TDR-70B单晶炉使用说明书.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除TDR-70B单晶炉使 用 说 明 书西 安 理 工 大 学 工 厂西安理工大学晶体生长设备研究所2000年4月 目录（机械部分）1. 综述31.1概述31.2技术特征31.3主要技术规范51.4附件62 设备安装与要求：62.1设备的工作环境：62.2 冷却水源与排水62.3 电源72.4 氩气源72.5 泵组系统的排气管路（附图M19）72.6 设备的平面部署与厂房高度72.7地基构造82.8操作平台82.9设备的拆箱82.10设备的安装83.炉子的本体结构说明93.1 结构简述93.2 坩埚驱动装置93.3主炉室103.4翻板阀103.5副炉室103.6籽晶旋转及提升机构（见附图M17、M18）113.7副炉室及炉盖升降操作113.8主炉室升降操作113.9 水冷系统（参看附图M4）123.10 使用与操作123.10.1 调整：123.10.2 准备与试运行124 真空系统与充气系统134.1 真空系统（参看附图3）134.1.1 主炉室真空系统134.1.2 副室真空系统134.1.3 真空计量仪器134.1.4 密封144.2 充气系统的使用144.3 真空系统及充气系统的维护与注意事项：145. 维护与修理145.1 坩埚轴驱动部件的维修155.2谐波减速器的维修（见附图M10）155.3籽晶提拉部件的维修（见附图M17、M18）155.4伺服机组的维修165.5水冷系统的维修165.6翻板阀的为维修（见附图M15）165.7管道的维修166拆装166.1坩埚轴的拆装：（参阅附图M9）166.2电极的拆装：（见附图M11）166.3卷丝轮的拆装176.4翻板阀的拆装17 目录（电气部分）1.1电气柜及控制单元配置201.2速度系统使用及调试说明201.2.1概述201.2.2速度控制系统211.3 加热温度控制器及三相全控桥功率部件261.3.1 概述261.3.2 欧陆控制器271.3.3 相加器及反馈电路281.3.4 触发器及分配器281.3.5 过流保护电路291.3.6 主功率电路291.3.7 温度加热系统的适用291.4 水温巡检及状态报警301.4.1 冷却水温监测及超温报警301.4.2 状态报警301.5 继电控制单元301.5.1 液压系统的继电控制系统301.5.2 真空机组继电控制系统311.5.3 无水不能加热及欠水报警311. 综述1.1概述TDR-70B型单晶炉，是软轴提拉型单晶炉，是在惰性气体环境中，以石墨电阻加热器，将硅半导体材料熔化，用直拉法生长无错位单晶的设备。它可以生长大规模集成电路所需要的高质量单晶。该设备使用14的热系统投料30kg，拉制4或6的单晶，该设备提供的两对（四个）电极，可满足用户采用两温区加热的工艺要求。1.2技术特征 本设备采用软籽晶轴，具有独特的籽晶提升机构。降低了单晶炉的高度。因而在一般厂房中即可安装使用，便于装配维修和拉晶操作，同时实现了籽晶轴转速稳定的效果。TDR-70B型单晶炉在性能和控制上有了更进一步的进展，首先在机械结构方面采用了先进的磁流体密封技术、新型翻板阀结构、拱型封头式炉盖结构及合理的主副炉室提升结构。考虑到主副室的热变形，副室及炉盖提升采用的是可承受170kg的不锈钢丝编织软轴。炉室结构为顶开式，主炉室和副炉室开启时由液压传动装置实现上移。上升到位后对称旋出，保证主机稳定可靠，并便于机动取出晶体，拆装热场系统和清理炉内各部。主炉室和副炉室之间，设有浮动式翻板阀，可在热场维持工艺温度的情况下取出晶体，更换籽晶和补充材料，连续拉晶。电控制系统（温度控制、晶体直径控制）采用微机控制，功能全、精度高、稳定性好。埚升、埚转、晶升、晶转均采用性能稳定可靠的稀土永磁直流电机系统，并采用了金楔带传动，这样既可传递大扭矩，又运动平稳无振动。电器控制方面具有以下几点：(1) 温度自动控制系统；(2) 电机调速控制系统；(3) 单晶直径自动控制系统；(4) 单晶、熔体自动跟踪系统；(5) 单晶重量及长度显示功能。各拉晶有关参数包括籽晶轴、的转动速度、晶升速度、炉内压力、冷却部位温度等数据都采用数字显示仪表指标，两笔记录仪记录温度和籽晶拉速。整个系统能稳定地控制生长直径46，直径均匀的无位错单晶。具有各类自动联锁和安全措施。