[发明专利]用于切削液和浆料的聚亚烷基二醇接枝的聚羧酸酯(盐)悬浮和分散剂

说明书

技术领域

本发明涉及切削液和浆料。本发明的一个方面涉及用于悬浮和分散研磨颗粒以形成用于切削或另外地处理脆性材料的切削浆料的切削液。本发明的另一方面涉及包含聚亚烷基二醇(PAG)悬浮和分散剂的切削液和浆料。本发明的又另一方面涉及PAG-接枝至聚羧酸酯(盐)上的PAG悬浮和分散剂，同时在再另一方面，本发明涉及用包含PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)的切削浆料切削或另外地处理脆性材料的方法。

背景技术

切削液用于研磨材料，例如，碳化硅(SiC)以形成重量比一般为0.5-1.5，通常约1的切削浆料。这种浆料被喷射到切割工具如线状锯上以切削脆性工件，例如，硅锭。为了使切削液的性能最佳化，需要将研磨材料在整个流体中均匀的悬浮和分散，且这需要流体具有特定粘度以防止研磨材料的布朗运动。

非水性切削液，例如，基于PAG如聚乙二醇(PEG)的非水性切削液，在当今市场上是普遍的。然而，如SiC的研磨料在这种介质中不能很好地分散。晶片制造者需要不断地搅动浆料。另一方面，也需要良好的冷却以降低晶片的热应力和避免线状锯装置例如切割金属丝(cutting wire)、支撑和引导晶片的夹具等的各个组件的膨胀。

水具有良好的冷却效率，且已经尝试作为切削液的主要分散介质以及作为水和PAG的切削液混合物中的组分。然而，将水加入包含PAG的切削液中急剧地降低流体的粘度，且因此不仅减损了PAG的悬浮和分散性能，而且使研磨材料从悬浮液中沉淀出来。

加入第二分散剂可有助于研磨材料的悬浮和分散。USP 6,673,754教导了聚羧酸作为这种分散剂。然而，问题在于这种常规的聚羧酸与常规切削液材料如PEG具有差的相容性。切削液的制造商和使用者感兴趣的是改善研磨材料在切削液中的悬浮和分散的方法。

发明内容

本发明的一个实施方式是包含以重量百分数计的如下组分的切削液：

A.70-99％的PAG；

B.0.01-10％的PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)；和

C.0-30％的水。

水是本发明的切削液的任选组分。与除不含水外所有其它方面类似的切削液相比，包含水的切削液一般表现出更好的冷却效率。其它任选的组分包括但不限于抗腐蚀剂、螯合剂、湿润剂、pH调节剂和杀生物剂。

本发明的一个实施方式是包含以重量百分数计的如下组分的切削浆料：

A.25-75％，优选28-67％的PAG；

B.0.004-5％，优选0.05-3.35％的PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)；

C.0-15％，优选0-10％的水；和

D.25-75％，优选33-60％的研磨材料。

相对于没有PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)的切削液，切削液中PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)的存在改善了PAG与研磨材料的相容性。此外，切削液具有合适的粘度以使得浆料中研磨颗粒的布朗运动受到阻抑。通过与由PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)赋予研磨颗粒的空间和静电排斥作用结合，这改善了浆料的悬浮和分散特性。

本发明的一个实施方式为处理脆性材料的方法，所述方法包括在处理脆性材料时将研磨浆料应用于研磨材料的步骤，所述研磨浆料包含：

A.25-75％，优选28-67％的PAG；

B.0.004-5％，优选0.05-3.35％的PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)；

C.0-15％，优选0-10％的水；和

D.25-75％，优选33-60％的研磨材料。

脆性材料的处理包括但不限于切削、研磨、蚀刻和抛光。所述脆性材料包括半导体锭和晶体，如包含硅的晶体。

附图简要说明

图1为说明悬浮试验中沉降测量的图。

图2为比较PAG-接枝的聚羧酸酯(盐)和常规聚羧酸酯(盐)与聚乙二醇(PEG)的相容性的照片集。

图3为报告各种本发明切削液和对比切削液的悬浮和分散性质的图表。

图4为报告各种本发明切削液和对比切削液的粘度的图表。

图5为报告pH调节对本发明切削液的粘度的效应的图表。

图6为报告pH调节对来自本发明分散剂的碳化硅颗粒沉降的效应的图表。

图7为报告本发明切削液的承载能力的图表。

图8为报告各种本发明切削液和对比切削液的粘度对切削屑含量的图表。

图9为报告各种本发明切削液和对比切削液的粘度对温度的图表。