WO2018001793A1 - Verfahren und vorrichtung zur wiederaufnahme des drahtsägeprozesses eines werkstückes nach einer unplanmässigen unterbrechung - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur wiederaufnahme des drahtsägeprozesses eines werkstückes nach einer unplanmässigen unterbrechung Download PDF

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WO2018001793A1
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wire
sawing
gate
workpiece
saw
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PCT/EP2017/065082
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Alexander Rieger
Walter SPÖCKNER
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Siltronic Ag
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    • B28D5/0076—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material for removing dust, e.g. by spraying liquids; for lubricating, cooling or cleaning tool or work

Definitions

  • the present invention relates to a method of resuming an interrupted process of sawing a workpiece into a plurality of disks with a wire saw using a cutting wire covered with cutting grain, for example a diamond saw wire.
  • the method according to the invention is illustrated here using the example of a process for sawing a workpiece made of semiconductor material into a plurality of disks with a diamond wire saw, but is also suitable for workpieces made of other materials.
  • the present invention also includes an apparatus for sawing a workpiece into a plurality of disks with a saw wire, which apparatus enables detection of the position of a wire tear.
  • semiconductor substrates For electronics, microelectronics, and micro-electromechanics, semiconductor substrates (wafers) with extreme requirements for global and local flatness, single-sided local flatness (nanotopology), roughness, and cleanliness are needed as starting materials (substrates).
  • semiconductor wafers are wafers of semiconductor materials, in particular
  • Compound semiconductors such as gallium arsenide and predominantly elemental semiconductors such as silicon and occasionally germanium.
  • semiconductor wafers are produced in a multiplicity of successive process steps, wherein in the first step, for example, a single crystal (rod) of semiconductor material is pulled by the Czochralski process or a polycrystalline block of semiconductor material is cast, and in a further step the resulting one circular-cylindrical or block-shaped workpiece made of semiconductor material ("ingot") by means of
  • Wire saws are separated into individual semiconductor wafers.
  • Wire saws are used to make a large number of disks ("wafers") out of one
  • the printed publications DE 195 17 107 C2 DE 10 201 1 008 397 A1 and US Pat. No. 5,771,876 describe the functional principle of a wire saw which is suitable for producing semiconductor wafers.
  • the essential components of these wire saws include a machine frame, a feed mechanism, and a sawing tool consisting of a wire wire gate consisting of parallel sections of wire
  • the spacing of the wires in the wire gate depends on the desired target thicknesses of the slices to be separated for discs of semiconductor material for example, at 100 to 1000 ⁇ .
  • the wire gate is formed by a plurality of parallel wire sections, which are spanned between at least two wire guide rollers, wherein the wire guide rollers are rotatably mounted and of which at least one is driven.
  • Diamond wire saws are also used for sawing a hard workpiece into a multiplicity of disks.
  • Diamond wire saws differ from wire saws in principle in that the saw wire is covered in a diamond wire saw with cutting grains of diamonds, whereby a higher sawing performance is achieved.
  • the saw wire Upon penetration of the wire gate in the workpiece, the saw wire according to the prior art in a defined time at a certain speed a predetermined length forward (wire forward) and a further defined length rewound (wire backward), the return length WBL usually shorter is as the lead length (WFL).
  • This sawing method is also referred to as a reciprocating movement method and is disclosed, for example, in DE 39 40 691 A1 and in US 2010 1630 10 A2.
  • EP 1 717 001 B1 teaches that when sawing a workpiece with a wire saw, the saw wire makes a forward and backward movement, the length of the wire being shorter in the return movement (WBL) than the length of the wire in the
  • the sawing of a workpiece with a wire saw in many slices takes place in the presence of a liquid cutting means, including the removal of the through the saw wire removed material from the shegespalte and applied according to the prior art on the saw wire.
  • the cutting means also serves as a coolant, so to dissipate the heat generated during the machining of the workpiece from the saw blade out.
  • Cutting grain is supplied to the cutting grain in the form of a suspension (cutting agent suspension, "Sägeslurry”, “slurry”) during the separation process.
  • a suspension cutting agent suspension, "Sägeslurry”, “slurry”
  • the saw wire with a cutting pad e.g. Diamond, occupied
  • a cutting medium without cutting grain (abrasive) used since
  • liquids used in diamond wire sawing which contain water for cost reasons and better heat removal, high levels of glycols and additives, such as dispersants, silicate inhibitors and wetting agents, since the resulting silicon abrasion with water reacts to silicates separates and clumps.
  • wire breakage wire breakage
  • diamond sawing wires are very sensitive in terms of wire damage and wire tears due to their low elasticity, high brittleness and high mechanical notch effect.
  • the sawing process must be interrupted as quickly as possible in order to avoid damage to the wire saw and the material to be cut.
  • WO 201 1/151022 A1 discloses a method for monitoring wire tears when cutting a workpiece by means of a wire gate, in which a direct current is passed through the wire gate the wire field one
  • Torque detection for quick detection of a wire tear. As soon as an abnormal value of the rotational resistance of the deflection roller is detected metrologically, the
  • Wire tear but can not determine the location of the wire tear along the longitudinal axis of the wire guide roller or the workpiece.
  • the workpiece and the wire gate are separated.
  • the workpiece can be moved upwards out of the gate.
  • Cutting means introduced into the wire gate. To resume the wire sawing process after its unscheduled
  • the object of the invention is therefore to provide a method and a device that avoids a renewed tearing of the wire at the location of the previous wire break in an unscheduled process interruption when wire sawing a workpiece made of semiconductor material when restarting the process.
  • the object is achieved by a method for resuming an interrupted process for sawing a workpiece 6 into a plurality of disks with a wire saw, comprising detecting the exact or approximate position of the
  • Wire sections which are wetted by a liquid, are introduced into a plurality of already present in the workpiece 6 shegespalte 7, characterized in that the wire gate 5 in the region of the sawing gap 7, in which the wire tear has taken place, is so expanded that either a defined area left and right of the saw crack 7 affected by the wire tear or only the affected by the wire tear crevice 7 is excluded from reinserting the new wire sections and the new wire section.
  • the object is also achieved by a device for sawing a workpiece 6 into a plurality of disks with a saw wire 3, which is characterized by at least two
  • Wire guide rollers 4 is clamped in one of a plurality of parallel wire sections comprehensive wire gate 5, characterized in that the
  • Wire sections are monitored by at least one sensor 8 such that in a wire tear the exact or approximate position of the wire section that is torn, can be determined.
  • the object is further achieved by a device for sawing a workpiece 6 in a plurality of discs with a saw wire 3, by at least two
  • Wire guide rollers 4 is clamped in one of a plurality of parallel wire sections comprehensive wire gate 5, characterized in that the after a wire tear rebuilt wire gate 5 either by a corresponding winding around the at least two wire guide 5 spanning wire guide rollers 4 or by at least one guide roller 2b the position or in the area in which the wire tear has occurred, is clamped so that at least the sawing gap 7, in which the wire tear has occurred, not with a wire section when rewinding the
  • Wire sections in the shegespalte 7 of the workpiece 6 is occupied. While the present invention primarily relates to workpieces of semiconductor material, it is applicable to the sawing of a workpiece of any material with a wire saw.
  • the inventive method are both wire saws, in which the saw wire in the wire gate firmly bonded abrasive, such as diamond grain or silicon carbide containing, as well as wire saws, in which the saw wire has no Abrasivbelegung and the cutting power by an abrasive containing cutting suspension, during or before the sawing process is applied to the saw wire is guaranteed.
  • Diamond wire saw so a wire saw is described, is used in the occupied with diamond grain saw wire, the invention are used in all wire sawing regardless of the saw wire used.
  • a workpiece is a geometric body with a surface consisting of at least two parallel, flat surfaces (front sides) and a lateral surface, which is formed by parallel straight lines.
  • the end faces are round and the lateral surface is convex.
  • a cuboid cylindrical workpiece is the
  • a workpiece of semiconductor material is a single crystal or a crystal of semiconductor material, wherein the semiconductor material is usually silicon.
  • the discs of semiconductor material (wafers) sawn from the workpiece made of semiconductor material have a front and a rear side as well as a circumferential edge and are finished in further processing steps.
  • Figure 1 a shows greatly simplified the structure of a wire saw for sawing a
  • the saw wire 3 is from a transmitting coil (1 a) via at least one guide roller 2a via a
  • Wire guide roller 4 is guided in a wire gate 5.
  • the wire gate 5 consists of a plurality of parallel wire sections and is spanned by at least two wire guide rollers 4.
  • the wire sections of the wire gate 5 penetrate into the workpiece 6 during the sawing process.
  • the leading out of the wire gate 5 sawing wire 3 is wound over at least one further deflection roller 2a on a receiver coil (1 b).
  • Figure 1 b shows greatly simplified the structure of a wire saw for sawing a
  • the wire gate 5 is clamped in this illustration by way of example by four wire guide rollers 4 and the wire gate 5 is not in contact with the workpiece 6, which is attached via a bar 6a in the wire saw stands.
  • the saw wire 3 is guided by a transmitting coil (not shown) via at least one deflection roller 2a via a wire guide roller 4 in a wire gate 5.
  • the wire gate 5 consists of a plurality of parallel wire sections and is spanned by four wire guide rollers 4. The wire sections of the wire gate 5 penetrate into the workpiece 6 during the sawing process. The from the
  • Wire gate 5 leading saw wire 3 is wound on at least one further guide roller 2a on a receiver coil (not shown).
  • FIG. 2 schematically shows a workpiece 6 with a multiplicity of saw gaps 7 after an interrupted wire sawing process and after the wire gate 5 has been moved out of the workpiece.
  • FIG. 3 shows in a greatly simplified manner the structure of a wire saw for sawing a wire saw
  • the saw wire 3 is from a
  • Transmitting coil (not shown) via at least one guide roller 2a via a Wire guide roller 4 is guided in a wire gate 5.
