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WO2011151022A1 - Drahtsäge mit drahtrissüberwachung - Google Patents

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Publication number
WO2011151022A1
WO2011151022A1 PCT/EP2011/002539 EP2011002539W WO2011151022A1 WO 2011151022 A1 WO2011151022 A1 WO 2011151022A1 EP 2011002539 W EP2011002539 W EP 2011002539W WO 2011151022 A1 WO2011151022 A1 WO 2011151022A1
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WO
WIPO (PCT)
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wire
direct current
field
saw
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/002539
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English (en)
French (fr)
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WO2011151022A8 (de
Inventor
Willi Waelte
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meyer Burger AG
Original Assignee
Meyer Burger AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meyer Burger AG filed Critical Meyer Burger AG
Publication of WO2011151022A1 publication Critical patent/WO2011151022A1/de
Publication of WO2011151022A8 publication Critical patent/WO2011151022A8/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D1/00—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor
    • B26D1/01—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work
    • B26D1/547—Cutting through work characterised by the nature or movement of the cutting member or particular materials not otherwise provided for; Apparatus or machines therefor; Cutting members therefor involving a cutting member which does not travel with the work having a wire-like cutting member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D57/00—Sawing machines or sawing devices not covered by one of the preceding groups B23D45/00 - B23D55/00
    • B23D57/003—Sawing machines or sawing devices working with saw wires, characterised only by constructional features of particular parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D59/00—Accessories specially designed for sawing machines or sawing devices
    • B23D59/001—Measuring or control devices, e.g. for automatic control of work feed pressure on band saw blade
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26D—CUTTING; DETAILS COMMON TO MACHINES FOR PERFORATING, PUNCHING, CUTTING-OUT, STAMPING-OUT OR SEVERING
    • B26D5/00—Arrangements for operating and controlling machines or devices for cutting, cutting-out, stamping-out, punching, perforating, or severing by means other than cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades

Definitions

  • the present invention relates to a method for monitoring wire cracks when cutting hard solids by means of a wire field, in which the solid is passed through the wire field and a direct current is passed through the wire field, which generates a voltage over the wire field, which monitors a sensor which interrupts the cutting process upon signal input of a voltage deviation due to wire pull.
  • the invention relates to a wire saw for performing the said method and the use of the method and / or the wire saw for
  • Cutting hard preferably brittle solids, preferably metals and semi-metals, preferably monocrystalline and polycrystalline silicon crystals, ceramics, sapphire and germanium directed.
  • the semiconductor and photovoltaic industries use crystalline silicon for the manufacture of computer chips and photovoltaic systems.
  • the raw silicon supplied by the manufacturer as a single crystal (ingot) or polycrystal block (brick) with weights of up to several hundred kilograms undergoes a series of cutting processes that convert the crude crystals into a cuboid, which is then cut into thin to wafer-thin slices (wafers) which are cleaned, post-treated and then finally processed for the respective application.
  • a wire saw typically consists of two wire guide rollers with high-precision and fine grooves that guide a thin steel or center-cut steel wire.
  • the wire tension between the guide rollers creates a wire field that moves in one or alternating directions by rapidly rotating the guide rollers and thus the ingots and bricks by means of bonded cutting means or entrained Läppsuspension (also called Zerspanungssuspension) in gossamer
  • Wire saws are distinguished by wire wire and separating liquid (eg DS 261, 264, 265 and 266 from Meyer Burger AG, Thun, Switzerland), usually consisting of the cutting agent silicon carbide or diamond powder and viscous, aqueous or organic carrier fluids such as glycol, as well as wire saws with wire cutters, usually a diamond wire (eg DS 265 and DS 264 equipped with diamond wire, CR 200 of Meyer Burger AG, Thun , Switzerland).
  • slurry wire sawing separation is effected by the lapping (chipping) action of the cutting means entrained in the suspension by the wire and wire sawing by the cutting means fixedly connected to the wire.
  • wire ings It is not uncommon for wire ings to be broken when machining ingots and bricks because of the high mechanical and thermal stress as well as wire variances. In addition to quality deviations and diameter variations of the wire, resonant vibrations of the material to be cut are likely to lead to wire breaks. In the case of wire breaks, machining must be interrupted as quickly as possible in order to avoid damage to the wire saw, the cut material and also operating personnel.
  • a well-known method of wire tear monitoring is the use of a wire stretched across the wire field, which comes into contact with the loose, torn end of the wire field during the wire tear.
  • Other possibilities are optical, acoustic
  • This object is achieved in a first aspect by providing a method for monitoring wire cracks when cutting hard solids by means of a wire field, in which the solid is passed through the wire field, in which a direct current is passed through the wire field, via the Wireframe generates a voltage that is monitored by a sensor that interrupts the cutting process when signal input of a wire tear caused by voltage deviation.
  • the methods according to the invention are preferably suitable for cutting processes with corresponding devices (i) with a wire field covered with cutting means or (ii) with cutting agent suspensions transported through the wire field, which are also called a cutting suspension, separating liquid or, for short, "slurry".
  • a person skilled in the art understands a wire field occupied or covered by a cutting means to be the parallel guide of many wires at the intervals at which the material to be cut is to be sawn.
  • the spacing of the wires is, for example, 50 to 300 ⁇ m.
  • the cutting means for carrying out the present method is fixed to the wire, i. associated with it.
  • the wire transports the separating liquid, usually from the cutting means silicon carbide or diamond powder and viscous, aqueous or organic
  • Carrier fluids such as glycol exists.
  • the wire is connected via the liquid with the cutting means suspended therein.
  • the method of the invention utilizes cutting wire-occupied wire fields.
  • the cooling liquids or slurries for wire saws also serve as lubricants or lubricants and / or cleaning agents for receiving and removing cutting material.
  • the compositions of these liquids vary depending on the task and need from thin to highly viscous or thixotropic, aqueous, organic or mixed, and often contain conventional additives such as lubricants or anti-caking agents, stabilizers, preservatives, so-called EP additives (extreme pressure additives ), Viscosity or thixotropy-promoting substances, emulsifiers, solubilizers, etc.
