石英坩埚使用中的常见问题(变形)

石英坩埚使用中的常见问题(变形)

1、产生变形的原因

1.1、装料方法不当

1.1.1、在液位线上的料与石英坩埚的接触呈面接触状态，这在熔料过程中容易发生挂边导致坩埚变形。

1.1.2、坩埚最上部全部装了碎小细料，这在熔料时易发生下部已溶完，上部呈结晶状态而造成坩埚变形。

1.2、熔料方法不当

目前在太阳能单晶生产中，普遍都采用热屏工艺，而热屏使用一般又分为上挂式和下放式两种，由于熔料方法不当造成变形的原因有以下二种

1.2.1、在上挂式热屏中如采用上部先熔法，即将埚位先降至最低位，让上部料先熔，这种方式极易在熔料过程中产生石英坩埚变形。

1.2.2 、再下挂式热屏中一般上部不容易变形，但如果上部硅料融化下沉后如不及时将埚位上升，石英埚底部极易鼓包变形。

1.3、溶料功率不当

温度对石英埚变形的影响主要有以下二点。

1.3.1、温度过高

由于硅熔点为1420℃，一般的熔料温度在1550~1600℃左右，如果熔料温度过高，在熔料过程中极易发生变形。

1.3.2、温度过低

当熔料温度偏低时，坩埚上部的料与埚壁接触处易发生似熔非熔的状态，当下部料熔完上部已挂边的块料将石英坩埚下拉二发生变形。

1.4 原材料问题

原料质量参差不齐，齐所含杂质远高于原始多晶，酸洗工艺不尽完善，这对坩埚的正常使用影响也非常大，主要表现在容易发生严重析晶。

1.5 石英本身存在质量问题

1.5.1、石英坩埚在生产，清洗，包装中受到沾污发生析晶（包括液位线以上的部分）这样

石英坩埚原有的厚度会减薄，强度也随之下降，容易发生变形。

1.5.2、石英坩埚原有厚度太薄，强度不够，也易发生坩埚变形

1.5.3、在放臵石英坩埚和装填硅料的过程中由于操作不当坩埚受到沾污也会造成变形。

2、石英坩埚变形对拉晶的影响

石英坩埚变形后，轻则影响正常拉晶，严重时将无法拉晶。

2.1、石英坩埚变形后，在拉晶过程中随着埚位的上升，石英坩埚变形的凸出部分将碰撞到导流筒，影响或无法继续正常的拉晶。

2.2、溶料中发生挂边造成的石英坩埚变形，坩埚上口向内凸出过多，当溶完料埚位上升到正常引晶位臵时，已碰撞到导流筒，这将直接导致不能拉晶的严重后果。

2.3、溶料中发生鼓包且鼓包较大时，在拉晶过程中随着液位的下降，鼓包会渐渐露出液面，这时已经拉出的晶棒会碰擦鼓包，如不及时停炉会发生晶棒跌落的严重事故。

3、防止变形的方法和措施

在单晶生产的过程中，防止变形的方法和措施有以下几个方面。

3.1 装料

3.1.1、装填块料时，在液位线以下，应尽量装的密实一些，在中下部块料和埚壁应采取面接触为好。在液位线以上的块料应以点接触面为好，以免在溶料中发生因挂边而将石英坩埚向内拉弯造成变形。

3.1.2、在装填细小碎料时，应尽量将小料装入坩埚的中下部，不要在坩埚的最上面全部倒入碎料，在装料时可留部分块料放在小料的最上面。这样当下部原料溶完时，上部的块料靠自身的重力将碎料一起带下去。

3.2、溶料方法

在溶料方法上，应根据热屏吊挂的方式采取相应的措施来避免因溶料方法不当而发生变形。

3.2.1 上挂式热屏所采用的加热器的热区一般较短，溶料时应先将埚位放在高位，让底部先溶待下部料溶化一部分，上部的料下沉后立即将埚位下降，这种溶料的方法可最大限度地避免下部硅料已溶完，上部硅料发生挂边的现象。

3.2.2 下放式热屏所采用的加热器较高，由于热屏在装完料时已放臵好，此时的埚位已下

降到底部，熔料时上部先溶，一般不易发生挂边，坩埚上部一般也不会发生变形。这可最大限度地避免坩埚底部鼓包的发生。

3.3、溶料温度方面

下表为不同热场所采用的熔料功率和时间以供参考。

3.4、其他方面

除了上面几项是防止变形的措施外，其他还应注意的一些因素有以下几点：

3.4.1、避免和减少析晶的发生

3.4.2、选用合适单晶生长的原材料

3.4.3、选用厚度符合要求的石英坩埚

3.4.4、采用正确的原料处臵工艺并严格按照工艺规程认真操作

3.4.5、在放臵石英坩埚和装填硅料时应严格按照操作规程认真操作