００未満のポリオキシアルキレン付加物（Ｂ１）、３個未満の水酸基を有する化合物のポリアルキレン付加物（Ｍｎ１，０００以上）（Ｂ２）、及び８個を超える水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物（Ｂ３）、及び（Ｂ１）〜（Ｂ３）以外の水酸基を有する化合物（Ｂ４）等が挙げられる。

（Ｂ１）の具体例としては、トリエチレングリコール、グリセリンのＥＯ７モル付加物、グリセリンのＰＯ５モル付加物、グリセリンのＥＯ７モルとＰＯ３モルのランダム付加物、脂肪族アルコールのＥＯ４モルとＰＯ２モルのランダム付加物、トリメチロールプロパンのＥＯ４モルとＰＯ９モルのランダム付加物、ペンタエリスリトールのＥＯ１０モルとＰＯ３モルのランダム付加物、ペンタエリスリトールのＥＯ１０モルとＰＯ２モルのブロック付加物、ポリエチレングリコール（Ｍｎ６００）、ポリプロピレングリコール（Ｍｎ４００）、及びプロピレングリコールのＥＯ１２モル付加物等が挙げられる。
（Ｂ２）の具体例としては、ポリエチレングリコール（Ｍｎ６，０００）、ポリプロピレングリコール（Ｍｎ２，０００）、ＥＯ２７モルとＰＯ３０のランダム付加物、ブタノールのＥＯ２６モルとＰＯの１９モルのランダム付加物等が挙げられる。
（Ｂ３）の具体例としては、ポリビニルアルコール等が挙げられる。
（Ｂ４）の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサノールなどの脂肪族アルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、グルコース、フルクトース、キシリトール、トリグリセリン、ソルビトール、ジペンタエリスリトール、スクロース等が挙げられる。
（Ｂ）のうち、切削液の生分解性の観点から好ましいのは、（Ｂ４）であり、さらに好ましいのは、グリセリン、プロピレングリコール、メタノール及びエタノールであり、特に好ましいのは、生分解性および引火性の観点からグリセリンとプロピレングリコールである。

本発明におけるポリオキシアルキレン付加物（Ａ）の含有量は、使用時の切削液に対して０．０１〜２５重量％であることが好ましい。より好ましくは、０．０１〜２０重量％であり、さらに好ましくは、０．０１〜１５重量％、最も好ましくは、０．１〜１０重量％である。
（Ｂ）の含有量は、使用時の切削液に対して２５重量％以下であることが好ましい。より好ましくは、２０重量％以下であり、さらに好ましくは、１５重量％以下、最も好ましくは、１０重量％以下である。

本発明の含水切削液に用いられる水は、純水、イオン交換水、水道水、工業用水等のいずれを用いてもよい。

本発明の含水切削液の２５℃における粘度は１〜２０ｍＰａ・ｓであることが好ましい。１ｍＰａ・ｓ以上であるとワイヤーの振動を抑制でき、２０ｍＰａ・ｓ以下であると、砥粒の被切削物への切り込みが安定する傾向にある。さらに好ましくは１〜１５ｍＰａ・ｓである。

本発明の含水切削液は、砥粒がワイヤーに固着された固定砥粒ワイヤーによりスライス加工する際、好適に使用できる。

本発明の含水切削液は、ワイヤーによりシリコンインゴットをスライスしてシリコンウエハを製造する際、好適に使用できる。
本発明の含水切削液を用いてシリコンインゴットをスライスしてシリコンウエハを製造する方法として、遊離砥粒を切削液に分散した砥粒スラリーを用いる方法、または砥粒がワイヤーに固着された固定砥粒ワイヤーソーを用いる方法がある。本発明の含水切削液はいずれにも適用できるが、特に、固定砥粒ワイヤーソーを用いて、シリコンインゴットをスライスするシリコンウエハの製造方法に適している。
本発明の含水切削液は、切削により発生する切屑の分散性に優れるため、固定砥粒の目詰まりを抑制することができ、また、水を多く含んでも、水とシリコンとの反応による水素発生を抑えるため、切削時の発泡を低減できるため、固定砥粒ワイヤーソーを用いる方法に適用することが好ましい。

