(57)【要約】  本発明は、部材（２００）の製造方法及びセラミック材料からの予備定義された形態を有する部材自体に関し、その際、前記方法は、  （Ｓ１）炭素材料（１０′）からの複数のプレート（１０）を準備する工程、  （Ｓ２）炭化可能な含分を含む接着剤を準備し、そして、前記接着剤を用いて複数のプレート（１０）を接ぎ合わせて、プレート構築物を形成する工程、その際、前記プレート構築物は、その空間的寸法の点で、該構築物から材料除去により前記部材の予備定義された形態を生成可能なものである、  （Ｓ３）前記プレート構築物から炭素材料の除去により前記プレート構築物を加工して、製造すべき部材の予備定義された形態を有する、炭素材料からの前駆体を獲得する工程、及び、  （Ｓ４）前記前駆体をケイ化して、セラミック材料からの部材を獲得する工程、を含む。
2013534502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程：
（Ｓ１）炭素材料（１０′）からの複数のプレート（１０）を準備する工程、
（Ｓ２）炭化可能な含分を含む接着剤を準備し、そして、前記接着剤を用いて複数のプレート（１０）を接ぎ合わせて、プレート構築物を形成する工程、その際、前記プレート構築物は、その空間的寸法の点で、該構築物から材料除去により前記部材の予備定義された形態を生成可能なものである、
（Ｓ３）前記プレート構築物から炭素材料の除去により前記プレート構築物を加工して、製造すべき部材の予備定義された形態を有する、炭素材料からの前駆体を獲得する工程、及び、
（Ｓ４）前記前駆体をケイ化して、セラミック材料からの部材を獲得する工程、
を含む、予備定義された形態を有する、セラミック材料からの部材（２００）の製造方法。
【請求項２】
前記プレート構築物が、１のプレートにそのつど後続するプレートが第１の接合面としてのその下面でもって、第２の接合面としての１のプレートの上面に接合されることにより、複数の又は全てのプレートを相互に積層し接ぎ合わせることにより、形成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
プレート（１０）が、プレートの厚さにより定められる側面（１０ｋ）を有し、かつ、プレート（１０）の少なくとも１が、第１の接合面としてのその１の側面でもって、第２の接合面としての他の１のプレートの上面又は下面に接合されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
プレート（１０）が、プレートの厚さにより定められる側面（１０ｋ）を有し、かつ、プレート（１０）の少なくとも１が、第１の接合面としてのその側面でもって、第２の接合面としての他の１のプレートの１の側面に接合されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
接合面で接合すべき少なくとも２のプレートで、１のプレートの接合面に切欠部が、そして、他のプレートの接合面に、前記切欠部に形態相補的な突出部が成形されており、そして、前記切欠部が前記突出部とかみ合うことによりこの両方のプレートが接ぎ合わされることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
接合面で接合すべき少なくとも２のプレートで、両方のプレートの接合面にそのつど１の切欠部が成形されており、そして、前記切欠部に形態相補的な連結エレメントが設けられており、その際、前記連結エレメントが前記両方の切欠部とかみ合うことにより前記両方のプレートが接ぎ合わされることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記接着剤の炭化可能な含分が、樹脂、特にフェノール樹脂を含むことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記接着剤が、樹脂の他に炭化ケイ素粉末を含むことを特徴とする請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記炭化ケイ素粉末が、１〜５０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、特に好ましくは３〜５μｍの平均粒径を有することを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記炭化可能な接着剤が、５〜５０質量％の水、２０〜８０質量％の炭化ケイ素粉末及び１０〜５５質量％の樹脂、好ましくは１０〜４０質量％の水、３０〜６５質量％の炭化ケイ素粉末及び２０〜４５質量％の樹脂、特に好ましくは１５〜２５質量％の水、４５〜５５質量％の炭化ケイ素粉末及び２７〜３３質量％の樹脂を含むことを特徴とする請求項７、８又は９記載の方法。
【請求項１１】
