KR20190042196A

KR20190042196A - 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물

Info

Publication number: KR20190042196A
Application number: KR1020170133847A
Authority: KR
Inventors: 김태만
Original assignee: 김태만
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-04-24
Also published as: KR102553069B1

Abstract

알킬옥시란류 폴리머, C10~12 계열의 알코올, 및 소포제를 포함하는 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물이 제공된다.
본 발명에 따르면, 실리콘 잉곳의 절삭 공정에 있어서, 가공열의 냉각성이 높고, 침투성, 물과의 반응 억제성, 억포성이 뛰어나며, 가혹한 슬라이스 조건 하에서도 피가공면의 평탄성을 높게 유지할 수 있는 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물을 제공할 수 있다.

Description

와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물{AQUEOUS CUTTING FLUID COMPOSITION FOR WIRE SAW}

본 발명은 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물에 관한 것이다. 보다 바람직하게는 다이아몬드 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물에 관한 것이다.

단단하고 취성인 재료의 잉곳을 절단하는 하나의 방법으로서, 와이어 쏘우(saw) 또는 절단날에 의한 절단법이 알려져 있다. 상기 와이어 쏘우에 의한 절단법에서는 절삭 공구와 피가공재 사이의 윤활, 마찰열의 제거, 절삭 부스러기의 세정을 목적으로 절삭액이 널리 사용되고 있다.

이러한 절삭액으로서는 광물유를 기유로서, 이것에 첨가제를 가한 오일계 절삭제, 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리프로필렌글리콜을 주성분으로 하는 글리콜계 절삭제 및 계면 활성제의 수용액을 주성분으로 하는 수성 절삭액 등을 들 수 있다.

이들 중에서 수성 절삭액은 유기용제에 의한 인화 위험성을 낮게 하여 작업성을 개선할 수 있고 비열이 높은 물을 함유하며, 환경친화적이어서 많은 수요가 예상된다. 그러나 특허문헌 1에서 개시된 바와 같은 수성 절삭액을 이용해서 실리콘을 절단할 경우, 실리콘과 물이 반응하여 수소 가스가 발생하는 결점이 있고, 실리콘과 물과의 반응에 의한 수소 가스에 의해 기포의 발생이나 실리콘의 응집이 일어나, 절삭액의 점도가 상승하여, 목표로 하는 절단 성능이 얻어지지 않는다.

한편, 최근 들어 반도체 실리콘 웨이퍼의 실리콘 잉곳의 구경(口徑)이 200 mm에서 300 mm로, 더욱이 450 mm로 확대되고 있고, 태양 전지 등에 사용되는 실리콘 웨이퍼의 두께는 해마다 얇아지고 있다. 실리콘 웨이퍼의 박형화로 인하여 와이어와 실리콘 잉곳의 접촉 면적이 늘어나 가공시의 가공열이 증대하기 때문에, 보다 냉각성이 높은 절삭액의 개발이 요구되고 있다. 또한, 실리콘 웨이퍼의 박형화는 가공시의 실리콘 웨이퍼 간격이 종래보다 좁아지기 때문에, 절삭 가공부에의 절삭액의 높은 침투성이 요구된다.

그러나, 통상, 실리콘 웨이퍼의 박형화나 슬라이스 가공 시간의 단축을 했을 경우, 실리콘 웨이퍼 표면의 평탄성은 일반적으로 악화된다는 문제가 있다. 이에 대한 대책으로 특허문헌 2에서는 유기 아민의 알킬렌옥사이드 부가물을 윤활성 성분으로서 첨가하는 방법을 제안하고 있으나, 박형화에 대응할 수 있는 평탄성의 레벨에 대한 효과는 아직도 불충분하다.

이와 같이 수성 절삭액을 사용하였을 경우 기포의 발생을 억제하여 절단 성능을 향상시키고, 위와 같은 구경 및 두께의 변화에 따른 가혹한 절단 가공 조건(고속 절단 가공, 고능률 가공) 하에서도 냉각성능이 우수하고 가공 정밀도가 높으며 생산성 향상에 기여할 수 있는 수성 절삭액의 개발이 요구되고 있다.

