説明

含水切削液組成物およびその製造方法

【課題】 本発明は脆性材料の切削工程において、従来品より低粘度かつ表面張力を低く調整することで加工後の表面精度と洗浄性に優れた含水切削液組成物;並びにこのような特性を有する含水切削液の工業的に有益な製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部の含有比率からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mであることを特徴とする含水切削液組成物

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シリコン、セラミックスまたは水晶などの脆性材料を切断するときに使用する含水切削液組成物およびその製造方法に関する。
さらに詳しくは、水とアルキレンオキサイド付加物からなる含水切削液組成物およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、シリコンインゴットなどの脆性材料の切断は非水溶性の切削液を用いて遊離砥粒方式または固定砥粒方式で行われてきた。近年は、引火の危険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1)。
【0003】
しかし近年、ウエハの生産性向上(加工時間の短縮や加工1度あたりのウエハの取れ枚数の増加)のため、加工の際のウエハ間の空隙を狭くしたり、加工中のワイヤー速度を速くするなどのニーズから、加工中のウエハ細部まで切削液が届かないという現象が発生してしまい、加工後のウエハ表面の精度が満足できないため、安定したウエハが生産できない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2010−275537公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
そこで、本発明は脆性材料の切削工程において、従来品より低粘度かつ表面張力を低く調整された含水切削液組成物;並びにこのような特性を有する含水切削液の工業的に有益な製造方法を提供することを目的とする。
このような特性を有する含水切削液組成物は、各構成組成物を配合することでも製造できるが、通常これらの各構成組成物は蒸留などによる精製が行われているのに対し、本発明の製造方法を実施することにより、工業的に工程の簡素化が図れ、環境面(二酸化炭素の排出量削減)やコスト面において有益といえる。
【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、
(1)水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部の含有比率からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mであることを特徴とする含水切削液組成物(A)
(2)水1モルに対して0.3〜1.5モルのアルキレンオキサイドを開環付加重合反応させて製造されるアルキレンオキサイド付加物(e)の混合物からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mであることを特徴とする水とアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物の製造方法;およびこの方法で製造された含水切削液組成物
(3)水とアルキレンオキサイドの開環付加重合反応で製造された水とアルキレンオキサイド付加物(B)に、必要に応じて配合調整した含有比率からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mである水とアルキレンオキサイド付加物(B)の配合物(C)の製造方法;およびこの方法で製造された含水切削液組成物
である。
【発明の効果】
【0007】
本発明の含水切削液はシリコンインゴットの切削工程において、特定の化合物をある含有比率で構成されていることより、表面張力低下能に優れるため、加工中のウエハ細部まで切削液が届くため、加工後のウエハ表面の精度が満足でき、安定したウエハが生産できる。かつ、粘度の低い含水切削液を提供することにより、切削加工後のシリコンウエハの洗浄工程において、洗浄性能を向上させることができるという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本願発明は、
(1)アルキレングリコール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコール、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールが水100重量部に対して特定の範囲で含有され、かつ粘度と表面張力を特定の範囲に有する含水切削液(第1発明);
(2)水1モルに対して0.3〜1.5モルの炭素数2および/または3のアルキレンオキサイドを開環付加重合反応させて製造されるアルキレンオキサイド付加物(e)の混合物からなり、かつ粘度と表面張力を特定の範囲に有するアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物(C)の製造方法(第2発明);
(3)第2発明の製造法において、開環付加重合反応後に、特定の範囲の粘度と表面張力を有するようにするために必要に応じた量のアルキレンオキサイド付加物をさらに追加配合する水とアルキレンオキサイド付加物の配合物(D)の製造方法(第3発明)
の3つである。
【0009】
本願の第1発明の含水切削液は、アルキレングリコール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコール、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールが水100重量部に対して特定の範囲で含有され、かつ粘度と表面張力を特定の範囲に有する。
【0010】
含水切削液に含まれるアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは20〜100重量部である。
アルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、含水切削液の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。含有比率が120重量部より多くなると、含水切削液の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。
【0011】
