DE102012209974A1 - Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem zylindrischen Werkstück - Google Patents

Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem zylindrischen Werkstück Download PDF

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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Werkstück, wobei das mit einer Sägeleiste verbundene Werkstück und ein Drahtgatter einer Drahtsäge mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit eine senkrecht zur Längsachse des Werkstücks gerichtete Relativbewegung ausführen, durch die das Werkstück durch das Drahtgatter geführt und dabei in eine Vielzahl von Scheiben aufgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Laufe des Verfahrens derart variiert wird, dass sie – bei einer Schnitttiefe von 50 % des Werkstückdurchmessers einen Wert v1 hat, – danach mit einem Wert v2 ≥ 1,15 × v1 ein lokales Maximum durchläuft, – danach zum Zeitpunkt, an dem das Drahtgatter erstmals mit der Sägeleiste in Kontakt kommt, einen Wert v3 < v1 annimmt und – danach auf einen Wert v5 > v3 erhöht wird.

Description

  • Gegenstand der Erfindung
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem zylindrischen Werkstück, insbesondere einem Werkstück bestehend aus Halbleitermaterial, wobei das Werkstück und ein Drahtgatter einer Drahtsäge mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung eine senkrecht zur Längsachse des Werkstücks gerichtete Relativbewegung ausführen, durch die das Werkstück durch das Drahtgatter geführt wird.
  • Stand der Technik
  • Halbleiterscheiben werden in der Regel dadurch hergestellt, dass ein zylindrisches, mono- oder polykristallines Werkstück aus dem Halbleitermaterial mit Hilfe einer Drahtsäge in einem Arbeitsgang gleichzeitig in eine Vielzahl von Halbleiterscheiben aufgetrennt wird.
  • Zu den wesentlichen Komponenten dieser Drahtsägen gehören ein Maschinenrahmen, eine Vorschubeinrichtung und ein Sägewerkzeug, das aus einem Gatter aus parallelen Drahtabschnitten besteht. Das Werkstück wird auf einer sog. Sägeleiste fixiert, in der Regel durch Aufkitten oder Aufkleben. Die Sägeleiste wird wiederum auf einer Montageplatte befestigt, um das Werkstück in der Drahtsäge einzuspannen.
  • In der Regel wird das Drahtgatter der Drahtsäge von einer Vielzahl paralleler Drahtabschnitte gebildet, die zwischen mindestens zwei Drahtführungsrollen aufgespannt werden, wobei die Drahtführungsrollen drehbar gelagert sind und von denen mindestens eine angetrieben ist. Die Drahtabschnitte gehören in der Regel zu einem einzigen, endlichen Draht, der spiralförmig um das Rollensystem geführt ist und von einer Vorratsrolle auf eine Aufnahmerolle abgespult wird.
  • Während des Sägevorgangs bewirkt die Vorschubeinrichtung eine gegeneinander gerichtete Relativbewegung der Drahtabschnitte und des Werkstücks. Als Folge dieser Vorschubbewegung arbeitet sich der mit einer Sägesuspension beaufschlagte Draht unter Bildung von parallelen Sägespalten durch das Werkstück. Die Sägesuspension, die auch als „Slurry“ bezeichnet wird, enthält Hartstoffpartikel, beispielsweise aus Siliciumcarbid, die in einer Flüssigkeit suspendiert sind. Es kann auch ein Sägedraht mit fest gebundenen Hartstoffpartikeln verwendet werden. In diesem Fall ist keine Beaufschlagung mit einer Sägesuspension nötig. Es muss lediglich ein flüssiges Kühlschmiermittel zugegeben werden, das Draht und Werkstück vor Überhitzung schützt und gleichzeitig Werkstückspäne aus den Sägespalten abtransportiert.
  • Die Herstellung von Halbleiterscheiben aus zylindrischem Halbleitermaterial, beispielsweise aus einem Einkristall, stellt hohe Anforderungen an das Sägeverfahren. Das Sägeverfahren hat in der Regel zum Ziel, dass jede gesägte Halbleiterscheibe zwei Flächen aufweist, die möglichst eben sind und sich parallel gegenüber liegen.