  • the strength of the DC current in the inventive method largely depends on the wire field, ie the wire material, the wire length, the conductivity and its average diameter, as well as the distance between the electrodes and optionally the amount and resistance of the preferably present slurry, cooling and / or lubricating fluid.
  • the wire of the wire field for carrying out the process according to the invention has an average diameter of 50 to 250, preferably 100 to 200, more preferably 120 to 180 and most preferably 140 to 150 [im (microns).
  • the material of the wire is as tear-resistant and is preferably at least partially made of a conductive metallic solid, usually iron, steel and corresponding alloys.
  • the attached to the wire field or suspended in the slurry cutting means is dependent on the hardness and the further properties of the solid to be sawn.
  • it is selected from silicon carbide, diamond and boron carbide, preferably silicon carbide and diamond, most preferably diamond.
  • the method of the invention uses a wire cooling fluid which preferably does not increase the direct current applied to the wire field by more than 80, more preferably not more than 70, more preferably not more than 60, most preferably not more than 50%. derives.
  • the liquid used according to the invention can also fulfill other or further tasks, e.g. Lubricants, corrosion inhibitors, surfactants, etc. included.
  • the liquids used in the process according to the invention have a relative conductivity of less than 5, preferably less than 2, more preferably less than 1, most preferably less than 0.5 mS / cm.
  • the DC current passed through the wire field preferably a negative DC current
  • the DC current passed through the wire field is selected to provide a voltage of 100 to 1000, preferably 200 to 500, and most preferably 300 to 400 mV across the wire field (more coherent with claim 1 and the amended claim 5)
  • the DC current applied to the wire array has a current intensity of 200 to 20, preferably 100 to 30, more preferably 80 to 30, even more preferably 70 to 35, most preferably 60 to 40 or 55 to 45 ⁇ across the wire field on.
  • the applied direct current is a negative direct current.
  • a negative DC current may have the advantage, depending on the material to be cut, that an electrolytic decomposition reaction is avoided, e.g. when cutting silicon.
  • the applied direct current is preferably (as far as possible) constant.
  • the invention relates to the above-mentioned.
  • the wire has an average diameter of 50 to 250, preferably 100 to 200, more preferably 120 to 180 pm, and preferably a resistance of 1 to 100, preferably 2 to 50, more preferably 3 to 20, most preferably 3 to 10 Ohms / m,
  • the direct current passed through the wire field preferably a negative direct current
  • a voltage of 100 to 1000, preferably 200 to 500 and most preferably 300 to 400 mV is generated across the wire field.
  • a negative and constant current as possible is preferred.
  • the input signals recorded by the sensor in cutting mode change noticeably in the event of a wire tear. It comes to a voltage swing.
  • noise often occurs due to background signals, such as the irregular spraying of liquids onto the wire field, and vibrations that affect the electrodes and / or the sensor.
  • Even changes of direction in erfindungefflessen sawing in pendulum operation lead to measurable voltage fluctuations. Therefore, depending on the configuration of the method according to the invention, wire tear criteria for the respective operating parameters such as machine type of wire saw, applied current, coolant, wire type, wire length and wire speed, etc. should be set, which can be compared in real time with the input signals in the cutting operation.
  • the inventive method is preferably used at the above-mentioned currents or the associated voltages across the wire field of 100 to 1000 mV. In the range of the preferred current strengths or voltages across the wire field of 100 to 1000 mV is the distance from
  • the input signals of the sensor are checked directly and possibly without delay, preferably in real time, for wire-crack criteria.
  • the input signals recorded by the sensor are fed during the cutting process to a signal processing device which checks the input signals for wire cracking criteria.
  • the input signals may be latched to allow for later or simultaneous evaluation as by an online comparison and so e.g. to determine or adjust the wire tear criteria. If the agreement
  • the cutting process is then interrupted as soon as possible, e.g. by braking the wire guide rollers.
  • one or more amplifiers eg also inverting amplifiers, filters, eg low-pass filters and / or analog-to-digital converters (ADC), etc.
  • ADC analog-to-digital converters
  • Filters or low-pass filters of 0.5 to 4, preferably 1 to 2 Hz are preferred.
  • the electrode with which the direct current from a direct current source is fed into the wire coil can, for example, be an abradable carbon electrode as far as possible.
  • the direct current is fed to the input coil of the wire field or to the wire between the input coil and the wire field.
  • the sensor for measuring the voltage generated at the wire field picks up the signal at the input of the direct current, i. in the immediate vicinity of the DC power source.
  • the invention solves the tasks by means of a
  • Electrode pair feeds a DC current into the wire field and the voltage generated from it is monitored by a sensor, which at signal input through
  • Wire tear conditional voltage deviation stops the wire guide rollers.
  • the wire of the wire field has an average diameter of 50 to 250 ⁇ m
  • the cutting means on the wire array is selected from silicon carbide, diamond and boron carbide, preferably silicon carbide and diamond, most preferably diamond, and / or
  • the guided through the wire field direct current preferably a negative direct current
  • a voltage of 100 to 1000, preferably 200 to 500 and most preferably 300 to 400 mV is generated and / or
  • the wire saw has a signal processing device that checks input signals of the sensor during the cutting process for wire cracking criteria.
  • the invention relates to the above-mentioned.
  • the wire has an average diameter of 100 to 200, preferably 140 to 150, and preferably has a resistance of 1 to 100, preferably 2 to 50, more preferably 3 to 20, most preferably 3 to 10 ohm / m, and
  • the direct current passed through the wire field preferably a negative direct current
  • a voltage of 100 to 1000, preferably 200 to 500 and most preferably 300 to 400 mV is generated across the wire field.
  • the direct current is fed to the input coil or to the wire between the input coil and the wire field.
  • the signal at the feed input of the direct current is removed.
  • the present invention relates to the use of one of the above-mentioned method and / or an o.g. Wire saw for cutting hard, preferably brittle solids, preferably metals and semi-metals, preferably monocrystalline and polycrystalline silicon crystals, ceramics, sapphire and germanium.
