生产事故案例分析(新版)

本次事故具体现象： 1）拉晶过程中无异常,第一段断线提出后,第二段引晶放肩时出现 电极故障报警。
2）电极故障报警后,发现液面抖动,怀疑三瓣埚裂开。 3）为防止漏硅,经同意停炉。 4）拆炉后,三瓣埚明显裂开一块，取出石英坩埚后，另外两块也破 裂。 5）加热器一处有明显的朝外张开，是造成电极故障报警的主要原 因。
③ 误操作，如误升坩埚，导致坩埚伸入导流筒中导致结晶掉棒。
典型案例
21#掉棒事故
图2-2-7
图2-2-8
图2-2-9 事故原因：埚跟过快、热场装配未对中致使液面与导流筒粘连结晶 至晶棒，扭断籽晶，晶棒掉入埚内。
注：结晶掉棒几个关键的特点：
① 晶棒一般从细颈处拧断； ② 导流筒内壁溅硅较少； ③ 拆炉后查看凝固的熔硅中有块状的结晶层； ④ 等经后期温度升幅较小，拉速波动较大，晶体直径有长大的趋 势。 典型案例： 0910245-12TC掉棒+漏硅事故
3）原料损耗，包括原料重新清洗损耗及费用，污染原料报废等；
4）设备受损，包括重锤报废，波纹管报废，炉体受损等。
表1-2 20吋热场主要石墨件采购价格
名称 石墨加热器 五瓣埚帮 主保温筒 副保温筒 下保温筒 热屏 石墨碳毡 价格（元） 37000 24500 39500 12500 9500 21500 600/kg
注：如果掉棒后，发生将石英坩埚砸坏的情况则会造成漏硅。同样
如果掉棒后采取不适当的操作也会造成漏硅，如不适当的升降埚位，回 熔等。 典型案例：N0903030-12TC掉棒漏硅事故 本次事故为炉内结晶导致掉棒，掉棒之前主操即发现炉内不熔物较 多，已经导致晶体摆动。在掉棒后主操采取了回熔的措施，在回熔40 分钟时漏硅。 在掉棒后，如果等经长度较短，通常在100mm内，炉内剩料较多 的情况下可以采取回熔措施，但必须确保掉棒时石英坩埚未受损伤，如 果等经长度超过100mm，则一般不允许回熔。另外掉棒后，必须立即 关闭埚升、埚转，一般不再进行升降埚位操作。
图2-3-5
图2-3-6
4）坩埚问题
因坩埚质量问题，出现严重变形，造成墩埚事故。此类事故一般出 现于实验坩埚，由于目前提纯炉台降低成本的需要，对石英坩埚的质量 有所放宽，在这样的情况下有可能出现因石英坩埚质量问题而导致墩埚 事故。
图2-3-7
5）设备问题
在拉晶过程中出现设备异常，如加热器跳闸、电控柜烧坏等导致墩 埚。 典型案例：N0910243-11TC（C15）墩埚事故 事故原因：电控柜后有两根线接触短路，造成电控柜断电。同时设 备部未能及时排除故障，给炉台送上电，造 成墩埚约33.5kg。 注意：在原料脏的情况下墩埚，很容易
生产事故案例分析
宁夏隆基技术工艺部培训材料系列（一）
欢迎各位同事参加本次培训
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第一部分：概述
1.1 案例来源 本次培训材料案例来源于2008.05~2009.07由技术工艺部整理 分析的生产事故报告。 【说明】生产事故的及时分析和整理是技术工艺部的日常工作之一 ，因此编写这个材料的目的也是分享我们前期在生产事故分析方面的经 验，以尽快促进我们技术员技术的积累和业务水平的提高。 1.2 数据分类
老籽晶在拉晶过程中承受晶体的重量，主要受力点即为钼销与籽晶插
槽的接触面，一旦老籽晶内部存在缺陷，将直接导致老籽晶从插槽的接触
面断裂。
晶体编号：0906077-10
测量籽晶直径12.08~12.12mm 籽晶直径明显偏细。 因此我们要求在籽晶使用前，特别 是圆形籽晶使用前，需要测量籽晶 直径，在直径满足要求的情况下才 能交付炉台使用。 图2-2-5
680
3500 1800 320 160 160 60 94180 约180000 10000 282180
第二部分：生产事故分析
2.1 概述 2.1.1 材料组织原则：按照事故分类介绍。 1）事故定义 2）发生原因分析 3）事故现象描述 4）处理措施（现场解决方法） 5）纠正预防措施（长期解决方法） 2.1.2 目的 1）借鉴警示 2）明确原因 3）提供方法
温幅度慢的问题，必要时进行手动补温；引晶时严格按照作业指导书要