일본 공개특허번호 제2003－82335호 일본 공개특허번호 제2009－57423호

본 발명의 일 측면은 기포의 발생을 억제할 수 있고, 실리콘 웨이퍼의 박형화에도 불구하고 냉각성능과 웨이퍼의 평탄성을 양호하게 유지할 수 있는 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물을 제시하고자 한다.

그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은, 알킬옥시란류 폴리머, C10~12 계열의 알코올, 및 소포제를 포함하는 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물을 제공한다.

본 발명에 의하면, 실리콘 잉곳의 절삭 공정에 있어서, 가공열의 냉각성이 높고, 침투성, 물과의 반응 억제성, 억포성이 뛰어나며, 가혹한 슬라이스 조건 하에서도 피가공면의 평탄성을 높게 유지할 수 있는 와이어 쏘우용 수성 절삭액 조성물을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭액과(a) 일 비교예에 따른 절삭액(b)을 사용한 경우의 억포성을 비교한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예(a)와 일 비교예(b)에 따른 절삭액을 사용하여 웨이퍼 가공시의 두께 불균일도(TTV)를 비교한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 쏘우용 수용성 절삭액이 담긴 용기의 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예1~5 및 비교예 1~4에 따른 절삭액을 사용하여 웨이퍼 가공시의 톱마크(Saw Mark) 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 실시예1~5 및 비교예 1~4에 따른 절삭액을 사용하여 웨이퍼 가공시의 두께 불균일도(TTV) 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 실시예1~5 및 비교예 1~4에 따른 절삭액을 사용하여 웨이퍼 가공시의 3차원의 휘어짐(Bow) 데이터를 나타낸 그래프이다.

본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 화학물질의 함유량을 나타내기 위하여 사용하는 퍼센트(%) 기호는 해당 화학물질의 농도를 표시하기 위한 것으로서 중량%를 의미하는 것일 수 있다. 가령, 98%의 A알코올이란 해당 물질 100g 중에 A알코올 98g과 A알코올 이외의 물질 2g이 섞여 있는 것으로 이해할 수 있다.

본 발명은 반도체 및 태양 전지 등에 사용되는 실리콘, 석영, 수정, 화합물 반도체 자석 등의 잉곳을 절단하여 웨이퍼를 생산함에 있어서, 상기 잉곳의 피가공재를 절단하기 위한 수성 절삭액 조성물에 관한 것이다.

실리콘 웨이퍼의 생산에 대한 비용을 절감하고 품질을 향상시키기 위해서는 절단 속도를 증가시키는 것, 웨이퍼의 수율을 증가시키는 것, 웨이퍼의 전체 두께 변동(TTV)을 감소시키는 것, 톱의 자국 및 왜곡을 감소시키는 것, 웨이퍼의 두께를 감소시키는 것 및 커팅 와이어의 수명을 길게 하는 것이 필요하다.

이를 위하여 피가공재의 절단 과정에서 절삭액을 연속적으로 주입하여 실리콘과 물과의 반응을 억제하여 억포성을 높이고, 가공열의 냉각성능을 높이고, 녹 발생을 방지하며, 피가공면의 평탄성이 양호하도록 함으로써 가공 정밀도 및 절단 가공 성능을 향상시켜야 한다.

피가공재는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 사파이어, 석영, 수정, 화합물 반도체, 세라믹, 유리, 탄화규소, 금속 산화물, 초경합금 및 소결 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 수용성 절삭액 조성물을 사용할 경우 그 성능이 특히 현저하게 발휘되는 절단 장치로서는 와이어 쏘우, 밴드 쏘우 및 이들을 다중화한 멀티 와이어 쏘우, 멀티 밴드 쏘우 등을 들 수 있으며, 특히 다이아몬드 와이어 쏘우에 효과적이다. 현재 다이아몬드 와이어 쏘우에 사용되는 절삭액의 경우 냉각성과 억포성 그리고 작업성능이 떨어진다는 문제점이 있다.

