TWI374247B - Crucible holding member and method for producing the same - Google Patents

Description

137.4247 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於-種掛錯固持元件 熔化物之一坩鈣，兮抆朴札 固持包含高溫 坩鍋該熔化物例如為金屬、 別是有關於-種堆鍋固持元件，用以固技或…特 之掛錯。 心固持用於單晶梦拉晶 【先前技術】 碳材料迄今為止廣泛的應拉晶裝置中 材料具有高熱阻抗以及高熱衝擊的特性:並且碳 幾乎不會污染梦。特別的是，由於它的高密度，各向 =性的石墨材料係難以與—反應氣體（例如為在該裝置中 生之氧化石夕）產生反應，並且各向同性的石墨材料盘用作 於石英甜斜包.含料化物）情料之：氧化料反應速率 很小。根據上述，各向同性的 、 ^夺门丨j性的石墨材料可用作於石墨坩鍋 以固持石英坩鍋的邊緣。 近幾年來，碎晶圓的直徑增加發展至以增加良率並改 善生產力’而―的晶圓已成為主流。增加晶圓的直 控超過4_m的發展也更趨進步1著_晶圓直徑的增 加’單晶石夕拉晶裝置的尺寸也隨之增加，因此用於單精細 拉晶裝置中之石墨㈣變的極為沉重，造成搬運的困難， 例如在該裝置上裝設石墨坩鍋時。 更者各向同性的石墨材料的製造過程需要一個在靜 水·壓力下的壓製步驟，以及一個冷均壓（c】p)裝置，該裝置 尺寸為約石墨產品直控t . 5倍。各向同性的石墨材料

7042-10446-PF 4 1374247 如同一大尺寸石墨坩鍋，習知之冷均壓裝置已不敷使用， 因此一大型裝置便成為必要。 當製造大尺寸石墨坩鍋的技術不使用冷均壓裝置時， 此技術包括藉由纖維纏繞製成將碳纖維形成為一坩鍋形 狀，並將其注入一樹脂或是一瀝青像一矩陣，並且將其燃 燒而製造出由碳纖維強化碳基複合材料所製成的一坩鍋， 於此之後稱之為碳/碳複合材料（例如參見Jp_A_1〇_15239i 鲁或疋JP-A-1 1-60373 )，以及此技術包括將碳纖維織物黏著 於成形杈，將其鑄造並硬化以得到.一碳纖維強化塑料，並 接著將其注入以及燃燒以製造出由碳/碳複合材料（例如參 見JP-A-1 0-245.275)或類似之材料所製成的一坩鍋。 更者，當一製造一習知之由各向同性的石墨材料所製 成之石墨坩錨的方法係藉由使用一小尺寸的-冷均-壓裝-置 時，該方法包括分別形成一石墨坩鍋藉由冷均壓裝置分割 為二片或多片（例如參見jp-A-11 -14.7199)。 • 如上所述，各向同性的石墨材料所製成的大尺寸石墨 坩鍋必須使用一大型冷均壓裝置，並且在上述冷均壓形成 變形預知的同時必須提供多餘的厚度予一形成物件，因為 各向同性的石墨材料在燃燒以及石墨化步驟中變形，並導 致材料損失或是類似情況的發生。 更者，在包括碳/碳複合材料之一坩鍋固持元件中需 使用大量的碳纖雉，因此使其非常昂貴。根據上述，即使 當石夕·晶錠的直徑大時，也無法有效的達成減少晶圓的製造 成本。

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Ul 更者’分別冷均壓形成石墨坩鍋分割為三片或多月的 方法具有-個問題’每一片的熱膨脹係數以及熱傳導係數 的不同導致一階梯出現於掛^八士丨*„ 祝、坩鍋的一分割部份，或是在加溫 至碎被拉起的溫度的同時，扯钮、 J ^ 坩鍋的母一分割片的溫度不 同’導致尚品質妙晶鍵的激造.阳雜 W. j表ie困難。並且在石墨材料的製 程中’在燃燒或是石墨化的同_，猫am ，獨立的分割片難以堆疊， 因為分割片具有一不對栽的;^ ,业 ,,B _ 个对稱的形狀，或是難以在組裝以及拉 起時保持平衡。 更者掛銷的分割片的數量增加使得分割片的尺寸縮 小，並且當甜鋼在單晶梦拉起聘破裂，分割片被分割為複 數片。如果碎片落入拉起裝置中，他們陷入一加碑器以及 坩鍋之間，則會使姆納盖 … 便坩鍋無法轉動，加熱器則被物理性的損 毀’或是藉由電路妓路而停止加熱。與此相關的，在石英 坩鍋之處也是’固持元件被破壞並變形使-液體層面降 低藉此導在拉晶時所引起晶體缺陷的可能性。 更者’虽矽因為在拉晶之後隨之電源故障的問題而熔 化凝結，石夕隨基^ π 還者凝t而具有延展的特性（容積延展約 9.6%)。據此，可作或抽_丄 作為擴大石奂坩鍋以及石墨坩鍋的功

在該裝置蔣一小直挪沾R &的早日日鍵拉起的案例中，即使當此 體產生而導致掛鋼的 蚋的破裂，可執行一段時間的降溫，並 此外流出去的非龄纟士 & 、、’°的石夕也屬小量。據此，這並不會成為 嚴重的問題。铁而，+ ^ ^ ' “、、 在該裝置將一大直徑的單晶錠拉起時， 當此問體產，生時，$ ^