含水切削液に含まれる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。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点から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が好ましく、1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0012】
含水切削液に含まれるジアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して20〜240重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
ジアルキレングリコールの含有比率が20重量部未満になると、含水切削液の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が240重量部より多くなると、含水切削液の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0013】
含水切削液に含まれるジアルキレングリコールとしては、ジエチレングリコール、ジ1,2−プロピレングリコール、ジ1,3−プロピレングリコール、ジ1,2−ブチレングリコール、ジ1,3−ブチレングリコール、ジ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からジエチレングリコール、ジ1,2−プロピレングリコール、ジ1,3−プロピレングリコールが好ましく、ジ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0014】
含水切削液に含まれるトリアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜230重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
トリアルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、含水切削液の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が230重量部より多くなると、含水切削液の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0015】
含水切削液に含まれるトリアルキレングリコールとしては、トリエチレングリコール、トリ1,2−プロピレングリコール、トリ1,3−プロピレングリコール、トリ1,2−ブチレングリコール、トリ1,3−ブチレングリコール、トリ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からトリエチレングリコール、トリ1,2−プロピレングリコール、トリ1,3−プロピレングリコールが好ましく、トリ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0016】
含水切削液に含まれるアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して0〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは5〜80重量部である。
アルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率が120重量部より多くなると、含水切削液の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0017】
含水切削液に含まれるアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシ1,2−プロピレングリコール、ポリオキシ1,3−プロピレングリコール、ポリオキシ1,2−ブチレングリコール、ポリオキシ1,3−ブチレングリコール、ポリオキシ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からポリオキシエチレングリコール、ポリオキシ1,2−プロピレングリコール、ポリオキシ1,3−プロピレングリコールが好ましく、ポリオキシ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0018】
上記範囲でアルキレンオキサイド付加物を有する含水切削液の粘度は5〜18mPa・sであり、加工中のウエハへの濡れ性と加工後ウエハの洗浄性の観点から好ましくは8〜15mPa・sである。
【0019】
上記範囲でアルキレンオキサイド付加物を有する含水切削液の表面張力は48〜54mN/mであり、加工中のウエハへの濡れ性の観点から好ましくは49〜53mN/mである。
【0020】
本発明のシリコンインゴットスライス用切削液は、ワイヤ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である。
シリコンインゴットを加工する方法として、遊離砥粒および固定砥粒ワイヤーを用いる方法があり、本発明の切削液はいずれにも適用できるが、固定砥粒ワイヤーを用いて切削液を連続的に供給させながら加工する固定砥粒方式に特に適している。
【0021】
本願の第2の発明の製造方法は、水1モルに対して特定のモル数の炭素数2および/または3のアルキレンオキサイドを開環付加重合させて製造されるアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物(C)の製造方法であって、かつ粘度と表面張力を特定の範囲に有する。
具体的には、アルキレンオキサイドとして、プロピレンオキサイド(以下、POと略称することがある。)単独、エチレンオキサイド(以下、EOと略称することがある。)単独、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダム状、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドを逐次付加反応させてブロック状の開環付加重合物である。
好ましくはプロピレンオキサイド単独、プロピレンオキサイドとエチレンオキサイドをランダム状の開環付加重合物であり、さらにこのましくはプロピレンオキサイド単独の開環付加重合物である。
そして、この製造方法で製造されたアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物(C)は、第1発明と同じ特定の粘度範囲と表面張力範囲を有する。
【0022】
開環付加重合で製造される本発明の混合物(C)において、反応させる水1モルに対してEOおよび/またはPOのモル数(EO単独モル数、PO単独モル数、あるいはEOとPOの併用の場合はその合計モル数)の範囲は0.3〜1.5である。