求的标准进行操作，避免引晶过细及在细颈上粘连杂质。
图2-2-10 从图片上可见细颈处有明显的杂质，导致细颈强度降低。
3）重锤问题
重锤钼夹头内壁有烧结物突起或缺陷（凹坑，夹头与重锤连接松
动，钼夹头内同心度不好）等，导致等径过程中籽晶受损而掉棒。 说明：出现过同一炉台连续掉棒的现象，检查重锤钼夹头发现有缺
陷（夹头松动，钼夹头内壁有烧结物），在更换后正常。如一车间67#
炉，在两周内掉了三支晶棒，在更换重锤后正常。
图2-2-11 图2-2-12 重锤内壁有烧结物及钼夹头松动导致掉棒事故典型图片。杜绝此类 事故发生的办法主要为在合炉前对重锤内壁及钼夹头进行仔细检查。对 出现有上述异常的重锤需进行更换或将烧结物彻底打磨，使内壁尽量保 持光滑。
2.2.2 掉棒原因 统计数据：
原因不明 6% 重锤问题 23%
掉棒原因
人为原因 27%
籽晶问题 38% 原料问题 6%
1）籽晶问题
通常为老籽晶断裂，在检查炉台过程中无其他明显的异常。无违规 操作，拉速平稳，无结晶现象，检查钼夹头内壁无凸起等缺陷。籽晶质
量问题包括两个方面：a）籽晶尺寸不合乎要求，我们目前籽晶尺寸为
二次为3，根据操作工口述过程，给晶升慢速升晶体，但实际并没有给
晶升，却给了埚升慢速3mm/min。到发现时间有27分钟，埚升了 81mm,导流筒浸硅并结晶，被迫墩埚。
图2-3-4 从生长记录上可以看出主操在给晶升慢速时错给成埚升慢速。
3）三瓣埚帮破裂导致墩埚
在拉晶过程中三瓣埚帮发生破裂，导致墩埚。三瓣埚帮破裂会造成 等经过程中液面严重晃动，无法拉晶。
圆籽晶在钼夹头内的链接方式，
可见接触点为线接触，如果籽晶直径 偏细，则会减小线接触的长度，使受 力更为集中；如果籽晶本身有内伤， 则容易从最薄弱，受力最集中的部位 断裂，因此我们可以发现籽晶的断裂 均位于钼销与老籽晶斜面连接处。而 且籽晶在加工过程中，钼销连接斜面
的加工也是容易产生内伤的部位。
图2-2-6
鉴别方法：如发现液面异常晃动，则可停埚转检查，如在停埚转的
情况下液面晃动停止则基本可以判断三瓣埚帮已损坏。补救措施：在无 埚转的情况下如果剩料较多可尝试引晶拉多晶，尽量将原料提出，如果
剩料较少则不容易引晶，则可直接停炉。另外在无埚转的情况下拉晶时
间不能过长，否则容易造成漏硅。 典型案例：SG0905128-5墩埚事故
10%
1.3 生产事故损失简介
由于单晶硅材料制造成本的高昂，因此每一次生产事故均会造成巨 大的损失，因此尽量减少避免生产事故的发生，是我们降低成本的有效 途径之一。 生产事故损失成本构成简介： 1）材料加工成本，目前我公司材料加工成本为130~140元/Kg ； 2）石墨件及热场碳毡损耗（见表1-2）；
2）人为原因
主要包括以下几个方面： a）等经过程中结晶掉棒； 等经过程中结晶，是造成掉棒的主要原因之一。由于操作工在巡视 炉台的过程中未仔细观察炉内状况，在发生结晶后未作相应的处理，致 使结晶块粘连在晶棒上，最终导致掉棒。 等经过程中发生结晶有多种原因： ① 等经后期温补不够，炉内温度过低；
② 原料脏，爬硅结晶；
12.5±0.1mm，超过此尺寸的可视为不合格；b）籽晶在加工过程中 受内伤，造成强度下降，在晶棒达到一定重量后，造成掉棒。籽晶受到
内伤的情况，以目前我们的检验条件是无法判定的，但是从发生事故的
频次及供应商的考察来分析可以推断籽晶本身质量存在严重的缺陷。 注：本年度发生掉棒事件的频度远远大于去年，在同样的生产条件
1.2.1 本材料涉及整理生产事故报告98起。
1.2.2 生产事故分类
表1-1
事故分类 发生次数 百分比
掉棒（掉棒+漏硅）
墩埚（墩埚+漏硅） 漏硅 重锤及钢丝绳 其他
48
23 10 8 9
49%
24% 10% 8% 9%
事故分类
8% 9% 49% 24%
掉棒（掉棒+漏硅）ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ墩埚（墩埚+漏硅） 漏硅 重锤及钢丝绳 其他
2.2 掉棒（掉棒+漏硅）
2.2.1 定义
在等径或拆炉过程中，籽晶部位（老籽晶）或细颈部位断裂，造成 晶棒坠落的生产事故称为掉棒。如果在晶体坠落后同时造成石英坩埚损