  • FIG. 1 schematically shows a wire saw (1) according to the invention with wire field (2), current feed point (3), wire (4), with inverting amplifier (10), low-pass filter (11), analog-to-digital converter (ADC) (12) and microcomputer (13), power source (7), input coil (6A), output coil (6B), resistors (14, 15, 17) and wire guide rollers (9A, 9B), the wire guide rollers (9A, 9B) and coils (6A, 6B) and the electrodes of the circuit at the input coil (6A) and at the
  • Output coil (6B) are arranged.
  • the preferably negative current flows from the current source (7) via the electrode contact (8A) and the input coil (6A) to the wire (4), via the wire field (2) to the electrode contact (8B) the termination resistor (15) against chassis ground and thus generates a negative sensor voltage at the power feed point (3).
  • the sensor voltage is measured at the feed point (3) of the current source (7), via an inverting amplifier (10), a low-pass filter (1 1) and an analog-to-digital converter (ADC) (12) of a signal processing device in the form of a microcomputer ( 13).
  • ADC analog-to-digital converter
  • Figs. 2a to 2d show graphically the temporal voltage profile (Y-axis is the voltage, in FIG. 2a in V, otherwise in mV;), during (see arrow) and after the occurrence of wire tears in test runs for cutting polycrystalline silicon ingots in pendulum mode (with change of direction) (FIGS. 2a, 2b, 2c) and without change of direction (FIG. 2d) with wire saws of the type DS 264 (FIGS. 2 (a) and (b)), type DS 256 (FIG (c)) Type DS 271 ( Figure (d)) using diamond-studded wires together with commercially available cooling fluid under the conditions described in Example 1.
  • Polycrystalline ingots were first cutted by means of a band saw of the type BS806 or BS805 (Meyer-Burger AG), the melting caps were removed, then kneaded and then "cutted” again by means of an internal hole saw type TS207 (Meyer-Burger AG)
  • the resulting block was then divided into twelve roughly equal sized 156 x 156 mm bricks by means of the band saw mentioned above, and prior to further processing the side surfaces were smoothed as usual.
  • one brick was used in each case by means of one of the wire saws of the type DS 264, DS 256 and DS 271 in the form of a diamond wire saw (Meyer-Burger, Thun, Switzerland;
  • Diameter of 145 pm, electrodeposited diamond grains having an average size of about 20 to 25 ⁇ , diameter of the core wire 120 pm) cut into wafers with a width of 200 pm.
  • the coolant used was city water with 5% of customary additives (TP715, Meyer-Burger, Steffisburg, Switzerland) with a pH of 7.2.
  • the resistances of the diamond wires for the wire saws DS 264, 256 and 271 were each about 30 KOhms.
  • the coolants had a high conductivity of about 1 mS / cm and reduced the resistance to about 25 to 30%.
  • the input signal is mainly based on the amount and the
  • the wire roller system was isolated, i.
  • the input and output coils (6A, 6B) and the wire guide rollers (9A and 9B) were isolated
  • the DC signaling current of about -50 ⁇ was measured by means of a controllable DC source (7) via carbon electrodes (8A, 8B) via the input coil (6A
  • the sensor voltage was taken directly at the current feed point (3)
  • the voltage is the result of the current through the resistances of the wire (4), the used cooling liquid (17) and the Termination resistor (15).
  • the measured voltage signal was supplied via an inverting amplifier (10), a low-pass filter (11) of about 1 to 2 Hz before an analog-to-digital converter (ADC) (12) passed the resulting digital signal to a microcomputer, the as signal processing device (5) has matched the digitized input signals with predetermined wire tear criteria. In accordance with these wire tear criteria, the wire field was slowed down as quickly as possible.
  • ADC analog-to-digital converter

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden von harten Feststoffen mittels Drahtfeldes, bei dem der Feststoff durch das Drahtfeld geführt wird, und durch das Drahtfeld ein Gleichstrom geführt wird, der über das Drahtfeld eine Spannung erzeugt, die von einem Sensor überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch Drahtriss bedingten Spannungsabweichung den Schneidvorgang unterbricht. Des Weiteren ist die Erfindung auf eine Drahtsäge zur Durchführung des genannten Verfahrens sowie die Verwendung des Verfahrens und/oder der Drahtsäge zum Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise mono- und polykristallinen Siliziumkristallen, Keramiken, Saphir und Germanium gerichtet.

Description

Drahtsäge mit Drahtrissüberwachung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden von harten Feststoffen mittels eines Drahtfeldes, bei dem der Feststoff durch das Drahtfeld geführt wird und durch das Drahtfeld ein Gleichstrom geführt wird, der über das Drahtfeld eine Spannung erzeugt, die von einem Sensor überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch Drahtriss bedingten Spannungsabweichung den Schneidvorgang unterbricht.
Des Weiteren ist die Erfindung auf eine Drahtsäge zur Durchführung des genannten Verfahrens sowie die Verwendung des Verfahrens und/oder der Drahtsäge zum
Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise mono- und polykristallinen Siliziumkristallen, Keramiken, Saphir und Germanium gerichtet.
Die Halbleiter- und Photovoltaikindustrie verwendet für die Herstellung von Computerchips und Photovoltaikanlagen kristallines Silizium. Das vom Hersteller als Einkristall- (Ingot) oder Polykristallblock (Brick) mit Gewichten von bis zu mehreren hundert Kilogramm bereitgestellte Rohsilizium durchläuft eine Reihe von Schneidverfahren, die die Rohkristalle in einen Quader überführen, der dann in dünne bis hauchdünne Scheiben (Wafer) geschnitten wird, die gereinigt, nachbehandelt und dann für den jeweiligen Einsatz endverarbeitet werden.
Nach dem Zuschneiden der Ingots oder Bricks mittels so genannter Innenloch-, Aussen-, Band-, Draht- und Trennsägen in Quader und Oberflächenbehandlung werden diese dann üblicherweise mit Drahtsägen (DS264, DS265 und DS271 der Meyer Burger AG, Thun, Schweiz) in oft tausende dünne bis hauchdünne Scheiben getrennt.
