Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drahtsäge mit schneidmittelbesetztem Drahtfeld, bei der wenigstens eine Düse die Schneidspäne vom Drahtfeld wenigstens über die Breite der Schnittfläche des Drahtfeldes mit Flüssigkeit abstrahlt. Zudem ist die

Erfindung auf entsprechende Schneidverfahren und Verwendungen mit dieser Drahtsäge 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 Schneid verfahren, 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 (DS265, DS264 und DS271) 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 schneidmittelbesetzten 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.

BESTÄTIGUNGSKOPIE Da Silizium ein extrem hartes und sprödes Metall ist und zudem in der Herstellung sehr teuer ist, ist der Verlust beim Sägen durch Kerbschneidgut und Ausschuss unbedingt zu minimieren. Um konstante Sägeleistungen zu erzielen und die mit dem Silizium in Kontakt stehenden Schneidmittel wie Drähte, Bänder und Scheiben nicht zu überhitzen, kommt bei allen Schneidverfahren eine Kühlflüssigkeit zum Einsatz. Diese übernimmt je nach Sägetyp neben der Kühlleistung auch noch weitere Aufgaben wie den Transport des Schneidmittels, z.B. Diamant- oder Siliziumcarbidpulver, bei auf Slurries basierenden Drahtsägen, dient 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 Oberflächenbeschaffenheit der mittels Drahtsägen in dünne Scheiben geschnittenen Wafer ist entscheidend für die Qualität der daraus herstellbaren Produkte für die Halbleiter- und Photovoltaikindustrie. Eine Nachbearbeitung von Oberflächenunregelmässig- keiten ist kostenintensiv und wegen der geringen Schichtdicke und Sprödigkeit der Wafer nur beschränkt möglich.

Insbesondere bei Drahtsägen mit Feldern aus schneid mittelbesetztem Draht führt die aus den parallelen Schneidkerben geförderte und mittels der Kühlflüssigkeit an den Drähten haftende Schneidspäne zum zeitweiligen und unregelmässigen Versatz einzelner oder weniger Drähte und somit zu Unregelmässigkeiten der Schnittoberfläche, wenn die Schneidspäne in die Rillen der Drahtführungsrollen gelangt. Üblicherweise wird daher das Drahtband mit der Kühlflüssigkeit berieselt, um die Flüssigkeit aufzutragen und Schneidspanreste vom Draht vor dem Erreichen der Drahtführungsrollen

abzuwaschen. Dennoch kommt es bei diesen Berieselungsverfahren immer noch häufig zu Drahtauslenkungen.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, neue und vorteilhafte Vorrichtungen und Verfahren für Drahtsägen mit schneidmittelbesetztem Drahtfeld zur Verfügung zu stellen, insbesondere solche Vorrichtungen und Verfahren, die durch Schneidspäne verursachte Drahtauslenkungen und damit verbundene Oberflächenunregel- mässigkeiten im Produkt verringern oder sogar ganz vermeiden. Insbesondere sollen diese Verfahren zu verbesserten Produkten, insbesondere Siliziumwafern führen, deren Oberflächen vorteilhaft zur Verwendung in Halbleiterprodukten wie Computerchips und Photovoltaikanlagen geeignet sind.

Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt durch die Bereitstellung einer Drahtsäge mit schneidmittelbesetztem Drahtfeld gelöst, bei der wenigstens eine Düse die Schneidspäne vom Drahtfeld wenigstens über die Breite der Schnittfläche des Drahtfeldes mit Flüssigkeit abstrahlt.

Es wurde unerwartet festgestellt, dass das Abstrahlen der Drahtfeldoberfläche mit Flüssigkeit unter Druck im Gegensatz zum üblichen Berieseln zu einer deutlichen

Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit der Wafer führt. Dies ist wohl auf den geringen Anteil von Schneidgut in den Rillen der Führungsrollen zurückzuführen.

Die wenigstens eine Düse kann oberhalb und/oder unterhalb des Drahtfeldes angeordnet sein. Vorteilhaft ist sie oberhalb des Drahtfeldes angeordnet.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Düse aussen, seitlich von wenigstens einer der, vorzugsweise beiden, Drahtführungsrollen angeordnet. Die wenigstens eine Düse strahlt somit von aussen links und/oder rechts auf die drahtführende Rundfläche der Drahtführungsrolle(n). Diese seitliche, aussenseitige Anordnung vermeidet, dass an der Düse haftender sowie von der Düse abgestrahlter Schmutz und Späne auf das Drahtfeld fallen.

