WO2013113859A1 - Kühl- und/oder schmierflüssigkeiten zur waferherstellung - Google Patents

Kühl- und/oder schmierflüssigkeiten zur waferherstellung Download PDF

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WO2013113859A1
WO2013113859A1 PCT/EP2013/051992 EP2013051992W WO2013113859A1 WO 2013113859 A1 WO2013113859 A1 WO 2013113859A1 EP 2013051992 W EP2013051992 W EP 2013051992W WO 2013113859 A1 WO2013113859 A1 WO 2013113859A1
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cooling
lubricating
atoms
radical
wafers
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PCT/EP2013/051992
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Hans-Peter Seelmann-Eggebert
Sophie Maitro-Vogel
Eva-Maria REIS-WALTHER
Joachim Bentele
Lena ÄLVEBORN-JANSSON
Original Assignee
Basf Se
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    • C10N—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS C10M RELATING TO LUBRICATING COMPOSITIONS
    • C10N2040/00—Specified use or application for which the lubricating composition is intended
    • C10N2040/20—Metal working
    • C10N2040/22—Metal working with essential removal of material, e.g. cutting, grinding or drilling

Definitions

  • the invention relates to the use of modified polyglycols for the production of cooling and / or lubricating fluids, new cooling and / or lubricating fluids, the use of cooling and / or lubricating fluids in the removal of material, in particular when cutting wafers, as well as wafers made with the help of the cutting fluid.
  • Wafers are thin slices of semiconductors that are used, for example, in photovoltaic. From wafers electronic components, especially integrated circuits can be produced. As a rule, the wafers are made of brittle material, for example of silicon, but also of gallium arsenide or cadmium telluride, etc. As a rule, the basis for wafer production are cylindrical or cubic single or polycrystals which are sawn into the individual wafers, the wafers become. Sawing, also referred to as cutting or lapping, is done in practice by wire sawing, using essentially two methods. The so-called loose abrasive wafer cutting is a separation process using a thin wire as a cutting edge and using unbound cutting grains in a carrier liquid.
  • the wire usually has a diameter of 80 to 180 ⁇ . He dips into a slurry of carrier liquid and cutting grain and pulls the cutting grains hanging from the wire surface into the kerf.
  • the cutting grains are used to cut the wafer / lapping object / ingot called ingot into wafers, particles being removed from the solid to be cut.
  • the carrier liquid for the cutting grains is applied as a slurry via a dipping bath, through which the wire runs, as well as generally via nozzles together with the cutting grain.
  • One of the tasks of the carrier liquid is to provide for the adhesion of the cutting grains to the wire and to remove removed particles from the solid to be broken up. Furthermore, the carrier liquid has the task to provide for cooling and the transport of the abrasion through the shegeschlitz.
  • the second method uses diamond-studded wires and cooling fluids.
  • corresponding cooling liquids are called, which contain water for cost reasons and better heat dissipation.
  • the presence of water is technically disadvantageous in itself, since the resulting silicon abrasion reacts with water to form silicates and clumps.
  • corresponding water-containing refrigerants must contain high proportions of glycols and additives, for example dispersants, silicate inhibitors and wetting agents.
  • Corresponding was- Sera-containing coolants and suitable additives are mentioned, for example, in the publications JP 20061 1 1728 A, JP 2004107620 A and JP 2007031502 A.
  • EP 1 757 419 A1 discloses a method for separating a workpiece, for example a wafer, by means of wire sawing, wherein a slurry applied to the wire is used and controlling or controlling the water content of at least part of the gaseous medium surrounding the slurry. It is further known from EP 1 757 419 A1 to use glycols as the carrier substance.
  • EP 0 131 657 A1 and US Pat. No. 4,828,735 disclose water-based lubricants based on polyethers. From the Chinese patent application CN 101205498 A aqueous cutting fluids are also known, wherein a reduction in water absorption is not specified. The compounds specifically listed are polyalkyleneoxy compounds etherified with alcohols having 1 to 4 carbon atoms. From the cited document is not known that corresponding formulations have a particularly advantageous cooling or lubricating effect.
  • a sawing suspension consisting of an abrasive in an aqueous phase which contains one or more water-soluble polymers as thickener.
  • US 2007/0010406 A1 discloses hydroxypolyethers as additives for aqueous cutting fluids which can be used inter alia for the production of silicon wafers.
  • the known cutting fluids for loose and fixed abrasive wafer cutting are generally based on an aqueous basis.
  • the presence of water is disadvantageous because it both causes corrosion and, for example, in the cutting of silicon wafers by reaction of water and silicon hydrogen evolution can take place.
  • the known water-soluble systems can also contain water and attract water due to their hygroscopic properties, so that the same disadvantages can occur as with aqueous systems.
  • the object of the invention was to provide improved cooling and / or lubricating fluids, which in particular lead to a reduction in water absorption and a reduction in the energy required during sawing. Furthermore, the corresponding cooling and / or lubricating fluids should ensure a particularly high heat dissipation and a particularly good lubrication of the wire saw, in particular a diamond wire saw.
  • R 1 Z-valent alkyl radical having 1 to 10 C atoms
  • R 2 is hydrogen and / or monovalent alkyl radical having 1 to 10 C atoms
  • x number from 1 to 8, in particular from 2 to 8,
  • y number from 0.5 to 6, in particular 1 to 4,
  • z number from 1 to 6, in particular 1 to 3, for the production of cooling and / or lubricating fluids for the removal of material, in particular for sawing wafers with a wire saw, with reduced water absorption.
  • the invention further relates to cooling and / or lubricating fluid, comprising at least one compound of general formula I.
  • R 1 [O (EO) x (AO) y R 2 ] z (I) having the following meanings:
  • R 1 is a z-valent alkyl radical having 1 to 10 C atoms,
  • R 2 is hydrogen and / or monovalent alkyl radical having 1 to 10 C atoms
  • x number from 1 to 6, in particular 1 to 4,
  • cooling and / or lubricating fluid has a water content of less than 1 wt .-%.
  • the present invention relates to the use of a cooling and / or lubricating liquid according to the invention for removing material, in particular for sawing wafers with a wire saw, in particular with a diamond wire saw, a method for cutting wafers from an object with a wire saw, wherein the article and / or the cut in the article is cooled and / or lubricated with a cooling and / or lubricating liquid according to the invention, and wafers, in particular silicon wafers, can be produced, in particular produced, by the method according to the invention.
  • Cooling and / or lubricating fluid means that the corresponding liquids in processes for the removal of material as a cooling fluid or as a lubricating fluid or as a liquid, both functions, d. H. Cooling and lubricating, fulfilled, can be used.
  • the compounds according to the invention generally correspond to the general formula I.
  • R 1 is generally z-valent alkyl radical having 1 to 10 C atoms, preferably z-valent alkyl radical having 1 to 8 C atoms, for example z-valent alkyl radical having 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 C-atoms, in particular pentyl, for example 3-methyl-1-butanol, octyl, for example 2-ethyl-hexanol, methyl or butyl, in particular 1-butyl.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein in the formula I
  • R 1 is z-valent alkyl radical having 1 to 6 C atoms, in particular butyl.
  • z-valent means that the radical R 1 can be substituted at z sites by z alkylene oxide radicals of the formula I, ie R 1 is derived from a z-valent alcohol.
  • z in formula I is generally 1 to 6, preferably 1 to 3, particularly preferably 1.
  • R 1 - (OH) z it is therefore preferred to use monohydric to trihydric alcohols R 1 - (OH) z as the basis for the cooling and / or lubricating fluids according to the invention.
  • R 2 is generally hydrogen and / or monovalent alkyl radical having 1 to 10 C atoms, preferably hydrogen.
  • R 1 is a polyvalent radical
  • radical R 2 hydrogen and monovalent alkyl radical having 1 to 10 C atoms can coexist.
  • EO in the formula I is generally ethyleneoxy, ie a radical which forms by ring-opening addition of ethylene oxide onto an alcohol, in particular an alcohol of the formula R 1 -OH or corresponding alkoxylates of these alcohols.
  • x in the formula I generally denotes from 1 to 8, in particular from 2 to 8, for example 1, 1, 5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 6.5, 7, 7.5 or 8. According to the invention, x can be an integer or a fractionally rational number, x describes according to the invention the mean value of the molar amount of ethylene oxide, in each case based on one mol of alcohol R 1 -OH.
  • x is generally a number from 1 to 6, preferably 1 to 4, where x can also be an integer or a fractionally rational number in this case.
  • alcohols R 1 -OH are used as the basis for the preparation of the polyglycols used according to the invention. It is also possible according to the invention that alcohols R 1 -OH already having one, two, three or four equivalents of ethylene oxide, ie the corresponding mono-, di- or triglycols of the alcohols R 1 -OH, are used. It can therefore also preferred mono or diglycols of the alcohols R 1 OH such as Butylmonoglykol (BMG) or butyldiglycol (BDG) which serve as the starting alcohol.
  • BMG Butylmonoglykol
  • BDG butyldiglycol
  • AO in the formula I generally denotes alkyleneoxy radical having 3 to 10 C atoms, preferably propyleneoxy radical (PO), butyleneoxy radical (BuO) and / or pentyleneoxy radical (PeO), ie radicals which are prepared by ring-opening addition of propylene oxide, butylene oxide and or pentylene oxide, to an alcohol, in particular to an alcohol of the formula R 1 -OH, or corresponding alkoxylates of these alcohols form.
  • PO propyleneoxy radical
  • BuO butyleneoxy radical
  • PeO pentyleneoxy radical
  • alcohols R 1 -OH which have already been reacted with one, two, three or four equivalents of alkyleneene oxide (AO), ie the corresponding mono-, di- or trialkylene glycols of the alcohols R 1 -OH to be used the. It may therefore be preferred also alkylalkylene glycols such.
  • alkylalkylene glycols such as methyldipropylene glycol (MDP) can be used as starting alcohols.
  • y in the formula I is generally from 0.5 to 6, in particular from 1 to 4, for example 0.5, 1, 1, 5, 2, 2.5, 3, 3.5 or 4.
  • y can be one be integer or a fractionally rational number
  • y describes according to the invention the mean value of the molar amount of alkylene oxide, each based on one mole of alcohol R 1 -OH. Since according to the invention a distribution of corresponding molecules with different amounts of alkylene oxide can be present, broken rational numbers can also be determined for y. The determination of y is generally carried out by methods known to those skilled in the art, for example gel permeation chromatography, HPLC and / or NMR spectroscopy.
  • the recurring units (EO) and (AO) can be present as a block or randomly distributed (random). In a preferred embodiment, they are statistically distributed. In the case of a distribution as a block or statistically, one or more (EO) molecules or one or more (AO) molecules may be initially bound to the alcohol R 1 -OH.
  • the cooling and / or lubricating liquids consist of the compound of the formula I.
  • the molecular weight of the compound of the formula I is preferably from 120 to 800 g / mol.
  • Very particularly preferred compounds of the formula I are selected from the group consisting of (3-methyl-1-butanol) - (PO) i, 5 - (EO) 5 , o, preferably prepared in block-mode, (2-ethyl) hexanol) - (PO) i, 0 - (EO) 5, o, preferably made in a block driving manner (methyl-diethylene glycol) - (PEO) 2, O- (EO) 6, o, preferably made in a block mode of operation , (1-butyl-monoglycol) - (PO) 3 , o- (EO) 2.5, preferably prepared in random mode, (1-butyltriglycol) - (PO) 3 , 0 and mixtures thereof.
  • the indicated general and preferred embodiments of the compounds of the formula I apply independently of one another for the use according to the invention and for the cooling and / or lubricating liquids according to the invention per se.
  • the cooling and / or lubricating fluids according to the invention are characterized in particular by the fact that they lubricate particularly well when used for the removal of material. This can for example be determined by how high the abrasion of a stainless steel cylinder when using the lubricating fluid.
  • the abrasion behavior via the weight loss of a cylinder certainly.
  • the weight loss is given in mg and is directly proportional to the lubricity of the cooling and lubricating fluid used in the invention.
  • the abrasion is according to the invention preferably less than 60 mg, preferably less than 50 mg, more preferably less than 45 mg, each measured as a weight reduction of the stainless steel cylinder used, measured on a balance according to Reichert.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, the attrition being less than 60 mg, preferably less than 50 mg, more preferably less than 45 mg, each measured as the weight loss of the stainless steel cylinder used, measured on a Reichert balance.
  • the present invention therefore preferably also relates to the cooling and / or lubricating fluid according to the invention, the abrasion being less than 60 mg, preferably less than 50 mg, more preferably less than 45 mg, each measured as the weight decrease of the stainless steel cylinder used, measured on a balance Reichert, amounts to.
  • the contact angle of the cooling and / or lubricating liquids on V2A steel at 25 ° C. after one second is preferably 10 to 40 °, particularly preferably 10 to 35 °.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the contact angle of the cooling and / or lubricating liquids on V2A steel at 25 ° C after one second 10 to 40 °, preferably 10 to 35 °.
  • the viscosity of the cooling and / or lubricating liquids at 20 ° C. is preferably 15 to 120 mPas, particularly preferably 20 to 110 mPas, very particularly preferably 38 to 110 mPas.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the viscosity of the cooling and / or lubricating liquids at 20 ° C. is preferably 15 to 120 mPas, particularly preferably 20 to 10 mPas, very particularly preferably 38 to 1 10 mPas.
  • the cooling and / or lubricating liquids according to the invention can contain not only a compound of the formula I but also mixtures of compounds of the formula I.
  • the stated general and preferred properties of the compounds of the general formula I and the use according to the invention also apply, independently of one another, to the cooling and / or lubricating liquids according to the invention per se.
  • the preparation of compounds of formula I per se is known, see, for. Nonionic Surfactants, edited by Martin J. Schick, Volume 2, Chapter 4 (Marcel Dekker, Inc., New York 1967).
  • the coolants and / or lubricants according to the invention can generally be used in all methods known to the person skilled in the art for removing material, in particular for sawing wafers with a wire saw.
  • the cooling and / or lubricating fluids according to the invention are preferably used in the so-called loose abrasive wafer ct / ii / ng process or the fixed abrasive wafer ct / ii / ng process.
  • the loose abrasive wafer ct / ii / ng process is known per se to the person skilled in the art.
  • the formulation in addition to at least one compound according to formula I for sawing abrasives, and optionally further defined below in more detail additives.
  • the usual abrasives in particular grinding and / or cutting grains, can be used, for example metal, metal or semimetal, carbide, nitride, oxide, boride or diamond grains.
