シリコンインゴットスライス用水溶性切削液
【課題】 本発明はシリコンインゴットの切削工程において、従来品より加工装置のワイヤの金属部分に対する耐腐食性が良好であるため、切削加工効率を向上させることができ、また、水とシリコンの反応による引火性の水素発生が抑制されるため、安全性に優れる水溶性切削液を提供する。
【解決手段】
水混和性溶媒（Ａ）、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液。
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
ただし、ｎ塩基酸ＨｎＡである多価カルボン酸（Ｂ）がＨｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を１としたときの酸解離定数をｐＫａ１；Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を２としたときの酸解離定数をｐＫａ２と表す。
【解決手段】
水混和性溶媒（Ａ）、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液。
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
ただし、ｎ塩基酸ＨｎＡである多価カルボン酸（Ｂ）がＨｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を１としたときの酸解離定数をｐＫａ１；Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を２としたときの酸解離定数をｐＫａ２と表す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインゴットを切削するときに使用する含水の水溶性切削液に関する。さらに詳しくは、たとえ一定量以上の水を含有していても、水とシリコンとの反応を抑制することができる水溶性切削液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンのワイヤーによる切断加工は、非水溶性の切削液を用いて行われてきた（例えば特許文献１）。
近年は、引火の危険性を減らして作業性を改善した水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献２や特許文献３）。
水溶性の切削液は、比熱の高い水を混和することができるため、切断時に生じる摩擦熱の冷却性に優れる。
しかしその反面、水の含有量が高い場合には、切断加工中や切断加工後に水とシリコン（ウエハ表面や切粉）の反応により水素が発生し、引火爆発の問題があるために、水の含有量に制限がある。
【０００３】
一方で、水とシリコンの反応における水素ガスを抑制する目的で、切削時に発生するシリコン微粉末を酸化するための酸化剤を配合した水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献４）。しかし、水とシリコンの反応性は抑えられるものの、加工装置やワイヤーを腐食するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１００５９０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２３３４号公報
【特許文献３】特開２００５−１５６１７号公報
【特許文献４】特開２００６−８８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の水溶性切削液は、水を含んでいるが、加工装置のワイヤーの金属部分に対する耐腐食性が良好かつ、水とシリコンとの反応による水素発生が抑制できる、シリコンインゴットスライス用水溶性切削液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、水混和性溶媒（Ａ）、第１解離段の酸解離定数と第２解離段の酸解離定数の差ΔｐＫａが特定の範囲にある多価カルボン酸（B）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液；このシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いて固定砥粒ワイヤーによりシリコンインゴットを切断する工程を含むシリコンインゴットをスライスする製造方法：シリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いてシリコンインゴットを切断して製造されたシリコンウエハ；並びにこのシリコンウエハを用いて製造された電子材料である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水を含む水溶性切削液は、シリコンインゴットの切削工程において、加工装置やワイヤーに対する耐腐食性、および水とシリコンとの反応による水素発生が抑制されるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の水溶性切削液は、水混和性溶媒（Ａ）、多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有する。
さらに、多価カルボン酸（Ｂ）のΔｐＫａが特定の範囲にあり、水溶性切削液のｐＨが４．０〜７．０である。
【０００９】
本発明の水溶性切削液の水溶性とは、水と任意の割合で混和して分離しないことを意味する。
そして、本発明の水溶性切削液は、使用前にさらに水、あるいは水と任意の割合で混和しえる水混和性有機溶媒で希釈して使用してもよい。
【００１０】
本発明の水溶性切削液の必須成分である水混和性溶媒（Ａ）は、任意の割合で水に溶解する溶媒であれば差しつかえなく、例えばメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、グリセリン、ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）などが挙げられ、不揮発性の観点からポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）が好ましい。
また、水混和性溶媒（Ａ）は1種類でもよく２種類以上の混合物であってもよい。
【００１１】
本発明の水混和性溶媒（Ａ）として好ましいポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）は、下記化学式（２）で表される。
【００１２】
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （２）
［式（２）中、Ｒ１とＲ２はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基；ＡＯは、１種または２種以上の炭素数が２〜４のオキシアルキル基を表す。（ＡＯ）ｎは１種または２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、1〜１０の数である。］
【００１３】
式（２）中のＲ１とＲ２は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。
アルキル基としては炭素数１〜６のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。