  • the wire gate 5 consists of a plurality of parallel wire sections and is spanned by four wire guide rollers 4.
  • the wire sections of the wire gate 5 penetrate into the workpiece 6 during the sawing process.
  • the leading out of the wire gate 5 sawing wire 3 is wound over at least one further deflection roller 2a on a receiver coil (not shown).
  • Wire gate 5 are two sensors 8, which are connected to a meter 9. These sensors 8 serve to monitor the wire gate 5 and detect the location in the wire gate 5 at which a wire tear has occurred. About the additional guide rollers 2b, the wire gate 5 in the area in which the wire tear has occurred in the workpiece 6, so widened that this area is bridged, so no wire sections are present.
  • Figure 4a shows a first embodiment of the wire gate 5 for resuming the wire sawing process after its unplanned interruption by a wire tear.
  • the repaired wire gate 5, which is spanned by at least two wire guide rollers 4, is exemplified by means of at least one additional guide rollers 2b in the
  • Figure 4b shows a second embodiment of the wire gate 5 for resuming the wire sawing process after its unplanned interruption by a wire tear.
  • the repaired wire gate 5, which is spanned by at least two wire guide rollers 4, is stretched by the wire guide roller 4 at the location of the wire tear so that the saw gap in the workpiece 6 (not shown), in which the wire tear has taken place, is excluded from the further sawing process ,
  • 5 wire gate comprising a plurality of parallel wire sections, which is spanned by at least two wire guide rollers
  • a diamond wire saw according to the prior art is preferably used, since workpieces 6 can be sawed into slices faster with a diamond wire saw than with a wire saw which uses a saw wire 3 without bonded abrasive grain (abrasive).
  • a diamond wire saw for separating (sawing) workpieces made of semiconductor material is disclosed, for example, in US Pat. No. 5,878,737 A.
  • the inventive method is also suitable for wire saws that use a saw wire without bonded abrasive.
  • the workpiece to be sawn 6 is usually fixed on a saw bar 6a, which is clamped with a mounting plate in the wire saw.
  • the sawing of the workpiece 6 is accomplished with a wire gate 5.
  • the wire gate 5 is at least two
  • Wire guide rollers 4 spanned and includes a plurality of parallel wire sections.
  • the at least two (possibly also three, four or more) wire guide rollers 4 are rotatably mounted and at least one of the wire guide rollers 4 is electrically driven.
  • Wire sections usually belong to a single, finite saw wire 3, which is guided spirally around the wire guide roller system and by a transmitting coil
  • the saw wire 3 may be a saw wire without bonded abrasive or a saw wire with bonded abrasives.
  • the diamond wire 3 (diamond wire) is a wire having a core diameter of about 100 ⁇ to 800 ⁇ , which is covered with diamond as a cutting grain.
  • the diamond grain size is usually between 15 ⁇ and 150 ⁇ .
  • the sawing or penetration of the wire gate 5 in the workpiece 6 is provided with a
  • Feed device causes the workpiece 6 against the wire gate 5, the wire gate 5 against the workpiece 6 or the workpiece 6 and the wire gate 5 against each other leads (cutting feed).
  • the saw wire 3 is wound on a receiver coil 1 b by a transmitting coil 1 a via the wire gate 5 (FIG. 1).
  • the wire 3 works by removing material to form parallel crevices 7 through the workpiece 6, whereby a comb is formed from the disks that are being formed (FIG. 2).
  • Wire gate 5 during the sawing process preferably via nozzles with a liquid
  • Suitable cutting means for a saw wire 3 without bonded abrasive are all liquid media according to the prior art.
  • glycol, oil or water are preferably used as carrier material and silicon carbide as abrasive.
  • the wire sections of the wire gate 5 are preferably acted upon via nozzles with a liquid coolant during the sawing process.
  • the cooling lubricant serves on the one hand a better sliding action of the diamond saw wire 3 in the kerfs 7 and on the other hand the discharge of the machining of the
  • Water is preferably used as the cooling lubricant, wherein the water may contain additives, such as, for example, surfactants.
  • additives such as, for example, surfactants.
  • further cooling lubricants are disclosed, for example, in WO 2013/1 13859 A1.
  • the wire sawing of workpieces 6 made of semiconductor material is preferably carried out according to the so-called.
  • Pilgrim step method (wire oscillation method), ie the saw wire 3 in the wire gate 5 is alternately moved back and forth by a suitable drive, wherein the phase of the forward movement of the saw wire 3, and thus the length of the guided during the forward movement through the kerf 7 wire 3 is greater than the phase or the length of the wire 3 during the backward movement.
  • the wire sawing of workpieces 6 made of semiconductor material can be unidirectional, ie the saw wire 3 in the wire gate 5 is moved by a suitable drive during the entire sawing only in one direction, so from the transmitting coil 1 a wound on the receiver coil 1 b.
  • the wire sawing process consisting of the wire drive and the cutting feed, is automatically ended and the wire saw is shut down in a controlled manner within a few seconds after the unscheduled event.
  • the workpiece 6 is moved out of the wire gate 5. If necessary, the broken wire 3 has to be pulled out of the workpiece 6 manually.
  • the area of the sawing gaps 7 or the sawing gap 7, in which the wire tear has taken place is excluded from re-threading of the wire sections into the sawing gaps 7 of the workpiece 6.
  • the method according to the invention therefore comprises on the one hand the use of at least one sensor 8 for monitoring the wire gate 5 during the wire sawing process.
  • position refers to the position of the broken wire section and thus of the
  • no new saw wire 3 is inserted into the at least one kerf 7, in which the wire tear has occurred, at the resumption of the wire sawing process, i. a small piece of the workpiece 6 is not further separated after the resumption of the wire sawing process.
  • the size or the length of this piece is minimal
  • the length L of the workpiece 6 to be discarded increases according to the total number of omitted crevasses. For example, become a total of twenty
  • a device for sawing a workpiece 6 in a plurality of slides with a saw wire 3 by at least two
  • Wire guide rollers 4 is clamped in one of a plurality of parallel wire sections comprehensive wire gate 5 and by at least one sensor 8, the monitoring of the wire sections such that in a wire tear the exact or approximate position of the wire section is torn or the sawing gap 7 in the workpiece. 6 in which the wire tear has occurred can be determined.
  • the at least one sensor is preferably connected to a measuring device 9 suitable for this purpose.
  • two sensors 8 are preferably used to monitor the individual wire sections, so that on the two sides of the workpiece 6, which face the wire guide 5 spanning wire guide rollers 4, respectively a sensor 8 is located (Figure 3).
  • the at least one sensor 8 for monitoring the wire gate 5, the individual wire sections for example, electrically, optically, acoustically or in the form of
  • Wire sections of the wire gate 5 used during the wire sawing process The position of the at least one sensor 8 depends on the sensor type used, so that the positioning of two sensors 8 below the wire gate 5 shown in FIG. 3 does not limit the invention to this embodiment.
  • the accuracy with which the Position of the affected wire section can be determined depends not only on the resolution and speed of the at least one sensor 8 but also on the conditions during the occurrence of the wire tear, so for example if the wire tear occurred within the workpiece 6 or outside of the workpiece 6.
  • the number of sawing gaps 7 which according to the invention are excluded from the further sawing process depends on the accuracy of the sensor 8 used.
  • the length of the area to be excluded, and thus the number of gaps 7 recessed for the resumption of the wire sawing process, is preferably such that the sawing gap 7 affected by the wire tear is safely in this area, but the area is not too large the no longer usable part of the
  • the recess of the at least one saw gap 7 for the resumption of the wire sawing process by a device for sawing a workpiece 6 into a plurality of discs with a saw wire 3, by at least two wire guide rollers 4 in one of a plurality of parallel Arranged wire sections comprehensive wire gate 5 is clamped, characterized in that the rebuilt after a wire tear wire gate 5 by at least one
  • Deflection pulley 2b at the position or in the area in which the wire tear has occurred, is clamped such that at least the sawing gap 7, in which the wire tear has occurred, not with a wire section when re-threading the wire sections in the
  • the first method according to the invention is particularly suitable for resuming a wire sawing process in which the exact position of the kerf 7 affected by the wire tear can not be determined, that is to say an area of a plurality of kerfs 7 for the
  • the wire tear can take place in the edge region of the wire gate 5 or in the middle region of the wire gate. If the wire tear is made in the edge region of the wire gate, the recess of this area can also by an appropriate positioning of the wire tear.
  • Deflection pulleys 2a take place, i. the wire gate 5 is only after, based on the affected edge area to be excluded area or the number of excluded
  • the wire gate 5 in the case of a wire tear in the middle region of the wire gate 5, the wire gate 5 must be constructed twice.
  • the first part of the wire gate 5 is built up to the beginning of the area which securely encloses the kerf 7 affected by the wire tear, i. the saw wire 3 is wound as a single wire sections around the at least two wire guide rollers 4. From the beginning of the area affected by the wire tear, the saw wire 3 on one side of the workpiece 6 is moved over at least one, preferably two or three deflection rollers 2b along the area affected by the wire tear from its beginning to its end outside the first
  • the number and or the size of the deflection rollers 2b in the apparatus according to the invention for sawing a workpiece 6 into a plurality of disks with a saw wire 3 is determined by various factors. On the one hand, the length of the area to be bridged on the first wire guide roller 4 is decisive. This length results from the number and the thickness of the shegespalte to be spared 7. For a longer range, if necessary, larger and / or more deflection rollers 2b must be used to bridge this area. On the other hand, the number and size of the guide rollers 2b is determined both by the number of wire guide rollers 4 in the wire saw and by the way the wire 3 is returned to the wire guide roller 4 at the end of the area.
  • the wire 3 can again contact the respective wire guide roller 4 above or below the wire guide roller 4. Furthermore, the position of the at least one deflection roller 2b with respect to the axis of rotation of the wire guide roller 4 also has an influence on the size and / or number of deflection rollers 2b.