  • Neben der Dickenvariation ist die Ebenheit der beiden Flächen der Halbleiterscheibe von großer Bedeutung. Nach dem Auftrennen eines Halbleitereinkristalls, beispielsweise eines Siliciumeinkristalls, mittels einer Drahtsäge weisen die dadurch hergestellten Scheiben eine wellige Oberfläche auf. In den Folgeschritten, wie z. B. Schleifen oder Läppen, kann diese Welligkeit teilweise oder vollständig entfernt werden, abhängig von der Wellenlänge und Amplitude der Welligkeit sowie von der Tiefe des Materialabtrags. Im ungünstigsten Fall können Reste dieser Welligkeit auch noch nach einer Politur auf der fertigen Halbleiterscheibe nachgewiesen werden, wo sie sich negativ auf die lokale Geometrie auswirken. An verschiedenen Orten auf der gesägten Scheibe sind diese Wellen unterschiedlich stark ausgeprägt. Besonders kritisch ist dabei der Endbereich des Schnitts, in dem besonders stark ausgeprägte Wellen oder Riefen auftreten können, die je nach Art der Folgeschritte auch auf dem Endprodukt nachweisbar sind.
  • Aus DE 102005007312 A1 ist bekannt, dass die Welle im Endbereich des Schnitts, die bei Sägeprozessen gemäß dem Stand der Technik auftritt, bei den Scheiben besonders stark ausgeprägt ist, die an den Enden des zylindrischen Werkstücks abgetrennt wurden. In der Mitte des Werkstücks (in axialer Richtung) weisen die abgetrennten Scheiben dagegen nahezu keine Welle im Endbereich des Schnitts auf. Weiterhin wurde der durch die Sägesuspension erzeugte axiale Staudruck-Gradient als Ursache für die am Ende des Sägeprozesses entstehende Welle identifiziert. Gemäß DE 102005007312 A1 wird deshalb die Menge der Sägesuspension, mit der das Drahtgatter beaufschlagt wird, reduziert, und dadurch die Welligkeit der gesägten Halbleiterscheiben im Endbereich des Schnitts verringert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Maßnahme nicht ausreichend ist, um den steigenden Anforderungen an die lokale Geometrie gerecht zu werden. Insbesondere die Bildung von Sägeriefen im Endbereich wird nicht zuverlässig verhindert.
  • DE 102006032432 B3 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Sägeleiste mit schrägen Seitenflächen verwendet wird, um die Welligkeit am Ende des Schnitts zu reduzieren, wenn der Draht nicht nur das Werkstück, sondern auch die Sägeleiste durchläuft. Auch diese modifizierte Sägeleiste verhindert die Bildung der Sägeriefen am Ende des Schnitts nicht. Außerdem sind – insbesondere bei aus mehreren verschiedenen Materialien zusammengesetzten Sägeleisten – zusätzliche Bearbeitungsschritte bei der Herstellung der Sägeleiste notwendig, was die Hilfsstoffkosten für den Sägeprozess erhöht.
  • Ebenso sind Verfahren bekannt, bei denen die Planparallelität der gesägten Scheiben durch eine zeitliche Variation der Geschwindigkeit des Werkstückvorschubs verbessert wird. EP 856388 A2 offenbart unter anderem ein Verfahren, bei dem die Werkstückvorschubgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Schnitttiefe zunächst reduziert wird, bis eine Schnitttiefe von etwa 70 % des Werkstückdurchmessers erreicht ist, anschließend wieder leicht erhöht und zum Schluss erneut reduziert wird. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung von Scheiben mit einer gleichmäßigen Dicke, wobei jedoch die Bereiche der Scheiben, die den ersten und den letzten zehn Prozent der Schnitttiefe entsprechen, eine deutlich geringere Dicke aufweisen. EP 856388 A2 erwähnt jedoch keine Maßnahmen zur Vermeidung der Sägeriefen, die gerade innerhalb der letzten zehn Prozent der Schnitttiefe auftreten.
  • Es bestand daher die Aufgabe, die im Endbereich des Schnitts entstehenden Sägeriefen möglichst weitgehend zu vermeiden.