含水切削液として使用する混合物の性能と混合物の製造コストの観点から好ましくは0.5〜1.2、さらに好ましくは0.7〜1.0である。
EOおよび/またはPOのモル数が0.3未満であると、含水切削液として使用する混合物(C)の表面張力が低く、加工後の表面粗さが悪化する。EOおよび/またはPOのモル数が1.5より多くなると、製造時間が長くなり製造コストが増し、さらに含水切削液として使用する混合物(C)の粘度が高くなるので加工後のウエハ洗浄性が悪化する。
【0023】
上記範囲で製造される混合物(C)の粘度は5〜18mPa・sであり、含水切削液として使用したときの加工中のウエハへの濡れ性と加工後ウエハの洗浄性の観点から好ましくは8〜15mPa・sである。
【0024】
上記範囲で製造される混合物(C)の表面張力は48〜54mN/mであり、含水切削液として使用したときの加工中のウエハへの濡れ性の観点から好ましくは49〜53mN/mである。
【0025】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれるアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは20〜100重量部である。
アルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、含水切削液として使用する混合物(C)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。含有比率が120重量部より多くなると、含水切削液の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。
【0026】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれる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が挙げられる。粘度及び表面張力の観点から、1,2−プロピレングリコールが好ましい。
【0027】
上記範囲で製造される混合物に含まれるジアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して20〜240重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
ジアルキレングリコールの含有比率が20重量部未満になると、含水切削液として使用する混合物(C)の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が240重量部より多くなると、含水切削液の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0028】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれるジアルキレングリコールとしては、ジエチレングリコール、ジ1,2−プロピレングリコール、ジ1,3−プロピレングリコール、水EO1モルPO1モル付加物、水EO1モルOX1モル付加物、水PO1モルOX1モル付加物などが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からジ1,2−プロピレングリコール、水EO1モルPO1モル付加物が好ましい。
【0029】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれるトリアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜230重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
トリアルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、含水切削液として使用する混合物(C)の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が230重量部より多くなると、含水切削液として使用する混合物の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0030】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれるトリアルキレングリコールとしては、トリエチレングリコール、トリ1,2−プロピレングリコール、トリ1,3−プロピレングリコール、水EO1モルPO2モル付加物、水EO1モルOX2モル付加物、水EO1モルPO1モルOX1モル付加物、水EO2モルPO1モル付加物、水EO2モルOX1モル付加物、水PO1モルOX2モル付加物、水PO2モルOX1モルなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からトリ1,2−プロピレングリコール、水EO1モルPO2モル付加物、水EO2モルPO1モル付加物が好ましい。
【0031】
上記範囲で製造される混合物(C)に含有されるアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して0〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは5〜80重量部である。
アルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率が120重量部より多くなると、含水切削液として使用する混合物(C)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0032】
上記範囲で製造される混合物(C)に含まれるアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率としては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシ1、2−プロピレングリコール、ポリオキシ1、3−プロピレングリコール、水ポリEOPO付加物、水ポリEOOX付加物、水ポリPOOX付加物、水ポリEOPOOX付加物などが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点から水ポリEOPO付加物、ポリオキシ1,2−プロピレングリコールが好ましい。
【0033】
本発明の混合液(C)は、シリコンインゴットスライス用切削液として使用でき、ワイヤ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である。