  • Particularly preferred cutting grains are carbide and boride, in particular silicon carbide (SiC) grains.
  • the cutting grains preferably have an adapted geometry, depending on the materials and the wafers to be cut; a preferred particle size is between 0.5 and 50 ⁇ m.
  • the cutting grains may be in heterodisperse or homodisperse form.
  • the cutting grains are contained in the cooling and / or lubricating liquid preferably in a concentration of 25 to 60 wt .-%, in particular from 40 to 50 wt .-%.
  • the cooling and / or lubricating liquid is particularly preferably used in a fixed abrasive wafer ct / ii / ng process, in particular using a diamond wire saw.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the cooling and / or lubricating fluid is used in a fixed abrasive wafer ct / ii / ng process, in particular using a diamond wire saw.
  • the wafer to be produced contains a semiconductive material, in particular silicon, GaAs, CdTe or ceramic, particularly preferably the wafer Of a semiconducting material, in particular silicon, GaAs, CdTe or ceramic, particularly preferred is monocrystalline and polycrystalline silicon, most preferably monocrystalline silicon.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the wafer contains a semiconductive material, in particular silicon, in particular consisting of silicon.
  • These wafers are made from cylindrical or cuboid blocks of the corresponding semiconducting material by sawing with a wire saw. According to the invention, it is possible for these blocks to be mono- or polycrystalline.
  • the cooling and lubricating liquids according to the invention are used in a fixed abrasive wafer caking / ng process, monocrystalline or polycrystalline blocks of semiconducting material can be processed according to the invention.
  • the cooling and / or lubricating liquid contains, in addition to one or more compounds) of general formula I, no further ingredients, ie. H.
  • the cooling and / or lubricating fluid according to the invention consists of one or more compound (s) of the general formula I.
  • the cooling and / or lubricating fluid used according to the invention may contain from 1 to 50% by weight of water.
  • the cooling and / or lubricating fluid used has a water content of less than 1 wt .-%, more preferably less than 0.5 wt .-%, most preferably less than 0.1 wt .-%, on ,
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the cooling and / or lubricating fluid has a water content of less than 1% by weight, preferably less than 0.5% by weight, particularly preferably less than 0.1% by weight. %, having.
  • the cooling and / or lubricating fluid used has a water content of less than 1% by weight, more preferably less than 0.5% by weight, very particularly preferably less than 0.1% by weight, and is used in a fixed abrasive wafer ct / ii / ng process, in particular using a diamond wire saw.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the cooling and / or lubricating fluid has a water content of less than 1 Wt .-%, more preferably less than 0.5 wt .-%, most preferably less than 0.1 wt .-%, and in a fixed abrasive wafer ci / ff / ng method, in particular using a Diamond wire saw, is used. Furthermore, the cooling and / or lubricating fluids according to the invention have a reduced water absorption.
  • the water absorption is for example 0 to 16 wt .-%, preferably 0.1 to 12 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 1 1 wt .-%, in each case by difference weighing after 7 hours of storage at 38 ° C and 78% iger relative humidity determined.
  • the water content of the coolant and / or lubricant according to the invention can be determined by methods known to the person skilled in the art.
  • a lower limit for the water content is, for example, more than 1 ppm by weight, more preferably more than 10 ppm by weight.
  • the advantage of the invention that the cooling and / or lubricating fluid is used with the said particularly low water contents, is that can be formed by the absence of water from the abraded silicon particles no silicates.
  • the silicates make it difficult to work up the used cooling and / or lubricating fluids and therefore make it difficult to recycle these fluids. In the absence of silicates recycling, especially of the silicon abrasion is much easier.
  • the present invention therefore preferably relates to the use according to the invention, wherein the cooling and / or lubricating fluids are worked up and / or recycled after the removal of the material, in particular after sawing of wafers with a wire saw, for separating the resulting abrasion.
  • cooling and / or lubricating fluids according to the invention is that no additives have to be added which, for example, prevent silicate formation or should bring about a better lubricating effect. This circumstance also facilitates recycling of the liquids.
  • polycrystalline wafers which optionally have an irregular crystal structure and inclusions of, for example, SiC, are produced in the fixed abrasive wafer ct / ii / ng process by means of the cooling and / or lubricating fluids according to the invention.
  • this is possible because the cooling and / or lubricating fluids according to the invention have a greatly improved lubricating effect.
  • the cooling and / or lubricating fluids according to the invention have the advantage that they are readily water-soluble, ie after sawing the wafers they can be easily cleaned by rinsing with water or aqueous solutions.
  • the cooling and / or lubricating liquids according to the invention are used as aqueous formulations having a water content of, for example, 1 to 50% by weight, additives are preferably added to the formulations.
  • additives are known per se to the person skilled in the art and are described below:
  • alkylene alcohols based on ethylene oxides, propylene oxides or copolymers of ethylene and propylene oxides are present, preferably having a molecular weight of from 200 to 800 g / mol.
  • Alkylene glycols 10 to 90, especially 20 to 60 parts by weight
  • Wetting agent 1 to 100, especially 10 to 40 parts by weight
  • Dispersant 0.1 to 20, especially 0.5 to 10 parts by weight
  • Corrosion inhibitor 0.1 to 10, in particular 0.1 to 3 parts by weight
  • additives 0.05 to 10, in particular 0.1 to 5 parts by weight
  • wetting Agents In addition to the compounds of the formula I to be used according to the invention, it is possible to use further wetting agents, in particular (1) poly (oxyalkylene) derivatives of
  • sorbitan esters e.g. Poly (oxyethylene) sorbitan monolaurate, poly (oxyethylene) sorbitan monooleate, (poly (oxyethylene) sorbitan trioleate)
  • fatty amines e.g. Tallow aminooxyethylates, soya aminooxyethylates,
  • castor oil e.g. Rizinusöloxyethylate
  • alkanolamides e.g. coconut oil alkanolamidooxyethylates
  • fatty acids e.g., oleic acid oxyethylates, lauric acid oxyethylates, oxyethylated oxyethylates
  • glycerol compounds e.g. B.
  • Quaternary connections e.g. B.
  • nonionic, cationic, anionic or amphoteric wetting agents are in particular alkoxylated C 4 - to C 2 2 alcohols such as fatty alcohol alkoxylates or oxoalcohol alkoxylates. These may be alkoxylated with ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide. Suitable wetting agents here are all alkoxylated alcohols which contain at least two molecules of one of the abovementioned alkylene oxides added. In this context, block polymers of ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide are suitable or adducts which contain said alkylene oxides in random or blockwise distribution.
  • the nonionic wetting agents generally contain 2 to 50, preferably 3 to 20 moles of at least one alkylene oxide.
  • the alcohols preferably have 10 to 18 carbon atoms.
  • the alkoxylates have a broad or narrow alkylene oxide homolog distribution; - Alkylphenolalkoxylate as Alkylphenolethoxylate with C 6 - to Cu-alkyl chains and 5 to 30 alkylene oxide units;
  • Alkylpolyglucosides having 8 to 22, preferably 10 to 18 carbon atoms in the alkyl chain and generally 1 to 20, preferably 1, 1 to 5, glucoside units Sorbitanalkanoate, also alkoxylated;
  • N-alkylglucamides fatty acid alkoxylates, fatty acid amine alkoxylates, fatty acid alkoxylates, fatty acid alkanolamide alkoxylates, alkoxylated, block copolymers of ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide, polyisobutene ethoxylates, polyisobutene-maleic anhydride derivatives, optionally alkoxylated monoglycerides, glycerol monostearates, sorbitan esters and bisglycerides ,
  • Particularly suitable nonionic wetting agents are alkyl alkoxylates or mixtures of alkyl alkoxylates, as described, for example, in DE-A 102 43 363, DE-A 102 43 361, DE-A 102 43 360, DE-A 102 43 365, DE-A 102 43 366, DE-A 102 43 362 or in DE-A 43 25 237 are described. These are alkoxylation products obtained by reacting alkanols with alkylene oxides in the presence of alkoxylation catalysts or mixtures of alkoxylation products.
  • Particularly suitable starter alcohols are the so-called Guerbet alcohols, in particular ethylhexanol, propylheptanol and butyloctanol.
  • propylheptanol Particularly preferred is propylheptanol.
  • Preferred alkylene oxides are propylene oxide and ethylene oxide, with alkyl alkoxylates with direct attachment of a preferably short Poylypropylenoxidblocks to the starter alcohol, as described for example in DE-A 102 43 365, are particularly preferred because of their low residual alcohol content and good biodegradability.
  • a preferred class of suitable nonionic wetting agents are the alcohol alkoxylates of the general formula (Nl)
  • R 1 is at least single branched C 4-22 -alkyl or -alkylphenol
  • R 2 is C 3-4 -alkyl
  • R 5 is Ci-4-alkyl
  • R 6 is methyl or ethyl n mean value from 1 to 50
  • m mean value from 0 to 20, preferably 0.5 to 20
  • r mean value from 0 to 50
  • s mean value from 0 to 50
  • m is at least 0.5 when R 5 is methyl or ethyl or r is 0.
  • It may also be a mixture of 20 to 95 wt .-%, preferably 30 to 95 wt .-% of at least one above alcohol alkoxylate and 5 to 80 wt .-%, preferably 5 to 70 wt .-%, of a corresponding alcohol alkoxylate, in which R 1, however, is an unbranched alkyl radical having the same carbon number act.
  • R 3 is branched or unbranched C 4- 22 alkyl or -alkylphenol
  • R 4 is C 3-4 alkyl
  • R 2 is preferably propyl, in particular n-propyl.
  • n has an average value of 4 to 15, particularly preferably 6 to 12, in particular 7 to 10.
  • m has an average value of 0.5 to 4, particularly preferably 0.5 to 2, in particular 1 to 2.
  • the radical R 1 is preferably C 8- i 5 -, more preferably C 8- i 3 -, in particular C 8- i 2 - alkyl radical which is at least simply branched. There may also be multiple branches.
  • R 5 is preferably methyl or ethyl, especially methyl.
  • R 6 is preferably ethyl.
  • oxo alcohols which have a proportion of linear and a proportion of branched alcohol chains.
  • a Ci 3 / i 5 -Oxoalkohol often about 60 wt .-% of completely linear alcohol chains, but also about 40 wt .-% of a-methyl-branched and C> 2 -branched alcohol chains.
  • R 3 is preferably a branched or unbranched C 8 15 alkyl group, particularly preferably a branched or unbranched C 8 i 3 alkyl radical and especially a branched or unbranched C 8 to 12 alkyl.
  • R 4 is preferably propyl, especially n-propyl.
  • p preferably has an average value of 4 to 15, particularly preferably an average value of 6 to 12 and in particular a mean value of 7 to 10.
  • q preferably has an average value of 0.5 to 4, particularly preferably 0.5 to 2, in particular 1 to 2.
  • the alcohol alkoxylates of the general formula (NN) may also be present as mixtures with unbranched and branched alcohol radicals.
  • Alcohol components on which the alcohol alkoxylates are based are not only pure alkanols, but also homologous mixtures having a range of carbon atoms. Examples are C 8 / i 0 alkanols, Cio / 12 alkanols, C 3 / i5-alkanols, Ci2 / i5-alkanols. It is also possible to mix several alkanols.
  • alkanol alkoxylates or mixtures are preferably prepared by reacting alcohols of the general formula R 1 -OH or R 3 -OH or mixtures of corresponding branched and unbranched alcohols, optionally first with C 3 - 6 alkylene, then with ethylene oxide and subsequently optionally with C 3-4 -alkylene oxide and then with a corresponding C 5 - 6 - alkylene oxide.
  • the alkoxylations are preferably carried out in the presence of alkoxylation catalysts.
  • basic catalysts such as potassium hydroxide are used.
  • special alkoxylation catalysts such as modified bentonites or hydrotalcites, as described, for example, in WO 95/04024. the statistical distribution of the amounts of incorporated alkylene oxides can be greatly restricted, so that one obtains "narrow-range" alkoxylates.
  • alkoxylate mixtures containing alkoxylates of the general formula (NIM) are provided.
  • B each independently C 3- io alkyleneoxy, preferably propyleneoxy, butyleneoxy, pentyleneoxy or mixtures thereof, where groups A and B are present in the form of blocks in the stated sequence, p is a number from 0 to 10 n is a number greater than 0 to 20, m number greater than 0 to 20 q number greater than 0 to 10 p + n + m + q at least 1 being
  • alkoxylates A2 1 to 30 wt .-% alkoxylates A2, in which C 5 Hn has the meaning C2H 5 CH (CI-l3) Cl-l2 and / or CH 3 CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 , in the mixture.
  • p is a number from 0 to 10, preferably 0 to 5, in particular 0 to 3. If blocks (B) p are present, p is preferably a number from 0.1 to 10, particularly preferably 0, 5 to 5, in particular 1 to 3.
  • n is preferably a number in the range of 0.25 to 10, especially 0.5 to 7
  • m is preferably a number in the range of 2 to 10, especially 3 to 6.
  • B is preferably propyleneoxy and / or butyleneoxy, especially propyleneoxy at both positions.
  • q is preferably a number in the range from 1 to 5, particularly preferably in the range from 2 to 3.
  • the sum p + n + m + q is at least 1, preferably 3 to 25, particularly preferably 5 to 15, in particular 7 to 13.
  • the alkoxylates preferably contain 3 or 4 alkylene oxide blocks.
  • the alcohol residue is then initially followed by ethyleneoxy units, followed by propylene oxide units and subsequently ethyleneoxy units.
  • the alcohol radical is then initially followed by propyleneoxy units, then ethyleneoxy units, then propyleneoxy units and finally ethyleneoxy units.
  • the other indicated alkyleneoxy units may also be present.
  • p, n, m and q denote an average value, which results as an average for the alkoxylates. Therefore, p, n, m, q can also differ from integer values.
  • alkoxylate mixtures are obtained by alkoxylation of the underlying alcohols C 5 H 11 CH (C 3 H 7 ) CH 2 0H.
  • the starting alcohols can be mixed from the individual components, resulting in the ratio according to the invention. They can be prepared by aldol condensation of valeraldehyde and subsequent hydrogenation.
  • 2-propylheptanol can be prepared by condensation of 1-pentanol (as a mixture of the corresponding methylbutanols-1) in the presence of KOH at elevated temperatures, see eg Marcel Guerbet, CR. Acad Be Paris 128, 51 1, 1002 (1899). Furthermore, Römpp, Chemie Lexikon, 9th edition, Georg Thieme Verlag Stuttgart, and the quotations mentioned therein and Tetrahedron, Vol. 23, pages 1723-1733, should be noted.
