用于线锯切割的切割流体组合物制造技术

本发明专利技术提供含水线锯切割流体组合物，其减少线锯切割过程期间所产生的氢气的量。该组合物由含水载体、颗粒研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在线锯切割过程期间使用的浆料组合物。更具体地，本专利技术涉及使线锯切割过程期间氢气的产生最小化的含水线锯切割流体组合物。
技术介绍
线锯切割是制造用于集成电路和光伏(PV)工业中的薄晶片的主要方法。该方法还通常用于将其它材料的基材如蓝宝石、碳化硅或陶瓷基材切成薄片。线锯典型地具有细金属线的网或线网(wireweb)，其中单独的线具有约0. 15mm的直径且通过一系列线轴、滑轮和线导向器(wire guide)以0. 1至1. Omm的距离彼此平行布置。切片或切割通过使工件(例如，基材)与其上已施加研磨浆料的运动的线接触而完成。常规的线锯切割流体组合物或浆料典型地包含通过以1 1的重量比混合而组合的载体和研磨剂颗粒。研磨剂典型地由硬质材料如碳化硅颗粒组成。载体是提供润滑和冷却并且还使研磨剂保持在线上使得研磨剂可接触正被切割的工件的液体。载体可为非水物质如矿物油、煤油、聚乙二醇、聚丙二醇或其它聚亚烷基二醇。但是，非水载体可具有若干种缺点。例如，非水载体可由于胶体不稳定性而具有有限的保存期，并且还可呈现差的传热特性。因此，基于水的载体也被用于线锯切割过程。含水载体也具有一些已知的缺点。例如，在线锯切割过程期间，正被切割的材料的一部分被除去。该材料(称为截口材料(kerf))在切割流体浆料中逐渐累积。在线锯切割硅和其它水可氧化的基材的过程中，截口材料可变得被氧气或水氧化。在含水浆料中，水可氧化的工件被水的氧化产生氢气。切割流体组合物中氢气的存在可破坏线网上浆料的分布 (例如，由于气泡形成)和降低线锯的切割性能。而且，氢气的产生在制造环境中可为危险的(例如，作为爆炸危险物)。因此，配制限制在线锯切割过程期间所产生的氢气的量的含水线锯切割流体组合物将是有利的。本专利技术的组合物满足该需要。
技术实现思路
本专利技术提供含水线锯切割流体组合物，其减少在切割对水有反应性的工件如硅时在线锯切割过程期间产生的氢气的量。所述组合物包含含水载体、颗粒研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂(hydrogen suppressing agent) 0所述研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂各自为本专利技术切割流体组合物的单独且不同的(distinct)组分，如所述含水载体一样；尽管这些组分中的每一种可具有多于一种功能或者可为所述组合物的线锯切割性能提供多于一种好处。虽然不希望受到理论的束缚，但据信所述氢气抑制剂与分子氢反应以捕集气体或者与氢气进行化学反应，由此减少存在于所述组合物中的游离氢气的量。合适的氢气抑制剂包括亲水聚合物、表面活性剂、有机硅(silicone)和氢气清除剂(hydrogen scavenger)0本专利技术的一个实施方式为含水线锯切割流体组合物。该组合物中包含含有增稠剂的含水载体、颗粒研磨剂和氢气抑制剂。该氢气抑制剂选自亲水聚合物、具有在链中包含至少6个碳原子的疏水部分的表面活性剂、有机硅和氢气清除剂。本专利技术的另一实施方式为含水线锯切割流体组合物，其包含颗粒研磨剂、含水载体、增稠剂和选自如下的至少一种氢气抑制剂表面活性剂、对氢有反应性的金属化合物、 对硅有反应性的金属化合物、硅氢化催化剂和有机电子传递剂。该表面活性剂包含疏水部分和亲水部分。所述表面活性剂的疏水部分包含取代的烃基、未取代的烃基和有机硅 (silicone)基团中的一种或多种。所述表面活性剂的亲水部分包含聚氧化烯基团、醚基、醇基、氨基、氨基的盐、酸性基团、和酸性基团的盐中的一种或多种。本专利技术的另一实施方式为含水线锯切割流体组合物，其包含含有增稠剂的含水载体、颗粒研磨剂和氢气抑制剂，该氢气抑制剂选自具有18或更小的HLB的非离子型表面活性剂和具有18或更小的HLB的亲水聚合物。根据本专利技术的额外教导，通过在以线锯切割工件时利用本文中所教导的类型的含水线锯切割流体来改善线锯切割过程中的氢气产生。