本发明专利技术提供碳纤维补强碳复合材料坩埚，其是在制造半导体材料或太阳电池材料等的单晶或多晶的装置中用于支撑、保持收纳溶融材料的坩埚而使用的碳纤维补强碳复合材料坩埚，在其底部弯曲部去除了褶皱或搭接的段差部分，耐久性提高。碳纤维补强碳复合材料坩埚1具有在周边部具弯曲部的底部3和从上述底部弯曲部延伸至上方的直腹部2，上述底部3和直腹部2通过贴合多块交替编织碳纤维的经纱和纬纱得到的碳纤维织布11、12、13(10)而形成，同时位于上述底部弯曲部的碳纤维织布的经纱和纬纱的轴线相对于坩埚圆周方向呈倾斜方向形成。
Carbon fiber reinforced carbon composite crucible and method for manufacturing the crucible
The present invention provides a carbon fiber reinforced carbon composite crucible, the device is in producing a single crystal of semiconductor material or solar cell materials or polycrystalline for support, maintain storage solution materials and melting crucible carbon fiber reinforced carbon composite material used in the bottom of the crucible, bend fold or lap removal the poor, improved durability. Carbon fiber reinforced carbon composite material has a bend in the crucible 1 with the periphery of the bottom and the bottom 3 straight from the abdominal bending part extending to the top of 2, 3 and 2 at the bottom of the abdomen straight through applying the multi block alternating braided carbon fiber warp and weft of carbon fiber cloth 11, 12, 13 (10) and the formation of carbon fiber cloth at the same time, the axis is located above the bottom of the curved part of the warp and weft yarns in a circumferential direction relative to the tilt direction of the formation of the crucible.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，涉及例如在提拉 半导体材料等的单晶的装置或制造太阳电池材料等的多晶的装置中用于支撑、保持收纳溶 融材料的坩埚而使用的。
技术介绍
例如，在制造半导体材料等的单晶时，广泛采用CZ法(提拉法)。如图20所示，该CZ法是指使种晶P与收纳在石英坩埚50内的硅溶融液M的表面 接触，并使石英坩埚50旋转，同时一边使该种晶P反向旋转一边向上方提拉，从而在种晶P 的下端形成单晶C。随着单晶硅C的培育，该石英坩埚50因包围其四周的加热器52的热、硅溶融液M 的热而软化。因此，石英坩埚50被收纳在石墨坩埚51内而得到支撑。而且，若单晶硅提拉结束，则石英坩埚50和石墨坩埚51被冷却。此时，由于上述 石墨坩埚51的热膨胀系数较石英坩埚50的大，所以若在两者密合的状态下进行冷却，则存 在着石墨坩埚51中发生龟裂、最终发生龟裂、裂缝的课题。针对这样的课题，例如日本特开平11-60373号公报中公开了 使用由碳纤维补强 碳复合材料(也称作C/C材料)制成的坩埚(以下简称为碳坩埚)，以代替现有的石墨坩埚 51。由于该C/C材料的热膨胀系数接近于石英玻璃坩埚的热膨胀系数、而机械强度高于石 墨材料，所以可以大幅降低冷却时出现裂缝的概率。而且，在制造该专利文献1所公开的碳坩埚时，如图21(a)所示，准备被切成上部 连有多片叶状体60a的形状的、由C/C材料制成的薄片状碳纤维织布60。如图21(b)所示， 按照如同制作地球仪的要领，将该准备的薄片状碳纤维织布60依次贴在坩埚成型模61的 表面，重复该操作直至达到规定的厚度，以制作碳坩埚。当为利用图21所示的方法制作的碳坩埚时，在图20所示的坩埚底部的小弯曲部 R1、大弯曲部R2中，叶状体60a彼此搭接，搭接的叶状体60a的段差形成放射状。这样，在坩埚底部的弯曲部Rl、R2中，叶状体60a彼此搭接，所以在炉内由溶融液 M产生的SiO气体滞留在碳坩埚51外侧的弯曲部R1、R2搭接部分的段差部分，通过化学反 应(氧化)，该部分发生局部性损耗、消耗，存在着脆弱化的课题。另外，由于石英玻璃坩埚的外壁面与碳坩埚的内周面不完全密合，存在部分间隙， 所以上述SiO气体从该间隙侵入，滞留在碳坩埚51内侧的弯曲部R1、R2搭接部分的段差部 分。这种情况下，通过化学反应(氧化)，该部分发生局部性损耗、消耗，也存在着脆弱化的 课题。这样，当为现有的碳坩埚时，由于在碳坩埚51的弯曲部Rl、R2部分中存在搭接部 分，所以发生局部性损耗、消耗，存在着碳坩埚脆弱化的课题。