  • the radical C 5 Hn can have the meaning n-CsHn, C 2 H 5 CH (CH 3 ) CH 2 or CH 3 CH (CH 3 ) CH 2 CH 2 .
  • the alkoxylates are mixtures in which
  • the radical C 3 H 7 preferably has the meaning nC 3 H 7 .
  • R denotes an iso-tridecyl radical
  • n is the number 3 or 4 or
  • n stands for the number 2 and
  • x and y independently of one another represent numbers from 1 to 20,
  • Another suitable nonionic surfactant class are end-capped alcohol alkoxylates, especially of the aforementioned alcohol alkoxylates.
  • it is the corresponding end-capped alcohol alkoxylates of the alcohol alkoxylates of the general formulas (Nl), (NN), (NIM) and (NV).
  • the endcapping can, for example, dialkyl sulfate, CMO alkyl halides, Ci-i 0 -Phenylhalogenide, preferably chlorides, bromides, particularly preferably cyclohexyl chloride, cyclohexyl bromide, phenyl chloride or phenyl bromide take place.
  • R ' is hydrogen or CC 2 o-alkyl
  • R "and R m are identical or different and are each independently hydrogen, methyl or ethyl
  • R IV is C 1 -C 10 -alkyl, preferably C 1 -C 4 -alkyl, or cyclohexyl or phenyl, r m 'and n' are the same or different and are greater than or equal to 0,
  • nonionic surfactants are alkyl polyglucosides having preferably 6 to 22, more preferably 10 to 18, carbon atoms in the alkyl chain. These compounds generally contain 1 to 20, preferably 1, 1 to 5 glucoside units.
  • Further suitable nonionic wetting agents are the end-capped fatty acid amide alkoxylates of the general formula ## STR1 ## known from WO-A 95/1 1225
  • Examples of such compounds are the reaction products of n-butyltriglycolamine of the formula H 2 N- (CH 2 -CH 2 -O) 3 -C 4 H 9 with dodecanoic acid methyl ester with a commercial mixture of saturated C 8 or the reaction products of ethyltetraglycolamine of the formula H 2 N- (CH 2 CI-L2-0) 4- C 2 H 5 - to C 8 esters -Fettklad-.
  • nonionic wetting agents are polyhydroxy or polyalkoxy fatty acid derivatives such as polyhydroxy fatty acid amides, N-alkoxy or N-aryloxy polyhydroxy fatty acid amides, fatty acid amide ethoxylates, especially end group-capped fatty acid alkanolamide alkoxylates.
  • polyhydroxy or polyalkoxy fatty acid derivatives such as polyhydroxy fatty acid amides, N-alkoxy or N-aryloxy polyhydroxy fatty acid amides, fatty acid amide ethoxylates, especially end group-capped fatty acid alkanolamide alkoxylates.
  • Pluronic ® grades further are block copolymers of ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide are suitable as nonionic surfactants.
  • triblock copolymers having a molecular weight of more than 8,000 and a polyethylene content of from 60 to 85% by weight, based on the triblock copolymer.
  • Pluronic F127, Pluronic F108 and Pluronic F98 are particularly commercially available under the designations Pluronic F127, Pluronic F108 and Pluronic F98, each from BASF Corp., and described in WO 01/47472 A2, the entire disclosure of which is incorporated by reference into the present invention.
  • block copolymers of ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide which are closed on one or two sides, can preferably also be used.
  • a one-sided closure can be achieved, for example, by using as the starting compound for the reaction with an alkylene oxide an alcohol, in particular a C-22-alkyl alcohol, for example methanol.
  • the two-sided end group closure by reaction of the free block copolymer with dialkyl sulfate, Ci-10-alkyl halides, Ci-i 0 phenyl halides, preferably chlorides, bromides, particularly preferably cyclohexyl chloride, cyclohexyl bromide, phenyl chloride or phenyl bromide effect ,
  • nonionic wetting agents may be used individually nonionic wetting agents or a combination of different nonionic surfactants. It is possible to use nonionic wetting agents of only one class, in particular only alkoxylated C 4 - to C 2 2 -alcohols. Alternatively, one can also use wetting agent mixtures from different classes. The concentration of nonionic wetting agent in the composition of the invention may vary depending on the conditions of leaching, in particular depending on the material to be leached.
  • Suitable anionic wetting agents are alkanesulfonates such as C 8 - to C 2 4-, preferably cio to cis-alkanesulfonates and soaps such as the Na and K salts of saturated and / or unsaturated C 8 to C 2 4 carboxylic acids.
  • Suitable anionic wetting agents are linear C 8 - to C 2 o-alkylbenzenesulfonates ("LAS"), preferably linear C 9 - to C 3 -alkylbenzenesulfonates and -alkyltoluenesulfonates.
  • LAS o-alkylbenzenesulfonates
  • Dispersants / scale inhibitors at least one dispersant, for example selected from the group consisting of salts of naphthalenesulfonic acids, condensation products of naphthalenesulfonic acids and formaldehyde and also polycarboxylates, can be used.
  • Appropriate dispersing agents are commercially available for example under the trade name Tamol ®, Sokalan ® and Nekal ® from BASF SE as well as under the trade name Solsperse ® from Lubrizol.
  • these dispersants can also act as scale inhibitors (coating inhibitors), since they disperse the calcium carbonate CaCO 3 forming in the alkaline medium and thus prevent, for example, clogging of nozzles or deposit formation in pipelines.
  • the composition according to the invention may additionally contain at least one further scaling inhibitor. Suitable scale inhibitors are described, for example, in WO 04/099092 which describes (meth) acrylic acid copolymers which
  • the (meth) acrylic acid copolymers provided according to WO 04/099092 preferably have a weight-average molecular weight of the sulfone-containing polymer of from 1 000 to 20 000 g / mol and can preferably be prepared by the following process steps: (1) free-radical polymerization of (meth) acrylic acid in the presence of isopropanol and optionally water, resulting in a polymer I, and
  • EDTA EDTA
  • DTPA diethylenetriamine pentaacetic acid
  • polyacrylates Polyaspartic acids or according to DE-A-44 34 463 modified polyaspartic acids,
  • Naphthylamine polycarboxylates (according to EP 0 538 969),
  • Particularly preferred dispersants are polyacrylic acid, for example, the solar kalan ® types, BASF SE and polyaspartic acids, in particular .beta.-polyaspartic acids with a molecular weight of 2,000 to 10,000 g / mol.
  • Preferred as polymeric compounds containing carboxylic acid groups are the acrylic acid homopolymers specified in EP 2 083 067 A1. These preferably have a number-average molecular weight in the range from 1000 to 50,000, more preferably from 1,500 to 20,000.
  • Homopolymers of acrylic acid which are particularly suitable as polymeric compounds containing carboxylic acid groups are the Sokalan® PA grades from BASF SE.
  • Suitable polymeric compounds containing carboxylic acid groups are also oligomaleic acids, as described, for example, in EP-A 451 508 and EP-A 396 303.
  • polymeric compounds containing carboxylic acid groups are copolymers which contain in copolymerized form as monomer A) at least one unsaturated mono- or dicarboxylic acid or a dicarboxylic acid anhydride or a salt thereof and at least one comonomer B).
  • the monomer A) is selected from C 3 - Cio-monocarboxylic acids, salts of C 3 -C 0 monocarboxylic acids, C 4 -C 8 - dicarboxylic acids, anhydrides of C 4 -C 8 dicarboxylic acids, salts of C 4 -C 8 - Dicarboxylic acids and mixtures thereof.
  • Monomers A) in salt form are preferably used in the form of their water-soluble salts, in particular the alkali metal salts, such as potassium and especially sodium salts or ammonium salts.
  • the monomers A) may each be wholly or partially in anhydride form. Of course, it is also possible to use mixtures of the monomers A).
  • the monomers (A) are preferably selected from acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, vinylacetic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid, citra- citric acid, citraconic anhydride, itaconic acid and mixtures thereof.
  • Particularly preferred monomers (A) are acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, maleic anhydride and mixtures thereof.
  • These copolymers preferably comprise at least one monomer A) in an amount of from 5 to 95% by weight, particularly preferably from 20 to 80% by weight, in particular from 30 to 70% by weight, based on the total weight of the monomers used for the polymerization, in copolymerized form.
  • Corrosion inhibitors As corrosion inhibitors z. B. in WO 2008/071582 A1 specified means, for. B. carboxylic acids. These can be straight-chain or branched. Mixtures of various carboxylic acids may be particularly preferred. Caprylic acid, ethylhexanoic acid, isononanoic acid and isodecanoic acid are particularly preferred carboxylic acids. Since anticorrosive emulsions are often neutral to slightly alkaline, it may be advantageous to use the carboxylic acids at least partially in neutralized form, ie as a salt. Particularly suitable for neutralization are sodium and / or potassium hydroxide, as well as alkanolamines.
  • dialkanolamines are particularly preferred because of the danger of formation of nitrosamines.
  • dialkanolamines can also be used alone or together with mono- and / or trialkanolamines for neutralization.
  • Suitable corrosion inhibitors are, in particular: aliphatic carboxylic acid amides having 14 to 36 carbon atoms, for example myristic acid amide, palmitic acid amide and oleic acid amide; Alkenylsuccinamides having 6 to 36 carbon atoms, for example octenylsuccinamide, dodecenylsuccinamide; Mercatobenzothiazole.
  • Particularly preferred corrosion inhibitors are alkylene oxide adducts with aliphatic amines, particularly triethanolamine and ethylenediamine adducts with 2 to 8 mol% of propylene oxide.
  • Complexing agents are compounds that bind cations. Typical examples are: EDTA ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-ethylenediaminetetraacetic acid), NTA ( ⁇ , ⁇ , ⁇ -nitrilotriacetic acid), MGDA (2-methyl-glycine-N, N-diacetic acid), GLDA (glutamic acid diacetate), AS DA (asparagine diacetic acid), IDS (iminodisuccinate), HEIDA (hydroxyethyl imine diacetate), EDDS (ethylenediamine disuccinate), citric acid, oxodisuccinic acid, and butanetetra- Racarboxylic acid or its completely or partially neutralized alkali metal or ammonium salts.
  • EDTA ⁇ , ⁇ , ⁇ ', ⁇ '-ethylenediaminetetraacetic acid
  • NTA ⁇ , ⁇ , ⁇ -nitrilotriacetic acid
  • Particularly suitable additives are scaling inhibitors for silicates. These are preferably alkoxylation products of amines, particularly preferably alkylenediamines, as described by BASF Corp. And BASF SE are sold under the trade name Tetro- nic ®. As a very particularly suitable Tetronic ® has 90R4 BASF Corp. proved.
  • adhesion promoters are, for example, the amphiphilic water-soluble alkoxylated polyalkyleneimines of the general formula AI given in WO 2006/108856 A2
  • R1 is 1, 2-propylene, 1, 2-butylene and / or 1, 2-isobutylene
  • R3 1, 2-propylene
  • R4 is the same or different radicals: hydrogen; C1-C4 alkyl;
  • x, y, z are each a number from 2 to 150, where the sum x + y + z is a number from
  • Alkyleniminhimen corresponds to an average molecular weight Mw of the polyalkylen lenimins before the alkoxylation of 300 to 10,000 corresponds;
  • n is a rational number from 0 to 2;
  • n is a rational number from 6 to 18;
  • the present invention also relates to a cooling and / or lubricating fluid containing at least one compound of general formula I.
  • R 1 Z-valent alkyl radical having 1 to 10 C atoms
  • R 2 is hydrogen or monovalent alkyl radical having 1 to 10 C atoms
  • x number from 1 to 8, in particular from 2 to 8,
  • y number from 0.5 to 6, in particular 1 to 4,
  • cooling and / or lubricating fluid has a water content of less than 1 wt .-%.
  • the present invention relates to the cooling and / or lubricating fluid according to the invention, wherein R 1 is butyl.
  • the present invention also relates to the use of a cooling and / or lubricating liquid according to the invention for removing material, in particular for sawing wafers with a wire saw, in particular with a diamond wire saw.
  • a cooling and / or lubricating liquid according to the invention for removing material, in particular for sawing wafers with a wire saw, in particular with a diamond wire saw.
  • the present invention also relates to a method for cutting wafers from an article, in particular a block, ingot or cylinder of a semiconductive material, for example silicon, GaAs, CdTe and ceramics, in particular silicon blocks, silicon ingots or silicon cylinders with a wire saw, wherein the article and / or the cut in the article is cooled and / or lubricated with a cooling and / or lubricating liquid according to the invention as defined above.
  • a semiconductive material for example silicon, GaAs, CdTe and ceramics, in particular silicon blocks, silicon ingots or silicon cylinders with a wire saw
  • the present invention also relates to a wafer, in particular silicon wafer, producible, in particular produced, with the inventive method.
  • Wafers produced in accordance with the invention are characterized by the fact that they have less hairline cracks than wafers produced by prior art methods due to the method according to the invention for their production. This results in a lower risk of breakage.
  • the wafers have a more uniform surface with fewer grooves than wafers produced according to the prior art.
  • the cooling and / or lubricating fluid according to the invention and the method according to the invention for cutting are particularly suitable for sawing bars, blocks or cylinders (ingots) of monocrystalline or polycrystalline silicon monocrystals or polycrystals, GaAs, CdTs and other semiconductors and ceramics.
  • the cooling and / or lubricating fluid according to the invention can preferably be used as an anhydrous formulation without further additives, and is therefore outstandingly suitable for reprocessing by chemical-technical wet work-up, for example according to WO 02/40407 A1 and EP 1 390 184 A1.
  • Examples C1 to C5 are examples according to the invention, examples C6 and C7 are comparative examples; n. b. does not mean determined;
  • C6 and C7 The properties of the cooling and / or lubricating fluids C1 to C5 according to the invention are summarized in Table 2. For comparison, 2 non-inventive examples are listed (C6 and C7), which are used industrially as cutting fluids (market standard). C7 contains 80% by weight of propylene glycol, 18% by weight of water and 2% by weight of unspecified or analyzed additives.
  • the water absorption of the cooling and / or lubricating liquids is determined after their storage in a C0 2 -lnkubator the type Heraeus BBD 6220, at 38 ° C and 78% relative humidity after a period of 7 h.