  • Erfindung
  • Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Werkstück, wobei das mit einer Sägeleiste verbundene Werkstück und ein Drahtgatter einer Drahtsäge mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit eine senkrecht zur Längsachse des Werkstücks gerichtete Relativbewegung ausführen, durch die das Werkstück durch das Drahtgatter geführt und dabei in eine Vielzahl von Scheiben aufgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Laufe des Verfahrens derart variiert wird, dass sie
    • – bei einer Schnitttiefe von 50 % des Werkstückdurchmessers einen Wert v1 hat,
    • – danach mit einem Wert v2 ≥ 1,15 × v1 ein lokales Maximum durchläuft,
    • – danach zum Zeitpunkt, an dem das Drahtgatter erstmals mit der Sägeleiste in Kontakt kommt, einen Wert v3 < v1 annimmt und
    • – danach auf einen Wert v5 > v3 erhöht wird.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand von Figuren ausführlich beschrieben.
  • 1 veranschaulicht die zur Beschreibung der Erfindung verwendeten geometrischen Größen.
  • 2 zeigt einen Vergleich eines erfindungsgemäßen mit einem nicht erfindungsgemäßen Profil der Vorschubgeschwindigkeit.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Drahtsägeverfahren, wie es in der Beschreibungseinleitung beschrieben und in 1 schematisch dargestellt ist. In 1 ist das Werkstück 1 dargestellt, das die Form eines Kreiszylinders aufweist. Es ist auf einer Sägeleiste 2 fixiert, die wiederum über eine Montageplatte 3 in die nicht dargestellte Drahtsäge eingespannt ist. Das Drahtgatter wird aus einer Vielzahl parallel verlaufender (in der 1 hintereinander liegender) Drahtabschnitte 4 gebildet. Die Drahtabschnitte 4 bewegen sich mit einer Drahtgeschwindigkeit vw parallel zur Längsrichtung der Drahtabschnitte 4. Mittels einer nicht dargestellten Vorschubeinrichtung wird die Anordnung aus Werkstück 1, Sägeleiste 2 und Montageplatte 3 relativ zu dem von den Drahtabschnitten 4 gebildeten Drahtgatter mit einer Vorschubgeschwindigkeit v bewegt. Durch die Drahtgeschwindigkeit vw können die mit dem Sägedraht transportierten Abrasivstoffe am Werkstück 1 ihre abrasive Wirkung entfalten, sodass sich entlang eines jeden Drahtabschnitts 4 im Werkstück 1 ein Sägespalt bildet. Durch die mit der Vorschubgeschwindigkeit v stattfindende Relativbewegung arbeiten sich die Drahtabschnitte 4 im Laufe des Sägeprozesses immer tiefer in das Werkstück 1 hinein, bis es am Ende des Sägeprozesses komplett in eine Vielzahl von Scheiben durchtrennt ist, die nur mehr über die Reste der Sägeleiste wie die Zähne eines Kamms mit der Montageplatte verbunden sind.
  • Erfindungsgemäß wird die Vorschubgeschwindigkeit v in einer definierten Art und Weise im Laufe des Sägeprozesses variiert. Unter Vorschubgeschwindigkeit v ist hier die Relativgeschwindigkeit zu verstehen, mit der das gesamte Drahtgatter und das Werkstück 1 gegeneinander bewegt werden. Diese Relativbewegung verläuft in der Regel senkrecht zu der durch die parallel verlaufenden Drahtabschnitte 4 des Drahtgatters definierten Ebene.
  • Im Stand der Technik sind bereits Verfahren beschrieben, bei denen die Vorschubgeschwindigkeit im Laufe des Sägeprozesses variiert wird. Diese berücksichtigen im Gegensatz zum erfindungsgemäßen Verfahren jedoch nicht, dass es an der Stelle, an der der Sägedraht neben dem Werkstück auch die Sägeleiste durchtrennt, zu besonders ausgeprägten Riefen auf der Oberfläche des gesägten Werkstücks kommt. Mit der vorliegenden Erfindung wird erstmals ein Verfahren bereitgestellt, das diese Riefen durch eine definierte Variation der Vorschubgeschwindigkeit reduziert.
