坩埚保持部件及其制造方法

专利名称：坩埚保持部件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于保持硅单晶拉制用石英坩埚的坩埚保持部件。
背景技术：
迄今为止，碳材料已经广泛用在硅单晶拉制设备中，原因是碳材料 具有较高的耐热性和较高的热冲击性，而且碳材料几乎不会污染硅。特 别是，各向同性的石墨材料由于其高密度所致而很难与设备中生成的诸 如SiO等反应性气体反应，并且各向同性的石墨材料与作为用于容纳硅 熔融物的石英坩埚的材料的Si02的反应速率较低。因此，各向同性的石 墨材料一直用作用于保持石英坩埚外周的石墨坩埚。
近年，为了增大产率和改善生产性，已经在推进硅晶片的大直径化， 300 mm的晶片日益变成主流。此外也进行了具有更大直径(超过400 mm) 的晶片的开发。随着硅晶片的直径的增大，硅单晶拉制设备的尺寸变大， 因而用在拉制设备中的石墨坩埚的重量变得极重，导致难以进行诸如在 设备中安装石墨坩埚等操作。
此外，各向同性石墨材料的制造方法需要在静水压下的挤压过程， 并且需要尺寸为石墨产品直径的大约1.5倍的冷等静压(CIP)设备。传统 的CIP设备的直径对于作为大尺寸石墨坩埚的各向同性石墨材料来说是 不够的，因而必需更大的设备。
作为不使用CIP设备来制造大尺寸石墨坩埚的技术，已经提出了包 括通过长丝巻绕法使碳纤维成形为坩埚形状、用树脂或沥青作为基质将 其浸渍、然后进行烧制以制造由碳/碳纤维复合材(以下称为C/C复合材)制成的坩埚的技术(例如参见日本特开平10-152391号公报或特开平 11-60373号公报)，以及包括将碳纤维布贴附在成形模上、进行成型和固 化以获得碳纤维强化型塑料、然后浸渍并烧制以制造由C/C复合材制成 的坩埚的技术(例如参见日本特开平10-245275号公报)，等等。
在硅单晶拉制设备中，使硅熔融的同时制备单晶锭，因此必须将设 备的内部加热至等于或高于硅的熔点(M2(TC)的温度。硅熔融时，石 墨坩埚和插入其中的石英坩埚软化，导致二者互相紧密接触。
石英玻璃的热膨胀系数是0.6xlO'6/°C， C/C复合材的热膨胀系数通常 与其相同。因此，在完成单晶锭的拉制并且硅熔融物差不多被移除之后 冷却设备时，二者均被冷却而没有彼此强烈约束。
然而，当拉制开始之后即刻发生的停电等故障导致硅熔融物凝固时， 硅具有伴随凝固而膨胀(约9.6%的体积膨胀)的性质。这起到扩大石英 柑埚和石墨坩埚的作用。
在用于拉制小直径单晶锭的设备的情况中，即使出现这样的故障， 冷却也只进行较短的时间，此外，漏出的未凝固的熔融物的量较少。不 过，在用于拉制大直径单晶锭的设备的情况中，出现这种故障时，冷却 很耗费时间，且一旦硅熔融物漏出，大量硅熔融物流出到达设备的底部， 造成明显损害。
由通过使用在上面提及的文献日本特开平10-152391号公报或特开 平11-60373号公报中描述的长丝巻绕法制备的C/C复合材制成的坩埚， 因为在其圆周方向的平行方向巻绕的大量碳纤维的存在，因而具有极高 的强度，所以该坩埚适合于大尺寸的石墨坩埚。不过，出现上述故障时， 硅熔融物在凝固时膨胀。因此，这起到使沿圆周方向对齐的碳纤维断裂 的作用，因而可能发生由于碳纤维的断裂而导致的C/C复合材制成的坩 埚的破裂。
此外，同样在如上面提及的文献日本特开平10-245275号公报中描述 的通过贴附碳纤维布而制备的坩埚中，存在大量的沿圆周方向对齐的碳 纤维。因此，与上述情况类似，可能发生由于在圆周方向施加的张力所 导致的C/C复合材制成的坩埚的破裂。
5此外，在上面提及的文献中描述的c/c复合材制成的坩埚的制造方