前記炭化可能な接着剤が、炭素材料からの充填剤を１０質量％未満、特に３質量％未満含有し、特に炭素材料からの充填剤を含有しないことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記炭化可能な接着剤が、硬化剤を０．５〜５質量％含有することを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記接着剤が、炭素材料からの前記プレートを作成している材料を含むことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
前記プレート構築物が炭化されることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
前記前駆体が炭化されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
前記プレートが接ぎ合わせ（Ｓ２）の間に加圧及び／又は加熱されることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
いくつかの、特に全てのプレートの物理学的及び／又は化学的特性が、そのつど考慮されるプレートの空間的寸法にわたり同じであることを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載の方法。
【請求項１８】
少なくともいくつかの前記プレートが、２０〜８０ｃｍ（長さ）×２０〜８０ｃｍ（幅）×３〜１０ｃｍ（厚さ）の範囲にある空間的寸法（長さ×幅×厚さ）を有することを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
いくつかの、特に全ての前記プレートが、上下で判断した場合に同じ組成の炭素材料を有することを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
少なくともいくつかの、特に全ての前記プレートが、炭化可能な、粉末状のバインダー及び炭素繊維を有する均質な混合物を準備し、前記混合物を圧力の作用下で圧縮し、そして、プレート形状の予備生成物に成形し、そして、このプレート形状の予備生成物を炭化により又は炭化及びグラファイト化により炭素材料からのプレートに更に加工することにより、製造されることを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記粉末状のバインダーがフェノール樹脂粉末であり、特に粒径分布Ｄ50＜１００μｍを有することを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記均質な混合物が、２０〜５０質量％のバインダー及び５０〜８０質量％の炭素繊維、好ましくは３０〜４０質量％のバインダー及び６０〜７５質量％の炭素繊維粉を含むことを特徴とする請求項２０又は２１記載の方法。
【請求項２３】
前記均質な混合物が、充填剤、例えば炭化ケイ素粉末及び／又はグラファイト粉末を含むことを特徴とする請求項２０から２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
炭素材料からの少なくともいくつかのプレートが、特に全てのプレートが、約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．８５ｇ／ｃｍ3の範囲の材料密度を有することを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項記載の方法。
【請求項２５】
前記炭素繊維が、ビスコース材料及び／又はセルロース材料を破砕し、そして、炭化することにより、特にまず破砕し、引き続き炭化することにより、製造されていることを特徴とする請求項２０から２４のいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
前記炭素繊維が、ショートカットファイバーとして混合物において存在し、好ましくは繊維長さ分布Ｄ50＜２０μｍを有することを特徴とする請求項２０から２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
前記炭素繊維が、混合物において繊維長さ分布Ｄ95＜７０μｍを有することを特徴とする請求項２０から２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
２．８ｇ／ｃｍ3〜約３．１ｇ／ｃｍ3の範囲にある材料密度を有するセラミック材料からの、請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法に応じて製造されたセラミック材料からの部材。
【請求項２９】
光学的システムのハウジングとして、好ましくは光リソグラフィシステムのハウジングとして、特に好ましくはＥＵＶリソグラフィシステムのハウジングとして形成されていることを特徴とする請求項２８記載の部材（２００）。
