TW202115232A - 水溶性切削加工液 - Google Patents

Abstract

[課題]提供一種水溶性切削加工液，其可抑制硬塊之生成，且可製備降低了起泡之漿料。 [解決手段]本發明之水溶性切削加工液之特徵在於含有：包含下式（a）表示之聚氧乙烯萘基醚之非離子性界面活性劑，

Description

水溶性切削加工液

本發明係關於一種水溶性切削加工液、及使用該水溶性切削加工液之切割方法，該水溶性切削加工液是為了使用線鋸或帶鋸等而切割單晶矽或多晶矽、其他化合物半導體或陶瓷等之鑄錠等而使用者。

以往，作為用於切割半導體基板材料用之單晶等之鑄錠的切削加工液，主要使用有以礦物油作為主成分之非水溶性切削液。於該切削液混合、分散有SiC或鑽石等之研磨粒而得之漿料用於纏繞並壓抵在延伸於鑄錠切割面之線的細線而切割之裝置（線鋸）。切割出之物品（晶圓）送至作為下一步驟之洗淨步驟。

於線鋸中，使用藉由電鍍而將鑽石附著於線之工具而進行加工。然而，於使用此種方法之加工中，對晶圓表面造成之損傷較大。因此，採用有游離研磨粒方式，其使用研磨粒分散於切削加工液之漿料。為了經常保持一定之切削性能，要求研磨粒良好地分散於切削加工液中。

若研磨粒良好地分散，則抑制了由沉澱之研磨粒而導致之硬塊（hard cake）之產生。關於抑制硬塊，揭示有藉由混合矽酸膠體粒子於分散介質中穩定化之水性組成物與研磨粒，而可獲得能夠防止硬塊化之水性切削液（例如專利文獻1）。又，揭示有藉由於特定之合成基材添加接枝共聚物，抑制研磨粒之沉澱而防止硬塊之生成之線鋸用切削油劑（例如專利文獻2）。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本特開平11-302681號公報 [專利文獻2]日本特開2006-111728號公報

[發明所欲解決之課題]

為了對作為對象之被切削物進行高精度之切削加工，需要穩定供給漿料。漿料之起泡會妨礙穩定供給，因此，除了抑制硬塊之生成外，亦要求極力抑制起泡之產生。 因此，本發明之目的在於：提供一種水溶性切削加工液，其可抑制硬塊之生成，且可製備降低了起泡之漿料。 [解決課題之技術手段]

本發明之水溶性切削加工液含有：包含下式（a）表示之聚氧乙烯萘基醚之非離子性界面活性劑，

式（a） （上式中，n為2以上之整數）。 [發明之效果]

根據本發明，可獲得一種水溶性切削加工液，其可抑制硬塊之生成，且可製備降低了起泡之漿料。

以下，詳細說明本發明之實施方式。 關於本發明之水溶性切削加工液（以下，亦簡稱為加工液），含有上式（a）表示之聚氧乙烯萘基醚作為非離子性界面活性劑。該聚氧乙烯萘基醚提高漿料中之研磨粒之分散穩定性，故可抑制硬塊之生成。又，由於聚氧乙烯萘基醚之優異之起泡抑制性，漿料之起泡受到抑制。聚氧乙烯萘基醚亦具有抑制漿料增黏之作用。

只要不損及聚氧乙烯萘基醚之效果之範圍，則亦可含有其他非離子性界面活性劑。為了確實抑制漿料之起泡及硬塊之生成，本發明之水溶性切削加工液較佳為僅含有聚氧乙烯萘基醚作為非離子性界面活性劑。

上式（a）中，n表示環氧乙烷之附加莫耳數，且為2以上之整數。附加莫耳數可依照所期望之效果而適當選擇。例如，於附加莫耳數為3以上之情形時，洗淨時之滲透性提高。又，於附加莫耳數為15以下之情形時，消泡性提升。環氧乙烷之對萘基之附加位置並無特別限定，可為α位及β位之任一者。亦可組合使用2種以上結構不同之聚氧乙烯萘基醚。