Ｒ１とＲ２として好ましいのは、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基である。Ｒ１とＲ２共に水素原子も好ましい。
【００１４】
式（２）中のＡＯは炭素数が２〜４のオキシアルキレン基を表し、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などが挙げられ、これらの２種以上を併用してもよく、ブロック付加でもランダム付加でもよい。
水溶性の点でオキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基単独、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の併用がさらに好ましい。
【００１５】
ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、通常1〜１０の数である。好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜４である。１０を超えると粘度が高くなり過ぎ、使用時に泡立ちが起こる。
（ＡＯ）ｎは１種のアルキレンオキサイドまたは２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種以上の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。
【００１６】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）の具体例として、アルキレングリコール（Ａ１１）、ポリアルキレングリコール（Ａ１２）等の水溶性グリコール；これらのアルキルエーテル等の水溶性エーテル等が挙げられる。
【００１７】
アルキレングリコール（Ａ１１）としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコールなどが挙げられる。
【００１８】
ポリアルキレングリコール（Ａ１２）としては、ポリエチレングリコール（ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールなど）、ポリ１，２−プロピレングリコール（ジ１，２−プロピレングリコールなど）、ポリ１，３−プロピレングリコール、ポリ１，２−ブチレングリコール、ポリ１，３−ブチレングリコール、ポリ１，４−ブチレングリコールなどが挙げられる。
【００１９】
アルキレングリコール（Ａ１１）のモノもしくはジアルキルエーテル（Ａ１３）としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル及び１，２−プロピレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられる。
【００２０】
ポリアルキレングリコール（Ａ１２）のモノもしくはジアルキルエーテル（Ａ１４）としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル［ジエチレングリコールモノメチルエーテル及びトリエチレングリコールモノメチルエーテルなど］、ポリエチレングリコールジメチルエーテル［ジエチレングリコールジメチルエーテル及びトリエチレングリコールジメチルエーテルなど］及びポリ１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル［ジ１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテルなど］などが挙げられる。
【００２１】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち好ましいのは、スラリー粘度の観点から、アルキレングリコール（Ａ１１）、アルキレングリコールモノアルキルエーテル（Ａ１３）、およびポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル（Ａ１４）である。
さらに好ましくは、オキシアルキレン基の炭素数が２〜３であるアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノブチルエーテルである。
【００２２】
本発明における水溶性切削液の第２の必須成分である多価カルボン酸（Ｂ）は、第１解離段の酸解離定数と第２解離段の酸解離定数の差ΔｐＫａが特定の範囲にある多価の多価カルボン酸である。
すなわち、本発明の多価の多価カルボン酸（Ｂ）は、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である。
【００２３】
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
【００２４】
ここで、ｎ塩基酸である多価カルボン酸（Ｂ）をＨｎＡと表したときに、Ｈｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる第１解離段の酸解離定数をｐＫａ１とし、Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる第２解離段の酸解離定数をｐＫａ２と表す。その差がΔｐＫａである。
【００２５】
なお、ここでの酸解離定数ｐＫａ１、ｐＫａ２は、水溶液中の化合物の解離定数の逆数の対数値を表し、ｐＫａは、例えば「化学便覧基礎編II改訂４版」〔平成5年、丸善（株）〕３１７〜３２１頁の表に記載されている。ΔｐＫａは、この表の値を用いて算出できる。
【００２６】
数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３の多価カルボン酸（Ｂ）は、その価数については特に限定されず、２価あるいは３価以上で差しつかえない。
また、多価カルボン酸（Ｂ）は、対応する酸無水物、酸クロライド、エステル化物の加水分解により生成させてもよいし、カルボキシル基以外の官能基（例えば、アミノ基、水酸基、チオール基など）については特に限定されない。
【００２７】
多価カルボン酸（Ｂ）のΔｐＫａは通常０．９〜２．３、好ましくは１．４〜２．２である。
０．９未満では水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分であり、２．３を超えると金属に対する耐腐食性が低下する。
【００２８】
多価カルボン酸（Ｂ）としては、脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸などが挙げられる。
多価カルボン酸（Ｂ）自体を含有させる代わりに、対応する酸無水物、酸クロライド、エステル化物を含有させた後に系中の 加水分解により多価カルボン酸（Ｂ）を生成させてもよい。
多価カルボン酸（Ｂ）としては、水酸基、アミノ基、チオール基などの官能基をカルボキシル基と共に有していてもよく、例えば水酸基を有するヒドロキシカルボン酸も好ましい。
【００２９】