In einer besonders bevorzugten und vorteilhaften Ausführungsform ist die wenigstens eine Düse zwischen dem oberen und dem unteren Drahtfeld sowie den Drahtführungsrollen angeordnet und strahlt das untere Drahtfeld vorzugsweise zur Mitte des Drahtfeldes hin ab. Dabei ist der vertikale Anstrahlwinkel vorzugsweise 10 bis 70 Grad und mehr bevorzugt etwa 45 oder etwa 60 Grad zum unteren Drahtfeld hin und der horizontale Anstrahlwinkel zur Laufrichtung des Drahtfeldes vorzugsweise 0 Grad (d.h. parallel zum Drahtfeld), und der Druck der Flüssigkeit auf das Drahtfeld beträgt vorzugsweise 0,5 bis 10 bar, mehr bevorzugt 1 bis 5 bar und am meisten bevorzugt etwa 1 ,5 oder etwa 2 bar. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die wenigstens eine Düse entlang des gesamten Drahtfeldes zwischen den Drahtführungsrollen und dem Schneidgut angeordnet sein, solange die wenigstens eine Düse so positioniert ist, dass sie bei Betriebsdruck die Schneidspäne vom Drahtfeld wenigstens über die Breite der

Schnittfläche des Drahtfeldes mit Flüssigkeit abstrahlt.

Die Position der Düse zum Drahtfeld wird hierin somit vorzugsweise durch die

Abstrahlfläche/-wirkung auf dem Drahtfeld und nicht durch die absolute Position der Düse(n) definiert. Jedoch ist die wenigstens eine Düse üblicherweise in enger räumlicher Nähe zur Abstrahlfläche auf dem Drahtfeld angeordnet, um Druckverluste zu vermeiden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die wenigstens eine Düse so angeordnet, dass sie die Schneidspäne vom Drahtfeld im Bereich der Mittelachse bis zur Innenkante der Drahtführungsrolle abstrahlt. Dabei muss die Schneidspäne nicht vom gesamten genannten Bereich des Drahtfeldes, sondern nur wenigstens über die Breite der Schnittfläche des Drahtfeldes mit Flüssigkeit abgestrahlt werden, so dass die

Kontaktstelle des Drahtfeldes zu der Drahtführungsrolle möglichst frei von Schneidgut ist.

Der oben genannte Übergangsbereich des Drahtfeldes zur Drahtführungsrolle beginnt dort, wo das Drahtfeld erstmals direkt über der Innenkante der Führungsrolle liegt, und endet dort, wo das Drahtfeld mit der Führungsrolle in Kontakt tritt, üblicherweise oberhalb der Längsachse der Rolle. Dementsprechend ist die Breite dieses Bereiches der Radius der Führungsrolle.

Der genannte Übergangsbereich hat sich als besonders vorteilhaft zum Abstrahlen des Schneidgutes mit Düsen herausgestellt, da der Druck der Düsen wegen der Distanz zum Schneidgut keinen nennenswerten Einfluss auf die Ausrichtung des Drahtfeldes im Schneidgut mehr hat und zudem das Drahtfeld bereits derart durch die Rillen der Führungsrollen stabilisiert wird, dass ein erheblicher Abstrahldruck ausgeübt werden kann, der das Drahtfeld optimal reinigt, nicht aber zum Versatz der Drähte führen kann.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine Düse wenigstens auf der vom Schneidgut abführenden Seite angeordnet, da dort die neue Schneidspäne anfällt. Jedoch kann auch wenigstens eine, z.B. zusätzliche Düse auf der dem Schneidgut zugewandten Seite vorteilhaft sein, um Reste von Schneidgut zu beseitigen oder im Falle von alternierenden Laufrichtungen des Drahtfeldes.

Daher betrifft die erfindungsgemässe Drahtsäge auch solche, bei denen wenigstens zwei Düsen die Schneidspäne vom Drahtfeld, vorzugsweise im Bereich der Mittelachse bis zur Innenkante der vorzugsweise zwei Drahtführungsrollen abstrahlen.

