WO2011116956A1 - Fluid separating media and use thereof - Google Patents

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WO2011116956A1
WO2011116956A1 PCT/EP2011/001453 EP2011001453W WO2011116956A1 WO 2011116956 A1 WO2011116956 A1 WO 2011116956A1 EP 2011001453 W EP2011001453 W EP 2011001453W WO 2011116956 A1 WO2011116956 A1 WO 2011116956A1
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glycol
sawing
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water
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PCT/EP2011/001453
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Beate Bussemer
Christine Fugger
Thomas Schmiady
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Schott Solar Ag
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    • C10N2040/32Wires, ropes or cables lubricants

Definitions

  • the invention relates to improved fluid separation media, such as sawing fluids or slurries, in particular for sawing brittle-hard material blocks, and their use, in particular for the production of wafers, and
  • Wafer, z. As those of silicon, serve as
  • Support plate for electronic components in particular for semiconductor components and photovoltaic elements. They form the basis for the production of
  • Solar cells which are further processed into ready-to-use solar modules.
  • the wafers are obtained even by sawing multicrystalline block-shaped blocks, columns or bricks or monocrystalline, round or squared ingots, wherein the sawing usually takes place by means of wire saws, in which a plurality of parallel, closely
  • adjacent wires are moved at a sufficiently high speed along their longitudinal direction over the material to be sawn.
  • Wire saw is described for example in US-A 2006/0249134.
  • Cooling the saw surface and the wire is used and therefore also referred to as Coolant.
  • the fluid may optionally contain Abrasions- or abrasive particles and is therefore referred to as slurry.
  • the fluid When using saw wires with bonded grain, the fluid usually contains none of these Abrasions- or
  • Abrasion particles e.g. be made of diamond
  • Used separation media whose liquid phase are also referred to only as fluid, coolant, sawing fluid or carrier fluid and z. B. from oil or
  • glycols exist, which may additionally rheologically active agents may be added.
  • Carrier fluids usually differ, inter alia, by their viscosity. Frequently used carrier fluids are oil, and in particular glycols, such as PEG300, PEG400 or PEG200.
  • carrier liquids also serve as a coolant and have mainly the task of the abrasion or the removal of material particles on the
  • Cutting gaps abraded or istspanten Material particles can only absorb in a limited amount, the used slurries or coolants must be replaced from time to time.
  • saw wires especially with increased loading of the slurry or the coolants with abrad faced or istspanten particles, the saw wires are deflected laterally, whereby wafers are obtained with non-constant thickness, which have no perfectly flat side surfaces but the sawing depths, also called saw marks , exhibit.
  • EP 1752521 AI describes an aqueous
  • Carrier fluid for abrasive particles contains glycols and glycol ethers in a ratio of 1: 1 to 99: 1 and 2-50% by weight of water. However, it has been shown that one of a
  • JP 2002-080883 A is a water-soluble organic compound
  • Carrier fluid for a wire saw which comprises 90-99,499% by weight of a water-soluble glycol
  • Glycol esters and up to 5 wt .-% of an organic acid and up to 5 wt .-% of an organic smectite.
  • Such a fluid which is mixed with water to the finished shegeslurry, should a
  • the invention therefore has for its object to provide a carrier fluid or sawing fluid, which avoids the aforementioned disadvantages and which, when used as a cooling component or wafer component in wafer sawing in addition to an increased wafer yield, has a prolonged service life and which energy needed in the production of wafers,
  • the invention also aims to provide a sawing fluid or a sawing slurry, which can be recycled many times and with which also after
  • the fluid is substantially free of water or has the lowest possible water content.
  • the sawing fluid therefore has a maximum of 5% by volume of water, which corresponds to about 4.24% by weight (about 1.13 g / cm 3 ), but typically contains less than 2% by weight of water. Usually, no water is added, ie the water content is produced only by
  • the load of the sawing fluid with kerf can be significantly higher, which drastically increases the service life of the coolant or the slurry.
  • the fluid is substantially free of water or
  • the sawing fluid contains less than 1.8% by weight or by weight of water, with water contents of less than 1.3 or less than 1% by weight being particularly preferred. Typical levels of water are less than 0.8 and 0.5 wt .-%, with very particular maximum water contents 0.3 or 0.2 wt .-% are preferred.
  • the mixed sawing fluid from the components is down to a delivery specification-related water content of the components except for a minimum fraction of
  • the sawing fluid or separating fluid according to the invention usually contains at least one base glycol.
  • Typical basic glycols have the formula
  • n is an integer.
  • Usual maximum values for n are 14 or in particular 10, where
  • n 2 or 4.
  • glycols which consist of ethylene, Propylene and butylene units are constructed.
  • the units may be constructed both linearly and from branched or isomeric units. They can also be composed of mixed units.
  • Typical basic glycols are PEG200, as well as PEG300 and PEG400. However, preferred are ethylene glycols and propylene glycols and mixtures thereof. Especially
  • ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol or dipropylene glycol are preferred.
  • the etherified glycol added according to the invention is in particular a polyethylene glycol which has been etherified with an alkyl radical. It preferably has the formula
  • b is an integer of at least 1 or 2, in particular 1-8 and a is 1, 2, 3 or 4.
  • R is a linear or branched alkyl radical having 1-10 or 1-8 C atoms.
  • a 2.
  • R is an alkyl radical having 1-10 C atoms
  • etherified alkyl radicals having a maximum proportion of C atoms of 6, in particular of 4.
  • Cutting grains as well as other additives) at least 1% by weight, with a minimum amount of 3, in particular 5% by weight are preferred. Particularly preferred
  • a usual maximum proportion of the etherified with an alkyl glycol content of the total fluid is at most 50% by weight, with a maximum of 40% by weight is preferred. Particularly preferred
  • z. B the slurry up to 5 vol .-% water, but preferably the liquid phase of the slurry, the sawing fluid only less than 2 wt .-% water.