坏而发生漏硅的生产事故称为掉棒+漏硅。由于这类事故均为掉棒引发，
因此归为一类。 【说明】新籽晶使用后需要与熔硅熔接，长出细颈才能够进行放肩 等径等操作，那么使用后的籽晶熔接面以上的部分就称为老籽晶。掉棒 中常说的老籽晶断裂主要指老籽晶上的钼销槽部分的断裂。 从前面统计数据可以看出掉棒在目前我们生产事故总数中所占比例 最大，因此是我们最迫切需要解决的问题！
4）原料问题
对于提纯料在使用过程中容易出现结晶，并且在拉晶过程中常出现 不熔物，不熔物与晶棒粘连或磕碰会造成晶体在炉内摆动，导致掉棒。 这也是我们拉提纯料时出现掉棒频率比拉单晶时高的原因。 典型案例：N0907025-4TC 掉棒事故，从拆炉后晶体表面看有 大量不溶物粘结在晶棒表面。
图2-2-13
图，解决了籽晶受力集中的问题，能够大大 提高籽晶的承重能力。目前正在尽快推进重 锤的技术改造，和锥形籽晶的使用。
图2-2-14
2.3 墩埚（墩埚+漏硅）
2.3.1 定义
由于异常情况导致拉晶不能继续进行，在原料剩余较多的情况下被 迫停炉的生产事故称为墩埚。
如果剩余原料较多，在停炉过程中冷却过程不当会进一步造成漏
晶的危险系数过大，因此采取停炉措施。
图2-3-1
典型案例：0812027-1TC墩埚事故、0812034-1TC墩埚事故 这两起事故原料均为N/A多晶粉沫（颗粒状）料。高温后电阻过低报警 停炉。拆炉时发现热场损坏严重，原因为坩埚腐蚀严重，有漏硅现象。
图2-3-2
图2-3-3
2）人为事故
a）装料不当，造成挂边，导致坩埚严重变形，被迫墩埚； 坩埚在变形严重的情况下，埚位不能升高，降低液面温度梯度，导 致引晶困难，容易结晶。另外为防止坩埚进一步损坏而造成漏硅，权衡 损失，选择墩埚。 b）埚升设定错误导致导流筒浸入熔硅中结晶墩埚； 典型案例：N0902048-1墩埚事故 事故原因分析：操作工改动后坩埚升速给了两次，第一次为0，第
硅。 2.3.2 墩埚原因
墩埚原因
原料问题 人为事故 4% 13% 三瓣埚裂 4% 坩埚问题 原因不明
18%
61%
1）原料问题
原料脏，特别是提纯料，在熔料过程中会严重腐蚀坩埚，造成渗硅 ，引起电阻过低报警，被迫停炉。在这种情况下如果继续加热，石英坩 埚将被腐蚀穿，导致漏硅，造成更大的损失。（补充粉末料在熔料过程 中造成墩埚的情况） 典型案例： N0903045-7墩埚事故 本次事故判断为原料清洗出现问题， 导致坩埚析晶腐蚀，由于考虑到继续拉
下出现这样有差异的结果，可以推断我们籽晶加工供应商的产品质量确
实出现了严重问题。因此目前技术工艺部已经开始着手开发新的籽晶供 应商。
图2-2-1 图2-2-2 分析过程：从拉晶曲线可以观察到在掉棒前晶体拉速运行平稳，无 明显摆动现象，从拆炉后凝固的熔硅表面看无明显的结晶块。
图2-2-3
图2-2-4
谨记：态度决定一切！
如履薄冰，如临深渊！
典型案例：表1-3 61#炉漏硅事故损失列表
损坏的石墨件(20吋)
三瓣埚一套 细石墨加热器一只 埚托一只
价值（元）
31000 47000 9500
隔热体
护底盘 护底压板 石墨电极2只 电极护套2只 石英护套2只 石墨螺丝+石墨盖 各2只 共计 原料损失约（按3000元/kg）算 下轴波纹管一只 总计
本次事故即为典型了结晶掉棒，掉棒后由于晶体的冲击及熔硅结晶
向下的挤压，导致漏硅。其主要现象完全吻合上述特点。
b）引细颈过细，导致强度不够掉棒；
典型案例：71#掉棒事故 本炉为提纯，掉棒后测量籽晶断裂处细颈直径3.2mm。 注：工艺要求提纯炉台细颈直径为5~8mm。 c）细颈上有杂质导致细颈强度不够掉棒； 典型案例：66#掉棒事故 杜绝人为原因导致掉棒的措施：必须加强炉台巡视，特别是在拉提 纯时，必须随时观察炉内是否有结晶现象；查看温度曲线，及时发现升
2.2.3 掉棒解决方案
技术工艺部提出的解决方法： 1）下达关于保护籽晶及钢丝绳的通知，并检查执行情况； 具体要求参考工艺通知《拉晶时上轴管理规定》及《提纯时引晶要 求》。 2）建议更换重锤； 3）检查籽晶直径，与钼夹头的配合是否合适； 3）更换籽晶供应商；
4）设计锥形籽晶（最终解决方案）。
我部门新设计的锥形籽晶及石墨夹头草