[实用新型]碳纤维强化碳复合材坩埚及碳纤维强化碳复合圆筒部件

说明书

技术领域

本实用新型涉及碳纤维强化碳复合材坩埚及在其中使用的碳纤维强化碳复合圆筒部件，涉及例如在提拉半导体材料等单晶的装置或制造太阳能电池材料等多晶的装置中为了支承保持收容熔融材料的坩埚而使用的碳纤维强化碳复合材坩埚及在其中使用的碳纤维强化碳复合圆筒部件。

背景技术

例如，在制造半导体材料等单晶的情况下，广泛地使用CZ法（切克劳斯基单晶生长法）。

该CZ方法如图10所示，是使籽晶P接触在收容于石英玻璃坩埚50内的硅的熔融液M的表面上、通过使石英玻璃坩埚50旋转、并且将该籽晶P一边向相反方向旋转一边向上方提拉、在籽晶P的下端形成单晶C的方法。

该石英玻璃坩埚50随着硅单晶C的培养，通过包围周围的加热器52的热、硅熔融液M的热而软化。因此，将石英玻璃坩埚50收容支承在石墨坩埚51内。

并且，如果硅单晶提拉结束，则将石英玻璃坩埚50及石墨坩埚51冷却。此时，由于上述石墨坩埚51的热膨胀系数比石英玻璃坩埚50大，所以如果将两者在紧贴的状态下冷却，则有在石墨坩埚51上发生龟裂最终发生破裂的课题。

对于这样的课题，例如在特开平11－60373号公报中，提出了代替以往的石墨坩埚51而使用由碳纤维强化碳复合材（也称作C/C材）构成的坩埚（以下，称作碳纤维坩埚）的技术。

作为上述坩埚的C/C材的碳纤维，使用价格便宜、并且具有柔软性、容易处置的PAN类的碳纤维。由该PAN类的碳纤维构成的C/C材的线热膨胀系数比石墨材接近于石英玻璃坩埚的线热膨胀系数、此外机械的强度比石墨材高，所以能够抑制冷却时的破裂的发生。

但是，由该PAN系的碳纤维构成的C/C材的线热膨胀系数虽然如上述那样比石墨材接近于石英玻璃坩埚的线热膨胀系数，但一般在高温域比石英玻璃坩埚的线热膨胀系数大，从常温升温到1000℃时的线热膨胀系数为石英玻璃的2倍左右。

因此，当硅单晶提拉结束、将石英玻璃坩埚及碳纤维坩埚冷却时，如果将两者在紧贴的状态下冷却，则石英玻璃坩埚咬入（牢固地嵌合）到碳纤维坩埚中，有不能将石英坩埚从碳纤维坩埚拆下的课题。

此外，为了将上述碳纤维坩埚再利用，需要将石英玻璃坩埚从碳纤维坩埚拆下，但由于如上述那样石英玻璃坩埚咬入（牢固地嵌合）到碳纤维坩埚中，所以必须将石英坩埚破坏而将上述石英玻璃坩埚取出，有在将上述碳纤维坩埚再利用时花费工夫的课题。

进而，C/C材的碳纤维如果在硅单晶提拉工序中接触到氧化硅气体，则硅化发展，该硅化部分的热膨胀变得更大。结果，在将石英玻璃坩埚及碳纤维坩埚冷却时，有通过石英玻璃坩埚与硅化部分的热膨胀的差而在碳纤维坩埚上发生龟裂、破裂的课题。

本申请人对于在将石英玻璃坩埚及碳纤维坩埚冷却时、石英玻璃坩埚不会咬入到碳纤维坩埚中、此外能够将石英玻璃坩埚从碳纤维坩埚容易地拆下、还能够抑制硅化的碳纤维坩埚进行了专心研究。

并且，本申请人认为，如果是具备由具有特定的物理性能的碳纤维强化碳复合材构成的直体部的坩埚，则能够抑制石英玻璃坩埚的咬入、能够不将石英玻璃坩埚破坏而将石英玻璃坩埚从碳纤维坩埚容易地取出、还能够抑制硅化，实现完成了本实用新型。

实用新型内容

本实用新型是在上述那样的情况下做出的，目的是提供一种能够抑制冷却时的石英玻璃坩埚的咬入、能够不将石英玻璃坩埚破坏而将石英玻璃坩埚容易地拆下、还能够抑制硅化的碳纤维强化碳复合材坩埚及在其中使用的碳纤维强化碳复合圆筒部件。

在为了解决上述课题而做出的有关本实用新型的在将收容熔融材料的石英玻璃坩埚支承、保持的坩埚中使用的、由碳纤维强化碳复合材形成的碳纤维强化碳复合圆筒部件中，其特征在于，上述碳纤维强化碳复合材是包括使用拉伸弹性率400GPa以上900GPa以下的沥青类碳纤维的碳纤维纺织布的碳纤维强化碳复合材；并且，从常温升温到800℃时的周向的平均线热膨胀系数是石英玻璃的平均线热膨胀系数以下。

有关本实用新型的碳纤维强化碳复合圆筒部件能够在保持石英玻璃坩埚的坩埚的直体部中使用，在该碳纤维强化碳复合圆筒部件中，由包括使用拉伸弹性率400GPa以上900GPa以下的沥青类碳纤维的纤维纺织布的碳纤维强化碳复合材形成。

这样将上述碳纤维强化碳复合圆筒部件用包括特定的沥青类碳纤维纺织布的碳纤维强化碳复合材形成是为了使从常温升温到800℃时的平均线热膨胀系数为石英玻璃的平均线热膨胀系数以下。