  • 1 g of cutting fluid is inserted into Petri dishes with an inner diameter of 60 mm. puts. In each case, the mean value of a double determination is determined.
  • the water absorption is given in percent by weight increase based on weight.
  • the viscosity of the cutting fluids is determined at 20 ° C with a Brookfield LVDV-III Ultra Device (spindle V-73). The viscosity is given in mPas.
  • the contact angle of the cutting fluids is at 25 ° C one second after drop application on a steel plate made of V2A steel whose surface is rinsed with water and acetone and then dried in air, determined.
  • a video-supported high-speed contact angle measuring device from Dataphysics Instruments GmbH, Filderstadt is used.
  • the unit of the contact angle is given in degrees [°].
  • the abrasion behavior is determined on a balance of the designation MDD2, Hermann Reichert Maschinenbau, Heidenhof Backnang, at a load of 300 N and a running distance of 1 10 m in one minute on a stainless steel cylinder for bearings bearing the designation Needle Bearing ZRO.12x18.
  • the cylinders are purchased from Timken Company, Canton / Ohio / USA. In each case a double mood is carried out and the mean value of the weight loss of the cylinder is determined. The weight loss is given in mg.

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Abstract

Die Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Polyglykolen zur Herstellung von Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten, neue Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten, die Verwendung der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten beim Abtragen von Werkstoff, insbesondere beim Schneiden von Wafern, sowie mit Hilfe der Schneidflüssigkeit hergestellte Wafer.

Description

Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten zur Waferherstellung Beschreibung Die Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Polyglykolen zur Herstellung von Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten, neue Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten, die Verwendung der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten beim Abtragen von Werkstoff, insbesondere beim Schneiden von Wafern, sowie mit Hilfe der Schneidflüssigkeit hergestellte Wafer.
Wafer sind dünne Scheiben aus Halbleitern, die beispielsweise in der Photovoltaic verwendet werden. Aus Wafern können elektronische Bauelemente, vor allem integrierte Schaltkreise hergestellt werden. Die Wafer bestehen in der Regel aus sprödem Material, beispielsweise aus Silizium, aber auch aus Galliumarsenid oder Cadmiumtel- lurid usw. Basis für die Waferherstellung sind in der Regel zylinderförmige oder kubische Ein- oder Polykristalle, die in die einzelnen Scheiben, die Wafer, gesägt werden. Das Sägen, auch als Schneiden oder Läppen bezeichnet, erfolgt in der Praxis durch Drahtsägen, wobei im Wesentlichen zwei Verfahren angewendet werden. Bei dem sogenannten loose abrasive wafer cutting handelt es sich um ein Trennverfahren unter Verwendung eines dünnen Drahtes als Schneide und unter Verwendung von ungebundenen Schneidkörnern in einer Trägerflüssigkeit. Der Draht hat in der Regel einen Durchmesser von 80 bis 180 μηη. Er taucht in eine Slurry aus Trägerflüssigkeit und Schneidkorn ein und zieht die an der Drahtoberfläche festhängenden Schneidkör- ner in den Sägespalt ein. Durch die Schneidkörner wird der zu sägende/läppende Gegenstand/Siliziumblock - Ingot genannt - in Wafer geschnitten, wobei Partikel aus dem zu schneidenden Festkörper abgetragen werden. Die Trägerflüssigkeit für die Schneidkörner wird über ein Tauchbad, durch das der Draht läuft, sowie in der Regel über Düsen zusammen mit dem Schneidkorn als Slurry aufgetragen. Die Trägerflüs- sigkeit hat unter anderem die Aufgabe, für das Haften der Schneidkörner an dem Draht zu sorgen und abgetragene Partikel aus dem zu zerlegendem Festkörper zu entfernen. Weiterhin hat die Trägerflüssigkeit die Aufgabe, für eine Kühlung und den Transport des Abriebs durch den Sägeschlitz zu sorgen. Bei dem zweiten Verfahren, dem so genannten fixed abrasive wafer cutting, werden mit Diamanten besetzte Drähte und Kühlflüssigkeiten eingesetzt. Im Stand der Technik sind entsprechende Kühlflüssigkeiten genannt, die aus Kostengründen und zur besseren Wärmeabfuhr Wasser enthalten. Die Anwesenheit von Wasser ist technisch an sich von Nachteil, da der anfallende Siliziumabrieb mit Wasser zu Silikaten reagiert sich abscheidet und verklumpt. Um diese Nachteile zu vermeiden, müssen entsprechende wasserhaltige Kühlmittel hohe Anteile von Glykolen und Additiven, beispielsweise Dispergatoren, Silikatinhibitoren und Netzmittel, enthalten. Entsprechende was- serenthaltende Kühlmittel und geeignete Additive werden beispielsweise in den Schriften JP 20061 1 1728 A, JP 2004107620 A und JP 2007031502 A genannt.
Der Stand der Technik für das so genannte loose abrasive wafer cutting ist der folgen- de: Aus der EP 1 757 419 A1 ist ein Verfahren zum Abtrennen eines Werkstücks, beispielsweise eines Wafers, mittels Drahtsägen bekannt, wobei eine auf den Draht aufgebrachte Slurry verwendet wird und der Wassergehalt von zumindest einem Teil des die Slurry umgebenen gasförmigen Mediums geregelt oder gesteuert wird. Aus der EP 1 757 419 A1 ist weiterhin bekannt, als Trägersubstanz Glykole zu verwenden.
Aus der DE 199 83 092 B4 und der US 6,383,991 B1 ist ein Schneidöl umfassend a) einer Polyetherverbindung und b) Silicateilchen bekannt sowie die Verwendung dieser Schneidolzusammensetzung zum Schneiden eines Barrens unter Verwendung einer Drahtsäge, insbesondere zum Schneiden von Siliziumbarren.
Aus der EP 0 131 657 A1 und der US-A-4,828,735 sind wasserbasierte Schmiermittel auf Basis von Polyethern bekannt. Aus der chinesischen Patentanmeldung CN 101205498 A sind ebenfalls wässrige Schneidflüssigkeiten bekannt, wobei dabei eine Verringerung der Wasseraufnahme nicht angegeben ist. Die speziell aufgeführten Verbindungen sind Polyalkylenoxyverbindungen, die mit Alkoholen mit 1 bis 4 C- Atomen verethert sind. Aus der genannten Schrift ist nicht bekannt, dass entsprechende Formulierungen eine besonders vorteilhafte Kühl- bzw. Schmierwirkung aufweisen.
Aus der EP 686 684 A1 ist eine Sägesuspension bestehend aus einem Abrasivstoff in wässriger Phase bekannt, welche ein oder mehrere wasserlösliche Polymere als Verdicker enthält. Aus der US 2007/0010406 A1 sind Hydroxypolyether als Zusatzstoffe für wässrige Schneidflüssigkeiten bekannt, die unter anderem zur Herstellung von Sili- ziumwafer verwendet werden können. Die bekannten Schneidflüssigkeiten für das loose und fixed abrasive wafer cutting beruhen im Allgemeinen auf einer wässrigen Grundlage. Die Anwesenheit von Wasser ist aber nachteilig, weil dadurch sowohl eine Korrosion verursacht werden als auch beispielsweise beim Schneiden von Siliziumwafern durch Reaktion von Wasser und Silizium eine Wasserstoffentwicklung stattfinden kann. Hierbei tritt zusätzlich das Problem auf, dass es zu einer Silikat- bzw. Polysilikatbildung auf den Wafern, dem Draht und der Maschine kommt.
Auch die bekannten wasserlöslichen Systeme können Wasser enthalten und ziehen aufgrund ihrer hygroskopischen Eigenschaften Wasser an, so dass die gleichen Nachteile auftreten können wie bei wässrigen Systemen. Aufgabe der Erfindung war es, verbesserte Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, die insbesondere zu einer Verringerung der Wasseraufnahme und einer Verringerung der notwendigen Energie beim Sägen führen. Des Weiteren sollen die entsprechenden Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten eine besondere hohe Wärmeabfuhr und eine besonders gute Schmierung der Drahtsäge, insbesondere einer Diamantdrahtsäge, gewährleisten.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch die Verwendung von Verbin- düngen der Formel I
R1[0(EO)x(AO)yR2]z (I) mit den folgenden Bedeutungen:
R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
R2 Wasserstoff und/oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
EO Ethylenoxyrest,
AO Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen,
x Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2 bis 8,
y Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
z Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, zur Herstellung von Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, mit reduzierter Wasseraufnahme.
Die Erfindung betrifft weiterhin Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, enthaltend wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel I
R1[0(EO)x(AO)yR2]z (I) mit den folgenden Bedeutungen: R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
R2 Wasserstoff und/oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
EO Ethylenoxyrest,
AO Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen,
x Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
y Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4, z Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung die die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, insbesondere mit einer Diamantdrahtsäge, ein Verfahren zum Schneiden von Wafern aus einem Gegenstand mit einer Drahtsäge, wobei der Gegenstand und/oder der Schnitt in dem Gegenstand mit einer erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit gekühlt und/oder geschmiert wird, und Wafer, insbesondere Siliziumwafer, herstellbar, insbesondere hergestellt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit bedeutet erfindungsgemäß, dass die entsprechenden Flüssigkeiten in Verfahren zum Abtragen von Werkstoff als Kühlflüssigkeit oder als Schmierflüssigkeit oder als eine Flüssigkeit, die beide Funktionen, d. h. Kühlen und Schmieren, erfüllt, eingesetzt werden können. Die erfindungsgemäßen Verbindungen entsprechen im Allgemeinen der allgemeinen Formel I.
R1 bedeutet im Allgemeinen z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen, bevorzugt z- wertiger Alkylrest mit 1 bis 8 C-Atomen, beispielsweise z-wertiger Alkylrest mit 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 C-Atomen, insbesondere Pentyl, beispielsweise 3-Methyl-1 -butanol, Octyl, beispielsweise 2-Ethyl-hexanol, Methyl oder Butyl, insbesondere 1 -Butyl.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei in der Formel I
R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere Butyl, bedeutet. z-wertig bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass der Rest R1 an z Stellen durch z Alkylenoxid-Reste gemäß Formel I substituiert sein kann, d. h. R1 stammt von einem z-wertigen Alkohol ab. z bedeutet in Formel I im Allgemeinen 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 3, besonders bevorzugt 1 . Erfindungsgemäß werden daher bevorzugt ein- bis dreiwertige Alkohole R1-(OH)z als Basis für die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten eingesetzt. R2 bedeutet im Allgemeinen Wasserstoff und/oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C- Atomen, bevorzugt Wasserstoff. Für den erfindungsgemäßen Fall, dass R1 ein mehrwertiger Rest ist, können als Rest R2 Wasserstoff und einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen nebeneinander vorliegen.
EO bedeutet in der Formel I im Allgemeinen Ethylenoxyrest, d. h. ein Rest, der sich durch ringöffnende Addition von Ethylenoxid an einen Alkohol, insbesondere an einen Alkohol der Formel R1-OH oder entsprechende Alkoxylate dieser Alkohole, bildet. x bedeutet in der Formel I im Allgemeinen Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2 bis 8, beispielsweise 1 , 1 ,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5, 6, 6,5, 7, 7,5 oder 8. x kann erfindungsgemäß eine ganze Zahl oder eine gebrochen rationale Zahl sein, x beschreibt erfindungsgemäß den Mittelwert der molaren Menge an Ethylenoxid, jeweils bezogen auf ein Mol Alkohol R1-OH. Da erfindungsgemäß eine Verteilung entsprechender Moleküle mit unterschiedlichen Mengen Ethylenoxid vorliegen kann, können für x auch gebrochen rationale Zahlen ermittelt werden. Die Bestimmung von x erfolgt im Allgemeinen durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise Gelpermeations- chromatograhie, HPLC und/oder NMR-Spektroskopie. Für die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit ist x im Allgemeinen eine Zahl von 1 bis 6, bevorzugt 1 bis 4, wobei x auch in diesem Fall eine ganze oder eine gebrochen rationale Zahl sein kann.
Es ist erfindungsgemäß möglich, dass für die Herstellung der erfindungsgemäß einge- setzten Polyglykole Alkohole R1-OH als Basis verwendet wird. Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass Alkohole R1-OH, die bereits mit ein, zwei, drei oder vier Äquivalenten Ethylenoxid, d.h. die entsprechenden Mono-, Di- oder Triglykole der Alkohole R1- OH, verwendet werden. Es können also bevorzugt auch Mono- oder Diglykole der Alkohole R1-OH, wie zum Beispiel Butylmonoglykol (BMG) oder Butyldiglykol (BDG), als Startalkohol dienen.
AO bedeutet in der Formel I im Allgemeinen Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen, bevorzugt Propylenoxyrest (PO), Butylenoxyrest (BuO) und/oder Pentylenoxyrest (PeO), d. h. Reste, die sich durch ringöffnende Addition von Propylennoxid, Butylen- oxid und/oder Pentylenoxid, an einen Alkohol, insbesondere an einen Alkohol der Formel R1-OH, oder entsprechende Alkoxylate dieser Alkohole, bilden.
Es ist erfindungsgemäß auch möglich, dass Alkohole R1-OH, die bereits mit ein, zwei, drei oder vier Äquivalenten Alkylenlenoxid (AO) umgesetzt worden sind, d. h. die ent- sprechenden Mono-, Di- oder Trialkylenglykole der Alkohole R1-OH, verwendet wer- den. Es können also bevorzugt auch Alkylalkylenglykole wie z. B. Methyldipropylengly- kol (MDP) als Startalkohole eingesetzt werden. y bedeutet in der Formel I im Allgemeinen Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4, beispielsweise 0,5, 1 , 1 ,5, 2, 2,5, 3, 3,5 oder 4. y kann erfindungsgemäß eine ganze Zahl oder eine gebrochen rationale Zahl sein, y beschreibt erfindungsgemäß den Mittelwert der molaren Menge an Alkylenoxid, jeweils bezogen auf ein Mol Alkohol R1-OH. Da erfindungsgemäß eine Verteilung entsprechender Moleküle mit unterschiedlichen Mengen Alkylenoxid vorliegen kann, können für y auch gebrochen rationale Zahlen ermittelt werden. Die Bestimmung von y erfolgt im Allgemeinen durch dem Fachmann bekannte Verfahren, beispielsweise Gelpermeationsschromatograhie, HPLC und/oder NMR-Spektroskopie.