聚氧乙烯萘基醚之含量較佳為水溶性切削加工液整體之0.3～35質量%。其原因在於：未達0.3%則難以發揮效果，而過量地含有亦不會顯著提升效果。自加工液價格之觀點而言，聚氧乙烯萘基醚含量更佳為0.3～10質量%，進而較佳為0.5～5質量%。

本發明之水溶性切削加工液含有二醇類與水之混合物作為基礎材料。關於將此種混合物用作基礎材料，從「加工後之被削材或裝置之水洗變得容易，且可抑制所含之水分之蒸發」的方面而言有利。為了獲得起火性低且黏度適當之加工液，水溶性切削加工液整體中之水之含量較佳為3～98質量%。為了防止因水之蒸發而導致之物性變化，水之含量更佳為50質量%以下，進而較佳為3～40質量%。

二醇類並無特別限制，例如可使用：二醇、聚氧烷二醇（polyoxyalkylene glycol）、二醇醚（glycol ether）等。具體而言，作為二醇，可列舉：乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二丙二醇、及三丙二醇；作為聚氧烷二醇，可列舉：聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇與丙二醇之共聚物、及環氧乙烷與環氧丙烷之共聚物等。

作為二醇醚，可列舉：二乙二醇單丁基醚及二乙二醇單甲基醚等二醇單烷基醚、以及環氧乙烷與環氧丙烷之共聚物之甲基醚、乙基醚、及丁基醚等。 上述般之二醇類可單獨使用亦可組合2種以上使用。

再者，水並無特別限制，可使用自來水、工業用水、蒸餾水、或去離子水。

為了更確實地抑制漿料中之研磨粒之沉澱導致之硬塊的生成，可於本發明之水溶性切削加工液摻合有機酸鹽或無機酸鹽。例如，能以胺類或鹼金屬氫氧化物等而中和之狀態摻合有機酸或無機酸，亦可使用苯并三唑。作為有機酸，例如可列舉：芳香族羧酸、脂肪酸、羧酸、及羥酸等；作為無機酸，例如可列舉亞硝酸等。

有機酸鹽或無機酸鹽可單獨使用亦可組合2種以上使用。若於水溶性切削加工液中含有0.05質量%左右的量，則可獲得其效果。若過量含有則效果亦不會顯著提高，因此，有機酸鹽或無機酸鹽之含量較理想為最大亦設為2質量%左右。 有機酸鹽或無機酸鹽亦有維持線鋸或刀片鋸裝置之線等之工具之防鏽性的作用。

本發明之水溶性切削加工液能夠以下述方式製備：摻合聚氧乙烯萘基醚、二醇類、水、及視需要之有機酸鹽等，並均勻混合。藉由於水溶性切削加工液添加研磨粒並攪拌，可製備本發明之漿料。關於研磨粒之量，例如相對於水溶性切削加工液1容量份，可設為0.1～2質量份左右。

如上所述，本發明之水溶性切削加工液含有提高研磨粒之分散穩定性之聚氧乙烯萘基醚，因此，即便為＃2000以上之較細之研磨粒，亦可良好地分散而獲得漿料。作為可使用之研磨粒，具體而言，可列舉：GC＃2000（綠色碳化矽＃2000）及GC＃2500（綠色碳化矽＃2500）。

漿料於25℃之黏度較理想為100 mPa．s～400 mPa．s。黏度未達100 mPa．s之漿料存在以下問題，亦即，由於難以附著於線，故晶圓之切削精度降低，於剖面產生損傷。另一方面，黏度超過400 mPa．s之漿料，自供給用泵供給之量不穩定，而引發線之斷線或晶圓之裂痕。 理想為以摻合較細之研磨粒而獲得所期望之黏度之漿料的方式，來確定水溶性加工液中之聚氧乙烯萘基醚、二醇類、及水之含量。

