拉晶过程中几种异常情况及处理方法

在拉晶过程中，有时会发生下列一些异常情况，需要及时、正确地加以处理。

1.挂边或搭桥 装料间隙较大，从而增加了料的总高度，或者没有装成“山”形，坩埚上壁接触硅料较多，加上熔料时，没有及时下降坩埚位置或下降坩埚位置不够，于是坩埚底部和坩埚中部的料已熔化，上面的温度接近熔点而又不够熔化，结果软化后在硅料的挤压下粘在坩埚壁上，造成挂边，甚至搭桥。

小块料挂边，在径向长度不大的情况下，可以不作处理。如果径向长度较大，在拉晶过程中，会粘附上很多挥发物，时而会掉进埚里，破坏单晶生长，必须处理。挂边与搭桥的处理方法：降低坩埚位置（不能降到下限位），转动坩埚，将挂边处转至热场中温度较高的一方（一般在两边电极的方位），升高功率，让挂边处硅料迅速熔化。注意观察液面动态，发现液面有“开埚”迹象时，可多充入些氩气，减少排气量，增加炉内压力，防止“硅跳”。一旦硅料落入液体中，应立即降温，并升起坩埚。如果设备经常发生挂边或搭桥，就要考虑以下情况：

1）装料量是否过多。

2）保温罩、保温盖的厚度是否不够，功率损失大否。

3）加热器的功率是否偏小，影响功率。

4）加热器的高度是否不够高，造成熔料时坩埚位置偏高。

5）托碗底部保温是否太差。(www.xing528.com)

2.坩埚裂缝 熔料时突然发生坩埚裂缝，要立即降温停炉，否则一旦漏料将造成事故，损失严重。拉晶时发生坩埚裂缝，要根据情况处理。如果裂纹深入到液体中，应立即降温停炉；如果裂纹未深入到液体中，可以维持现状，观察发展趋势，有时裂缝不再前进，这样单晶就保住了。

凡是需要降温停炉时，要将坩埚升至最高处。这样可以防止结晶后坩埚炸裂，胀破加热器。如果已经发生漏料又未及时发现，这时可能坩埚既无法转动，也无法升降。这时只好维持现状，严禁强行转动和升降坩埚，但可以在结晶完毕后，保持一定温度，让硅料慢慢降温，争取不胀破加热器。有时在拉晶进程中未发现裂纹，但已经漏料了。这时由于坩埚底部漏了，有经验的拉晶者可以从液面高度的变化、直径控制的变化、托碗外形的变化等迹象，判断出来漏料了。刚开始时较慢，一旦托碗底部被熔料蚀穿，就漏得较快，烧坏部件。

3.突然停水、停电 单晶炉在开炉过程中，发生停水（但没有停电），炉壁、炉盖、电极、坩埚轴会迅速升温，其他水冷部位也会升温。水温升高，变成高压蒸气，会冲破薄弱环节，如塑料水管、窥视孔玻璃等部件，密封件在高温灼烧下变脆、烧焦，发生漏气，电极、埚轴、炉底等甚至被烧坏，损失非常惨重。一旦发生水温报警、欠水报警，应立即排除故障，保持水流畅通，若不能及时排除时，应停炉。发生停水时，设备的安全系统会自动切断加热电源。发生停水事故，主要原因是循环水泵缺相或抽不上水等原因造成的，这时应立即开启备用水泵供水；如果是停电引起的，备用水泵也没有电，这时应立即将备用自来水打开供水。

单晶炉在开炉过程中发生停电，但没有停水，应根据炉内的现状、停电过程的长短，采取不同的方法和步骤进行处理，原则是将损失降到最低。瞬间停电又立即送电的，因为只有几秒钟，这时什么都来不及做就来电了，应立即检查恢复停电前的工艺状态，并进行干预，使工艺正常进行下去。如果晶体断苞，则根据长短区别处理。如果停电时间较长，液面都快结晶了，则应先关闭真空间，并手动摇柄将坩埚下降，使液面脱离晶体，同时关闭氩气阀。来电后，如果埚内液体刚结晶完，还没有危险及坩埚时，可送电加热，熔化硅料；已经提起的晶体，可根据不同长度区分别对待，或回熔或取出。如果没有拯救的必要和可能性，则按停炉程序进行停炉。

4.突然漏水、漏气 在拉晶过程中，如果突然发生窥视孔玻璃炸裂，冷却水就会进入炉膛，变成蒸气。这时必须立即停止加热器电压，关掉机械泵电源；然后将窥视孔进水管卡死，不让水流进炉膛；关小供水压力，关闭氩气阀门，关闭真空阀。如果某个密封部位或某个薄弱环节（如波纹管）等被烧坏，会造成大量漏气，空气进入炉膛，造成硅液氧化，烟雾缭绕。这时就立即停机械泵，避免大量高温气流经过抽空管道，烧坏管道及机械泵。接着停加热电源，关闭氩气阀门，关闭真空阀；最后将各旋钮回零，关闭控制电源。漏水后的整个炉膛、管道、机械泵、密封、阀门等处的水迹必须清除干净，用无水乙醇去水，并用热风机吹干；已沾水的石墨件要烘干，氧化严重的石墨件弃之不用，还能使用的也要用砂纸去除表面氧化层。漏气后的炉膛，要清除挥发物，严重粘附的要用细砂纸擦掉，现出光亮平滑的金属面。重新安装后（包括机械、热场等）抽真空，保证真空度合格，各运转系统，各电气系统合格后，方可进行生产。

一般性的漏水，会在加热后不久，真空突然下降，多数发生在焊缝上，如窥视孔的矩形柜、喉口、炉膛下边沿焊缝，炉膛上边沿焊缝等处，漏水点周围的颜色稍有差异，要仔细查找。可在加大水压的情况下抽真空，然后观察疑点上是否有小水珠渗出；确定后，要排尽漏水点内的冷却水，并用同型号的焊条，由经验丰富的焊工进行补焊。补焊后要清擦干净，通水检验，再真空检验。都没有发现漏水迹象后，才可以投入拉晶。