本発明の含水切削液とワイヤーを用いて、シリコンインゴットをスライスすることにより、シリコンウエハを製造することができる。上記の製造方法でスライスされたシリコンウエハは、太陽電池用シリコンウエハや半導体デバイス用シリコンウエハなどに使用できる。

上記のシリコンウエハは、太陽電池用セル、メモリー素子、発振素子、増幅素子、トランジスタ、ダイオードなどの電子材料に使用する事ができる。

本発明の含水切削液には、潤滑性を調整する目的で、さらに潤滑剤を含有してもよい。

潤滑剤としては、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル化合物や、脂肪族モノカルボン酸やそのエステル化合物（酢酸を除く）、脂肪族ジカルボン酸やそのエステル化合物などが挙げられる。

本発明の含水切削液には、装置などの腐食を抑制する目的で、さらに防錆剤を含有してもよい。

防錆剤としては、ベンゾトリアゾールなどのアゾール化合物、イミダゾール、ＤＢＵなどのアミジン類、トリエタノールアミン、ジエタノールシクロヘキシルアミンなどのアルカノールアミン、またはそのアルキレンオキシド付加物などが挙げられる。

本発明の含水切削液には、切削液のｐＨを調整する目的で、ｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。ｐＨを調整することによって、シリコンと水との反応により発生する水素ガスの量を低く維持できる。切削液のｐＨは、切屑の分散性を高く維持する観点から、好ましくは４〜１０であり、更に好ましくは５〜１０であり、最も好ましくはｐＨが６〜１０の範囲である。
このようなｐＨ調整剤としては、金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）などの塩基性化合物；有機酸（脂肪族カルボン酸を除く）（例えば酢酸、ギ酸、クエン酸など）；無機酸（例えば燐酸、塩酸、硝酸、硫酸など）などの酸性化合物等が挙げられる。

本発明の含水切削液には、切屑の分散性を調整する目的で、分散剤を加えてもよい。このような分散剤としては、ポリカルボン酸塩、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物及び／又はその塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルスルホン酸塩、ポリアルキレングリコール硫酸エステル塩、ポリビニルアルコールリン酸エステル塩、メラミンスルホン酸塩及びリグニンスルホン酸塩などが挙げられる。

以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。

製造例１＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−１）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にグリセリン７．７部と水酸化ナトリウム０．０５部を仕込み、窒素置換後に、１２０〜１４０℃でエチレンオキシド２４１部とプロピレンオキシド２４１部の混合液を約４時間で圧入した。
同温度でさらに１０時間反応させて、本発明のグリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−１）（ｆ（化合物が有する水酸基数）＝３；数平均分子量５，８００）を得た。なお、数平均分子量はＧＰＣによる分子量である。

製造例２＜トリメチロールプロパンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−２）の製造＞
製造例１において、グリセリンをトリメチロールプロパン１１．３部に変更し、エチレンオキシドを２３８部、プロピレンオキシドを２３８部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、本発明のトリメチロールプロパンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−２）（ｆ＝３；数平均分子量５，８００）を得た。

製造例３＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−３）の製造＞
グリセリンを４．４部、エチレンオキシドを３４０部、プロピレンオキシドを１３９部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−３）（ｆ＝３；数平均分子量１０，１００）を得た。

製造例４＜グリセリンのＥＯ−ＰＯブロック付加物（Ａ−４）の製造＞
ステンレス製加圧反応装置にグリセリン７．７部と水酸化ナトリウム０．０５部を仕込み、窒素置換後に、１２０〜１４０℃でプロピレンオキシド２４１部を約４時間で圧入した。
同温度でさらに１０時間反応させて、次に、プロピレンオキシド２４１部を４時間で圧入した。同温度でさらに６時間反応させ、本発明のグリセリンのＥＯ−ＰＯブロック付加物（Ａ−４）（ｆ＝３；数平均分子量５，８００）を得た。