多価カルボン酸（Ｂ）の具体例として、フマル酸（ｐKa１＝２．８５、ｐKa２＝４．１０、ΔｐＫａ＝１．２５）、フタル酸（ｐKa１＝２．７５、ｐKa２＝４．９３、ΔｐＫａ＝２．１８）、イソフタル酸（ｐKa１＝３．５０、ｐKa２＝４．５０、ΔｐＫａ＝１．００）、テレフタル酸（ｐKa１＝３．５４、ｐKa２＝４．４６、ΔｐＫａ＝０．９２）、リンゴ酸（ｐKa１＝３．２４、ｐKa２＝４．７１、ΔｐＫａ＝１．４７）、アスパラギン酸（ｐKa１＝１．９３、ｐKa２＝３．７０、ΔｐＫａ＝１．７７）、ｍ−アミノ安息香酸（ｐKa１＝３．１２、ｐKa２＝４．７２、ΔｐＫａ＝１．６０）、クエン酸（ｐKa１＝２．９０、ｐKa２＝４．３４、ΔｐＫａ＝１．４４）、コハク酸（ｐKa１＝４．００、ｐKa２＝５．２０、ΔｐＫａ＝１．２０）などが挙げられる。
【００３０】
多価カルボン酸（Ｂ）は、水とシリコンの反応による水素発生の反応抑制性の観点から、好ましくはフタル酸、リンゴ酸、クエン酸である。
【００３１】
本発明の切削液には、特定のΔｐＫａを有する多価カルボン酸（Ｂ）の代わりに、この多価カルボン酸（Ｂ）の塩（ＢＳ）を使用してもよい。これは、その多価カルボン酸（Ｂ）が特定のΔｐＫａを有していればその塩（ＢＳ）も使用できるということであって、本発明では多価カルボン酸塩（ＢＳ）自体のｐＫａと規定しているのではない。
【００３２】
多価カルボン酸（Ｂ）の塩（ＢＳ）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のアンモニウム塩（ＢＳ１）、多価カルボン酸（Ｂ）の脂肪族アミン塩（ＢＳ２）、多価カルボン酸（Ｂ）の含窒素複素環式化合物の塩（ＢＳ３）、多価カルボン酸（Ｂ）の無機アルカリ塩（ＢＳ４）、多価カルボン酸（Ｂ）のアルカノールアミン塩（ＢＳ５）およびこれらの混合物が挙げられる。
【００３３】
多価カルボン酸（Ｂ）の脂肪族アミン塩（ＢＳ２）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、ブチルメチルアミン、ジエチルアミン、プロピルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの塩が挙げられる。
【００３４】
多価カルボン酸（Ｂ）の含窒素複素環式化合物の塩（ＢＳ３）としては、ピペリジン、ピペラジン、キヌクリジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１,８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）および１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５（ＤＢＮ）などの塩が挙げられる。
【００３５】
多価カルボン酸（Ｂ）の無機アルカリ塩（ＢＳ４）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびマグネシウムなどの塩が挙げられる。
【００３６】
多価カルボン酸（Ｂ）のアルカノールアミン塩（ＢＳ５）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、Ｎ−（アミノエチル）エタノールアミン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、エチレンジアミンのエチレンオキサイド付加物（付加モル数１０）及びヒドロキシルアミンなどの塩が挙げられる。
【００３７】
多価カルボン酸（Ｂ）の代わりに、その塩（ＢＳ）を使用してもいいし、多価カルボン酸（Ｂ）とその塩（ＢＳ）を併用してもよい。また、含有させた多価カルボン（Ｂ）の一部または全部が別途配合した塩基性化合物と系内で塩を形成してもよい。
【００３８】
本発明の多価カルボン（Ｂ）は水とシリコンの反応による水素発生の抑制性を向上させる目的で含有させる。
使用前に必要により水（Ｗ）や水混和性溶媒（Ａ）で切削液を希釈する場合もあるが、使用時時の多価カルボン酸（B）の合計の含有量は、水混和性溶媒（Ａ）と水（Ｗ）の合計量に対して通常０．１〜３重量％で、好ましくは０．１〜１．５重量％である。
０．１重量％未満では水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分であり、２．３重量％を超えると金属に対する耐腐食性が低下する。
【００３９】
なお、水混和性溶媒（Ａ）に対する多価カルボン酸（Ｂ）の含有量は、通常０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％、さらに好ましくは０．０１〜３重量％である。
【００４０】
本発明の水溶性切削液の必須成分である水（Ｗ）の使用時の含有量は、シリコンと水との反応抑制およびスラリー粘度の観点から、切削液の重量に基づいて、通常５〜９０重量％で、好ましくは７〜５０重量％である。
５重量％未満では、スラリーの粘度が高くなり、９０重量％を超えるとシリコンと水との反応が起こりやすくなる。
【００４１】
本発明の水溶性切削液のｐＨは、シリコンと水との反応抑制の観点から通常４．０〜７．０であり、好ましくは４．７〜６．３である。４．０未満では、金属に対する耐腐食性が低下し、７．０を超えると水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分になる。
【００４２】
本発明の水溶性切削液は、シリコンと水との反応抑制性を損なわない範囲において、さらにｐＨ調整剤（Ｃ）、防錆剤（Ｄ）、分散剤（Ｅ）などを含有してもよい。
【００４３】
ｐＨ調整剤（Ｃ）としては、金属水酸化物、脂肪族アミン、アルカノールアミン等が挙げられる。
【００４４】
金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン等が挙げられる。
含窒素複素環式化合物としては、ピペリジン、ピペラジン、キヌクリジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１,８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）および１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５（ＤＢＮ）などが挙げられる。
アルカノールアミンとしては、モノメタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。
【００４５】
分散剤（Ｄ）としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物および／またはその塩、ポリカルボン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルスルホン酸塩、ポリアルキレングリコール硫酸エステル塩、ポリビニルアルコールリン酸エステル塩、メラミンスルホン酸塩およびリグニンスルホン酸塩などが挙げられる。
【００４６】
本発明の水溶性切削液は、ワイヤーによりシリコンインゴットをスライジング加工する際に好適に使用できる。
【００４７】
シリコンインゴットを加工する方法として、遊離砥粒及び固定砥粒ワイヤーソーを用いる方法が挙げられる。本発明の水溶性切削液は固定砥粒ワイヤーソーを用いたシリコンインゴットのスライジング加工に特に適している。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。
【００４９】
実施例１〜６および 比較例１〜５
表１記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜６及び比較例１〜５の水溶性切削液を調製した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