본 발명의 절삭액 조성물은 알킬옥시란류 폴리머, C10~12 계열의 알코올, 및 소포제를 포함함으로써 종래의 문제점을 해결하고자 한다.

이러한 종래의 문제점을 해결하기 위한 상기 절삭액 조성물에 포함된 화합물들의 함량비를 살펴보면 상기 알킬옥시란류 폴리머는 50 내지 1000 중량부, 상기 C10~12 계열의 알코올은 1 내지 300 중량부, 상기 소포제는 10 내지 1000 중량부로 포함된 것일 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 알킬옥시란류 폴리머는 50 내지 500 중량부, 상기 C10~12 계열의 알코올은 10 내지 200 중량부, 상기 소포제는 50 내지 500 중량부로 포함된 것일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 알킬옥시란류 폴리머는 100 내지 400 중량부, 상기 C10~12 계열의 알코올은 10 내지 100 중량부, 상기 소포제는 70 내지 300 중량부로 포함된 것일 수 있다.

상기 알킬옥시란류 폴리머는 분산제 역할을 할 수 있으며, 구체적으로 에틸옥시란류 폴리머, 메틸옥시란류 폴리머, 부틸옥시란류 폴리머, 펜틸옥시란류 폴리머 등일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 가령, 상기 알킬옥시란류 폴리머는 75~100%의 메틸옥시란 폴리머 위드 옥시란 모노(3,5,5-트리메틸헥실)에테르(Methyloxirane polymer with oxirane, mono(3,5,5-trimethylhexyl)ether; CAS 등록번호: 204336-40-3)일 수 있다.

상기 절삭액 조성물에 포함되는 C10~12 계열의 알코올은 계면활성제 혹은 윤활제 역할을 할 수 있으며, 탄소수 10 내지 12개의 알코올, 이들 알코올이 관능화된 것, 또는 이들 알코올의 유도체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것이 아니다. 가령, 상기 C10~12 계열의 알코올은 100%의 에톡실레이티드 프로폭실레이티드 C10~12 알코올(Alcohols, C10-12, ethoxylated propoxylated; CAS 등록번호: 68154-97-2)일 수 있다.

상기 소포제는 실리콘과 물이 반응하여 기포가 발생하는 것을 억제하는 것으로서, 2~5%의 글리세릴모노스테아레이트(Glyceryl monostearate; CAS 등록번호: 31566-31-1), 5~10%의 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane; CAS 등록번호: 63148-62-9) 및 80~85%의 물을 포함하는 것일 수 있다.

또한, 상기 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물은 절단공구의 녹발생을방지하기 위하여 방청제 1 내지 50 중량부를 더 포함할 수 있다. 바람직하게는 1 내지 20 중량부, 보다 바람직하게는 3 내지 15 중량부를 더 포함할 수 있다.

상술한 범위를 만족하면, 와이어 쏘우의 부식을 효과적으로 방지하고, 녹의 발생을 방지하므로, 와이어 쏘우, 밴드 쏘우 등의 절삭 장치의 수명을 연장시키고, 가공 정밀도가 높은 웨이퍼의 절단을 행할 수 있다.

상기 방청제는 카르복시산 아민염(Carboxylic Acid Amine Salt), 부식방지제 및 물의 혼합물인 것일 수 있다. 상기 물은 공업 용수, 수도물, 탈이온수, 증류수, 이온교환수 모두 사용할 수 있지만, 그 중에서도, 이온교환수가 더욱 바람직하다. 보다 구체적으로, 상기 방청제는 15~20%의 카르복시산 아민염(Carboxylic Acid Amine Salt), 25~30%의 부식방지제 및 50~55%의 물의 혼합물인 것일 수 있다.

상기 카르복시산 아민염을 형성하는 아민으로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 모노이소프로판올아민, 디이소프로판올아민, 트리이소프로판올아민, 모노메틸에탄올아민, 디에틸에탄올아민 등의 알칸올아민; 시클로헥실아민, 디시클로헥실아민 등의 지환식 아민; 이들 아민에 에틸렌옥사이드를 1∼6몰 부가한 합성 아민, 1,3-비스아미노메틸시클로 헥산, 디글리콜모노아민 등을 들 수 있다.