製造例５＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−５）の製造＞
グリセリンを２．０部、エチレンオキシドを３２５部、プロピレンオキシドを１７５部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−５）（ｆ＝３；数平均分子量２２，０００）を得た。

製造例６＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−６）の製造＞
グリセリンを０．８７部、エチレンオキシドを３２６部、プロピレンオキシドを１７３部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−６）（ｆ＝３；数平均分子量５２，７００）を得た。

製造例７＜ペンタエリスリトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−７）の製造＞
製造例１において、グリセリンをペンタエリスリトール０．４７部に変更し、エチレンオキシドを１９７部、プロピレンオキシドを６３部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、ペンタエリスリトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−７）（ｆ＝４；数平均分子量７５，４００）を得た。

製造例８＜ソルビトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−８）の製造＞
ソルビトールを０．４７部、エチレンオキシドを２０３部、プロピレンオキシドを６５部とした以外は、製造例３と同様な操作を行い、ソルビトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−８）（ｆ＝６；数平均分子量１０３，９００）を得た。

製造例９＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−９）の製造＞
グリセリンを０．５０部、エチレンオキシドを４０２部、プロピレンオキシドを２６５部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−９）（ｆ＝３；数平均分子量１２２，０００）を得た。

製造例１０＜ソルビトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−１０）の製造＞
ソルビトールを０．５０部、エチレンオキシドを３６０部、プロピレンオキシドを１７５部とした以外は、製造例３と同様な操作を行い、ソルビトールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ａ−１０）（ｆ＝６；数平均分子量１９５，０００）を得た。

比較製造例１＜グリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ｂ１−１）の製造＞
グリセリンを９２部、エチレンオキシドを２０４部、プロピレンオキシドを２０４部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、比較のためのグリセリンのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ｂ１−１）（ｆ＝３；数平均分子量５００）を得た。

比較製造例２＜ジエチレングリコールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ｂ２−１）の製造＞
グリセリンをジエチレングリコール１７．５部に替え、エチレンオキシドを２１８部、プロピレンオキシドを２３０部とした以外は、製造例１と同様な操作を行い、比較のためのジエチレングリコールのＥＯ／ＰＯランダム付加物（Ｂ２−１）（ｆ＝２；数平均分子量２，８００）を得た。

実施例１〜２２及び比較例１〜４
表１及び表２記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜２２及び比較例１〜４の切削液を調製して、砥粒の切込み深さの均一性、ワイヤーの振動抑制性、及び抑泡性の性能評価を行った。

