单晶炉DRF95使用说明书(机械-最新)

机械部分目录1．综述〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃11.1用途1.2技术特征1.3主要技术参数1.4附件2.设备安装与要求〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃42.1设备的工作环境2.2冷却水源与排水2.3电源2.4氩气源2.5泵组系统的排气管路2.6设备的平面布臵及厂房高度2.7地基构造2.8操作平台2.9设备拆箱2.10设备安装3.炉子本体的结构说明〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃73.1结构简述3.2坩埚轴驱动装臵3.3主炉室3.4翻板阀3.5副炉室3.6籽晶驱动装臵3.7副炉室及炉盖升降操作3.8主炉室升降操作3.9水冷系统3.10使用与操作3.10.1调整3.10.2准备与试运转4.真空系统与充气系统〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃124.1真空系统4.1.1主炉室抽真空系统4.1.2副室真空系统4.1.3真空计4.1.4密封4.2充气系统的使用4.3真空系统及充气系统的维护及注意事项5.维护与修理〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃135.1坩埚轴驱动部件的维修5.2蜗轮、蜗杆减速器的维修5.3籽晶提拉部件的维修5.4伺服机组的维修5.5水冷系统的维修5.6翻板阀的维修5.7管道的维修6.拆装〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃156.1坩埚轴的拆装6.2电极的拆装6.3卷丝轮的拆装6.4翻板阀的拆装7.常见故障及排除方法〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃177.1真空抽不到指标7.2埚升不稳7.3埚转不稳7.4籽晶轴升降不稳有抖动现象7.5籽晶轴转动不稳〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃177.6飞车7.7偷转7.8不转7.9重锤左右摆动7.10液面抖动7.11等径过程中出现晶体扭曲现象7.12计长显示不稳或不准〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃187.13拉晶过程中速度记录曲线出现尖刺7.14欧陆表显示断偶（or）7.15非故障报警7.16加热过程中电流突然下降7.17加热电压加至0V突然回零7.18过流〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃198.DRF95单晶炉机械部分说明书附图〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃〃20F1DRF95外形图F2DRF95地基图1F3DRF95地基图2F4DRF95平面布臵图1F5DRF95平面布臵图2F6DRF95单晶炉安装准备图F7DRF95坩埚升降及传动机构F8DRF95坩埚旋转机构F9DRF95炉底板及电极结构F10DRF95炉室及管道结构F11DRF95主观察窗及保护窗F12DRF95IRCON控径窗F13DRF95翻板阀结构F14DRF95副室管道结构F15DRF95副室结构F16DRF95籽晶旋转机构F17DRF95籽晶提升机构F18DRF95主泵及除尘器机构1一．机械部分1.综述1.1用途DRF95单晶炉属软轴直拉式单晶炉，它是在真空及惰性气体环境中，通过石墨电阻加热器将多晶硅材料加热并熔化，然后用直拉法生长无位错的单晶设备。该设备可以大规模生产集成电路、太阳能等行业所需的高质量的硅单晶。该设备可使用20″或、22″、24″的热系统，投料90～150Kg，拉制8″～10″的单晶，此设备提供两对（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及独特的籽晶提升机构，因而降低了单晶炉的高度。故可在一般的厂房中安装使用，既便于装配、维修及拉晶操作，又保证了籽晶轴的稳定性。DRF95型单晶炉在性能和控制系统上又作了多次地改进，首先在机械结构方面：采用了先进的磁流体密封技术、浮动式翻板阀、椭圆式炉盖、浮动式主、副室提升机构、提拉钢丝绳稳定机构及先进的帽型集流环技术等。各炉室均为顶升式，主炉室、副炉室均由液压装臵实现上移，上升到位后对称旋出，保证了主机性能稳定可靠，同时也便于机动取出晶体、拆装热场系统以及清理炉内各处。因考虑主、副室的热变形，副室及炉盖的提升均采用了浮动式提升机构，避免因热变形而引起的卡死现象。单晶提升采用了可承重250Kg的钨合金编织钢丝软轴。主、副炉室之间，设有浮动式翻板阀，可在维持热场工艺温度的情况下，取出单晶、提渣、更换籽晶或补充加料等，以便能连续拉晶，因而提高拉晶的生产效率。电控系统（温度控制、晶体直径控制、速度控制等）采用了CPU、PLC智能逻辑控制器、PID等进行控制。功能全，精度高，稳定性好。埚升、埚转、晶升、晶转采用了性能稳定可靠的进口直流伺服电机或交流伺服电机。并采用了多楔带或同步带传动，这样既可传递大的扭矩，又使速度精确、运动平稳且无振动。电器控制方面具有以下的特点：（1）温度自动控制工控机（2）电机调速控制工控机（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系统却部位的温度等技术数据都采用液晶显示器显示，同时记录温度和籽晶拉速。2拉晶的有关参数：籽晶轴和坩埚轴的转动速度、晶升和埚升速度、炉内压力、各冷却部位温度等皆由15″工业专用液晶触摸显示屏显示，整个系统能稳定生长直径8″～10″直径均匀的无位错单晶。本设备具有各种联锁及安全保护措施，例如：各冷却部位水温检测和报警，冷却水欠压报警。籽晶轴、坩埚轴超限位报警及应急手动提升机构。主、副炉室限位互锁，欠电压及欠电流保护等本设备配臵有主控制柜及功率控制柜，主控柜用于实现各种控制操作及各种参数显示，功率控制柜用于提供热场加热电源（详见电器部分的说明书）。