例如：主要部位冷却水水温的巡回检测与起温报警、冷却水欠压报警。籽晶轴、坩埚轴超程报警及应急手动提升机构。电流过流保护及炉室安全泄压。主、副炉室限位互锁等。电器控制柜配置有主控制柜及功率输出柜，主控制柜主要实现各种控制操作及各种参数显示，功率输出柜主要提供加热功率。另外，主机上设置有维修平台，便于调试维修。1.3主要技术规范1. 电源电压： 380V AC52. 电源频率： 50Hz3. 电源相数： 3相4. 变压器容量： 190kVA5. 加热器最大加热功率： 140kW6. 加热器最高电压： 50V7. 最高加热温度： 1600 8. 冷炉极限真空度： 3Pa9. 晶体直径： 6(150mm)10. 容料量： 30kg11. 主炉室尺寸（上、下炉室总计）： 700750mm 上炉室尺寸： 700550mm 下炉室尺寸： 700200mm12. 翻板阀通径： 200mm13. 炉盖等径部分尺寸： 700250mm14. 副室尺寸： 2801750mm15. 籽晶拉速范围： 0.28mm/min16. 籽晶快速： 400mm/min17. 籽晶转速范围： 240rpm18. 籽晶在炉内有效行程： 2500mm19. 籽晶在副室内有效行程： 1500mm20. 坩埚升速范围： 0.21mm/min21. 坩埚快速范围： 100mm/min22. 坩埚转速范围： 130rpm23. 坩埚在炉内有效行程： 400mm24. 耗水量： 15m3/h25. 主机最大高度： 5200mm26. 主机重量： 约4000kg27. 主机占地面积： 2500mm2000mm28. 整机占地面积： 5000mm3000mm1.4附件(1) 设备整机配套包括：主机、电控柜、主真空泵组、副真空泵组。(2) 备用180mm晶体测径仪，用于测量晶体直径，供用户选购。(3) 坩埚及热系统：根据用户需要另行计价。(4) 附表 坩埚尺寸(mm) 投料量(kg) 晶体直径(mm) 单晶体等径长度(mm)354178 30 102 1422 30 127 889 30 154 506406305 45 154 12702 设备安装与要求：2.1设备的工作环境： 本设备应在清洁、减振的工作环境中运行，应放置在专用的混凝土基础上，环境条件应选在恒温、恒湿车间。也可在能与空气中粉尘、振动和冲击波隔离的较好环境中工作。地面应尽量平整，并且有自然排水管孔，使清理下的水能自然排放。 突然的外界较强烈的冲击振动，有可能影响晶体的内在质量。因此，厂房应尽量选择在避开振源的地方。当条件限制而不能避开时，则要作必要的隔离措施。其具体要求条件为： 室 温 205 相对湿度 65% 外界振源 当大于10Hz时，振幅值应小于0.003mm 可腐蚀性气体尽量杜绝。2.2 冷却水源与排水本设备的水源进水共三路，一路冷却主机下部各冷却部位，管径为2.5”。一路冷却主机上部（炉盖及副室部分），管径为1”。一路冷却电源柜及机械泵，管径为1.5”。在水管与主机相联时，应以软胶管过渡联接，以防止振动干扰主机。排水相应地也有3路，分别为2.5”、1”、1.5”的水管。联接管路终端为开式管路，以免炉室及冷却部位水压过大而造成管路变形，排水管如为多台共用时，应为无压排水，总排水管路应畅通无阻。水质应以软水质循环供水为好。其具体要求为：压力： 0.10.2MPa流量： 15m3/h水质： 碱性，PH=69含氯离子量： 10ppm含碳酸钙量： 50ppm（不加入化学试剂）进水温度： 252.3 电源电压：三相交流电，380V、10%、50Hz功率：大于150KW/台配电盘应装有500V、400A的空气开关，及380V、400A的隔离开关。设备周围如有高频电源干扰时，应予以隔离。2.4 氩气源 应具有纯度99.999%的氩气源。氩气管不应漏气，与设备联接部位应是专用接口，管道为不锈钢材料。其具体要求为： 氩气纯度： 99.999% 氩气压力： 0.050.2MPa 氩气流量： 2500升/台时 氩气管道漏气率： 0.01Pal/min2.5 泵组系统的排气管路（附图M19）泵与主机间设置有球阀及除尘器，中间用波纹管联接，以减少振动传递。泵与主机之间设有隔离墙、并具备良好的废气排放及防污染工作环境。2.6 设备的平面部署与厂房高度 设备占地面积约为5000mm4000mm，主要包括主机、除尘器、电器柜、功率输出柜、泵组等。