【請求項３０】
光学的システムのハウジングとして形成された部材が、光学的部材、例えばレンズ及び／又はミラーを支持するために形成されていることを特徴とする請求項２８又は２９記載の部材（２００）。
【請求項３１】
光学的ミラーの基材として、特に光学的リソグラフィシステムのためのミラーの基材として形成されていることを特徴とする請求項２８記載の部材（２００）。
【請求項３２】
５０〜１５０ｃｍ（長さ）×５０〜１５０ｃｍ（幅）×５〜１５０ｃｍ（高さ）の範囲にある空間的寸法（長さ×幅×高さ）を有することを特徴とする請求項２８から３１のいずれか１項記載の部材。
【請求項３３】
前記部材のセラミック材料が、２７０ＧＰａ以上、好ましくは３００ＧＰａ超、特に３２０ＧＰａ〜３５０ＧＰａの範囲にある弾性率を有することを特徴とする請求項２８から３２のいずれか１項記載の部材（２００）。
【請求項３４】
前記部材のセラミック材料が、２８０ＭＰａ以上、好ましくは３５０ＭＰａ以上、特に好ましくは４００ＭＰａ以上の曲げ強度を有することを特徴とする請求項２８から３３のいずれか１項記載の部材（２００）。
【請求項３５】
前記部材のセラミック材料が、３．４×１０-6／Ｋ未満、好ましくは３．０×１０-6／Ｋ未満、特に好ましくは２．７×１０-6／Ｋ以下の熱膨張係数を有することを特徴とする請求項２８から３４のいずれか１項記載の部材（２００）。
【請求項３６】
前記部材のセラミック材料が、１２０Ｗ／（ｍＫ）以上、好ましくは１４０Ｗ／（ｍＫ）以上、特に好ましくは１７０Ｗ（ｍＫ）以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項２８から３５のいずれか１項記載の部材（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材の製造方法及び前記方法で製造した部材に関する。本発明は特に、特別に均質な特性プロファイルを有する大面積の及び／又は３Ｄの構造物の製造にも関する。
【０００２】
１のピースからの、所定の立体構造及び／又は広がった平面構造を有する複雑な部材の製造の際には、基礎となる材料ブロック又は材料組成物（ここから、製造すべき製品のために所望の立体構造又は平面構造が作製されるものである）が、均質な様式で提供されることが極めて困難であるという問題がしばしば発生する。
【０００３】
この不均質性は、一方では材料密度それ自体に関係し、しかし、特に、この材料を形成する個々の成分の分布にも関係する。
【０００４】
この結果として、この最終製品もまた、それ自体既に不均質な出発材料ブロック又は出発材料組成物からの作製後に、不均質な物理学的及び／又は化学的特性を有する。このことはしばしば寛容できない。
【０００５】
本発明は、特に簡易であるが、しかし信頼できる様式で、特に高い度合いの均質性を製品のために保証することができる、予備定義された形態を有する、セラミック材料からの部材の製造方法を提供するという課題を基礎とする。
【０００６】
本発明の基礎となる課題は、独立請求項１の特徴を有する、予備定義された形態を有する、セラミック材料からの部材（２００）の製造方法で解決される。さらに、本発明の基礎となる課題は、独立請求項２８の特徴を有する、所定の立体構造を有する、炭素繊維強化した材料からの部材で解決される。好ましい態様は、そのつど従属請求項の主題である。
【０００７】
一観点によれば、本発明は、
（Ｓ１）炭素材料（１０′）からの複数のプレート（１０）を準備する工程、
（Ｓ２）炭化可能な含分を含む接着剤を準備し、そして、前記接着剤を用いて複数のプレート（１０）を接ぎ合わせて、プレート構築物を形成する工程、その際、前記プレート構築物は、その空間的寸法の点で、該構築物から材料除去により前記部材の予備定義された形態を生成可能なものである、
（Ｓ３）前記プレート構築物から炭素材料の除去により前記プレート構築物を加工して、製造すべき部材の予備定義された形態を有する、炭素材料からの前駆体を獲得する工程、及び、
（Ｓ４）前記前駆体をケイ化（silizieren）して、セラミック材料からの部材を獲得する工程、
を含む、予備定義された形態を有する、セラミック材料からの部材（２００）の製造方法をもたらす。
【０００８】
プレートの接ぎ合わせ（Ｓ２）の際に又はその後に−特に加工（Ｓ３）の前に−、包囲物品（einhuellend Koerper）の生じる構築物に又は包囲物品の形成のために、予め定められた圧力分布、温度分布、照射及び／又はプロセス雰囲気が、加えられることができる。
【０００９】
プレートの接ぎ合わせ（Ｓ２）の際に又はその後に−特に加工（Ｓ３）の前に−、包囲物品の生じる構築物に又は包囲物品の形成のために、特に前記構築物の成分を炭化するために、温度段階に供されることができる。
