201247864 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於-種用於切削硬脆材料之加工組成物 及切削組成物，特別是指一種包含六方氛化硼的加工組成 物及切削組成物。 【先前技術】 線鋸切割技術為目前較為廣泛被應用於矽晶棒切割的 方法之一，主要可分為游離磨粒方式及固定磨粒方式。其 中，該固定磨粒方式是將研磨粒子（如鑽石磨粒或碳化矽磨 粒）固定於鋼絲上形成一切割工具，再搭配一加工組成物進 打矽晶棒的切割處理，而該游離磨粒方式則是以一線鋸為切 割工具，再搭配含有研磨粒子及上述加工組成物的切削組成 物進行矽晶棒的切割處理。不論是採用游離磨粒方式或固定 磨粒方式，皆會造成矽晶片表面損傷、附著沉積物且表面粗 糙等不良的問題，繼而影響後續使用的效能、使用期限與可 靠度等。因此，經切割後的矽晶片品質的改善除有賴切割裝 置提升外，加工組成物或切削組成物之性能更是影響切削品 質之重點。 目前加工組成物或切削組成物之性能要求多是朝向減 少矽晶片表面損傷、降低表面粗糙度以及提高附著沉澱物的 移除率等方向研究，來提高生產效益及切削品質。然，除了 上述需等待解決的問題之外，本案發明人於線鋸切割過程中 發現石夕晶棒經切割後，若彼此靠攏排列的石夕晶片擱置太久而 乾燥後’該等石夕.晶片彼此間不易剝離，且剝離後表面容易產 201247864 生破壞、損傷、裂痕等表面品質不良的問題，甚至在剥離時 易發生破裂情況，導致產能及良率降低。對於業者而兮，你 用上極為不便，且若後段製程處於錢滿載日卜更列於前 段製程的生產；此時’業者需購置數個含有加工組成物或切 削組成物的儲存槽，將該彼此靠攏排列㈣晶片浸泡於該儲 存槽中，㈣止於該料晶片乾燥後導致不易剝離的問題。 此做法不但增加#者的成本，更需多—道處理步驟，反而降 低了業者的使用效益。 再者，本案發明人因應目前薄型化的發展與綠能需求 大幅上升’對妙晶片的厚度要求會越來越薄，而會有易脆的 特性’若該等矽晶片彼此間不易剝離的問題無法解決，則將 這成產旎及良率的損失，使得製作成本提高。故本案發明人 有鑒於此問題，發展出一種具有使矽晶片彼此易剝離且不易 /占黏的效果之加工組成物或切削組成物，以符合業界之需 求。 【發明内容】 因此，本發明之第一目的，即在提供一種用於切削硬 脆材料之加工組成物，適用於線鋸切割技術中，能使切削 硬脆材料後所形成的硬脆片彼此間易剝離。 於是’本發明用於切削硬脆材料之加工組成物包含六 方氮化硼、溶劑組份及界面活性劑，其中，以該溶劑組份 的總量為100重量份計’讓六方氮化硼的含量範圍為大於 〇.〇1重量份至不大於ίο重量份。 本發明之第二目的’即在提供一種用於切削硬脆材料 201247864 之切削組成物’適用於線鋸切割技術中，能使切削硬脆材 料後所形成的硬脆片彼此間易剝離。 於是’本發明用於切削硬脆材料之切削組成物包含一 如上所述之加工組成物及多數個研磨粒子。 本發明之第三目的，即在提供一種高良率且可降低硬 脆材料切割製程的成本的切削硬脆材料的方法。 於是，本發明切削硬脆材料的方法係使一硬脆材料與 如上所述之加工組成物接觸，並藉由一切削裝置將該硬 脆材料切削成多數具有一切削面之硬脆片，其中，該加工 組成物會使得該等硬脆片彼此易剝離且不易沾黏及耐高 溫.。 本發明之第四目的，即在提供一種高良率且可降低硬 脆材料切割製程的成本的切削硬脆材料的方法。 於疋，本發明切削硬脆材料的方法係使一硬脆材料與 —如上所述之切削組成物接觸，並藉由一切削裝置將該硬 脆材料切削成多數具有一切削面之硬脆片，其中，該切削 組成物會使得該等硬脆片彼此易剝離且不易沾黏及财高 溫。 溶劑組份及界 本發明之功效在於：透過六方氮化硼 面活性劑的使用，不但具有耐高温、優良潤滑性、抛光效 果、增加切削效益等，且切削成多數具有—切削面之硬脆 片後，該加工組成物會使得該等硬脆片彼此易剝離且不易 沾黏；同時使得該等硬脆片不會因彼此剝離時產生的磨 檫，造成該等硬脆片表面的損壞；或者，使得該等硬脆片 201247864 不會因切削時產生的吸附力，造成該等硬脆片剝離時易破 裂，而有效地提高良率。 