シリコンインゴット用水性切削液
【課題】 本発明は固定砥粒ワイヤーによるシリコンインゴットの切削工程において、従来品より、加工装置等に使用されている金属に対する腐食を抑制することができ、かつシリコンと水との反応による水素の発生を抑制することができる水性切削液を提供することを目的とする。
【解決手段】 水混和性溶媒（Ａ）、特定の化学構造を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とする固定砥粒ワイヤーによるシリコンインゴットスライス用水性切削液。
【解決手段】 水混和性溶媒（Ａ）、特定の化学構造を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とする固定砥粒ワイヤーによるシリコンインゴットスライス用水性切削液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定砥粒ワイヤーを用いてシリコンインゴットを切削するときに使用する水性切削液に関する。さらに詳しくは、一定量の水を含有しているがシリコンとの反応を抑制することができ、かつ耐腐食性に優れた水性切削液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりシリコンのワイヤーによる切断は遊離砥粒を用いて行われてきた。しかし、近年遊離砥粒の回収が困難であることや、シリコン切粉のリサイクルのニーズから、電着や樹脂による接着でワイヤーに砥粒を固定した固定砥粒ワイヤーが開発された（例えば特許文献１）。
【０００３】
近年、固定砥粒ワイヤー用に使用される切削液として、作業性や環境負荷などの観点から、水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献２）。しかし、これらの水溶性切削液は、加工装置等に使用されている金属が腐食するという問題があった。その対策として、アミン系の化合物を含有することで腐食を抑制した水溶性の切削液が開発されているが、耐腐食性に対して十分な効果が得られていない。（例えば特許文献３）。
さらに、加工中や加工後に水とシリコンの反応により水素が発生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２００１−５４８５０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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は固定砥粒ワイヤーによるシリコンインゴットの切削工程において、従来品より、加工装置等に使用されている金属に対する腐食を抑制することができ、かつシリコンと水との反応による水素の発生を抑制することができる水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）、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、該アミン（Ｂ）を０．０１〜５重量と水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とするシリコンインゴット用水性切削液；これ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；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。
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】
【発明の効果】
【０００９】
本発明の水性切削液はシリコンインゴットの切削工程において、シリコンとの反応性が抑えられているため、加工時や加工後の廃液の保存において水素ガスによる爆発事故に対する安全性を向上させることができ、かつ加工装置等に使用されている金属に対する腐食による加工効率の低下といった問題を抑制できるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の水性切削液は、水混和性溶媒（Ａ）、特定の化学構造を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有する。
さらに、アミン（Ｂ）の含有量が０．０１〜５重量％かつ水（Ｗ）の含有量が１０〜５０重量％であり、水性切削液のｐＨが５．０〜９．０である必要がある。
【００１１】
本発明の水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特に差しつかえなく、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、粘度（Ｓｉ粉の分散性）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。
【００１２】
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、水分相溶性の観点からＨＬＢは１０〜４５が好ましく、より好ましくは１４〜４５であり、この範囲であれば水分相溶性の観点で優れている。
【００１３】
ここでの「ＨＬＢ」とは、親水性と親油性のバランスを示す指標であって、例えば「界面活性剤入門」〔２００７年三洋化成工業株式会社発行、藤本武彦著〕２１２頁に記載されている小田法による計算値として知られているものであり、グリフィン法による計算値ではない。
ＨＬＢ値は有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算することができる。
ＨＬＢ≒１０×無機性／有機性
ＨＬＢを導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」２１３頁に記載の表の値を用いて算出できる。
【００１４】
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、下記一般式（３）で表される。
【００１５】
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （３）
［式中、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。ｎはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を表す。]
【００１６】
式中、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、エチル基である。
【００１７】
式中の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。
【００１８】
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１〜５、さらに好ましくは１〜３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、異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。