Die wenigstens eine Düse der erfindungsgemässen Drahtsäge strahlt die Schneidspäne vom Drahtfeld wenigstens über die Breite der Schnittfläche des Drahtfeldes mit Flüssigkeit ab, d.h. vor dem Kontakt der Schneidspäne mit den Drahtführungsrollen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der vertikale Anstrahlwinkel der Düse(n) zum Drahtfeld 90° (senkrecht) oder weniger (spitz), vorzugsweise 0 bis 70 oder 10 bis 60°, mehr bevorzugt 15 bis 55° oder 20 bis 50°, am meisten bevorzugt etwa 60° oder etwa 45°. Der vertikale Anstrahlwinkel ist der Winkel, in dem die Flüssigkeit auf das Drahtfeld trifft. Ein spitzer Winkel ist wegen seiner gerichteten schiebenden Wirkung auf die

Schneidspäne bevorzugt.

Die Flüssigkeit kann parallel zur Laufrichtung des Drahtfeldes oder aber seitlich versetzt zur Laufrichtung des Drahtfeldes aufgestrahlt werden, um die Schneidspäne in eine einzige Richtung seitwärts vom Drahtfeld abzulenken. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der horizontale Anstrahlwinkel der wenigstens einen Düse zur Laufrichtung des Drahtfeldes 0 bis 60°, vorzugsweise 0 bis 45°, mehr bevorzugt 0 bis 30°, am meisten bevorzugt 0 bis 15°. Je spitzer der Winkel, desto geringer sind die seitwärts auslenkenden Kräfte auf das Drahtfeld.

Die wenigstens eine Düse kann in Richtung Schneidgut (nach innen) oder in Richtung der Drahtführungsrolle (nach aussen) ausgerichtet sein. Vorzugsweise ist die wenigstens eine Düse in Richtung des Schneidgutes ausgerichtet und die Flüssigkeit daraus strahlt die Schneidspäne in Richtung des Schneidgutes ab.

Die wenigstens eine Düse kann im Abstand zum Drahtfeld, aber auch im vertikalen oder horizontalen Anstrahlwinkel fixiert oder variabel einstellbar sein und optional auch diskontinuierlich oder kontinuierlich in der Stellung variiert werden. Zum Beispiel kann die wenigstens eine Düse kontinuierlich im vertikalen Winkel zwischen 90 und 30° variieren und/oder oder periodisch die Flüssigkeit in einer Richtung seitwärts vom Drahtfeld ab- strahlen. Der Abstand der wenigstens einen Düse zum Drahtfeld sowie die vertikale und horizontale Ausrichtung zum Drahtfeld hängt u.a. von der Düsengeometrie, dem Flüssigkeitsdruck, der vom Drahtfeld transportierten Schneidspäne in Menge und Adhäsionskraft am Drahtfeld, etc. ab. Der Fachmann wird diese je nach Vorgabe des Schneidvorgangs optimieren.

Vorzugsweise kann die wenigstens eine Düse so manuell oder automatisch verstellt werden, dass Sie zur Vorreinigung der geschnittenen Wafer in der Drahtsägevorrichtung eingesetzt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die erfindungsgemässe Drahtsäge dergestalt, dass der vertikale Anstrahlwinkel und/oder der horizontale Anstrahlwinkel der wenigstens einen Düse variable sind und vorzugsweise beim Schneiden variiert, mehr bevorzugt beim Schneiden periodisch oder kontinuierlich variiert werden.

In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform sind der vertikale Anstrahlwinkel etwa 45° oder etwa 60° zum Drahtfeld und/oder der horizontale Anstrahlwinkel etwa 0° der wenigstens einen Düse. Dabei ist die wenigstens eine Düse vorzugsweise in Richtung Schneidgut, d.h. nach innen zur Drahtfeldmitte ausgerichtet.