또한, 지방족 아민으로서는, 탄소 원자수 8∼18의 제1 급 또는 제2 급 알킬아민(예를 들면, 2-에틸헥실아민, 라우릴아민, 스테아릴아민, 올레일아민 등), 이들 아민에 에틸렌옥사이드를 1∼6몰 부가한 합성 아민, 또한 이소디실아민, 이소스테아릴아민 등의 합성 아민을 들 수 있다. 또한, 2-메틸-2-아미노-프로판올(AMP)도 들 수 있다. 방향족 아민으로서는 벤질아민, 메타크실렌디아민 및 이들 아민에 에틸렌옥사이드를 1∼6몰 부가한 합성 아민이나, 또한 그 외의 예로서 디글리콜아민 등을 들 수 있다.

상기 부식방지제로는 아졸 화합물, 황을 포함하는 화합물, 또는 인을 포함하는 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 황을 포함하는 화합물은 술폰산염을 대표적으로 들 수 있으며, 석유 술폰산, 디노닐나프탈렌술폰산, 알킬벤젠술폰산 등의 술폰산과 금속(Na, Ca, Ba, Zn 등)과의 술폰산염도 이에 해당한다.

상기 인을 포함하는 화합물은 인산, 인산염을 들 수 있으며, 인산에스테르, 아인산에스테르, 디알킬디티오인산, 산성 인산에스테르의 아민염 등의 인 화합물도 이에 해당한다.

상기 아졸 화합물로는 트리아졸 화합물, 테트라졸 화합물, 벤조트리아졸 화합물, 벤조이미다졸 화합물, 이미다졸 화합물, 티아졸 화합물, 옥사졸 화합물, 피라졸 화합물로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

가령, 상기 트리아졸 화합물은 1H-1,2,3-트리아졸(1H-1,2,3-triazole), 1,2,3-트리아졸-4,5-디카르복실산(1,2,3-triazole-4,5-dicarboxylic acid), 1,2,4-트리아졸(1,2,4-triazole), 1H-1,2,4-트리아졸-3-티올(1H-1,2,4-triazole-3-thiol), 3-아미노-트리아졸(3-amino-triazole) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 테트라졸 화합물은 1H-테트라졸(1H-tetrazole), 1H-테트라졸-5-아세트산(1H-tetrazole-5-acetic acid), 5-아미노-테트라졸(5-amino-tetrazole) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 벤조트리아졸 화합물은 벤조트리아졸(benzotriazole), 1-아미노-벤조트리아졸(1-amino-benzotriazole), 1-하이드록시-벤조트리아졸(1-hydroxy-benzotriazole), 5-메틸-1H-벤조트리아졸(5-methyl-1H-benzotriazole), 벤조트리아졸-5-카르복실산(benzotriazole-5-carboxylic acid) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 이미다졸 화합물은 이미다졸(imidazole), 1-메틸 이미다졸(1-methyl imidazole), 벤지미다졸(benzimidazole), 1-메틸-벤지미다졸(1-methyl-benzimidazole), 2-메틸-벤지미다졸(2-methyl-benzimidazole), 5-메틸-벤지미다졸(5-methyl-benzimidazole) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 티아졸 화합물은 벤조티아졸(benzothiazole), 2-메틸-벤조티아졸(2-methyl-benzothiazole), 2-아미노-벤조티아졸(2-amino-benzothialzole), 6-아미노-벤조티아졸(6-amino-benzothiazole), 2-메르캅토-벤조티아졸(2-mercapto-benzothiazole) 등을 들 수 있다. 또한, 상기 옥사졸 화합물은 이소옥사졸(isoxazole), 벤조옥사졸(benzoxazole), 2-메틸-벤조옥사졸(2-methyl-benzoxazole) 및 2-메르캅토-벤조옥사졸(2-mercapto-benzoxazole) 등을 들 수 있다, 또한, 상기 피라졸 화합물은 피라졸(pyrazole), 4-피라졸-카르복실산(2-pyrazole carboxilic acid) 등을 들 수 있다.