【００１９】
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、ポリアルキレングリコール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。
【００２０】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、アルキレングリコールとしては、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。
【００２１】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、ポリアルキレングリコールとしては、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。
【００２２】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、アルキレングリコールのモノもしくはジアルキルエーテルとしては、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。
【００２３】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、ポリアルキレングリコールのモノもしくはジアルキルエーテルとしては、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。
【００２４】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち好ましいのは、粘度（金属シリコンの切粉の分散性）の観点から、アルキレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、ポリアルキレングリコール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およびこれらのモノメチルエーテル、モノエチルエーテルである。
特に好ましくは、１，２−プロピレングリコール（ＨＬＢ４０.０）、ジエチレングリコール（ＨＬＢ２７．５）、１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＨＬＢ１４．３）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＨＬＢ１４．０）である。
【００２５】
使用時の水性切削液中の本発明の水混和性溶媒（Ａ）の含有量は、通常５０〜８５重量％、好ましくは６５〜８０重量％である。
【００２６】
本発明の水性切削液の第２の必須成分であるアミン（Ｂ）は、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有する。なお、化学構造（ａ）はアミジン骨格と呼ばれるものである。
【００２７】
【化３】
【００２８】
【化４】
【００２９】
本発明のアミン（Ｂ）としては、化学構造（ａ）を含むアミン（Ｂ１）、化学構造（ｂ）を含むアミン（Ｂ２）、化学構造（ａ）と化学構造（ｂ）の両方を含むアミン（Ｂ３）が挙げられる。
【００３０】
アミン（Ｂ）のうち、化学構造（ａ）を含むアミン（Ｂ１）としては、イミダゾール、ピリミジン、プリン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５（ＤＢＮ）、キナゾリン、シアヌル酸、１，３，５−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，２，４−トリアゾール、ベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
【００３１】
アミン（Ｂ）のうち、化学構造（ｂ）を含むアミン（Ｂ２）としては、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾール、テトラゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−メチルベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
【００３２】
アミン（Ｂ）のうち、（ａ）と（ｂ）を含むアミン（Ｂ３）としては、ロサルタン、カンデサルタン、１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
【００３３】
これらのアミン（Ｂ）のうち、耐腐食性の観点からＤＢＵ、ＤＢＮ、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾールが好ましい。さらに好ましくはＤＢＵ、ＤＢＮ、１，２，３−ベンゾトリアゾールである。
また、アミン（Ｂ）は１種類でもよく２種類以上の混合物であってもよい。
【００３４】
本発明のアミン（Ｂ）は耐腐食性をさらに向上させる目的で含有させる。
従って、アミン（Ｂ）の含有量は、使用時の切削液の重量に基づいて、好ましくは０．０１〜５重量％、さらに好ましくは０．１〜３重量％以下である。０．０１重量％未満では耐腐食性が不十分であり、５重量％を超えると水とシリコンとが反応して、水素発生量が多くなる。
【００３５】
本発明の水性切削液の第３の必須成分であるカルボン酸（Ｃ）は、その価数については特に限定されず、１価、２価あるいは３価以上で差しつかえない。
また、脂肪族、脂環式、芳香族のいずれのカルボン酸でもよいし、（メタ）アクリル酸などの(共)重合物などのポリカルボン酸重合体でもよい。また、官能基、例えば水酸基を含有したオキシカルボン酸でもよく、切削液のｐＨが５．０〜９．０を満足すれば特に限定されない。
【００３６】
カルボン酸（Ｃ）のうち、１価のカルボン酸（Ｃ１）としては、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、トルイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、ブレーニチル酸、イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、クム酸、アトロバ酸、ヒドロアトロバ酸、ケイ皮酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、アニス酸、クレソチン酸、バニリン酸、アミノ安息香酸などなどが挙げられる。
【００３７】
カルボン酸（Ｃ）のうち、２価のカルボン酸（Ｃ２）としては、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、リンゴ酸、コハク酸、アジピン酸、アスパラギン酸などが挙げられる。
【００３８】
カルボン酸（Ｃ）のうち、３価以上のカルボン酸（Ｃ３）としては、クエン酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、アクリル酸の(共)重合物(官能基数２〜８)などが挙げられる。