Eine Drahtsäge besteht typischer Weise aus zwei Drahtführungsrollen mit hochpräzisen und feinen Rillen, die einen dünnen Stahl- oder schneidmittebesetzten Stahldraht führen. Durch die Drahtspannung zwischen den Führungsrollen entsteht ein Drahtfeld, dass sich durch schnelles Drehen der Führungsrollen in eine oder alternierende Richtungen bewegt und so die Ingots und Bricks mittels gebundenem Schneidmittel oder mitgeführter Läppsuspension (auch Zerspanungssuspension genannt) in hauchdünne
Scheiben schneidet. Bei Drahtsägen unterscheidet man Slurry-Drahtsägen mit Draht und Trennflüssigkeit (z.B. DS 261 , 264, 265 und 266 der Meyer Burger AG, Thun, Schweiz), die meist aus dem Schneidmittel Siliziumcarbid oder Diamantpulver und viskosen, wässrigen oder organischen Trägerflüssigkeiten wie Glykol bestehen, sowie Drahtsägen mit schneidmittelbesetztem Draht, meist ein diamantbesetzter Draht (z.B. DS 265 und DS 264 in der Ausstattung mit Diamantdraht, CR 200 der Meyer Burger AG, Thun, Schweiz). Beim Slurry-Drahtsägen erfolgt die Trennung durch die läppende (zerspanende) Wirkung der in der Suspension von dem Draht mitgeführten Schneidmittel und beim Drahtsägen durch die fest mit dem Draht verbundenen Schneidmittel.
Nicht selten kommt es bei der Bearbeitung von Ingots und Bricks zu Drahtrissen wegen der hohen mechanischen und thermischen Belastung sowie Drahtvarianzen. Neben Qualitätsabweichungen und Durchmesservarianzen des Drahtes führen wahrscheinlich auch Resonanzschwingungen des Schneidgutes zu Drahtrissen. Bei Drahtrissen muss die Bearbeitung möglichst schnell unterbrochen werden, um Schäden an der Drahtsäge, dem Schneidgut und auch Bedienpersonal zu vermeiden.
Eine bekannte Methode der Drahtrissüberwachung ist die Nutzung eines quer zum Drahtfeld gespannten Drahtes, der beim Drahtriss mit dem losen gerissenen Ende des Drahtfeldes in Kontakt kommt. Andere Möglichkeiten sind optische, akustische
elektrische und kapazitative Sensoren. Allerdings macht im Schneidbetrieb die
Verschmutzung mit Kühlmittel, Slurry, Schneidmittel und Schneidgutabrieb elektrische Sensoren besonders problematisch. Daher wurde bisher von diesen Optionen Abstand genommen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue und vorteilhafte Drahtsägen und Verfahren zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden von harten Feststoffen mittels eines Drahtfeldes zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch die Bereitstellung eines Verfahrens zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden von harten Feststoffen mittels eines Drahtfeldes, bei dem der Feststoff durch das Drahtfeld geführt wird, gelöst, bei dem durch das Drahtfeld ein Gleichstrom geführt wird, der über das Drahtfeld eine Spannung erzeugt, die von einem Sensor überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch Drahtriss bedingten Spannungsabweichung den Schneidvorgang unterbricht.
Es wurde unerwartet festgestellt, dass durch das Durchführen eines Gleichstroms durch das Drahtfeld als Modulationssignal und Überwachung der über das Drahtfeld erzeugten Spannung, vorzugsweise an der Stromeinspeisungsstelle, ein Drahtriss im Schneidbetrieb selbst bei hoher Laufgeschwindigkeit zuverlässig und ohne Verzögerung durch die drahtrissbedingte Spannungsänderung (auch Spannungshub genannt) nachweisbar ist.
Dies ist nicht nur bei trockenen und sauberen Drähten, sondern auch bei mit Schneidmittel und Schneidgutabrieb verdreckten und sogar mit Kühlflüssigkeit oder Zerspanungsflüssigkeit belegten Drahtfeldern möglich.
Die erfindungsgemässen Verfahren eignen sich vorzugsweise für Schneidverfahren mit entsprechenden Vorrichtungen (i) mit Schneidmittel besetztem Drahtfeld oder (ii) mit durch das Drahtfeld transportierten Schneidmittelsuspensionen, die auch Zerspanungssuspension, Trennflüssigkeit oder kurz„Slurry" genannt werden.
Unter einem mit Schneidmittel besetzten oder belegten Drahtfeld versteht der Fachmann die parallele Führung vieler Drähte in den Abständen, in denen das Schneidgut zu zersägen ist. Zur Herstellung von Siliziumwafern liegt der Abstand der Drähte bei beispielsweise 50 bis 300 pm. Im mit Schneidmittel besetzten Drahtfeld ist das Schneidmittel zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens fest mit dem Draht besetzt, d.h. damit verbunden. Bei auf Slurry basierenden Drahtsägen zur Durchführung der
Erfindung transportiert der Draht die Trennflüssigkeit, die meist aus dem Schneidmittel Siliziumcarbid oder Diamantpulver und viskosen, wässrigen oder organischen
Trägerflüssigkeiten wie Glykol besteht. Der Draht ist dabei über die Flüssigkeit mit dem darin suspendierten Schneidmittel verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform nutzt das Verfahren der Erfindung bzw. dazu geeignete Drahtsägevorrichtungen mit Schneidmittel besetzte Drahtfelder.