操作平台由用户制造、具体要求以便于操作且不影响主机各种动作为原则。泵组和功率输出柜建议装在专门设置的隔离房间，以避免工作噪声及其其它污染。除尘器和球阀连接在主机后部，操作维修方便。水源管路、气源管路、电源线、抽真空管道可排放在专门设置的布线沟内，也可明放在地面以上，以不影响工作为宜，可由用户根据厂房情况自行安排。厂房的高度应在主机使用高度5450mm的基础上留出维修及安装裕度。由于在安装时需用起重设备，并具有一定的吊装高度。因此，推荐厂房使用高度为6000mm，厂房安装高度为7000mm。2.7地基构造推荐的地基图见附图M6，设备地基可选用200号混凝土，四周以防振沟隔离外界振源干扰。地基基础土质的承载能力大于90000kg/ m2。建议用户用地脚螺钉紧固主机，即在主机安装至正确位置后，在地基地脚螺钉孔内置入地脚螺钉，并注入混凝土进行紧固。底座上的六个减振式调整垫铁调整主机的水平。泵组应有相应的地基并予以紧固，以保证长期正常工作。其地基图可参照主机地基形式设计。2.8操作平台操作平台由用户自行制造，推荐高度为1200mm，电器柜放在操作平台上（置于主机右侧），操作平台面积以便于炉室和电控柜为宜。其台阶及护栏由用户自定。操作平台不要与主机相联接。2.9设备的拆箱 设备拆箱后安装箱单检查设备及技术文件的完整性，主机在脱离底板前，应拆开主机下立柱与副室相连接的紧固板，两部分应分别吊运，以防两部分变形或碰坏，并便于装配。单独拆运炉盖部件、副室部件及籽晶驱动部件时，应以吊车保证，以防歪倒、摔坏机器。设备未清理防锈油、脂、纸之前，不得转动各转动部件，以免造成配合面的损伤。2.10设备的安装1. 将主机底座部分放置在防阵地基上，找正相对位置，置入地脚螺钉、并按2.7中说明进行。并初步调平底座。2. 用起重机吊装炉盖及翻板阀部件，清理各密封封面，初步找正位置。3. 吊装上力柱、并与下立柱固定好。4. 吊装副室、清理密封面，并与上力柱提升部件装在一起。5. 吊装籽晶驱动部件，并初步紧固。6. 找正主机水平。将水平仪放在坩埚驱动装置的安装面上，调整底座下部四个调整垫铁使纵向和横向水平高度不大于0.1/1000mm，紧固后精度不变，而后调整好后面两个辅助调整垫铁。7. 调整籽晶轴与坩埚的同轴度。先找正籽晶旋转部件安装面，使水平度不大于0.1/1000mm，然后装上籽晶旋转部件，初步用压板压紧，找正籽晶轴与坩埚轴的同轴度小于2mm，而后将压板压紧。8. 打好各处销钉，联接好各相连部分。9. 联接真空及气路系统，参看附图M3、M16及M19。10. 联接水路，参看附图M4。11. 联接液压部件管路，加注液压油，待电器接线后，初步启动油路，使炉盖及炉室启动灵活。参看液压提升部分使用说明书。12. 电器安装接成，按说明书电器部分进行。13. 试车，设备初步试车前，必须认真清理各传动部位中的灰尘及防锈油，使设备恢复出厂前的 润滑状态。否则可能造成设备的不正常磨损，甚至可能导致损坏。检查各处的限位保护是否可靠。送电前，各运动部位先用手进行试动作。3.炉子的本体结构说明3.1 结构简述 炉子本体包括机架、坩埚驱动装置、主炉室、翻板阀、副炉室、籽晶提升机构、液压驱动装置、真空系统、冲气系统及水冷系统。机架由底座、下立柱和上立柱组成，是炉子的支承装置。底座及上下立柱均由型材焊接而成、并经充分的去应力处理。坩埚驱动装置在底座内的平面上，主炉室座落在底座上平面上。上面与翻板阀密封联接，副室放在翻板阀上，籽晶提升机构密封安装在副室上，坩埚驱动装置与炉室通过波纹管实现密封联接。液压系统中提升油缸装在机架上，液压泵站放在主机附近的适当位置。真空系统、水冷系统均固定在机架上。主炉室是炉子的心脏部位，热场系统安装在其内。3.2 坩埚驱动装置 本装置采用双导柱支承导向、滑座上下运动带动坩埚轴升降的结构。经过硬化处理后精磨的60导柱，以直线运动轴承支承滑座。系统刚性好、运动精度高。升降动力由稀土永磁电机组通过齿形带及谐波减速系统驱动精密丝杠副传动、使坩埚轴平稳运动，无爬行抖动。（见附图M7），电机组通过齿形带带动谐波减速器，通过牙嵌式电磁离合驱动丝杠，由丝母带动滑座升降。伺服电机用波纹管联轴节通过蜗轮蜗杆副减速是螺母转动实现坩埚轴的快速升降，并与坩埚工作升降不干涉。手动手轮通过45螺旋齿轮，带动丝杠旋转，达到坩埚轴升降目的。它和埚升运动用牙嵌式电磁离合器实现互锁。手动手轮用于突然停电事故时移动坩埚，平时工作时应将手轮拉出，以免影响主机正常工作。 