【００３９】
水素発生を抑制する効果およびコストの点からクエン酸、リンゴ酸、フタル酸が好ましく、さらに好ましくはクエン酸である。
【００４０】
カルボン酸（Ｃ）の含有量は、使用時の切削液の重量に基づいて、通常０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜３重量％である。
【００４１】
アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の重量比（Ｂ）／（Ｃ）は通常２０／８０〜８０／２０、好ましくは３３／６７〜６７／３３である。
【００４２】
本発明の水性切削液中では、本発明のカルボン酸（Ｃ）のカルボキシル基がアミン（Ｂ）と反応してカルボキシル基の塩の形で存在してもシリコンと水との反応による水素発生を抑制する効果を有する。なお、必要に応じて、水素発生を抑制する目的で、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）以外にｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。
【００４３】
本発明の水性切削液の必須成分である水（Ｗ）の含有量は、シリコンと水との水素発生反応の抑制の観点と粘度の観点から、使用時の切削液の重量に基づいて、通常１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。
１０重量％未満では、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の溶解性が悪化し、５０重量％を超えるとシリコンと水との水素発生反応が起こりやすくなる。
【００４４】
本発明の水性切削液のｐＨは、シリコンと水との反応抑制の観点から通常５．０〜９．０であり、好ましくは５．０〜８．０である。
【００４５】
本発明の水性切削液の粘度は、加工性（Ｓｉ粉の分散性）の観点から通常５〜５０ｍＰａ・ｓであり、好ましくは５〜４０ｍＰａ・ｓである。粘度が５ｍＰａ・ｓ未満であるとＳｉ粉の分散性が不十分となる。
【００４６】
本発明の水性切削液は、さらに、水素発生を抑制する目的およびｐＨを５．０〜９．０に調整する目的で、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）以外にｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。
このようなｐＨ調整剤としては、金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）などの塩基性化合物；無機酸（例えば塩酸、硝酸、硫酸など）などの酸性化合物等が挙げられる。
【００４７】
本発明の水性切削液は、さらに、潤滑剤、分散剤を含有してもよい。
【００４８】
潤滑剤としては、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物［例えばオクチルアルコールのエチレンオキサイド（２モル）付加物、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（６モル）付加物、セチルアルコールのエチレンオキサイド（４モル）付加物、ノニルフェノールのプロピレンオキサイド（１０モル）付加物］；
脂肪族カルボン酸またはその塩［例えばブチル酸、バレリアン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ソルビン酸、オブツシル酸、カプロレイン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シトラコン酸、メサコン酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロリデンコハク酸、２，４−ヘキサンジエン二酸、またはこれらの塩］；
高級アルコールのリン酸エステルまたはその塩［例えばオクチルアルコールリン酸エステル、ラウリルアルコールリン酸エステル、ステアリルアルコールリン酸エステル、またはこれらの塩］；
高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物のリン酸エステルまたはその塩［例えばノニルフェノールのプロピレンオキサイド（２モル）付加物のリン酸エステル、セチルアルコールのエチレンオキサイド（６モル）付加物のリン酸エステル、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（４モル）付加物のリン酸エステル、オクチルアルコールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物のリン酸エステル、またはこれらの］；
高級アルコールの硫酸エステルまたはその塩［例えばオクチルアルコール硫酸エステル、ラウリルアルコール硫酸エステル、ステアリルアルコール硫酸エステル、またはこれらの塩］；
高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステルまたはその塩［例えばノニルフェノールのエチレンオキサイド（２モル）付加物の硫酸エステル、セチルアルコールのプロピレンオキサイド（６モル）付加物の硫酸エステル、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（４モル）付加物の硫酸エステル、オクチルアルコールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物の硫酸エステル、またはこれらの塩］などが挙げられる。
なお、これらの塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニアなどの無機アルカリとの塩；アミン、第４級アンモニウムなどの有機塩が挙げられる。
潤滑剤の含有量は、使用時の切削液に対して、通常０．００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜１重量％、さらに好ましくは０．００１〜０．５重量％である。０．００１重量％未満では潤滑性が不十分であり、１０重量％を超えると抑泡性が不十分である。
【００４９】
分散剤としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物またはその塩、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。
分散剤の含有量は、使用時の切削液に対して、好ましくは０．０１〜５重量％、さらに好ましくは０．１〜１重量％である。０．０１重量％以上であれば分散効果がさらに発揮されやすく、５重量％以下であれば切粉が凝集しにくい傾向にある。
【００５０】
本発明の水性切削液は、ワイヤーソーによりシリコンインゴットをスライス加工する際に好適に使用できる。
また、本発明の水性切削液は、加工中または加工後のｐＨの変化を抑える事ができるため、シリコンと水との反応による水素の発生を長時間にわたって抑えることができる。
【００５１】