Die Kühlflüssigkeiten bzw. Slurries für Drahtsägen dienen auch als Schmier- oder Gleitmittel und/oder Reinigungsmittel zur Aufnahme und Abtransport von Schneidgut. Die Zusammensetzungen dieser Flüssigkeiten variieren je nach Aufgabe und Bedarf von dünnflüssig bis hochviskos oder auch thixotrop, wässrig, organisch oder gemischt, und enthalten oft übliche Additive wie Schmier- oder Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel, Stabilisatoren, Konservierungsmittel, sog. EP-Zusätze (extreme pressure additives), Viskositäts- oder Thixotropie-vermittelnde Substanzen, Emulgatoren, Lösungsvermittler, etc. Die Stärke des Gleichstroms hängt bei dem erfindungsgemässen Verfahren grossteils vom Drahtfeld, d.h. dem Drahtmaterial, der Drahtlänge, der Leitfähigkeit und dessen mittleren Durchmesser, sowie vom dem Abstand der Elektroden und ggf. der Menge und des Widerstands der vorzugsweise vorhandenen Slurry-, Kühl- und/oder Gleitflüssigkeit ab.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Draht des Drahtfeldes zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens einen mittleren Durchmesser von 50 bis 250, vorzugsweise 100 bis 200, mehr bevorzugt 120 bis 180 und am meisten bevorzugt 140 bis 150 [im (Mikrometer) auf. Das Material des Drahtes ist möglichst reissfest und besteht vorzugsweise wenigstens teilweise aus einem leitfähigen metallischen Feststoff, üblicherweise Eisen, Stahl und entsprechenden Legierungen.
Besonders bevorzugt sind Drähte mit einem Widerstand von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 50, mehr bevorzugt 3 bis 20, am meisten bevorzugt 3 bis 10 Ohm/m.
Das am Drahtfeld befestigte oder in der Slurry suspendierte Schneidmittel ist abhängig von der Härte und den weiteren Eigenschaften des zu sägenden Feststoffes. Vorzugsweise wird es ausgewählt aus Siliziumcarbid, Diamant und Borcarbid, vorzugsweise Siliziumcarbid und Diamant, ist am meisten bevorzugt Diamant.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in dem erfindungsgemässen Verfahren eine Flüssigkeit zur Drahtkühlung verwendet, die den am Drahtfeld angelegten Gleichstrom vorzugsweise um nicht mehr als 80, mehr bevorzugt nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % ableitet.
Die erfindungsgemäss eingesetzte Flüssigkeit kann auch andere bzw. weitere Aufgaben erfüllen, z.B. Gleitmittel, Korrosionsschutzmittel, Tenside, etc. enthalten. Vorzugsweise haben die im erfindungsgemässen Verfahren eingesetzten Flüssigkeiten eine relative Leitfähigkeit von weniger als 5, vorzugsweise weniger als 2, mehr bevorzugt weniger als 1 am meisten bevorzugt weniger als 0.5 mS/cm.
Es hat sich herausgestellt, überraschender weise auch bei Nutzung von leitenden Flüssigkeiten, dass die Wahl eines Gleichstroms durch das Drahtfeld, der in einer über das Drahtfeld erzeugten Spannung zwischen 100 und 1000 mV resultiert, besonders gut für das erfindungsgemässe Verfahren geeignet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird der durch das Drahtfeld geführte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, so gewählt, dass über das Drahtfeld eine Spannung von 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500 und am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV erzeugt wird, (kohärenter mit Anspruch 1 und dem geänderten Anspruch 5.)
In einer bevorzugten Ausführungsform weist der am Drahtfeld angelegte Gleichstrom eine Stromstärke von 200 bis 20, vorzugsweise 100 bis 30, mehr bevorzugt 80 bis 30, noch mehr bevorzugt 70 bis 35, am meisten bevorzugt 60 bis 40 bzw. 55 bis 45 μΑ über das Drahtfeld auf.
Vorzugsweise ist der angelegte Gleichstrom ein negativer Gleichstrom. Ein negativer Gleichstrom kann je nach zu schneidendem Material den Vorteil haben, dass eine elektrolytische Zersetzungsreaktion vermieden wird, z.B. beim Schneiden von Silizium. Der angelegte Gleichstrom ist vorzugsweise (möglichst) konstant.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung das o.g.
Verfahren, bei dem
(i) der Draht einen mittleren Durchmesser von 50 bis 250, vorzugsweise 100 bis 200, mehr bevorzugt 120 bis 180 pm und vorzugsweise einen Widerstand von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 50, mehr bevorzugt 3 bis 20, am meisten bevorzugt 3 bis 10 Ohm/m aufweist,
(ii) eine Flüssigkeit zur Drahtkühlung verwendet wird, die den am Drahtfeld
angelegten Gleichstrom um nicht mehr als 80, vorzugsweise nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % vermindert, und
(iii) der durch das Drahtfeld geführte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, so gewählt ist, dass über das Drahtfeld eine Spannung von 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500 und am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV erzeugt wird.
Eine negative und möglichst konstante Stromstärke ist bevorzugt. Die vom Sensor im Schneidbetrieb aufgenommenen Eingangssignale verändern sich bei einem Drahtriss erkennbar. Es kommt zu einem Spannungshub. Allerdings kommt es im Betrieb häufig zu Rauschen durch Hintergrundsignale wie durch das unregelmässige Spritzen von Flüssigkeiten auf das Drahtfeld und Vibrationen, die die Elektroden und/oder den Sensor beeinflussen. Auch Richtungswechsel bei erfindungemässen Sägeverfahren im Pendelbetrieb führen zu messbaren Spannungsschwankungen. Daher sollten je nach Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens Drahtrisskriterien für die jeweiligen Betriebparameter wie Maschinentyp der Drahtsäge, angelegter Strom, Kühlflüssigkeit, Drahttyp, Drahtlänge und Drahtgeschwindigkeit, etc. festgelegt werden, die in Echtzeit mit den Eingangssignalen im Schneidbetrieb verglichen werden können.