Die erfindungsgemässe Drahtsäge unterscheidet sich auch von denen des Standes der Technik, dadurch dass wenigstens eine Düse eine Flüssigkeit unter Druck wenigstens über die Breite der Schnittfläche des Drahtfeldes auf das Drahtfeld aufträgt. Der Flüssigkeitsdruck auf das Drahtfeld sollte ausreichend sein, um die unerwünschte Schneidspäne vom Drahtfeld vor dem Kontakt mit den Drahtführungsrollen gerichtet abzustrahlen. Der dazu notwendige Flüssigkeitsdruck hängt demnach ganz eindeutig von dem Abstand Düse-Drahtfeld und dem vertikalen und horizontalen Anstrahlwinkel ab. Der Begriff Abstrahlen im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Flüssigkeitsdruck die Schneidspäne gerichtet vom Drahtfeld im Sinne eines flüssigen Abziehers abstreift.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Druck, den die Flüssigkeit auf das Drahtfeld im direkten Kontaktbereich (Auftrefffläche) ausübt, im Bereich zwischen 0,5 und 10 bar, vorzugsweise 1 und 10, mehr bevorzugt 1 und 5, noch mehr bevorzugt 2 und 5 bar, am meisten bevorzugt 2 und 4 bar. Als Druck ist hierbei der mittlere Druck im direkten Kontaktbereich (Auftreffläche) zu verstehen.

Für die erfindungsgemässen Drahtsägen mit schneidmittelbesetztem Drahtfeld kommen als am Draht fixierte Schneidmittel vorzugsweise solche zum Einsatz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Siliziumcarbid, Diamant und Borcarbid vorzugsweise

Siliziumcarbid und Diamant, am meisten bevorzugt Diamant ist. Für Drahtsägen mit „Slurry-Läpp"-Suspensionen sind Flüssigkeitsdüsen im Sinne der Erfindung weniger geeignet, das diese ansonsten das Schneidmittel von Draht entfernen würden.

Die in der wenigstens einen Düse eingesetzte Flüssigkeit ist neben der mechanischen, die Schneidspäne abtransportierenden Wirkung vorzugsweise auch zur Kühlung, Schmierung und Spülung des Schneidgutes geeignet. Vorzugsweise ist sie im Wesentlichen wässrig und umfasst vorzugsweise Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Gleit- oder Schmiermitteln, Viskositäts- oder Thixotropie-vermittelnden Substanzen, Korrosionsschutzmitteln, Stabilisatoren, Konservierungsmitteln, EP- Zusätzen (extreme pressure Additive), Emulgatoren, Lösungsvermittlern.

Der Begriff„Breite der Schnittfläche" bezeichnet die Breite des Drahtfeldes, die durch das Schneidgut geführt wird. Die Flüssigkeit aus der wenigstens einen Düse sollte wenigstens diese Breite des Drahtfeldes von Schneidspäne befreien.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe mono- und polykristalliner Siliziumkristalle, Keramiken, Saphir und Germanium, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Feststoff durch das Drahtfeld einer erfindungsgemässen Drahtsäge durchgeführt, d.h. bzw.

geschnitten wird.

Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung einer erfindungsgemässen Drahtsäge zum Schneiden von harten, vorzugsweise spröden Feststoffen, vorzugsweise Metallen und Halbmetallen, vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe mono- und polykristalliner Siliziumkristalle, Keramiken, Saphir und Germanium, insbesondere mono- oder polykristallinem Silizium zur Herstellung von Siliziumwafern. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von nicht beschränkend auszulegenden Beispielen und Figuren erläutert.

Figuren

Fig. 1 zeigt schematisch eine Drahtsäge (1) mit schneidmittelbesetztem Drahtfeld (2), das zwei Führungsrollen (3a, 3b) umläuft, bei der das quaderförmige Schneidgut (4) von oben durch das Drahtfeld (2) geführt wird. Es sind zwei Düsenleisten (5a, 5b) beidseitig vom Schneidgut (4) mit Längsachse quer zur Schneidrichtung (8) und parallel zu den Führungsrollen (3a, 3b) oberhalb des Drahtfeldes (2) im Bereich (6, Radius) der Mittelachse (7) bis zur Innenkante (8) der Drahtführungsrolle angeordnet, deren Düsen die Flüssigkeit als überlappende Kegel auf das Drahtfeld (2) auftragen und dieses so durch Abstrahlen mit Druck von anhaftender Schneidspäne befreien.