シリコンインゴットをスライス加工する方法として、遊離砥粒及び固定砥粒ワイヤーを用いる方法が挙げられる。本発明の水溶性切削液はどちらの方法でも使用できるが、固定砥粒ワイヤ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。
【００５２】
本発明の水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を用いて製造される電子材料としては、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、ＣＣＤ 、太陽電池、ＩＣ、ＬＳＩ等が挙げられる。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
実施例１〜７及び比較例１〜５
表１記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜７及び比較例１〜５の水性切削液を調製した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
なお、表中の水はイオン交換水を用いた。
また、表中の記号のＰＧはプロピレングリコール、ＤＥＧはジエチレングリコール、ＤＢＵは１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ＢＴＡは１，２，３−ベンゾトリアゾールを表す。
【００５７】
得られた水溶性切削液について、ｐＨの測定、耐腐食性、水素発生量の評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、ｐＨメーターは堀場製作所製Ｆ−１２を使用した。
【００５８】
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
Ｆｅのテストピース（商品名：ＳＰＣＣ，ＳＤ、テストピース社製、厚さ０．６ｍｍ）を、縦２．０ｃｍ×横０．８ｃｍに切断し、金属表面を紙やすり（商品名：Ｗｅｔｏｒｄｒｙ Ｔｒｉ−Ｍ−ｉｔｅ Ｐａｐｅｒ ＃１０００、３Ｍ社製）及び平均粒径１μｍのアルミナ砥粒（商品名：Ａ−３２、日本軽金属社製）で研磨した後、３８ｋＨｚの超音波洗浄機（イオン交換水、２５℃、５分間）および、２００ｋＨｚの超音波洗浄機（イオン交換水、２５℃、５分間）で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。
【００５９】
（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、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、金属めっき物を作成した。
【００６０】
（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、目視にて評価した。めっき表面の変化が全くないものを○、一部に変化が確認されるものを△、全面が変化したものを×と判定した。
【００６１】
水素発生量の評価は以下に示す方法で行った。
（１）各水性切削液１００ｇにシリコン粉末（高純度化学研究所製、純度９９％、平均粒径１μｍ）を１０ｇ加えホモミキサー（特殊機化工業製ＴＫ−ＲＯＢＯＭＩＣＳ）を用いて５０００ｒｐｍで１時間撹拌してスラリーを得た。
（２）得られたスラリーをサンプル瓶に移し、ガラス管を通したゴム栓をして６０度の恒温高温槽に７２時間静置し、その間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。
【００６２】
水素ガス発生量の評価は以下の基準に従って行った。
○：水素ガス発生量が５０ｍｌ未満
△：水素ガス発生量が５０〜１００ｍｌ
×：水素ガス発生量が１００ｍｌ以上
【００６３】
表１から明らかなように、実施例１〜７の本発明の水性切削液はいずれも、耐腐食性に優れ、かつ水素発生量が低く抑えられている。
一方、アミンとしてトリエタノールアミンを用いた比較例１は耐腐食性が劣る。アミンの配合量の多い比較例２、酸として無機酸の塩酸を用いた比較例３は水素発生量が多い。ＫＯＨの配合量が多いためｐＨの高い比較例４、水分量が多い比較例５は水素発生量が多く、耐腐食性が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の水性切削液は、シリコンとの反応による水素の発生を抑制する能力が優れており、かつ加工装置等に使用されている金属に対する腐食を抑制することができるため、シリコンインゴットを切削するときに使用する水性切削液として有用である。
また、本発明の水性切削液は、ｐＨによって腐食や溶解の可能性がある金属、ガラス等の切削にも有用である。
本発明の水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を用いて製造される電子材料としては、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、ＣＣＤ 、太陽電池、ＩＣ、ＬＳＩ等が挙げられ、例えば太陽光発電装置、ディスプレイ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、携帯音楽プレーヤー等に使用する事ができる。
また、本発明の水性切削液は、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ、ガーネットなどの硬質な被加工物を切削する際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、固定砥粒ワイヤーを用いてシリコンインゴットを切削するときに使用する水性切削液に関する。さらに詳しくは、一定量の水を含有しているがシリコンとの反応を抑制することができ、かつ耐腐食性に優れた水性切削液に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来よりシリコンのワイヤーによる切断は遊離砥粒を用いて行われてきた。しかし、近年遊離砥粒の回収が困難であることや、シリコン切粉のリサイクルのニーズから、電着や樹脂による接着でワイヤーに砥粒を固定した固定砥粒ワイヤーが開発された（例えば特許文献１）。
【０００３】
近年、固定砥粒ワイヤー用に使用される切削液として、作業性や環境負荷などの観点から、水溶性の切削液が開発されている（例えば特許文献２）。しかし、これらの水溶性切削液は、加工装置等に使用されている金属が腐食するという問題があった。その対策として、アミン系の化合物を含有することで腐食を抑制した水溶性の切削液が開発されているが、耐腐食性に対して十分な効果が得られていない。（例えば特許文献３）。