Es hat sich auch überraschender Weise gezeigt, dass kleinere Ströme relativ zu grösseren Strömen bzw. damit einhergehende Spannungen über das Drahtfeld von 100 bis 1000 mV überproportional hohe Spannungshübe bei Drahtrissen auslösen und so Drahtrisse besser von nicht durch Drahtriss bedingten Spannungsschwankungen zu unterscheiden sind. Daher wird das erfindungsgemässe Verfahren vorzugsweise bei den oben genannten Stromstärken bzw. den damit einhergehenden Spannungen über das Drahtfeld von 100 bis 1000 mV eingesetzt. Im Bereich der bevorzugten Stromstärken bzw. Spannungen über das Drahtfeld von 100 bis 1000 mV ist der Abstand von
Hintergrundspannungsschwankungen zu Spannungshüben durch Drahtrisse
überproportional.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens werden die Eingangssignale des Sensors direkt und möglichst ohne Verzögerung, vorzugsweise in Echtzeit auf Drahtrisskriterien überprüft. Dazu werden die vom Sensor aufgenommenen Eingangssignale während des Schneidverfahrens einer Signalverarbeitungsvorrichtung zugeführt, die die Eingangssignale auf Drahtrisskriterien überprüft. Alternativ oder gleichzeitig können die Eingangssignale zwischengespeichert werden, um eine spätere oder gleichzeitige Auswertung wie durch einen online-Vergleich zu gestatten und so z.B. die Drahtrisskriterien zu bestimmen bzw. anzupassen. Bei Übereinstimmung der
Eingangssignale mit den Drahtrisskriterien wird dann der Schneidvorgang möglichst umgehend unterbrochen, z.B. durch Abbremsen der Drahtführungsrollen.
Vorteilhaft können dem Sensor ein oder mehrere Verstärker, z.B. auch invertierende Verstärker, Filter, z.B. Tiefpassfilter und/oder Analog-Digital-Wandler (ADC), etc. nachgeschaltet sein, die einer Signalverabeitungsvorrichtung, z.B. einem Mikrocomputer, vorgeschaltet sind bzw. ein Bestandteil davon sind.
Filter bzw. Tiefpassfilter von 0,5 bis 4, vorzugsweise 1 bis 2 Hz sind bevorzugt.
Die Elektrode, mit der der Gleichstrom aus einer Gleichstromquelle in die Drahtspule eingespeist wird, kann beispielsweise eine möglichst abriebfeste Kohlenstoffelektrode sein. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird der Gleichstrom an der Eingangspule des Drahtfeldes oder am Draht zwischen der Eingangsspule und dem Drahtfeld eingespeist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens nimmt der Sensor zur Messung der am Drahtfeld erzeugten Spannung das Signal am Einspei- sungseingang des Gleichstroms, d.h. in der direkten Nähe der Gleichstromquelle ab.
In einem weiteren Aspekt löst die Erfindung die gestellten Aufgaben mittels einer
Drahtsäge mit Drahtrissüberwachung zum Schneiden von harten Feststoffen mit
Drahtfeld, Drahtführungsrollen, Gleichstromquelle und wenigstens einem Elektrodenpaar mit Kontakt zum Drahtfeld, vorzugsweise über die isolierten Drahtspulen, sowie wenigstens einem Sensor, bei der im Schneidbetrieb die Gleichstromquelle am
Elektrodenpaar einen Gleichstrom in das Drahtfeld einspeist und die daraus erzeugte Spannung von einem Sensor überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch
Drahtriss bedingten Spannungsabweichung die Drahtführungsrollen anhält.
Wie entsprechend für das o.g. Verfahren ausgeführt, sind bevorzugte Parameter für die erfindungsgemässe Drahtsäge dass
(a) der Draht des Drahtfeldes einen mittleren Durchmesser von 50 bis 250 pm,
vorzugsweise 100 bis 200 pm, mehr bevorzugt 120 bis 180 pm und am meisten bevorzugt 140 bis 150 pm und vorzugsweise einen Widerstand von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 50, mehr bevorzugt 3 bis 20, am meisten bevorzugt 3 bis 10 Ohm/m aufweist, und/oder
(b) das Schneidmittel am Drahtfeld ausgewählt ist aus Siliziumcarbid, Diamant und Borcarbid, vorzugsweise Siliziumcarbid und Diamant, am meisten bevorzugt Diamant ist, und/oder
(c) die die Drahtsäge eine Kühlflüssigkeit zur Drahtkühlung und/oder eine
Zerspanungssuspension aufweist, die den am Drahtfeld angelegten Gleichstrom um nicht mehr als 80, vorzugsweise nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % ableitet, und/oder
(d) der durch das Drahtfeld geführte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, so gewählt ist, dass über das Drahtfeld eine Spannung von 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500 und am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV erzeugt wird und/oder
(e) die Drahtsäge eine Signalverarbeitungsvorrichtung aufweist, die Eingangssignale des Sensors während des Schneidverfahrens nach Drahtrisskriterien überprüft.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung die o.g.
Drahtsäge, bei der
(i) der Draht einen mittleren Durchmesser von 100 bis 200, vorzugsweise 140 bis 150 pm aufweist und vorzugsweise einen Widerstand von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 50, mehr bevorzugt 3 bis 20, am meisten bevorzugt 3 bis 10 Ohm/m aufweist, und
(ii) eine Flüssigkeit zur Drahtkühlung und/oder eine Zerspanungssuspension verwendet wird, die den am Drahtfeld (2) angelegten Gleichstrom um nicht mehr als 80, vorzugsweise nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % vermindert, und
(iii) der durch das Drahtfeld geführte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, so gewählt ist, dass über das Drahtfeld eine Spannung von 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500 und am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV erzeugt wird.
Vorzugsweise wird bei der erfindungsgemässen Drahtsäge der Gleichstrom an der Eingangsspule oder am Draht zwischen Eingangspule und Drahtfeld eingespeist. Zudem ist bevorzugt, dass bei der erfindungsgemässen Drahtsäge das Signal am Einspeisungs- eingang des Gleichstroms abgenommen wird.
In einem weiteren Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines der o.g Verfahrens und/oder einer o.g. Drahtsäge zum Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise mono- und polykristallinen Siliziumkristallen, Keramiken, Saphir und Germanium.
Ganz besonders bevorzugt ist diese Verwendung zur Herstellung von Siliziumwafern. Im Folgenden wird die Erfindung anhand nicht beschränkend auszulegender Figuren und Beispielen erläutert.