而要時間降溫，而恐怕大量的熔化 流入該裝置中。 -I

7042-10446-PF 1374247 並且，JP-A-1 -183490 敘述 ~ ϋ k ϋΛ. 瑗达 攻技術，將碳纖維纏繞並 ，ν〇於用於將一單晶拉起之—石 壓 墨坩鍋的—外牆部份上的 !刀本中區，以及碳纖維與石墨坩 鍋之間的黏附。然而， 防止石墨坩鍋破裂的阻力可藉由 』稽由％繞的碳纖維的黏著而 ,因此如前所述，當延展力作 怕站八A 刀作用於之-圓周方向時，恐 旧m合力變成反作用力而導致坩 r^aB 钱坩鍋變形以及破裂的發生。 L發明内容】 本發明係為克服上述問題， 且本發明之目的係為了提 /、坩鍋固持元件，該坩鍋固持 一, 狩疋件可輕易的藉由甚至是 小尺寸的冷均壓裝置來製作， 定gp # e A W坩鍋固持元件的形狀穩 疋即使是當強大張力作用於圓周 杜n万向，以及該坩鍋固持元 件可用於-大尺寸的單

i - 裝置中’該單晶拉晶裝詈I 至可在拉晶時破裂的發生後還可運作。 根據本發明之一觀點所提供如以下。 ⑴根據本發明之一觀點，提供-甜鶴固持元件包括. 一堆鍋支樓部，包括複數個分割的石 β括· 4jI 4f life i 墨片’石墨片是縱向 刀口〗並與一軸線平行，且呈轴 此丄 排列；以及一外部安裝元 件，由碳纖雒強化碳基複合材料 i l成’並環繞地形成以 及女裝於坩鍋支撐部之—主體 割的石墨片。 乂由-圓周方向結合分 根據此坩鍋固持元件，坩. 的；5 S 一 β支撐部所包括複數個分割 小尺寸，即使是在大尺寸的掛銷的幸獨立的分割片可形成 ⑵在⑴中之掛銷固持元件:案例中也是如此。

寻凡件中’外部安裝元件係由-7042-10446-PF ^/4247 網狀體所形成，網狀體包括複數個碳纖維束，編織成與轴 線傾斜’以及-矩陣填充於網狀體的碳纖維之間的空隙中。 外部安裝元件由一網狀體所形成，在網狀體中絲束係 編織成與轴線傾斜，因此即使當強力張力作用於圓周方向 時，傾斜編織的絲束可跟著延展。即使當分割片破裂時， =並不會散佈到整個㈣支撐部。更者，分割片係被外 部安裝元件圍繞，因此可防止其由外部安裝元件中分離。 2且，外部安裝元件可分離，而損壞的分割月可由一新的 分割片所替換’ #此連續的使用坩鍋固持元件是可能的。 (3)在（2)中之坩鍋固持元件中，網狀體可包括：複 個第一絲束，提供於一第一方向 向該H向相對於該軸 線傾斜-第一角度；以及複數個第二絲束，提供於一第二 方向，該第二方向相對於該㈣傾斜—第二角度，該第二 角度與該第一角度相同，該 7丹唸弟一方向相對於 該軸線互為相反方向。 、 根據此甜鍋固持元件，圓周方向上的強度低，因此即 使當此圓周方向上的力量作料㈣固持元件時，網 可藉由第一絲束以及第-衅击新 第一、，，糸束所形成的長菱形格柵的扭曲 而在圓周方向上增大，葬ltf_沾U Λ ^ 藉此的以使坩鍋支撐部所包括的複 數個分割片在圓周方向上延展。 ⑷在⑺或（3)中之掛鑛固持元件中，網狀體可更包括 沿著軸線的複數個縱向絲束。 根據此甜鋼固持元件，掛無 土 Α _的力量作用於相對於縱向 絲束延伸方向之一垂直方向，田 因此而增加網狀體垂直方向

7042-10446-PF 8 1374247 上的強度。 (5)在（2)至（4)中之坩鍋固 -平面上，網狀體並不具有：二=^^^ 、 圓周方向平行之气类 根據此㈣固持元件’即使當一力量：展 元周方向，壓力並不會集中於某些絲束，目為在圓周 = 上沒有絲束，而絲束的斷裂亦不會發生。更者，網狀體； =易的在圓周方向上延展（也就是說，網狀體在圓周方向上 部的延展性。 。括複數個分割片的掛鋼支標 ⑻在⑴至⑸中之㈣固持元件中，可更包括— 部’提供㈣鍋支#部的該主體部上，並且可教制該外部 安裝元件的脫離。 .根據此姆鍋固持元件，外部安裝元件可由主體部上的 突出部支持’並且可確實的固持不會使其脫離，並不依賴

安裝狀態下的波動（在固定力量下的波動），此波動可相對 於溫度的改變而變化。 ^ (7) 在（1)至（6)中之坩鍋固持元件中，外部安裝元件以 及坩鍋支撐部係藉由各自的漸細面相互配合安裝，並且該 漸細面之一直徑越靠近該坩鍋支撐部之一底部則越大。Λ 根據此坩鍋固持元件，即使在一安裝狀態下，跟著溫 度的改變而延展或收縮，外部安裝元件都可以朝主體部固 定的方向移動，藉此可防止脫離以及可繼續保持在安裝的 狀態，而不會產生鬆脫。 (8) 在（1)至（7)中之坩銷固持元件中，徑向排列的複數