Figs. 2a bis 2c sind Grafiken, die die Messergebnisse von Siliziumwafern zeigen, die entsprechend den Drahtsägeausführungen mit Rieselfunktion bzw. Düsen der Figuren 3a bis 3c im Beispiel geschnitten wurden. Die Grafik oben links zeigt jeweils die mittlere Waferdicke (Dicke). Die Grafik oben rechts zeigt jeweils die Dickenvariation innerhalb des gemessenen Wafers. Die Grafik unten links zeigt jeweils die tiefe der Sägespuren innerhalb von 1 mm. Die Grafik unten rechts zeigt jeweils die Sägespuren innerhalb von 5 mm.

Fig. 2a zeigt die Messergebnisse bei Bestückung der Drahtsäge mit beidseitigen Düsenreihen und Rieselfunktion (Standarddüsen in Standardposition) gemäss Fig 3a.

Fig. 2b zeigt die Messergebnisse bei Bestückung der Drahtsäge mit beidseitigen Düsenreihen mit einem Druck von 1 ,5 bar in einem vertikalen Winkel von 45° zum Drahtfeld und einem horizontalen Winkel von 0° (parallel zum Drahtfeld) gemäss Fig. 3b.

Fig. 2c zeigt die Messergebnisse bei Bestückung der Drahtsäge mit beidseitigen Düsenreihen mit einem Druck von 1 ,5 bar direkt vor der Waferschublade auf die Drahtführungsrollen in einem vertikalen Winkel von 60° zum Drahtfeld und einem horizontalen Winkel von 0° (parallel zum Drahtfeld) gemäss Fig. 3c.

Figs. 3a bis 3c zeigen Drahtsägeanordnungen, mit denen die in den Figuren 2a bis 2c gezeigten Ergebnisse erarbeitet wurden. Fig. 3a zeigt das Photo einer konventionellen Drahtsäge mit üblicher beidseitiger Rieselanordnung, insbesondere das hexagonale Schneidgut (4), einen polykristallinen Ingot, der an der sich langsam senkenden Schneidgutaufnahme (10) hängt, und die beiden Rieselröhren, aus denen Kühl- und Spülwasser über Leitbleche auf das Drahtfeld (2) läuft.

Fig. 3b zeigt das Photo der konventionellen Drahtsäge von Figur 1 ohne Rieselanordnung, aber mit beidseitiger Düsenanordnung (5) mit einem Vertikalanstrahlwinkel von etwa 45 Grad zum Drahtfeld (d.h. zur Horizontalen), einem Horizontalwinkel von 0 Grad (parallel zum Drahtfeld) mit Ausrichtung in Richtung Schneidgut (4) an der Schneidgutaufnahme (10).

Fig. 3c zeigt das Photo der konventionellen Drahtsäge von Figur 1 ohne Rieselanordnung, aber mit zwei Düsenanordnungen (5) mit einem Vertikalanstrahlwinkel von etwa 60 Grad zum unteren Drahtfeld (d.h. zur Horizontalen), einem Horizontalwinkel von 0 Grad (parallel zum Drahtfeld) mit Ausrichtung in Richtung untere Drahtfeldmitte (2), wobei sich diese Düsenanordnungen (5) direkt vor bzw. an der Waferschublade befinden, die die Drahtführungsrollen vom Schneidraum abgrenzt. Das Schneidgut (4) wird im Betrieb von oben durch das obere Drahtfeld abgesenkt und so geschnitten.

Beispiel - Schneiden von Siliziumwafern mit diamantbesetzter Drahtsäge mit erfindgunsgemässen Flüssigkeitsdüsen

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 einer der zwölf Bricks mittels einer Drahtsäge vom Typ DS 265 (als Diamantdrahtsäge ausgeführt, 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 pm, Durchmesser des Kerndrahts = 120 pm,) in Wafer mit einer Breite von 200 pm geschnitten. Als Kühlmittel wurde Stadtwasser mit 5 % üblichen Additiven (TP714 , Meyer-Burger, Steffisburg, Schweiz) mit einem pH-Wert von 7,2 eingesetzt. Geschnitten wurde im Pendelmodus, d.h. ca. 1000 m vorwärts und 900 m rückwärts, so dass kontinuierlich 100 m Neudraht eingefügt wurden. Alternativ kann auch kontinuierlich mit derselben Geschwindigkeit von 14 m/s geschnitten werden. Der Vorschub betrug 1 mm/min. Das Kühlmittel durchlief während des Schneidprozesses verschiedene Filterstufen, 20 pm Fliessband, 10 pm Beutelfilter und anschliessend 5 pm Filterpatronen. Ein Schnitt dauerte ungeachtet der Länge der Bricks je nach Rezept etwa drei Stunden.