  • the inventive device necessary for the inventive method comprises at least one deflection roller 2b, which leads away the saw wire 3 from a first position on the wire guide roller 4 and the wire 3 at a second position on the
  • Wire guide roller which has a certain distance to the first position, leads back.
  • the distance between the first and the second position on the wire guide roller is determined by the number of kerfs 7 to be bridged, into which no new one
  • Wire section is inserted for the resumption of the interrupted wire sawing process.
  • the distance is also determined by the number of repaired or rebuilt
  • Wire gate 5 missing wire sections determined. In order for the wire sections in the wire gate 5 to continue to run parallel despite the missing wire sections, this includes
  • Device preferably on each of the at least two wire guide rollers spanning the wire gate 4 at least one deflection roller 2b (Fig. 4a), whose position relative to the respective axis of rotation of the wire guide rollers 4 is aligned with each other so that the existing wire sections are still aligned parallel to each other are.
  • Wire sections a second area that contains no wire sections and a third area, which in turn contains a defined number of wire sections.
  • the number of wire sections in the first region of the wire gate 5 may be the same, similar or completely different from the number of wire sections in the third region of the wire gate 5.
  • the at least one deflection roller 2b can preferably be positioned parallel to the longitudinal axis of a wire guide roller 4 in the method according to the invention. Since a wire 3, which is coated with bonded abrasives, for example a diamond wire, has a significantly higher rigidity than a saw wire 3 without bonded abrasive, the at least one deflection roller 2b must have a diameter when using a wire 3 which has been bonded with bonded abrasives a wire tear by twist leads.
  • the resumption of an interrupted Drahttsägereaes begins with the insertion of the individual wire sections of the first portion of the wire gate 5 in the first existing shegespalte 7 in the workpiece 6.
  • the second portion of the wire gate 5 saves the area comprising a plurality of adjacent shegespalte 7, of which in a the wire tear took place, ie no new or repaired sawing wire 3 is introduced into the sawing gaps 7 lying in this area.
  • the third region of the wire gate 5 is in turn inserted into the remaining statgespalte 7 of the workpiece 6.
  • the saw wire 3 is preferably at low speed, preferably 0.1 - 0.5 m / s, in the direction "wire forward" of the supply roll 1 a over the
  • Wire gate 5 and the at least one guide roller 2b bobbin on a take-up reel 1 b and formed of the parallel wire sections wire gate 5 is in
  • the wire gate 5 is in three parts after completion of the wire insertion process, wherein both the first part of the wire gate 5 and the third part of the wire gate 4 each by a defined number parallel arranged wire sections which are in the respective kerfs 7 in the workpiece 6 right and left of a recessed area along the longitudinal axis of the workpiece 6, is formed.
  • the first and the third part of the wire gate 5 are separated by bridging a region along the longitudinal axis of the at least one wire guide roller 4 by means of at least one deflection roller 2b.
  • the individual wire sections of the wire gate are monitored by the at least one sensor 8 with respect to a wire tear.
  • the second method according to the invention is particularly suitable for resuming a wire sawing process in which the exact position of the saw crack 7 affected by the wire tear can be determined, ie only preferably a sawing gap 7 must be recessed.
  • the wire gate 5 must be constructed only once. At the point where the affected by the wire rip sawing 7 or a narrow range of one to three crevices 7, the right and left of the affected by the wire tear crevice 7, the saw wire 3 is so spanning the wire gate 5 at least placed two wire guide rollers 4 that in the affected sawing 7 and possibly in the adjacent kerfs 7 no new wire section is introduced. The wire gate 5 is widened over the respective wire guide rollers 4 so that it has no wire section or no wire sections at the position of the affected sawing gap 7, possibly additionally the adjacent sawing gaps 7.
  • the resumption of an interrupted Drahttsägereaes begins in the second method according to the invention with the insertion of the wire gate 5 in the already existing shegespalte 7 in the workpiece 6, wherein in the at least one kerf 7, in which the wire tear has occurred or in a narrow range of one to three Crevices 7 around this crevice 7 around, no new or repaired saw wire 3 is introduced.
  • the saw wire 3 is preferably at low speed, preferably 0.1 - 0.5 m / s, in the direction "wire forward" of the supply roll 1 a via the wire gate. 5 wound on a take-up reel 1 b and formed from the parallel wire sections wire gate 5 is again inserted in the presence of cutting or cooling lubricant into the existing shegespalte 7 of the workpiece 6 until the position of the wire gate 5 in the workpiece 6 at the time of interruption is reached.
  • the individual wire sections of the wire gate are monitored by the at least one sensor 8 with respect to a wire tear.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiederaufnahme eines unterbrochenen Prozesses zum Zersägen eines Werkstückes (6) in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Drahtsäge, die einen mit Schneidkorn belegten Sägedraht (3), beispielsweise einen Diamantsägedraht, benutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hier am Beispiel eines Prozesses zum Zersägen eines Werkstückes aus Halbleitermaterial in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Diamantdrahtsäge dargestellt, eignet sich aber auch für Werkstücke aus anderen Materialien. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstückes in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht, wobei diese Vorrichtung die Erkennung der Position eines Drahtrisses ermöglicht.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses eines Werkstückes nach einer unplanmäßigen Unterbrechung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Wiederaufnahme eines unterbrochenen Prozesses zum Zersägen eines Werkstückes in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Drahtsäge, die einen mit Schneidkorn belegten Sägedraht, beispielsweise einen Diamantsägedraht, benutzt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird hier am Beispiel eines Prozesses zum Zersägen eines Werkstückes aus Halbleitermaterial in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Diamantdrahtsäge dargestellt, eignet sich aber auch für Werkstücke aus anderen Materialien. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstückes in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht, wobei diese Vorrichtung die Erkennung der Position eines Drahtrisses ermöglicht.
Für Elektronik, Mikroelektronik und Mikro-Elektromechanik werden als Ausgangsmaterialien (Substrate) Halbleiterscheiben (Wafer) mit extremen Anforderungen an globale und lokale Ebenheit, einseiten-bezogene lokale Ebenheit (Nanotopologie), Rauigkeit und Sauberkeit benötigt. Halbleiterscheiben sind Scheiben aus Halbleitermaterialien, insbesondere
Verbindungshalbleiter wie Galliumarsenid und überwiegend Elementhalbleiter wie Silicium und gelegentlich Germanium.
Gemäß dem Stand der Technik werden Halbleiterscheiben in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Prozessschritten hergestellt, wobei im ersten Schritt beispielsweise ein Einkristall (Stab) aus Halbleitermaterial mit dem Czochralski-Verfahren gezogen oder ein polykristalliner Block aus Halbleitermaterial gegossen wird, und in einem weiteren Schritt das entstandene kreiszylindrische oder blockförmige Werkstück aus Halbleitermaterial („Ingot") mittels
Drahtsägen in einzelne Halbleiterscheiben aufgetrennt wird.
Drahtsägen werden verwendet, um eine Vielzahl von Scheiben („Wafer") aus einem
Werkstück aus Halbleitermaterial abzutrennen. In den Druckschriften DE 195 17 107 C2 DE 10 201 1 008 397 A1 sowie US-5,771 ,876 sind das Funktionsprinzip einer Drahtsäge beschrieben, die zur Herstellung von Halbleiterscheiben geeignet ist. Zu den wesentlichen Komponenten dieser Drahtsägen gehören ein Maschinenrahmen, eine Vorschubeinrichtung und ein Sägewerkzeug, das aus einem Gatter (Drahtgatter,„wire web") aus parallelen Drahtabschnitten besteht. Der Abstand der Drähte im Drahtgatter hängt von den gewünschten Zieldicken der abzutrennenden Scheiben ab und liegt für Scheiben aus Halbleitermaterial beispielsweise bei 100 bis 1000 μηι. In der Regel wird das Drahtgatter 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.
Im Unterschied zu den beispielsweise in der DE 195 17 107 C2 sowie der US-5,771 ,876 beschriebenen Drahtsägen, werden auch sog. Diamantdrahtsägen zum Zersägen eines harten Werkstückes in eine Vielzahl von Scheiben verwendet. Diamantdrahtsägen unterscheiden sich von Drahtsägen prinzipiell dadurch, dass der Sägedraht bei einer Diamantdrahtsäge mit Schneidkörnern aus Diamanten belegt ist, wodurch eine höhere Sägeleistung erzielt wird. Diamantdrahtsägen zum Sägen von Werkstücken aus
Halbleitermaterial sind beispielsweise in der DE 199 59 414 A1 , der US 5,878,737 sowie in der EP 2 679 364 A1 offenbart. Beim Abtrennvorgang durchdringt das Werkstück das Drahtgatter, in dem der Sägedraht in Form parallel nebeneinander liegender Drahtabschnitte angeordnet ist. Die Durchdringung des Drahtgatters wird mit einer Vorschubeinrichtung bewirkt, die das Werkstück gegen das Drahtgatter, das Drahtgatter gegen das Werkstück oder das Werkstück und das Drahtgatter gegeneinander führt.
Beim Eindringen des Drahtgatters in das Werkstück wird der Sägedraht gemäß dem Stand der Technik in einer definierten Zeit mit einer bestimmten Geschwindigkeit eine definierte Länge vorgespult (wire forward) und eine weitere definierte Länge zurückgespult (wire backward), wobei die Rücklauflänge WBL in der Regel kürzer ist als die Vorlauflänge (WFL). Dieses Sägeverfahren wird auch als Pilgerschrittverfahren (reciprocating movement) bezeichnet und ist beispielsweise in DE 39 40 691 A1 sowie in US 2010 1630 10 A2 offenbart.
Die EP 1 717 001 B1 lehrt, dass beim Zersägen eines Werkstückes mit einer Drahtsäge der Sägedraht eine Vorwärts- und Zurückbewegung ausführt, wobei die Länge des Drahtes bei der Rücklaufbewegung (WBL) kürzer ist als die Länge des Drahtes bei der
Vorwärtsbewegung (WFL).