7042-10446-PF 9 1374247 個分割的石墨片下端部可在環繞圍繞著軸線之一圓柱狀空 間時結合，坩鍋固持元件更包括一板件，板件具有—圓2 體，突出於板件之-上表面，圓柱體係安裝於由被分割的 石墨片的下端部圍繞·的圓柱狀空間中。 根據此坩鍋固持元件，可使分割片達成穩固組裝的可 能。為了増加底部的熱效率，坩鍋具有一結構可支撐底部 的中央並且使其周圍暴露在外。根據上述，獨立的分^ 片的重力中心位置離開軸線，伴隨著坩鍋分割數量的增 加’導致缺乏穩定性以及無法像一獨立的個體自行支撐。 根據此構造，分割片的下端部接觸底板件的圓柱體，藉此 可使定位更容易。 (9)在（1)至（8)中之坩鍋固持元件中，一碳質或石墨薄 片延展於該坩鍋支撐部之一内表面，至少在該等相鄰_之分 割.的石墨片之連接的部份。 (10) —製造在（1)至（9)中之坩鍋固持元件的方法，包 • 括由單獨的各向同性的一石墨塊在同一切割方向上切割出 每一個該等分割的石墨片。 根據此方法’在分別的分割片中，並不會產生熱膨脹 係數以及熱傳導係數的不同，也使得分割片之間不會導致 階梯的出現’或者亦不會有溫差的出現。 根據上述固持元件’環繞的形成的外部安裝元件係安 裝於甜鍋支撐部之主體部上，以在圓周方向上結合複數個 分割片，並且外部安裝元件包括，碳/碳複合材料。據此單 獨個分割片可形成為更小的尺寸，即使是在大尺寸的掛鋼 7042-10446-PF 10 1374247 情況下，因此坩鋼固拮 ^ 寺疋件可由小尺寸的冷均壓裝置製 这。更者，即使分割片力Ή 早日日發拉晶裝置運作時破裂，碎 片並不會分散於整個 吼蜗中。並且，分割片係由外部安裝 凡件圍繞以防止脫離，因 囚此早ΒΒ矽拉晶運作可更安全的進 行0 “為使本發明之上述及其他目的、特徵和優點能更明顯

易懂’下文特舉一具體之較佳實施例，並配合所附圖式第 做詳細說明。

.【實施方式J 根據本發明，姆鋼固持元件之實施例將配合圖式詳述 如下： 第1Α圖以及第1 β圖分別顯示本發明之甜鍋固持元件 之側視示意圖以及俯視示意圖。-.

根據此實施例，坩鍋固持元件100'包括一石英坩鍋支 撐部15,石英坩鍋支撐部15包括複數個分割的石墨片 _ 13 (例如為8片如第1圖中所示），縱向分割並與一軸線L 平行，且呈徑向排列，以及一外部安裝元件丨9環繞地形成 以及安裝於石英坩鍋支撐部15之一主體部17，以由一圓 周方向結合石英坩鍋支撐部15(複數個分割的石墨片 13)。外部安裝元件19包括碳/碳複合材料。雖然碳/碳複 合材料的組成並無特別限制，但可適當的使用，舉例說明， 碳/碳複合材料由一網狀體25所形成，且其中碳纖維21之 絲束23(參見第4圖）係相對於軸唪L傾斜的編織並且網狀 體25之碳纖維21之間的空隙中填滿了一矩陣。 7042-10446-PF 11 丄 J / Η·ΖΗ· / 從-塊分割片13並不是個別製造的，但是係藉由 出來.的。之是因2性的一石墨魂由同一切割方向上切割 數的不同導致的二=二係數以及熱傳導係 英掛鋼支推竹Γ中 所產生階梯也難以出現。在石 f 士 ° 中，即使當分割片13因為退化.而破裂-， 古碎片會延伸直至掛鋼破裂’因為外部安裝元件19 有維持石英坩鈀 干u具 平、…支撐部15的功能。特別的是’如果舊的的 在替植央軸支標部15的退化並不會整體進行。據此， 、英坩鍋之剛與之後溫度特性的改變可以減至最 舊的=得拉晶動作可以穩定的進行。更者.，容易損壞的 口片與不易韻壞的新的分割片是參雜著排列，因此 H割片破裂時，很難會造成互大的損傷。 其優點在於外部安裝元件_ 19在圓周.方询上直有彈 ㈣既然碳/破複合材料之熱膨嚴係數小於各向同性之石墨 二之熱膨瓶係數’強大的力量（緊固力量）會加諸於石英 元°支撐邛15伴隨著溫度的上升。其優點在於在外部安裝 :19 w及石英掛鋼支推部15之間提供—空間使其亦於 姐裝。争古 ^ /κ ^ ，/、優點在於提供一防止脫離的方法，使得外 離 =裝几件不會由石英甜鋼支樓部15中脫離。如同防止脫 、法可利用坩鍋支撐部15之主體部1 7上之凸緣2' 7 向外Λ + 2 '' 中， ，並且控制外部安裝元件】9的脫離。在此案例 叙β卜部女裝疋件19由凸緣27支撐，不論安裝狀態的波 疋如何’外部安裝元件19皆可破實的被，支樓，並不會脫 離0