坩埚杆利用精密轴承，长套支承，螺母锁紧定位。安装在滑座侧面的埚转伺服电机组，通过减速器，楔形带，带动埚杆旋转，坩埚杆为两段组装空心水冷结构，在坩埚杆下部设有一个水套由水套导入冷水进行冷却。值得注意的是，水套上面的水嘴为进水，下面的水嘴为出水。坩埚轴的旋转密封采用流体密封，升降密封采用波纹管密封，这就大大减小了运动阻尼，使坩埚杆运动平稳，灵活可靠。（见附图M9） 坩埚轴驱动装置可以在底座内维修（底座内空间大），也可以整体移出底座，以利于调整维修。需移出时，先将紧固螺钉松开拔掉销钉，缓慢地将装置拉出。并放于较平整的平台上进行检修，复位时逆操作。3.3主炉室 该部分是炉子的心脏部位。内装炉子的热系统、坩埚和硅料等。主炉室由炉底、下炉管、上炉筒和炉盖组成，它们均为304L不锈钢焊接而成的双层水冷结构，内壁均为双面焊并经严格的质量检查。炉底与下炉筒之间，下炉筒与上炉筒之间，以及上炉筒与炉盖之间均有止口定位，以保证每次合炉的准确性。炉底板固定在底座平面上，用螺钉固定。其中心孔是坩埚轴驱动装置的坩埚轴的找正基准，孔下端与坩埚轴驱动装置用波纹管密封联接，炉底上设有四个电极和一个压力传感器接口。石墨电极和加热器装在电极上部，四个电极和坩埚轴均装有绝缘保护套，以保护电极及坩埚轴波纹管。电极下端与水冷电缆联接。 四个电极均为空心水冷结构，冷却水由电极下部的水套引入。上面的水嘴为进水，下面的水嘴为出水。（见附图M11） 炉筒由上、下炉筒组成，上炉筒有一个高温计接口。下炉筒有两个对称布置的真空抽口，交汇后与真空管道现连。下炉筒用压板紧固在炉底板上。通常清炉时，下炉筒留在炉底上，特殊情况时才把下炉筒拆掉。（见附图M12）炉盖为椭圆封头结构，上面与翻板阀联接，正面有田径跑道式的水冷结构的观察窗（见附图M13），拉晶过程中该窗口装有墨绿色玻璃，以保护操作者的眼睛，便于观察炉内的情况。在该观察窗上可装测径仪，可直接测出晶体的直径。左侧设有圆形的IRCON取光孔（见附图M14）其石英玻璃设有水冷，在玻璃上镀有金膜，即能反射来自炉室的红外辐射热，又不影响取光性能。主观察孔与左侧IRCON取光孔均装有石英防污染玻璃，用来防止挥发物及硅液飞溅，保护观察窗，清炉时可取下清理。炉盖上设有一个掺杂口和一个充气口，以满足不同用户的工艺要求。炉筒（上炉筒）和炉盖分别由主副油缸提升，炉筒提升到位后向右旋出。炉盖由副炉室油缸经托叉提升，提升到位后，向左旋出，与炉筒对称布置。炉盖与副室共由一个液压缸提升，其逻辑关系在3.7中说明。炉盖左观察窗上安装IRCON支架，可调节IRCON控径仪的准确位置和角度。3.4翻板阀为维持炉室中的局部压力温度等工艺条件，设备了隔离阀。关闭此阀后，可以打开提拉副室，从而装卸籽晶或取单晶，此阀一改传统的结构形式，增加了浮动环节（浮动翻板阀），操作灵活轻便，密封效果好。阀口及阀盖均为双层水冷结构。3.5副炉室副炉室为开门式双层水冷结构，副炉室与炉盖固定联接共同升降，副炉室设抽空口，通过副室抽空管道与副室真空泵相连，以达到副室的真空要求。整机的充气由装在副炉室顶部的充气环进行充气。副炉室上部设有观察孔，以便观察重锤及充气环等处的情况。副炉室下部观察用于观察翻板阀的状况。副室左侧有一真空压力表，为拉晶过程中更换籽晶时向副室充入氩气时显示压力。3.6籽晶旋转及提升机构（见附图M17、M18）籽晶旋转机构由旋转轴、支承座、电刷环组件、磁流体密封。旋转机构设有8道电刷环，用来提供籽晶提升机构的电能及传递电信号。装在过渡副室中的限位器，实现软轴的上限位。籽晶提升机构由提升电机系统经过精密的蜗轮蜗杆减速器带动卷丝轮。卷丝轮通过滚动花健传递扭矩并承担支承。卷丝轮由牵引螺纹螺母套实现平移，从而保证卷绕软轴钢丝始终在对中位置。卷轮的平移又带动限位杆，实现软轴的极限限位，以保护籽晶提升机构不受损害。（见说明书电器部分）卷丝轮联接有光电编码器，精确显示晶体长度（或位置）。为便于软轴钢丝轴绳的装拆，在卷丝轮上开有装卸拆槽。卸时只需将软轴松开，顺着孔槽移出即可，安装时，应将卷丝轮处在最右端，记清所剩绕缰圈数，然后顺槽装入软轴，按原来圈数绕成即可。（见插图1）3.7副炉室及炉盖升降操作主炉室及炉盖提升用一个液压缸，该缸装在下立方柱的左侧上方，用支承臂将炉盖和提升杆相联，共同升降。3.8主炉室升降操作主炉室提升时，只有炉盖上升碰限位后向左侧旋转偏离主炉室后，才可上升。