또한 상기 절삭액 조성물은 물을 더 포함할 수도 있으며, 상기 물은 공업 용수, 수도물, 탈이온수, 이온교환수, 증류수 모두 사용할 수 있지만, 그 중에서도 불순물이 없는 증류수가 바람직하고, 탈이온수가 더욱 바람직하다. 상기 물이 더 포함되는 경우, 상기 절삭액 조성물에서의 각 화합물들의 함량비는 물 100 중량부를 기준으로 하여 환산된 값일 수 있다. 물은 절단 시의 인화성의 문제가 없고, 절단 시에 있어서의 발열을 냉각하는 능력이 높으며, 발열에 의한 수분의 증발량이 적기 때문에, 절단 성능이 향상되고, 절삭액의 점도를 조절할 수 있다. 상술한 함량비를 만족하는 경우, 실리콘과 물과의 반응에 의한 수소 가스의 발생을 억제하는 효과가 높아, 수소 가스의 발생에 의한 기포의 발생이나 실리콘의 응집이 일어나기 어려워져서, 점도변화를 적게 할 수 있다. 또, 공작 기계에서 사용하고 있는 수지 부품에의 영향도 적어, 절단 성능을 향상시킬 수 있다.

물의 함유량이 더 높으면, 점도가 너무 낮아져서, 절단 가공 성능이 저하되는 경우가 있고, 절단 가공 시의 열의 발생에 의해 절단액 중의 수분이 증발하고 냉각기능이 약화될 우려가 있다.

상술한 바와 같은 조성을 가진 절삭액을 사용하는 경우 충분한 소포 효과 및 절단 중에 발생하는 절단 부스러기를 분산 세정하는 효과가 얻어지며, 종래보다 표면 조도(거칠기) 및 기복이 양호한 웨이퍼를 얻을 수 있어, 반도체 디바이스용이나 태양 전지용의 웨이퍼로서 사용할 수 있다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위한 예일 뿐, 본 발명의 권리범위를 제한하지는 않는다.

[실시예]

제조예1: 절삭액의 준비

하기 표 1에 기재된 조성을 가지는 절삭액을 각각 준비하였다.

실시예1 내지 실시예5에 사용된 물질로는 분산제로서 75~100%의 메틸옥시란 폴리머 위드 옥시란 모노(3,5,5-트리메틸헥실)에테르(Methyloxirane polymer with oxirane, mono(3,5,5-trimethylhexyl)ether; CAS 등록번호: 204336-40-3)를, 계면활성제로서 100%의 에톡실레이티드 프로폭실레이티드 C10~12 알코올(Alcohols, C10-12, ethoxylated propoxylated; CAS 등록번호: 68154-97-2)을 사용하였다. 또한, 실시예1 내지 실시예5에 사용된 소포제로는 2~5%의 글리세릴모노스테아레이트(Glyceryl monostearate; CAS 등록번호: 31566-31-1), 5~10%의 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane; CAS 등록번호: 63148-62-9) 및 80~85%의 물 혼합액을 준비하였다. 그리고, 하기 표 1과 같은 투입량으로 혼합하였다. 각 단위는 g이다.

또한, 방청제를 추가한 샘플도 준비하였다. 상기 방청제로는 2-아미노에탄올(CAS 등록번호: 141-43-5)를 사용하였다.

비교예1 내지 비교예2에서 사용한 물질로는 아래의 경우를 제외하고는 상기 실시예1 내지 실시예5에서와 동일한 물질을 사용하였다.

즉, 비교예2 내지 비교예4에서 분산제로서 폴리알킬렌 글리콜(poly alkylene glycol)을 사용하였고, 비교예3에서 계면활성제로서 디소듐라우릴설포숙시네이트(Disodium Lauryl Sulfosuccinate)와 포타슘라우릴포스페이트(Potassium Lauryl Phosphate)의 혼합물을, 비교예4에서 소포제로서 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane)과 물의 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예1 내지 실시예5에서와 동일한 물질을 사용하였다. 각각의 투입량은 하기 표 1과 같다.