得られた水溶性切削液について、反応抑制性と耐腐食性の性能評価を行った。またｐHメータでｐHを測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
＜反応抑制性＞
水とシリコンの反応による水素発生の抑制性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）ガラスサンプル瓶に水溶性切削液１８ｇとシリコン粉末（高純度化学研究所製、純度９９％、平均粒径１μｍ）を２ｇ加え、３８ｋＨｚの超音波洗浄機を用いて超音波を２分間照射して、シリコン粉末を分散してスラリーを得た。
（２）上記のスラリーが入ったガラスサンプル瓶の口に、ガラス管を通したゴム栓でそのサンプル瓶の封をし、水を満たして逆さに水槽に伏せたメスシリンダーにそのガラス管の他端を導入し、発生した水素ガスをメスシリンダー内部の水と置換させるようにセットした。
（３）これらの水槽、メスシリンダー、ガラス菅およびスラリーの入ったサンプル瓶の一連のセットを、６０℃の恒温高温槽に２時間静置し、その間に発生する水素を水上置換法にてメスシリンダーに回収して水素発生量を測定した。
【００５３】
反応抑制性の評価は以下の判断基準に従って行った。
○：水素ガス発生量が１０ｍｌ未満
△：水素ガス発生量が１０〜２０ｍｌ
×：水素ガス発生量が２０ｍｌ以上
【００５４】
＜耐腐食性＞
耐腐食性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被めっき物の調製
縦２．０ｃｍ×横０．８ｃｍ×厚さ０．６ｍｍのＳＵＳ３１６板の表面に平均粒径１μｍのアルミナ砥粒（商品名：Ａ−３２、日本軽金属社製）をまぶし、それを＃１０００のサンドペーパーを用いて研磨した後、イオン交換水中で３８ｋＨｚの超音波洗浄機で５分間、引き続いて２００ｋＨｚの超音波洗浄機で５分間浸漬洗浄を行った後、窒素気流で乾燥させて、被めっき物を作成した。
【００５５】
（２）金属めっきの作成
硫酸ニッケル六水和物１８重量部、塩化ニッケル六水和物３．５重量部、ホウ酸２重量部及びイオン交換水７６．５重量部の配合部数で作成した金属めっき液５０ｇを５０ｍｌのビーカーに秤量し、上記の被めっき物を浸漬させ、陰極電流密度０．４４Ａ／ｄｍ３×１０分間の条件で、電解めっきを行うことにより、テストピース用の金属めっき物を作成した。
【００５６】
（３）めっき後の耐腐食性の評価
金属めっき物を恒温恒湿機を用い、５０℃の条件下で各水溶性切削液５０ｇに４８時間浸漬させた試験片の耐腐食性を、微細欠陥可視化検査装置（機器名：Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｘ（ＶＭＸ−４１００Ｎａｐｉｅｒ、ＶＩＳＩＯＮ ＰＳＹＴＥＣ社製）で観察し、目視にて評価し、下記の判断基準で判定した。
【００５７】
○：めっき表面の変化が全く認められない
△：一部に変化が認められる
×：全面が変化したと認められる
【００５８】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜６の本発明の水溶性切削液はいずれも、反応抑制性、耐腐食性ともに優れている。なお実施例４ではフタル酸のDBU塩を用いたのに対して実施例３ではフタル酸とDBUを配合したものを用いた。
一方、ΔｐＫａが本発明の範囲外の０．８であるアジピン酸を用いた比較例１、および４．１であるマレイン酸を用いた比較例２は反応抑制性が不十分である。
ｐＨが本発明の範囲外の３．０である比較例３では、耐腐食性が不十分である。
また、ｐＨが本発明の範囲外の９．３である比較例４では水素ガス発生量が多く反応抑制性が極めて悪い。
一方で、水とシリコンの反応を抑制する目的で、シリコン微粉末を酸化するための過酸化水素水を配合した比較例５では、反応抑制性に優れるものの、ニッケルメッキ部分が完全に溶出し、耐腐食性が極めて低い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の本発明の水溶性切削液は、水とシリコンとの反応抑制性および加工装置やワイヤーに対する耐腐食性を兼ね備えているため、シリコンインゴットを切断するときに使用する水溶性切削液して有用である。
本発明の水溶性切削液を用いてシリコンインゴットを切削加工して製造されたシリコンウエハは、例えばメモリー素子、発振素子、増幅素子、トランジスタ、ダイオード、太陽電池、ＬＳＩの電子材料として利用でき、これらの電子材料は、パソコン、携帯電話、ディスプレー、オーディオ等に使用することができる。
また、本発明の水溶性切削液は、耐腐食性に優れるので、シリコンインゴッド以外に、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ等の硬質な材料を切削するときに使用する切削液としても有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンインゴットを切削するときに使用する含水の水溶性切削液に関する。さらに詳しくは、たとえ一定量以上の水を含有していても、水とシリコンとの反応を抑制することができる水溶性切削液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、シリコンのワイヤーによる切断加工は、非水溶性の切削液を用いて行われてきた（例えば特許文献１）。
近年は、引火の危険性を減らして作業性を改善した水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献２や特許文献３）。
水溶性の切削液は、比熱の高い水を混和することができるため、切断時に生じる摩擦熱の冷却性に優れる。
しかしその反面、水の含有量が高い場合には、切断加工中や切断加工後に水とシリコン（ウエハ表面や切粉）の反応により水素が発生し、引火爆発の問題があるために、水の含有量に制限がある。
【０００３】
一方で、水とシリコンの反応における水素ガスを抑制する目的で、切削時に発生するシリコン微粉末を酸化するための酸化剤を配合した水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献４）。しかし、水とシリコンの反応性は抑えられるものの、加工装置やワイヤーを腐食するという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１００５９０号公報
【特許文献２】特開２００３−８２３３４号公報
【特許文献３】特開２００５−１５６１７号公報