In den entsprechenden Verbindungen der Formel I können die wiederkehrenden Ein- heiten (EO) und (AO) als Block oder statistisch verteilt (Random) vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform liegen sie statistisch verteilt vor. Bei einer Verteilung als Block oder statistisch kann zunächst ein oder mehrere (EO)-Moleküle oder ein oder mehrere (AO)-Molekül an den Alkohol R1-OH gebunden vorliegen. In einer bevorzugten Ausführungsform bestehen die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten aus der Verbindung der Formel I. Das Molekulargewicht der Verbindung der Formel I beträgt vorzugsweise von 120 bis 800 g/mol.
Ganz besonders bevorzugte Verbindungen der Formel I sind ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (3-Methyl-1 -butanol)-(PO)i,5-(EO)5,o, bevorzugt hergestellt in Block-Fahrweise, (2-Ethyl-hexanol)-(PO)i,0-(EO)5,o, bevorzugt hergestellt in Block- Fahrweise, (Methyl-diethylenglykol)-(PeO)2,o-(EO)6,o, bevorzugt hergestellt in Block- Fahrweise, (1 -Butyl-monoglykol)-(PO)3,o-(EO)2,5, bevorzugt hergestellt in Random- Fahrweise, (1 -Butyltriglykol)-(PO)3,0 und Mischungen davon.
Die angegebenen allgemeinen und bevorzugten Ausführungsformen der Verbindungen der Formel I gelten unabhängig voneinander für die erfindungsgemäße Verwendung und für die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten an sich. Die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie bei der Verwendung beim Abtragen von Werkstoff besonders gut schmieren. Dies kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, wie hoch der Abrieb eines Edelstahlzylinders bei Verwendung der Schmierflüssigkeit ist. Dazu wird nach dem Fachmann bekannten tribologischen Verfahren beispielsweise auf einer Waage nach Reichert das Abriebverhalten über die Gewichtsabnahme eines Zylinders bestimmt. Die Gewichtsabnahme wird in mg angegeben und ist direkt proportional zu der Schmierwirkung der erfindungsgemäß eingesetzten Kühl- und Schmierflüssigkeit. Der Abrieb beträgt erfindungsgemäß bevorzugt weniger als 60 mg, bevorzugt weniger als 50 mg, besonders bevorzugt weniger als 45 mg, jeweils gemessen als Gewichts- abnähme des verwendeten Edelstahlzylinders, gemessen auf einer Waage nach Reichert.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Abrieb weniger als 60 mg, bevorzugt weniger als 50 mg, besonders bevor- zugt weniger als 45 mg, jeweils gemessen als Gewichtsabnahme des verwendeten Edelstahlzylinders, gemessen auf einer Waage nach Reichert, beträgt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt auch die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, wobei der Abrieb weniger als 60 mg, bevorzugt weniger als 50 mg, besonders bevorzugt weniger als 45 mg, jeweils gemessen als Gewichtsabnahme des verwendeten Edelstahlzylinders, gemessen auf einer Waage nach Reichert, beträgt.
Erfindungsgemäß beträgt der Kontaktwinkel der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten auf V2A-Stahl bei 25 °C nach einer Sekunde bevorzugt 10 bis 40°, besonders bevorzugt 10 bis 35°.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Kontaktwinkel der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten auf V2A-Stahl bei 25 °C nach einer Sekunde 10 bis 40°, bevorzugt 10 bis 35°, beträgt.
Erfindungsgemäß beträgt die Viskosität der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten bei 20 °C bevorzugt 15 bis 120 mPas, besonders bevorzugt 20 bis 1 10 mPas, ganz besonders bevorzugt 38 bis 1 10 mPas.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Viskosität der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten bei 20 °C bevorzugt 15 bis 120 mPas, besonders bevorzugt 20 bis 1 10 mPas, ganz besonders bevorzugt 38 bis 1 10 mPas, beträgt.
Die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten können nicht nur eine Verbindung der Formel I sondern auch Mischungen von Verbindungen der Formel I enthalten. Die angegebenen allgemeinen und bevorzugten Eigenschaften der Verbindungen der allgemeinen Formel I und der erfindungsgemäßen Verwendung gelten unabhängig voneinander auch für die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten an sich.
Die Herstellung von Verbindungen der Formel I an sich ist bekannt, siehe z. B. Nonio- nic Surfactants, edited by Martin J. Schick, Volume 2, Chapter 4 (Marcel Dekker, Inc., New York 1967). Die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmiermittel können im Allgemeinen in allen dem Fachmann bekannten Verfahren zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge eingesetzt werden. Bevorzugt werden die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten in dem so genannten loose abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren oder dem fixed abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren ein- gesetzt.
Das loose abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren ist dem Fachmann an sich bekannt. Dabei enthält die Formulierung neben wenigstens einer Verbindung gemäß Formel I zum Sägen Abrasiva, und ggf. weitere, unten näher definierte Additive.
Es können die üblichen Abrasiva, insbesondere Schleif- und/oder Schneidkörner, verwendet werden, beispielsweise Metall-, Metall- oder Halbmetall-, Carbid-, Nitrid-, Oxid-, Borid- oder Diamantkörner. Besonders bevorzugte Schneidkörner sind Carbid- und Borid-, insbesondere Silizium-Carbid (SiC)-Körner. Die Schneidkörner haben in Ab- hängigkeit von den Materialien und den zu schneidenden Wafern vorzugsweise eine angepasste Geometrie, eine bevorzugte Teilchengröße liegt zwischen 0,5 bis 50 μηη. Die Schneidkörner können in heterodisperser oder homodisperser Form vorliegen. Die Schneidkörner sind in der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit vorzugsweise in einer Konzentration von 25 bis 60 Gew.-%, insbesondere von 40 bis 50 Gew.-% enthalten.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt wird die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit in einem fixed abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge, eingesetzt. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit in einem fixed abrasive wafer ct/ii/ng- Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge, eingesetzt wird.
Erfindungsgemäß enthält der herzustellende Wafer ein halbleitendes Material, insbe- sondere Silizium, GaAs, CdTe oder Keramik, besonders bevorzugt besteht der Wafer aus einem halbleitenden Material, insbesondere Silizium, GaAs, CdTe oder Keramik, besonders bevorzugt ist monokristallines und polykristallines Silizium, ganz besonders bevorzugt monokristallines Silizium. Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei der Wafer ein halbleitendes Material, insbesondere Silizium, enthält, insbesondere aus Silizium besteht.
Diese Wafer werden aus zylinderförmigen oder quaderförmigen Blöcken aus dem ent- sprechenden halbleitenden Material durch Sägen mit einer Drahtsäge hergestellt. Erfindungsgemäß ist es möglich, dass diese Blöcke mono- oder polykristallin vorliegen.
In der erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsform, dass die erfindungsgemäßen Kühl- und Schmierflüssigkeiten in einem fixed abrasive wafer ci/ff/ng-Verfahren einge- setzt werden, können erfindungsgemäß mono- oder polykristalline Blöcke aus halbleitendem Material bearbeitet werden. In diese Fall enthält die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit in einer bevorzugten Ausführungsform außer einer oder mehreren Verbindungen) der allgemeinen Formel I keinen weiteren Inhaltsstoffe, d. h. in dieser Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit aus einer oder mehreren Verbindung(en) der allgemeinen Formel I.
In Allgemeinen kann die erfindungsgemäß eingesetzte Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit 1 bis 50 Gew.-% Wasser enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die eingesetzte Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, auf.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-%, bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, aufweist.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt weist die eingesetzte Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weni- ger als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, auf, und wird in einem fixed abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge, eingesetzt.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 0,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt weniger als 0,1 Gew.-%, aufweist, und in einem fixed abrasive wafer ci/ff/ng-Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge, eingesetzt wird. Des Weiteren weisen die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten eine reduzierte Wasseraufnahme auf. Die Wasseraufnahme beträgt beispielsweise 0 bis 16 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 12 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 1 Gew.-%, jeweils durch Differenzwiegen nach 7 h Lagerung bei 38 °C und 78%iger relativer Luftfeuchtigkeit bestimmt.
Der Wassergehalt des erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmiermittels kann durch dem Fachmann bekannte Verfahren bestimmt werden. Eine Untergrenze für den Wassergehalt ist beispielsweise mehr als 1 Gew.-ppm, weiter bevorzugt mehr als 10 Gew.-ppm.
Der erfindungsgemäße Vorteil, dass die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit mit den genannten besonders niedrigen Wassergehalten verwendet wird, besteht darin, dass sich durch Abwesenheit von Wasser aus den abgeriebenen Siliziumpartikeln keine Silikate bilden können. Die Silikate erschweren ein Aufarbeiten der verwendeten Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten und erschweren daher das Recycling dieser Flüssigkeiten. In Abwesenheit von Silikaten ist ein Recycling besonders des Siliziumabriebs deutlich erleichtert.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher bevorzugt die erfindungsgemäße Verwendung, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten nach dem Abtragen des Werkstoffs, insbesondere nach dem Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, zum Abtrennen des angefallenen Abriebs, aufgearbeitet und/oder recycelt wird.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten be- steht darin, dass keine Additive zugesetzt werden müssen, die beispielsweise eine Silikatbildung verhindern oder eine bessere Schmierwirkung bewirken sollen. Auch dieser Umstand erleichtert ein Recycling der Flüssigkeiten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden mittels der erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten polykristalline Wafer, die gegebenenfalls eine unregelmäßige Kristallstruktur und Einschlüsse aus beispielsweise SiC aufweisen, im fixed abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren hergestellt. Dies ist unter anderem dadurch möglich, dass die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten eine stark verbesserte Schmierwirkung aufweisen. Des Weiteren weisen die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten den Vorteil auf, dass sie leicht wasserlöslich sind, d. h. nach dem Sägen der Wafer können diese leicht durch Spülen mit Wasser oder wässrigen Lösungen gereinigt werden. Für die erfindungsgemäß weitere mögliche Ausführungsform, dass die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten als wässrige Formulierungen mit einem Wassergehalt von beispielsweise 1 bis 50 Gew.-% eingesetzt werden, werden den Formulierungen bevorzugt Additive zugesetzt. Diese Additive sind dem Fachmann an sich bekannt und im Folgenden beschrieben:
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich zu den Verbindungen der Formel I Alkylenalkohole auf Basis von Ethylenoxiden, Propylenoxiden oder Copolymeren aus Ethylen- und Propylenoxiden enthalten, vorzugsweise mit einem Molekulargewicht von 200 bis 800 g/mol.
Weitere mögliche Additive für die erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit sind beispielsweise
Mono-, Oligo- oder Polyalkylenglykol
Netzmittel,
Dispergiermittel,
Korrosionsinhibitor,
Komplexbildner und/oder
sonstigen Additiven wie Scaleinhibitoren.
Beispielsweise wird auf 100 Gewichtsteile der Verbindung I wenigstens eines der folgenden Additive zu folgenden Gewichtsteilen dazugegeben:
Alkylenglykole: 10 bis 90, insbesondere 20 bis 60 Gewichtsteile
Netzmittel: 1 bis 100, insbesondere 10 bis 40 Gewichtsteile
Dispergiermittel: 0,1 bis 20, insbesondere 0,5 bis 10 Gewichtsteile
Korrosionsinhibitor: 0,1 bis 10, insbesondere 0,1 bis 3 Gewichtsteile
Komplexbildner: 0,1 bis 10, insbesondere 1 bis 5 Gewichtsteile
Sonstige Additive: 0,05 bis 10, insbesondere 0,1 bis 5 Gewichtsteile
Besonders bevorzugte Additive werden im Folgenden angegeben:
Netzmittel Zusätzlich zu den erfindungsgemäß zu verwendenden Verbindungen der Formel I können weitere Netzmittel eingesetzt werden, insbesondere (1 ) Poly(oxyalkylen)derivate von
a) Sorbitanestern, z. B. Poly(oxyethylen)sorbitanmonolaurat, Poly- (oxyethylen)sorbitanmonooleat, (Poly(oxyethylen)sorbitantrioleat)
b) Fettaminen, z. B. Talgaminooxyethylate, Soyaaminooxyethylate,
c) Rizinusöl, z.B. Rizinusöloxyethylate,
d) Alkanolamide, z. B. Kokosnussölalkanolamidoxyethylate
e) Fettsäuren, z. B. Ölsäureoxyethylate, Laurinsäureoxyethylate, Palmetinsäure- oxyethylate
f) Fettsäurealkohole
g) Lineare Alkoholoxyethylate, Nonylphenoloxyethylate, Octylphenoloxyethylate
(2) hydrophile Polydimethylsiloxane
a) mit wenigstens einer Carbonylendgruppe substituiertes Poly(dimethyl)siloxan, Poly(dimethylsiloxan)copolymere
c) Poly(dimethylsiloxan)-b-Poly(propylenoxid)-b-poly(ethylenoxid)-copolymere d) Polyquarternäre(dimethylsiloxan)-copolymere
Fettimidazoline (4) Fettsäureester von
a) Phosphaten
b) Sorbitanen
c) Glycerinverbindungen, z. B.
Glycerylmonooleat, Glyceryldioleat, Glyceryltrioleat, Dilaurat
e) Sulphobernsteinsäure
Quarternäre Verbindungen, z. B.
quarternäres Ammoniumethosulfat.
Weitere geeignete nicht ionische, kationische, anionische oder amphotere Netzmittel sind insbesondere alkoxylierte C4- bis C22-Alkohole wie Fettalkoholalkoxylate oder Oxoalkohol- alkoxylate. Diese können mit Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid al- koxyliert sein. Als Netzmittel einsetzbar sind hierbei sämtliche alkoxylierten Alkohole, die mindestens zwei Moleküle eines der vorstehend genannten Alkylenoxide addiert enthalten. Hierbei kommen Blockpolymerisate von Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid in Betracht oder Anlagerungsprodukte, die die genannten Alkylenoxide in statistischer oder blockweiser Verteilung enthalten. Die nichtionischen Netzmittel enthalten pro Mol Alkohol im allgemeinen 2 bis 50, Vorzugs- weise 3 bis 20 Mol mindestens eines Alkylenoxids. Die Alkohole haben vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatome. Je nach Art des bei der Herstellung verwendeten Alkoxylierungskatalysators, des Herstellungsverfahrens und der Aufarbeitung weisen die Alkoxylate eine breite oder enge Alkylenoxid-Homologenverteilung auf; - Alkylphenolalkoxylate wie Alkylphenolethoxylate mit C6- bis C-u-Alkylketten und 5 bis 30 Alkylenoxideinheiten;
Alkylpolyglucoside mit 8 bis 22, vorzugsweise 10 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette und im allgemeinen 1 bis 20, vorzugsweise 1 ,1 bis 5 Glucosideinheiten Sorbitanalkanoate, auch alkoxyliert;
- N-Alkylglucamide, Fettsäurealkoxylate, Fettsäureaminalkoxylate, Fettsäureami- dalkoxylate, Fettsäurealkanolamidalkoxylate, alkoxyliert, Blockcopolymere aus Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid, Polyisobuten-Ethoxylate, Poly- isobuten-Maleinsäureanhydrid-Derivate, gegebenenfalls alkoxylierte Monoglyceri- de, Glycerinmonostearate, Sorbitanester sowie Bisglyceride.