法中，将碳纤维巻绕在成形模上或将碳纤维布贴附在成形模上以成形， 用树脂等基质前体浸渍碳纤维或碳纤维布，与成形模一起进行加热固化 和烧制炭化，随后从成形模中剥离。
在这些步骤中，由于成形模与c/c复合材制成的坩埚之间的热膨胀
系数差异所致碳纤维也被施加了很强的张力，这可能造成碳纤维的断裂。

发明内容
考虑到上述问题本发明得以完成，本发明的一个目的是提供用于保 持硅单晶拉制设备用石英坩埚的坩埚保持部件，在确保足够的强度的同 时，即使强张力作用于圆周方向其也具有稳定的形状。
根据本发明的方案，提供一种用于保持容纳硅熔融物的石英坩埚的
坩埚保持部件，所述坩埚保持部件包含网状体和基质，所述网状体通 过编织多根绳股而形成，所述绳股各自包含多根碳纤维，所述基质充填 在所述碳纤维之间的空隙中。所述网状体具有三轴编织结构，该结构包 含在与所述网状体的中心轴相同的平面内对齐的多根纵向绳股；沿相 对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐的多根第一绳股；和沿相 对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐的多根第二绳股，其中， 所述第二角度与所述第一角度相同。所述第一方向与所述第二方向相对 于所述中心轴相反。
根据上述构成，三轴编织结构包括在与中心轴相同的平面内对齐的 纵向绳股和相对于所述中心轴斜向对齐的绳股，因此其能够确保非常高 的强度。此外，即使在使得在圆周方向膨胀的力作用于坩埚保持部件时， 三轴编织的格子扭曲，在圆周方向被扩大，从而能够吸收圆周方向的膨 胀。因而，不可能发生坩埚保持部件的整体形状在很大程度上丧失的情 况。因此，能够提供具有优异的形状稳定性的坩埚保持部件，同时确保 高强度。
此外，根据上述构成，通过改变斜向对齐的绳股的倾斜角度，可以 改变各部分的圆周方向的刚性，或者根据用途改变圆周方向的刚性。


本发明的上述和其他方案将由结合下列附图进行的本发明的示例性 实施方式的以下描述而变得更加清楚且更容易理解，其中
图1是显示使用本发明的示例性实施方式的坩埚保持部件的硅单晶 拉制设备的截面图2A和2B分别是显示本发明的示例性实施方式的三轴编织网状体 的透视图和平面图3是显示示例性实施方式的坩埚保持部件的制造过程的流程图4是显示示例性实施方式的坩埚保持部件的制造方法的一个实例 的示意图5是显示本发明的另一个示例性实施方式的网状体的平面图； 图6是显示又一个示例性实施方式的网状体的平面图； 图7显示实施例1的坩埚保持部件的应力分布的分析结果；和 图8显示比较例1的坩埚保持部件的应力分布的分析结果。
具体实施例方式
下面，将参照附图详细描述本发明的坩埚保持部件的示例性实施方式。
图1显示本发明的示例性实施方式的硅单晶拉制设备10。图1所示 的硅单晶拉制设备10中，在支持物15上放置用于容纳硅熔融物12的石 英柑埚14，和坩埚保持部件16，所述坩埚保持部件16以从外侧围住石 英坩埚14的状态保持石英坩埚14的外周面。加热器18配置在坩埚保持 部件16的外周周围，利用加热器18在由石英坩埚14和坩埚保持部件16 加热硅熔融物12的同时上拉锭13，由此制造硅单晶。
坩埚保持部件16包含由碳纤维形成的网状体和充填在碳纤维之间的 空隙中的基质。
该示例性实施方式的网状体显示在图2A和2B中。图2A和2B中显 示的网状体20基本上呈具有封闭底部的篮样形状。具体而言，网状体20包括基本上为圆筒状的主体部分20A和碗形底部20B。该网状体20使用 各自通过使多根碳纤维成束得到的带状绳股22作为编丝进行三轴编织而 形成。也就是说，网状体20具有三轴编织结构，其包括沿相对于网状体 20的中心轴L为+9 (0<0<90°)的倾斜角度对齐的第一绳股22A、沿-6的倾 斜角度对齐的第二绳股22B和在与中心轴L相同的平面内对齐的纵向绳 股22C，如图2B所示。换言之，第一绳股22A沿相对于中心轴L为第 一角度的第一方向对齐，第二绳股22B沿相对于中心轴L为第二角度的 第二方向对齐，第二角度与第一角度相同，并且第一方向与第二方向相 对于中心轴L相反。