7042-10446-PF 12 ^/^4247 第2A、2B圖分別顯示一實施例中外部安裝元件藉由漸 細面安裝之側視示意圖以及剖面示意圖。 防止脫離的方法可以是一外部安裝元件19A之一内部 周圍表面12與石英坩鍋固持部15A之一外部周圍表面14 上之漸細面29、31。每一個漸細面29、31具有一直徑， 越靠近坩鍋支撐冑15A之一底部33則越大。漸細面⑼、 31彼此相1配合’使#即使安裝狀態1¾著溫度的變化而改 •變時(延展或收縮）’外部安裝元件都可以朝主體部固定的 方向移動，藉此可防止脫離並且可維持安裝的狀態，而不 會產生鬆脫。 更者’外部安裝元件19可利賴定元件，例如為碳材 科或是碳/碳複合材料所製成之螺栓，由其外部固定於石英 坩鍋支撐部U上’或是可懸掛於其上。特別的是，當外部 :裝元件19具有低彈性，並且難以跟上由石墨所製成之石 央㈣支料15的變形，其優點在於石英持部— 之女裝面以及外部安裝元件m具有上述朝一底部延展之 :、田面29、31。這使得即使在重複使用下所發生矽化反應 ，，可固定石英㈣固持部I5A，並不會產生鬆脫。 如第2A圖所示’石英㈣固持部⑽並不必要從一抽 線L分割’並且可提 J杈供軸線。P作為另一元件，而分割月 可圍繞著另—元件排列。藉由此方式排列分割 少獨：的分割片⑶尺寸。因此，可提供大尺寸的㈣。 呈右IT說明’如第2圖中所示，石英坩鍋固持部15A可 〜構’複數個徑向排列分割片咖第2圖中顯示16

7042-10446-PF 13 1374247 片）的下端部11由圍繞在該轴線L周圍之圓柱狀空間35而 相互結合，並且突出於一底板件37上表面之圓柱體39係 安裝於圓柱狀空間35中。據此，可完成分割片m穩定的 裝個別的分割片丄3A的重力中心位置離開轴線，伴隨 著坩鋼刀J數里的增加，導致缺乏穩定性以及無法像—獨 立的個體自行支樓。根據此，構造，分割#13A的下端部接 :底板件37的圓柱體39,藉此可使分割片m的定位更 谷易。更者，當底部33以及主體部17由不同的石墨元件 成個別的77割片13A的形狀可接近具有矩形的一平行 六面體，可改善材料的損失。 第3圖顯示一實施例中在石英掛鋼支擇部之外表面上 之網狀體的突出部側視阖。 如第4圖所示，網㈣25所形成之一 =可有效率的藉由加大的開口部由一加熱器傳遞熱韓射牛 離石㈣支擇部15。在第3圖中，標號心一防止 :::件’具有薄的厚度，安裝於主體心上以防止一外 4女裝元件19B的脫離。 第4圖顯示網狀體主要部分之放大圖。 成的&由—三軸編織所形成’利用由碳纖維21抽 f 糸束23作為編織線。亦即，網狀 編織結構，包括第'絲束_23,提供於一 25具有二轴 向相對於網狀體25之軸線L 向’第-方 度），第二絲束挪提供於-第二方向，H斜度〈9〇 Θ之傾斜度’並且縱向絲3 向傾’斜 貝負上〜者軸線L延伸。

7042-10446-PF 1374247 ★主體部25可固定高強度’因為第一絲束m以及第二 絲束23B係相互編織為辮子狀，並且穩固的固持一石英掛 鋼支樓部15。並且，楚 AA, J- 〇 且第一絲不23A以及第二絲束.23B之排 列係傾斜於網狀體25之㈣，並不是排列於射心轴垂直 的方向（也就是網狀體25的圓周方向）’而使得此結構在圓 β向的強度低。因為如此，即使由於某些原因當圓周方 向上延展的力量作用於石英坩鍋支撐冑15,由第一絲束 2 3 Α以及第二絲走？ q R _ 果23B形成的長愛形格栅會歪曲，藉以 網狀體25在圓周方向上祐飨士 a + 被放大’侍以使包括複數個分割片 13的石英坩鍋支撐部15在圓周方向上延展。 更者，在網狀體25巾.’-第—絲⑽以及第二絲束 關目對於㈣^的傾斜角度Θ會適當的改變，根據掛鋼 ‘固持元件.1 〇 〇的每一部份的強庳t〜 丨伤的強度而定。網狀體25在圓周方 向上的強度可藉由改變傾斜度 計度㈠而調整，因此圓周方向上 的強度可以依據兑传.用a , 诹/、使用或疋根據網狀體25的每一部份而 改變。 網狀體25具有縱向絲束23(： ’沿著與軸線[平行的方 向輛線L同一平面上編織)。由於網狀體具有縱 直方向的外部力量與縱向絲束挪 . 向勿合，以增加網狀體25在垂直方& μ A # 絲束23係由百條至 〕強义 成。當碳纖維21组成，束23 *纖維21捆綁所形 、上玖，.糸釆23，可以利用瀝青 聚丙烯腈基碳纖堆亦L 土反纖維 纖維或疋其他。組成第-絲束23A、第二絲 束23B以及縱向絲束23C的 . “ J以疋相同材料或是