本發明之漿料可抑制硬塊之生成並抑制起泡，且具有適當之黏度，並且可含有較細之研磨粒。此般之本發明之漿料可較佳地用於為了切割被切削物之線鋸或帶鋸。關於被切削物之材質，可列舉：單晶矽或多晶矽、碳化矽、氮化鋁、氮化鎵、水晶、鉭酸鋰、及鈮酸鋰等脆性材料。 [實施例]

以下，列舉實施例及比較例來具體說明本發明之水溶性切削加工液，但本發明並不限定於該等。

以下表1所示之配方製備實施例1～9之水溶性切削加工液。表中之數值表示質量份。再者，作為水使用自來水；作為分散劑使用Malialim AKM-0531（日油（股））。

[表1]

	實施例
1	2	3	4	5	6	7	8	9
聚氧乙烯萘基醚	（EO＝10）	0.5	0.5	30	10		2	0.8	3
（EO＝6）					10
（EO＝3）									10
二乙二醇	95.5	79.5	35		68	93.4		88
丙二醇				85					60
聚乙二醇（分子量200）					9
聚乙二醇（分子量400）							75.9		20
水	4	20	35	5	13	4	23	8	9.9
三乙醇胺						0.5		0.5	9.9
苯并三唑						0.1		0.1
檸檬酸鈉								0.2
醋酸鈉							0.1
分散劑							0.2	0.2	0.1

所使用之聚氧乙烯萘基醚分別如下。 （EO＝10）　　NOIGEN EN-10（第一工業製藥（股）） （EO＝6）　　NOIGEN EN（第一工業製藥（股）） （EO＝3）　　BLAUNON BN-3（青木油脂工業（股））

又，以下表2所示之配方製備比較例1～7之水溶性切削加工液。比較例1～7之水溶性切削加工液皆不含聚氧乙烯萘基醚。該等之中，比較例2、5、6之水溶性切削加工液含有聚氧乙烯萘基醚以外之非離子性界面活性劑（乙炔二醇（acetylene glycol）、聚氧乙烯壬基苯基醚、或聚氧乙烯芳基苯基醚）。

所使用之非離子性界面活性劑分別如下。 乙炔二醇：OLFINE E-1004（日信化學（股）） 聚氧乙烯壬基苯基醚：NOIGEN EA-80（第一工業製藥（股）） 聚氧乙烯芳基苯基醚：PIONIN D-6414（竹本油脂（股））

[表2]

	比較例
1	2	3	4	5	6	7
二乙二醇	96	68			81.2
丙二醇				95			70
聚乙二醇（分子量200）		18
聚乙二醇（分子量400）			85				20
聚氧伸烷基單丁基醚					5
乙炔二醇		1
聚氧乙烯壬基苯基醚					5
聚氧乙烯芳基苯基醚						0.05
水	4	13	15	5	8	97.94	9.9
三乙醇胺					0.2
苯并三唑					0.1	0.01
甘胺酸						1
醋酸鈉					0.3
氧化劑（過氧化氫）						1
分散劑					0.2		0.1

對於以上述方式而獲得之水溶性切削加工液1容量份，以1重量份之比例混合研磨粒GC＃2500（綠色碳化矽＃2500），以1200 rpm攪拌1小時而製備漿料。於攪拌中，使用裝備有螺旋槳型之攪拌葉之攪拌機（THREE-ONE MOTOR BLh1200）。

對所製備之漿料以下述方式測定黏度，並對於硬塊之生成及泡之產生進行調查。 ＜黏度1＞ 使用B型黏度計RB-85L（東機產業（股）製造），以回轉數60 rpm、轉子No.2、液溫25℃進行測定，設為黏度1。

＜黏度2＞ 對測定了黏度1之漿料，混入研磨粒GC＃10000。此處之研磨粒之含量設為整體之10質量%。此種含有研磨粒之漿料是假定為因切削加工而產生切屑之漿料。 使用B型黏度計RB-85L（東機產業（股）製造），以回轉數60 rpm、轉子No.2、液溫25℃進行測定，設為黏度2。 黏度1及黏度2之中，若任一者超過400 mPa．S，則泵負荷變大，故變得難以穩定供給。或者有發生晶圓之脫落之情形。