  • the water has a slightly acidic pH of 3-6, wherein a pH of 3 to 5, in particular a pH of
  • the content of acid in this water is between 0.1 and 3 mol / l, with a value between 0.5 and 2 mol / l
  • a typical concentration is 1 +/- 0.5 mol / 1. According to the invention, all acids can be used here, as long as they do not contain saw wire or the material to be cut in use attack. However, it has been shown here that
  • Citric acid is particularly suitable.
  • Typical materials to be diced are all brittle-hard, especially crystalline materials, with mono- or polycrystalline silicon being particularly preferred.
  • the sawing fluid according to the invention is particularly suitable for use with wire saws, especially so-called.
  • the sawing fluid is suitable for both loose and bonded grain sawing.
  • a slurry which consists of a suspension of abrasive grains, usually SiC, diamond or corundum, and the sawing fluid, on a formed on one of many wires
  • the slurry is entrained by each of the rapidly moving wires and penetrates into the cutting gap along with the wire. In the narrow
  • Cutting gap the Abrasionskörner unfold their abrading effect by temporarily touching both the wire and the brittle-hard material so or jamming in this space that material from the contact point or contact surface chipped or removed.
  • the wires intersect so deeper into the brittle-hard material, forming cutting gap and ultimately lead to a
  • Material e.g. a block, a column, one
  • the sawing fluid according to the invention is used in this method for cooling and recording on selectspanntem brittle material. Also here
  • Cutting the material to be sawn e.g. a block, a column, a brick or a
  • the invention also relates to the use of such a fluid in the manufacture of
  • Silicon carbide mixed into a slurry. With this slurry, a 6-inch-long silicon ingot was sawn to a thickness of 200 ⁇ m. The wire speed was 14 m / s and the feed rate 400 pm / min. A wire of 130 ⁇ m in diameter was used, the pitch (the distance between 2 wires) being 360 ⁇ m.

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Abstract

The invention relates to a fluid for sawing of brittle hard material blocks in particular using multi-wire saws. The fluid contains at least one basic glycol of the general formula HO-[ (CH2-)x-O]n-H, where n denotes a whole number from 1-14 and x denotes 1, 2, 3 or 4, as well as optionally further additives. The fluid is characterised by an additional content of at least one glycol etherified with an alkyl group and having the general formula HO-[ (CH2-)a-O]b-R, where a denotes 1, 2, 3 or 4 and b is a whole number from 1-10 and R represents a linear or branched alkyl group having 1-8 carbon atoms and is substantially anhydrous. Such a sawing fluid is suitable in particular for producing wafers, electronic components and photovoltaic cells.

Description

Fluide Trennmedien und deren Verwendung Fluide separation media and their use
Beschreibung Die Erfindung betrifft verbesserte fluide Trennmedien, wie Sägefluide oder Slurries insbesonders zum Zersägen von sprödharten Materialblöcken, sowie Ihre Verwendung insbesonders zur Herstellung von Wafern, sowie The invention relates to improved fluid separation media, such as sawing fluids or slurries, in particular for sawing brittle-hard material blocks, and their use, in particular for the production of wafers, and
Photovoltaikelementen . Photovoltaic elements.
Wafer, z. B. solche aus Silizium, dienen als Wafer, z. As those of silicon, serve as
Trägerplatte für elektronische Bauteile, insbesonders für Halbleiterbauelemente und Photovoltaikelemente . Sie bilden die Basis für die Herstellung von Support plate for electronic components, in particular for semiconductor components and photovoltaic elements. They form the basis for the production of
Solarzellen, welche zu gebrauchsfertigen Solarmodulen weiterverarbeitet werden. Die Wafer werden dabei selbst durch Zersägen multikristalliner quaderförmiger Blöcke, Säulen oder Bricks bzw. monokristalliner, runder bzw. quadrierter Ingots erhalten, wobei das Zersägen üblicherweise mittels Drahtsägen erfolgt, bei denen eine Vielzahl parallel verlaufender, eng Solar cells, which are further processed into ready-to-use solar modules. The wafers are obtained even by sawing multicrystalline block-shaped blocks, columns or bricks or monocrystalline, round or squared ingots, wherein the sawing usually takes place by means of wire saws, in which a plurality of parallel, closely
nebeneinander liegende Drähte mit einer ausreichend hohen Geschwindigkeit entlang ihrer Längsrichtung über das zu sägende Gut bewegt werden. Eine derartige adjacent wires are moved at a sufficiently high speed along their longitudinal direction over the material to be sawn. Such
Drahtsäge ist beispielsweise in der US-A 2006/0249134 beschrieben . Wire saw is described for example in US-A 2006/0249134.
Beim Sägen werden Schneide- bzw. Trennwerkzeuge, also die Sägedrähte, zumindest an der jeweiligen Schneidestelle (Schneidspalt) mit einem fluiden Trennmedium in Kontakt gebracht, das unter anderem zum When sawing cutting or cutting tools, ie the saw wires, at least at the respective cutting point (cutting gap) brought into contact with a fluid separation medium, which inter alia to
Kühlen der Sägefläche und des Drahtes dient und daher auch als Coolant bezeichnet wird. Das Fluid kann ggf. Abrasions- bzw. Schleifpartikel enthalten und wird demzufolge als Slurry bezeichnet. Beim Einsatz von Sägedrähten mit gebundenem Korn enthält das Fluid üblicherweise keine dieser Abrasions- bzw. Cooling the saw surface and the wire is used and therefore also referred to as Coolant. The fluid may optionally contain Abrasions- or abrasive particles and is therefore referred to as slurry. When using saw wires with bonded grain, the fluid usually contains none of these Abrasions- or
Schleifpartikel . Abrasive particles.