구분	분산제	계면활성제	소포제	방청제
실시예1	250	50	150	5
실시예2	250	30	150	5
실시예3	250	100	400	5
실시예4	100	10	150	5
실시예5	300	80	140	5
비교예1	40	30	150	5
비교예2	250	50	150	5
비교예3	100	30	150	0
비교예4	300	100	150	0

시험예1: 억포성의 평가

억포성의 평가는 이하에 나타내는 방법으로 실시했다.

(1) 내경 3 cm의 100 mL의 공마개가 딸린 메스 실린더에, 절삭액을 40 mL 넣어, 메스 실린더의 저부로부터 액면까지의 거리(액면 높이)를 기록했다.

(2) 절삭액이 들어간 메스 실린더를, 10초간 40회 진탕했다.

(3) 진탕 직후에, 메스 실린더의 저부로부터 가장 높은 기포면까지의 거리(기포 높이)를 측정해, 기포면 높이의 차를 기록했다.

억포성의 평가는 이하의 판단 기준에 따라 실시했다.

◎：7 mm 미만

○：7 mm 이상 ~ 20 mm 미만

△：20 mm 이상 ~ 35 mm 미만

×：35 mm 이상

억포성의 평가 결과는 하기 표 2에 나타낸 바와 같다.

또한, 도 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실제 공정에서 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭액을 사용한 경우(a)에는 거품의 발생이 거의 관찰되지 않아 억포성이 양호하나, 일 비교예에 따른 절삭액을 사용한 경우(b)에는 용기 밖으로 거품이 넘치는 것으로 보아 억포성이 낮은 것을 알 수 있다.

시험예2: 녹발생의 평가

절단 공구와 동일한 재질의 금속을 각 절삭액에 담그고, 3일 후의 녹 발생 상황을 확인하고, 이하의 기준으로 비교하였다.

◎: 녹 발생 없음

○: 녹 발생 면적 5%미만

△: 녹 발생 면적 5%∼25%미만

×: 녹 발생 면적 25% 이상

녹발생의 평가 결과도 하기 표 2에 함께 나타내었다.

구분	억포성	녹발생
실시예1	◎	◎
실시예2	◎	◎
실시예3	◎	◎
실시예4	◎	◎
실시예5	◎	◎
비교예1	◎	◎
비교예2	×	◎
비교예3	×	×
비교예4	×	×

이후, 다이아몬드 와어어 쏘우를 이용하여 다음과 같은 절삭 조건으로 잉곳을 절단하면서 앞서 실시예에서 제조된 절삭액을 300리터의 물에 희석한 상태의 절삭액을 공급하였다. 앞서 준비한 절삭액을 사용한 경우 각각에 대하여 가공 정밀도 혹은 웨이퍼의 평탄성을 조사하였다.

<절삭 조건>

절단 장치: 멀티 와이어 쏘우

와이어선 직경: 0.07 mm

실리콘 잉곳: 가로×세로=156×156 mm, 길이 600mm의 단결정 실리콘 브릭

와이어 텐션: 12N

절단 피치: 0.29 mm

절단 속도: 0.9 mm/분

와이어 주행 속도: 1200 m/분

절삭액 공급량: 150 LT/분

시험예3: 절단 후의 가공 정밀도 평가

절단 후, 웨이퍼 표면의 톱 마크(Saw Mark), TTV(Total Thickness Variation; 두께 불균일)와 Bow(3차원의 휘어짐)을 측정하였다. Saw mark, TTV 및 Bow는 실리콘 잉곳 절단에 있어서 전체 2,000여장에 대한 평균을 산출하였으며, 값이 작은 쪽이 가공 정밀도가 양호하다는 것을 나타낸다.