Besonders geeignete nichtionische Netzmittel sind Alkylalkoxylate oder Gemische von Alkylalkoxylaten, wie sie beispielsweise in DE-A 102 43 363, DE-A 102 43 361 , DE-A 102 43 360, DE-A 102 43 365, DE-A 102 43 366, DE-A 102 43 362 oder in DE-A 43 25 237 beschrieben sind. Hierbei handelt es sich um Alkoxylierungsprodukte, die durch Umsetzung von Alkanolen mit Alkylenoxiden in Gegenwart von Alkoxylierungskatalysa- toren erhalten wurden oder um Gemische von Alkoxylierungsprodukten. Besonders geeignete Starteralkohole sind die sogenannten Guerbet-Alkohole, insbesondere Ethyl- hexanol, Propylheptanol und Butyloktanol. Besonders bevorzugt ist Propylheptanol. Bevorzugte Alkylenoxide sind Propylenoxid und Ethylenoxid, wobei Alkylalkoxylate mit direkter Anbindung eines bevorzugt kurzen Poylypropylenoxidblocks an den Starteralkohol, wie sie beispielsweise in DE-A 102 43 365 beschrieben sind, insbesondere aufgrund ihres geringen Restalkoholgehalts und ihrer guten biologischen Abbaubarkeit bevorzugt sind. Eine bevorzugte Klasse geeigneter nichtionischer Netzmittel sind die Alkoholalkoxylate der allgemeinen Formel (Nl)
R1-0-(CH2-CHR5-0-)r(CH2-CH2-0-)n(CH2-CHR6-0-)s(CH2-CHR2-0-)mH (Nl) mit der Bedeutung
R1 mindestens einfach verzweigtes C4-22-Alkyl oder -Alkylphenol,
R2 C3-4-Alkyl
R5 Ci-4-Alkyl
R6 Methyl oder Ethyl n mittlerer Wert von 1 bis 50
m mittlerer Wert von 0 bis 20, vorzugsweise 0,5 bis 20
r mittlerer Wert von 0 bis 50
s mittlerer Wert von 0 bis 50,
wobei m mindestens 0,5 ist, wenn R5 Methyl oder Ethyl ist oder r den Wert 0 hat.
Ferner kann es sich um ein Gemisch aus 20 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 95 Gew.-% mindestens eines vorstehenden Alkoholalkoxylats und 5 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 70 Gew.-%, eines entsprechenden Alkoholalkoxylats, in dem R1 jedoch ein unverzweigter Alkylrest mit gleicher Kohlenstoffzahl ist, handeln.
Ferner kann es sich um Alkoholalkoxylate der allgemeinen Formel (NN)
R3-0-(CH2-CH2-0)p (CH2-CHR4-0-)qH (NN) mit der Bedeutung
R3 verzweigtes oder unverzweigtes C4-22-Alkyl oder -Alkylphenol,
R4 C3-4-Alkyl
p mittlerer Wert von 1 bis 50, vorzugsweise 4 bis 15
q mittlerer Wert von 0,5 bis 20, bevorzugt 0,5 bis 4, bevorzugter 0,5 bis 2 handeln. Ferner kann es sich um ein Gemisch aus 5 bis 95 Gew.-% mindestens eines verzweigten Alkoholalkoxylats (NN), wie es unmittelbar vorstehend beschrieben ist, und 5 bis 95 Gew.-% eines entsprechenden Alkoholalkoxylats, in dem anstelle eines verzweigten Alkylrestes jedoch ein unverzweigter Alkylrest vorliegt. In den Alkoholalkoxylaten der allgemeinen Formel (Nl) ist R2 vorzugsweise Propyl, insbesondere n-Propyl.
Vorzugsweise weist in den Alkoholalkoxylaten der allgemeinen Formel (NN) n einen mittleren Wert von 4 bis 15, besonders bevorzugt 6 bis 12, insbesondere 7 bis 10 auf.
Bevorzugt weist m einen mittleren Wert von 0,5 bis 4, besonders bevorzugt 0,5 bis 2, insbesondere 1 bis 2 auf. Der Rest R1 ist vorzugsweise C8-i5-, besonders bevorzugt C8-i3-, insbesondere C8-i2- Alkylrest, der mindestens einfach verzweigt ist. Es können auch mehrere Verzweigungen vorliegen. R5 ist vorzugsweise Methyl oder Ethyl, insbesondere Methyl.
R6 ist vorzugsweise Ethyl.
In den Gemischen liegen Verbindungen mit unverzweigten und mit verzweigten Alkoholresten R1 vor. Dies ist beispielsweise der Fall bei Oxoalkoholen, die einen Anteil an linearen und einen Anteil an verzweigten Alkoholketten aufweisen. Beispielsweise weist ein Ci3/i5-Oxoalkohol häufig etwa 60 Gew.-% vollständig linearer Alkoholketten, daneben aber auch etwa 40 Gew.-% a-Methyl-verzweigte und C>2-verzweigte Alkoholketten auf. In den Alkoholalkoxylaten der allgemeinen Formel (NN) ist R3 vorzugsweise ein verzweigter oder unverzweigter C8-15-Alkylrest, besonders bevorzugt ein verzweigter oder unverzweigter C8-i3-Alkylrest und insbesondere ein verzweigter oder unverzweigter C8- 12-Alkylrest. R4 ist vorzugsweise Propyl, insbesondere n-Propyl. p weist vorzugsweise einen mittleren Wert von 4 bis 15, besonders bevorzugt einen mittleren Wert von 6 bis 12 und insbesondere einen mittleren Wert von 7 bis 10 auf. q weist vorzugsweise einen mittleren Wert von 0,5 bis 4, besonders bevorzugt 0,5 bis 2, insbesondere 1 bis 2 auf.
Entsprechend den Alkoholalkoxylaten der allgemeinen Formel (Nl) können auch die Alkoholalkoxylate der allgemeinen Formel (NN) als Gemische mit unverzweigten und verzweigten Alkoholresten vorliegen.
Als den Alkoholalkoxylaten zugrunde liegende Alkoholkomponenten kommen nicht nur reine Alkanole in Betracht, sondern auch homologe Mischungen mit einem Bereich von Kohlenstoffatomen. Beispiele sind C8/i0-Alkanole, Cio/12-Alkanole, Ci3/i5-Alkanole, Ci2/i5-Alkanole. Auch Gemische mehrerer Alkanole sind möglich.
Die vorstehenden erfindungsgemäßen Alkanolalkoxylate oder Gemische werden vorzugsweise hergestellt durch Umsetzung von Alkoholen der allgemeinen Formel R1-OH bzw. R3-OH oder Gemischen entsprechender verzweigter und unverzweigter Alkohole, gegebenenfalls zuerst mit C3-6-Alkylenoxid, sodann mit Ethylenoxid und nachfolgend gegebenenfalls mit C3-4-Alkylenoxid und sodann mit einem entsprechenden C5-6- Alkylenoxid. Die Alkoxylierungen werden dabei vorzugsweise in Gegenwart von Alkoxylierungskatalysatoren durchgeführt. Dabei werden insbesondere basische Katalysatoren wie Kaliumhydroxid eingesetzt. Durch spezielle Alkoxylierungskatalysatoren wie modifizierte Bentonite oder Hydrotalcite, wie sie beispielsweise in WO 95/04024 be- schrieben sind, kann die statistische Verteilung der Mengen der eingebauten Alkylen- oxide stark eingeengt werden, so dass man„Narrow-Range' -Alkoxylate erhält.
In einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Alkoxylat-Gemische, enthaltend Alkoxylate der allgemeinen Formel (NIM)
C5H11CH(C3H7)CH20(B)p(A)n(B)m(A)qH (NIM) mit der Bedeutung A Ethylenoxy
B jeweils unabhängig C3-io-Alkylenoxy, vorzugsweise Propylenoxy, Butylenoxy, Pentylenoxy oder Gemische davon, wobei Gruppen A und B in Form von Blöcken in der angegebenen Reihenfolge vorliegen, p Zahl von 0 bis 10 n Zahl größer 0 bis 20, m Zahl größer 0 bis 20 q Zahl größer 0 bis 10 p + n + m + q mindestens 1 wobei
70 bis 99 Gew.-% Alkoxylate A1 , in denen C5Hn die Bedeutung n-C5Hn hat, und
1 bis 30 Gew.-% Alkoxylate A2, in denen C5Hn die Bedeutung C2H5CH(CI-l3)CI-l2 und/oder CH3CH(CH3)CH2CH2 hat, im Gemisch vorliegen.
In der allgemeinen Formel (NIM) bedeutet p eine Zahl von 0 bis 10, vorzugsweise 0 bis 5, insbesondere 0 bis 3. Sofern Blöcke (B)p vorliegen, ist p vorzugsweise eine Zahl von 0,1 bis 10, besonders bevorzugt 0,5 bis 5, insbesondere 1 bis 3. In der allgemeinen Formel (NIM) bedeutet n vorzugsweise eine Zahl im Bereich von 0,25 bis 10, insbesondere von 0,5 bis 7, m ist vorzugsweise eine Zahl im Bereich von 2 bis 10, insbesondere 3 bis 6. B ist vorzugsweise Propylenoxy und/oder Butylenoxy, speziell Propylenoxy an beiden Positionen. q ist vorzugsweise eine Zahl im Bereich von 1 bis 5, besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 3. Die Summe p + n + m + q ist mindestens 1 , vorzugsweise 3 bis 25, besonders bevorzugt 5 bis 15, insbesondere 7 bis 13.
In den Alkoxylaten liegen vorzugsweise 3 oder 4 Alkylenoxidblocke vor. Gemäß einer Ausführungsform liegen an den Alkoholrest anschließend zunächst Ethylenoxy- Einheiten, daran anschließend Propylenoxid-Einheiten und daran anschließend Ethylenoxy-Einheiten vor. Gemäß einer weiteren Ausführungsform liegen an den Alkoholrest anschließend zunächst Propylenoxy-Einheiten, so dann Ethylenoxy-Einheiten, so dann Propylenoxy-Einheiten und abschließend Ethylenoxy-Einheiten vor. Anstelle der Propylenoxy-Einheiten können auch die anderen angegebenen Alkylenoxy-Einheiten vorliegen. p, n, m und q bezeichnen dabei einen mittleren Wert, der sich als Durchschnitt für die Alkoxylate ergibt. Daher können p, n, m, q auch von ganzzahligen Werten abweichen. Bei der Alkoxylierung von Alkanolen wird im Allgemeinen eine Verteilung des Alkoxylie- rungsgrades erhalten, die in gewissem Umfang durch Einsatz unterschiedlicher Alkoxy- lierungskatalysatoren eingestellt werden kann. Durch die Auswahl geeigneter Mengen der Gruppen A und B kann das Eigenschaftsspektrum der erfindungsgemäßen Alko- xylat-Gemische je nach praktischen Erfordernissen angepasst werden. Die Alkoxylat-Gemische werden durch Alkoxylierung der zugrunde liegenden Alkohole C5H11CH(C3H7)CH20H erhalten. Die Ausgangsalkohole können aus den einzelnen Komponenten gemischt werden, so dass sich das erfindungsgemäße Verhältnis ergibt. Sie können durch Aldolkondensation von Valeraldehyd und nachfolgende Hydrierung hergestellt werden. Die Herstellung von Valeraldehyd und den entsprechenden Isome- ren erfolgt durch Hydroformylierung von Buten, wie beispielsweise in US 4,287,370; Beilstein E IV 1 , 32 68, Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Band A1 , Seiten 323 und 328 f beschrieben. Die nachfolgende Aldolkondensation ist beispielsweise beschrieben in US 5,434,313 und Römpp, Chemie Lexikon, 9. Auflage, Stichwort "Aldol-Addition" Seite 91. Die Hydrierung des Aldolkondensationsprodukt.es folgt allgemeinen Hydrierbedingungen. Des Weiteren kann 2-Propylheptanol durch Kondensation von 1 -Pentanol (als Mischung der entsprechenden Methylbutanole-1 ) in Gegenwart von KOH bei erhöhten Temperaturen hergestellt werden, siehe z.B. Marcel Guerbet, CR. Acad Sei Paris 128, 51 1 , 1002 (1899). Des Weiteren ist auf Römpp, Chemie Lexikon, 9. Auflage, Georg Thieme Verlag Stuttgart, und die dort genannten Zitate sowie Tetrahedron, Vol. 23, Seiten 1723 bis 1733, hinzuweisen.
In der allgemeinen Formel (NIM) kann der Rest C5Hn die Bedeutung n-CsHn, C2H5CH(CH3)CH2 oder CH3CH(CH3)CH2CH2 haben. Es handelt sich bei den Alkoxy- laten um Gemische, wobei
70 bis 99 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 96 Gew.-% Alkoxylate A1 vorliegen, in denen C5Hn die Bedeutung n-C5Hn hat, und
1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 15 Gew.-% Alkoxylate A2, in denen C5Hn die Bedeutung C2H5CH(CH3)CH2 und/oder CH3CH(CH3)CH2CH2 hat.
Der Rest C3H7 hat vorzugsweise die Bedeutung n-C3H7.
Ferner kann es sich auch um blockförmige iso-Tridecanolalkoxylate der allgemeinen Formel (NV) handeln
R-0-(CmH2mO)x-(CnH2nO)y-H (NV)
in der
R einen iso-Tridecylrest bezeichnet,
m für die Zahl 2 und gleichzeitig n für die Zahl 3 oder 4 steht oder
m für die Zahl 3 oder 4 und gleichzeitig n für die Zahl 2 steht und
x und y unabhängig voneinander Zahlen von 1 bis 20 bedeuten,
wobei im Fall m = 2/n = 3 oder 4 die Variable x größer oder gleich y ist.
Diese blockförmigen iso-Tridecanolalkoxylate sind beispielsweise in der DE 196 21 843 A1 beschrieben.