【００１０】
プレートの接ぎ合わせ（Ｓ２）の際に又はその後に−特に加工（Ｓ３）の前に−、包囲物品の生じる構築物に又は包囲物品の形成のために、特に構築物の成分をケイ化（silizieren）するために、プロセス雰囲気中で温度段階に供されることができる。
【００１１】
次いで、こうして存在する包囲物品の材料特性を又はまた製品の予備成形体の材料特性をも、即ち、製造すべき製品の所定の幾何学的外観形態の作製後にさらになお定義するために、種々の中間処理工程及び後処理工程が実施かつ提案されることができる。
【００１２】
この場合に、プレート構造物−平板状であっても曲げられていても−が体積物品（Volumenkoerper）に比較して比較的少ないその層厚のために高度に均質性の材料分布、成分分布ひいてはその物理学的及び／又は化学的特性でもって製造でき、かつ、自体均質であるプレートの接ぎ合わせ後に、相応する体積物品、広がった平面状構造又は包囲物品であって個々のプレートと実質的に同じ均質な特性を有するものが発生する、という本発明の知見が利用される。
【００１３】
すなわち、本発明の処置によって、体積物品のプロセシングの際に固有に、通常発生する不均質性が回避され、特に、同じか又は極めて類似のプレートを使用する場合、及び、一定の特性の変動が接ぎ合わせたプレートの界面で発生しない場合、極めて少なく、そのため、この不均質性は寛容されることができるか、かつ／又は、後処理の範囲で減少、補償又は相殺されることができる。
【００１４】
好ましくは、１のプレートにそのつど後続するプレートが第１の接合面としてのその下面でもって、第２の接合面としての１のプレートの上面に接合されることにより、複数の又は全てのプレートを相互に積層し接ぎ合わせることにより、プレート構築物が形成される。
【００１５】
特に簡易には、体積物品又は包囲物品の構築は、その上面及び下面でもってのプレートの簡易な接ぎ合わせにより展開されることができ、いわば、積層体の形にある。この場合に、表面の大きさは、互いに隣接するプレートの結合の安定化のために相互にポジティブに作用する。
【００１６】
本発明の方法の他の一実施態様では、１又は複数のプレートは、付加的に又は代替的に、角又は角面を有することができる。次いで、付加的に又は代替的に、１又は複数のプレートは、そのつど、接合面としての少なくとも１のその角又はその角面でもって、１又は複数のプレートに接ぎ合わされることができる。
【００１７】
この場合に、第１の接合面としての１又は複数のその角又は角面を有する１又は複数のプレートは、角又は角面でもって第２の接合面としての１又は複数のプレートに接合されることができる。
【００１８】
角又は角面での基礎となるプレートの接ぎ合わせは、これらが上面及び下面に比較してより少ない面積を有する場合にも考えられる。この場合に、角面が他のプレートの上面又は下面にあることが考えられる。他方では、２以上のプレートも角を介して相互に連結されることが考えられる。
【００１９】
無論、組み合わせも考えられ、その際、大きい包囲物品又は体積物品が、一方では相互に積層形で、他方ではその角面を介して相互に並列される比較的小さいプレートにより形成される。そして、例えば、まず複数の積層体が上面及び下面を介して形成されることができ、これは次いで角面（好ましくは継ぎ目に配置されている）を介して形成され、次いで相互に連結されることができる。逆方向の処置、まず小さなプレートを角を介してより大きなプレートに接ぎ合わせ、次いで今度は上面及び下面を介して相互に連結させて積層体にすることも考えられる。
【００２０】
１又は複数の相互に接合すべき接合面は、複数の相互に接合すべき接合面に及び／又はその間に、接ぎ合わせの前に少なくとも１の連結手段を形成することができる。
【００２１】
根本的に、更なる補助手段なしに相互に連結された、基礎となるプレートの表面が、その接触の際に十分な結合をすることも、例えば、所定の圧力−場合により加熱を伴う−が及ぼされる場合に考えられる。
【００２２】
しかし、この種の持続的な連結のための支援となる措置を講じることもしばしば有用である。この措置の１は、プレートを材料予備段階において形成し、例えば、部分架橋した状態で形成し、次いで個々のプレートの接ぎ合わせ後に、接ぎ合わせたプレートの材料中で固有に、特にその界面で反応を引き起こし、これによって相互に隣接するプレートの連結が実現されることにある。
【００２３】
接着手段又は類似物の意味合いにおける、この他の外的手段が使用されることも考えられる。付加的に又は代替的に、この種の連結を作り上げ、そして、促進するために、圧力及び温度は相応して変動されることができる。
【００２４】
さらに、代替的に又は付加的に、機械的補助手段が接合面で考えられる。
【００２５】