7042-10446-PF 15 不同材料。 絲束23的形狀可A捏肚 与彳干狀或是相似的形狀，也可以是帶 狀。更者，如果絲走？m 果23所使用的絲束係在塗料處理中藉由 將環氧樹脂或是其他注入灶击^ 八他庄入絲束中，可使其具有適當的彈 性’據此，即使當編織係由 鳟厅田午工進仃時，絲束也可以輕易 的平均的循環編織。 將網狀體.2 5塗層的拓陆_ 至增的矩陣刖趨可以是任何，只要其可以 藉由燃燒形成含碳的或县石 们次疋石墨的矩陣。當矩陣藉由燃燒而 碳化或疋石墨化’可使用由石油或煤或是類似物中提煉的 歷青，也可以是具有高碳化效益的熱固樹脂，例如為⑽難 樹脂、石碳酸樹脂…弗喃樹脂或是㈣亞胺樹脂。更者， 矩陣也可利用化學氣相浸滲（CVI)由熱解碳、發碳或是類似 物所彬成。 ' 如上所述，在坩鍋固持元件100中，石英坩鍋支撐部 15係由在圓周方向上分割的複數個分割μ 13戶斤組成。據 此’個別的分割片可形成小尺寸，即使是在大尺寸掛鋼的 情況下。在此案例中’外部安裝元件19係由絲束傾斜編織 的網狀體25所形成，即使當強大張力作用於圓周方向，傾 斜編織的絲束23可跟著延展。即使當分割片丨3破裂時，' 碎片並不會散佈到整個坩鍋固持元件。並且，分割片係被 外部安裝元件19圍繞，因此可防止其由外部安裝元件中八 離。 當它在 的石墨 外部安裝元件1 9係於一運轉溫度下故定，即使 至溫下安裝時’使得組裝作業變的容易。其所提供 16

7042-10446-PF 坩鍋中的外部安裝 裝於石英掛鎮 ：19可輕易的移除，不需要穩固的安 能嘴帶―提，15。因此替換損壞的分割片也變的可 於其外部安裝70件19中，其編織法的優點在 於具具有開口部。 ％ 接值$ r# 藉由此開口部，加熱元件的熱輻射可直 夹坩鎢支撐部15，藉以充分的加熱矽熔化物。 的埶膾阻坩鎢固持元件100縱向的切割，藉由石英坩鍋 二脹或是石墨内表面上的石夕化反應而在分割面之間形 工間眾所皆知的，在運作時，加熱元件的熱輻射經 此位於分割面之間的空間進入，並使與石英坩鍋接觸的 内側的邊緣部暴露於高溫下，導致其快速的耗盡。當分割 片13的數量增加，此類反應發生之處的數量也增加。據 〃易替換且兩純度延展的石墨薄片或是類似物可延展 於坩鍋支.部15之整個内表面，或是在相鄰之分割片13 之連接的部份，以防止碳化反應或是石英坩鍋支撐部15厚 度的減少。 如上所述’根據上述坩鍋固持元件1 0 0，環繞的形成 的外部安裝件19安裝於石英坩鍋支撐部丨5之主體部丨7上 以在圓周方向上結合分割片1 3，並且外部安裝元件i 9是 由網狀體25組成，在網狀體25中，包括碳纖維21的絲束 23是傾斜的編織。據此，可形成小尺寸的個別的分割片 13 ’即使是在大尺寸石英谢锅的案例中’因此掛鍋固持元 件可輕易的由小尺寸的冷均壓裝置製造。更者，即使當強 大的張力作用於圓周方向時，傾斜編織的絲束23可隨之延 展並穩定其形狀。即使當分割片13在單晶矽拉晶裝置的運 7042-10446-PF 17

轉中破裂時’碎片並不會分散於整個坩鍋支撐部中。並且， 分割片係、由外部安裝元件19圍繞以防止脫離因此單晶石夕 拉晶運作可更安全的進行。 製造坩鍋固持元件之方法之一例將配合第5圖以及第 6圖詳述如下。 第5圖顯示外部安裝元件掛鋼固持元件之製造方法流

程圖❿帛6Aj_ 6D圖顯示顯示石英甜鋼支推部之製造方 法流程示意圖。 石英㈣支撐部15具有-旋轉對稱的形狀，因此在形 成個別的分割[13時，僅需要重複的製作相同形狀的片 材，且其製造方法也簡單。 製造姆鋼固持元件之方法之一例將於後述，但是根據 本發明之-實施例中所述之製造㈣固持元件之方法不限 於此。 根據此實施例中之坩鍋固持元件1〇〇之製造主 由如下五個步驟：即一切割步驟s卜一 〇表面處理步鄉曰 -固定步驟S3 一處理步驟S4以及—分離步驟& A)切割步驟可形成分割片s 1 首先’第6圖中顯示之六面體4〇可藉由切割每 片13所形成。如此次的切割方向，其優點在於當材料二 向異性時’對每-分割…由同-切割方向切割： 者，為了限制材斜變化的波動，並且使個別分割

1數—⑧，其優點在於可由-單獨的各向異性的石= 料中由同一方向切割。 蛋村 7042-10446-PF 18 1374247 一般來說’在冷均㈣行中，由晶粒較位方向 熱膨脹係數在成形的上下方向變成最高，並且熱膨脹係數 在成形的水平兩個方向上為低（相對於成形的上下方向 .說)。在分割片的切割方向不-致的情況下，當掛鋼固持元 . 會藉由熱膨脹而導致整個坩鍋固持元件的 形狀改變或是大空間的產生而使其不均勾的變形。 B)分割片的C表面處理S2 • 如第6B圖所示’板件表面…、仙之間的角度可根 .據分割片的分割數量作調整。例如，當平均的分割時 件表面4la、41b之間的角度可藉由分割數量n來決定，盆 必須符合θ=360/η(。）。順帶一提，當其不是平均的分^ 時，也可以包括複數種分割片13的形狀。 。 C表面處理可應用任何方式。舉例_，一c表面處理 步驟包括將土述板件4G固^於―炎具上，其中炎具傾斜於 -角度，為上述兩個板件表面…，之間的角度Θ的一 •半Θ/2’由-平面研磨機或一磨刀石進行處理，接著，將 板件40的相反的侧表面固定於夾具上，其中夾具傾斜於一 角度Θ ’並且由-平面研磨機或—磨刀石進行處理。根據 此步驟’C表面處理的物品中’兩個表面的形狀會呈對稱。 舉例二，- c表面處理步驟包括將板件4。固定於一夾 具’其中夾具相對於上述兩個板件表面…、仙之間的角 度⑷而傾斜—角度，並且由一平面研磨機或-磨刀石進 行處理。根據此步驟，0表面處程可由一個步驟完成。 舉例三，一C表面處理步驟包括：在例二中〇表面處