In ersterem Fall werden die in der Slurry enthaltenen Abrasionspartikel durch den sich mit großer In the former case, the abrasive particles contained in the slurry by the with large
Geschwindigkeit bewegenden Draht mitgerissen und bewirken durch ihre Bewegung im Schneidspalt ein Speed moving wire entrained and cause by their movement in the cutting gap
Abplatzen von sprödhartem Material im Schneidspalt, welcher sich dadurch ständig vertieft und so zum  Chipping of brittle material in the cutting gap, which thereby constantly deepens and so to
Durchtrennen des sprödharten Ausgangskörpers und das Abtrennen der einzelnen Waferscheiben führt. Cutting the brittle starting body and the separation of the individual wafer slices leads.
Im zweiten Fall befinden sich die harten In the second case are the hard ones
Abrasionspartikel, welche z.B. aus Diamant sein Abrasion particles, e.g. be made of diamond
können, festgebunden auf der Oberfläche des can, tied on the surface of the
Sägedrahtes und spanen durch die schnelle Bewegung des Drahtes im Schnittspalt sprödhartes Material ab, wodurch sich der Schneidspalt ständig vertieft und so zum Durchtrennen des sprödharten Ausgangskörpers und seinem Zertrennen in einzelnen Waferscheiben führt. In beiden Fällen des als Wafersägen bekannten Sägeprozesses werden unterschiedliche fluide Sawing wire and chip by the rapid movement of the wire in the kerf brittle material, whereby the cutting gap is constantly deepening and thus leads to the severing of the brittle hard starting body and its severing in individual wafer slices. In both cases of the sawing process known as wafer sawing, different fluids are used
Trennmedien verwendet, deren flüssige Phase auch nur als Fluid, Coolant, Sägefluid oder als Trägerfluid bezeichnet werden und z. B. aus Öl oder Used separation media whose liquid phase are also referred to only as fluid, coolant, sawing fluid or carrier fluid and z. B. from oil or
unterschiedlichen Glykolen bestehen, denen zusätzlich rheologisch aktive Mittel zugemischt sein können. different glycols exist, which may additionally rheologically active agents may be added.
Der Anteil der Herstellungskosten der Siliziumwafer beträgt ca. 55% der Gesamtkosten der The proportion of the production costs of the silicon wafers amounts to approx. 55% of the total costs of the
Solarzellenherstellung, wobei wiederum der grösste Anteil der Kosten bei der Waferherstellung allein dem Sägen zugeordnet wird. Zum Beispiel hat die Verwendung von Slurries dabei einen Kostenanteil von ca. 10% bis 15% am gesamten Sägeprozess. Durch eine Solar cell production, again with the largest portion of the costs associated with wafer production being associated with sawing alone. For example, the use of slurries accounts for approximately 10% to 15% of the total sawing process. By a
wirtschaftliche und ökologische Wiederaufbereitung solcher verbrauchter Slurries bzw. Coolants können daher die Kosten bei der Herstellung solcher Wafer, insbesonders beim Einsatz von Slurries im Sägeprozess deutlich gesenkt werden. economical and ecological reprocessing of such spent slurries or coolants, therefore, the costs can be significantly reduced in the production of such wafers, especially when using slurries in the sawing process.
Darüber hinaus wird der Einsatz solcher Slurries bzw. von Coolants bei der Herstellung von Siliziumwafern in der Zukunft an Bedeutung gewinnen, denn gerade diese bestimmen, ob die Herstellung von Siliziumwafern mit geringem Schnittverlust bzw. mit geringem In addition, the use of such slurries or coolants in the production of silicon wafers will gain in importance in the future, because these determine whether the production of silicon wafers with low cutting loss or low
Energieaufwand bzw. mit hoher Ausbeute bei hoher Oberflächenqualität der Wafer gelingt. Die Herstellung von dünnen Siliziumwafern bzw. das Sägen mit geringen Schnittverlust (Kerf) ist außerdem angestrebt, um mit möglichst geringem Materialeinsatz eine möglichst hohe Anzahl von afern pro eingesetzter Brickmasse Energy consumption or high yield at high Surface quality of the wafers succeeds. The production of thin silicon wafers or sawing with a low cutting loss (kerf) is also desired in order to minimize the use of material as high as possible afern per Brick mass used
herzustellen . to produce.
Die dabei verwendeten Trägerfluide oder The carrier fluids or
Trägerflüssigkeiten unterscheiden sich üblicherweise unter anderem durch ihre Viskosität. Häufig verwendete Trägerflüssigkeiten sind dabei Öl, sowie insbesondere Glykole, wie PEG300, PEG400 oder PEG200. Carrier fluids usually differ, inter alia, by their viscosity. Frequently used carrier fluids are oil, and in particular glycols, such as PEG300, PEG400 or PEG200.
Diese Trägerflüssigkeiten dienen auch als Kühlmittel und haben vor allem die Aufgabe, die beim der Abrasion bzw. dem Abspanen von Materialteilchen an der These carrier liquids also serve as a coolant and have mainly the task of the abrasion or the removal of material particles on the
Schneidefront im Schnittspalt durch Reibung erzeugte Hitze aufzunehmen und abzutransportieren. Darüber hinaus dienen sie auch dazu, die im Schnittspalt abgespanten Materialteilchen (Kerf) aus diesem zu entfernen. Darüber hinaus dienen sie auch als Cutting edge in the kerf by friction absorb heat generated and transported away. In addition, they also serve to remove the chopped-off in the kerf material particles (Kerf) from this. In addition, they also serve as
Suspendiermittel und Transportvehikel bei der Suspending agent and transport vehicle in the
Verwendung von losen ungebundenen Abrasionspartikeln bzw. Schneidekörnern. Use of loose, unbound abrasion particles or cutting grains.