好ましくは、プレート（１０）が、プレートの厚さにより定められる側面（１０ｋ）を有し、かつ、前記プレート（１０）の少なくとも１が、第１の接合面としてのその側面でもって、第２の接合面としての他の１のプレートの上面又は下面に接合される。
【００２６】
プレート（１０）が、プレートの厚さにより定められる側面（１０ｋ）を有し、かつ、前記プレート（１０）の少なくとも１が、第１の接合面としてのその１の側面でもって、第２の接合面としての他の１のプレートの１の側面に接合されることが好ましい。
【００２７】
連結手段として又はその一部として、接合前に、プレートの材料と同一材料からの又は同一材料クラスからの粉塵又は粉末が、接合面の間に導入されることができる。この措置も、接合面の間の移行部に、材料分布及び物理学的及び化学的観点における特性の高度な均質性を実現することに適している。
【００２８】
好ましくは、接合面で接合すべき少なくとも２のプレートで、１のプレートの接合面に切欠部が、そして、他のプレートの接合面に前記切欠部に形態相補的な突出部が成形されており、そして、前記切欠部が前記突出部とかみ合うことによりこの両方のプレートが接ぎ合わされる。
【００２９】
接合面で接合すべき少なくとも２のプレートで、両方のプレートの接合面にそのつど１の切欠部が成形されており、そして、前記切欠部に形態相補的な連結エレメントが設けられており、その際、前記連結エレメントが前記両方の切欠部とかみ合うことにより前記両方のプレートが接ぎ合されることが好ましい。
【００３０】
切欠部及び挿入エレメントの意味合いにおける機械的補助手段は、一方では角でのまっすぐな接触を安定化でき、しかし、上面及び下面の相互の接触の際にも考えられ、例えば、自体同一のプレートの相互に対する整列を可能にするためである。
【００３１】
切欠部は、孔、スロット、溝、肩として形成されることができる。
【００３２】
連結手段として又はその一部として、接着剤が使用できる。接着手段は、特に緊密な接触を接ぎ合わされたプレートの間で構築することができ、これは例えば、表面構造、即ち粗度等を顧慮することもできる。この場合に、好ましくはこの接着手段は、材料不均質性が界面で発生しないか又は補償されるように選択されることができる。
【００３３】
好ましくは、接着剤の炭化可能な含分は、樹脂、特にフェノール樹脂を含む。
【００３４】
特に好ましい一実施態様において、接着剤は樹脂の他に、炭化ケイ素粉末を含む。好ましい混合比は、ここではバインダー４２％及びＳＩＣ  Ｆ１０００（炭化ケイ素粉末）５８％又はバインダー４０．４％及びＳＩＣ  Ｆ１０００  ５５．８％（そのつど水中の３．８％の飽和したパラトルエンスルホン酸中）である。
【００３５】
炭化ケイ素粉末は、１〜５０μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、特に好ましくは３〜５μｍの平均粒径を有する。
【００３６】
炭化可能な接着剤は、５〜５０質量％の水、２０〜８０質量％の炭化ケイ素粉末及び１０〜５５質量％の樹脂、好ましくは１０〜４０質量％の水、３０〜６５質量％の炭化ケイ素粉末及び２０〜４５質量％の樹脂、特に好ましくは１５〜２５質量％の水、４５〜５５質量％の炭化ケイ素粉末及び２７〜３３質量％の樹脂を含む。
【００３７】
炭化可能な接着剤は、炭素材料からの充填剤を１０質量％未満、特に３質量％未満含有し、特に炭素材料からの充填剤を含有しない。
【００３８】
炭化可能な接着剤は、好ましくは硬化剤を０．５〜５質量％含有する。
【００３９】
好ましくは、接着剤は、炭素材料製のプレートを作成している材料を含む。
【００４０】
好ましくは、プレート構築物が炭化され、好ましくはこの前駆体が炭化される。
【００４１】
プレートが、接ぎ合わせ（Ｓ２）の間に加圧及び／又は加熱される。
【００４２】
いくつかの、特に全てのプレートの物理学的及び／又は化学的特性が、そのつど考慮されるプレートの空間的寸法にわたり同じであることが好ましい。
【００４３】
好ましくは、少なくともいくつかのプレートが、２０〜８０ｃｍ（長さ）×２０〜８０ｃｍ（幅）×３〜１０ｃｍ（厚さ）の範囲にある空間的寸法（長さ×幅×厚さ）を有する。
【００４４】
特に好ましい一実施態様において、いくつかの、特に全てのプレートが、上下で判断した場合に同じ組成の炭素材料を有する。
【００４５】
好ましくは、いくつかの、特に全てのプレートが、炭化可能な、粉末状のバインダー及び炭素繊維を有する均質な混合物を準備し、前記混合物を圧力の作用下で圧縮し、そして、プレート形状の予備生成物に成形し、そして、このプレート形状の予備生成物を炭化により又は炭化及びグラファイト化により炭素材料からのプレートに更に加工することにより製造される。バインダー及び繊維の好ましい混合比は３０％のバインダー及び７０％の炭化されたセルロース繊維又は２９．３％のバインダー、６８．３％の炭化されたセルロース繊維及び２．４％のパラフィンである。
【００４６】
