[發明專利]一種碳化硅切割液及其使用方法

有效

• 申請號: 201110325832.7
• 申請日: 2011-10-24
• 公開（公告）號: CN102433191A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 章金兵;劉寧;劉渝龍;付紅平
• 申請（專利權）人: 江西賽維LDK太陽能高科技有限公司
• 主分類號: C10M159/02
• 分類號: C10M159/02;C10M159/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及一種硅片切割輔料技術領域，特別是涉及一種碳化硅切割液及其使用方法。

背景技術

硅片是半導體、太陽能以及液晶顯示等行業的基礎材料，分為單晶硅片和多晶硅片，其原料為單晶硅或多晶硅，經過鑄錠爐拉成硅錠，再切成硅棒，之后使用線切割機加工成各種規格的硅片。線切割機加工過程中需配制切割液，再混合碳化硅制成砂漿，隨后使用砂漿對硅片進行切割。

聚乙二醇(PEG)因其浸潤性好、空間位阻效應強等特點對碳化硅(SiC)類磨料具有優良的分散特性，因而在硅片加工過程起著無可替代的作用。PEG的浸潤性和空間位阻效應主要依靠其分子結構中的多羥基基團來實現的，并且PEG分子中羥基數量越多、分子鏈節越長，其浸潤性和空間位阻效應將越強。聚乙二醇(PEG)切割液是以PEG為主成分的產品，是目前市場上主導的切割液。該類產品具有無毒、無刺激，具有良好的水溶性，并有與許多有機物組分有良好的相容性等特點，該產品具有高懸浮力、高潤滑性及高分散特性，將SiC等切割磨料均勻地附著在切割鋼絲線上，并通過鋼絲快速的運動來帶動磨料從而實現對硅片的切割成片加工。

PEG屬非離子型聚合物，在正常條件下是穩定的，但當溫度升至300℃左右時，分子鏈節發生斷裂而降解，分子量相應降低。而多線切割機在切割硅棒的過程中，會產生大量的磨削熱，據相關研究得知，在磨削表層形成的溫度梯度可達600～1000℃。在我們的實際測試中得知，PEG?205新液的平均分子量約270～280，而切割后的回收液平均分子量約230～240，分子結構的變化將務必會影響PEG的空間位阻效應，導致對SiC類磨料的分散性降低，從而影響切割效果。

PEG的高溫裂解反應是先通過部分PEG均相裂解產生自由基，再通過自由基連鎖反應引發其它的聚合物分子也產生裂解反應來實現的，其裂解過程和自由基引發反應過程如下所示：

PEG高溫裂解過程：

自由基引發反應：

其中

從上述反應過程可看出，裂解的PEG不但使自身的分子結構和分子量發生變化，而且會進一步充當自由基引發劑作用，誘發其它的PEG分子也發生自由基反應，從而引起整體分子結構和分子量的變化。

二甘醇、多胺醇與PEG非常類似，在切割硅片過程中高溫裂解，產生自由基，裂解的二甘醇、多胺醇不但使自身的分子結構和分子量發生變化，而且會進一步充當自由基引發劑作用，誘發其它的二甘醇、多胺醇分子也發生自由基反應，從而引起整體分子結構和分子量的變化。

目前新的砂漿應用于硅片多線切割后，產生的廢砂漿通常要回收利用。廢砂漿經固液分離得回收的切割液和含硅粉及金屬屑的SiC固渣兩部分，其中回收得到的切割液將與新的切割液按一定比例混合使用(通常回收液比例不高于50％)，或通過在回收切割液中添加螯合劑等功能組分來改善回收切割液性能(如粘度等)，以提高回收液在切割液中的使用比例，但是現有技術中存在一定的局限性：

1、切割液經使用后，其自身性能發生了變化，如平均分子量降低、粘度下降、對SiC的分散性能下降。雖然通過與新的切割液按比例混合使用也可應用于硅片切割生產中，但與100％新液相比，其切割硅片的成品更低；因此，此舉仍然是以犧牲硅片成品率為代價來達到重復使用回收切割液的目的，沒有最大化地利用回收切割液的價值；

2、回收切割液經添加螯合劑等功能組分雖然可改善其粘度等性能指標，但此舉也只是治標不治本的措施，因為分子結構在切割后發生了變化，其依靠分子結構的位阻效應對SiC的分散能力仍然沒有改善。

發明內容

本發明是針對現有技術中存在的不足，提供一種投入成本低、添加方便且使用效果好、實用價值高的穩定PEG切割液、二甘醇切割液和多胺醇切割液平均分子的一種碳化硅切割液及其使用方法。

一方面，本發明提供了一種碳化硅切割液，含有聚乙二醇切割液、二甘醇切割液和多胺醇切割液中的一種，還含有多酚類化合物。

本發明所提到的聚乙二醇切割液、二甘醇切割液和多胺醇切割液均是市面上商業化的切割液。

本發明所提到的多酚類化合物是指分子結構中有若干個酚羥基的化學物質的總稱，包括原花青素類、黃酮類、單寧類、酚酸類以及花色苷類等多酚類物質，但并不限定于此。優選地，所述多酚類化合物選自原花青素類、黃酮類、單寧類、酚酸類和花色苷類中的一種或幾種。

優選地，所述多胺醇切割液為三乙醇胺切割液、三異丙醇胺切割液和三己醇胺切割液中的一種。