Figuren
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Drahtsäge (1) mit Drahtfeld (2), Stromeinspeisungsstelle (3), Draht (4), mit invertierendem Verstärker (10), Tiefpassfilter (11), Analog-Digital-Wandler (ADC) (12) und Microcomputer (13), Stromquelle (7), Eingangsspule (6A), Ausgangsspule (6B), Widerständen (14, 15, 17) und Drahtführungsrollen (9A, 9B), wobei die Drahtführungsrollen (9A, 9B) und Spulen (6A, 6B) isoliert sind und die Elektroden des Stromkreislaufs an der Eingangsspule (6A) und an der
Ausgangsspule (6B) angeordnet sind.
Der vorzugsweise negative Strom, z.B ca. -50 μΑ, fliesst von der Stromquelle (7) über den Elektrodenkontakt (8A) und die Eingangsspule (6A) auf den Draht (4), über das Drahtfeld (2) zum Elektrodenkontakt (8B) über den Abschlusswiderstand (15) gegen Gehäusemasse und erzeugt so eine negative Sensorspannung an der Stromeinspeisungsstelle (3).
Sobald Kühlflüssigkeit zugegeben wird, fliesst ein Teil des Stroms über die leitende Flüssigkeit auf dem Drahtfeld (17) zur Gehäusemasse, verkleinert so den ohmschen Widerstand des Drahtfeldes und verringert so die negative Sensorspannung an der Stromeinspeisungsstelle (3).
Die Sensorspannung wird an der Einspeisungsstelle (3) der Stromquelle (7) gemessen, über einen invertierendem Verstärker (10), ein Tiefpassfilter (1 1) und ein Analog-Digital- Wandler (ADC) (12) einer Signalverarbeitungsvorrichtung in Form eines Microcomputers (13) zugeführt.
Bedingt durch den Widerstand des Drahts (4) und den Widerstand der Flüssigkeit/Zerspanungssuspension (17) stellt sich die Spannung ein, die bei Drahtrissen dann einen deutlichen Spannungshub erfährt.
Figs. 2a bis 2d zeigen grafisch den zeitlichen Spannungsverlauf (Y-Achse ist die Spannung, in Fig. 2a in V, ansonsten in mV;) vor, während (siehe Pfeil) und nach dem Auftreten von Drahtrissen in Probeläufen zum Schneiden von polykristallinen Silizium- ingots im Pendelbetrieb (mit Richtungswechsel) (Figs. (2a, 2b, 2c) und ohne Richtungswechsel (Fig. 2d) mit Drahtsägen vom Typ DS 264 (Figs. 2(a) & (b)); Typ DS 256 (Fig. 2(c)); Typ DS 271 (Fig. (d)) bei Verwendung diamantbesetzter Drähte zusammen mit handelsüblicher Kühlflüssigkeit unter den in Beispiel 1 beschriebenen Bedingungen. Bei den Figuren 2a, 2b und 2d ist deutlich der Spannungsabfall zu Beginn bei Zugabe der Kühlflüssigkeit zu sehen. In den Figuren 2a bis 2c erkennt man deutlich ein Zick-Zack- Muster im Spannungsverlauf, das durch den Polaristationseffekt beim Pendelbetrieb zustande kommt. In der Figur 2d erkennt man kurz nach dem durch Drahtriss bedingten Spannungshub einen weiteren geringeren Spannungsabfall auf Null, der durch einen Folgekurzschluss auf Gehäusemasse verursacht wurde.
Beispiel Schneiden von Siliziumwafern mit diamantbesetzter Drahtsäge mit
erfindungsgemässer Drahtrissüberwachung
Es wurden polykristalline Ingots zuerst mittels einer Bandsäge vom Typ BS806 oder BS805 (Meyer-Burger AG) gecroppt, die Schmelzkappen entfernt, dann gebrickt und anschliessend mittels einer Innenlochsäge vom Typ TS207 (Meyer-Burger AG) nochmals„gecroppt". Als Kühlflüssigkeit wurde bei diesen Verfahren jeweils nur Wasser eingesetzt. Der resultierende Quader wurde dann in zwölf etwa gleich grosse Bricks im Format 156 x 156 mm mittels der oben genannten Bandsäge geteilt. Vor der Weiterverarbeitung wurden die Seitenflächen wie üblich glatt geschliffen.
Dann wurde jeweils ein Brick mittels einer der Drahtsägen vom Typ DS 264, DS 256 und DS 271 in der Ausführung als Diamantdrahtsäge (Meyer-Burger, Thun, Schweiz;
Diamantdraht von DWT Diamond Wire Corporation, Colorado, USA, mit einem
Durchmesser von 145 pm, galvanisch gebunden Diamantkörner mit einer durchschnittlichen Grösse von etwa 20 bis 25 μιτη, Durchmesser des Kerndrahts = 120 pm) in Wafer mit einer Breite von 200 pm geschnitten. Als Kühlmittel wurde Stadtwasser mit 5 % üblichen Additiven (TP715, Meyer-Burger, Steffisburg, Schweiz) mit einem pH-Wert von 7,2 eingesetzt. Die Widerstände der Diamantdrähte für die Drahtsägen DS 264, 256 und 271 betrugen jeweils ca. 30 KOhm. Die Kühlflüssigkeiten hatten eine hohe Leitfähigkeit von ca. 1 mS/cm und verminderten den Widerstand auf ca. 25 bis 30 %. Bei Einsatz von Kühlflüssigkeit wird das Eingangssignal hauptsächlich von der Menge und der
Leitfähigkeit der Kühlflüssigkeit bestimmt. Wegen der hohen Leitfähigkeit wird der eingespeiste Strom gegen Gehäusemasse und gegen das Drahtende abgeleitet.
Geschnitten wurde im Pendelbetrieb (Figs. 2a-c) mit einer Geschwindigkeit von ca. 13 m/s bzw. in einer Richtung mit einer Geschwindigkeit von ca. 13 m/s (Fig. 2d). Der Vorschub betrug ca. 1 mm/min. Das Kühlmittel durchlief während des Schneidprozesses übliche Filterstufen. Ein Schnitt dauerte ohne Drahtriss ungeachtet der Länge der Bricks etwa drei Stunden. Bei den beobachteten Drahtrissen handelt es sich um spontane, d.h. nicht provozierte Drahtrisse.