Das Zersägen eines Werkstückes mit einer Drahtsäge in viele Scheiben erfolgt in Gegenwart eines flüssigen Schneidmittels, das u.a. für den Abtransport des durch den Sägedraht abgetragenen Materials aus der Sägespalte sorgt und gemäß dem Stand der Technik auf den Sägedraht aufgebracht wird. Das Schneidmittel dient gleichzeitig auch als Kühlmittel, also zur Abfuhr der beim Zerspanen des Werkstücks entstehenden Wärme aus dem Sägespalt heraus.
Bei der Verwendung von Drahtsägen mit einem Sägedraht ohne fest gebundenes
Schneidkorn wird das Schneidkorn in Form einer Suspension (Schneidmittelsuspension, „Sägeslurry",„Slurry") während des Abtrennvorganges zugeführt. Ist der Sägedraht mit einem Schneidbelag, z.B. Diamant, belegt, wird in der Regel ein Schneidmittel ohne Schneidkorn (Abrasive) eingesetzt, da
Wie in der WO 2013/1 13859 ausgeführt, müssen die beim Diamantdrahtsägen verwendeten Flüssigkeiten, die aus Kostengründen und zur besseren Wärmeabfuhr Wasser enthalten, hohe Anteile von Glykolen und Additiven, wie beispielsweise Dispergatoren, Silikatinhibitoren und Netzmittel, enthalten, da der anfallende Siliziumabrieb mit Wasser zu Silikaten reagiert sich abscheidet und verklumpt.
Während des Abtrennens von Scheiben aus einem Werkstück kommt es zu einer hohen mechanischen und thermischen Belastung des Sägedrahtes im Drahtgatter, die zu einer unplanmäßigen Unterbrechung des Drahtsägeprozesses durch Drahtriss (Drahtbruch) führen kann. Insbesondere Diamantsägedrähte sind aufgrund ihrer geringen Elastizität, ihrer hohen Sprödigkeit und hohen mechanischen Kerbwirkung sehr empfindlich bzgl. Drahtschädigungen und Drahtrissen. Bei Drahtrissen muss der Sägeprozess möglichst schnell unterbrochen werden, um Schäden an der Drahtsäge und dem Schneidgut zu vermeiden.
Um einen Drahtriss sofort feststellen zu können und den Drahtsägeprozess innerhalb kürzester Zeit stoppen zu können, offenbart die WO 201 1/151022 A1 ein Verfahren zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden eines Werkstückes mittels Drahtgatter, bei dem durch das Drahtgatter ein Gleichstrom geführt wird, der über das Drahtfeld eine
Spannung erzeugt, die von einem Sensor überwacht wird. Bei einer durch einen Drahtabriss verursachten Spannungsabweichung wird der Schneidvorgang automatisch unterbrochen. Die DE 10 201 1 008 397 A1 lehrt die Verwendung eine Umlenkrolle mit
Drehmomenterfassung zum schnellen Erkennen eines Drahtrisses. Sobald ein abnormaler Wert des Drehwiderstands der Umlenkrolle messtechnisch erfasst wird, wird der
Drahtsägeprozess sofort unterbrochen. Allerdings ermöglichen die
Überwachungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik nur die Detektion eins
Drahtrisses, können aber nicht die Stelle des Drahtrisses entlang der Längsachse der Drahtführungsrolle bzw. des Werkstückes bestimmen.
Nach einem Drahtriss und dem Abschalten der Drahtsäge werden das Werkstück und das Drahtgatter voneinander getrennt. Hierzu kann beispielsweise das Werkstück nach oben aus dem Gatter herausgefahren werden. Nach der Reparatur des Drahtgatters wird das
Werkstück wieder, ggf. unter geringer Bewegung der Sägedrähte in Gegenwart des
Schneidemittels in das Drahtgatter eingeführt. Die zur Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses nach dessen unplanmäßiger
Unterbrechung bekannten Verfahren, z.B. DE 1 1 2009 001 747 T5 und DE 10 2012 221 904 A1 , dienen prinzipiell der Vermeidung der Verschlechterung der Nanotopographie der Scheibenoberflächen bei der Wiederaufnahme des Sägeprozesses. Bei der Wiederaufnahme des Drahtsägeprozess mit einem Sägedraht, der mit Abrasiven belegt ist, beispielsweise einem Diamantsägedraht, tritt nach einer unplanmäßigen
Unterbrechung - wenn überhaupt - nur eine geringfügige Verschlechterung der
Nanotopographie der Oberflächen der gesägten Scheiben auf. Der Erfinder hat festgestellt, dass in der Sägespalte, die mit einem Sägedraht, der mit festgebundenen Abrasiven belegt ist, erzeugt worden ist und in dem ein Drahtrisses passiert ist, der mit festgebundenen Abrasiven belegte Sägedraht immer wieder reißt, was zu einem Komplettverlust des angesägten Werkstückes führen kann. Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, dass bei einer unplanmäßigen Prozessunterbrechung beim Drahtsägen eines Werkstückes aus Halbleitermaterial beim Wiederanfahren des Prozesses ein erneutes Reißen des Drahts an der Stelle des vorangegangenen Drahtrisses vermeidet. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Wiederaufnahme eines unterbrochenen Prozesses zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Drahtsäge, umfassend die Erkennung der genauen oder ungefähren Position des
Sägespaltes 7 im Werkstück 6, in dem der Drahtriss aufgetreten ist durch mindestens einen Sensor 8, die Reparatur oder Erneuerung des Sägedrahtes 3, den Aufbau eines neuen Drahtgatters 5, welches aus vielen parallel angeordneten Drahtabschnitten besteht, dieses Drahtgatter 5 durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 aufspannt wird, und die
Drahtabschnitte, die von einer Flüssigkeit benetzt werden, in eine Mehrzahl der bereits im Werkstück 6 vorhandenen Sägespalte 7 eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgatter 5 im Bereich des Sägespaltes 7, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, so aufgeweitet ist, dass entweder ein definierter Bereich links und rechts des vom Drahtriss betroffenen Sägespalts 7 oder nur der vom Drahtriss selbst betroffene Sägespalt 7 vom Wiedereinfädeln der neuen Drahtabschnitte bzw. des neuen Drahtabschnittes ausgenommen ist.
Die Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei
Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drahtabschnitte durch mindestens einen Sensor 8 derart überwacht werden, dass bei einem Drahtriss die genaue oder ungefähre Position des Drahtabschnittes, der gerissen ist, bestimmt werden kann.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei
Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das nach einem Drahtriss neu aufgebaute Drahtgatter 5 entweder durch eine entsprechende Wicklung um die mindestens zwei das Drahtgatter 5 aufspannenden Drahtführungsrollen 4 oder durch mindestens eine Umlenkrolle 2b an der Position oder in dem Bereich, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, derart aufgespannt wird, dass zumindest der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, nicht mit einem Drahtabschnitt beim Wiedereinfädeln der
Drahtabschnitte in die Sägespalte 7 des Werkstücks 6 belegt wird. Die vorliegende Erfindung bezieht sich zwar primär auf Werkstücke aus Halbleitermaterial, ist aber für das Zersägen eines Werkstückes aus einem beliebigen Material mit einer Drahtsäge anwendbar. Für das erfindungsgemäße Verfahren eignen sich sowohl Drahtsägen, bei denen der Sägedraht im Drahtgatter fest gebundene Abrasive, beispielsweise Diamantkorn oder Siliciumcarbid, enthält, als auch Drahtsägen, bei denen der Sägedraht keine Abrasivbelegung aufweist und die Schnittleistung durch eine Abrasive enthaltende Schneidsuspension, die während oder vor dem Sägeprozess auf den Sägedraht aufgebracht wird, gewährleistet wird.
Dementsprechend kann, auch wenn die Erfindung nachfolgend am Beispiel einer
Diamantdrahtsäge, also einer Drahtsäge beschrieben wird, bei der mit Diamantkorn besetzter Sägedraht verwendet wird, die Erfindung bei allen Drahtsägeverfahren unabhängig vom eingesetzten Sägedraht angewendet werden.
Ein Werkstück ist ein geometrischer Körper mit einer Oberfläche bestehend aus mindestens zwei parallelen, ebenen Flächen (Stirnseiten) und einer Mantelfläche, die von parallelen Geraden gebildet wird. Bei einem kreiszylindrischen Körper sind die Stirnseiten rund und die Mantelfläche ist konvex. Bei einem quaderförmigen zylindrischen Werkstück ist die
Mantelfläche plan.
Ein Werkstück aus Halbleitermaterial ist ein Einkristall oder ein Kristall aus Halbleitermaterial, wobei es sich bei dem Halbleitermaterial üblicherweise um Silicium handelt. Die vom Werkstück aus Halbleitermaterial gesägten Scheiben aus Halbleitermaterial (Wafer) haben eine Vorder- und eine Rückseite sowie eine umlaufende Kante und werden in weiteren Bearbeitungsschritten veredelt.
Die bezüglich der nachstehend aufgeführten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens angegebenen Merkmale können entsprechend auf die erfindungsgemäßen Vorrichtungen übertragen werden. Umgekehrt können die bezüglich der nachstehend ausgeführten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtungen angegebenen Merkmale entsprechend auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. Diese und andere Merkmale der erfindungsgemäßen Ausführungsformen werden in der
Figurenbeschreibung und in den Ansprüchen erläutert. Die einzelnen Merkmale können entweder separat oder in Kombination als Ausführungsformen der Erfindung verwirklicht werden. Weiterhin können sie vorteilhafte Ausführungen beschreiben, die selbstständig schutzfähig sind. Figur 1 a zeigt stark vereinfacht den Aufbau einer Drahtsäge zum Sägen eines
kreiszylindrischen Werkstücks 6 gemäß Stand der Technik in der Aufsicht. Der Sägedraht 3 wird von einer Sendespule (1 a) über mindestens eine Umlenkrolle 2a über eine
Drahtführungsrolle 4 in ein Drahtgatter 5 geführt. Das Drahtgatter 5 besteht aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte und wird von mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 aufgespannt. Die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 dringen beim Sägeprozess in das Werkstück 6 ein. Der aus dem Drahtgatter 5 herausführende Sägedraht 3 wird über mindestens eine weitere Umlenkrolle 2a auf eine Empfängerspule (1 b) gewickelt.