  • Aus EP 856388 A2 ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem die Vorschubgeschwindigkeit vom Beginn des Sägeprozesses an kontinuierlich und vorzugsweise degressiv verringert wird, zumindest bis die maximale Eingriffslänge erreicht wird.
  • Unter der Eingriffslänge l ist in dieser Beschreibung die Länge eines Drahtabschnitts 4 zu verstehen, die bei der aktuellen Position des Drahtgatters relativ zum Werkstück 1 mit dem Werkstück 1 in Kontakt steht, d.h. im Sägespalt verläuft. Bei einem Werkstück 1 in der Form eines Kreiszylinders nimmt die Eingriffslänge somit von null am Beginn des Prozesses bis zu einer maximalen Eingriffslänge in der Mitte des Prozesses zu. Die maximale Eingriffslänge entspricht dem Durchmesser des Kreiszylinders. Nach Erreichen des Maximums nimmt die Eingriffslänge l wieder ab, bis am Ende des Prozesses der Draht aus dem Werkstück austritt und wieder eine Eingriffslänge von null erreicht ist.
  • Unter Schnitttiefe d ist die aktuelle Tiefe der Sägespalte zu verstehen. Diese entspricht dem Weg, den das Drahtgatter senkrecht zu der vom Drahtgatter definierten Ebene bereits durch das Werkstück 1 zurückgelegt hat. Am Beginn des Sägeprozesses ist die Schnitttiefe null, am Ende entspricht sie dem Durchmesser des kreiszylinderförmigen Werkstücks. In 2 ist die Schnitttiefe d daher in Prozent des Werkstückdurchmessers angegeben.
  • Die maximale Eingriffslänge wird bei einem kreiszylinderförmigen Werkstück somit dann erreicht, wenn die Schnitttiefe 50 % des Werkstückdurchmessers entspricht.
  • Kurve 8 in 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Profil der Vorschubgeschwindigkeit v als Funktion der Schnitttiefe d, angegeben in Prozent des Werkstückdurchmessers. Kurve 9 zeigt ein nicht erfindungsgemäßes Profil der Vorschubgeschwindigkeit v.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannte Verringerung der Vorschubgeschwindigkeit bis zur Erreichung der maximalen Eingriffslänge bei 50 % Schnitttiefe dient der Vermeidung von Dickenschwankungen – insbesondere soll damit die Entstehung eines keilförmigen Dickenprofils vermieden werden – und ist daher im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls bevorzugt. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Vorschubgeschwindigkeit v in Abhängigkeit von der Eingriffslänge l so zu variieren, dass das Zeitspanvolumen (d.h. das Volumen des pro Zeiteinheit zerspanten Materials) weitgehend konstant bleibt. Das Zeitspanvolumen ist proportional zum Produkt Eingriffslänge x Vorschubgeschwindigkeit. Daher wird die Vorschubgeschwindigkeit vorzugsweise in Abhängigkeit von der Eingriffslänge l so variiert, dass dieses Produkt weitgehend konstant bleibt.
  • Bei einer Schnitttiefe von 50 % des Werkstückdurchmessers hat die Vorschubgeschwindigkeit v einen Wert v1 (siehe 2), der im Folgenden als Referenzwert für die Beschreibung des erfindungsgemäßen Profils der Vorschubgeschwindigkeit verwendet wird. Dieser Wert entspricht einem lokalen Minimum, wenn die Variation der Vorschubgeschwindigkeit bis zu einer Schnitttiefe, die mehr als 50 % des Werkstückdurchmessers entspricht, in der oben beschriebenen Weise allein durch die Eingriffslänge bestimmt wird, um das Zeitspanvolumen konstant zu halten. Das lokale Minimum kann jedoch – wenn auch andere Einflussgrößen bei der Variation der Vorschubgeschwindigkeit berücksichtigt werden, wie beispielsweise gemäß EP 856388 A2 – auch an einer anderen Stelle liegen. Vorzugsweise liegt das lokale Minimum bei zwischen 40 und 60 % Schnitttiefe. Zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Profils der Vorschubgeschwindigkeit v wird jedoch in jedem Fall der Wert v1 herangezogen, der bei einer Schnitttiefe von 50 % erreicht wird.