In den für die Drahtrissüberwachung adaptierten oben genannten Drahtsägen wurde das Drahtsägerollensystem isoliert, d.h. die Eingangs- und Ausgangsspulen (6A, 6B) sowie die Drahtführungsrollen ((9A und 9B) wurden isoliert. Der signalgebende Gleichstrom von etwa -50 μΑ wurde mittels einer steuerbaren Gleichstromquelle (7) über Kohlenstoffelektroden (8A, 8B) über die Eingangsspule (6A) auf das Drahtfeld (2) zur Ausgangsspule (6B) geleitet. Die Sensorspannung wurde direkt an der Stromeinspeisungsstelle (3) abgenommen. Die Spannung ist das Ergebnis des Stromes durch die Widerstände des Drahts (4), der eingesetzten Kühlflüssigkeit (17) und des Abschlusswiderstands (15).
Das gemessene Spannungssignal wurde über einen invertierenden Verstärker (10), einem Tiefpassfilter (11 ) von ca. 1 bis 2 Hz zugeführt, bevor ein Analog-Digital-Wandler (ADC) (12) das resultierende digitale Signal an einen Microcomputer weiter gab, der als Signalverarbeitungsvorrichtung (5) die digitalisierten Eingangssignale mit vorgegebenen Drahtrisskriterien abgeglichen hat. Bei Übereinstimmung mit diesen Drahtrisskriterien wurde das Drahtfeld möglichst schnell abgebremst.
Die Ergebnisse der Drahtrissüberwachungen wurden als zeitliche Spannungsverläufe in den Figuren 2a bis 2d grafisch dargestellt und in der Beschreibung der Figuren erläutert. Das Drahtrissereignis ist in den Grafiken klar zu erkennen und mit einem Pfeil gekennzeichnet.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zur Überwachung von Drahtrissen beim Schneiden von harten
Feststoffen mittels eines Drahtfeldes (2), bei dem der Feststoff durch das Drahtfeld (2) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Drahtfeld (2) ein
Gleichstrom geführt wird, der über das Drahtfeld eine Spannung erzeugt, die von einem Sensor (3) überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch Drahtriss bedingten Spannungsabweichung den Schneidvorgang unterbricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (4) des
Drahtfeldes (2) einen mittleren Durchmesser von 50 bis 250, vorzugsweise 100 bis 200, mehr bevorzugt 120 bis 180 und am meisten bevorzugt 140 bis 150 [im aufweist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schneidmittel am Drahtfeld (2) ausgewählt ist aus Siliziumcarbid, Diamant und Borcarbid, vorzugsweise Siliziumcarbid und Diamant, am meisten bevorzugt Diamant ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit zur Drahtkühlung oder eine Zerspanungssuspension verwendet wird, die den am Drahtfeld (2) angelegten Gleichstrom um nicht mehr als 80,
vorzugsweise nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % ableitet.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Drahtfeld geführte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, über das Drahtfeld eine Spannung von 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500 und am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV erzeugt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sensor (3) aufgenommenen Eingangssignale während des Schneidverfahrens auf Drahtrisskriterien überprüft werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom an der Eingangsspule (6a) oder am Draht (4) zwischen Eingangspule (6a) und Drahtfeld (2) eingespeist wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (3) das Signal am Einspeisungseingang des Gleichstroms abnimmt.
9. Drahtsäge (1 ) mit Drahtrissüberwachung zum Schneiden von harten Feststoffen mit Drahtfeld (2), Drahtführungsrollen (6A, 6B), Gleichstromquelle (7) und wenigstens einem Elektrodenpaar (8A, 8B) mit Kontakt zum Drahtfeld (2) sowie wenigstens einem Sensor (3), dadurch gekennzeichnet, dass im Schneidbetrieb die Gleichstromquelle (7) am Elektrodenpaar (8A, 8B) einen Gleichstrom in das Drahtfeld (2) einspeist und die daraus erzeugte Spannung von einem Sensor (3) überwacht wird, der bei Signaleingang einer durch Drahtriss bedingten Spannungsabweichung die Drahtführungsrollen (6A, 6B) anhält.
10. Drahtsäge (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Draht (4) des Drahtfeldes (2) einen mittleren Durchmesser von 50 bis 250 μιτι, vorzugsweise 100 bis 200 μηι, mehr bevorzugt 120 bis 180 μηι und am meisten bevorzugt 140 bis 150 μπι aufweist.
1 1 . Drahtsäge (1 ) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das
Schneidmittel am Drahtfeld (2) ausgewählt ist aus Siliziumcarbid, Diamant und Borcarbid, vorzugsweise Siliziumcarbid und Diamant, am meisten bevorzugt Diamant ist.
12. Drahtsäge (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Kühlflüssigkeit zur Drahtkühlung und/oder eine Zerspanungssuspension aufweist, die den am Drahtfeld (2) angelegten Gleichstrom um nicht mehr als 80, vorzugsweise nicht mehr als 70, mehr bevorzugt nicht mehr als 60, am meisten bevorzugt nicht mehr als 50 % ableitet.
13. Drahtsäge (1 ) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der angelegte Gleichstrom, vorzugsweise ein negativer Gleichstrom, so gewählt wird, dass die über dem Drahtfeld erzeugte Spannung 100 bis 1000, vorzugsweise 200 bis 500, am meisten bevorzugt 300 bis 400 mV aufweist.
14. Drahtsäge (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Signalverarbeitungsvorrichtung (5) aufweist, die Eingangssignale des Sensors (3) während des Schneidverfahrens nach Drahtrisskriterien überprüft.
15. Drahtsäge (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstrom an der Eingangsspule (6a) oder am Draht (4) zwischen Eingangsspule (6a) und Drahtfeld (2) eingespeist wird.
16. Drahtsäge (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (5) das Signal am Einspeisungseingang des Gleichstroms abnimmt.
17. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder einer Drahtsäge (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 16 zum Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise mono- und polykristallinen Siliziumkristallen, Keramiken, Saphir und Germanium.
18. Verwendung nach Anspruch 17 zur Herstellung von Siliziumwafern.
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