7042-10446-PF 19 1374247 理步驟完成後，再進行處理以調整最靠近增鋼固持元件之 始的-表面的角度。根據此步驟，由於進行處理的區 ，小，因此使第-處理步驟中所形成之物品可容易進行c 表面處理。 C)分割片的固定步驟S3 如第6C圖中所示’在第二步驟S2中— ^ ^ 成之表面處理 :件4"皮固定已形成一甜锅形狀一固定步驟可以是任何 只要此步驟可利用在處理後可以容易 夕咏的工具。可使用 一步驟以藉由一黏著劑來固定物件 马虱基丙烯酸酯 (即岬黏著劑）’在夾住已處理過之上 、上下表面之步驟後，其 可.以藉由加熱而容易的被移除。 在此固定步驟中，在之後執行轉向 :確的.配合-軸線L，配合結合的石英掛二:: ^。如果他們並不配合，㈣固持元件的形狀便會=部 特別的疋’當石英甜鍋支撐部15之分割片並不包 持兀件的軸線L，可藉由與圓柱形狀的夹罝來精確。 軸線是可能的。 爽，、來精確的配合 D)石英坩鍋支撐部的處理步驟以 如第仙圖所示’固定於步驟三中之可處理至 形狀。石英坩鍋支據 心的 係使用於單晶二置Γ施例…固持元件w 體。據此，主要可夢由中’並且具有-旋轉對稱的主 f J藉由一翻轉機處理。當坩鍋固 形狀並不是碇轉對稱 、71件的

η、 J韁由一切削中心機來盔A E)石英軸切部的分”驟S5機來執订。

7042A0446-PF 20 1374247 在第四步驟中的石英坩鍋支撐部i5 分割片13。者C表面虛j?铷刀離為單獨的 缚酸rL 勘著劑，例如為氳基丙 聚Γ:如一:Γ步驟:時，著劑可以在短時間内被解 …、方法’可利用將其整體放置於熔爐中的方 了利用丙院噴燃器㈣著的部分燃燒的方法。在空氣 中，石墨氧化開始的溫度為40(rc， 300°Cb4 , ^ A s 且田加熱至.200至 L時風基丙烯酸酯可被解聚合直至可與 易的分離。 7與-割片13輕 之後將敘述外部安裝元件的製造方法之一例。 第7圖顯示外部安裝元件之製造方法流程圖。 …外部安裝元件19之製造主要係藉由如下五個步驟：即 :聚集成形步驟S6、一注入步驟S7、一硬化步驟％、一 碳化步驟S9以及一高純化步驟sl〇。 F)聚集成形步驟S6 碳纖維21纏繞於一圓柱或是具有截面的圓錐體模具 以形成外部安裝元件19之一形狀。如一纏繞步驟，碳纖維 僅纏繞於一圓周方向或是像一碳纖雒織物。 特別的是，當欲控制圓周方向上的彈力時，包括絲束 23之三軸編織沿著縱向方向排列，且可使用螺旋狀的纏繞 於相對的方向的絲束2 3。 纏繞碳纖維於具有截面的圓錐體模具上所形成之外部 安裝π件19A與漸細面31接觸該漸細面31向下延伸^^ 坩鍋的外表面（參見第2圖）。、除了外部安芩元件m的^^ 力，外部安裝元件19A藉由重力的作用給予緊固力量藉

7042-I0446-PF 21 1374247 此可隨時限制石英坩鍋支撐部15的延展。 在外。P女裝7C件19中，由於彈力的關係，纖維的斷裂 鮮乂發生’即使;^在製造階段的燃燒，當其纏繞於具有不 同熱膨脹係數之模具時，使得外部安裝元件i 9可輕易的製 造。 G)樹脂注入步驟S7 可由上.述S6步驟中獲得之由碳纖維纏繞之模具浸沒 φ於樹脂中以將碳纖維注入樹脂。用於注入之樹脂並不特別 限制，並且其可以是任何，只要是可以藉由燃燒而碳化。 ^可以是人造樹脂，例如為石碳酸樹脂、聚酿亞胺樹脂或 /是二乙烯基苯、石油或煤或是類似物中提煉的瀝青，或曰 (,其他類似物。如果在注入之前執行抽真空，絲束中並便不 會留有細鏠。據此，可達成同種的外部安襄元件19。注入 可在-般麼力或是加壓下料。更者，如果碳纖維為細的， 並且與注入樹脂的可濕性微弱，則在加壓下進 • 效的。 馮有 Η)硬化步驟S8 當一樹脂在硬化時製造大量的副產品（例如—石 樹脂或類似物），其優點在於執行硬化步驟以防止泡: 成。減低溫度的增加速率非常重要，其严 、开 /、/皿反j在於隨菩 化之膠狀反應中斷的發生(雖然是根據樹脂的種類變 約是1GG1 15〇。〇’減低溫度的增加速率可充分—！ 生· 的氣體，而使氣體的充分擴散成為可能。 —启 I)碳化步驟S9