Da nun derartige Trägerflüssigkeiten die aus den Since now such carrier liquids from the
Blöcken, Säulen, Bricks bzw. Ingots in den Blocks, columns, bricks or ingots in the
Schnittspalten abradierten bzw. abgespanten Materialteilchen (Kerf) nur in einer begrenzten Menge aufnehmen können, müssen die verwendeten Slurries bzw. Coolants von Zeit zu Zeit ausgetauscht werden. Cutting gaps abraded or abgespanten Material particles (kerf) can only absorb in a limited amount, the used slurries or coolants must be replaced from time to time.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass insbesondere beim Zersägen von Siliziumblöcken die Viskosität der Sägeflüssigkeit mit zunehmender Beladung an In addition, it has been shown that, in particular when sawing silicon blocks, the viscosity of the sawing liquid increases with increasing loading
abradierten bzw. abgespanten Materialteilchen (Kerf) stark ansteigt, was zu einer Erhöhung des abradierten or abgespanten material particles (kerf) increases sharply, resulting in an increase of
Energieverbrauchs beim Sägen führt. Gleichzeitig steigt auch die erzeugte Reibungwärme stark an, was wiederum zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs bei der Kühlung des Coolants bzw. der Slurry führt. Energy consumption during sawing leads. At the same time, the generated heat of friction increases sharply, which in turn leads to an increase in energy consumption in the cooling of the Coolants or the slurry.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass bei der In addition, it has been shown that at the
Verwendung von Sägedrähten insbesonders bei erhöhter Beladung der Slurry bzw. des Coolants mit abradierten bzw. abgespanten Partikeln, die Sägedrähte seitlich ausgelenkt werden, wodurch Wafer, mit nicht konstanter Dicke erhalten werden, welche keine vollkommen ebenen Seitenflächen aufweisen sondern die Sägeriefen, auch Saw Marks genannt, aufweisen. Use of saw wires especially with increased loading of the slurry or the coolants with abradierten or abgespanten particles, the saw wires are deflected laterally, whereby wafers are obtained with non-constant thickness, which have no perfectly flat side surfaces but the sawing depths, also called saw marks , exhibit.
Die EP 1752521 AI beschreibt ein wässriges EP 1752521 AI describes an aqueous
Trägerfluid für abrasive Teilchen. Dieses wässrige Trägerfluid enthält Glykole und Glykolether in einem Verhältnis von 1:1 bis 99:1 und 2-50 Gew.-% Wasser. Es hat sich jedoch gezeigt, dass eine aus einem Carrier fluid for abrasive particles. This aqueous carrier fluid contains glycols and glycol ethers in a ratio of 1: 1 to 99: 1 and 2-50% by weight of water. However, it has been shown that one of a
derartigen Trägerfluid hergestellte Slurry bei längerer Verwendung einen sprunghaften Anstieg der Viskosität erfährt, d.h. „sie kippt". Auch ist diese Slurry dann nur schwer recyclebar und wird deswegen meist verworfen. slurry produced by such carrier fluid Prolonged use undergoes a sudden increase in viscosity, ie "it tilts." Also, this slurry is then difficult to recycle and is therefore usually discarded.
In der JP 2002-080883 A wird ein wasserlösliches In JP 2002-080883 A is a water-soluble
Trägerfluid für eine Drahtsäge beschrieben, welche 90- 99.499 Gew.-% eines wasserlöslichen Glykols, Carrier fluid for a wire saw which comprises 90-99,499% by weight of a water-soluble glycol,
wasserlöslichen Glykolethers und wasserlöslichen water-soluble glycol ether and water-soluble
Glykolesthers sowie bis zu 5 Gew.-% einer organischen Säure und bis zu 5 Gew.-% eines organischen Smektits enthält. Ein derartiges Fluid, welches mit Wasser zum fertigen Sägeslurry vermischt wird, soll eine Glycol esters and up to 5 wt .-% of an organic acid and up to 5 wt .-% of an organic smectite. Such a fluid, which is mixed with water to the finished Sägeslurry, should a
verringerte Wasserstoffbildung zeigen. show reduced hydrogen formation.
Die Erfindung hat daher zum Ziel, ein Trägerfluid bzw. Sägefluid bereitzustellen, welches die zuvor genannten Nachteile vermeidet und das bei Verwendung als Coolant oder als Slurrybestandteil beim Wafersägen neben einer erhöhten Waferausbeute, eine verlängerte Stand- bzw. Gebrauchszeit aufweist und welches die Energie, die bei der Herstellung von Wafern benötigt wird, The invention therefore has for its object to provide a carrier fluid or sawing fluid, which avoids the aforementioned disadvantages and which, when used as a cooling component or wafer component in wafer sawing in addition to an increased wafer yield, has a prolonged service life and which energy needed in the production of wafers,
verringert . Die Erfindung hat auch zum Ziel, ein Sägefluid bzw. eine Sägeslurry bereitzustellen, welche vielfach recycelt werden kann und mit dem sich auch nach reduced. The invention also aims to provide a sawing fluid or a sawing slurry, which can be recycled many times and with which also after
mehrmaliger Verwendung noch gute Wafer sägen lassen. Dies bedeutet auch, dass die Sägeslurry bei längerer Verwendung nicht kippt. can be sawed several times using good wafers. This also means that the Sägeslurry does not tip over prolonged use.
Diese Ziele werden durch die in den Ansprüchen These goals are achieved by those in the claims
definierten Merkmale erreicht. achieved defined characteristics.