主炉室和炉盖互锁，主炉室升到极限位置并停留后，然后向左旋出，进行清理和擦拭。合炉时，逆操作。副室、炉盖、主炉室的操作，控制面板上有相对应的按钮。操作注意事项：（1） 在需要进行副室、炉盖、主炉室提升操作时，按下相应按钮，副室、炉盖升起250mm后必须旋出，主炉室才可升起，以防炉盖和主室相碰撞。（2） 和炉时，首先将上炉筒旋转至导向杆处，然后对正导向套下降，在上炉筒下降至下炉筒上密封面接触时，应点动慢降，直到自由压紧为止。（3） 合完上炉筒后，方可合炉盖，首先将炉盖降至距上炉筒上面40mm处，然后将炉盖对正导向套，下降炉盖，应点动慢降，对正止口，直到自由压紧为止。（有图）3.9 水冷系统（参看附图M4）水冷系统由进水管道、分水器、冷却水管及回水管道组成。进水水路由三路水管，分别为2.5、1.5和1，用来冷却主机下部各冷却部位，主机上部各冷却部位和电源柜与机泵等。回水也有相应的三路，其管径分别为2.5、1.5和1。各水路用橡胶软管与车间给水系统相连，以防振动干扰主机。2.5管路上装有节门、电接点压力表。电接点压力表监测水压大小，又作为控制开关。当进水压力超过设定值时，电控柜上水压报警器报警，呼唤工作者及时排除，各分水器有水嘴通过软管与设备各冷却部位相通，回水是有压回水。各主要冷却部位均设有水温巡检点，随时检测冷却水温，当水温超过50C时，巡检仪发出报警信号，提醒操作者处理。3.10 使用与操作3.10.1 调整：试运转前应进行必要的调整：a.埚升、埚转、晶转皮带张力调整，调整至合适位置。齿形带张力测量方法：当手指在齿形带中间加力时，齿形带变形距离在3cm左右。如有条件对齿形带施加1kg力时，其变形距离在0.51mm之间。并观察各电机电流，使电机转动平稳，电流稳定（见插图2）。（有图）b.上炉筒，炉盖及副室提升机构的调整：调整各支臂位置，达到提升精确平稳，复位后无卡滞现象，并使各支臂与被支承件之间具有浮动量。c.上、下轴对中调整：上下轴的对中调整，主要调整上轴来完成。具体操作如下：1.粗调整：首先将籽晶旋转部件与圆筒副室之间的六个联接螺钉松开，移动整个籽晶旋转部件，使之上下轴对中度小于3mm，然后旋紧螺钉。2.精调整：将籽晶旋转支承座（轴承座）与水平调整对渡板之间的压板螺钉松，调整三个对中调整螺钉，直至满足要求，然后，将压板压紧即可。3.10.2 准备与试运行每次操作前注意各润滑部件是否正常，导向部件是否清洁，摇动手轮升降坩埚轴，感觉轻快，无卡滞现象，各限位正常，然后才可以开车试运行，运行参数由电控柜有关单元显示。旋转方向：俯视情况下，坩埚轴为顺时针，籽晶轴为逆时针切勿反转，以防联接螺纹松动。（有图）4 真空系统与充气系统4.1 真空系统（参看附图3）真空系统由主炉室与付室真空系统组成。4.1.1 主炉室真空系统包括2H70型滑阀泵，带放气真空截止阀，除尘器，球阀等与炉室相连。打开球阀进行抽真空，主炉室真空度小于3Pa，化硅拉晶时，泵一面抽真空一面充氩气。另外设有放气阀，在开炉前需要放气时，打开放气阀进行放气。除尘器中的过滤网需每两炉清理一次，以免影响抽气速度。抽气管道中的波纹管起挠性联接作用，以补偿位置联接误差和减小振动。在关闭系统时，应先关闭球阀。4.1.2 副室真空系统 包括2XZ8旋片真空泵，带放气电磁截止阀，球阀经管道与翻板阀体的抽气口相联。对副室抽真空，操作时启动真空泵，电磁阀自动同时打开，打开球阀对副室进行抽真空。在关闭系统时，先将球阀关闭，在关泵。4.1.3 真空计量仪器 设备装有ZB1薄膜规热偶规复合真空测量仪，用来测量0.1Pa10KPa之间的真空度，本仪器可同时测量两路真空室1由热偶规管1和薄膜规分段复合测量： 薄膜规： 10KPa100Pa 热偶规： 200Pa0.1Pa 其详细工作原理及使用方法请参看ZB1薄膜规热偶规复合真空测量仪的使用说明书。4.1.4 密封 整机中有三处采用磁流体密封，即坩埚轴旋转密封，籽晶轴旋转密封和卷丝轴旋转密封，其它各处密封采用“O”型或矩形界面的密封圈。密封圈材质在氟橡胶或丁青胶。各个密封面均经过特殊的研磨抛光，以提高炉子的密封性。密封件的名称及部位编号已表示在说明书的附图中，更换及维修时查找。建议用户备有充足的易损密封橡胶件以便及时更换，保证设备正常运动。4.2 充气系统的使用氩气充气系统主要由气体流量控制器与浮子流量计并联而成，通过气体分流块上的球阀分别控制氩气充入主炉室和副炉室。质量流量计与浮子流量计不能同时使用，只能单独使用。