【實施方式】 本發明用於切削硬脆材料之加工組成物包含六方氮化 硼、溶劑組份及界面活性劑，其中，以該溶劑組份的總量 為100重量份計，該六方氮化硼的含量範圍為大於〇.〇1重 量份至不大於10重量份。 當該六方氮化硼的含量高於10重量份時，將致使該六 方氮化硼的分散不佳而易沉澱；當該六方氮化硼的含量低 於0.01重量份時’則會造成該切削成多數具有一切削面之 硬脆片彼此間不易剝離。較佳地，以該溶劑組份的總量為 100重量份計，該六方氮化硼的含量範圍為0 02重量份〜 0.102重量份。 該溶劑組份具有潤滑效果，可減少切割工具與硬脆材 料間的磨擦。較佳地，該溶劑組份是擇自於多元醇類、 水，或此等之一組合。較佳地，該多元醇類是擇自於C1〜 c10的烷基多元醇、（^〜匚⑺的烷基多元醇之聚合物，或此 等之一組合；更佳地，該多元醇類是擇自於具有2至6個 羥基（OH)之C^〜C1()的烷基多元醇、其聚合物，或此等之一 組合。該的烷基多元醇包含但不限於乙二醇、二乙 二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、丁二 醇、戊二醇' 己二醇、癸二醇、丙三醇、二丙三醇、己三 醇、癸三醇、季戊四醇等1 Ci〜Ciq的院基多元醇之聚合 物包含但不限於聚乙二醇、聚丙二醇等。本發明之具體二 201247864 中，該溶劑組份是水、二乙二醇、丙二醇及聚乙二醇（中曰 合成公司製造，型號PEG-200〜600)。 該溶劑組份中水的添加’可使得該加工組成物及切削 組成物於切削時，降低切割工具與硬脆材料間產生的溫 度’達到冷卻效果，避免因熱膨脹與磨耗造成的精度變 * 化，達到較佳的切削效益。此外，本發明加工組成物或切 削組成物與水具有很好的相容性；以水做為溶媒，更可降 低成本。較佳地’該溶劑組份為多元醇類與水的組合，以 該多π醇類的總量為100重量份計，該水的含量範圍為5 重量份〜1，000重量份。 該界面活性劑具有濕潤、乳化及分散的效果，進而提 昇該加工組成物應用於線鋸切割技術的切削效益，並能使 該六方氮化硼均勻地分散在該加工組成物中。較佳地，該 界面活性劑是擇自於非離子型界面活性劑、陰離子型界面 活性劑，或此等一組合。 較佳地，該非離子型界面活性劑是擇自於聚乙二醇 (polyethylene glycols，簡稱PEG)類化合物、聚丙二醇 (polypropylene glycols，簡稱PPG)類化合物、聚氧乙烯聚 氧丙烯類共聚合物、聚氧乙烯醚類化合物，或此等之一組 - 合。較佳地，該聚氧乙烯趟類化合物是擇自於烧基紛聚氧 乙烯醚（alkylphenol ethoxylates，簡稱APE)化合物、直鍵狀 脂肪醇聚氧乙烯醚（polyethoxylated aliphatic linear alcoho卜 簡稱AE)化合物、聚氧乙烯a|(p〇iyeth〇xylated glycols)化合 物或此等一組合。較佳地，該聚乙二醇類化合物中的氧化 201247864 乙烯（ethylene oxide)重複單元數目為1〜20。較佳地，該聚 丙二醇類化合物中的氧化丙烯（propylene oxide)重複單元數 目為1〜15。較佳地，該聚氧乙烯-聚氧丙烯類共聚合物中 的氧化乙烯重複單元數目為1〜20、氧化丙烯重複單元數目 為1〜15，或此等一組合。 較佳地，該陰離子界面活性劑是擇自於烷基磷酸酯鹽 類化合物、烧基硫酸酯鹽類（alkyl sulfate)化合物、烧基芳基 硫酸S旨鹽類（alkyl aryl sulfate)化合物、烧基聚氧乙烯醚硫酸 酉旨鹽類（alkyl polyoxyethylene ether sulfate)化合物、燒基聚 喊硫酸S旨鹽類（alkyl polyether sulfate)化合物、烧基續酸醋 鹽類（alkyl sulfonates)化合物、烧基芳基績酸醋鹽類（alkyl aryl sulfonate)化合物或此等一組合。