[发明专利]一种磨料经过表面活性剂处理的水基切削液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及晶体硅片切割过程中所用切削液的制备，特别是一种磨料经过表面活性剂处理的水基切削液及其制备方法。

背景技术

随着能源问题的日益突出和人们环保意识的加强，世界各国都非常重视诸如风能、太阳能这些绿色能源的使用，并且不断的加大对相关产业的投入力度。对太阳能的利用主要体现在太阳能光伏发电行业中。随着半导体、光伏产业的迅猛发展，对晶体硅片这个源头产业的发展起到了很大的促进作用，同时对生产晶体硅片的质量提出了更高的要求。晶体硅片的大直径化已经成为了太阳能等硅材料当前的发展趋势，同时要求能够生产出更薄的晶体硅片。

在硅片整个生产的过程中，切割是一道非常重要的工艺。传统的切割晶硅棒的方法是内圆切割法，这种方法比较适合直径比较小的晶棒。这种加工方式造成切片截面刀痕粗糙，破碎层、损伤层深、残余应力大、碎片、崩边、断根等问题严重，损伤层深达30-60微米，这样就增加了后续研磨和抛光的加工量，既浪费又降低了加工的效率和成品率。目前，国内外通用的晶体切割技术为线切割技术，此方法切割的晶片弯曲度小、刀口切割磨损小、表面的损伤层也是较小。线切割技术中的多线切割是世界通用的、有效的方法。在整个硅片的生产过程中，切割过程中造成的硅材料的损耗成为导致低效能、高成本的主要原因。在硅片的切割过程中切削液的应用于作用不可小觑，它不仅可以提高润滑的效果还可以防止硅片表面腐蚀的发生，同时将切割时产生的热量带走，还可以降低切割后硅片表面的金属杂质的含量，提高硅片的整体性质和表面质量。

国内外第一代切削液产品主要是以矿物油为主要成份，将碳化硅等磨料分散在切削液中，在辅以其他添加剂而形成的。这种早期的切削液主要有以下两个方面的缺点：第一，油性切削液易燃，对环境污染大，所以要求必须要有相应的防爆的措施，同时在生产过程中还有注意环境的保护。第二，采用油性切削液切割晶片后，必须使用三氯乙烷、二氯甲烷等有机物作为溶剂和表面活性剂。这些有机溶剂有致癌的危险，同时又污染环境，还有切割完成后硅片表面残留的有机物的清洗去除又要求设备的投入和解决废水处理问题。第二代产品主要是水性产品，主要分为水基切削液和水溶性切削液两种。关于水溶性切削液产品已经有了较多的报道。

专利（CN101205498A）“一种硬脆材料的切削液及其应用”介绍了一种适合单晶、多晶硅、石英、宝石的切削液，其主要特点是以一种高分子聚烷氧基化合物为主要成分，添加一种高分子抗极压螯合防沉剂，有较好的螯合防沉功能，且是一种水溶性产品，无污染。

专利（CN101712907A）“一种水溶性硅料切削液的组成和应用组合”，此专利介绍了一种水溶性的切削液，该切削液具有无污染、金属含量低的特点。

专利（CN1127777A）“切削液其制造方法及结晶块的切断方法”，这种切削液主要是以无机膨润土的水分散液为主体，在添加了一些表面活性剂和硅系消泡剂等构成的，其主要特点是无污染，能够减小钢丝切割大直径晶硅时晶片的挠曲性。

专利（CN101294112A）“金属线切断加工机用水溶性切削液”，介绍了一种硅晶棒及玻璃用的切削液，这种切削液中使用特定的聚醚和特定的含氮成分，可以使磨料粒子的分散性良好时磨料粒子沉淀的速度减慢。

专利（CN1858169A）“半导体硅材料水基切削液”，介绍了一种适合硅晶片和化合物半导体晶块材料切割用的水基切削液，此切削液最主要的特点是，切削液呈碱性，可以避免切削时对设备的腐蚀，同时将原有切割时单一的机械作用转化为均匀稳定的化学机械作用，有效的解决了切割时的应力问题，减少了硅片表面的损伤。

专利（US6673752B2）涉及一种切削液，其特点在于其中含有硅氧烷、硅醇和硅烷等有机物。此切削液在切削硅片的过程中能够在硅片表面形成一层保护膜，从而改善切割性能，减少表面缺陷的产生。

专利（US6605575B1）涉及一种水溶性的切削液，此切削液的主要特点是使用了一种长链烷酰基氨基酸、酰基烷氧基化合物，使切削液具有良好的润滑、防锈、安全、易清洗、低泡等有点。