＜硬塊之生成＞ 將100 mL之漿料收容於容量100 mL之量筒並靜置。48小時後，將玻璃棒（直徑6 mm）以自由落下之方式插入至量筒內之漿料，以目視確認漿料內之玻璃棒之狀態。於玻璃棒之前端到達量筒之底部之情形時，判斷為未生成硬塊；於玻璃棒之前端未到達量筒之底部之情形時，判斷為生成硬塊。 若生成硬塊，則於加工後在晶圓間產生凝聚物而變得難以洗淨。凝聚物阻塞於線及輥之間，而成為引起線之斷線之原因。若生成硬塊，則難以再次分散研磨粒，故停止攪拌之漿料，於其後變得無法使用。

＜起泡抑制＞ 使用於槽填充有8 L之漿料之線鋸加工機WSD-1A（Takatori（股）），對單晶矽之鑄錠（直徑4英寸）進行切片加工。於自加工開始耗費6小時將鑄錠切片而製作晶圓時，以目視確認槽內之泡之有無。 將其結果與黏度1、黏度2及硬塊之產生之結果一併統整於下表。

[表3]

	實施例
1	2	3	4	5	6	7	8	9
黏度1（mPa．s）	327.5	304.0	262.5	240.5	379.0	319.0	182.0	210.0	147.5
黏度2（mPa．s）	270.5	286.5	264.5	260.5	388.0	368.0	319.0	256.0	310.0
硬塊之生成	無	無	無	無	無	無	無	無	無
起泡	抑制	抑制	抑制	抑制	抑制	抑制	抑制	抑制	抑制

[表4]

	比較例
1	2	3	4	5	6	7
黏度1（mPa．s）	365.0	484.0	706.0	291.5	194.5	49.3	184.0
黏度2（mPa．s）	294.0	410.0	706.0	358.0	430.0	131.5	341.5
硬塊之生成	有	有	無	有	有	有	有
起泡	抑制	起泡	起泡	抑制	起泡	起泡	抑制

如上表所示，使用含有聚氧乙烯萘基醚之水溶性切削加工液之實施例之漿料皆未生成硬塊，且起泡亦被抑制。並且，關於黏度1及黏度2，所有漿料均未超過400 mPa．s，可知維持穩定之黏度。

另一方面，於使用不含聚氧乙烯萘基醚之水溶性切削加工液之情形時，如比較例之結果所示，無法獲得同時抑制硬塊之生成並抑制起泡之漿料。自比較例2、5、6之結果可知，即便含有聚氧乙烯芳基苯基醚、乙炔二醇、及聚氧乙烯壬基苯基醚之所謂非離子性界面活性劑，亦無法同時抑制硬塊之生成並抑制起泡。

無

無

Claims (9)

1. 一種水溶性切削加工液，其含有：包含下式（a）表示之聚氧乙烯萘基醚之非離子性界面活性劑，

   

   式（a） （上式中，n為2以上之整數）。
2. 如請求項1之水溶性切削加工液，其中，上述聚氧乙烯萘基醚之含量為上述水溶性切削加工液整體之0.3～35質量%。
3. 如請求項2之水溶性切削加工液，其中，上述水溶性切削加工液含有二醇類及水，且上述水之量為上述水溶性切削加工液整體之40質量%以下。
4. 如請求項3之水溶性切削加工液，其中，上述二醇類係選自由二醇、聚氧烷二醇（polyoxyalkylene glycol）、及二醇醚（glycol ether）所組成之群。
5. 如請求項1至4中任一項之水溶性切削加工液，其進而含有有機酸鹽及無機酸鹽之至少一者。
6. 一種漿料，其含有：請求項1至4中任一項之水溶性切削加工液、及研磨粒。
7. 一種漿料，其含有：請求項5之水溶性切削加工液、及研磨粒。
8. 一種切割方法，其使用請求項6之漿料來切割被切削物。
9. 一種切割方法，其使用請求項7之漿料來切割被切削物。