【特許文献４】特開２００６−８８４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明の水溶性切削液は、水を含んでいるが、加工装置のワイヤーの金属部分に対する耐腐食性が良好かつ、水とシリコンとの反応による水素発生が抑制できる、シリコンインゴットスライス用水溶性切削液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記の目的を達成するべく検討を行った結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、水混和性溶媒（Ａ）、第１解離段の酸解離定数と第２解離段の酸解離定数の差ΔｐＫａが特定の範囲にある多価カルボン酸（B）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液；このシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いて固定砥粒ワイヤーによりシリコンインゴットを切断する工程を含むシリコンインゴットをスライスする製造方法：シリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いてシリコンインゴットを切断して製造されたシリコンウエハ；並びにこのシリコンウエハを用いて製造された電子材料である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の水を含む水溶性切削液は、シリコンインゴットの切削工程において、加工装置やワイヤーに対する耐腐食性、および水とシリコンとの反応による水素発生が抑制されるという効果を奏する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の水溶性切削液は、水混和性溶媒（Ａ）、多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有する。
さらに、多価カルボン酸（Ｂ）のΔｐＫａが特定の範囲にあり、水溶性切削液のｐＨが４．０〜７．０である。
【０００９】
本発明の水溶性切削液の水溶性とは、水と任意の割合で混和して分離しないことを意味する。
そして、本発明の水溶性切削液は、使用前にさらに水、あるいは水と任意の割合で混和しえる水混和性有機溶媒で希釈して使用してもよい。
【００１０】
本発明の水溶性切削液の必須成分である水混和性溶媒（Ａ）は、任意の割合で水に溶解する溶媒であれば差しつかえなく、例えばメタノール、エタノール、アセトン、アセトニトリル、グリセリン、ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）などが挙げられ、不揮発性の観点からポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）が好ましい。
また、水混和性溶媒（Ａ）は1種類でもよく２種類以上の混合物であってもよい。
【００１１】
本発明の水混和性溶媒（Ａ）として好ましいポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）は、下記化学式（２）で表される。
【００１２】
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （２）
［式（２）中、Ｒ１とＲ２はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基；ＡＯは、１種または２種以上の炭素数が２〜４のオキシアルキル基を表す。（ＡＯ）ｎは１種または２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、1〜１０の数である。］
【００１３】
式（２）中のＲ１とＲ２は、それぞれ独立に水素原子またはアルキル基を表す。
アルキル基としては炭素数１〜６のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基などが挙げられる。
Ｒ１とＲ２として好ましいのは、水素原子、メチル基、エチル基、ブチル基である。Ｒ１とＲ２共に水素原子も好ましい。
【００１４】
式（２）中のＡＯは炭素数が２〜４のオキシアルキレン基を表し、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、オキシブチレン基などが挙げられ、これらの２種以上を併用してもよく、ブロック付加でもランダム付加でもよい。
水溶性の点でオキシエチレン基、オキシプロピレン基が好ましく、オキシエチレン基単独、オキシエチレン基とオキシプロピレン基の併用がさらに好ましい。
【００１５】
ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、通常1〜１０の数である。好ましくは１〜６、さらに好ましくは１〜４である。１０を超えると粘度が高くなり過ぎ、使用時に泡立ちが起こる。
（ＡＯ）ｎは１種のアルキレンオキサイドまたは２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種以上の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。
【００１６】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）の具体例として、アルキレングリコール（Ａ１１）、ポリアルキレングリコール（Ａ１２）等の水溶性グリコール；これらのアルキルエーテル等の水溶性エーテル等が挙げられる。
【００１７】
アルキレングリコール（Ａ１１）としては、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブチレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブチレングリコールなどが挙げられる。
【００１８】
ポリアルキレングリコール（Ａ１２）としては、ポリエチレングリコール（ジエチレングリコール及びトリエチレングリコールなど）、ポリ１，２−プロピレングリコール（ジ１，２−プロピレングリコールなど）、ポリ１，３−プロピレングリコール、ポリ１，２−ブチレングリコール、ポリ１，３−ブチレングリコール、ポリ１，４−ブチレングリコールなどが挙げられる。
【００１９】
アルキレングリコール（Ａ１１）のモノもしくはジアルキルエーテル（Ａ１３）としては、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル及び１，２−プロピレングリコールジメチルエーテルなどが挙げられる。
【００２０】
ポリアルキレングリコール（Ａ１２）のモノもしくはジアルキルエーテル（Ａ１４）としては、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル［ジエチレングリコールモノメチルエーテル及びトリエチレングリコールモノメチルエーテルなど］、ポリエチレングリコールジメチルエーテル［ジエチレングリコールジメチルエーテル及びトリエチレングリコールジメチルエーテルなど］及びポリ１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル［ジ１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテルなど］などが挙げられる。
【００２１】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち好ましいのは、スラリー粘度の観点から、アルキレングリコール（Ａ１１）、アルキレングリコールモノアルキルエーテル（Ａ１３）、およびポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル（Ａ１４）である。
さらに好ましくは、オキシアルキレン基の炭素数が２〜３であるアルキレングリコール、ポリアルキレングリコールのモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノブチルエーテルである。
【００２２】