Eine andere geeignete Niotensidmittelklasse sind endgruppenverschlossene Alkohol- alkoxylate, insbesondere von zuvor genannten Alkoholalkoxylaten. In einer besonderen Ausführungsform handelt es sich um die entsprechenden endgruppenverschlossenen Alkoholalkoxylate der Alkoholalkoxylate der allgemeinen Formeln (Nl), (NN), (NIM) und (NV). Der Endgruppenverschluss kann beispielsweise mit Dialkylsulfat, CMO- Alkylhalogenide, Ci-i0-Phenylhalogenide, vorzugsweise -Chloride, -bromide, besonders bevorzugt Cyclohexylchlorid, Cyclohexylbromid, Phenylchlorid oder Phenylbromid erfolgen.
Beispiele für endgruppenverschlossene Alkoxylate sind auch in der DE-OS 37 26 121 beschrieben, deren gesamte diesbezügliche Offenbarung in die vorliegende Erfindung durch Bezugnahme eingeschlossen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen diese Alkoholalkoxylate die allgemeine Struktur (NVI) auf,
Rl-0-(CH2-CHRll-0)m.(CH2-CHRlllO)n Rlv (NVI) auf, in der
R' Wasserstoff oder C C2o-Alkyl,
R" und Rm gleich oder verschieden sind und jeweils unabhängig voneinander Wasser- stoff, Methyl oder Ethyl,
RIV CrCio-Alkyl, vorzugsweise CrC4-Alkyl, oder Cyclohexyl- oder Phenyl-, rm' und n' gleich oder verschieden und größer oder gleich 0 sind,
mit der Maßgabe, dass die Summe von rm' und n' 3 bis 300 beträgt. Eine andere Klasse nichtionischer Netzmittel sind Alkylpolyglucoside mit vorzugsweise 6 bis 22, besonders bevorzugt 10 bis 18 Kohlenstoffatomen in der Alkylkette. Diese Verbindungen enthalten im Allgemeinen 1 bis 20, vorzugsweise 1 ,1 bis 5 Glucosidein- heiten. Weitere in Betracht kommende nichtionische Netzmittel sind die aus der WO-A 95/1 1225 bekannten endgruppenverschlossenen Fettsäureamidalkoxylate der allgemeinen Formel
R'-CO-NH- (CH2)y-0- (A10)x-R2 in der einen C5- bis C2i-Alkyl- oder Alkenylrest bezeichnet,
eine Cr bis C4-Alkylgruppe bedeutet,
für C2- bis C4-Alkylen steht,
die Zahl 2 oder 3 bezeichnet und
einen Wert von 1 bis 6 hat.
Beispiele für solche Verbindungen sind die Umsetzungsprodukte von n- Butyltriglykolamin der Formel H2N-(CH2-CH2-0)3-C4H9 mit Dodecansäuremethylester oder die Reaktionsprodukte von Ethyltetraglykolamin der Formel H2N-(CH2-CI-l2-0)4- C2H5 mit einem handelsüblichen Gemisch von gesättigten C8- bis Ci8-Fettsäuremethyl- estern. Weiterhin eignen sich als nichtionische Netzmittel noch Polyhydroxy- oder Poly- alkoxyfettsäurederivate wie Polyhydroxyfettsäureamide, N-Alkoxy- oder N-Aryloxypoly- hydroxyfettsäureamide, Fettsäureamidethoxylate, insbesondere endgruppenverschlos- sene, sowie Fettsäurealkanolamidalkoxylate. Weiterhin eignen sich als nichtionische Netzmittel noch Blockcopolymere aus Ethylen- oxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid (Pluronic®- und Tetronic®-Marken der BASF SE bzw. BASF Corp.). In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich um Drei- blockcopolymere mit Polyethylen/Polypropylen/Polyethylen-Blöcken und einem Molekulargewicht von 4.000 bis 16.000, wobei der Gewichtsanteil der Polyethylenblocke 55 bis 90 %, bezogen auf das Dreiblockcopolymer, beträgt. Besonders bevorzugt sind Dreiblockcopolymere mit einem Molekulargewicht von mehr als 8000 und einem Po- lyethylengehalt von 60 bis 85 Gew.-%, bezogen auf das Dreiblockcopolymer. Diese bevorzugten Dreiblockcopolymere sind insbesondere unter den Bezeichnungen Pluronic F127, Pluronic F108 und Pluronic F98, jeweils von der BASF Corp., kommerziell erhältlich und in der WO 01/47472 A2 beschrieben, dessen gesamte diesbezügliche Offenbarung durch Bezugnahme in die vorliegende Erfindung eingeschlossen ist.
Darüber hinaus können bevorzugt auch einseitig oder zweiseitig verschlossene Blockcopolymere aus Ethylenoxid, Propylenoxid und/oder Butylenoxid verwendet werden. Einen einseitigen Verschluss erreicht man beispielsweise dadurch, dass man als Ausgangsverbindung zur Umsetzung mit einem Alkylenoxid einen Alkohol, insbesondere einen Ci-22-Alkylalkohol, beispielsweise Methanol verwendet. Darüber hinaus kann man - beispielsweise den zweiseitigen Endgruppenverschluss - durch Umsetzung des freien Blockcopolymers mit Dialkylsulfat, Ci-10-Alkylhalogenide, Ci-i0-Phenylhalogenide, vorzugsweise -Chloride, -bromide, besonders bevorzugt Cyclohexylchlorid, Cyclohe- xylbromid, Phenylchlorid oder Phenylbromid bewirken.
Man kann zusätzlich einzelne nichtionische Netzmittel oder eine Kombination unterschiedlicher Niotenside einsetzen. Es können nichtionische Netzmittel aus nur einer Klasse zum Einsatz gelangen, insbesondere nur alkoxylierte C4- bis C22-Alkohole. Alternativ kann man aber auch Netzmittelmischungen aus verschiedenen Klassen verwenden. Die Konzentration an nichtionischem Netzmittel in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann in Abhängigkeit der Laugereibedingungen, insbesondere in Abhängigkeit des zu laugenden Materials, variieren. Geeignete anionische Netzmittel sind Alkansulfonate wie C8- bis C24-, vorzugsweise Cio- bis Cis-Alkansulfonate sowie Seifen wie beispielsweise die Na- und K-Salze von gesättigten und/oder ungesättigten C8- bis C24-Carbonsäuren.
Weitere geeignete anionische Netzmittel sind lineare C8- bis C2o-Alkylbenzolsulfonate („LAS"), vorzugsweise lineare C9- bis Ci3-Alkylbenzolsulfonate und -Alkyltoluol- sulfonate.
Dispergiermittel/Scale Inhibitoren Darüber hinaus kann erfindungsgemäß zusätzlich mindestens ein Dispergiermittel, beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Salzen von Naphthalinsul- fonsäuren, Kondensationsprodukten aus Naphthalinsulfonsäuren und Formaldehyd sowie Polycarboxylaten, verwendet werden. Entsprechende Dispergiermittel sind beispielsweise unter den Handelsnamen Tamol®, Sokalan® und Nekal® von der BASF SE sowie unter dem Handelsnamen Solsperse® von Lubrizol kommerziell erhältlich. Diese Dispergiermittel können gegebenenfalls auch als Scaleinhibitoren (Belagsverhinderer) wirken, da diese das sich im alkalischen Medium bildende Calciumcarbonat CaC03 dispergieren und so beispielsweise ein Verstopfen von Düsen oder eine Belagsbildung in Rohrleitungen verhindern. Unabhängig hiervon kann die erfindungsgemäße Zusam- mensetzung zusätzlich mindestens einen weiteren Scaleinhibitor enthalten. Geeignete Scaleinhibitoren sind beispielsweise in der WO 04/099092 beschrieben, welche (Meth)acrylsäurecopolymere beschreibt, die
50 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 50 bis 75 Gew.-%, besonders bevorzugt 55 bis 70 Gew.-%, eines Poly(meth)acrylsäure-Grundgerüsts,
1 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 7 bis 15 Gew.-%, mindestens einer an das Grundgerüst gebundenen und/oder in das Grundgerüst eingebundenen (bzw. eingebundener) Einheit ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Isobuteneinheiten, Terelactoneinheiten und Isopropanol- einheiten und
5 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-%, besonders bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%, Amideinheiten auf Basis von Aminoalkylsulfonsäuren umfassen, wobei das Gesamtgewicht der Einheiten in dem (Meth)acrylsäurecopolymer 100 Gew.- % beträgt und alle Gewichtsangaben auf das (Meth)acrylsäurecopolymer bezogen sind. Die gemäß WO 04/099092 vorgesehenen (Meth)acrylsäurecopolymere weisen vorzugsweise ein gewichtsmittleres Molekulargewicht des sulfongruppenhaltigen Polymers von 1 .000 bis 20.000 g/mol auf und können vorzugsweise durch folgende Verfahrensschritte hergestellt werden: (1 ) radikalische Polymerisation von (Meth)acrylsäure in Gegenwart von Isopropanol und gegebenenfalls Wasser, wobei ein Polymer I resultiert, und
(2) Amidierung des aus Verfahrensschritt (1 ) stammenden Polymers I durch Umsetzung mit mindestens einer Aminoalkansulfonsäure. Als weitere geeignete Scaleinhibitoren sind beispielsweise zu nennen:
Polycarbonsäurehalbamide, die durch Umsetzung von Anhydridgruppen enthaltenden Polymerisaten und Aminogruppen enthaltenden Verbindungen erhältlich sind (gemäß DE 195 48 318),
Vinylmilchsäure und/oder Isopropenylmilchsäure (gemäß DE 197 195 16), - Homopolymerisaten der Acrylsäure (gemäß US-A-3 756 257),
Copolymerisate aus Acrylsäure und/oder (Meth)acrylsäure und Vinylmilchsäure und/oder Isopropenylmilchsäure,
Copolymerisate aus Styrol und Vinylmilchsäure,
Copolymerisate aus Maleinsäure und Acrylsäure,
- Wasserlösliche oder wasserdispergierbare Pfropfpolymerisate, erhältlich durch radikalisch initiierte Pfropfpolymerisation von
(I) mindestens eines monoethylenisch ungesättigten Monomeren auf
(II) Polymerisaten einer Molmasse von 200 bis 5000 g/mol von monoethylenisch ungesättigten Dicarbonsäuren oder ihren Anhydriden,
(III) wobei man auf 100 Gewichtsteile der Pfropfgrundlage (II) 5 bis 2000 Gewichtsteile (I) einsetzt (DE 195 03 546),
gegebenenfalls hydrolysierte Polymaleinsäureanhydride und ihre Salze (gemäß
US-A-3 810 834, GB-A-1 454 657 und EP-A-0 261 589),
- Iminodisuccinate (gemäß DE 101 02 209),
- Formulierungen, enthaltend Komplexbildner wie Ethylendiamintetraessigsäure
(EDTA) und/oder Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA) (gemäß US
5,366,016),
Phosphonate,
Polyacrylate, Polyasparaginsäuren bzw. gemäß DE-A-44 34 463 modifizierte Polyasparagin- säuren,
Polyasparaginsäureimide,
Hydroxamsäure-, Hydroxamsäureether- und/oder Hydrazidgruppen enthaltende Polymere (gemäß DE 44 27 630),
gegebenenfalls hydrolysierte Polymerisate des Maleinimids (gemäß DE 43 42 930),
Naphtylaminpolycarboxylate (gemäß EP 0 538 969),
Oxaalkanpolyphosphonsäuren (gemäß EP 330 075),
- Polyhydroxyalkan-amino-bis-methylenphosphonsäuren (gemäß DE 40 16 753) und
- oxidierte Polyglucosane (gemäß DE 43 30 339).
Besonders bevorzugte Dispersionsmittel sind Polyacrylsäure, beispielsweise die So- kalan® Typen der BASF SE sowie Polyasparaginsäuren, insbesondere ß- Polyasparaginsäuren, mit einem Molekulargewicht von 2000 bis 10000 g/mol. Bevorzugt als polymere carbonsäuregruppenhaltige Verbindungen sind die in der EP 2 083 067 A1 angegebenen Acrylsäure-Homopolymere. Diese weisen vorzugsweise ein zahlenmittleres Molekulargewicht im Bereich von 1000 bis 50000, besonders bevorzugt 1500 bis 20000 auf. Als polymere carbonsäuregruppenhaltige Verbindungen besonders geeignete Homopolymere der Acrylsäure sind die Sokalan ® PA Marken der BASF SE.
Geeignete polymere carbonsäuregruppenhaltige Verbindungen sind auch Oligomalein- säuren, wie sie beispielsweise in EP-A 451 508 und EP-A 396 303 beschrieben sind.
Bevorzugt als polymere carbonsäuregruppenhaltige Verbindungen sind weiter Copo- lymere, die als Monomer A) wenigstens eine ungesättigte Mono- oder Dicarbonsäure oder ein Dicarbonsäureanhydrid oder ein Salz davon sowie wenigstens ein Comono- mer B) einpolymerisiert enthalten. Bevorzugt ist das Monomer A) ausgewählt unter C3- Cio-Monocarbonsäuren, Salzen von C3-Ci0-Monocarbonsäuren, C4-C8- Dicarbonsäuren, Anhydriden von C4-C8-Dicarbonsäuren, Salzen von C4-C8- Dicarbonsäuren und Mischungen davon. Monomere A) in Salzform werden vorzugsweise in Form ihrer wasserlöslichen Salze, insbesondere der Alkalimetallsalze, wie Kalium- und vor allem Natriumsalze oder der Ammoniumsalze, eingesetzt. Die Monomere A) können jeweils ganz oder teilweise in Anhydridform vorliegen. Selbstverständlich können auch Mischungen der Monomere A) eingesetzt werden.
Die Monomere (A) sind vorzugsweise ausgewählt unter Acrylsäure, Methacrylsäure, Crotonsäure, Vinylessigsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Citra- consäure, Citraconsäureanhydrid, Itaconsäure und Mischungen davon. Besonders bevorzugte Monomere (A) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid und Mischungen davon. Diese Copolymere enthalten vorzugsweise wenigstens ein Monomer A) in einer Menge von 5 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 20 bis 80 Gew.-%, insbesondere 30 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der zur Polymerisation eingesetzten Monomere, einpolymerisiert.