なお、表１及び表２中の「ＰＥＧ−６０００（Ｂ２−２）」は三洋化成工業（株）製のＰＥＧ−６０００（数平均分子量が６，０００のポリオキシエチレングリコールを用いた。

実施例１〜２２及び比較例１〜４の切削液の比熱を測定した。また、砥粒の切込み深さの均一性、ワイヤーの振動抑制性、抑泡性、及び生分解性を下記の方法で評価した。

＜比熱の測定＞
切削液の２５℃における比熱（Ｊ／ｇ・Ｋ）は、示差走査熱量計（パーキンエルマー社製）を用いて測定した。その結果を表１及び表２に示す。

＜粘度の測定＞
切削液の２５℃における粘度（ｍＰ・ｓ）は、Ｅ型回転式粘度計（ＴＶ−２２：東機産業株式会社製）を用いて測定した。その結果を表１及び表２に示す。

＜ｐＨの測定＞
切削液のｐＨは、ｐＨメーター（堀場製作所製）を用いて測定した。その結果を表１及び表２に示す。

＜砥粒の切込み深さの均一性の評価＞
砥粒の切込み深さの均一性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被切断材として１２５ｍｍ角の単結晶シリコンインゴットを用い、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤー、シングルワイヤーソー切断機（タカトリ社製、ＷＳＤ−Ｋ２）で切断試験を実施した。
切断条件：ワイヤー素線径９０μｍ、ワイヤー張力１０Ｎ、ワイヤーピッチ幅３５０μｍ、ワイヤー走行速度６００ｍ／分、ワイヤー往復回数１回／分、ウエハ切断枚数２枚、切断速度０．６ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置０ｍｍ〜１１３．５ｍｍ），０．２ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置１１３．５ｍｍ〜１３０ｍｍ）
（２）切断後ウエハの下端より５ｍｍの部分を、表面粗さ測定機（ミツトヨ社製、ＳＵＲＦＴＥＳＴＳＶ−６００）を用いて、ウエハの断面曲線の最大高さ（Ｐｚ）を測定した。なお、砥粒の切込み深さが切断時に変動する場合は、ワイヤーの進行方向に対して垂直方向にあるウエハの断面曲線が平坦ではない。すなわち、断面曲線において、基準線からのウエハ断面曲線の最大高さ（Ｐｚ）が大きくなる。
測定条件：輪郭曲線フィルタλｓ２．５μｍ、基準長さ０．２ｍｍ、評価長さ４．０ｍｍ、測定長さ５．０ｍｍ

砥粒の切込み深さの均一性評価は以下の判断基準に従って行った。
○：Ｐｚが２．７μｍ未満
△：Ｐｚが２．７μｍ以上３．４μｍ未満
×：Ｐｚが３．４μｍ以上

＜ワイヤーの振動抑制性の評価＞
ワイヤーの振動抑制性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被切断材として１２５ｍｍ角の単結晶シリコンインゴットを用い、ダイヤモンド固定砥粒ワイヤー、シングルワイヤーソー切断機（タカトリ社製、ＷＳＤ−Ｋ２）で切断試験を実施した。
切断条件：ワイヤー素線径９０μｍ、ワイヤー張力１０Ｎ、ワイヤーピッチ幅３５０μｍ、ワイヤー走行速度６００ｍ／分、ワイヤー往復回数１回／分、ウエハ切断枚数２枚、切断速度０．６ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置０ｍｍ〜１１３．５ｍｍ），０．２ｍｍ／ｍｉｎ（昇降位置１１３．５ｍｍ〜１３０ｍｍ）
（２）切断後ウエハの下端より５ｍｍの部分を、ＪＩＳ−Ｈ−０６１１に従い、ウエハの膜厚を測定した。

ワイヤーの振動抑制性の評価は以下の判断基準に従って行った。
◎：ウエハの膜厚が２２８μｍ以上
○：ウエハの膜厚が２２５μｍ以上〜２２８μｍ未満
△：ウエハの膜厚が２２０μｍ以上〜２２５μｍ未満
×：ウエハの膜厚が２２０μｍ未満

＜抑泡性の評価＞
抑泡性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）内径５．５ｃｍの２００ｍＬトールビーカーに、切削液に平均粒子径が０．５μｍのシリコン粒子を７．５重量％分散させた分散液を１７５ｍＬ入れ、トールビーカーの底部から１ｃｍの高さにバイオミキサー（ＮＩＳＳＥＩ社製；ＢＭ−２型）の先端部がくるようにセットした。
（２）トールビーカーの底部から液面までの距離（液面高さ：Ｐ（ｃｍ））を記録した。
（３）トールビーカーに入った分散液を２５℃に温調した後、１３，５００ＲＰＭで１分間攪拌した。
（４）攪拌停止３０秒後に、トールビーカーの底部から最も高い気泡面までの距離（気泡面高さ：Ｑ（ｃｍ））を測定して、気泡面高さと液面高さの比［Ｑ／Ｐ］を記録した。