更佳地，該陰離子界 面活性劑是擇自於的烷基磷酸酯鹽類化合物、C!〜 C2〇的烧基硫酸酯鹽類（alkyl sulfate)化合物、C丨〜C2〇的烧基 芳基硫酸醋鹽類（alkyl aryl sulfate)化合物、C丨〜C2〇的烧基 聚氧乙稀醚硫酸S旨鹽類（alkyl polyoxyethylene ether sulfate) 化合物、Cf〜C2〇的烧基聚醚硫酸醋鹽類（alkyl polyether sulfate)化合物、Ci〜C20的烧基績酸醋鹽類（alkyl sulfonates) 化合物、C!〜C2。的烧基芳基續酸醋鹽類（alkyl aryl sulfonate) 化合.物，或此等一組合。 本發明之具體例中，該陰離子型界面活性劑是烷基磷 酸酯鹽化合物（日華公司製造，型號SW-923)、烷基磺酸酿 鹽化合物（型號SAS-60)及烷基芳基磺酸酯鹽化合物（中曰公 司製造，型號SINOPOL 263)。 201247864 較佳地’以該溶劑組份的總量為i 〇〇重量份計該界 面活性劑的含量範圍為0.01重量份〜10重量份；更佳地， 該界面活性劑的含量範圍為0.2重量份〜2重量份。 較佳地’該等研磨粒子是擇自於碳化矽、立方氮化 硼、氧化鋁、氧化锆、二氧化矽、二氧化绝、鑽石或此等 —組合〇 較佳地’以該加工組成物的總量為1〇〇重量份計該 等研磨粒子的含量範圍為50重量份〜200重量份；更佳 地，該等研磨粒子的含量範圍為50重量份〜150重量份。 雖然發明人目前無法確定該加工組成物及切削組成物 可使該等硬脆片易剝離的原因，但發明人推測可能是因該 加工組成物及切削組成物中之六方氮化硼為六方晶系晶格 且具有主滑移面（0001)，當該六方氮化硼介於該等硬脆片 間’能降低剝離時所需剪切應力，使得該等硬脆片彼此間 能輕易剝離且不易沾黏。 本發明之加工組成物及切削組成物除了使得該等硬脆 片彼此間能輕易剝離且不易沾黏外，也可使得切割工具與 硬脆材料間產生潤滑效&，降低切割卫具與硬脆材料間的 磨擦並減小切削阻力，以降低生產成本及提高良率。且本 發明之加工組成物及切削組成物無毒、無害、易溶於水、 揮發性小、生物降解性高等。再者，使用本發明之加工組 成物及切削組成物，能使該㈣後形成之硬脆片不需立即 進行剝離’即使靜置-段時間，或甚至㈣硬脆片已乾 無’該等硬脆片彼此間也能輕易剝離。且即使後段製程處 ,9 201247864 於產能滿載時，業者也不需購置儲存槽，更無需多一道將 該等硬脆片浸泡於該儲存槽中的步驟；對於業者而古，本 發明之加工組成物及切削組成物於使用上極為方便:而提 尚了業者的效益。 在不影響本發明功效之範圍，本發明之加工組成物及 切削组成物進-步地還可包含一添加劑，其中，該添加劑 包含但不限於防鏽劑（如三乙醇胺）、螯合劑（如苯二甲酸 鹽)、潤滑劑(如辛酸)等。較佳地’以該溶劑組份的總量為 100重量份計，該添加劑的含量範圍為001重量份〜1〇重 量份；更佳地，該添加劑的含量範圍為02重量份〜2重量 份。· 里 本發明之加工組成物及切削組成物的製備方式並無特 別的限制’可採用一般的混合方法，如將六方氮化硼、多 元醇類及界面活性劑混合攪拌均勻，即可形成一加工組成 物，接著，再將該加工組成物加入研磨粒子，並持續攪拌 至均勻，即可形成一切削組成物。 本發明切削硬脆材料的方法係使一硬脆材料與一如上 所述之加工組成物接觸，並藉由一切削裝置將該硬脆材料 切削成多數具有-切削面之硬脆片，其中，該加工組成物 會使得該等硬脆片彼此相間能輕易剝離且不易沾黏： 該切削裝置為本技術領域者所周知，因此不再贅述。 較佳地，該硬脆材料是擇自於單晶矽、多晶矽、藍寶 石、陶瓷、玻璃或此等一組合。 