Korrosionsinhibitoren Als Korrosionsinhibitoren wirken die z. B. in der WO 2008/071582 A1 angegebenen Mittel, z. B. Carbonsäuren. Diese können geradkettig oder verzweigt sein. Gemische verschiedener Carbonsäuren können besonders bevorzugt sein. Caprylsäure, Ethylhe- xansäure, Isononansäure und Isodecansäure sind besonders bevorzugte Carbonsäuren. Da Korrosionsschutzemulsionen häufig neutral bis schwach alkalisch sind, kann es vorteilhaft sein, die Carbonsäuren zumindest teilweise in neutralisierter Form, also als Salz zu verwenden. Zur Neutralisation eignen sich insbesondere Natrium- und/oder Kalilauge, ebenso wie Alkanolamine. Besonders bevorzugt ist dabei die Verwendung von Mono- und/oder Trialkanolaminen. Die Verwendung von Dialkanolaminen ist wegen der Gefahr der Bildung von Nitrosaminen weniger bevorzugt. Gleichwohl können auch Dialkanolamine allein oder zusammen mit Mono- und/oder Trialkanolaminen zur Neutralisation verwendet werden.
Geeignete Korrosionsinhibitoren sind insbesondere: aliphatische Carbonsäureamide mit 14 bis 36 C-Atomen, beispielsweise Myristinsäu- reamid, Palmetinsäureamid und Oleinsäureamid; Alkenylsuccinamide mit 6 bis 36 C- Atomen, beispielsweise Octenylsuccinamid, Dodecenylsuccinamid; Mercatobenzothia- zole. Besonders bevorzugte Korrosionsinhibitoren sind Alkylenoxidadukte mit aliphatischen Aminen besonders bevorzugt, insbesondere Triethanolamin und Ethylendiaminadukte mit 2 bis 8 Mol-% Propylenoxid.
Komplexbildner
Komplexbildner sind Verbindungen, die Kationen binden. Typische Beispiele sind: EDTA (Ν,Ν,Ν',Ν'-Ethylendiamintetraessigsäure), NTA (Ν,Ν,Ν-Nitrilotriessigsäure), MGDA (2-Methyl-glycin-N,N-diessigsäure), GLDA (Glutaminsäurediacetat), AS DA (As- paraginsäurediacetat), IDS (Iminodisuccinat), HEIDA (Hydroxyethylimindiacetat), EDDS (Ethylendiamindisuccinat), Zitronensäure, Oxo-Dibernsteinsäure und Butantet- racarbonsäure bzw. deren vollständig oder teilweise neutralisierte Alkali- oder Ammoniumsalze.
Sonstige Additive
Besonders geeignete Additive sind Scaleinhibitoren für Silikate. Dabei handelt es sich bevorzugt um Alkoxilierungsprodukte von Aminen, besonders bevorzugt Alkylendiami- nen, wie sie von der BASF Corp. Und der BASF SE unter dem Handelsnamen Tetro- nic® vertrieben werden. Als ganz besonders geeignet hat sich Tetronic® 90R4 der BASF Corp. erwiesen.
Weitere geeignete Additive sind beispielsweise Haftvermittler. Geeignete Haftvermittler sind beispielsweise die in der WO 2006/108856 A2 angegebenen amphiphilen wasserlöslichen alkoxylierten Polyalkylenimine der allgemeinen Formel AI
E B
I I
E2N— R- -N— R- N— R- — z NE, ^ AI in der die Variablen folgende Bedeutung haben: gleiche oder verschiedene, lineare oder verzweigte C2-C6-Alkylenreste;
eine Verzweigung;
eine Alkylenoxyeinheit der Formel
Figure imgf000026_0001
R1 1 ,2-Propylen, 1 ,2-Butylen und/oder 1 ,2-lsobutylen;
R2 Ethylen;
R3 1 ,2-Propylen;
R4 gleiche oder verschiedene Reste: Wasserstoff; C1-C4-Alkyl;
x, y, z jeweils eine Zahl von 2 bis 150, wobei die Summe x+y+z eine Zahl von
Alkylenimineinheiten bedeutet, die einem mittleren Molekulargewicht Mw des Polyalky- lenimins vor der Alkoxylierung von 300 bis 10 000 entspricht;
m eine rationale Zahl von 0 bis 2;
n eine rationale Zahl von 6 bis 18;
p eine rationale Zahl von 3 bis 12, wobei 0,8 < n/p < 1 ,0 (x+y+z)1/2 ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, enthaltend wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel I
R1[0(EO)x(AO)yR2]z (I) mit den folgenden Bedeutungen:
R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
R2 Wasserstoff oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
EO Ethylenoxyrest,
AO Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen,
x Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2 bis 8,
y Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
z Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, wobei die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist.
Bezüglich der erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten gilt das oben bezüglich der erfindungsgemäßen Verwendung Gesagte entsprechend.
Bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, wobei R1 Butyl ist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung einer erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, insbesondere mit einer Diamantdrahtsäge. Hierzu gilt das zu dem loose abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren und dem fixed abrasive wafer ct/ii/ng-Verfahren Gesagte entsprechend.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schneiden von Wafern aus einem Gegenstand, insbesondere einem Block, Barren oder Zylinder aus einem halbleitenden Material, beispielsweise Silizium, GaAs, CdTe und Keramiken, insbesondere aus Siliziumblöcken, Siliziumbarren oder Siliziumzylindern mit einer Drahtsäge, wobei der Gegenstand und/oder der Schnitt in dem Gegenstand mit einer erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit wie oben definiert gekühlt und/oder geschmiert wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch einen Wafer, insbesondere Siliziumwafer, her- stellbar, insbesondere hergestellt, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren. Diese erfin- dungsgemäß hergestellten Wafer zeichnen sich aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ihrer Herstellung dadurch aus, dass sie weniger Haarrisse als Wafer, hergestellt durch Verfahren des Standes der Technik, aufweisen. Daraus resultiert eine niedrigere Bruchgefahr. Des Weiteren weisen die Wafer aufgrund des erfindungsge- mäßen Herstellungsverfahrens eine gleichmäßigere Oberfläche mit weniger Riefen als Wafer hergestellt gemäß dem Stand der Technik, auf.
Die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit und das erfindungsgemäße Verfahren zum Schneiden eignet sich insbesondere für das Sägen von Barren, Blö- cken oder Zylindern (Ingots) aus mono- oder polykristallinen Silizium-Einkristallen oder -Polykristallen, GaAs, CdTe und anderen Halbleitern und Keramiken.
Die erfindungsgemäße Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit kann bevorzugt als wasserfreie Formulierung ohne weitere Additive eingesetzt werden, und eignet sich daher hervorragend zur Wiederaufbereitung durch chemisch-technische Nassaufarbeitung, beispielsweise gemäß der WO 02/40407 A1 und der EP 1 390 184 A1.
Beispiele:
Allgemeine Herstellvorschrift für Polyether
In einem wasserfreien, trockenen 11 Druckreaktor werden jeweils 1 bis 2 mol des Starteralkohols vorgelegt und mit 0,2 Gew.-% (bezogen auf Endprodukt) KOH versetzt und mit Stickstoff gespült. Der geschlossene Reaktor wird dann über 30 min. auf 130 °C erwärmt, und es wird mit Stickstoff ein Überdruck von 1 bar eingestellt. Anschließend werden die in Tabelle 1 angegebenen molaren Mengen Propylenoxid bzw. Pentenoxid (im Folgenden PO bzw. PeO genannt) und Ethylenoxid (im Folgenden EO genannt) parallel (Random Fahrweise) oder nacheinander (Block Fahrweise) unter Rühren zudosiert.
Bei der Blockfahrweise wird nach PO bzw. PeO Zugabe und Erreichen der Druckkonstanz vor der EO Zugabe mindestens 0,5 h bei 130°C gerührt und der Druck auf 1 bar eingestellt. Während der Reaktion wird der Behälter auf 130 °C thermostatisiert. Nach Erreichen der Druckkonstanz wird noch ca. 0,5 h nachgerührt. Nach beendeter Reaktion wird auf 80 °C abgekühlt, der Reaktor entspannt und mit Stichstoff gespült, die zur Neutralisation der KOH berechnete Menge Eisessig zugegeben und 0,5 h nachgerührt. Die OH Zahl wird nach DIN 51562, der Restalkohol mittels Gaschromatographie und die Farbzahl APHA nach EN 1557 (bei 23°C) bestimmt.
Tabelle 1 : Beispiele und Analytik
Figure imgf000029_0001
Die Beispiele C1 bis C5 sind erfindungsgemäße Beispiele, die Beispiele C6 und C7 sind Vergleichsbeispiele; n. b. bedeutet nicht bestimmt;
Eigenschaften
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten C1 bis C5 sind in Tabelle 2 zusammen gefasst. Zum Vergleich werden 2 nicht erfindungsgemäße Beispiele aufgeführt (C6 und C7), die industriell als Schneidflüssigkeiten eingesetzt werden (Marktstandart). C7 enthält 80 Gew.-% Propylenglykol, 18 Gew.-% Was- ser und 2 Gew.-% nicht näher spezifizierte bzw. analysierte Additive.
Folgende Eigenschaften wurden bestimmt:
Wasseraufnahme
Die Wasseraufnahme der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten wird nach ihrer Lagerung in einem C02-lnkubator des Typs Heraeus BBD 6220, bei 38 °C und 78 % relativer Luftfeuchtigkeit nach einer Zeit von 7 h bestimmt. Zur Lagerung wird jeweils 1 g Schneidflüssigkeit in Petrischalen eines inneren Durchmessers von 60 mm einge- setzt. Es wird jeweils der Mittelwert einer Doppelbestimmung ermittelt. Die Wasseraufnahme wird jeweils in Gewichtsprozent Zunahme bezogen auf Einwaage angegeben.
Viskosität
Die Viskosität der Schneidflüssigkeiten wird bei 20 °C mit einer Brookfield LVDV-III Ultravorrichtung (Spindel V-73) bestimmt. Die Viskosität wird in mPas angegeben.
Kontaktwinkel
Der Kontaktwinkel der Schneidflüssigkeiten wird bei 25 °C eine Sekunde nach Tropfenaufgabe auf einer Stahlplatte aus V2A-Stahl, deren Oberfläche mit Wasser und Aceton gespült und anschließend an der Luft getrocknet wird, bestimmt,. Zur Bestimmung wird ein videogestütztes Hochgeschwindigkeits-Kontaktwinkelmessgerät der Firma Dataphysics Instruments GmbH, Filderstadt eingesetzt. Die Einheit des Kontaktwinkels ist wird in Grad [°] angegeben.
Abrieb
Das Abriebverhalten wird auf einer Waage der Bezeichnung MDD2, Firma Hermann Reichert Maschinenbau, Heidenhof Backnang, bei einer Belastung von 300 N und einer Laufstrecke von 1 10 m in einer Minute an einem Edelstahlzylinder für Wälzlager der Bezeichnung Needle Bearing ZRO.12x18 bestimmt. Die Zylinder werden von der Firma: Timken Company, Canton/ Ohio/ USA bezogen. Es wird jeweils eine Doppelbe- Stimmung durchgeführt und der Mittelwert der Gewichtsabnahme des Zylinders bestimmt. Die Gewichtsabnahme wird in mg angegeben.
Tabelle 2
H20-Aufnahme nach 7 h Viskosität bei 20°C Kontaktwinkel Abrieb
Produkt
[Gew.-%] [mPas] [°] [mg]
C1 10,2 43 17 43
C2 9,7 89 23 42
C3 10,3 100 30 32
C4 9,6 39 15 28
C5 9,4 38 24 33
C6 20,5 12 8 72 enthält an sich
C7 35 36 83
18 Gew.-% Wasser

Claims

Patentansprüche
1 . Verwendung von Verbindungen der allgemeinen Formel I
R1[0(EO)x(AO)yR2]z (I) mit den folgenden Bedeutungen:
R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
R2 Wasserstoff und/oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
EO Ethylenoxyrest,
AO Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen,
x Zahl von 1 bis 8, insbesondere 2 bis 8,
y Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
z Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, zur Herstellung von Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, mit redu- zierter Wasseraufnahme.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Formel I R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 6 C-Atomen, insbesondere Butyl, bedeutet.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwinkel der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten auf V2A-Stahl bei 25 °C nach einer Sekunde 10 bis 40°, bevorzugt 10 bis 35°, beträgt.
4. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Kühl- und/oder Schmierflüssigkeiten bei 20 °C bevorzugt 15 bis 120 mPas, besonders bevorzugt 20 bis 1 10 mPas, beträgt.
5. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Wafer ein halbleitendes Material, insbesondere Silizium, enthält, insbesondere aus Silizium besteht.
6. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit in einem fixed abrasive wafer cutting- Verfahren, insbesondere unter Verwendung einer Diamantdrahtsäge, eingesetzt wird.
7. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Schmiermittel einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist.
8. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- und/oder Schmiermittel nach dem Abtragen des Werkstoffs, insbesondere nach dem Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, zum Abtrennen des angefallenen Abriebs, aufgearbeitet und/oder recycelt wird.
9. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abrieb weniger als 60 mg, gemessen als Gewichtsabnahme des verwendeten Edelstahlzylinders, gemessen auf einer Waage nach Reichert, beträgt.
10. Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit, enthaltend wenigstens eine Verbindung der allgemeinen Formel I
R1[0(EO)x(AO)yR2]z (I) mit den folgenden Bedeutungen:
R1 z-wertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
R2 Wasserstoff und/oder einwertiger Alkylrest mit 1 bis 10 C-Atomen,
EO Ethylenoxyrest,
AO Alkylenoxyrest mit 3 bis 10 C-Atomen,
x Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
y Zahl von 0,5 bis 6, insbesondere 1 bis 4,
z Zahl von 1 bis 6, insbesondere 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit einen Wassergehalt von weniger als 1 Gew.-% aufweist.
1 1 . Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass R1 Butyl ist.
12. Verwendung einer Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit nach Anspruch 10 oder 1 1 , zum Abtragen von Werkstoff, insbesondere zum Sägen von Wafern mit einer Drahtsäge, insbesondere mit einer Diamantdrahtsäge.
13. Verfahren zum Schneiden von Wafern aus einem Gegenstand mit einer Drahtsäge, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand und/oder der Schnitt in dem Gegenstand mit einer Kühl- und/oder Schmierflüssigkeit wie in Anspruch 1 defi- niert oder gemäß Anspruch 10 oder 1 1 gekühlt und/oder geschmiert wird.
14. Wafer, insbesondere Siliziumwafer, herstellbar, insbesondere hergestellt, mit dem Verfahren gemäß Anspruch 13.
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