该网状体20能够确保高强度，因为第一绳股22A和第二绳股22B 和纵向绳股22C以编织物(braid)状彼此交织，从而具有三轴结构。因 此，该示例性实施方式的坩埚保持部件能够牢固地保持甚至重量大的石 英坩埚，所以能够提供适于大尺寸硅单晶拉制设备的坩埚保持部件。
此外，第一绳股22A和第二绳股22B相对于网状体20的中心轴L 倾斜，而不是沿垂直于中心轴的方向(也就是，沿网状体20的圆周方向) 对齐，因而得到圆周方向的刚性较低的结构。鉴于此，即使由于上述的 原因而导致在使得沿圆周方向膨胀的力作用于坩埚保持部件16时，三轴 编织的格子扭曲以变形，由此网状体20能够沿宽度方向变大，从而能够 吸收宽度方向的膨胀。因此，不可能发生碳纤维的断裂，形状不会在很 大程度上丧失，所以坩埚保持部件具有优异的形状稳定性。
此外，在网状体20中，第一绳股22A和第二绳股22B相对于中心 轴L的倾斜角度e可适当变化，这取决于坩埚保持部件16的各部分所需 的刚性。通过改变倾斜角度e可以调节网状体20的圆周方向的刚性，因 此圆周方向的刚性可以对应于用途或者根据网状体20的各部分而改变。 换言之，第一角度和第二角度随中空网状体的不同部分而变化。
例如，在坩埚保持部件16的上侧，由硅熔融物12所造成的外加荷 重很少，当拉制开始之际硅熔融物凝固时，上侧直接承受硅熔融物12的
体积膨胀，因而优选的是减小倾斜角度e以减小刚性。另一方面，当硅熔
融物12所造成的荷重较大且拉制开始之际硅熔融物凝固时，由于石英坩埚的底部为圆形，坩埚保持部件16的下侧不可能直接承受体积膨胀。因
此，优选的是增大倾斜角度e以增大刚性。
在倾斜角度e减小的情况中，即使硅熔融物12的膨胀产生横向(沿 圆周方向)伸展时，因为相对于横向的伸展，纵向(高度方向)的收縮 率较小，因此容易追随横向的伸展。不过，在倾斜角度9增大的情况中，
硅熔融物12的膨胀产生横向伸展时，因为相对于横向的伸展，纵向的收 縮率较大，因此难以追随横向的伸展，导致对各绳股22施加强力。因此， 第一绳股22A或第二绳股22B断裂，或者纵向绳股22C变得容易褶曲。
绳股22各自通过使约数万根碳纤维成束形成。作为构成绳股22的 碳纤维，可以使用沥青类碳纤维、PAN类碳纤维等。构成第一绳股22A、 第二绳股22B和纵向绳股22C的碳纤维可以为相同材料或不同材料。
绳股22的形状可以是棒状等，以及带状。此外，如果将通过用环氧 树脂等浸渍而进行了施胶处理的绳股用作绳股22，则得到适度的弹性， 使得即使在手动编织绳股时也容易在均等周期内进行编织。
如果硅单晶拉制设备IO具有能够制造大直径晶锭的大尺寸，则优选 的是坩埚保持部件16在上下方向具有较低的热导率，从而提供使得硅熔 融物12的上部温度变高而下部温度变低的温度梯度，以便减少硅熔融物 12的对流。例如，纵向绳股的热导率可能低于第一和第二绳股的热导率。 如果硅单晶拉制设备10具有大尺寸，则拉制所费时间变得相对较长，导 致硅熔融物12长时间容纳在石英坩埚14中。如果硅熔融物12长时间放 置在石英坩埚14中，则硅熔融物12易于被来自石英坩埚14的氧污染。 不过，通过尽可能地减少硅熔融物12的对流能够防止被氧污染。
形成具有低热导率的绳股的碳纤维例如包括常见的碳质碳纤维(相 对于石墨碳纤维)等。