在本专利技术的一些优选实施方式中，该组合物具有酸性pH。虽然不希望受到理论的束缚，但据信降低所述组合物的PH使在线锯过程期间在水与正被切割的材料之间可能发生的任何氧化反应的速率降低。降低所述氧化反应的速率使由这样的反应所产生的氢气的量减少。在其它特别优选的实施方式中，所述切割流体组合物包含如下组合作为氢气抑制剂表面活性剂和亲水聚合物的组合，表面活性剂和有机硅的组合，或者表面活性剂、亲水聚合物和有机硅的组合。具体实施例方式本专利技术的组合物各自含有含水载体如水、含水的二醇和/或含水的醇。优选地，该含水载体主要包含水。该含水载体优选占所述组合物的1至99重量％、更优选50至99重量％。水优选占所述载体的65至99重量％、更优选80至98重量％。本专利技术的组合物还各自含有颗粒研磨剂如碳化硅、金刚石、或碳化硼。所述颗粒研磨剂典型地占所述组合物的1至60重量％。在一些实施方式中，所述颗粒研磨剂包含以1 至10重量％的浓度存在的颗粒金刚石。在另一实施方式中，当所述研磨剂不是金刚石时， 优选所述颗粒研磨剂占所述组合物的30至60重量％。适合用于线锯切割流体中的研磨剂是本领域中公知的。当在线锯切割过程中使用仅含有水的组合物切割水可氧化的材料(例如硅)时， 形成相对大的量的氢气。例如，使用实施例1中描述的方法，仅以水作为切割流体的硅晶片的模拟线锯切割导致在线锯切割过程期间以1. 79毫升/分钟(mL/分钟)的速率产生氢气。 实施例2显示，随着含水载体的水含量增加，氢气产生速率也增加且在100%的水时达到最大值。为了降低线锯切割过程期间的氢气产生速率，本专利技术的组合物各自含有额外的组分以降低该组合物的氢气产生潜力(potential)。本专利技术的组合物各自含有增稠剂如粘土、树胶、纤维素化合物(包括羟丙基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素)、聚羧酸酯、聚(亚烷基氧化物)等。该增稠剂可包括水溶性的、水可溶胀的或水分散性的并且为载体提供在25°C的温度下至少40厘泊(cP)的布氏粘度的任何材料。最优选该增稠剂为载体提供40至120cP的布氏粘度。该增稠剂以约0.2重量％至10重量％的浓度存在于所述组合物中。该增稠剂为所述组合物的单独且不同的组分。如本文中所使用的，术语“增稠剂”包括单一的材料、或者两种或更多种材料的组合， 并且是指提供组合物的粘度的大部分(排除由研磨剂提供的任何粘度)的组合物的一种或多种组分。优选的增稠剂为非离子型聚合物增稠剂如纤维素化合物(例如，羟丙基纤维素、 甲基纤维素、羟乙基纤维素)、或聚(亚烷基氧化物)材料(例如，聚(乙二醇)、环氧乙烷-环氧丙烷共聚物等)。优选地，该增稠剂具有大于20000道尔顿(Da)、更优选至少 50000Da (例如，50000至150000Da)的重均分子量，因为较低分子量的材料作为增稠剂趋于不太有效率。虽然不希望受到理论的束缚，但据信本文中所描述的类型的增稠剂与截口材料和工件的表面结合，且由此减少可接触这些表面的水的量。被水接触的工件表面的量的这种减少使工件表面被水的氧化减少，这又使氢气产生速率降低。本专利技术的组合物各自含有一种或多种氢气抑制剂。合适的氢气抑制剂包括亲水聚合物，表面活性剂，有机硅，和各种氢气清除剂如对氢有反应性的金属化合物、对硅有反应性的金属化合物、硅氢化催化剂和有机电子传递剂。本专利技术的组合物可含有所列氢气抑制剂类型中的一种、或者氢气抑制剂的这些类型中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．含水线锯切割流体组合物，包含：颗粒研磨剂；含有增稠剂的含水载体；和选自如下的至少一种氢气抑制剂：亲水聚合物、具有在链中包含至少６个碳原子的疏水部分的表面活性剂、有机硅、和氢气清除剂；其中所述研磨剂、增稠剂和氢气抑制剂为该组合物的单独且不同的组分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S格伦比尼，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：US