  • Vorzugsweise verläuft das Profil der Vorschubgeschwindigkeit als Funktion der Schnitttiefe in einem Bereich von 30 bis 70 % und besonders bevorzugt von 25 bis 75 % des Werkstückdurchmessers spiegelbildlich zu dem zuvor beschriebenen lokalen Minimum. Der spiegelbildliche Verlauf ist ohnehin fest vorgegeben, so lange die Vorschubgeschwindigkeit in der zuvor beschriebenen Weise so variiert wird, dass das Zeitspanvolumen konstant bleibt.
  • Nach dem Durchlaufen des lokalen Minimums wird die Vorschubgeschwindigkeit erfindungsgemäß wieder erhöht und vor dem Erreichen der Position, an dem der Sägedraht erstmals mit der Sägeleiste in Kontakt kommt, wieder verringert, sodass zwischen der Position der maximalen Eingriffslänge bei 50 % Schnitttiefe und dem Einsägen in die Sägeleiste ein lokales Maximum erreicht wird. Der Wert der Vorschubgeschwindigkeit am Ort des lokalen Maximums wird im Folgenden als v2 bezeichnet. Erfindungsgemäß ist der Wert v2 um wenigstens einen Faktor 1,15, bevorzugt um wenigstens einen Faktor 1,2 und besonders bevorzugt um einen Faktor 1,25 größer als der Wert v1 bei 50 % Schnitttiefe. Es hat sich gezeigt, dass es zur Sicherstellung einer guten Schnittqualität nicht erforderlich ist, die Vorschubgeschwindigkeit nach dem Durchlaufen des lokalen Minimums in der Mitte des Sägeprozesses in einem mit dem Wert v1 vergleichbaren niedrigen Bereich zu halten. Ein flacher Verlauf der Vorschubgeschwindigkeit, z.B. gemäß der Kurve 9 in 2, verlängert nur die Prozessdauer, was erfindungsgemäß vermieden wird. Wird die Vorschubgeschwindigkeit wie oben als bevorzugt beschrieben so variiert, dass das Zeitspanvolumen konstant bleibt, und wird der daraus resultierende spiegelbildliche Verlauf der Vorschubgeschwindigkeit bis zu einer Schnitttiefe von 70 oder gar 75 % beibehalten, lassen sich die oben angegebenen Faktoren von 1,15, 1,2 oder gar 1,25 problemlos erreichen.
  • Nach dem Durchlaufen des lokalen Maximums mit der Vorschubgeschwindigkeit v2 wird die Vorschubgeschwindigkeit wieder gesenkt, damit beim Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste, d.h. zu dem Zeitpunkt, an dem die Drahtabschnitte des Drahtgatters erstmals in Kontakt mit der Sägeleiste kommen, die Vorschubgeschwindigkeit einen Wert v3 annimmt, der kleiner ist als die Referenzgeschwindigkeit v1. Es hat sich gezeigt, dass es zur Vermeidung von Sägeriefen im Endbereich des Schnitts erforderlich ist, die Vorschubgeschwindigkeit genau vor dem Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste wesentlich stärker zu reduzieren, als dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Vorzugsweise gilt für die Vorschubgeschwindigkeit v3 ≤ 0,9 × v1.
  • Der Wert v3 stellt vorzugsweise ein lokales Minimum dar, d.h. vorzugsweise wird dieser Wert erst kurz vor dem Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste erreicht und kurz nach dem Eintritt bereits wieder damit begonnen, die Vorschubgeschwindigkeit zu erhöhen.
  • Auf jeden Fall wird zu einem späteren Zeitpunkt (vorzugsweise am oder kurz vor dem Ende des Sägeprozesses) ein Wert v5 erreicht, der höher ist als v3. Es hat sich gezeigt, dass es nach dem Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste für die Schnittqualität nicht schädlich ist, wenn die Vorschubgeschwindigkeit wieder erhöht wird. Zur Vermeidung einer unnötig langen Prozessdauer wurde deshalb erfindungsgemäß festgelegt, dass v5 > v3 sein soll. Vorzugsweise wird die Vorschubgeschwindigkeit nach dem Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste sogar so stark erhöht, dass v5 > v2 ist.