质量流量计要求气源压力4kg/cm，浮子流量计要求气源压力1.5kg/cm,氩气源需压力可调。充气系统通过不锈钢网体波纹管接入气源，气源端没有可调进气阀及压力表。（由用户在气源端安装）。压力为4kg/cm，氩气纯度要求99.999。质量流量控制器操作过程如下：打开总进气阀压力表显示为4kg/cm调节质量流量计流量至拉晶工艺要求，若达不到工艺需要的炉内压力，可借助于主管道上的球阀进行调节。（注：浮子流量计操作过程同上，但要求气源压力为1.5 kg/cm）当拉晶结束后，关闭总进气阀，打开放气阀（根据需要确定何时打开放气阀）。准备拆炉。4.3 真空系统及充气系统的维护与注意事项：4.3.1 严格按2H70泵、2XZ8泵的使用维护条款执行，请参阅外购件使用说明书。4.3.2 真空及充气系统中的密封圈在更换及维修时应擦拭干净，去毛边、无污染，以免影响密封性能。磁流体密封处一般情况不要拆开，以免丢失磁流体液。一定要拆卸时，应轻拆慢装，切勿损伤磁流体密封件。装后及时补充磁液。补充磁液可用医用玻璃注射器加导管进行注入。并控制适量。5. 维护与修理单晶炉在使用时，要求各个运动稳定可靠，精度高，工作时间长（一般为十几小时）。所以，合理的使用与保养就成为很重要的问题。因此在使用过程中，应做好设备的维护与保养。5.1 坩埚轴驱动部件的维修坩埚轴驱动部件是设备的核心部件，要求各种精度都比较高，所以要加维护。坩埚轴是多晶硅材料的支承轴，其精度高，工艺复杂，应重点维护。要经常检查其冷却水的情况，以免因冷却不充分而被烧坏。拆下后需要垂吊放置。坩埚轴驱动装置的导柱及直线运动轴承是关键的导向元件，应妥善维护。导柱须保持清洁，严禁灰尘、杂物附着。定期涂抹油脂，以防锈蚀。直线轴承出厂时已作充分润滑，必要时可每隔一年加注锂基润滑脂一次。加油时，松开油盖，提起油封，推出轴承，认真清洗后方可注入新油（见附图M8）。发现导柱与轴承有研损时，应将轴承微转一角度，使滚珠避开研损痕迹，以确保平衡运行。轴承与导柱使配套装配的，请勿装错。滚珠丝杠精密丝杠副、涡轮、齿轮等传动部件，应经常保持清洁、润滑，严禁灰尘等脏物污染，以免零件损坏和失灵。坩埚轴快速升降传动涡轮，每两个月打开润滑油孔在蜗轮齿面上润锂基润滑脂一次。请定时清除下波纹管中的杂物。5.2谐波减速器的维修（见附图M10）谐波减速器是由波发生器所产生的机械波，通过柔性齿轮变形，从而产生齿间相对位移而达到传动目的的一种大减速比减速机构。使用中一般不加油，不必拆卸。在必要时，拆后装配务必将各零件清洗干净，其轴承内应涂201润滑脂，齿面应加7011特种润滑脂。5.3籽晶提拉部件的维修（见附图M17、M18）籽晶提拉部件也是单晶炉的关键部件，籽晶提拉部件运行的好坏，直接影响着单晶的生长。因此，也必须加以精心护理。卷轮箱是其核心部分。上面设有观察孔，用来观察内部卷轮及软轴钢丝绳的工作情况，卷轮箱左端联有超程限位箱，用来保护卷轮箱不会因其超程而被损坏。卷轴想的右端由双极减速器传递转矩。减速箱内的蜗轮蜗杆传动件，每三个月加注适量润滑油。两处磁流体密封的维护与使用参阅4.3.2节。不锈钢丝软轴定额承载100kg，每次开炉后，检查承重头部钢丝绳是否烧损，如有烧损应将烧损部分及时去掉，外层编织拉紧并打个结扣（有条件的可用氩弧焊封头），一根钢丝绳可供几次修整使用。但每次修整后，都应核实所剩钢丝绳长度是否能满足使用要求，否则应更换新的软轴钢丝绳。卷轮箱内的调整螺母（铜螺母）不得随意拆动，以免影响软轴的对中，如果必须要拆卸时，装时一定要认真调整。最终保证软轴对中。软轴钢丝绳在保管、使用、维修安装中不准造成任何死弯现象，否则在运行中会引起抖动。籽晶旋转电刷部分，运行一段时间后，要进行清理，不应出现炭粉堆积以免影响信号传输，拆装后，要调整好相对位置，不允许出现电刷与绝缘摩擦的情况。5.4伺服机组的维修每半年对机组炭刷进行常规检修。5.5水冷系统的维修每次装炉前要检查个水路是否畅通，关键部位的水温巡检传感器安装是否正常。拉单晶时，当水压报警时要及时处理，如有漏水时要及时采取措施，发现有结垢时，应先用醋酸进行除垢，然后用清水冲洗、最后用压缩气吹尽余物。5.6翻板阀的为维修（见附图M15）每次装炉前都要检查阀口密封圈是否完好，检查翻板阀操作是否轻松、卡滞，如果发现问题应及时排除。5.7管道的维修真空管道是联接主机与真空泵的通道，真空管道能否完好工作直接影响着设备的正常工作。