技术实现思路
本专利技术是针对上述情况而进行的，其目的在于提供碳纤维补强碳复合材料坩埚， 其是在制造半导体材料等的单晶或太阳电池材料等的多晶的装置中用于支撑、保持收纳溶 融材料的坩埚而使用的碳纤维补强碳复合材料坩埚，在其底部弯曲部去除了褶皱或搭接的 段差部分，耐久性提高。为了解决上述课题而设的、本专利技术的碳纤维补强碳复合材料坩埚，其特征在于是 一种具有在周边部具弯曲部的底部和从上述底部弯曲部延伸至上方的直腹部(直胴部)的 碳纤维补强碳复合材料坩埚，其中，上述底部和直腹部通过贴合多块交替编织碳纤维的经 纱(縦糸)和纬纱(横糸)得到的碳纤维织布而形成，同时至少位于上述底部弯曲部的碳 纤维织布的经纱和纬纱的轴线相对于坩埚圆周方向呈倾斜方向形成。这样，在底部弯曲部中，在碳纤维织布的经纱、纬纱相对于坩埚圆周方向呈倾斜的 部分，碳纤维织布向坩埚圆周方向和垂直于上述圆周方向的方向伸长，所以没有形成搭接 缝或褶皱等大的凹凸，可以在没有纤维断缝的状态下成型。因此，使用该碳纤维补强碳复合材料坩埚时，在坩埚的底部弯曲部的内侧、外侧不 会滞留SiO气体，可以抑制化学反应(氧化)所引起的脆弱化。这里，优选在上述底部和上述底部弯曲部中使用无断缝的一体型的第1碳纤维织 布、在上述底部弯曲部和上述直腹部中使用使碳纤维的经纱和纬纱相对于坩埚圆周方向呈 倾斜的方式形成的第2碳纤维织布。进一步优选在上述直腹部中使用使碳纤维的纬纱和经纱相对于坩埚圆周方向呈 平行方向和垂直方向的方式形成的第3碳纤维织布，在上述直腹部中优选上述第2碳纤维 织布和上述第3碳纤维织布交替层合。当碳纤维织布的经纱、纬纱中的任一者与坩埚圆周方向平行时，可以最大程度地 提高坩埚圆周方向的强度，但在受到超过其强度的力时纤维断裂。而当碳纤维织布的经纱、 纬纱相对于坩埚圆周方向呈倾斜时，与平行时相比，纤维相对于圆周方向有变形的空间，即 使在受到圆周方向的力的情况下，也可以期待纤维不断裂。因此，期待着碳纤维补强碳复合 材料坩埚可以防止例如形成两半(真9二9)这样的严重不良情形。这样，使第3碳纤维织布的碳纤维的纬纱和经纱相对于坩埚圆周方向呈平行方向 和垂直方向的方式形成时，与层合(積層)的第2碳纤维织布的碳纤维的方向不同，所以可 以提高强度。即，通过交替层合经纱与纬纱的轴线方向不同的碳纤维织布，可以提高坩埚的 刚性。尚需说明的是，第3碳纤维织布可以使其碳纤维的经纱和纬纱相对于坩埚圆周方 向呈倾斜的方式形成。使第3碳纤维织布的碳纤维的经纱和纬纱相对于坩埚圆周方向呈倾 斜的方式形成时，与层合的第2碳纤维织布的碳纤维的方向相同，可以进一步提高向坩埚 圆周方向断裂的耐性。优选上述直腹部中层合的各碳纤维织布在坩埚圆周方向上的不连续部分以在层 合方向上不重叠的方式层合上述各碳纤维织布。这样，在搭接的碳纤维织布彼此之间，碳纤 维织布在坩埚圆周方向上的不连续部分之间在层合方向上不重叠，由此层合方向(厚度方 向)的间隙变少，可以使直腹部中的层合方向的碳纤维量更均勻。尚需说明的是，优选上述第2碳纤维织布或上述第3碳纤维织布分别作为无断缝的一体型的碳纤维织布绕上述直腹部1周以上。即使在上述第2碳纤维织布或第3碳纤维 织布的尺寸不足上述直腹部的外周长的情况下，也优选使上述第2碳纤维织布的接头(碳 纤维织布在坩埚圆周方向上的不连续部分)和上述第3碳纤维织布的接头(碳纤维织布在 坩埚圆周方向上的不连续部分)在不同位置重叠。优选在上述直腹部和上述底部中的至少任一个部分中，上述直腹部中层合的各碳 纤维织布的经纱和纬纱的交叉部分以在层合方向上不重叠的方式层合上述各碳纤维织布。这样，在搭接的碳纤维织布彼此之间，经纱和纬纱的交叉部分在层合方向上不重 叠，从而使经纱和纬纱交叉的部分的凹凸咬合，可以强化搭接的碳纤维织布彼此之间的粘 合力。为了解决上述课题而设的、本专利技术的碳纤维补强碳复合材料坩埚，其特征在于 是一种具备构成坩埚底部的架台部和放置或嵌插在上述架台部上的筒状体的碳纤维补强 碳复合材料坩埚，上述架台部由石墨材料制成，上述筒状体由层合有碳纤维织布的碳纤维 补强碳复合材料制成，并且在上述筒状体的底部内周边配置有环状间隔物(7《一寸， spacer)。这样，由于碳纤维补强碳复合材料坩埚在由石墨材料制成的架台部放置或嵌插有 由碳纤维补强碳复合材料制成的筒状体、并且在筒状体的底部内周边配置有环状间隔物， 所以在底部弯曲部没有形成碳纤维织布的搭接缝或褶皱等大的弯曲或凹凸，使用该碳纤维 补强碳复合材料坩埚时，在坩埚的底部弯曲部的内侧、外侧不会滞留SiO气体，可以抑制化 学反应(氧化)所引起的脆弱化。优选从上述筒状体的一端部到另一端部设有不连续部分，在上述不连续部本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．碳纤维补强碳复合材料坩埚，其特征在于：该碳纤维补强碳复合材料坩埚具有在周边部具弯曲部的底部和从上述底部弯曲部延伸至上方的直腹部，上述底部和直腹部通过贴合多块交替编织碳纤维的经纱和纬纱得到的碳纤维织布而形成，同时，至少位于上述底部弯曲部的碳纤维织布的经纱和纬纱的轴线相对于坩埚圆周方向呈倾斜方向形成。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：吉光大志，外谷荣一，大川雅行，森隆员，津岛荣树，
申请(专利权)人：科发伦材料株式会社，
类型：发明
国别省市：JP
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