7042-10446-PF 22 1374247 在S8步驟中注入樹脂之外部安裝元件19中之有機物 質碳化以使外部安裝元件19可主要包括碳。尺寸的收縮發 生於燃燒之中，其優點在於使用於纏繞的模具在碳化之前 移除。 碳化步驟的處理溫度較佳的為至少6〇〇(>c (有機氣體的 排放開始消退的溫度），並且更佳的為9〇〇它（尺寸收縮以 及氣體產生的消退之溫度）或更高。 J)高純化步驟S1 0 由上述步驟中形成之石英坩鍋支撐部15以及外部安 j凡件19分別#高度純化至一.純淨程度，使其可應用於一 早晶碎拉晶裝置中。 如高純化步驟，雜質利用齒素氣體藉由高溫處理而移 除。 之 之 後將敘述根據此實施例中之坩鍋固持元件的使用、 一例’加裝於—單晶縣晶裝置之㈣固持it件將配合第 8圖做說明。 _第8 .圖顯示顯示根據本發明之一實施例中使用坩鍋固 持元件之單晶石夕拉晶裝置之剖面圖。 單晶石夕拉晶裝置43裝配有用以包切熔化物 央堆鋼4 7，以月LV r^i AL * 以及以由外部環繞的方式用以固持石英坩鍋47 之。夕一緣表面之㈣固持元# 這些係放置於支樓件49 二I :熱7^ 51圍繞著坩鍋固持元件的外緣表面配 件經由石英掛鋼47與掛銷固*持元 ，、，合化物45時，一晶錠53被逐漸的拉起，藉

7042-10446-PF 23 1374247 此製造出單晶矽。 即使當延展於元周方向上之 19可隨之延展，而所 里作用，外部安裝元件 -V Λ.非也 °固持元件100防止破梦的 發生、非凝結熔化物之外流破裂的 # 0 夂其他，因此可改善信賴度。 並且，一奴質或石墨薄片 j如為延展的石墨簿y + 疋碳纖維紙片可允許插入坩 或 47之門。a 1 U持兀件1〇〇以及石英坩鍋 …此碳質或石墨薄片可允許被插入，石英 以及㈣固持元件⑽並不直接相互接觸，因此料固持 凡件100與石英坩鍋47所反應而產生的劣化並不會發生。 據此’其優點在於㈣㈣元件m可重複的使用，僅需 替換碳質或石墨薄片。 在上述之使用例中，顯示坩鍋固持元件應用於單晶矽 拉曰曰裝置中之石英姆鋼中之案例。然而，根據本發明之實 施例中之甜鍋固持元件之使用不限於此，並且可應用於任 何使用方式，只要是一元件，可固持包含金屬、玻璃'矽 溶化物或其他熔化物之一容器。特別的是’當它應用於可 固持一容器之一元件中，其中在内部的該元件與容器具有 不同的熱膨脹係數，可達成上述之優點。 第9圖顯示一案例中不具有縱向絲束之編織結構柱主 要部分之放大前視圖，以及第1 〇圖顯示一案例中具有複數 個傾斜絲朿之編織結構主要部分之放大前視圖。 在上述實施例中，顯示三軸編織之網狀體25。然而， 網狀體25采不限於由三轴編織而成，並且可僅具有相對於 軸線L傾斜之絲東23A與23B之配置，如第9圖中所示。 7042-10446-PF 24 也就是；，在與軸線垂直之一 周方向平行之絲束（在橫向的方面^上’網狀體並不具有與圓 壓力並不會集中於某此、°如第9圖中所示）。藉此 力量作用，因為在圓；：:上::當延展於圓周方向上之 不會發生。 又有絲束，而絲束的斷裂亦 的排2 b第10圖所示，亦可具有兩個或兩個以上钭势 的排列之絲束23與23。 州_从上斜對 [範例] 範例將敘述如下，說明血 掛鋼固持元件之製作，以及：4實施例具有相同結構之 否的核對。 卩及當分割片破裂時碎片的脫離與 〈範例1> 掛鍋固持元件儀藉由—— 蚶钯、 石央坩鍋支撑部所製成，石革- …包括-㈣之-轴線，且其分割為16片/ -外部安装元件包括碳纖維以及一石碳 ;： 而相互配合㈣觸表面藉由朝底部延展之濟細面 在掛銷固持元件製作時，外部安裝元件作為 而』石英坩鍋支撐部，並五分割部不會展開。 石英掛鋼支樓部之其中之一分割片破裂， 中心部份被分為兩個部份。接著，石英甜錯放置於二t在 並且整個坩”置於-坩鍋支撐檯上。此時，破裂的八， 片藉由外部安裝元件的影響而不會脫離，並且坩鎢固

7042-10446-PF 25 1^/4247 件可保持整個坩鍋的形狀。 〈案例2 > 掛」二英I:⑽部製作之_持元件並不包含- 物，該網狀物勺二分割為16片，以及一三轴編織的網狀 方…束：排列的絲束以及螺旋狀纏繞於相反 維之間的一石碳酸樹脂之一碳化物之一纖 件安裝於石英堆鋼支摔部之外側卜2裝兀 之外圓周部的下部上之一突出部防止其脫離。 =部安U件具有彈性，因此可以安裝於朝外圓 =展的型態。緊固的行為可隨時作用，並且分割片不會 更者’石英掛鋼支揮部之一分割片破裂，如像是約在 中心部份破分為兩個部份。接著，石英掛鍋放置於㈣中， =整個姆鋼放置於一掛鍋支撲檯上。此時，破裂的分割 片藉由外部安震元件的影響而不會脫離，並且掛鋼固将元 件可保持整個坩鍋的形狀。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限疋本發明’任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍内，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1A、1B圖分別顯示本發明之掛锅固持元件之側視示 意圖以及俯視示意圖。