Die fertig geschnittenen Wafer wurden anschliessend aus der Sägevorrichtung entnommen, in sauberes Kühlmittel gleicher Konzentration (5% Volumenprozent, pH-Wert wie zuvor) getaucht und zur Vorreinigung transferiert. Hier wurde die Klebstelle wie üblich mit Essigsäure bei 40°C entfernt und die Wafer dann durch eine übliche Reinigungsanlage geführt (Schmid Wafer Reinigungs Anlage, Gebr. Schmid GmbH + Co., Freudenstadt, Deutschland). Danach wurden die sauberen und trockenen Wafer mittels einer dafür üblichen Vorrichtung (Messanlage HE-WIS-04 Henneke Systems GmbH, Zülpich, Deutschland) inspiziert und auf geometrische Qualitätsmerkmale untersucht.

Es wurden insgesamt drei Drahtsägesysteme mit Flüssigkeitsdüsenanordnungen untersucht,

(i) eine Standardanordnung mit beidseitigen Düsenreihenanordnungen und Rieselfunktion (Standarddüsen nach unten gerichtet (90°), Standardposition über dem Drahtfeld zwischen Führungsrollen und Brick (Photo in Fig. 3a, Ergebnisse in Fig. 2a);

(ii) eine erfindungsgemässe Anordnung mit beidseitigen Düsenreihenanordnungen mit einem Flüssigkeitsdruck von 1.5 bar in einem vertikalen Winkel von 45° zum Drahtfeld in Richtung Schneidgut (Brick) ausgerichtet und einem horizontalen Winkel von 0° (parallel zum Drahtfeld) mit den Sprühdüsen in der Standardposition über dem Drahtfeld zwischen Führungsrollen und Brick (Photo in Fig. 3b, Ergebnisse in Fig. 2b); und

(iii) eine erfindungsgemässe Anordnung mit beidseitigen Düsenreihenanordnungen mit einem Flüssigkeitsdruck von 1 ,5 bar direkt vor bzw. an der Waferschublade in Ausrichtung zur Mitte des unteren Drahtfeldes (Richtung Schneidgut) mit einem verti- kalen Winkel von 60° zum Drahtfeld und einem horizontalen Winkel von 0° (parallel zum Drahtfeld) ausgerichtet. (Photo in Fig. 3b, Ergebnisse in Fig. 2b).

Die Ergebnisse der mit diesen Drahtsägen mit Riesel- und Düsenanordnungen geschnittenen Wafer sind in den Figuren 2a bis 2c grafisch zusammengefasst.

Bei den mit der Standardanordnung mit Rieselfunktion (Fig. 3a) geschnitten Wafern ist insbesondere die grosse Streuung der Messwerte hin zu den Blockenden auffällig, was scheinbar auf die zu den Blockenden grösser werdenden Wasserturbulenzen zurückzuführen ist.

Im Vergleich zur Anordnung in Fig. 3a wird mit den Sprühdüsen der Anordnungen 3b und 3c wesentlich weniger Wasser auf das Drahtfeld aufgebracht, was zu einer Reduktion der Turbulenzen an den beiden Blockenden führt. Das Drahtfeld läuft zudem ruhiger was eine geringere Streuung der Werte der mittleren Dickenvariation, der Sägespuren innerhalb von 1 mm und der Sägespuren innerhalb von 5 mm zur Folge hat.

Im Vergleich zu den Drahtsägeanordnungen der Figs. 3a und 3b fällt bei den Ergebnissen der Anordnung von Fig. 3c die wesentlich geringere Abweichung der Dicke und der Dickenverteilung auf. Dies wird erreicht, indem die Flüssigkeit von innen auf das untere Drahtfeld in Richtung Drahtfeldmitte gesprüht wird. Die Drahtführungsrollen werden so besser gereinigt, was sich in der geringeren Verteilung niederschlägt.