シリコンインゴットを加工する方法として、遊離砥粒および固定砥粒ワイヤーを用いる方法があり、本発明の混合物はいずれにも適用できるが、固定砥粒ワイヤーを用いて切削液を連続的に供給させながら加工する固定砥粒方式に特に適している。
【0034】
本願の第3の発明の製造方法は、第2発明の製造法において、開環付加重合反応後に、特定の範囲の粘度と表面張力を有するようにするために必要に応じた量のアルキレンオキサイド付加物をさらに追加配合する水とアルキレンオキサイド付加物の配合物(D)の製造方法である。
そして、この製造方法で製造されたアルキレンオキサイド付加物の配合物(D)は、第1発明と同じ特定の粘度範囲と表面張力範囲を有する。
【0035】
具体的には、前述の第2発明で製造された水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に、さらにアルキレングリコール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコールおよび4量体以上のポリオキシアルキレングリコールからなる群より選ばれる1種以上を必要に応じた量を追加配合した混合物(D)であって、かつ粘度と表面張力を特定の範囲に有する。
そして、含有比率がそれぞれ、水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部である。
【0036】
水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に配合される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。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点から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が好ましく、1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0037】
水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に配合されるジアルキレングリコールとしては、ジエチレングリコール、ジ1,2−プロピレングリコール、ジ1,3−プロピレングリコール、ジ1,2−ブチレングリコール、ジ1,3−ブチレングリコール、ジ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からジエチレングリコール、ジ1,2−プロピレングリコール、ジ1,3−プロピレングリコールが好ましく、ジ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0038】
水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に配合されるトリアルキレングリコールとしては、トリエチレングリコール、トリ1,2−プロピレングリコール、トリ1,3−プロピレングリコール、トリ1,2−ブチレングリコール、トリ1,3−ブチレングリコール、トリ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からトリエチレングリコール、トリ1,2−プロピレングリコール、トリ1,3−プロピレングリコールが好ましく、トリ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0039】
水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に配合される4量体以上のポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシ1,2−プロピレングリコール、ポリオキシ1,3−プロピレングリコール、ポリオキシ1,2−ブチレングリコール、ポリオキシ1,3−ブチレングリコール、ポリオキシ1,4−ブチレングリコールなどが挙げられる。水への溶解度、製造コスト、粘度及び表面張力の観点からポリオキシエチレングリコール、ポリオキシ1,2−プロピレングリコール、ポリオキシ1,3−プロピレングリコールが好ましく、ポリオキシ1,2−プロピレングリコールがさらに好ましい。
【0040】
追加配合して得られた混合物(D)の粘度は5〜18mPa・sであり、含水切削液として使用したときの加工中のウエハへの濡れ性と加工後ウエハの洗浄性の観点から好ましくは8〜15mPa・sである。
【0041】
追加配合した得られた混合物(D)の表面張力は48〜54mN/mであり、含水切削液として使用したときの加工中のウエハへの濡れ性の観点から好ましくは49〜53mN/mである。
【0042】
水とアルキレンオキサイドの混合物(C)に追加配合するアルキレングリコール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコールおよび4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの量および種は、配合後の混合物(D)の粘度が5〜18mPa・s、表面張力は48〜54mN/mの範囲内になれば、特に限定しない。
【0043】
追加配合して得られた混合物(D)に含まれるアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは20〜100重量部である。
アルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、混合物(D)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。含有比率が120重量部より多くなると、混合物(D)の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。
【0044】
追加配合して得られた混合物(D)に含まれるジアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して20〜240重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
ジアルキレングリコールの含有比率が20重量部未満になると、混合物(D)の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が240重量部より多くなると、混合物(D)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0045】
追加配合して得られた混合物(D)に含まれるトリアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して10〜230重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは40〜200重量部である。