さらに、加工中や加工後に水とシリコンの反応により水素が発生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２００１−５４８５０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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は固定砥粒ワイヤーによるシリコンインゴットの切削工程において、従来品より、加工装置等に使用されている金属に対する腐食を抑制することができ、かつシリコンと水との反応による水素の発生を抑制することができる水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）、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、該アミン（Ｂ）を０．０１〜５重量と水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とするシリコンインゴット用水性切削液；これ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；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。
【０００７】
【化１】
【０００８】
【化２】
【発明の効果】
【０００９】
本発明の水性切削液はシリコンインゴットの切削工程において、シリコンとの反応性が抑えられているため、加工時や加工後の廃液の保存において水素ガスによる爆発事故に対する安全性を向上させることができ、かつ加工装置等に使用されている金属に対する腐食による加工効率の低下といった問題を抑制できるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の水性切削液は、水混和性溶媒（Ａ）、特定の化学構造を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有する。
さらに、アミン（Ｂ）の含有量が０．０１〜５重量％かつ水（Ｗ）の含有量が１０〜５０重量％であり、水性切削液のｐＨが５．０〜９．０である必要がある。
【００１１】
本発明の水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特に差しつかえなく、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、粘度（Ｓｉ粉の分散性）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。
【００１２】
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、水分相溶性の観点からＨＬＢは１０〜４５が好ましく、より好ましくは１４〜４５であり、この範囲であれば水分相溶性の観点で優れている。
【００１３】
ここでの「ＨＬＢ」とは、親水性と親油性のバランスを示す指標であって、例えば「界面活性剤入門」〔２００７年三洋化成工業株式会社発行、藤本武彦著〕２１２頁に記載されている小田法による計算値として知られているものであり、グリフィン法による計算値ではない。
ＨＬＢ値は有機化合物の有機性の値と無機性の値との比率から計算することができる。
ＨＬＢ≒１０×無機性／有機性
ＨＬＢを導き出すための有機性の値及び無機性の値については前記「界面活性剤入門」２１３頁に記載の表の値を用いて算出できる。
【００１４】
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、下記一般式（３）で表される。
【００１５】
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （３）
［式中、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。ｎはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を表す。]
【００１６】
式中、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、エチル基である。
【００１７】
式中の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。
【００１８】
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１〜５、さらに好ましくは１〜３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、異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。
【００１９】
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、ポリアルキレングリコール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。
【００２０】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、アルキレングリコールとしては、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。
【００２１】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、ポリアルキレングリコールとしては、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。
【００２２】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、アルキレングリコールのモノもしくはジアルキルエーテルとしては、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。
【００２３】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち、ポリアルキレングリコールのモノもしくはジアルキルエーテルとしては、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。
【００２４】
ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）のうち好ましいのは、粘度（金属シリコンの切粉の分散性）の観点から、アルキレングリコール、アルキレングリコールモノアルキルエーテル、ポリアルキレングリコール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およびこれらのモノメチルエーテル、モノエチルエーテルである。
特に好ましくは、１，２−プロピレングリコール（ＨＬＢ４０.０）、ジエチレングリコール（ＨＬＢ２７．５）、１，２−プロピレングリコールモノメチルエーテル（ＨＬＢ１４．３）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＨＬＢ１４．０）である。
【００２５】
使用時の水性切削液中の本発明の水混和性溶媒（Ａ）の含有量は、通常５０〜８５重量％、好ましくは６５〜８０重量％である。
【００２６】
