[发明专利]含有非离子型聚合物的浆料组合物及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及线锯切割流体组合物和方法。更具体地，本发明涉及含水线锯切割流体浆料及其使用方法。

背景技术

线锯切割(wire sawing)是制造通常称为“晶片”的半导体材料的薄基材的主要方法。半导体晶片对集成电路和光伏工业(其可更通常称为固态电子学工业)来说是必需的。经受“切片(wafering)”的常见基材材料尤其包括硅、蓝宝石、碳化硅、氮化铝、碲、二氧化硅、砷化镓、磷化铟、硫化镉、锗、硫化锌、灰锡、硒、硼、碘化银和锑化铟。

典型的线锯切割方法包括横跨一大块基材材料拉动线，处于其未切片的状态的所述一大块基材材料或工件通常被称为梨晶(boule)或晶锭(ingot)。所述线典型地包含一种或多种金属或合金例如钢。在正在进行切割的区域中，将切割流体施加到线锯上。该切割流体冷却和润滑该线和工件。该切割流体中典型地包含颗粒研磨剂以提高切割效率。该研磨剂通常基于被切割的基材的硬度进行选择，较硬的研磨剂用于较硬的基材。

切割流体可为非水流体诸如烃油、或其它有机材料诸如二醇或聚(乙二醇)材料。含水流体典型地包括溶解或分散于水中的不同量和类型的有机溶剂或聚合物。

目前切割线技术中的一个难点为处理废切割流体的成本日益增加、以及关于环境影响的顾虑，所述环境影响取决于对这样的处理所选择的方法。

目前切割线技术中的另一难点涉及在切割工件的过程期间所产生的热和剪切力。该热和剪切力不仅由在切割线、研磨剂颗粒和基材表面之间的切割界面处的对于切割过程是必需的摩擦产生，而且由在将切割流体浆料输送至切割界面时使用的泵送机构和导管产生。热和剪切力可损害存在于含水切割流体浆料中的有机材料特别是聚合物材料的完整性，所述有机材料典型地添加至该流体中以提供足够的粘度以使研磨剂颗粒保持均匀分散和有助于使切割流体粘附至切割线上。具有200千道尔顿(kDa)或更大的重均分子量的聚合物的分解是特别有问题的，因为这样的聚合物典型地以相对小的量使用，且由于剪切所导致的分子量降低使切割流体的粘度显著减小。剪切力出现在切割表面处以及用于将切割流体施加到线上的泵和喷嘴中。

存在对这样的含水切割流体的持续需要，为了良好的冷却能力，其具有相对高的水含量，同时其仍具有足够的粘度以在多个再循环重复期间使研磨剂颗粒保持为均匀的悬浮液并且使所述流体粘附至切割线上。

下面在本文中阐述的本发明是对线锯切割技术领域的有益扩充。

发明内容

本发明的线锯切割流体组合物包含25至75重量％的颗粒研磨剂，其悬浮于含有聚合物粘度调节剂的含水载体中。该粘度调节剂包括以摩尔数计包含大部分的非离子型单体单元(例如，至少50或60摩尔％的非离子型单体单元)的聚合物，具有至少5kDa的数均分子量(M_n)，且以足以为该组合物提供在25℃下在60转/分钟(rpm)的心轴(spindle)旋转速度下50至1000厘泊(cP)范围内例如50至700cP的布氏粘度的浓度存在于该含水载体中。在一些优选实施方式中，该粘度调节剂是适度地剪切变稀(moderately shear thinning)的。在一个实施方式中，该粘度调节剂包括非离子型聚合物，具有20至200kDa的重均分子量(M_W)，且以足以为组合物提供在25℃下在60rpm的心轴旋转速度下75至700cP范围内的布氏粘度的浓度存在于该含水载体中。在另一实施方式中，粘度调节剂具有至少200kDa的M_w。

当在本发明的切割流体中利用200kDa或更大M_w的粘度调节剂时，优选的线锯切割方法包括用在相对低剪切条件下运行的泵送和分配系统使该切割流体再循环。在这样的情况下，将含水切割流体浆料从再循环贮存器施加到线锯上，其中通过在不大于10⁴s^-1、优选不大于10³s^-1的相对低剪切速率下运行的泵和喷嘴循环和施加该切割流体浆料。

具体实施方式