充填构成绳股的碳纤维的基质前体可以是任何基质前体，只要其通 过烧制能够形成碳质或石墨基质即可。作为通过烧制而炭化或石墨化的 基质前体，可以使用得自石油、煤等的沥青，以及具有高炭化收率的热 塑性树脂，如COPNA树脂、酚醛树脂、呋喃树脂或聚酰亚胺树脂。此 外，所述基质也可以通过热解碳、SiC等的化学气相渗透(CVI)形成。另外，如果坩埚保持部件16的网目尺寸较大，则插入坩埚保持部件 16中的石英坩埚14软化，石英坩埚14可能进入网目中，导致难以取出。 为防止该现象，有利的是在坩埚保持部件16和石英坩埚14之间提供诸 如膨胀的石墨片材或碳纤维抄造片材等碳质或石墨片材。
此外，如果提供该碳质或石墨片材，则石英坩埚14和坩埚保持部件 16彼此不直接接触，因此不可能发生由于与石英坩埚14反应而导致的坩 埚保持部件16的劣化。因而，通过仅仅更换碳质或石墨片材可以反复使 用坩埚保持部件。
下面将参照图3描述该示例性实施方式的坩埚保持部件的制造方法 的一个实例。该示例性实施方式的坩埚保持部件可通过下列五个步骤制 造，即编织步骤S1、浸渍步骤S2、固化步骤S3、炭化步骤S4和高纯化 步骤S5。
A)编织步骤S1
首先，制备用于形成三轴编织网状体20 (图2)的圆筒形的成形模。 尽管对所述成形模的材料不作特别限定，不过优选使用由石墨制成的成 形模，以便不会在后面的炭化步骤等中发生渗碳。如果要形成大尺寸网 状体，则可以通过利用粘合剂等组合多个石墨材料片来形成大尺寸成形 模。在该情况中，优选的是COPNA树脂用作粘合剂，因为COPNA树脂 的使用使得即使在经历炭化步骤之后也可维持粘合力。此外，如果使用 中空成形模，其重量较轻，容易操作。
为使脱模容易进行，有利的是在所述成形模的周围预先缠巻具有液 体不渗透性和耐热性的脱模膜。对该膜的材料不作特别限定，只要其在 固化温度附近具有液体不渗透性和耐热性即可。其实例包括聚对苯二甲 酸乙二醇酯、硅酮树脂、聚四氟乙烯、玻璃纸、聚氯乙烯、聚偏二氯乙 烯等。如果缠巻脱模膜，则其在固化前不会分解并且直至炭化时才分解 或炭化，使得易于脱模。
带状绳股各自通过使多根碳纤维成束形成，且通过三维编织法沿所 述成形模的外周编织所述绳股，由此能够形成圆筒形状的网状体。通过 三维编织法形成网状体可通过现有技术的方法进行。市售的自动织机(例如，TWM-32C、 TRI-AX，由丰和工业社制造) 可用于编织绳股。如果在市场上难以得到自动织机，则圆筒形状的网状 体可以手工形成，就如编织物的形成一样。
此外，网状体可通过制备三轴织物形成，其中，将绳股编织成平面 形状，然后将其围绕成形模巻成圆筒形状并利用粘合剂等粘接，由此形 成所述网状体的圆筒部分，并进一步地将其粘接在通过三维编织法制造 的底部部分。
如果使用进行过大量利用环氧树脂等的施胶处理的绳股制备网状 体，并且如果在后续的步骤中利用作为基质前体的树脂浸渍网状体变得 困难，则在形成网状体之后可以进行脱脂处理，由此除去环氧树脂等胶 料。脱脂处理通常通过在非氧化性气氛下在约150'C 40(TC的温度进行。 有利的是该脱脂处理仅在使用进行过大量利用环氧树脂等的施胶处理的 绳股的情况下进行。
B) 浸渍步骤S2
将编织步骤S1中形成的网状体浸没在未固化的基质前体中以形成其 中网状体中浸渍有基质前体的原始材料。
浸渍可以在常压下进行也可以在加压下进行。如果碳纤维较细并且 与待浸渍的基质前体的润湿性较差，则加压下的浸渍是有效的。此外， 如果基质前体对于碳纤维具有足够的润湿性，则仅仅通过涂布或喷雾就 可以使基质前体充分浸渍在绳股中。
另外，如果在浸渍前进行抽真空，则绳股的内部不可能残留气孔。 因此，可以获得均质的原始材料。
C) 固化步骤S3