本發明切削硬脆材料的方法係使一硬脆材料與一如上 s 10 201247864 所述之切削組成物接觸，並藉由一切削裝置將該硬脆材料 切削成多數具有一切削面之硬脆片，其中，該切削組成物 會使得該等硬脆片彼此間能輕易剝離且不易沾黏。 本發明將就以下實施例來作進一步說明，但應暸解的 是’該實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明 實施之限制。 <實施例> 加工組成物之製備 [實施例1】 秤取0.02重量份的六方氮化硼、2.033重量份的二乙二 醇、77.64重量份的丙二醇、5.082重量份的聚乙二醇（型號 PEG-600)、1.016 重量份的 SINOPOL 263、0.102 重量份的 SW-923、〇.l〇2重量份的SAS-60、0.203重量份的三乙醇 胺、0.02重量份的苯二甲酸鹽、0.183重量份的辛酸及 15 · 2 5重量份的水於室溫下授拌混合，即獲得一加工組成 物。 [實施例2〜5及比較例1〜2】 實施例2〜5及比較例1〜2是以與實施例1相同的步 驟來製備該加工組成物，不同的地方在於：改變六方氮化侧 的含量，如表1所示。將該等加工組成物進行各檢測項目評 價’所得結果如表1所示。 【檢測項目】 1. 剝離性測試 為了能詳細說明該剝離性檢測的方式，以下是以實施 例1之加工組成物作為實施方式之說明。實施例2 ' 3及5 201247864 及比較例1〜2之加工組成物是以與實施例1相同的步驟來 進行檢測’而實施例4之加工組成物中不添加碳化矽 (SiC)。將實施例1之加工組成物與GC#1〇〇〇之碳化矽以等 重量之比例混合，形成一切削組成物。攪拌均勻後，先將一 片6吋太陽能矽晶片浸入該切削組成物中，再繼續放入另— 片6吋太陽能矽晶片於該切削組成物中，將兩片多晶片重 疊’並於該切削組成物中放置5分鐘，然後取出，置於室溫 下乾燥24小時。接著，利用雙手將該等矽晶片剝離，觀察 其剝離狀況。其評估方式為： 〇 :可以輕易剝離； △:需要花點力氣剝離； X :無法剝離。 2. 分散性測試 將實施例1〜3及5及比較例1〜2之加工組成物分別 與GC#1000之碳化矽（SiC)以等重量之比例混合，形成六組 切削組成物，而實施例4之加工組成物不添加GC#1〇〇〇之 碳化矽（SiC)。分別取10克上述之組成物置於15mL具有刻 度的試管中’放置4小時後會逐漸有分層及沉降現象，觀察 分層的溶液狀態來驗證分散好壞，並利用試管的體積量化分 散情形，其中，該分層的溶液會形成透明層及混濁層，當透 明層體積越小’表示該組成物分散性佳《其評估方式為： Ο:試管内透明層侣1 mL内； △:試管内透明層佔1〜2 mL内；及 X :試管内透明層佔>2 mL。 12 201247864
物應用於切削硬脆材料中，；富該加工組成 離’且該六方氮化硼的含量太：等矽晶片彼此間易剝 而太多（各0.102重量份），gp 可使該加工組成物達到具有較佳使該㈠晶片彼此 離且不易沾黏的效果；且在該剥離性测試中，將該等妙晶 且不易沾黏的效果，表 13 201247864 不該等矽晶片不需立即剝離’對於業界於製程上流程的調 整i有極佳的實用性°反觀比較例1在無添加六方氮化卵 重量份），或比較例2添加少量六方氮化硼（〇〇1重量份） 時’該加工組成物的剝離效果皆不佳。 綜上所述，透過含有六方氮化硼、多元醇類及界面活 性劑的加工組成物，且該六方氮化硼的含量調控在大於 0.01重量份至不大於10重量份，於該硬脆材料切削成多數 具有一切削面之硬脆片後，該加工組成物會使得該等硬脆 片彼此間能輕易剝離且不易沾粘，故確實能達成本發明之 目的。 惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不 能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 【圖式簡單說明】 #»»、 14 · 201247864 【主要元件符號說明】 無 、 15