抑泡性の評価は以下の判断基準に従って行った。
○：［Ｑ／Ｐ］が、１．１０未満
△：［Ｑ／Ｐ］が、１．１０以上１．４０未満
×：［Ｑ／Ｐ］が、１．４０以上

＜生分解性の評価＞
切削液の生分解性の評価は、以下に示す方法で行った。
（１）表１及び表２に示す含水切削液の水を除く有効性分濃度を５０重量％に統一して評価用サンプルとした。すなわち、表１及び表２に示す含水切削液から水の量のみを減量させて、水以外の成分合計量が５０重量％となるように評価用サンプルを配合した。
（２）（１）の方法で配合した評価用サンプルの生物化学的酸素要求量をＪＩＳＫ０１０２及び３２．３に遵守して行った。

生分解性の評価は以下の判断基準に従って行った。
○：生物化学的酸素要求量が４００，０００ｍｇ／Ｌ以上
△：生物化学的酸素要求量が１００，０００ｍｇ／Ｌ以上４００，０００ｍｇ／Ｌ未満
×：生物化学的酸素要求量が１００，０００ｍｇ／Ｌ未満

表１及び表２の結果から明らかなように、実施例１〜２２の本発明の切削液はいずれも、比熱が水の４．２Ｊ／ｇ・Ｋに近く、砥粒の切込み深さの均一性、ワイヤーの振動抑制性、抑泡性ともに優れている。グリセリン、プロピレングリコールを併用した実施例２０〜２２は、更に生分解性に優れている。
一方、数平均分子量が１，０００未満の３個の水酸基を有する化合物のみを用いた比較例１は、砥粒の切込み深さの均一性とワイヤーの振動抑制性が不十分である。
２個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物のみを用いた比較例２、及び比較例３は、本発明の切削液と粘度が同程度であるが、砥粒の切込み深さの均一性とワイヤーの振動抑制性、抑泡性のいずれも劣る。
２価のアルコールであるプロピレングリコールのみを用いた比較例４は、砥粒の切込み深さの均一性とワイヤーの振動抑制性が劣る。

本発明の含水切削液は、加工熱の冷却性が優れるだけでなく、砥粒の切込み深さの均一性、ワイヤーの振動抑制性、抑泡性が良好である。そのため、固定砥粒ワイヤーを用いて被切削物をスライスするときに使用する切削液として有用である。
本発明の含水切削液を用いてシリコンインゴットを切削加工して製造されたシリコンウエハは、例えば太陽電池用セル、メモリー素子、発振素子、増幅素子、トランジスタ、ダイオード、ＬＳＩの電子材料として利用でき、これらの電子材料は、太陽光発電装置、パソコン、携帯電話、ディスプレー、オーディオ等に使用することができる。
本発明の含水切削液は、加工熱の冷却性、砥粒の切込み深さの均一性、ワイヤー等の切削物の振動抑制性に優れるので、シリコンインゴッド以外に、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ等の硬質な材料を切削するときに使用する切削液としても有用である。
また、本発明の含水切削液を用いて切削する工程を含む被切削物の製造方法は、被切削物への砥粒の切込み深さの均一性が高く維持でき、切削工具の振動を抑制できる製造方法であるので、砥粒を固着させたワイヤー、研磨パッド、ブレード等を用いた切断や研磨方法に利用できる。

Claims

３〜８個の水酸基を有する化合物のポリオキシアルキレン付加物（Ａ）を含有し、（Ａ）の数平均分子量が１０，０００を超え、１０，０００，０００以下であることを特徴とする含水切削液。
２５℃における粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓである請求項１に記載の含水切削液。
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ）が、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール及びソルビトールからなる群から選ばれる１種以上のポリオキシアルキレン付加物である請求項１又は２に記載の含水切削液。
さらに（Ａ）以外の水酸基を有する化合物（Ｂ）を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の含水切削液。
水酸基を有する化合物（Ｂ）がグリセリン及び／又はプロピレングリコールである請求項４に記載の含水切削液。
含水切削液のｐＨが４〜１０である請求項１〜５のいずれかに記載の含水切削液。
砥粒がワイヤーに固着された固定砥粒ワイヤーソーによる切削用である請求項１〜６のいずれかに記載の含水切削液。
請求項１〜７のいずれかに記載の含水切削液を用いてシリコンインゴットをスライスするシリコンウエハの製造方法。