  • Zu dem Zeitpunkt, an dem das Werkstück vollständig durchtrennt ist und ab dem das Drahtgatter nur noch mit der Sägeleiste in Kontakt ist, hat die Vorschubgeschwindigkeit den Wert v4, der vorzugsweise zwischen den Werten v3 und v5 liegt. Dies ergibt sich daraus, dass die Vorschubgeschwindigkeit nach dem vollständigen Durchtrennen des Werkstücks problemlos weiter erhöht werden kann, ohne dass dies noch Auswirkungen auf die Oberfläche der gesägten Scheiben hätte (d.h. v5 > v4). Andererseits kann jedoch bereits unmittelbar nach dem Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste wieder damit begonnen werden, die Vorschubgeschwindigkeit moderat zu erhöhen, ohne die Schnittqualität erheblich zu verschlechtern (d.h. v4 > v3).
  • Vorzugsweise erfolgt eine kontinuierliche Beschleunigung vom Eintritt des Drahtgatters in die Sägeleiste bis zum Ende des Sägeprozesses. Diese kann, in Abhängigkeit vom Aufbau der Sägeleiste, auch mehrstufig mit unterschiedlichen Beschleunigungen erfolgen, um den unterschiedlichen Materialeigenschaften der in der Sägeleiste enthaltenen Werkstoffe Rechnung zu tragen. Je weicher das jeweilige Material der Sägeleiste ist, desto größer kann die Vorschubgeschwindigkeit sein.
  • Wird die Vorschubgeschwindigkeit vor dem Einsägen in die Sägeleiste deutlich reduziert, führt dies zu einer deutlichen Reduktion der in diesem Bereich am Werkstück entstehenden Sägeriefen. Es hat sich herausgestellt, dass zur weitgehenden Vermeidung der Riefen im Bereich der Sägeleiste eine reduzierte Vorschubgeschwindigkeit in dem oben beschriebenen Bereich ausreichend ist. Eine über einen längeren Zeitraum reduzierte Vorschubgeschwindigkeit führt dagegen zu keinen weiteren Verbesserungen. Da eine erfindungsgemäß deutlich reduzierte Vorschubgeschwindigkeit die Dauer des Sägeprozesses erheblich verlängern würde, wenn man sie über einen längeren Zeitraum einhalten würde, wird dieser Zeitraum erfindungsgemäß möglichst kurz gehalten. Auf diese Weise lässt sich die lokale Welligkeit im Bereich der Sägeleiste vermeiden, ohne die Prozessdauer zu verlängern.
  • Beispiele
  • Eine große Anzahl monokristalliner Stabstücke aus Silicium mit einem Durchmesser von 125 mm oder 150 mm wurden mit einer handelsüblichen Drahtsäge in Siliciumscheiben aufgetrennt. Als Hilfsstoffe wurden ein Stahlsägedraht und eine Sägesuspension bestehend aus in Glycol aufgeschlämmtem Siliciumcarbid verwendet. Die Vorschubgeschwindigkeit wurde einmal gemäß der in 2 dargestellten Kurve 8 (erfindungsgemäß) und einmal gemäß der Kurve 9 (nicht erfindungsgemäß) variiert. Abgesehen von diesem Unterschied wurden beide Versuche gleich durchgeführt. Es wurden jeweils 100 Stabstücke erfindungsgemäß bzw. nicht erfindungsgemäß geschnitten.
  • Die gesägten Scheiben wurden nach Entfernung der Reste der Sägeleiste und Reinigung einer visuellen Kontrolle unterworfen. Zusätzlich wurde ein Teil der Scheiben mit einem Geometriemessgerät untersucht, das mittels einer mechanischen Sonde ein Höhenprofil entlang eines Durchmessers der Scheibe erstellt, wobei die Richtung des Scans parallel zum Vorschub des Drahtgatters beim Sägeprozess gewählt wird.
  • Beispiel:
  • Beim erfindungsgemäßen Beispiel wurde die Vorschubgeschwindigkeit gemäß der in 2 dargestellten Kurve 8 variiert.