然后，加热浸渍有基质前体的网状体(原始材料)使其固化。尽管 固化温度可根据基质前体的种类等适当地设定，不过设定在伴随固化的 凝胶化反应激烈发生的温度(大致约100'C 15(TC)。可能十分重要的是 将预设定温度附近的升温速率减缓以充分放出产生的气体，从而可以使 气体扩散充分进行。
D) 炭化步骤S4使固化步骤S3中得到的原始材料中包含的有机物炭化，得到主要由
碳构成的坩埚保持部件。炭化步骤的处理温度优选为至少约600°C (有机 气体的排放开始减退的温度)，更优选为900°C (尺寸收縮及气体的产生 均减退的温度)或更高。
脱模优选在炭化后进行。与成形模一起进行炭化使形状的崩塌较少， 不需要进行调整形状的后加工。当可以省略后加工时，碳纤维未被切断， 可以提供没有裂片的坩埚保持部件。如果在先前的步骤中固化充分进行， 则可以在炭化步骤之前进行脱模。
如果在成形模未脱离的条件下进行炭化步骤，则该步骤可以在不降 低温度的条件下在上述的固化步骤S3之后进行。也就是说，固化步骤S3 可以作为炭化步骤S4的一部分进行。
E)高纯化步骤S5
通过炭化步骤S4的方法得到的坩埚保持部件进行高纯化处理以除去 杂质。高纯化处理可通过现有技术的方法进行。具体而言，可以通过在 诸如卣素气体或卤代烃等气氛中于1500'C 300(TC持续1个小时以上的 热处理进行。
在上述的制造例中，制备网状体之后用基质前体浸渍所述网状体。 不过，也可以将绳股预先用基质前体浸渍，然后使用浸渍有基质的绳股 编织网状体。也就是说，坩埚保持部件可以按照浸渍步骤S2、编织步骤 Sl、固化步骤S3、炭化步骤S4和高纯化步骤S5的顺序制造。在任何顺 序中，优选的都是在浸渍步骤S2和编织步骤Sl之后进行固化步骤S3， 这是因为绳股表面附着的基质起到绳股间粘合剂的作用。
此外，为提高制造效率，坩埚保持部件可通过图4所示的方法制造。 图4所示的方法中，(a)制备两个碗形成形模31并在开口面侧使其彼此连 接，和(b)通过围绕已连接的碗形成形模31三轴编织制造基本上为圆筒形 的三轴织物32。此外，(c)进行基质材料的浸渍步骤及其炭化步骤，和然 后，(d)在中心部切成两部分后进行脱模，由此能够一次制造两个柑埚保 持部件33。如果坩埚保持部件以这样的方式制得，则能够有效地制造坩 埚保持部件。另外，在从基质前体的浸渍到其炭化的过程中，由于开口
12可以变窄因而难以发生开口处的磨损。
尽管参照本发明的某些示例性实施方式展示并描述了本发明，不过 本领域的技术人员应当理解可以对其进行种种形式和细节上的变化而不 会脱离由所附权利要求所限定的本发明的实质和范围。
例如，在上述示例性实施方式中，显示了基本上为篮样的坩埚保持 部件16。不过，本发明的坩埚保持部件不限于篮样形状，而可以由图5
所示的基本上为圆筒形的网状体50构成。如果网状体50基本上为圆筒 形状，则从编织开始到编织结束外部形状的变化较小，因此，被编织部 分的外径相对于织机的外径的比率的变化较小。因此，有利的是织机不 需要追随外径变化的机构。
另外，坩埚保持部件16的形状可以是锥形状的圆锥台形或者是圆筒 形状的底部变窄的形状。在圆筒形状的情况中，纵向绳股22C与中心轴 平行。然而，在锥形状的圆锥台形或者是圆筒形状的底部变窄的形状的 情况中，纵向绳股变得与中心轴基本上平行。在每一种情况中，中心轴 和各纵向绳股存在于相同的平面内。
此外，在上述示例性实施方式中，描述了其中各绳股逐一斜向对齐 的三轴编织构造。不过，所述网状体也可以具有其中两根以上的绳股62 斜向对齐的三轴编织构造。
实施例
将参照以下实施例说明本发明的坩埚保持部件的更为具体的结构及 其制造方法的实例。本发明并不限于这些制造方法，可以使用任何方法， 只要能够得到本发明的坩埚保持部件即可。
<实施例1>