관련하여, 측정된 데이터는 각각 그래프로 도시하였으며, 실시예 1~5 및 비교예 1~4에 따른 절삭액을 사용하여 웨이퍼 가공시의 톱마크(Saw Mark), 두께 불균일도(TTV) 및 3차원의 휘어짐(Bow)은 각각 도 4, 도 5 및 도 6을 통해 확인할 수 있다.

웨이퍼 가공시의 톱마크(Saw Mark)와 관련하여 도 4을 살펴보면, 실시예 1~4의 경우 수치가 12이하인 경우가 대부분을 차지하나, 비교예 1~3의 경우에는 12 이상인 경우가 상당부분을 차지하는 것을 확인할 수 있다.

또한, 두께 불균일도(TTV)와 관련하여 도 5를 살펴보면, 실시예 1~4의 경우 수치가 30 미만인 경우가 대부분을 차지하나, 비교예 1~4 경우에는 30을 넘어 40 이상인 경우가 상당부분을 차지하고 편차가 심함을 확인할 수 있다.

도 2에서도 동일한 경향을 보여준다.

3차원의 휘어짐(Bow)과 관련하여 도 6을 살펴보면, 실시예 1~4의 경우 수치가 30 이하인 경우가 대부분을 차지하나, 비교예 1~4 경우에는 30을 넘어 40 이상인 경우가 상당부분을 차지함을 확인할 수 있다.

통상적으로 톱마크, TTV, Bow는 각각 톱마크 10㎛ 이하, TTV 20㎛ 이하, Bow 20㎛ 이하의 수치를 가질 때 가공 정밀도가 양호하다고 할 수 있으며, 업계에서 수용 가능한 범위이다.

앞에서 측정한 톱마크, TTV, Bow 데이터의 각 평균값은 각각 하기 표 3에 나타내었다.

구분	톱마크	TTV(㎛)	Bow(㎛)
실시예1	7.7	15.11	15.2
실시예2	8.1	14.2	8.1
실시예3	6.8	16.6	8.5
실시예4	9.4	16.3	15.3
실시예5	8.1	13.5	6.4
비교예1	11.0	21.7	19.5
비교예2	11.2	30.7	22.5
비교예3	9.8	35.4	22.3
비교예4	9.8	31.6	19.8

표 1 내지 표 3의 결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1~5의 본 발명의 절삭액은 모두, 억포성, 녹발생 억제력, 가공 정밀도가 우수하다. 이에 반해, 비교예 1~4의 비교발명의 절삭액은 억포성, 녹발생 억제력, 가공 정밀도 중 하나 이상에서 미흡한 결과를 확인하였다.

Claims

알킬옥시란류 폴리머, C10~12 계열의 알코올, 및 소포제를 포함하는 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 알킬옥시란류 폴리머는 50 내지 1000 중량부, 상기 C10~12 계열의 알코올은 1 내지 300 중량부, 상기 소포제는 10 내지 1000 중량부로 포함된 것인, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물은 방청제 1 내지 50 중량부를 더 포함하는, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 알킬옥시란류 폴리머는 75~100%의 메틸옥시란 폴리머 위드 옥시란 모노(3,5,5-트리메틸헥실)에테르(Methyloxirane polymer with oxirane, mono(3,5,5-trimethylhexyl)ether; CAS 등록번호: 204336-40-3)인 것인, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 C10~12 계열의 알코올은 100%의 에톡실레이티드 프로폭실레이티드 C10~12 알코올(Alcohols, C10-12, ethoxylated propoxylated; CAS 등록번호: 68154-97-2)인 것인, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 소포제는 2~5%의 글리세릴모노스테아레이트(Glyceryl monostearate; CAS 등록번호: 31566-31-1), 5~10%의 폴리다이메틸실록산(Polydimethylsiloxane; CAS 등록번호: 63148-62-9) 및 80~85%의 물을 포함하는 것인, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.
제 3항에 있어서,
상기 방청제는 카르복시산 아민염(Carboxylic Acid Amine Salt), 부식방지제 및 물의 혼합물인 것인, 와이어 쏘우용 수용성 절삭액 조성물.