粉末状のバインダーがフェノール樹脂粉末であり、特に粒径分布Ｄ50＜１００μｍを有することが好ましい。
【００４７】
均質な混合物は、２０〜５０質量％のバインダー及び５０〜８０質量％の炭素繊維、好ましくは３０〜４０質量％のバインダー及び６０〜７５質量％の炭素繊維を含む。
【００４８】
好ましくは、均質な混合物は、充填剤、例えば炭化ケイ素粉末及び／又はグラファイト粉末を含む。
【００４９】
炭素材料からの、少なくともいくつかのプレートが、特に全てのプレートが、約０．５ｇ／ｃｍ3〜約０．８５ｇ／ｃｍ3の範囲の材料密度を有することが好ましい。
【００５０】
好ましくは、炭素繊維が、ビスコース材料及び／又はセルロース材料を破砕し、そして、炭化することにより、特にまず破砕し、引き続き炭化することにより、製造される。
【００５１】
炭素繊維が、ショートカットファイバーとして混合物において存在し、好ましくは繊維長さ分布Ｄ50＜２０μｍを有する。
【００５２】
好ましくは、炭素繊維が、混合物において繊維長さ分布Ｄ95＜７０μｍを有する。
【００５３】
本発明の更なる一観点によれば、セラミック材料からの部材は、２．８ｇ／ｃｍ3〜約３．１ｇ／ｃｍ3の範囲にある材料密度を有するセラミック材料から、本発明の方法により製造される。
【００５４】
部材は、好ましくは光学的システムのハウジングとして、好ましくは光リソグラフィシステムのハウジングとして、特に好ましくはＥＵＶリソグラフィシステムのハウジングとして形成されている。
【００５５】
光学的システムのハウジングとして形成された部材が、好ましくは、光学的部材、例えばレンズ及び／又はミラーを支持するために形成されている。
【００５６】
好ましい一実施態様は、部材は、光学的ミラーの基材として、特に光学的リソグラフィシステムのためのミラーの基材として形成されている。
【００５７】
部材は、好ましくは、５０〜１５０ｃｍ（長さ）×５０〜１５０ｃｍ（幅）×５〜１５０ｃｍ（高さ）の範囲にある空間的寸法（長さ×幅×高さ）を有する。
【００５８】
部材のセラミック材料は、２７０ＧＰａ以上、好ましくは３００ＧＰａ超、特に３２０ＧＰａ〜３５０ＧＰａの範囲にある弾性率を有することが好ましい。
【００５９】
部材のセラミック材料は、２８０ＭＰａ以上、好ましくは３５０ＭＰａ以上、特に好ましくは４００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する。
【００６０】
部材のセラミック材料は、３．４×１０-6／Ｋ未満、好ましくは３．０×１０-6／Ｋ未満、特に好ましくは２．７×１０-6／Ｋ以下の熱膨張係数を有する。
【００６１】
部材のセラミック材料は、１２０Ｗ／（ｍＫ）以上、好ましくは１４０Ｗ／（ｍＫ）以上、特に好ましくは１７０Ｗ（ｍＫ）以上の熱伝導率を有する。
【００６２】
包囲物品（１００，Ｒ′）からの製品（２００）又はその予備成形体（２００′）の作製は、機械的加工により、特に切断、のこ引き、穿孔、フライス削り、旋削、スライサー削り、研削により、好ましくはＣＮＣプロセスの範囲で行われる。
【００６３】
しかし、光学的−熱的方法も考えられる。
【００６４】
以上の観点及び更なる観点は、添付した図面を基礎として説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】図示により、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の一実施態様を説明するフローチャートである。
【図２】図示フローチャートの形で、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の更なる実施態様の種々の部分段階に関する詳細を示す。
【図３】図示フローチャートの形で、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の更なる実施態様の種々の部分段階に関する詳細を示す。
【図４】図示フローチャートの形で、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の更なる実施態様の種々の部分段階に関する詳細を示す。
【図５】図示フローチャートの形で、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の更なる実施態様の種々の部分段階に関する詳細を示す。
【図６】Ａ−Ｆは、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の一実施態様で達成される、図示による側断面における中間段階を示す。
【図７】Ａ−Ｃは、炭素繊維強化した材料から製品を製造するための本発明の方法の他の実施態様で適用できる、種々の一連の接合プロセスを示す。
【図８】Ａ−Ｄは、角面１０ｋの反対側にある、炭素繊維強化した材料１０′からのプレート１０の角面１０ｋに、切欠部３２が形成されるカスケードを示す図である。