本発明における水溶性切削液の第２の必須成分である多価カルボン酸（Ｂ）は、第１解離段の酸解離定数と第２解離段の酸解離定数の差ΔｐＫａが特定の範囲にある多価の多価カルボン酸である。
すなわち、本発明の多価の多価カルボン酸（Ｂ）は、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である。
【００２３】
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
【００２４】
ここで、ｎ塩基酸である多価カルボン酸（Ｂ）をＨｎＡと表したときに、Ｈｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる第１解離段の酸解離定数をｐＫａ１とし、Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる第２解離段の酸解離定数をｐＫａ２と表す。その差がΔｐＫａである。
【００２５】
なお、ここでの酸解離定数ｐＫａ１、ｐＫａ２は、水溶液中の化合物の解離定数の逆数の対数値を表し、ｐＫａは、例えば「化学便覧基礎編II改訂４版」〔平成5年、丸善（株）〕３１７〜３２１頁の表に記載されている。ΔｐＫａは、この表の値を用いて算出できる。
【００２６】
数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３の多価カルボン酸（Ｂ）は、その価数については特に限定されず、２価あるいは３価以上で差しつかえない。
また、多価カルボン酸（Ｂ）は、対応する酸無水物、酸クロライド、エステル化物の加水分解により生成させてもよいし、カルボキシル基以外の官能基（例えば、アミノ基、水酸基、チオール基など）については特に限定されない。
【００２７】
多価カルボン酸（Ｂ）のΔｐＫａは通常０．９〜２．３、好ましくは１．４〜２．２である。
０．９未満では水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分であり、２．３を超えると金属に対する耐腐食性が低下する。
【００２８】
多価カルボン酸（Ｂ）としては、脂肪族多価カルボン酸、芳香族多価カルボン酸などが挙げられる。
多価カルボン酸（Ｂ）自体を含有させる代わりに、対応する酸無水物、酸クロライド、エステル化物を含有させた後に系中の 加水分解により多価カルボン酸（Ｂ）を生成させてもよい。
多価カルボン酸（Ｂ）としては、水酸基、アミノ基、チオール基などの官能基をカルボキシル基と共に有していてもよく、例えば水酸基を有するヒドロキシカルボン酸も好ましい。
【００２９】
多価カルボン酸（Ｂ）の具体例として、フマル酸（ｐKa１＝２．８５、ｐKa２＝４．１０、ΔｐＫａ＝１．２５）、フタル酸（ｐKa１＝２．７５、ｐKa２＝４．９３、ΔｐＫａ＝２．１８）、イソフタル酸（ｐKa１＝３．５０、ｐKa２＝４．５０、ΔｐＫａ＝１．００）、テレフタル酸（ｐKa１＝３．５４、ｐKa２＝４．４６、ΔｐＫａ＝０．９２）、リンゴ酸（ｐKa１＝３．２４、ｐKa２＝４．７１、ΔｐＫａ＝１．４７）、アスパラギン酸（ｐKa１＝１．９３、ｐKa２＝３．７０、ΔｐＫａ＝１．７７）、ｍ−アミノ安息香酸（ｐKa１＝３．１２、ｐKa２＝４．７２、ΔｐＫａ＝１．６０）、クエン酸（ｐKa１＝２．９０、ｐKa２＝４．３４、ΔｐＫａ＝１．４４）、コハク酸（ｐKa１＝４．００、ｐKa２＝５．２０、ΔｐＫａ＝１．２０）などが挙げられる。
【００３０】
多価カルボン酸（Ｂ）は、水とシリコンの反応による水素発生の反応抑制性の観点から、好ましくはフタル酸、リンゴ酸、クエン酸である。
【００３１】
本発明の切削液には、特定のΔｐＫａを有する多価カルボン酸（Ｂ）の代わりに、この多価カルボン酸（Ｂ）の塩（ＢＳ）を使用してもよい。これは、その多価カルボン酸（Ｂ）が特定のΔｐＫａを有していればその塩（ＢＳ）も使用できるということであって、本発明では多価カルボン酸塩（ＢＳ）自体のｐＫａと規定しているのではない。
【００３２】
多価カルボン酸（Ｂ）の塩（ＢＳ）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のアンモニウム塩（ＢＳ１）、多価カルボン酸（Ｂ）の脂肪族アミン塩（ＢＳ２）、多価カルボン酸（Ｂ）の含窒素複素環式化合物の塩（ＢＳ３）、多価カルボン酸（Ｂ）の無機アルカリ塩（ＢＳ４）、多価カルボン酸（Ｂ）のアルカノールアミン塩（ＢＳ５）およびこれらの混合物が挙げられる。
【００３３】
多価カルボン酸（Ｂ）の脂肪族アミン塩（ＢＳ２）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のメチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、イソプロピルアミン、ブチルアミン、ヘキシルアミン、ジメチルアミン、エチルメチルアミン、プロピルメチルアミン、ブチルメチルアミン、ジエチルアミン、プロピルエチルアミン、ジイソプロピルアミン、ジヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどの塩が挙げられる。
【００３４】
多価カルボン酸（Ｂ）の含窒素複素環式化合物の塩（ＢＳ３）としては、ピペリジン、ピペラジン、キヌクリジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１,８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）および１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５（ＤＢＮ）などの塩が挙げられる。
【００３５】
多価カルボン酸（Ｂ）の無機アルカリ塩（ＢＳ４）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のリチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびマグネシウムなどの塩が挙げられる。
【００３６】
多価カルボン酸（Ｂ）のアルカノールアミン塩（ＢＳ５）としては、多価カルボン酸（Ｂ）のモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノールアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルエタノールアミン、２−アミノ−２−メチル−１−プロパノール、Ｎ−（アミノエチル）エタノールアミン、２−（２−アミノエトキシ）エタノール、エチレンジアミンのエチレンオキサイド付加物（付加モル数１０）及びヒドロキシルアミンなどの塩が挙げられる。
【００３７】
多価カルボン酸（Ｂ）の代わりに、その塩（ＢＳ）を使用してもいいし、多価カルボン酸（Ｂ）とその塩（ＢＳ）を併用してもよい。また、含有させた多価カルボン（Ｂ）の一部または全部が別途配合した塩基性化合物と系内で塩を形成してもよい。
【００３８】
本発明の多価カルボン（Ｂ）は水とシリコンの反応による水素発生の抑制性を向上させる目的で含有させる。
使用前に必要により水（Ｗ）や水混和性溶媒（Ａ）で切削液を希釈する場合もあるが、使用時時の多価カルボン酸（B）の合計の含有量は、水混和性溶媒（Ａ）と水（Ｗ）の合計量に対して通常０．１〜３重量％で、好ましくは０．１〜１．５重量％である。