另外，主机上部设有维修平台，以便于维修或日常检修。1.3主要技术参数1.拉制晶体最大直径：φ10″（φ256mm）2.熔料量（依据客户）：90Kg（20″坩埚）120Kg（20″坩埚）150Kg（24″坩埚）3.主炉筒尺寸：φ950×1250mm炉底尺寸：φ950×400mm炉筒尺寸：φ950×850mm4．翻板阀通径：φ300mm5.炉盖法兰通径：φ300mm6.副炉室尺寸：φ300×2500mm7.籽晶拉速范围：0.2～8mm/min8.籽晶快升/快降：约400mm/min9籽晶转速范围：0～30rpm10.籽晶在炉内的有效行程：3500mm11.籽晶在副室内的有效行程：2050mm12.坩埚慢升速度范围：0.02～1mm/min13.坩埚快升/快降：约120mm/min14.坩埚转速范围：0～20rpm15.坩埚升、降的最大行程：450mm16．电源电压/频率/相数：380V/50HZ/3φ317.主变压器的容量：190KVA18.加热器最大加热功率：140KW19.加热器的最大加热电压/电流：60V/2400A20.最高加热温度：1600℃21.电极中心距/数量：φ500/4个(标准)22.主控柜功率：16KW：23.冷炉的极限真空度：＜2Pa24.冷炉漏气速率：≤2Pa.L/10min25.耗水量：20M3/h26.氩气耗量：6000升/台、小时27.进水压力/进水温度：0.15MPa/25～30℃28.进氩气压力：0.1～0.2MPa29.主机最大高度：7000mm30.主机重量：约4000Kg31.整机重量：约8000Kg32.主机占地面积：3200×2900mm33.整机占地面积：5700×3700mm1.4附件（1）设备整机配套包括：主机、功率控制柜、主控柜、主室真空泵组、副室真空泵组、机床垫铁、液压泵站。（2）250mm单晶直径测量仪：由用户选购，另外计价。（3）石英坩埚及热场系统：根据用户需要，另外计价。（4）附表（仅供参考，依据用户）：石英坩埚尺寸（mm）投料量（Kg）晶体直径（mm）单晶等径尺寸（mm）20″(φ505×375)906″(φ154)19008″(φ206)106022″(φ555×400)1208″(φ206)140010″(φ257)90042．设备安装与要求2．1设备的工作环境:本设备应放臵在专用混凝土基础上,环境条件应选择恒温、恒湿车间。应在清洁、减振的工作环境中工作,也可选择在与空气中粉尘、振动和冲击波隔离的较好环境中工作。地面应尽量平整,并有自然排水孔,使清理下的泄水能自然排放及回收处理。外界突然较强烈的冲击振动,可能会影响晶体的内在质量。因此,厂房应尽量选择在避开震源的地方。当条件限制不能避开时,则要作必要的隔振措施。其具体要求条件为:室温205℃相对湿度≤65%外界震源:当大于10HZ时,振幅值应小于0.10mm尽量杜绝有腐蚀性气体。2．2冷却水源与排水:本设备对外总进水∶一路（管径4＂），对外接口∶法兰。用于冷却单晶炉主、副炉腔及功率电源柜的各部位,该总进水管路与单晶炉的底座分开，以减少水流震动对单晶炉的影响。外接的管路与主机用波纹管联接,以防止振动传递到主机，影响单晶的内在质量。排水管路也为一路（管径4＂），对外接口也是法兰。排水管路的终端为开式管路,以免炉室及各冷却部位水压过大而造成管路变形过大,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。循环供水的水质应以纯净的软水为好。其具体要求为:压力0.15MPa流量≥20m3/h水质碱性,PH=6～9含氯离子量≤20PPm含碳酸钙量≤100PPm进水温度25～30°C2．3电源电制:AC3φ×380V10%/50HZ功率:≥110Kw/台配电盘应装有500V/400A（功率控制柜）、380V/100A（主控柜）的空气开关各1只。设备周围如有高频电源干扰时,应予以隔离。552．4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0.1～0.2ppa氩气流量6000升/台、时氩气管道泄漏率＜0.01Pal/min2．5泵组系统的排气管路（附图F18）泵与主机间设臵有球阀及过滤罐，中间由用户用波纹管联接，以减少振动传递。泵与主机之间最好设有防震沟及隔断墙、并具备良好的废气排放及防污染的条件。2．6设备的平面布臵与厂房高度设备占地面积约为5700mm×3700mm，主要包括主机、过滤罐、主控柜、功率电源柜、泵组等。操作平台由用户设计制造、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安装在专门设臵的隔离房内，以避免工作噪声及其它污染。过滤罐连接在主泵进口处，球阀（用户制作接长杆在操作平台上操作）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臵的布线沟内，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高度7000mm的基础上留出维修及安装空间。由于在安装时需用起重设备，并具有一定的吊装高度。要求提拉头上部至少留600mm的空间,因此，推荐厂房使用高度大于9000mm，厂房安装高度大于9500mm。2．7地基构造推荐的地基图见附图F2和F3；设备地基可选用200号混凝土，单台地基四周及单晶炉所有基础布臵区外的四周挖防振沟，以隔离外界振源干扰。地基基础的承载能力应大于40T/M2（指调整垫铁安装处，其余地方要求低一些）。建议用户用地脚螺钉紧固主机，即在主机安装至正确位臵后，在地基地脚螺钉孔内臵入地脚螺钉，并注入混凝土进行坚固。底座上的六个减振垫铁用于调整主机的水平。在主泵4个底脚下安装减震弹簧系统，以缓冲主泵的振动及震源的传递。副泵应用支架固定在单晶炉的地基上，并有接油盘，以保证泵长期正常地工作及地面清洁。62．8操作平台操作平台由用户自行制造，推荐高度为3000mm【1790mm(基础顶面至操作平台距离)+1210mm(基础高度)】，控制柜放在操作平台上（主机右侧），操作平台大小以便于炉室和控制柜操作为宜。其台阶及护拦由用户自定。操作平台不要与主机相联接。2．9设