本発明の水性切削液の第２の必須成分であるアミン（Ｂ）は、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有する。なお、化学構造（ａ）はアミジン骨格と呼ばれるものである。
【００２７】
【化３】
【００２８】
【化４】
【００２９】
本発明のアミン（Ｂ）としては、化学構造（ａ）を含むアミン（Ｂ１）、化学構造（ｂ）を含むアミン（Ｂ２）、化学構造（ａ）と化学構造（ｂ）の両方を含むアミン（Ｂ３）が挙げられる。
【００３０】
アミン（Ｂ）のうち、化学構造（ａ）を含むアミン（Ｂ１）としては、イミダゾール、ピリミジン、プリン、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５（ＤＢＮ）、キナゾリン、シアヌル酸、１，３，５−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，２，４−トリアゾール、ベンゾイミダゾールなどが挙げられる。
【００３１】
アミン（Ｂ）のうち、化学構造（ｂ）を含むアミン（Ｂ２）としては、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾール、テトラゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾール、１−メチルベンゾトリアゾール、１−ヒドロキシベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
【００３２】
アミン（Ｂ）のうち、（ａ）と（ｂ）を含むアミン（Ｂ３）としては、ロサルタン、カンデサルタン、１−ヒドロキシ−７−アザベンゾトリアゾールなどが挙げられる。
【００３３】
これらのアミン（Ｂ）のうち、耐腐食性の観点からＤＢＵ、ＤＢＮ、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾール、１，２，３−ベンゾトリアゾールが好ましい。さらに好ましくはＤＢＵ、ＤＢＮ、１，２，３−ベンゾトリアゾールである。
また、アミン（Ｂ）は１種類でもよく２種類以上の混合物であってもよい。
【００３４】
本発明のアミン（Ｂ）は耐腐食性をさらに向上させる目的で含有させる。
従って、アミン（Ｂ）の含有量は、使用時の切削液の重量に基づいて、好ましくは０．０１〜５重量％、さらに好ましくは０．１〜３重量％以下である。０．０１重量％未満では耐腐食性が不十分であり、５重量％を超えると水とシリコンとが反応して、水素発生量が多くなる。
【００３５】
本発明の水性切削液の第３の必須成分であるカルボン酸（Ｃ）は、その価数については特に限定されず、１価、２価あるいは３価以上で差しつかえない。
また、脂肪族、脂環式、芳香族のいずれのカルボン酸でもよいし、（メタ）アクリル酸などの(共)重合物などのポリカルボン酸重合体でもよい。また、官能基、例えば水酸基を含有したオキシカルボン酸でもよく、切削液のｐＨが５．０〜９．０を満足すれば特に限定されない。
【００３６】
カルボン酸（Ｃ）のうち、１価のカルボン酸（Ｃ１）としては、酢酸、プロピオン酸、安息香酸、トルイル酸、キシリル酸、ヘメリト酸、メシチレン酸、ブレーニチル酸、イソジュリル酸、ジュリル酸、メシト酸、クム酸、アトロバ酸、ヒドロアトロバ酸、ケイ皮酸、ヒドロケイ皮酸、サリチル酸、アニス酸、クレソチン酸、バニリン酸、アミノ安息香酸などなどが挙げられる。
【００３７】
カルボン酸（Ｃ）のうち、２価のカルボン酸（Ｃ２）としては、フマル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、リンゴ酸、コハク酸、アジピン酸、アスパラギン酸などが挙げられる。
【００３８】
カルボン酸（Ｃ）のうち、３価以上のカルボン酸（Ｃ３）としては、クエン酸、トリメリット酸、ヘミメリット酸、トリメシン酸、メロファン酸、プレーニト酸、ピロメリット酸、メリット酸、アクリル酸の(共)重合物(官能基数２〜８)などが挙げられる。
【００３９】
水素発生を抑制する効果およびコストの点からクエン酸、リンゴ酸、フタル酸が好ましく、さらに好ましくはクエン酸である。
【００４０】
カルボン酸（Ｃ）の含有量は、使用時の切削液の重量に基づいて、通常０．０１〜５重量％、好ましくは０．１〜３重量％である。
【００４１】
アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の重量比（Ｂ）／（Ｃ）は通常２０／８０〜８０／２０、好ましくは３３／６７〜６７／３３である。
【００４２】
本発明の水性切削液中では、本発明のカルボン酸（Ｃ）のカルボキシル基がアミン（Ｂ）と反応してカルボキシル基の塩の形で存在してもシリコンと水との反応による水素発生を抑制する効果を有する。なお、必要に応じて、水素発生を抑制する目的で、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）以外にｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。
【００４３】
本発明の水性切削液の必須成分である水（Ｗ）の含有量は、シリコンと水との水素発生反応の抑制の観点と粘度の観点から、使用時の切削液の重量に基づいて、通常１０〜５０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。
１０重量％未満では、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の溶解性が悪化し、５０重量％を超えるとシリコンと水との水素発生反応が起こりやすくなる。
【００４４】
本発明の水性切削液のｐＨは、シリコンと水との反応抑制の観点から通常５．０〜９．０であり、好ましくは５．０〜８．０である。
【００４５】
本発明の水性切削液の粘度は、加工性（Ｓｉ粉の分散性）の観点から通常５〜５０ｍＰａ・ｓであり、好ましくは５〜４０ｍＰａ・ｓである。粘度が５ｍＰａ・ｓ未満であるとＳｉ粉の分散性が不十分となる。
【００４６】
本発明の水性切削液は、さらに、水素発生を抑制する目的およびｐＨを５．０〜９．０に調整する目的で、アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）以外にｐＨ調整剤を適当量加えてもよい。
このようなｐＨ調整剤としては、金属水酸化物（例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなど）などの塩基性化合物；無機酸（例えば塩酸、硝酸、硫酸など）などの酸性化合物等が挙げられる。
【００４７】
本発明の水性切削液は、さらに、潤滑剤、分散剤を含有してもよい。
【００４８】
潤滑剤としては、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物［例えばオクチルアルコールのエチレンオキサイド（２モル）付加物、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（６モル）付加物、セチルアルコールのエチレンオキサイド（４モル）付加物、ノニルフェノールのプロピレンオキサイド（１０モル）付加物］；