０．１重量％未満では水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分であり、２．３重量％を超えると金属に対する耐腐食性が低下する。
【００３９】
なお、水混和性溶媒（Ａ）に対する多価カルボン酸（Ｂ）の含有量は、通常０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５重量％、さらに好ましくは０．０１〜３重量％である。
【００４０】
本発明の水溶性切削液の必須成分である水（Ｗ）の使用時の含有量は、シリコンと水との反応抑制およびスラリー粘度の観点から、切削液の重量に基づいて、通常５〜９０重量％で、好ましくは７〜５０重量％である。
５重量％未満では、スラリーの粘度が高くなり、９０重量％を超えるとシリコンと水との反応が起こりやすくなる。
【００４１】
本発明の水溶性切削液のｐＨは、シリコンと水との反応抑制の観点から通常４．０〜７．０であり、好ましくは４．７〜６．３である。４．０未満では、金属に対する耐腐食性が低下し、７．０を超えると水とシリコンの反応による水素発生の抑制が不十分になる。
【００４２】
本発明の水溶性切削液は、シリコンと水との反応抑制性を損なわない範囲において、さらにｐＨ調整剤（Ｃ）、防錆剤（Ｄ）、分散剤（Ｅ）などを含有してもよい。
【００４３】
ｐＨ調整剤（Ｃ）としては、金属水酸化物、脂肪族アミン、アルカノールアミン等が挙げられる。
【００４４】
金属水酸化物としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
脂肪族アミンとしては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、オクチルアミン、ラウリルアミン等が挙げられる。
含窒素複素環式化合物としては、ピペリジン、ピペラジン、キヌクリジン、１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン（ＤＡＢＣＯ）、１,８−ジアザビシクロ［５．４．０］ウンデセン−７（ＤＢＵ）および１，５−ジアザビシクロ［４．３．０］ノネン−５（ＤＢＮ）などが挙げられる。
アルカノールアミンとしては、モノメタノールアミン、ジメタノールアミン、トリメタノールアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどが挙げられる。
【００４５】
分散剤（Ｄ）としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物および／またはその塩、ポリカルボン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリビニルスルホン酸塩、ポリアルキレングリコール硫酸エステル塩、ポリビニルアルコールリン酸エステル塩、メラミンスルホン酸塩およびリグニンスルホン酸塩などが挙げられる。
【００４６】
本発明の水溶性切削液は、ワイヤーによりシリコンインゴットをスライジング加工する際に好適に使用できる。
【００４７】
シリコンインゴットを加工する方法として、遊離砥粒及び固定砥粒ワイヤーソーを用いる方法が挙げられる。本発明の水溶性切削液は固定砥粒ワイヤーソーを用いたシリコンインゴットのスライジング加工に特に適している。
【実施例】
【００４８】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下、特に定めない限り、％は重量％、部は重量部を示す。
【００４９】
実施例１〜６および 比較例１〜５
表１記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜６及び比較例１〜５の水溶性切削液を調製した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
得られた水溶性切削液について、反応抑制性と耐腐食性の性能評価を行った。またｐHメータでｐHを測定した。その結果を表１に示す。
【００５２】
＜反応抑制性＞
水とシリコンの反応による水素発生の抑制性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）ガラスサンプル瓶に水溶性切削液１８ｇとシリコン粉末（高純度化学研究所製、純度９９％、平均粒径１μｍ）を２ｇ加え、３８ｋＨｚの超音波洗浄機を用いて超音波を２分間照射して、シリコン粉末を分散してスラリーを得た。
（２）上記のスラリーが入ったガラスサンプル瓶の口に、ガラス管を通したゴム栓でそのサンプル瓶の封をし、水を満たして逆さに水槽に伏せたメスシリンダーにそのガラス管の他端を導入し、発生した水素ガスをメスシリンダー内部の水と置換させるようにセットした。
（３）これらの水槽、メスシリンダー、ガラス菅およびスラリーの入ったサンプル瓶の一連のセットを、６０℃の恒温高温槽に２時間静置し、その間に発生する水素を水上置換法にてメスシリンダーに回収して水素発生量を測定した。
【００５３】
反応抑制性の評価は以下の判断基準に従って行った。
○：水素ガス発生量が１０ｍｌ未満
△：水素ガス発生量が１０〜２０ｍｌ
×：水素ガス発生量が２０ｍｌ以上
【００５４】
＜耐腐食性＞
耐腐食性の評価は以下に示す方法で行った。
（１）被めっき物の調製
縦２．０ｃｍ×横０．８ｃｍ×厚さ０．６ｍｍのＳＵＳ３１６板の表面に平均粒径１μｍのアルミナ砥粒（商品名：Ａ−３２、日本軽金属社製）をまぶし、それを＃１０００のサンドペーパーを用いて研磨した後、イオン交換水中で３８ｋＨｚの超音波洗浄機で５分間、引き続いて２００ｋＨｚの超音波洗浄機で５分間浸漬洗浄を行った後、窒素気流で乾燥させて、被めっき物を作成した。
【００５５】
（２）金属めっきの作成
硫酸ニッケル六水和物１８重量部、塩化ニッケル六水和物３．５重量部、ホウ酸２重量部及びイオン交換水７６．５重量部の配合部数で作成した金属めっき液５０ｇを５０ｍｌのビーカーに秤量し、上記の被めっき物を浸漬させ、陰極電流密度０．４４Ａ／ｄｍ３×１０分間の条件で、電解めっきを行うことにより、テストピース用の金属めっき物を作成した。
【００５６】
（３）めっき後の耐腐食性の評価
金属めっき物を恒温恒湿機を用い、５０℃の条件下で各水溶性切削液５０ｇに４８時間浸漬させた試験片の耐腐食性を、微細欠陥可視化検査装置（機器名：Ｍｉｃｒｏ−Ｍａｘ（ＶＭＸ−４１００Ｎａｐｉｅｒ、ＶＩＳＩＯＮ ＰＳＹＴＥＣ社製）で観察し、目視にて評価し、下記の判断基準で判定した。
【００５７】
○：めっき表面の変化が全く認められない
△：一部に変化が認められる
×：全面が変化したと認められる
【００５８】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜６の本発明の水溶性切削液はいずれも、反応抑制性、耐腐食性ともに優れている。なお実施例４ではフタル酸のDBU塩を用いたのに対して実施例３ではフタル酸とDBUを配合したものを用いた。
一方、ΔｐＫａが本発明の範囲外の０．８であるアジピン酸を用いた比較例１、および４．１であるマレイン酸を用いた比較例２は反応抑制性が不十分である。
ｐＨが本発明の範囲外の３．０である比較例３では、耐腐食性が不十分である。
また、ｐＨが本発明の範囲外の９．３である比較例４では水素ガス発生量が多く反応抑制性が極めて悪い。