Figur 1 b zeigt stark vereinfacht den Aufbau einer Drahtsäge zum Sägen eines
kreiszylindrischen Werkstücks 6 gemäß Stand der Technik in der Seitenansicht, wobei das Drahtgatter 5 in dieser Darstellung beispielhaft durch vier Drahtführungsrollen 4 aufgespannt wird und das Drahtgatter 5 nicht in Kontakt mit dem Werkstück 6, welches über eine Leiste 6a in der Drahtsäge befestigt ist, steht. Der Sägedraht 3 wird von einer Sendespule (nicht dargestellt) über mindestens eine Umlenkrolle 2a über eine Drahtführungsrolle 4 in ein Drahtgatter 5 geführt. Das Drahtgatter 5 besteht aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte und wird von vier Drahtführungsrollen 4 aufgespannt. Die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 dringen beim Sägeprozess in das Werkstück 6 ein. Der aus dem
Drahtgatter 5 herausführende Sägedraht 3 wird über mindestens eine weitere Umlenkrolle 2a auf eine Empfängerspule (nicht dargestellt) gewickelt.
Figur 2 zeigt schematisch ein Werkstück 6 mit einer Vielzahl von Sägespalten 7 nach einem unterbrochenen Drahtsägeprozess und nachdem das Drahtgatter 5 aus dem Werkstück herausgefahren wurde. Figur 3 zeigt stark vereinfacht den Aufbau einer Drahtsäge zum Sägen eines
kreiszylindrischen Werkstücks 6 gemäß der vorliegenden Erfindung in der Seitenansicht, wobei das Drahtgatter 5 in dieser Darstellung beispielhaft durch vier Drahtführungsrollen 4 aufgespannt wird und das Drahtgatter 5 nicht in Kontakt mit dem Werkstück 6, welches über eine Leiste 6a in der Drahtsäge befestigt ist, steht. Der Sägedraht 3 wird von einer
Sendespule (nicht dargestellt) über mindestens eine Umlenkrolle 2a über eine Drahtführungsrolle 4 in ein Drahtgatter 5 geführt. Das Drahtgatter 5 besteht aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte und wird von vier Drahtführungsrollen 4 aufgespannt. Die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 dringen beim Sägeprozess in das Werkstück 6 ein. Der aus dem Drahtgatter 5 herausführende Sägedraht 3 wird über mindestens eine weitere Umlenkrolle 2a auf eine Empfängerspule (nicht dargestellt) gewickelt. Unterhalb des
Drahtgatters 5 befinden sich zwei Sensoren 8, die mit einem Messgerät 9 verbunden sind. Diese Sensoren 8 dienen zur Überwachung des Drahtgatters 5 und detektieren die Stelle im Drahtgatter 5, an der ein Drahtriss aufgetreten ist. Über die zusätzlichen Umlenkrollen 2b wird das Drahtgatter 5 in dem Bereich, in dem im Werkstück 6 der Drahtriss aufgetreten ist, so aufgeweitet, dass dieser Bereich überbrückt wird, also keine Drahtabschnitte vorhanden sind.
Figur 4a zeigt eine erste Ausführungsform des Drahtgatters 5 zur Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses nach dessen unplanmäßiger Unterbrechung durch einen Drahtriss. Das reparierte Drahtgatter 5, das durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 aufgespannt wird, wird beispielhaft mittels jeweils mindestens einer zusätzlichen Umlenkrollen 2b in dem
Bereich, in dem im Werkstück 6 (nicht dargestellt) der Drahtriss aufgetreten ist, so
aufgespannt, dass ein Bereich von mehreren Sägespalten links und rechts von dem
Sägespalt im Werkstück 6, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, vom weiteren
Sägeprozess ausgenommen ist, da hier im Drahtgatter 5 die entsprechenden Drahtabschnitte fehlen.
Figur 4b zeigt eine zweite Ausführungsform des Drahtgatters 5 zur Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses nach dessen unplanmäßiger Unterbrechung durch einen Drahtriss. Das reparierte Drahtgatter 5, das durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 aufgespannt wird, wird durch die Drahtführungsrolle 4 an der Stelle des Drahtrisses so aufgespannt, dass der Sägespalt im Werkstück 6 (nicht dargestellt), in dem der Drahtriss stattgefunden hat, vom weiteren Sägeprozess ausgenommen ist.
Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 a Sendespule
1 b Empfängerspule
2a Umlenkrolle für Sägedraht 3 zwischen Sendespule 1 a bzw. Empfängerspule 1 b und
Drahtführungsrolle 4
2b Umlenkrolle für Sägedraht 3 von und zur Drahtführungsrolle 4
3 Sägedraht 4 Drahtführungsrolle
5 Drahtgatter, umfassend eine Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte, welches durch mindestens zwei Drahtführungsrollen aufgespannt wird
6 Werkstück
6a Leiste zur Befestigung des Werkstückes 6 in der Drahtsäge
7 Sägespalt
8 Sensor
9 Messvorrichtung zur Erfassung und Auswertung des Sensorsignals
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kommt bevorzugt eine Diamantdrahtsäge gemäß dem Stand der Technik zum Einsatz, da mit einer Diamantdrahtsäge Werkstücke 6 schneller in Scheiben zersägt werden können als mit einer Drahtsäge, die einen Sägedraht 3 ohne gebundenes Schneidkorn (Abrasive) verwendet. Eine Diamantdrahtsäge zum Vereinzeln (Zersägen) von Werkstücken aus Halbleitermaterial ist beispielsweise in der US 5,878,737 A offenbart. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich aber auch für Drahtsägen, die einen Sägedraht ohne gebundene Abrasive verwenden.
Das zu zersägende Werkstück 6 wird in der Regel auf einer Sägeleiste 6a fixiert, die mit einer Montageplatte in der Drahtsäge eingespannt wird. Das Zersägen des Werkstückes 6 wird mit einem Drahtgatter 5 bewerkstelligt. Das Drahtgatter 5 wird von mindestens zwei
Drahtführungsrollen 4 aufgespannt und umfasst eine Vielzahl paralleler Drahtabschnitte. Die mindestens zwei (ggf. auch drei, vier oder mehr) Drahtführungsrollen 4 sind drehbar gelagert und mindestens eine der Drahtführungsrollen 4 wird elektrisch angetrieben ist. Die
Drahtabschnitte gehören in der Regel zu einem einzigen, endlichen Sägedraht 3, der spiralförmig um das Drahtführungsrollensystem geführt ist und von einer Sendespule
(Vorratsrolle) 1 a auf eine Empfängerspule (Aufnahmerolle) 1 b während des Sägeprozesses abgespult wird (Fig. 1 ). In Abhängigkeit von der eingesetzten Drahtsäge, kann der Sägedraht 3 ein Sägedraht ohne gebundene Abrasive oder ein Sägedraht mit gebundenen Abrasiven sein. Der Diamantsägedraht 3 (diamond wire) ist ein Draht mit einem Kerndurchmesser von ca. 100 μηη bis 800 μηη, der mit Diamanten als Schneidkorn belegt ist. Die Diamantkorngröße liegt in der Regel zwischen 15 μηη und 150 μηη. Das Einsägen bzw. Eindringen des Drahtgatters 5 in das Werkstück 6 wird mit einer
Vorschubeinrichtung bewirkt, die das Werkstück 6 gegen das Drahtgatter 5, das Drahtgatter 5 gegen das Werkstück 6 oder das Werkstück 6 und das Drahtgatter 5 gegeneinander führt (Schnittvorschub). Gleichzeitig wird der Sägedraht 3 von einer Sendespule 1 a über das Drahtgatter 5 auf eine Empfängerspule 1 b gespult (Fig. 1 ). Als Folge der Vorschubbewegung arbeitet sich der Draht 3 durch Materialabtrag unter Bildung von parallelen Sägespalten 7 durch das Werkstück 6, wobei ein Kamm aus den im Entstehen begriffenen Scheiben entsteht (Fig. 2).
Bei einem Sägedraht 3 ohne gebundene Abrasive werden die Drahtabschnitte des
Drahtgatters 5 während des Sägeprozesses bevorzugt über Düsen mit einer flüssigen
Abrasive enthaltenden Sägesuspension beaufschlagt. Die Abrasive unterstützen das
Zerspanen des Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben durch das Drahtgatter 5.
Als Schneidmittel für einen Sägedraht 3 ohne gebundene Abrasive eignen sich alle flüssigen Medien gemäß dem Stand der Technik. Bevorzugt werden für Schneidsuspensionen Glykol, Öl oder Wasser als Trägermaterial und Siliziumcarbid als Abrasiv verwendet.
Bei einem Diamantsägedraht 3 werden die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 während des Sägeprozesses bevorzugt über Düsen mit einem flüssigen Kühlschmiermittel beaufschlagt. Das Kühlschmiermittel dient zum einen einer besseren Gleitwirkung des Diamantsägedrahtes 3 in den Sägespalten 7 und zum anderen der Abführung der beim Zerspanen des
Werkstückes entstehenden Wärme aus dem Sägespalt 7 heraus.
Als Kühlschmiermittel wird bevorzugt Wasser eingesetzt, wobei das Wasser Zusatzstoffe, wie beispielsweise Tenside, enthalten kann. Beispiele für weitere Kühlschmiermittel sind beispielsweise in der WO 2013/1 13859 A1 offenbart.