Es wurde nämlich gefunden, dass durch einen Zusatz von mit einem Alkyl-Rest veretherten Glykolen zu einem ein oder mehrere Glykole enthaltenden Trägerfluid und der Nutzung dieses Trägerfluids direkt als Sägefluid oder Coolant oder zur Herstellung einer Slurry, nicht nur die zum Sägen aufgewendete Energie verringert werden kann, sondern dass damit auch die zum Kühlen der In fact, it has been found that by adding glycols etherified with an alkyl radical to a carrier fluid containing one or more glycols and using this carrier fluid directly as a sawing fluid or coolant or to produce a slurry, not only the energy used for sawing is reduced can, but that also helps to cool the
Slurry bzw. des Coolants notwendige Energie verringert wird. Das Fluid ist im wesentlichen frei von Wasser bzw. weist einen möglichst geringen Wassergehalt auf. Slurry or the Coolants necessary energy is reduced. The fluid is substantially free of water or has the lowest possible water content.
Das Sägefluid weist daher maximal 5 Vol.-% Wasser auf, was ca. 4,24 Gew.-% entspricht (ca. 1,13 g/cm3), wobei es jedoch typischerweise weniger als 2 Gew.-% Wasser enthält. Üblicherweise wird kein Wasser zugesetzt, d.h. der Wassergehalt entsteht lediglich durch The sawing fluid therefore has a maximum of 5% by volume of water, which corresponds to about 4.24% by weight (about 1.13 g / cm 3 ), but typically contains less than 2% by weight of water. Usually, no water is added, ie the water content is produced only by
unvermeidbares Einschleppen mit den unavoidable entrainment with the
Ausgangsmaterialien und durch Eintrag über die Starting materials and by entry on the
Luftfeuchtigkeit. Humidity.
Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise auch die Belastung des Sägefluids mit Kerf deutlich höher sein kann, wodurch sich die Stand- bzw. Nutzungszeit des Coolants bzw. der Slurry drastisch erhöht. Das Fluid ist im wesentlichen frei von Wasser bzw. In addition, it has been found that with the procedure according to the invention, the load of the sawing fluid with kerf can be significantly higher, which drastically increases the service life of the coolant or the slurry. The fluid is substantially free of water or
weist einen möglichst geringen Wassergehalt auf. has the lowest possible water content.
Das Sägefluid enthält insbesonders weniger als 1,8 Gew.-% bzw. Gew.-% Wasser, wobei Wassergehalte von weniger als 1,3 bzw. weniger als 1 Gew. -I besonders bevorzugt sind. Typische Gehalte an Wasser sind weniger als 0,8 bzw. 0,5 Gew.-%, wobei ganz besonders maximale Wassergehalte 0,3 bzw. 0,2 Gew.-% bevorzugt sind. Im ungebrauchten Zustand ist das aus den Komponenten zusammen gemischte Sägefluid bis auf einen lieferspezifikationsbedingten Wassergehalt der Komponenten bis auf einen minimalen Anteil von In particular, the sawing fluid contains less than 1.8% by weight or by weight of water, with water contents of less than 1.3 or less than 1% by weight being particularly preferred. Typical levels of water are less than 0.8 and 0.5 wt .-%, with very particular maximum water contents 0.3 or 0.2 wt .-% are preferred. In the unused state, the mixed sawing fluid from the components is down to a delivery specification-related water content of the components except for a minimum fraction of
typischerweise max . 0,2 Gew.-% frei von Wasser. Dieser Gehalt steigt während des Gebrauchs durch Eintrag von Luftfeuchtigkeit oder ein Einschleppen auf andere Weise an. Insbesondere an Tagen oder an Standorten mit erhöhter Luftfeuchtigkeit erhöht sich der Wassergehalt des typically max. 0.2 wt .-% free of water. This content increases during use due to entry of atmospheric moisture or entrainment in other ways. Especially on days or at locations with increased humidity increases the water content of the
Sägefluides während des Sägens ungewollt, wodurch sich die Standzeit des erfindungsgemäßen wasserfreien bzw. Sawing fluids unintentionally during sawing, whereby the service life of the anhydrous or
wasserarmen Trennfluids oder Coolants bzw. der Slurry verringert. Auch in solchen ungünstigen Fällen werdenlow-water separating fluids or coolants or the slurry is reduced. Even in such unfavorable cases will be
Wassergehalte des Sägefluids bzw. der flüssigen Phase der Slurry von größer oder gleich 2 Gew.-% durch die Zugabe von neuen ungebrauchten Fluiden bzw. von recyclisierter gebrauchter Sägefluid oder Slurrys bzw. durch Water contents of the sawing fluid or the liquid phase of the slurry of greater than or equal to 2 wt .-% by the addition of new unused fluids or recycled used Sägefluid or Slurrys or by
Beeinflussung der Umgebungsbedingungen beim Sägen bewusst ausgeschlossen . Außerdem werden mit dem erfindungsgemäßen Sägefluid bzw. Trennfluids der Verwendung dieses Sägefluids in einer Slurry fleckenfreie Wafer erhalten bzw. die Influencing the environmental conditions during sawing deliberately excluded. In addition, with the sawing fluid or separating fluids according to the invention, the use of this sawing fluid in a slurry results in stain-free wafers or the like
Fleckenbildung wird stark verringert. Schließlich Staining is greatly reduced. After all
lassen sich damit gesägte Wafer auch bei starker can be sawn wafers even with strong
Verschlammung auf einfache Weise mit Wasser abspülen. Rinse off silt easily with water.
Das erfindungsgemäße Sägefluid bzw. Trennfluid enthält üblicherweise mindestens ein Basisglykol. The sawing fluid or separating fluid according to the invention usually contains at least one base glycol.
Typische Basisglykole weisen die Formel Typical basic glycols have the formula
HO-[ (CH2)x-0]n-H auf . Dabei bedeutet n eine ganze Zahl. Übliche Maximalwerte für n betragen 14 oder insbesonders 10, wobei HO- [(CH 2 ) x -O] n -H. Where n is an integer. Usual maximum values for n are 14 or in particular 10, where
Maximalwerte von 7 bzw. 5 besonders bevorzugt sind. Maximum values of 7 or 5 are particularly preferred.