一方で、水とシリコンの反応を抑制する目的で、シリコン微粉末を酸化するための過酸化水素水を配合した比較例５では、反応抑制性に優れるものの、ニッケルメッキ部分が完全に溶出し、耐腐食性が極めて低い。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明の本発明の水溶性切削液は、水とシリコンとの反応抑制性および加工装置やワイヤーに対する耐腐食性を兼ね備えているため、シリコンインゴットを切断するときに使用する水溶性切削液して有用である。
本発明の水溶性切削液を用いてシリコンインゴットを切削加工して製造されたシリコンウエハは、例えばメモリー素子、発振素子、増幅素子、トランジスタ、ダイオード、太陽電池、ＬＳＩの電子材料として利用でき、これらの電子材料は、パソコン、携帯電話、ディスプレー、オーディオ等に使用することができる。
また、本発明の水溶性切削液は、耐腐食性に優れるので、シリコンインゴッド以外に、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ等の硬質な材料を切削するときに使用する切削液としても有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水混和性溶媒（Ａ）、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液。
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
ただし、ｎ塩基酸ＨｎＡである多価カルボン酸（Ｂ）がＨｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を１としたときの酸解離定数をｐＫａ１；Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を２としたときの酸解離定数をｐＫａ２と表す。
【請求項２】
該多価カルボン酸（B）がクエン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびリンゴ酸からなる群より選ばれる１種以上である請求項１記載の水溶性切削液。
【請求項３】
該多価カルボン酸（B）の含有量が、水混和性溶媒（Ａ）と水（Ｗ）の合計量に対して０．１〜３重量％である請求項1または２記載の水溶性切削液。
【請求項４】
該水混和性溶媒（Ａ）に対する多価カルボン酸（Ｂ）の含有量が０．０１〜１０重量％である請求項１〜３いずれか記載の水溶性切削液。
【請求項５】
該水混和性溶媒（Ａ）が下記化学式（２）で表されるポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）である請求項１〜４のいずれか記載の水溶性切削液。
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （２）
［式（２）中、Ｒ１とＲ２はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基；ＡＯは、１種または２種以上の炭素数が２〜４のオキシアルキル基を表す。（ＡＯ）ｎは１種または２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、1〜１０の数である。］
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載のシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いて固定砥粒によりシリコンインゴットを切断する工程を含むシリコンインゴットをスライスする製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか記載のシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いてシリコンインゴットをスライスして製造されたシリコンウエハ。
【請求項８】
請求項７に記載のシリコンウエハを用いて製造された電子材料。
【請求項１】
水混和性溶媒（Ａ）、下記数式（１）で表されるΔｐＫａが０．９〜２．３である多価カルボン酸（Ｂ）、および水（Ｗ）を必須成分とし、水（Ｗ）を５〜９０重量％含有し、ｐＨが４．０〜７．０であることを特徴とするシリコンインゴットスライス用水溶性切削液。
ΔｐＫａ ＝ （ｐＫａ２） − （ｐＫａ１） （１）
ただし、ｎ塩基酸ＨｎＡである多価カルボン酸（Ｂ）がＨｎ−１Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を１としたときの酸解離定数をｐＫａ１；Ｈｎ−２Ａ ＋ Ｈ＋となる解離段を２としたときの酸解離定数をｐＫａ２と表す。
【請求項２】
該多価カルボン酸（B）がクエン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸およびリンゴ酸からなる群より選ばれる１種以上である請求項１記載の水溶性切削液。
【請求項３】
該多価カルボン酸（B）の含有量が、水混和性溶媒（Ａ）と水（Ｗ）の合計量に対して０．１〜３重量％である請求項1または２記載の水溶性切削液。
【請求項４】
該水混和性溶媒（Ａ）に対する多価カルボン酸（Ｂ）の含有量が０．０１〜１０重量％である請求項１〜３いずれか記載の水溶性切削液。
【請求項５】
該水混和性溶媒（Ａ）が下記化学式（２）で表されるポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）である請求項１〜４のいずれか記載の水溶性切削液。
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （２）
［式（２）中、Ｒ１とＲ２はそれぞれ独立に水素原子またはアルキル基；ＡＯは、１種または２種以上の炭素数が２〜４のオキシアルキル基を表す。（ＡＯ）ｎは１種または２種以上のアルキレンオキサイドの付加形式を表し、２種の場合の付加形式はブロック状でもランダム状でもよい。ｎはＡＯの平均付加モル数を表し、1〜１０の数である。］
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか記載のシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いて固定砥粒によりシリコンインゴットを切断する工程を含むシリコンインゴットをスライスする製造方法。
【請求項７】
請求項１〜５いずれか記載のシリコンインゴットスライス用水溶性切削液を用いてシリコンインゴットをスライスして製造されたシリコンウエハ。
【請求項８】
請求項７に記載のシリコンウエハを用いて製造された電子材料。
【公開番号】特開２０１１−１４８９７４（Ｐ２０１１−１４８９７４Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９１７５６（Ｐ２０１０−１９１７５６）
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００２２８８）三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３０日（２０１０．８．３０）
【出願人】（０００００２２８８）三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Ｆターム（参考）】
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