脂肪族カルボン酸またはその塩［例えばブチル酸、バレリアン酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ソルビン酸、オブツシル酸、カプロレイン酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シトラコン酸、メサコン酸、メチレンコハク酸、アリルマロン酸、イソプロリデンコハク酸、２，４−ヘキサンジエン二酸、またはこれらの塩］；
高級アルコールのリン酸エステルまたはその塩［例えばオクチルアルコールリン酸エステル、ラウリルアルコールリン酸エステル、ステアリルアルコールリン酸エステル、またはこれらの塩］；
高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物のリン酸エステルまたはその塩［例えばノニルフェノールのプロピレンオキサイド（２モル）付加物のリン酸エステル、セチルアルコールのエチレンオキサイド（６モル）付加物のリン酸エステル、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（４モル）付加物のリン酸エステル、オクチルアルコールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物のリン酸エステル、またはこれらの］；
高級アルコールの硫酸エステルまたはその塩［例えばオクチルアルコール硫酸エステル、ラウリルアルコール硫酸エステル、ステアリルアルコール硫酸エステル、またはこれらの塩］；
高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物の硫酸エステルまたはその塩［例えばノニルフェノールのエチレンオキサイド（２モル）付加物の硫酸エステル、セチルアルコールのプロピレンオキサイド（６モル）付加物の硫酸エステル、ラウリルアルコールのプロピレンオキサイド（４モル）付加物の硫酸エステル、オクチルアルコールのエチレンオキサイド（１０モル）付加物の硫酸エステル、またはこれらの塩］などが挙げられる。
なお、これらの塩としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニアなどの無機アルカリとの塩；アミン、第４級アンモニウムなどの有機塩が挙げられる。
潤滑剤の含有量は、使用時の切削液に対して、通常０．００１〜１０重量％、好ましくは０．００１〜１重量％、さらに好ましくは０．００１〜０．５重量％である。０．００１重量％未満では潤滑性が不十分であり、１０重量％を超えると抑泡性が不十分である。
【００４９】
分散剤としては、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物またはその塩、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。
分散剤の含有量は、使用時の切削液に対して、好ましくは０．０１〜５重量％、さらに好ましくは０．１〜１重量％である。０．０１重量％以上であれば分散効果がさらに発揮されやすく、５重量％以下であれば切粉が凝集しにくい傾向にある。
【００５０】
本発明の水性切削液は、ワイヤーソーによりシリコンインゴットをスライス加工する際に好適に使用できる。
また、本発明の水性切削液は、加工中または加工後のｐＨの変化を抑える事ができるため、シリコンと水との反応による水素の発生を長時間にわたって抑えることができる。
【００５１】
シリコンインゴットをスライス加工する方法として、遊離砥粒及び固定砥粒ワイヤーを用いる方法が挙げられる。本発明の水溶性切削液はどちらの方法でも使用できるが、固定砥粒ワイヤ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。
【００５２】
本発明の水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を用いて製造される電子材料としては、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、ＣＣＤ 、太陽電池、ＩＣ、ＬＳＩ等が挙げられる。
【実施例】
【００５３】
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。
【００５４】
実施例１〜７及び比較例１〜５
表１記載の配合比（重量部）で各成分を配合し、実施例１〜７及び比較例１〜５の水性切削液を調製した。
【００５５】
【表１】
【００５６】
なお、表中の水はイオン交換水を用いた。
また、表中の記号のＰＧはプロピレングリコール、ＤＥＧはジエチレングリコール、ＤＢＵは１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、ＢＴＡは１，２，３−ベンゾトリアゾールを表す。
【００５７】
得られた水溶性切削液について、ｐＨの測定、耐腐食性、水素発生量の評価を行った。その結果を表１に示す。
なお、ｐＨメーターは堀場製作所製Ｆ−１２を使用した。
【００５８】
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
Ｆｅのテストピース（商品名：ＳＰＣＣ，ＳＤ、テストピース社製、厚さ０．６ｍｍ）を、縦２．０ｃｍ×横０．８ｃｍに切断し、金属表面を紙やすり（商品名：Ｗｅｔｏｒｄｒｙ Ｔｒｉ−Ｍ−ｉｔｅ Ｐａｐｅｒ ＃１０００、３Ｍ社製）及び平均粒径１μｍのアルミナ砥粒（商品名：Ａ−３２、日本軽金属社製）で研磨した後、３８ｋＨｚの超音波洗浄機（イオン交換水、２５℃、５分間）および、２００ｋＨｚの超音波洗浄機（イオン交換水、２５℃、５分間）で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。
【００５９】
（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、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、金属めっき物を作成した。
【００６０】
（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、目視にて評価した。めっき表面の変化が全くないものを○、一部に変化が確認されるものを△、全面が変化したものを×と判定した。
【００６１】
水素発生量の評価は以下に示す方法で行った。
（１）各水性切削液１００ｇにシリコン粉末（高純度化学研究所製、純度９９％、平均粒径１μｍ）を１０ｇ加えホモミキサー（特殊機化工業製ＴＫ−ＲＯＢＯＭＩＣＳ）を用いて５０００ｒｐｍで１時間撹拌してスラリーを得た。
（２）得られたスラリーをサンプル瓶に移し、ガラス管を通したゴム栓をして６０度の恒温高温槽に７２時間静置し、その間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。
【００６２】
水素ガス発生量の評価は以下の基準に従って行った。
○：水素ガス発生量が５０ｍｌ未満
△：水素ガス発生量が５０〜１００ｍｌ
×：水素ガス発生量が１００ｍｌ以上