因此，也应重视这方面的维护。除尘器中的过滤网每23炉清理一次，抽气管道每2030炉清理一次。管道的温升直接影响着泵的寿命、抽气速率及密封圈的寿命，应经常检查管道的冷却水，保证畅通。6拆装本设备各部件的拆装由设备维护人员根据说明书附图进行拆装。这里仅装几个关键部件的拆装说明一下，仅供维修人员参考。6.1坩埚轴的拆装：（参阅附图M9）拆卸坩埚轴时，应先松开水套与水套固定座的联接螺钉，去掉轴挡圈，卸下水套固定座。然后松开圆螺母，卸下带轮，将磁流体密封部件整体取下，最后将坩埚轴上面整体抽出。装入时逆操作。只是要注意轴承的润滑采用真空脂润滑，水套座内的润滑可用一般润滑油即可。6.2电极的拆装：（见附图M11）由于电极材料为无氧铜，因此装时应特别小心，切勿重击。拆卸电极时，首先卸掉水冷电缆及铜夹子。然后拆下水嘴座。松开压紧螺母，移去上部石英保护套，将电极从上部抽出即可。装配时，进行逆操作即可。6.3卷丝轮的拆装卷丝轮轴的旋转密封采用的时磁流体密封，拆装卷丝轮时可能不要拆开磁流密封组件。拆去电机及减速箱。（拆时做上相对位置记号，复位时按记号找正）拆下软轴钢丝绳压轮。卸下重锤及软轴钢丝绳。拆下卷轮箱左端限位箱。拆下左端盖及限位杆。拆下拖动限位杆的拖动圆盘。松开右端盖与卷轮箱的联接螺钉。将右端盖与卷丝轮一起从右端旋出。装配时逆操作。6.4翻板阀的拆装拆卸阀盖及转轴（勿伤阀盖密封面）拆开联接阀盖与转轴间的水管。拆下连接杆与转轴间的连接板。（拆换转轴间的密封圈时，可不必进行以上两步）松开左边轴端螺钉，拆下支承弯板。松开左边压紧螺母。拆开右端水嘴座及转臂。松开右端盖压紧螺钉。将转轴从右端抽出即可。装配时逆操作。故障现象产生原因排除方法1真空抽不到指标1.真空密封室密封不良2.球阀处密封松动或损坏3.真空泵有效1.对真空室进行分段检验确定漏气点，进行排除.(磁流体密封处加注磁液)。2.调整球阀或更换密封圈3.参阅真空泵说明书2埚升不稳1.丝框，丝母有污物，润滑不良2.电磁离合器工作不良3.齿形带松动或啮合不良4.给定电位器接触不良5.测量电机有问题6.电机抖动，放大倍数过大1.清洗丝杠丝母，加注润滑油2.调整电磁离合器，控制间隙至0.40.63.调整齿形带，使其合理啮合4.更换电位器5.检查测速机刷头或更换电机6.调T70M01极上W11、W33埚转不稳1.坩埚轴有卡滞现象2.楔形带松动3.测速电机有问题4.坩埚轴定位轴承工作不良5.同第二项中的第4.6条1.清除波纹管的杂物2.调整楔形带张力3.检查测速机刷头或更换电机4.清洗润滑轴承或更换轴承5.同第二项中的第4.6条4籽晶轴升降不稳有抖动现象1.卷丝轮与牵引套联接松2.钢丝绳有毛刺或折痕3.减速机润滑不良4.电刷环接触不良5.同第二项中的第4.6条6.计算机控速输出不稳1.紧固2.更换软轴钢丝绳3.清洗润滑4.清理、调整电刷环组件5.同第二项中的第4.6条6.更换计算机5籽晶轴转动不稳1.测速电机有问题2.楔形带松动3.支承轴承工作不良4.同第二项中的第4.6条1.检查测速电机电刷头，或更换电机2.调整楔形带张力3.清晰润滑轴承或更换轴承4.同第二项中的第4.6条6飞车1.大功率管穿通2.组件少一组负电源3.测速机电压开路1.更换大功率管，检查负电源及通路2.查电刷环7偷传1.放大器零点偏正2.计算机控速有输出3.大功率管漏电流太大1.调T70M01极W22.将计算机控速输出OP回零3.换功率管8不转1.给定无输出2.计算机有负信号输出（晶升）3.滑环开路1.查给定电源（印刷板）2.将计算机OP回零3.修刷环组件9重锤左右摆动1.软轴对中性差2.籽晶提拉部件动平衡差3.阻尼套松动或损坏4.外界振动影响5.与限位杆干涉1.调整对中2.调整配重使之达到平衡3.调整更换阻尼套4.排除外界振动影响5.调整限位杆10液面抖动1.按第9项各条检查调整2.按2、3、4项中各条调整3.热系统（托杆、埚托等）与坩埚杆联接松动4.两抽气口抽气不均5.外界振动影响1.按相关方法处理2.按相关方法处理3.调整各处联接使之紧固4.检查清理抽气管道5.排气外界振动的影响11等径过程中出现晶体扭曲现象1.按第9项各条检查调整2.主机水平偏差过大3.液面温度偏低，拉速过快1.按相关方法处理2.调整主机水平3.加大温校量12计长显示不稳（准）1.电刷环组件接触不良2.计算机有问题1.清理、调整电刷环组件2.换计算机13拉晶过程中速度记录曲线出现尖刺1.