Das Drahtsägen von Werkstücken 6 aus Halbleitermaterial wird bevorzugt nach dem sog. Pilgerschritt-Verfahren (Drahtoszillationsverfahren) durchgeführt, d.h. der Sägedraht 3 im Drahtgatter 5 wird durch einen geeigneten Antrieb abwechselnd vor und zurück bewegt, wobei die Phase der Vorwärtsbewegung des Sägedrahtes 3, und damit die Länge des während der Vorwärtsbewegung durch den Sägespalt 7 geführten Drahtes 3 größer ist als die Phase bzw. die Länge des Drahtes 3 während der Rückwärtsbewegung. Ebenfalls bevorzugt kann das Drahtsägen von Werkstücken 6 aus Halbleitermaterial unidirektional erfolgen, d.h. der Sägedraht 3 im Drahtgatter 5 wird durch einen geeigneten Antrieb während des gesamten Sägeprozesses nur in eine Richtung bewegt, also von der Sendespule 1 a auf die Empfängerspule 1 b gewickelt. Kommt es nun durch Drahtriss zu einer ungeplanten Unterbrechung des Drahtsägeprozesses, wird der Drahtsägeprozess, bestehend aus dem Drahtantrieb und dem Schnittvorschub, automatisch beendet und die Drahtsäge innerhalb von wenigen Sekunden nach dem unplanmäßigen Ereignis kontrolliert heruntergefahren. Nach einer unplanmäßigen Unterbrechung des Drahtsägeprozesses wird das Werkstück 6 aus dem Drahtgatter 5 herausgefahren. Bei Bedarf muss der gerissene Draht 3 manuell aus dem Werkstück 6 herausgezogen.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses mit einem Sägedraht 3 ohne gebundene Abrasive nach der Reparatur oder ggf. dem Austausch des Sägedrahtes 3 und dem Aufbau des Drahtgatters 5 durch das Einfädeln bzw. Einführen der einzelnen Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 in die bereits vorhandenen Sägespalte 7 im Werkstück 6. Bei der Verwendung von Diamantdraht 3 ist ein vollständiges Entfernen des Sägedrahtes 3 einschließlich möglicher Diamantsplitter aus dem betroffenen Sägespalt 7 offensichtlich nicht möglich, da nach der Reparatur des Drahtgatters 5 und dem Wiedereinfädeln der
Drahtabschnitte in die einzelnen Sägespalte 7 direkt nach dem Wiederanfahren der
Sägedraht 3 im selben Sägespalt wieder reißt. Dieser erneute Riss des Diamantsägedrahtes 3 wird auf Reste des Sägedrahtes 3 und oder abgebrochenen Diamantsplittern im vom Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 zurückgeführt.
Da es von außen in der Regel nicht erkennbar ist, in welchem der zahlreichen Sägespalte 7 (Fig. 2) tatsächlich der Drahtriss stattgefunden hat, steht das betroffene Werkstück 6 für einen weiteren Sägeprozess nicht mehr zur Verfügung und muss entsorgt werden. Um den Verlust des Werkstückes 6 nach einem Drahtriss zu vermeiden, werden im erfindungsgemäßen Verfahren zum Einen die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 mit mindestens einem Sensor 8, der an eine Messvorrichtung 9 zur Erfassung und Auswertung des Sensorsignals
angeschlossen ist, der zumindest die Eingrenzung des Bereiches, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, ermöglicht, überwacht. Zum anderen wird der Bereich der Sägespalte 7 bzw. der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, vom Wiedereinfädeln der Drahtabschnitte in die Sägespalte 7 des Werkstücks 6 ausgenommen.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst daher zum einen den Einsatz mindestens eines Sensors 8 zur Überwachung des Drahtgatters 5 während des Drahtsägeprozesses. In
Abhängigkeit von der Empfindlichkeit des eingesetzten Sensors 8 kann entweder ein Bereich bzw. die ungefähre Position und damit eine begrenzte Anzahl von Sägespalten 7 oder genau der Sägespalt 7 detektiert werden, in dem der Drahtriss stattgefunden hat. Der Begriff Position bezieht sich hierbei auf die Lage gerissenen Drahtabschnittes und damit des
Sägespaltes 7 bezogen auf die Drehachse der Drahtführungsrolle 4 bzw. der Längsachse des Werkstücks 6.
Zum anderen werden nach der Reparatur des Drahtgatters 5 dessen Drahtabschnitte so in die vorhandenen Sägespalte 7 des Werkstücks 6 wieder eingefädelt, dass entweder ein definierter Bereich links und rechts des vom Drahtriss betroffenen Sägespalts 7 oder nur der vom Drahtriss selbst betroffene Sägespalt 7 vom Wiedereinfädeln der neuen Drahtabschnitte bzw. des neuen Drahtabschnittes ausgenommen ist. Das Drahtgatter wird in dem definierten Bereich bzw. rechts und links von dem vom Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 aufgeweitet, d.h. das Drahtgatter umfasst in diesem Bereich bzw. an dieser Stelle keine Drahtabschnitte bzw. keinen Drahtabschnitt.
Erfindungsgemäß wird in den mindestens einen Sägespalt 7, in dem der Drahtriss erfolgt ist, bei der Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses kein neuer Sägedraht 3 eingeführt, d.h. ein kleines Stück des Werkstückes 6 wird nach der Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses nicht weiter vereinzelt. Die Größe bzw. die Länge dieses Stückes entspricht minimal der
Summe aus der Dicke der rechts und links von diesem Sägespalt 7 nicht weiter abgetrennten Scheiben und der Anzahl und Breite der entsprechenden Sägespalten 7. Werden
beispielsweise aus einem Werkstück 6 Scheiben mit einer Dicke d = 850 μηη gesägt und die Breite b des Sägespaltes beträgt 500 μηη, so ergibt sich die Länge L des minimal zu verwerfenden Werkstückes zu L = 2200 μηη (Lmin = 2d + b), da die beiden Scheiben links und rechts von dem betroffenen Sägespalt 7 im erfindungsgemäßen Verfahren nicht weiter vereinzelt werden.
Kann der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, nicht genau lokalisiert werden und werden daher erfindungsgemäß mehrere Sägespalten 7 rechts und links von dem vom Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 im wiederaufgenommenen Drahtsägeprozess ausgelassen, vergrößert sich die Länge L des zu verwerfenden Werkstückes 6 entsprechend der gesamten Anzahl der ausgelassenen Sägespalte. Werden beispielsweise insgesamt zwanzig
aufeinanderfolgende Sägespalte im Werkstück 6 bei der Wiederaufnahme ausgelassen, d.h. in diese zwanzig Sägespalte 7 wird kein neuer bzw. reparierter Sägedraht 3 eingeführt, weil der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss erfolgte, nicht exakt ermittelt werden konnte, vergrößert sich die Länge L des zu verwerfenden Werkstückes 6 unter den oben gemachten Angaben auf L = 2,78 cm (L = 21 x 850μηΊ + 20 x δθθμηη), da zwanzig Sägespalte 7 einundzwanzig Scheiben betreffen.
In Abhängigkeit von der Anzahl der bei der Wiederaufnahme des unterbrochenen
Drahtsägeprozesses auszulassenden Sägespalte 7 wird im erfindungsgemäßen Verfahren das Auslassen durch zwei verschiedene Ausführungen, die nachfolgend im Detail
beschrieben werden, realisiert.
Grundlage für beide Ausführungsformen eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Schieben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei
Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird und durch mindestens einen Sensor 8 die Überwachung der Drahtabschnitte derart ermöglicht, dass bei einem Drahtriss die genaue oder ungefähre Position des Drahtabschnittes der gerissen ist bzw. des Sägespaltes 7 im Werkstück 6, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, bestimmt werden kann. Bevorzugt ist der mindestens eine Sensor an eine hierzu geeignete Messvorrichtung 9 angeschlossen. Unabhängig von der Durchführung des Drahtsägeprozesses, also als Pilgerschrittverfahren oder mit einer unidirektionalen Drahtbewegung werden bevorzugt zwei Sensoren 8 zur Überwachung der einzelnen Drahtabschnitte eingesetzt, so dass auf den beiden Seiten des Werkstückes 6, die den das Drahtgatter 5 aufspannenden Drahtführungsrollen 4 zugewandt sind, sich jeweils ein Sensor 8 befindet (Fig. 3). Der mindestens eine Sensor 8 zur Überwachung des Drahtgatters 5 kann die einzelnen Drahtabschnitte beispielsweise elektrisch, optisch, akustisch oder in Form von
Wirbelstromsensoren überwachen und über die angeschlossene Messvorrichtung 9 die Lage bzw. Position des Drahtrisses in Abhängigkeit von der Sensorauflösung mehr oder weniger genau erfassen.
In der bevorzugten Ausführungsform ist jeweils ein beispielsweise induktiv arbeitender oder auf dem Wirbelstromprinzip basierender Sensor 8, parallel zur Längsachse des Werkstückes 6 bzw. zur Drehachse der Drahtführungsrollen 4 des Drahtgatters 5 in der Drahtsäge montiert um die einzelnen Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 während des Drahtsägeprozesses kontinuierlich zu überwachen (Fig. 3). In Abhängigkeit von der Genauigkeit bzw. der
Auflösung der verwendeten Sensoren kann die Position des Drahtrisses und damit der betroffene Sägespalt exakt oder nur ungefähr ermittelt werden. Erfindungsgemäß befindet wird zumindest ein Sensor 8 zur Überwachung der
Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 während des Drahtsägeprozesses eingesetzt. Die Position des mindestens einen Sensors 8 hängt vom verwendeten Sensortyp ab, so dass die in Fig. 3 dargestellte Positionierung von zwei Sensoren 8 unterhalb des Drahtgatters 5 die Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
In der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform entspricht die Länge eines Sensors 8 bevorzugt mindestens der Breite des Drahtgatters 5, so dass jeder Drahtabschnitt des Drahtgatters vom Sensor überwacht werden kann. Umfasst ein beispielsweise ein Drahtgatter 5 bei einer Breite von 80 cm neunhundert einzelne Drahtabschnitte, so ist der Sensor in der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform bevorzugt ebenfalls mindestens 80 cm breit. Erfindungsentscheidend ist allerdings, dass der Sensor 8 unabhängig von seiner Länge oder Bauform die gesamte Länge des Drahtgatters 5, also alle zum Drahtgatter 5 gehörenden Drahtabschnitte während des Drahtsägens überwachen und die Lage eines von einem Drahtriss betroffenen
Drahtabschnittes detektieren kann.