【図９】Ａ−Ｄは、図８Ａ−８Ｄのカスケードと類似の処置を記載するが、但し、ここでは別個の挿入エレメント３１が形成されておらず、挿入エレメント３１は一体的であり、即ち、炭素繊維強化した材料１０′からの、右側のプレート１０の一部として形成されているカスケードを示す図である。
【図１０】Ａ−Ｄは、切欠部３２及び挿入エレメント３１が、角１０ｋにでなく、炭素繊維強化した材料１０′からのプレート１０の上面１０ｏ及び下面１０ｕの連結のために挿入されるカスケードを示す図である。
【００６６】
以下では、本発明の実施態様が記載される。本発明の全体的な実施態様及びその技術的特徴及び特性もまた個々に取り出して又は自由選択によりまとめて相互に任意にかつ制限なしに組み合わされることができる。
【００６７】
構造上及び／又は機能上同じである、類似である又は同じように作用する特徴又はエレメントは、以下では図面との関連において同じ引用番号で参照される。この特徴又はエレメントの詳細な説明は各々の場合に繰り返さない。
【００６８】
まず図面を一般的に参照する。
【００６９】
本発明は、特に、均質な特性プロファイルを有する、大きな三次元の又は３Ｄの構造物の製造にも関する。
【００７０】
従来は、例えば大きなモノリス性ブロック構造物が形成され、そして機械的に、例えばフライス削り又は類似法により加工されて、三次元の組立を有する複雑な構造物を生成する。
【００７１】
この場合に、モノリス性に製造した材料ブロックでは材料分布において強い不均質性が発生し、そして、これは所定の成分に関して及び／又物理学的及び／又は化学的特性に関してだけであるにせよ該当することが欠点である。このことは、しばしば特に、１又は複数の成分の密度変動及び／又はいわゆるプレス密度勾配の発生と関連している。
【００７２】
この問題を回避するために、本発明は、所定のプレートの、特にグリーンボディプレートの平面状接合と、そうして接合により得られた構造物の後続の加工とを、立体的な又は３Ｄの構造を有する、大きくかつ場合によって複雑な対象物の製造のために提案する。
【００７３】
接合過程では、種々の変法が考えられる。
【００７４】
第１の変法によれば、まず、接着剤を用いて面で相互に結合させたプレート、特にＣＦＣプレートの大きな構造が生成される。連結は、低プレス圧下で行われることができ、例えば、使用される接着剤がプレート中に侵入することを回避するためである。例えば、接着剤は、重なり合っているプレートの間の２つの間隙そしてまた異なるレリーフをも補償しなくてはならないが、しかし、接合面の界面は接着剤によって更なる又は新規の不均質性を被ってはならない。接着剤は、例えば、フェノール樹脂及びＳｉＣ粉末からの混合物からなることができる。この後で、ケイ化のプロセスが続くことができる。この後で、こうして得られる包囲構造物又はサンドイッチ構造物は、要求される複雑な３Ｄ構造物の製造のために更に加工される。
【００７５】
少ない層厚のプレートは、ほぼ均質な密度でもって、そしてひいては化学的及び物理学的観点においてほぼ均質な材料特性でもって製造されることができる。後続の機械的加工は、例えばフライス削り又は類似法により、複数のプレートを包囲物品又はサンドイッチ構造物へと構築することを可能にする。この種の構造物は、例えば、相応するフライス削り装置において容易に挟み込まれ、そして、支持されることができる。
【００７６】
接着剤中の充填剤としてのＳｉＣ粉末の使用では、ケイ化のプロセスの際に変化が生じないことが明らかになった。したがって、事前に接着部位で、すなわち、接合面の間の界面で、炭化ケイ素又はＳｉＣの粒径が、グリーンボディ中のＳｉＣ粒子の粒度に適合されることができ、その結果、接合部位で接合面の間に、残りのプレート材料におけるのと類似の材料特性、そしてひいては類似の物理学的及び／又は化学的特性が支配する。このことは、製品全体の均質性を高める。
【００７７】
ＳｉＣ粉末の粒径分布に関しては、篩いサイズＦ１２００を用いた篩い分けが好ましい。
【００７８】
更なる一実施態様では、包囲物品又は体積物品の構築を部分架橋したプレートから、即ち、部分架橋した基礎材料を有するプレートから行い、これは平面で相互に、そして、接着剤なしに連結される。この連結は、前述の変法よりもより高いプレス圧下で行われ、というのも、接着剤が使用されないからである。しかし、この連結の支援のために接合面の間に、この基礎となるプレートの１又は複数の基礎材料と同じ材料クラスに由来する粉末を撒布することができる。次いで、炭化と、引き続くケイ化を行う。引き続き、次いで再度、この包囲物品の又はサンドイッチ構造の機械的加工を、所望の製品の３Ｄ構造物の形成のために行う。
【００７９】