7042-10446-PF 26 元件藉由漸 之外表面上 第2A、2B阖分別顯示一實施例中外部安裝 細面安裝之側視示意圖以及剖面示意圖； 第3圖顯示一實施例中在石英坩鍋支撐部 之網狀體的突出部側視圖。 ° 第4圖顯示網狀體主要部分之放大圖。 第5圖顯示外部安裝元㈣鍋固持元件之製造方法流 鲁第6A至6D圖顯示顯示石英掛銷支撐部之製造方法流 程示意圖。 第7圖顯示外部安裝元件之製造方法流程圖。 」 ®顯示顯示根據本發明之一實施例中使用坩鍋固 持7L件之單晶矽拉晶裝置之剖面圖。 第9圖顯示一案例中不具有縱向絲束之編織結構桂主 要部分之放大前視圖。 第10圖顯示—案例中具有複數個傾斜絲束之編織結 • 構主要部分之放大前視圖。 【主要元件符號說明】 100坩鍋固持元件 12内部周圍表面 13、13A分割的石墨片 14外部周圍表面 15、15A石英坩鍋支撐部 16防止脫離元件 17 主體部

7042-10446-PF 27 1374247 19、19A、19B外部安裝元件 27 凸緣 33 底部 21 碳纖維 23 絲束 23A第一絲束 23B第二絲束 23C縱向絲束 2 5 網狀體 2 9 ' 3 _1漸細面 35 圓柱狀空間 3 7 底板件 39 .圓柱體 41a、41b板件表面 43 單晶矽拉晶裝置 45 梦炼化物 47 石英坩鍋 49 支撐件 51 加熱元件 53 晶錠 L 軸線 S1 切割步驟 S2C表面處理步驟 . S3 固定步驟 28

7042-10446-PF 1374247 S4 處理步驟 S5 分離步驟 S6 聚集成形步驟 S7 注入步驟 S8 硬化步驟 S9 碳化步驟 S10 高純化步驟 Θ 傾斜角度

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Claims (1)

1374247 七 申請專利範圍： 第 098114203 號

日袋(fj正替換頁 101年4月17曰修正替換頁 1‘一種堆鍋固持元件，包括： °支撐部，包括複數個分割的石墨片，該石墨片 是縱向分割並與一 軸線平仃，且呈軸向排列；以及 —夕卜妥梦 — . ^ 、70件，由碳纖維強化碳基複合材料所製 成’並環繞地形成以及安裝於該掛錯支樓部之一主體部， 以由一圓周方向結合該等分割的石墨片， 其中該外部安奘+ i 文裒7L件係由一網狀體所形成，該網狀體 包括複數個碳纖維φ，％ i1 ’束，.為織成與該軸線傾斜，以及一矩陣 填充於該網狀體的該等碳纖維之間的空隙中， 其中該網狀體並不具有與一圓周方向平行之絲束。 2’如申專利範圍第1項所述之坩鍋固持元件，其中 該網狀體包括： ' 複數個第一絲束，提供於-第-方向，該第-方向相 對於該軸線傾斜一第一角度；以及 複數個第二絲束，提供於一第二方向，該第二方向相 對於該軸線傾斜—第二角度，該第二角度與該第一角度相 同，該第一方向與該第二方向相對於該軸線互為相反方向。 3.如申請專利範圍第1或2項所述之坩鍋固持元件， 其中該網狀體更包括沿著該軸線的複數個縱向絲束。 4·如申請專利範圍第丨或2項所述之坩鍋固持元 件，更包括一突出部，提供於該坩鍋支撐部的該主體部上， 並且可控制該外部安裝元件的脫離。 5.如申明專利範圍第1或2項所述之坩鍋固持元件， 7042-10446-PF1 30 101.' 4. 17 ' 年月曰修(更)正替換頁 1374247 第 098114203 號 一 1〇1年4月】7日修正替換頁 其中該外部安裝元件以及該坩鍋支撑 句係错由各自& . 面相互安裝，並且該漸細面之一直押 ▲ 的漸細 之一底部則越大。 工越錢該掛鐵走律部 6.如中諳專利範圍第！或2項所述之料 其t徑向排列的該複數個分割的石墨 70件， P碼邵可在卢 繞著該軸線之一圓柱狀空間時結合，該坩鍋固持元園 括-板件’該板件具有一圓柱體，突出於該板件之—更包 面，其中該圓柱體係安裝於由竽黧八 上表 了文哀於由该#分割的石墨片的 圍繞的該圓柱狀空間中。 # 7·二請專利範圍第丨或2項所述之掛銷固， 其中〜或石墨薄片延展於該掛銷支撐部之 至少在該^目鄰之分割的石墨片之連接的部份。 元件8之方法製造：申請專利範圍第1或2項所述之掛鍋固持 兀件之方法，其中兮古、+ & , T及方法包括由單獨的各向同性 塊在同一切割方向上 墨 上切割出母一個該等分割的石墨片。 7042-10446-PF1 31