Kommt es während des Drahtsägeprozesses, also dem Vereinzeln eines Werkstückes 6 in eine Vielzahl einzelner Scheiben, zu einem Drahtriss, kann durch die kontinuierliche
Überwachung des Drahtgatters 5 mehr oder minder exakt die genaue Position des betroffenen Drahtabschnittes im Drahtgatter 5 und damit die Position des vom Drahtriss betroffenen Sägespaltes 7 im Werkstück 6 ermittelt werden. Die Genauigkeit, mit der die Position des betroffenen Drahtabschnittes ermittelt werden kann, hängt neben der Auflösung und Schnelligkeit des mindestens einen Sensors 8 auch von den Rahmenbedingungen während des Auftretens des Drahtrisses ab, also beispielsweise ob der Drahtriss innerhalb des Werkstückes 6 oder außerhalb des Werkstückes 6 erfolgte.
Kann der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, nur ungefähr ermittelt werden, hängt die Anzahl der Sägespalte 7, die erfindungsgemäß von dem weiteren Sägeprozess ausgeschlossen werden, von der Genauigkeit des verwendeten Sensors 8 ab. Die Länge des auszuschließenden Bereiches, und damit die Anzahl der für die Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses ausgesparten Sägespalte 7, wird bevorzugt so bemessen, dass der vom Drahtriss betroffene Sägespalt 7 sich sicher in diesem Bereich befindet, der Bereich aber auch nicht zu groß gewählt wird, damit das nicht mehr verwendbare Teilstück des
Werkstückes 6 möglichst klein ist. Kann beispielsweise der Bereich, in dem der von dem Drahtriss betroffene Sägespalt 7 liegt nur mit einer Genauigkeit von zehn Sägespalten detektiert werden, so wird ausgehend von der ungefähren Mitte dieses Bereiches der Bereich beidseitig bevorzugt um mindestens die Hälfte der Messgenauigkeit, also in diesem Beispiel jeweils fünf weitere Sägespalte 7, ergänzt, so dass der gesamte Bereich, der bei der Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses nicht weiter vereinzelt wird, insgesamt zwanzig Sägespalte 7 umfasst. Befinden sich in dem angesägten Werkstück 6 beispielsweise neunhundert Sägespalte 7, so können nach der Wiederaufnahme des Sägeprozesses noch achthundertneunundsiebzig Scheiben aus dem Werkstück 6 gesägt werden. In einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aussparung des mindestens einen Sägespaltes 7 für die Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses durch eine Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird, dadurch, dass das nach einem Drahtriss neu aufgebaute Drahtgatter 5 durch mindestens eine
Umlenkrolle 2b an der Position oder in dem Bereich, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, derart aufgespannt wird, dass zumindest der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, nicht mit einem Drahtabschnitt beim Wiedereinfädeln der Drahtabschnitte in die
Sägespalte 7 des Werkstücks 6 belegt wird. Unter dem Begriff„aufspannen" wird im Rahmen dieser Erfindung das Aussparen von einem oder mehreren Drahtabschnitten im Drahtgatter verstanden.
Das erste erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Wiederaufnahme eines Drahtsägeprozesses, bei dem die exakte Position des vom Drahtriss betroffenen Sägespaltes 7 nicht ermittelt werden kann, also ein Bereich von mehreren Sägespalten 7 für die
Wiederaufnahme des Drahtsägeprozesses ausgespart werden muss. Die Länge dieses Bereiches hängt von der Genauigkeit ab, mit der der vom Drahtriss betroffene Sägespalt ermittelt werden konnte.
Prinzipiell kann der Drahtriss im Randbereich des Drahtgatters 5 oder im mittleren Bereich des Drahtgatters erfolgen. Ist der Drahtriss im Randbereich des Drahtgatters erfolgt, kann die Aussparung dieses Bereiches auch durch eine entsprechende Positionierung der
Umlenkrollen 2a erfolgen, d.h. das Drahtgatter 5 wird erst nach, bezogen auf den betroffenen Randbereich, auszuschließenden Bereich bzw. der auszuschließenden Anzahl von
Sägespalten 7 wieder neu aufgebaut.
Die nachfolgende Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens basiert auf der
Annahme, dass der Drahtriss in einem mittleren Bereich des Drahtgatters 5 aufgetreten ist, d.h. rechts und links des vom Drahtriss betroffenen Bereiches sind noch eine Vielzahl von Drahtabschnitten, wobei die Anzahl dieser Drahtabschnitte größer als die Messgenauigkeit des mindestens einen Sensors 8 ist.
Für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens muss bei einem Drahtriss im mittleren Bereich des Drahtgatters 5 das Drahtgatter 5 zweimal aufgebaut werden. Der erste Teil des Drahtgatters 5 wird bis zu dem Beginn des Bereiches, der den vom Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 sicher einschließt, aufgebaut, d.h. der Sägedraht 3 wird als einzelne Drahtabschnitte um die mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 gewunden. Ab Beginn des vom Drahtriss betroffenen Bereiches wird der Sägedraht 3 auf einer Seite des Werkstückes 6 über mindestens eine, bevorzugt zwei oder drei Umlenkrollen 2b entlang dem vom Drahtriss betroffenen Bereich von dessen Anfang bis zu dessen Ende außerhalb der ersten
Drahtführungsrolle 4 geführt (Fig. 4a).
Die Zahl und oder die Größe der Umlenkrollen 2b in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3 wird durch verschiedene Faktoren bestimmt. Zum einen ist die Länge des zu überbrückenden Bereiches auf der ersten Drahtführungsrolle 4 ausschlaggebend. Diese Länge ergibt sich aus der Anzahl und der Dicke der auszusparenden Sägespalte 7. Für einen längeren Bereich müssen ggf. größere und oder mehrere Umlenkrollen 2b eingesetzt werden, um diesen Bereich zu überbrücken. Zum anderen wird die Zahl und Größe der Umlenkrollen 2b sowohl durch die Anzahl der Drahtführungsrollen 4 in der Drahtsäge als auch durch die Art und Weise, wie der Draht 3 am Ende des Bereiches zur Drahtführungsrolle 4 zurückgeführt wird, bestimmt. Beispielsweise kann der Draht 3 oberhalb oder unterhalb der Drahtführungsrolle 4 wieder mit der jeweiligen Drahtführungsrolle 4 in Kontakt treten. Des Weiteren hat auch die Position der mindestens einen Umlenkrolle 2b bzgl. der Drehachse der Drahtführungsrolle 4 einen Einfluss auf die Größe und oder Anzahl der Umlenkrollen 2b.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren notwendige erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst mindestens eine Umlenkrolle 2b, die den Sägedraht 3 von einer ersten Position auf der Drahtführungsrolle 4 wegführt und den Draht 3 an einer zweiten Position auf der
Drahtführungsrolle, die einen bestimmen Abstand zu der ersten Position hat, wieder hinführt. Der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Position auf der Drahtführungsrolle wird durch die zu überbrückende Anzahl an Sägespalten 7 bestimmt, in die kein neuer
Drahtabschnitt für die Wiederaufnahme des unterbrochenen Drahtsägeprozesses eingelegt wird. Der Abstand wird also auch von der Anzahl der im reparierten bzw. neu aufgebauten
Drahtgatter 5 fehlenden Drahtabschnitte bestimmt. Damit die Drahtabschnitte im Drahtgatter 5 trotz der fehlenden Drahtabschnitte weiterhin parallel verlaufen, umfasst die
erfindungsgemäße Vorrichtung bevorzugt an jeder der mindestens zwei das Drahtgatter aufspannenden Drahtführungsrollen 4 mindestens eine Umlenkrolle 2b (Fig. 4a), deren Position in Bezug auf die jeweilige Drehachse der Drahtführungsrollen 4 zueinander so ausgerichtet ist, dass die vorhandenen Drahtabschnitte nach wie vor parallel zu einander ausgerichtet sind.
Am Ende des auszusparenden Bereiches wird der Sägedraht 3 wieder zurück zur ersten Drahtführungsrolle 4 geführt und der zweite Teil des Drahtgatters 5 wird über die mindestens zweite Drahtführungsrolle 4 aufgebaut. Nach dem Aufbau des reparierten oder neuen Drahtgatters 5 umfasst dieses einen ersten Bereich mit einer definierten Anzahl an
Drahtabschnitten, einen zweiten Bereich, der keine Drahtabschnitte enthält und einen dritten Bereich, der wiederum eine definierte Anzahl an Drahtabschnitten enthält. In Abhängigkeit von der Position des vom Drahtriss betroffenen Sägespaltes 7 bzw. des Bereiches umfassend eine bestimmte Anzahl an Sägespalten 7 links und rechts des vom Drahtriss betroffenen Sägespaltes 7 kann die Anzahl der Drahtabschnitte im ersten Bereich des Drahtgatters 5 gleich, ähnlich oder vollkommen unterschiedlich von der Anzahl der Drahtabschnitte im dritten Bereich des Drahtgatters 5 sein.
Die mindestens eine Umlenkrolle 2b ist im erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt parallel zur Längsachse einer Drahtführungsrolle 4 positionierbar. Da ein mit festgebundenen Abrasiven belegter Draht 3, also beispielsweise ein Diamantdraht, eine deutlich höhere Steifigkeit aufweist als ein Sägedraht 3 ohne festgebundene Abrasive, muss bei Verwendung eines mit festgebundenen Abrasiven belegten Drahtes 3 die mindestens eine Umlenkrolle 2b einen Durchmesser haben, der sicher nicht zu einem Drahtriss durch Torsion führt.