トリアルキレングリコールの含有比率が10重量部未満になると、混合物(D)の表面張力が高くなり、加工後のウエハ表面粗さが悪化する。含有比率が230重量部より多くなると、混合物(D)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0046】
追加配合して得られた混合物(D)に含まれるアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率の範囲は水100重量部に対して0〜120重量部であり、粘度及び表面張力の観点から好ましくは5〜80重量部である。
アルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコールの含有比率が120重量部より多くなると、混合物(D)の粘度が高くなり洗浄性が不十分となる。
【0047】
本発明の混合液(D)は、シリコンインゴットスライス用切削液として使用でき、ワイヤ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である。
シリコンインゴットを加工する方法として、遊離砥粒および固定砥粒ワイヤーを用いる方法があり、本発明の混合物はいずれにも適用できるが、固定砥粒ワイヤーを用いて切削液を連続的に供給させながら加工する固定砥粒方式に特に適している。
【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1〜3および比較例1〜2
表1記載の配合比(重量部)で各成分を配合して切削液を調製した。
なお、表1中のPGはプロピレングリコール、DPGはジプロピレングリコール、TPGはトリプロピレングリコール、PPGはポリオキシプロピレングリコールの略称記号を表す。
【0050】
【表1】

【0051】
<切削液の表面張力と粘度の測定>
切削液の表面張力は、自動動的表面張力計(FACE;協和界面化学(株)製)を用いて25℃で測定した。
切削液の粘度は、ブルックフィールド型回転粘度計を用いて25℃で測定した。
その結果を表1に示す。
【0052】
切削液について、ウエハ表面粗さの測定と洗浄性の性能評価を行った。
その結果を表1に示す。
【0053】
<ウエハ表面粗さの測定>
被切断材として25mm角の単結晶シリコンインゴットを用い、固定砥粒ワイヤー、シングルワイヤーソー型切断機(SOUTH BAY TECHNOLOGY製)で切断試験を実施した。
切断条件:クーラント流量50ml/分、
切断後のウエハ表面粗さ(Ra)を原子間力顕微鏡(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、E−Sweep)を用いて測定した。
【0054】
下記の判定基準に従い、表面粗さを評価した。
○:Raが0.5μm未満
×:Raが0.5μm以上
【0055】
<洗浄性の性能評価方法>
(1)含水切削液100部に対してシリコンインゴッドの切り屑を想定したケイ素粉末(高純度化学研究所社製;粒子径1μm以下)10部を加え、ディスパーサー(T.K.ロボミックス;プライミクス(株)製)を用いて3000回転で1分間攪拌分散してケイ素粉末を含むスラリーを作成した。
(2)約2.5cm四方に切断した多結晶シリコンウエハ上に上記で調製したスラリーのスポイト一滴分(0.02g)を付着させ、20分間静置させて試験片とした。
(3)この試験片を垂直に立てた状態で25℃のイオン交換水中に静かに入れて全体を浸漬させ、水中で静置させる。
(4)水中でスラリーがシリコンウエハ上から剥がれ滑り落ちて除去されるのを観察して、浸漬直後から除去されるのに要した時間を記録した。
【0056】
洗浄性の評価は、
○:浸漬後5分未満でウエハ上のスラリーが除去される。
×:ウエハ上のスラリーが除去されるのに要する時間が5分以上であるか、または除去されない。
【0057】
実施例5〜8および比較例3〜4
下記記載の製造方法によりアルキレンオキサイド付加物の混合物(B−1)〜(B−4)および(B’−1)、(B’−2)を製造し、含水切削液とした。水1モルに対するPOまたはEOのモル数、および各成分の含有比率(重量部)を表2に示す。
なお、各成分比率はガスクロマトグラフィー(GC-2014;島津製作所(株)製)で算出した。
また、プロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドをランダム状またはブロック状で開環付加重合反応させる場合であっても、生成するアルキレングリコール、ジアルキレングリコール、トリアルキレングリコール、4量体以上のポリオキシアルキレングリコールとしてガスクロマトグラフィーで各成分比率を、ガスクロマトグラフィーを用いて測定し、そのピーク面積比から算出することは可能である。
ただし、得られる生成物はエチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダム付加物となり、ガスクロマトグラフィーでは保持時間が近すぎて分離ができず、おのおのの生成物の区別はできない。
【0058】
【表2】

【0059】
なお、表2中のAGはアルキレングリコール、DAGはジアルキレングリコール、TAGはトリアルキレングリコール、PAGはポリオキシアルキレングリコールの略称であり、プロピレンオキサイド単独で開環付加重合した場合は、AGはプロピレングリコール、DAGはジプロピレングリコール、TAGはトリプロピレングリコール、PAGはポリオキシプロピレングリコールを表す。
【0060】
作成した含水切削液の表面張力、粘度及びウエハ表面粗さ、洗浄性は上記と同様の方法で測定した。結果を表2に示す。
【0061】
<アルキレンオキサイド付加物の混合物の製造方法>
実施例5
ステンレス製加圧反応装置に水382部と水酸化ナトリウム0.5部を仕込み、窒素置換後に、90〜140℃でプロピレンオキサイド618部の約4時間で圧入した(水1モルに対してプロピレンオキサイド0.5モル)。
同温度でさらに4時間反応させて、プロピレングリコール(PG)とジプロピレングリコール(DPG)とトリプロピレングリコール(TPG)と4量体以上のポリプロピレングリコール(PPG)と水の混合物(B−1)を得た。
【0062】
実施例6
実施例5において、水を237部、プロピレンオキサイドを763部とした以外は、実施例5と同様な操作を行い、本発明の混合物(B−2)を得た(水1モルに対してプロピレンオキサイド1.0モル)。
【0063】
実施例7
実施例5において、水を171部、プロピレンオキサイドを829部とした以外は、実施例5と同様な操作を行い、本発明の混合物(B−3)を得た。(水1モルに対してプロピレンオキサイド1.5モル)
【0064】
実施例8