测速机电刷接触不良产生暂时飞车现象（尖刺向上）2.力矩机电刷接触不良，产生暂时停车现象（尖刺向上）检查调整刷头使之接触良好14欧陆显示断偶（OR）1.计算机控温输出（OP）较大2.侧取光断路3.温度记录仪接口板故障1.将计算机OP输出降至800字2.检查接通侧取光3.直接口板15非故障报警传感器有问题检查传感器16加热过程中电流突然下降同步少一相1.交流接触头接触不良2.同步变压器断头1.换交流接触器2.换同步变压器17加热电压加至30V突然回零1.可控硅断路2.脉冲电容特性差1.换可控硅2.换电容18过流1.加热器打火2.氩气不拉弧3.加热电极与炉体间绝缘性差4.高温加热后，杂质挥发过多，拉晶过程中打火1.清理炉内各处2.换相应绝缘件TDR-70B说明书附图附图M1 TDR-70B外形图M2 TDR-70B机械传动系统图M3 TDR-70B真空气路系统M4 TDR-70B水冷系统图M5 TDR-70B平面布置图M6 TDR-70B地基图M7 坩埚升降传动机构M8 直线滚动轴承结构M9 坩埚旋转结构M10 1：100谐波减速结构M11 炉底及电机结构M12 炉室及管道结构M13 主观察窗M14 圆观察窗及副观察窗M15 副室结构M16 副室管道结构M17 籽晶旋转机构M18 籽晶提升机构M19 主泵组及除尘器结构M20 易损件图坩埚轴M21 易损件图籽晶夹头M22 易损件图电极 电气部分1.1电气柜及控制单元配置TDR-70B单晶炉电气控制主要由以下单元组成1. 速度控制单元2. 温度控制单元及三相全控桥功率部件3. 等径生长控制器（单独说明）4. 冷却水温度报警和状态报警5. 继电器控制单元现在把各部分工作原理及操作方法分述如下：1.2速度系统使用及调试说明1.2.1概述T70B速度控制系统在晶升、埚升、晶转、埚转上全部采用稀土永磁式伺服电机作为驱动电机，由于伺服电机额定转速时驱动电压较高，而在单晶炉上使用时又都运行在低速阶段，所以，电源的设计采用低压（+30V）,这样做降低了功率放大级的功耗。所以TDR-70B的晶升快速与晶升慢速电源是分开的，晶升慢速（+30V），晶升快速（+50V），且晶升快速采用开环控制，框图如下：（插图1）有图在按下晶快上或晶快下按钮时，通过继电器SLJ4-3将控制器给定信号接地（也就是断开可晶升控制系统）。与此同时，通过SLJ4-2也断开测速机，这样做的目的：其一是为了提高晶升快速度。其二是为了保护表头。1.2.2速度控制系统一、概述TDR-70B速度控制系统采用12A8型脉宽调速器，该调速器是为驱动高频电刷直流电机设计的，其效率高达99，简单的红/绿灯指示运行的状态，其内部配有过电压、过电流、过热以及电极地线和电源的短路保护，同时所有模式的接口都配有数字控制器，而且可以当作一个独立的驱动器使用，它的工作电源仅要求一个普通的直流电源，利用电位器可以调整回路增益，电流限幅，输入值及偏移量。该调速器具有以下特点：1. 表面安装技术2. 尺寸小、低成本、使用简单3. DIP开关选择：电流、电压、速度、红外线补偿，位置循环控制4. 四象限再生性操作A.12A8型调速器的主要参数直流供电电压： 2080V最大峰值电流： 12A最大连续电流： 6A最小感性负载： 200开关频率范围： 36kHZ温度范围： -2565电流连续下的功耗： 4W过电压关断（自动复位）： 86V带宽： 2.5kHZB.12A8型调速器的引线功能如下表所示： 接插件插脚名称描述/注释输入/输出I/OP11内部5V内部直流直流转换器，产生内部直流电压+12V，也可为用户输出稳定电压+5V/5mA，短路保护O2信号地3内部5V4 + 参考输入差分模拟输入最大值+15V，输入电阻50KI5 参考输入6 测速机最大模拟电压+60V，输入电阻60KI7 + 测速机8电流控制器电流与电机端子的实际电流成正比例，其范围为：12A8型为2A/VO9参考电流内部电流环的指令信号，在此端放大器的最大峰值额定电流总是等于7.5VO10最大连续电流11/禁止当接地时，TTL关断“H”电桥驱动中的四个MOS场效应晶体管I12/禁止仅用于“”方向时禁止电机，这种功能对于将电机脱离“限位开关”也是有用的I13/禁止仅用于“-”方向时禁止电机，这种功能对于将电机脱离“限位开关”也是有用的I14故障（红灯）TTL（与非门）兼容输出，当输出短路，过压过热，禁止以及电源开通复