【００６３】
表１から明らかなように、実施例１〜７の本発明の水性切削液はいずれも、耐腐食性に優れ、かつ水素発生量が低く抑えられている。
一方、アミンとしてトリエタノールアミンを用いた比較例１は耐腐食性が劣る。アミンの配合量の多い比較例２、酸として無機酸の塩酸を用いた比較例３は水素発生量が多い。ＫＯＨの配合量が多いためｐＨの高い比較例４、水分量が多い比較例５は水素発生量が多く、耐腐食性が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明の水性切削液は、シリコンとの反応による水素の発生を抑制する能力が優れており、かつ加工装置等に使用されている金属に対する腐食を抑制することができるため、シリコンインゴットを切削するときに使用する水性切削液として有用である。
また、本発明の水性切削液は、ｐＨによって腐食や溶解の可能性がある金属、ガラス等の切削にも有用である。
本発明の水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を用いて製造される電子材料としては、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、ＣＣＤ 、太陽電池、ＩＣ、ＬＳＩ等が挙げられ、例えば太陽光発電装置、ディスプレイ、パソコン、携帯電話、デジタルカメラ、携帯音楽プレーヤー等に使用する事ができる。
また、本発明の水性切削液は、水晶、炭化ケイ素、サファイヤ、ガーネットなどの硬質な被加工物を切削する際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）、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、該アミン（Ｂ）を０．０１〜５重量％と水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とするシリコンインゴット用水性切削液。
【化１】
【化２】
【請求項２】
固定砥粒ワイヤーを用いてシリコンインゴットを切断する請求項１記載の水性切削液。
【請求項３】
該アミン（Ｂ）が、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾールおよび１，２，３−ベンゾトリアゾールからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１または２記載の水性切削液。
【請求項４】
該アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の重量比（Ｂ）／（Ｃ）が２０／８０〜８０／２０である請求項１〜３いずれか記載の水性切削液。
【請求項５】
該カルボン酸（Ｃ）がクエン酸である請求項１〜４いずれか記載の水性切削液。
【請求項６】
該水混和性溶媒（Ａ）が、ＨＬＢが１０〜４５のポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）である請求項１〜５いずれか記載の水性切削液。
【請求項７】
該ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）が下記一般式（３）で表される請求項６記載の水性切削液。
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （３）
［式中、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。ｎはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を表す。]
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の水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９】
請求項８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）、分子内に下記一般式（１）で表される化学構造（ａ）および／または下記一般式（２）で表される化学構造（ｂ）を有するアミン（Ｂ）、カルボン酸（Ｃ）、および水（Ｗ）を必須成分として含有し、該アミン（Ｂ）を０．０１〜５重量％と水（Ｗ）を１０〜５０重量％含有し、ｐＨが５．０〜９．０であることを特徴とするシリコンインゴット用水性切削液。
【化１】
【化２】
【請求項２】
固定砥粒ワイヤーを用いてシリコンインゴットを切断する請求項１記載の水性切削液。
【請求項３】
該アミン（Ｂ）が、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７、１，５−ジアザビシクロ（４，３，０）ノネン−５、１，２，３−トリアジン、１，２，３−トリアゾールおよび１，２，３−ベンゾトリアゾールからなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１または２記載の水性切削液。
【請求項４】
該アミン（Ｂ）とカルボン酸（Ｃ）の重量比（Ｂ）／（Ｃ）が２０／８０〜８０／２０である請求項１〜３いずれか記載の水性切削液。
【請求項５】
該カルボン酸（Ｃ）がクエン酸である請求項１〜４いずれか記載の水性切削液。
【請求項６】
該水混和性溶媒（Ａ）が、ＨＬＢが１０〜４５のポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）である請求項１〜５いずれか記載の水性切削液。
【請求項７】
該ポリオキシアルキレン付加物（Ａ１）が下記一般式（３）で表される請求項６記載の水性切削液。
Ｒ１Ｏ−（ＡＯ）ｎ−Ｒ２ （３）
［式中、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。ｎはアルキレンオキサイドの平均付加モル数を表す。]
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の水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９】
請求項８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２０１１−１４９０１９（Ｐ２０１１−１４９０１９Ａ）
【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２０１０−２８７０６７（Ｐ２０１０−２８７０６７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【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１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【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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