実施例5において、水を246部、プロピレンオキサイドを634部、エチレンオキサイドを120部とした以外は、実施例5と同様な操作を行い、本発明の混合物(B−4)を得た(水1モルに対してプロピレンオキサイド0.8モル、エチレンオキサイド0.2モル)。
【0065】
比較例3
実施例5において、水を750部、プロピレンオキサイドを250部とした以外は、実施例5と同様な操作を行い、本発明の混合物(B’−1)を得た(水1モルに対してプロピレンオキサイド0.1モル)。
【0066】
比較例4
実施例5において、水を93部、プロピレンオキサイドを907部とした以外は、実施例5と同様な操作を行い、本発明の混合物(B’−2)を得た(水1モルに対してプロピレンオキサイド3.0モル)。
【0067】
実施例9
比較例3で得られた(B’−1)80部に対してDPG20部を追加配合して含水切削液を調製した。
追加配合した切削液の配合後の各成分比率を表3に示す。
【0068】
実施例10、11
実施例9と同様にして、比較例3で得られた(B’−1)、比較例4で得られた(B’−2)、TPG、PGを追加配合して実施例10と実施例11の切削液を調製した。
【0069】
【表3】

【0070】
作成した含水切削液の表面張力、粘度及びウエハ表面粗さ、洗浄性は上記と同様の操作で測定した。結果を表3に示す。
【0071】
本発明の実施例1〜3、5〜8、9〜11の含水切削液はいずれも、切削後のウエハ表面粗さが少なく、ウエハ洗浄性に優れている。なお、実施例1〜3は配合のみで作成した切削液、実施例5〜8は水とアルキレンオキサイドとの反応で得られた混合物を使用した切削液、実施例9〜11は水とアルキレンオキサイドとの反応で得られた混合物にアルキレンオキサイド付加物を追加配合した切削液を用いている。
一方、プロピレングリコールの含有比率が高い比較例1及び比較例3は、切削液の表面張力が高く、加工中のウエハ細部まで切削液が届かないため、加工後のウエハ表面の精度が不十分である。
また4量体以上のポリプロピレングリコールの含有比率が高い比較例2及び比較例4は、切削液の粘度が高く、加工後のウエハ上に切削液が残りやすくなり、洗浄性が不十分である。
【産業上の利用可能性】
【0072】
本発明の含水切削液は、加工後の表面精度及び洗浄性能が優れているため、シリコン、セラミックスまたは水晶などの脆性材料だけでなく水晶、炭化ケイ素、サファイヤ等の硬質な材料切断するときに使用する切削液としても有用である。
また、本発明の含水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。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部の含有比率からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mであることを特徴とする含水切削液組成物(A)。
【請求項2】
アルキレングリコール(a)がプロピレングリコール(a1)、ジアルキレングリコール(b)がジプロピレングリコール(b1)、トリアルキレングリコール(c)がトリプロピレングリコール(c1)、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)がプロピレンオキサイドの4量体以上のポリオキシプロピレングリコール(d1)である請求項1記載の含水切削液組成物(A1)。
【請求項3】
シリコンインゴット切削液用である請求項1または2記載の含水切削液組成物。
【請求項4】
水1モルに対して0.3〜1.5モルの炭素数2および/または3のアルキレンオキサイドを開環付加重合反応させて製造されるアルキレンオキサイド付加物(e)の混合物からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mであることを特徴とするアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物(C)の製造方法。
【請求項5】
水とアルキレンオキサイド付加物(B)の含有比率が下記である請求項4記載の水とアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物(C)の製造方法。
含有比率がそれぞれ、水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部。
【請求項6】
プロピレンオキサイドを開環付加重合反応させて製造される請求項4または5記載の水とプロピレンレンオキサイド付加物(B1)の混合物の製造方法。
【請求項7】
プロピレンオキサイドおよびエチレンオキサイドをランダム状またはブロック状で開環付加重合反応させて製造される請求項4または5記載の水とアルキレンオキサイド付加物(B2)の混合物の製造方法。
【請求項8】
請求項4〜7いずれか記載の製造方法で製造されたことを特徴とする含水切削液組成物。
【請求項9】
シリコンインゴット切削用である請求項8記載の含水切削液組成物。

【請求項10】
水と炭素数2および/または3のアルキレンオキサイドの開環付加重合反応で製造された水とアルキレンオキサイド付加物(B)の混合物に、さらにアルキレングリコール(a)、ジアルキレングリコール(b)、トリアルキレングリコール(c)および4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)からなる群より選ばれる1種以上を必要に応じた量を追加配合して、下記含有比率からなり、かつ粘度が5〜18mPa・s、表面張力が48〜54mN/mである水とアルキレンオキサイド付加物の配合物(D)の製造方法。
含有比率がそれぞれ、水100重量部に対して、アルキレングリコール(a)が10〜120重量部、ジアルキレングリコール(b)が20〜240重量部、トリアルキレングリコール(c)が10〜230重量部、およびアルキレンオキサイドの4量体以上のポリオキシアルキレングリコール(d)が0〜120重量部。
【請求項11】
開環付加重合反応させるアルキレンオキサイドがプロピレンオキサイドである請求項10記載の水とアルキレンオキサイド付加物(D)の配合物の製造方法。
【請求項12】
請求項10または11記載の製造方法で製造されたことを特徴とする含水切削液組成物。
【請求項13】
シリコンインゴット切削用である請求項12記載の含水切削液組成物。

【公開番号】特開2012−214638(P2012−214638A)
【公開日】平成24年11月8日(2012.11.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−81145(P2011−81145)
【出願日】平成23年3月31日(2011.3.31)
【出願人】(000002288)三洋化成工業株式会社 (1,719)
【Fターム(参考)】