  • Bei der visuellen Kontrolle der gesägten Scheiben wurden keine auffälligen Sägeriefen festgestellt. Mit dem Geometriemessgerät wurde eine Welligkeit von nicht mehr als 12 µm ermittelt.
  • Vergleichsbeispiel:
  • Beim nicht erfindungsgemäßen Vergleichsbeispiel wurde die Vorschubgeschwindigkeit gemäß der in 2 dargestellten Kurve 9 variiert. Der gesamte Sägeprozess dauerte bei einem Durchmesser von 150 mm um 5 % und bei einem Durchmesser von 125 mm um 10 % länger als beim erfindungsgemäßen Beispiel.
  • Bei der visuellen Kontrolle wurden in dem Bereich der Scheiben, der gegen Ende des Sägeprozesses mit dem Sägedraht in Berührung kam, bei 20 % aller Scheiben besonders ausgeprägte Sägeriefen festgestellt. Mit dem Geometriemessgerät wurde eine Welligkeit von bis zu 25 µm ermittelt, die durch die besonders ausgeprägten Sägeriefen in dem während des Sägeprozesses mit der Sägeleiste verbundenen Bereich des Stabstücks hervorgerufen wurde.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren führt somit zu einer deutlichen Verbesserung der Schnittqualität im Endbereich des Sägeprozesses, obwohl die Gesamtdauer des Sägeprozesses sogar leicht verkürzt wurde.
  • Anwendbarkeit
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist beim Drahtsägen zylinderförmiger Werkstücke anwendbar. Es ist für Werkstücke in der Form eines Kreiszylinders besonders geeignet. Die Werkstücke können aus einem sprödharten Material, beispielsweise aus einem Halbleitermaterial wie Silicium bestehen, vorzugsweise aus monokristallinem Silicium. Das Verfahren ist beim Drahtsägen mit gebundenem Korn anwendbar, vorzugsweise jedoch beim Drahtsägen mit einer Sägesuspension und einem Sägedraht ohne gebundene Abrasivstoffe.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005007312 A1 [0008]
    • DE 102006032432 B3 [0009]
    • EP 856388 A2 [0010, 0019, 0025]

Claims (9)

  1. Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Werkstück, wobei das mit einer Sägeleiste verbundene Werkstück und ein Drahtgatter einer Drahtsäge mit Hilfe einer Vorschubeinrichtung mit einer definierten Vorschubgeschwindigkeit eine senkrecht zur Längsachse des Werkstücks gerichtete Relativbewegung ausführen, durch die das Werkstück durch das Drahtgatter geführt und dabei in eine Vielzahl von Scheiben aufgetrennt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Laufe des Verfahrens derart variiert wird, dass sie – bei einer Schnitttiefe von 50 % des Werkstückdurchmessers einen Wert v1 hat, – danach mit einem Wert v2 ≥ 1,15 × v1 ein lokales Maximum durchläuft, – danach zum Zeitpunkt, an dem das Drahtgatter erstmals mit der Sägeleiste in Kontakt kommt, einen Wert v3 < v1 annimmt und – danach auf einen Wert v5 > v3 erhöht wird.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit bei einer Schnitttiefe von 40 bis 60 % des Werkstückdurchmessers ein lokales Minimum aufweist.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Bereich einer Schnitttiefe von 30 bis 70 % des Werkstückdurchmessers bezüglich des lokalen Minimums spiegelbildlich verläuft.
  4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit im Bereich einer Schnitttiefe von 25 bis 75 % des Werkstückdurchmessers bezüglich des lokalen Minimums spiegelbildlich verläuft.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass v2 ≥ 1,2 × v1 ist.
  6. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass v2 ≥ 1,25 × v1 ist.
  7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass v3 ≤ 0,9 × v1 ist.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschubgeschwindigkeit zum Zeitpunkt des Austritts des Drahtgatters aus dem Werkstück den Wert v4 hat, wobei v3 < v4 < v5.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass v5 > v2 ist.
DE102012209974.3A 2012-06-14 2012-06-14 Verfahren zum gleichzeitigen Abtrennen einer Vielzahl von Scheiben von einem zylindrischen Werkstück Active DE102012209974B4 (de)

Priority Applications (7)

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