Ein bevorzugter unterer Wert für n ist insbesonders 2, wobei sich auch ein unterer Wert von 3 als geeignet erwiesen hat. x bedeutet 1, 2, 3 oder 4. In particular, a preferred lower value for n is 2, although a lower value of 3 has proven to be suitable. x is 1, 2, 3 or 4.
Ebenfalls geeignete Glykole weisen als Repetitions- einheiten solche Glykole auf, die aus Ethylen-, Propylen- und Butylen-Einheiten aufgebaut sind. Dabei können die Einheiten sowohl linear als auch aus verzweigten bzw. isomeren Einheiten aufgebaut sein. Sie können auch aus gemischten Einheiten aufgebaut sein. Also suitable glycols have as repetition units such glycols which consist of ethylene, Propylene and butylene units are constructed. The units may be constructed both linearly and from branched or isomeric units. They can also be composed of mixed units.
Typische Basisglykole sind PEG200, sowie PEG300 und PEG400. Bevorzugt sind jedoch Ethylenglykole sowie Propylenglykole und Gemische davon. Besonders Typical basic glycols are PEG200, as well as PEG300 and PEG400. However, preferred are ethylene glycols and propylene glycols and mixtures thereof. Especially
bevorzugt sind Ethylenglykol , Diethylenglykol und Triethylenglykol bzw. Dipropylenglykol . ethylene glycol, diethylene glycol and triethylene glycol or dipropylene glycol are preferred.
Das erfindungsgemäß zugesetzte veretherte Glykol ist insbesonders ein Polyethylenglykol , der mit einem Alkylrest verethert ist. Er weist vorzugsweise die Formel The etherified glycol added according to the invention is in particular a polyethylene glycol which has been etherified with an alkyl radical. It preferably has the formula
HO-[ (CH2-)a-0]b-R auf. HO- [(CH 2 -) a -O] b -R.
Dabei bedeutet b eine ganze Zahl von mindestens 1 bzw. 2 insbesonders 1-8 und a 1, 2, 3 oder 4. R bedeutet ein linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1-10 bzw. 1-8 C-Atomen. In this case, b is an integer of at least 1 or 2, in particular 1-8 and a is 1, 2, 3 or 4. R is a linear or branched alkyl radical having 1-10 or 1-8 C atoms.
Ist das Basisglykol PEG300 bzw. PEG400 kann Is the base glycol PEG300 or PEG400 can
erfindungsgemäß der Zusatz von einem Ethylenglykol der allg. Formel HO [CH2-0]m-H mit m=l oder 2 erfolgen. In diesem speziellen Fall kann auf den Zusatz eines mit einem Alkyl-Rest veretherten Glykolethers verzichtet werden . According to the invention, the addition of an ethylene glycol of general formula HO [CH 2 -0] m -H with m = 1 or 2. In this particular case, it is possible to dispense with the addition of a glycol ether etherified with an alkyl radical.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist a = 2. In a preferred embodiment, a = 2.
R steht für einen Alkylrest mit 1-10 C-Atomen R is an alkyl radical having 1-10 C atoms
vorzugsweise 2-8 C-Atome. Besonders bevorzugt sind veretherte Alkylreste mit einem maximalen Anteil an C-Atomen von 6, insbesonders von 4. preferably 2-8 C-atoms. Particularly preferred are etherified alkyl radicals having a maximum proportion of C atoms of 6, in particular of 4.
Typischerweise beträgt der Anteil des mit einem Typically, the proportion of one with
Alkylrest veretherten Glykols an der gesamten Menge des Sägefluids (d. h. ohne ggf. enthaltene Alkyl group of etherified glycol on the total amount of the sawing fluid (i.e., without possibly contained
Schneidekörner, sowie weitere Additive) mindestens 1 Gew-%, wobei eine Mindestmenge von 3 insbesonders 5 Gew-% bevorzugt sind. Besonders bevorzugt sind Cutting grains, as well as other additives) at least 1% by weight, with a minimum amount of 3, in particular 5% by weight are preferred. Particularly preferred
Mindestmengen von 10 Gew-%. Ein üblicher Maximalanteil des mit einem Alkylrest veretherten Glykolanteils am Gesamtfluid beträgt maximal 50 Gew-%, wobei maximal 40 Gew-% bevorzugt ist. Besonders bevorzugt sind Minimum quantities of 10% by weight. A usual maximum proportion of the etherified with an alkyl glycol content of the total fluid is at most 50% by weight, with a maximum of 40% by weight is preferred. Particularly preferred
Maximalwerte von 35 bzw. 30 Gew-%. Maximum values of 35 or 30% by weight.
Es hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Fluid auch noch mit hoher Verschlammung, d. h. einen hohen Gehalt an abgespanten Materialpartikeln, verwendbar ist . It has been found that the fluid according to the invention also with high sludge, ie a high Content of abgespanten material particles, is usable.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird von Zeit zu Zeit verbrauchte Sägeslurry bzw. Coolant entnommen und teilweise durch neues ersetzt.  In a particularly preferred embodiment, used from time to time consumed sawing slurry or Coolant and partially replaced by new.
Dabei hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, einen Gehalt an abgespanten Materialpartikeln (Kerf ) von 2-8 Gew. -I, vorzugsweise von 2-6 Gew.-% It has proven particularly expedient to have a content of cut-off material particles (Kerf) of 2-8% by weight, preferably 2-6% by weight.
einzustellen. adjust.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält z. B. die Slurry bis zu 5 Vol.-% Wasser, vorzugsweise jedoch die flüssige Phase der Slurry, das Sägefluid nur weniger als 2 Gew.-% Wasser. In a preferred embodiment, z. B. the slurry up to 5 vol .-% water, but preferably the liquid phase of the slurry, the sawing fluid only less than 2 wt .-% water.
In einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform weist das Wasser einen leicht sauren pH-Wert von 3-6 auf, wobei ein pH-Wert von 3 bis 5, insbesondere ein pH-Wert von In a further embodiment of the invention, the water has a slightly acidic pH of 3-6, wherein a pH of 3 to 5, in particular a pH of
4 +/-0,5 besonders bevorzugt ist. Der Gehalt dieses Wassers an Säure beträgt dabei zwischen 0,1 und 3 mol/1, wobei ein Wert zwischen 0,5 und 2 mol/1  4 +/- 0.5 is particularly preferred. The content of acid in this water is between 0.1 and 3 mol / l, with a value between 0.5 and 2 mol / l
besonders bevorzugt ist. Eine typische Konzentration beträgt dabei 1 +/-0,5 mol/1. Erfindungsgemäß sind hierbei sämtliche Säuren verwendbar, solange diese bei Gebrauch weder Sägedraht noch das zu sägende Material angreifen. Es hat sich hier jedoch gezeigt, dass is particularly preferred. A typical concentration is 1 +/- 0.5 mol / 1. According to the invention, all acids can be used here, as long as they do not contain saw wire or the material to be cut in use attack. However, it has been shown here that
Zitronensäure ganz besonders geeignet ist. Citric acid is particularly suitable.
Typische zu zersägende Materialien sind sämtliche sprödharten, insbesonders kristallinen Materialen, wobei mono- oder polykristallines Silizium besonders bevorzugt ist. Typical materials to be diced are all brittle-hard, especially crystalline materials, with mono- or polycrystalline silicon being particularly preferred.
Das erfindungsgemäße Sägefluid eignet sich besonders zur Verwendung mit Drahtsägen, insbesonders sog. The sawing fluid according to the invention is particularly suitable for use with wire saws, especially so-called.
Multiwire-Sägen . Dabei ist das Sägefluid sowohl für das Sägen mit losem als auch mit gebundenem Korn geeignet. Beim Sägen mit losem Korn wird eine Slurry, die aus einer Suspension aus Abrasionskörnern, meist SiC, Diamant oder Korund, und dem Sägefluid besteht, auf ein auf ein aus vielen Drähten gebildetes  Multiwire saws. The sawing fluid is suitable for both loose and bonded grain sawing. When sawing with loose grain is a slurry, which consists of a suspension of abrasive grains, usually SiC, diamond or corundum, and the sawing fluid, on a formed on one of many wires
Drahtfeld aufgebracht. Jeder der parallel zueinander geführten Einzeldrähte erfährt vor dem Eindringen in das sprödharte Material eine Benetzung durch die Wire field applied. Each of the individual wires routed parallel to each other undergoes wetting by the material before it penetrates into the brittle-hard material
Slurry. Die Slurry wird von jedem der sich schnell bewegenden Drähte mitgerissen und dringt zusammen mit dem Draht in den Schneidspalt ein. Im engen Slurry. The slurry is entrained by each of the rapidly moving wires and penetrates into the cutting gap along with the wire. In the narrow
Schneidspalt entfalten die Abrasionskörner ihre abradierende Wirkung, indem sie sowohl den Draht als auch das sprödharte Material zeitweise so berühren bzw. sich in diesem Zwischenraum verklemmen, dass Material von der Kontaktstelle bzw. Kontaktfläche abplatzt bzw. entfernt wird. Die Drähte schneiden sich so immer tiefer in das sprödharte Material ein, bilden Schneidspalte und führen letztendlich zu einem Cutting gap, the Abrasionskörner unfold their abrading effect by temporarily touching both the wire and the brittle-hard material so or jamming in this space that material from the contact point or contact surface chipped or removed. The wires intersect so deeper into the brittle-hard material, forming cutting gap and ultimately lead to a
vollständigen Durchtrennen des zu zersägenden complete cutting of the to be sawn
Materials z.B. eines Blockes, einer Säule, eines Material e.g. a block, a column, one
Bricks. Bricks.
Beim Sägen mit gebundenem Korn wird ein Sägedraht benutzt, bei dem an dessen Oberfläche die entsprechend harten Abrasionspartikel fest mit diesem Sägedraht verbunden sind. Im Unterschied zum oben beschriebenen Sägen mit losem Korn schleifen die am Draht When sawing with bonded grain, a sawing wire is used, at the surface of which the correspondingly hard abrasion particles are firmly connected to this sawing wire. In contrast to the above-described sawing with loose grain grind on the wire
anhaftenden Abrasionspartikel über die Oberfläche des Schneidspaltes und spanen dabei etwas sprödhartes Material ab. Das erfindungsgemäße Sägefluid dient in diesem Verfahren zur Kühlung und der Aufnahme an abgespanntem sprödharten Material. Auch dabei adhering Abrasionspartikel over the surface of the cutting gap and thereby chip something brittle hard material. The sawing fluid according to the invention is used in this method for cooling and recording on abgespanntem brittle material. Also here
schneiden sich die Drähte immer tiefer in das the wires intersect deeper and deeper into it
sprödharte Material ein, bilden Schneidspalte und führen letztendlich zu einem vollständigen Brittle-hard material, forming cutting gap and ultimately lead to a complete
Durchtrennen des zu zersägenden Materials z.B. eines Blockes, einer Säule, eines Bricks bzw. eines Cutting the material to be sawn e.g. a block, a column, a brick or a
quadrierten oder runden Ingots führt. squared or round ingots leads.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines derartigen Fluids bei der Herstellung von The invention also relates to the use of such a fluid in the manufacture of
elektronischen Bausteinen, wie insbesonders electronic components, such as in particular
Computerchips und insbesonders Photovoltaikzellen, sowie derartige Anlagen. Die Erfindung soll an folgenden Beispielen näher erläutert werden: Es wurde ein SägefFuid aus Diethylenglykol und Computer chips and in particular photovoltaic cells, and such installations. The invention will be explained in more detail by the following examples: It was a SägefFuid diethylene glycol and
Diethylenglykol-Monobutylether im Verhältnis 4:1 hergestellt. Dieses Sägefluid wurde in einem Diethylene glycol monobutyl ether in the ratio 4: 1 prepared. This sawing fluid was in a
Verhältnis von 52 Gew-% Sägefluid zu 48% Ratio of 52% by weight of sawing fluid to 48%
Siliciumcarbid zu einer Slurry vermischt. Mit dieser Slurry wurde ein Siliziumblock mit der Kantenlänge von 6 Zoll zu afern mit einer Dicke von 200 pm gesägt. Die Drahtgeschwindigkeit betrug dabei 14m/s und der Vorschub 400 pm/min. Es wurde ein Draht von 130 pm Durchmesser verwendet, wobei der Pitch (der Abstand zwischen 2 Drähten) 360 pm betrug. Silicon carbide mixed into a slurry. With this slurry, a 6-inch-long silicon ingot was sawn to a thickness of 200 μm. The wire speed was 14 m / s and the feed rate 400 pm / min. A wire of 130 μm in diameter was used, the pitch (the distance between 2 wires) being 360 μm.