Die Wiederaufnahme eines unterbrochenen Drahtsägeprozesses beginnt mit dem Einführen der einzelnen Drahtabschnitte des ersten Bereiches des Drahtgatters 5 in die ersten bereits vorhandenen Sägespalte 7 im Werkstück 6. Der zweite Bereich des Drahtgatters 5 spart den Bereich, umfassend mehrere nebeneinander liegende Sägespalte 7, von denen in einem der Drahtriss erfolgte, aus, d.h. in die in diesem Bereich liegenden Sägespalte 7 wird kein neuer bzw. reparierter Sägedraht 3 eingeführt. Der dritte Bereich des Drahtgatters 5 wird wiederum in die restlichen Sägespalte 7 des Werkstücks 6 eingeführt.
Zum Einführen der einzelnen Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 in die bereits vorhandenen Sägespalte 7 im Werkstück 6 wird der Sägedraht 3 bevorzugt mit geringer Geschwindigkeit, bevorzugt 0,1 - 0,5 m/s, in Richtung„wire forward" von der Vorratsrolle 1 a über das
Drahtgatter 5 und die mindestens eine Umlenkrolle 2b auf eine Aufnahmerolle 1 b gespult und das aus den parallel angeordneten Drahtabschnitten gebildete Drahtgatter 5 wird in
Gegenwart des Schneide- bzw. Kühlschmiermittels wieder soweit in das Werkstück 6 eingeführt, bis die Drahtabschnitte wieder den Grund der Sägespalte 7, also die Position im Werkstück zum Zeitpunkt der Unterbrechung, erreicht haben. Wenn das Drahtgatter 5 bzw. das zu zersägende Werkstück 6 wieder die Position zum Zeitpunkt der Unterbrechung erreicht hat, ist der Drahteinführprozess beendet und der Drahtsägeprozess kann erneut gestartet werden.
Gemäß der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Drahtgatter 5 nach Beendigung des Drahteinführprozess dreigeteilt, wobei sowohl der erste Teil des Drahtgatters 5 als auch der dritte Teil des Drahtgatters 4 jeweils durch eine definierte Anzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte, die sich in den jeweiligen Sägespalten 7 im Werkstück 6 rechts und links von einem ausgesparten Bereich entlang der Längsachse des Werkstückes 6, befinden, gebildet wird. Getrennt werden der erste und der dritte Teil des Drahtgatters 5 durch die Überbrückung eines Bereiches entlang der Längsachse der mindestens einen Drahtführungsrolle 4 mittels mindestens einer Umlenkrolle 2b.
Bevorzugt werden auch nach der Wiederaufnahme des unterbrochenen Drahtsägeprozesses die einzelnen Drahtabschnitte des Drahtgatters durch den mindestens einen Sensor 8 hinsichtlich eines Drahtrisses überwacht.
Nach Beendigung des Drahtsägeprozesses muss nur das kleine Stück des Werkstückes 6 verworfen werden, welches durch den zweiten Bereich des Drahtgatters 5 ausgespart worden ist. In einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Aussparung des mindestens einen Sägespaltes 7 bzw. die Aufweitung des Drahtgatters 5 für die
Wiederaufnahme des unterbrochenen Drahtsägeprozesses durch eine entsprechende Wicklung des Sägedrahtes 3 auf den das Drahtgatter 5 aufspannenden mindestens zwei Drahtführungsrollen 4. Das zweite erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Wiederaufnahme eines Drahtsägeprozesses, bei dem die exakte Position des vom Drahtriss betroffenen Sägespaltes 7 ermittelt werden kann, also nur bevorzugt ein Sägespalt 7 ausgespart werden muss.
Für die zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens muss das Drahtgatter 5 nur einmal aufgebaut werden. An der Stelle, an der der vom Drahtriss betroffene Sägespalt 7 bzw. ein eng begrenzter Bereich von ein bis drei Sägespalten 7, die rechts und links von dem vom Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 liegen, wird der Sägedraht 3 so um die das Drahtgatter 5 aufspannenden mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 gelegt, dass in den betroffenen Sägespalt 7 und ggf. in die benachbarten Sägespalten 7 kein neuer Drahtabschnitt eingeführt wird. Das Drahtgatter 5 wird über die jeweiligen Drahtführungsrollen 4 so aufgeweitet, das es an der Position des betroffenen Sägespalts 7, ggf. zusätzlich der benachbarten Sägespalte 7, keinen Drahtabschnitt bzw. keine Drahtabschnitte aufweist. Ab der Position, bezogen auf die Drehachse der Drahtführungsrolle, des nächstmöglichen Sägespaltes 7, der nicht mehr ausgespart werden muss, wird das Drahtgatter 5 mit dem regulären Abstand der Drahtabschnitte weiter aufgebaut, so dass in die an den nächstmöglichen Sägespalt 7 nachfolgenden Sägespalte 7 wieder ein Drahtabschnitt eingeführt werden kann.
Die Wiederaufnahme eines unterbrochenen Drahtsägeprozesses beginnt im zweiten erfindungsgemäßen Verfahren mit dem Einführen des Drahtgatters 5 in die bereits vorhandenen Sägespalte 7 im Werkstück 6, wobei in den mindestens einen Sägespalt 7, in dem der Drahtriss aufgetreten ist oder in einem eng begrenzten Bereich von ein bis drei Sägespalten 7 um diesen Sägespalt 7 herum, kein neuer bzw. reparierter Sägedraht 3 eingeführt wird.
Zum Einführen des Drahtgatters 5 in die bereits vorhandenen Sägespalte 7 im Werkstück 6 wird der Sägedraht 3 bevorzugt mit geringer Geschwindigkeit, bevorzugt 0,1 - 0,5 m/s, in Richtung„wire forward" von der Vorratsrolle 1 a über das Drahtgatter 5 auf eine Aufnahmerolle 1 b gespult und das aus den parallel angeordneten Drahtabschnitten gebildete Drahtgatter 5 wird in Gegenwart des Schneide- bzw. Kühlschmiermittels wieder soweit in die vorhandenen Sägespalte 7 des Werkstückes 6 eingeführt, bis die Position des Drahtgatters 5 im Werkstück 6 zum Zeitpunkt der Unterbrechung erreicht ist.
Wenn das Drahtgatter 5 bzw. das zu zersägende Werkstück 6 wieder die Position zum Zeitpunkt der Unterbrechung erreicht hat, also die Drahtabschnitte des Drahtgatters 5 das obere Ende der jeweiligen Sägespalten 7 erreicht haben, ist der Drahteinführprozess beendet und der Drahtsägeprozess kann erneut gestartet werden.
Bevorzugt werden auch nach der Wiederaufnahme des unterbrochenen Drahtsägeprozesses die einzelnen Drahtabschnitte des Drahtgatters durch den mindestens einen Sensor 8 hinsichtlich eines Drahtrisses überwacht.
Nach Beendigung des Drahtsägeprozesses muss nur das kleine Stück des Werkstückes 6 verworfen werden, welches unmittelbar vom Drahtriss betroffen war.

Claims

Patentansprüche:
1 . Verfahren zur Wiederaufnahme eines unterbrochenen Prozesses zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einer Drahtsäge, umfassend die
Erkennung der Position des Sägespaltes 7 im Werkstück 6, in dem der Drahtriss aufgetreten ist oder einer Anzahl von Sägespalten 7, die rechts und links von dem von einem Drahtriss betroffenen Sägespalt 7 im Werkstück 6 liegen durch mindestens einen Sensor 8, die Reparatur oder Erneuerung des Sägedrahtes 3, den Aufbau eines neuen Drahtgatters 5, welches aus vielen parallel angeordneten Drahtabschnitten besteht, dieses Drahtgatter 5 durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 aufspannt wird, und die Drahtabschnitte, die von einer Flüssigkeit benetzt werden, in eine Mehrzahl der bereits im Werkstück 6 vorhandenen Sägespalte 7 eingeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Drahtgatter 5 im Bereich des Sägespaltes 7, in dem der Drahtriss stattgefunden hat, so aufgeweitet ist, dass entweder ein definierter Bereich links und rechts des vom Drahtriss betroffenen Sägespalts 7 oder nur der vom Drahtriss selbst betroffene Sägespalt 7 vom Wiedereinfädeln der neuen Drahtabschnitte bzw. des neuen Drahtabschnittes ausgenommen ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung des
Drahtgatters 5 durch mindestens eine Umlenkrolle 2b erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Aufweitung des
Drahtgatters 5 durch eine entsprechende Wicklung des Sägedrahtes 3 auf den das Drahtgatter 5 aufspannenden mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 erfolgt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sägedraht ein mit festgebundenen Abrasiven belegter Sägedraht ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sägedraht ein
Diamantsägedraht ist.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Sägedraht mit Wasser benetzt wird. Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Drahtabschnitte durch mindestens einen Sensor 8 derart überwacht werden, dass bei einem Drahtriss die genaue oder ungefähre Position des Drahtabschnittes, der gerissen ist, bestimmt werden kann.
Vorrichtung zum Zersägen eines Werkstücks 6 in eine Vielzahl von Scheiben mit einem Sägedraht 3, der durch mindestens zwei Drahtführungsrollen 4 in ein aus einer Vielzahl parallel angeordneter Drahtabschnitte umfassendes Drahtgatter 5 aufgespannt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das nach einem Drahtriss neu aufgebaute Drahtgatter 5 entweder durch eine entsprechende Wicklung um die mindestens zwei das Drahtgatter 5 aufspannenden Drahtführungsrollen 4 oder durch mindestens eine Umlenkrolle 2b an der Position oder in dem Bereich, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, derart aufgespannt wird, dass zumindest der Sägespalt 7, in dem der Drahtriss aufgetreten ist, nicht mit einem Drahtabschnitt beim Wiedereinfädeln der Drahtabschnitte in die Sägespalte 7 des Werkstücks 6 belegt wird.
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