首先，制备用于制造网状体的成形模。制备6个由石墨制成的侧板 (600mm宽、850 mm长和200 mm厚)。各侧板的交角设计为60度角， 使用石墨材料用粘合剂(COPNA树脂)将各侧板相互粘接，以形成中空六 角圆筒。接着，制备两个由石墨制成的底板(736 mm宽、17000 mm长 和200 mm厚)，并使用石墨材料用粘合剂(COPNA树脂)将它们粘接到中 空六角圆筒的端面，由此形成粗成形模。然后，该粗成形模的主体部分的外周面被研削加工成圆筒形状，其底部部分的外周面被研削加工成碗
形，从而制造成形模(直径为1400mm，高度为600mm)
接着，使用140根用于各第一、第二和纵向绳股的带状绳股，在成
形模的外周面上手工形成三轴编织网状体。各绳股由24000根碳丝(由
Toray Industries, Inc.制造，商品名T800S24K)构成。
用作为基质前体的酚醛树脂形成材料(由旭有机材工业株式会社制
造，KL-4000)浸渍以上制得的网状体，然后在配有排气装置的干燥机中
以2"/小时的升温速率将温度升至200'C，使绳股处于该状态3小时以使
其固化。
<实施例2>
使用圆筒形成形模代替上述实施例1中的成形模制造网状体。圆筒 形成形模通过下列方法制造。首先，制备6个由石墨制成的侧板(600mm 宽、850mm长和200mm厚)。各侧板的交角设计为60度角，使用石墨 材料用粘合剂(COPNA树脂)将各侧板相互粘接，以形成中空六角圆筒形 状的粗成形模。然后，该粗成形模的外周面被研削加工成圆筒形状，从 而制造成形模(直径为1400mm，高度为600mm)。
接着，使用140根用于各第一、第二和纵向绳股的带状绳股，在成 形模的外周面上手工形成三轴编织网状体。各绳股由24000根碳丝(由 Toray Industries, Inc.制造，商品名T800S24K)构成。
下面遵循与实施例1相同的步骤，得到圆筒形坩埚保持部件。
<比较例1>
以与实施例1相同的方式制造成形模，并覆盖上使用与实施例1相 同的绳股形成的平织布。在该情况中，绳股以沿纵向和圆周方向对齐的 方式配置。此外，按照与实施例1相同的方式进行酚醛树脂成形材料的 浸渍、固化、炭化和高纯化处理。由此得到的坩埚保持部件不具有上述 实施例1中存在的斜向对齐的绳股，而具有横向对齐的绳股(以下称为 横向绳股)。
<测试例1>
沿上述实施例1中得到的三轴编织坩埚保持部件的圆周方向施加应变时的应力分布状态用Solid Works Corporation制造的Solid Works 2007 (注册商标)建立模型，并使用由Structural Research & Analysis Corporation制造的Cosmos Works (注册商标)进行静态分析。取绳股的宽 度为10mm，其厚度为2mm，三轴编织的重叠部分用3 mm直径的钉固 定，对三轴编织的最小要素单位建模。横向的应变量为0.3%，绳股的弹 性模量为400 GPa，泊松比为0.2。
在上述条件下分析的应力结果显示在图7中。结果发现沿横向施加 的应变通过斜向对齐的第一绳股72A和第二绳股72B也传递至纵向绳股 72C，导致应力的施加在整体上是均匀的。
同样，对于实施例2的坩埚保持部件，得到类似的结果。
<测试例2>
如以上比较例1所述，得到包括由纵向绳股(沿高度方向)和横向 绳股(沿圆周方向)构成的平织状网状体的坩埚保持部件，对于沿圆周 方向对所述坩埚保持部件的主体部分施加应变时的应力分布状态，以与 测试例1中相同的方式进行静态分析。取绳股的宽度为10 mm，其厚度 为2mm，三轴编织的重叠部分用3mm直径的钉固定，对三轴编织的最 小要素单位建模。横向的应变量为0.3%，绳股的弹性模量为400 GPa， 泊松比为0.2。