Der gleiche Versuch wurde mit einer handelsüblichen Slurry durchgeführt, bei der als Sägefluid PEG200 verwendet wurde. Beim Vergleich der erfindungsgemäßen Slurry zu einer handelsüblichen Slurry zeigte sich, dass bei der PEG200-basierten Slurry gemäß dem Stand der Technik bereits die Ausgangsviskosität wesentlich höher war und während des Beiadens mit abgespanten Siliziummaterialteilchen (Kerf) laufend zunahm. Im Gegensatz dazu war die Ausgangsviskosität der The same experiment was carried out with a commercially available slurry using PEG200 as the sawing fluid. When comparing the slurry according to the invention to a commercially available slurry, it was found that in the case of the PEG200-based slurry according to the prior art, the starting viscosity was already substantially higher and continuously increased during the loading with chipped silicon material particles (Kerf). In contrast, the initial viscosity was
erfindungsgemäßen Slurry bereits deutlich geringer und nahm während der Beladung mit Siliziumpartikeln (Kerf ) sogar leicht ab. Der Verlauf ist in Figur 1 dargestellt. Slurry invention already significantly lower and even decreased slightly during the loading with silicon particles (Kerf). The course is shown in FIG.

Claims

Ansprüche claims
1. Fluid zum Zersägen von sprödharten Materialblöcken 1. Fluid for sawing brittle-hard blocks of material
insbesonders mit Multiwire-Sägen, das mindestens ein Basisglykol der allgemeinen Formel  especially with multiwire saws containing at least one base glycol of the general formula
HO -[ ( CH2 - ) x-0 ]„-H in der n eine ganze Zahl von 1-14 und x 1, 2, 3 oder 4 bedeutet , sowie ggf. weitere Additive enthält, dadurch HO - [(CH 2 -) x -O] "- H in which n is an integer from 1-14 and x is 1, 2, 3 or 4, and optionally contains further additives, thereby
gekennzeichnet, dass es zusätzlich mindestens ein mit einem Alkyl-Rest verethertes Glykol der allgemeinen Formel  in that it additionally has at least one glycol etherified with an alkyl radical of the general formula
HO-[ (CH2-)a-0]b-R enthält, wobei a 1, 2, 3 oder 4 bedeutet und b eine ganze Zahl von l-10ist und R ein linearer oder HO- [(CH 2 -) a -O] b -R, where a is 1, 2, 3 or 4 and b is an integer from 1 to 10 and R is a linear or
verzweigter Alkyl-Rest mit 1-8  branched alkyl radical with 1-8
C-Atomen darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des Wassers weniger als 2 Gew.-% beträgt.  C atoms, characterized in that the proportion of water is less than 2 wt .-%.
2. Fluid nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Glykol ein Ethylenglykol ist. 2. Fluid according to claim 1, characterized in that the glycol is an ethylene glycol.
3. Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Basisglykol PEG200, PEG300, PEG400 oder eine Mischung davon umfasst. Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil des veretherten Glykols am Gesamtfluid 1-50 Gew.-% beträgt. 3. Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the base glycol comprises PEG200, PEG300, PEG400 or a mixture thereof. Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the proportion of etherified glycol in the total fluid is 1-50 wt .-%.
Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das veretherte Glykol Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the etherified glycol
Diethylenglykol- Monobutylether ist, Diethylene glycol monobutyl ether,
Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Basisglykol ein Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the base glycol a
Diethylenglykol ist. Diethylene glycol is.
Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass es maximal 1 Gew.-% Wasser Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that it contains at most 1% by weight of water
enthält . contains.
Fluid nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Wasser 0,1-3 mol/1 an Fluid according to one of the preceding claims, characterized in that the water 0.1-3 mol / 1 at
Zitronensäure enthält. Contains citric acid.
Verfahren zur Herstellung von Wafern, elektronischen Bauteilen und Photovoltaikzellen durch Zertrennen von Ingots zu Wafern insbesonders mit Multiwire-Sägen mittels eines Trennfluids gemäß einem der Ansprüche 1- 8. Method for producing wafers, electronic components and photovoltaic cells by dicing ingots into wafers, in particular with multiwire saws by means of a separating fluid according to one of claims 1-8.
Verwendung eines Fluids nach einem der Ansprüche 1-8 zur Herstellung von Wafern, elektronischen Bauteilen und Photovoltaikzellen. Use of a fluid according to any one of claims 1-8 for the production of wafers, electronic components and photovoltaic cells.
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