在上述条件下分析的应力结果显示在图8中。结果发现沿横向施加 的应变仅施加至横向绳股82A，几乎没有传输至纵向绳股82C。因此可 以想到，较大应力(张力)施加至横向绳股82A，容易导致破损。
权利要求
1. 一种用于保持容纳硅熔融物的石英坩埚的坩埚保持部件，所述坩埚保持部件包含网状体，所述网状体通过编织多根绳股而形成，所述绳股各自包含多根碳纤维，和基质，所述基质充填在所述碳纤维之间的空隙中，其中，所述网状体具有三轴编织结构，该结构包含多根纵向绳股，所述多根纵向绳股在与所述网状体的中心轴相同的平面内对齐；多根第一绳股，所述多根第一绳股沿相对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐；和多根第二绳股，所述多根第二绳股沿相对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐，所述第二角度与所述第一角度相同，其中所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴相反。
2. 如权利要求1所述的坩埚保持部件，其中，所述网状体的绳股不包含沿与所述中心轴垂直的方向对齐的 绳股。
3. 如权利要求1或2所述的坩埚保持部件，其中，所述网状体基本上呈具有封闭底部的篮样形状。
4. 如权利要求1所述的坩埚保持部件，其中，所述第一角度和所述第二角度随中空的所述网状体的不同部 分而变化。
5. 如权利要求4所述的坩埚保持部件，其中，所述网状体的上部的所述第一角度和第二角度小于所述网状 体的下部的所述第一角度和第二角度。
6. —种制造坩埚保持部件的方法，所述方法包括-通过编织多根绳股形成具有中心轴且呈具有封闭底部的篮样形状的网状体，所述绳股的每一根均包含多根碳纤维；用基质前体浸渍所述网状体；通过加热使浸渍有所述基质前体的所述网状体固化；和 使固化的所述网状体炭化，其中，所述网状体具有三轴编织结构，该结构包含-多根纵向绳股，所述多根纵向绳股在与所述中心轴相同的平面 内对齐；多根第一绳股，所述多根第一绳股沿相对于所述中心轴倾斜第 一角度的第一方向对齐；和多根第二绳股，所述多根第二绳股沿相对于所述中心轴倾斜第 二角度的第二方向对齐，所述第二角度与所述第一角度相同，其中 所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴相反。
7. 如权利要求6所述的方法，其中，所述第一角度和所述第二角度随所述网状体的不同部分而变化。
8. 如权利要求7所述的方法，其中，所述网状体的上部的所述第一角度和第二角度小于所述网状 体的下部的所述第一角度和第二角度。
全文摘要
本发明涉及坩埚保持部件及其制造方法。本发明提供一种用于保持容纳硅熔融物的石英坩埚的坩埚保持部件。所述坩埚保持部件包含网状体和基质，所述网状体通过编织多根绳股而形成，所述绳股各自包含多根碳纤维，所述基质充填在所述碳纤维之间的空隙中。所述网状体具有三轴编织结构，该结构包含在与所述网状体的中心轴相同的平面内对齐的多根纵向绳股；沿相对于所述中心轴倾斜第一角度的第一方向对齐的多根第一绳股；和沿相对于所述中心轴倾斜第二角度的第二方向对齐的多根第二绳股，其中，所述第二角度与所述第一角度相同。所述第一方向与所述第二方向相对于所述中心轴相反。
文档编号C30B15/10GK101519794SQ200910118209
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月25日 优先权日2008年2月26日
发明者加藤秀树, 安田正弘, 安藤友行, 鹿野治英 申请人:揖斐电株式会社