高硬質構造物の生成には、グリーンボディ中繊維長さ約１０μｍを有する材料を使用できる。この材料は、例えば、完成したＣＳｉＣ部材において、約２０μｍのサイズを有する炭化ケイ素粒を、ひいては比較的微細な組織を提供する。したがって、２８０ＭＰａ超の曲げ強度が、３００ＭＰａ超の弾性率、１２０Ｗ／ｍ・Ｋ超の熱伝導率、３．４未満のＣＴＥ値、０．６８Ｊ／ｇ・Ｋの比熱容量ｃpでもって生成できる。
【００８０】
本発明にとって本質的であるのは、接合部位、即ち、接合面の間の又は接合面に接した界面が、材料及びその特性の観点から、グリーンボディ材料と常に類似である必要があることである。このことは、例えば、ＳｉＣ粒が、グリーンボディ中のＳｉＣ粒と類似の粒度を有しなくてはならないことを意味する。接合面で、即ち、接合面の間の界面で、特に残留炭素が存在してはならず、というのも、例えば、運転中又は更なるプロセス中に存在する原子状水素が残留炭素と反応して揮発性炭化水素化合物又はＣＨ化合物を形成する可能性があるからである。こうして発生する蒸発プロセスは、不利に作用する可能性がある。
【００８１】
接着剤の使用の際に、仮に存在するとしても、わずかな影響しか界面の特性に及ぼされないことも重要である。事情によっては、ケイ化のプロセスの際に反応せず、そして、特に膨張又は収縮しないように接着剤を選択かつ形成する場合に好ましい。したがって、ケイ化後にグリーンボディ中と同じ機械的特性を接合面の界面で生じるように、ＳｉＣ粒子を有する接着剤の使用が考えられる。
【００８２】
今や詳細に図面を参照する。
【００８３】
図１は、図示ブロックチャート又はフローチャートの形で、炭素強化した材料１０′からの、所定の立体構造Ｒを有する製品２００の製造のための本発明の方法の第１の実施態様を示す。
【００８４】
この初期工程Ｓ０では、本方法のために必要な全ての予防措置が講じられる。
【００８５】
次工程Ｓ１では、複数の均質なプレート１０が製造又は準備される。これらプレート１０は、炭素繊維強化した材料１０′から又はその予備成形体１０′′から形成されている。好ましくは、これらプレート１０は、幾何学的にかつその化学的及び／又は物理学的特性に関して同じか又は実質的に同じであり、しかし少なくとも比較可能であり、詳しく言うと、その特性の変動は−存在する場合に−終生成物、即ち、製品２００の特性に関して不利でない。
【００８６】
この準備されるプレート１０は、後続工程Ｓ２において接ぎ合わされる。これによって、一定の立体構造Ｒ′を有する包囲物品１００が作成される。この包囲物品１００は、所望の製品２００及びその立体構造Ｒを少なくとも包囲するように寸法決めされている。最良の場合には、その立体構造Ｒ′を有する包囲物品１００は、生成すべき生成物２００の立体構造Ｒと同一である。しかし、このことは必須でなく、そして一般には当てはまらない。
【００８７】
次いで、工程Ｓ２における接ぎ合わせ後に、後続の工程Ｓ３において、包囲物品１００の加工が、ここから製品２００又はその予備成形体２００′を獲得するために行われる。
【００８８】
予備成形体２００は′、加工後に、即ち、本来所望の立体構造Ｒの作製後に、なお中間加工工程又は後加工工程、例えば炭化、ケイ化及び／又は類似法が必要である場合には、本発明の意味合いにおける所望の製品２００に関連して常に存在する。
【００８９】
次いで、最後に挙げた工程は、製品２００の獲得のために、予備成形体２００′の後加工の、任意に挙げた方法ブロックＳ４において、含まれていることができる。
【００９０】
次いで、最終工程Ｓ５において、本方法の終了のための措置が講じられる。
【００９１】
図２−５は、部分ブロックチャート又は部分フローチャートの形で、炭素繊維強化した材料１０′から、製品２００を製造するための本発明の方法の一定の実施態様で設けられていてよい、工程Ｓ１、Ｓ２及びＳ４の可能な詳細を示す。
【００９２】
図２によれば、工程Ｓ１において、既に予め生産したプレート１０の単なる準備の代わりに、これらプレート１０の製造も行うことができる。この種の製造部分方法は、例えば、プレート１０のために必要な材料成分の混合の工程Ｔ１、工程Ｔ１で混合した成分の相応するプレート１０（平板状でも曲がっていてもよい）への成形又はプレス処理の工程Ｔ２、及び、任意に、炭化の工程Ｔ３及びケイ化の工程Ｔ４を包含する。
【００９３】
最後に挙げた、炭化の工程Ｔ３及びケイ化の工程Ｔ４は、ここでは任意に挙げられており、というのも、プレートのプレス処理又は脱型工程Ｔ２の後にまず包囲物品１００を、その基本形態にあるプレート、即ち、実質的に後処理されていない形のプレート１０、つまり、グリーン体又はグリーンボディとしてのプレートとプレート１０との接ぎ合わせにより実施することが、多くの場合には適切であるからである。炭化Ｔ３及びケイ化Ｔ４と共に変化する材料特性のために、一定の更なる加工プロセスが基本形態においてより容易に実施することができる。
【００９４】
図３のフローチャートは、炭素繊維強化した材料１０′からの製品２００の製造のための本発明の方法の一実施態様でのプレート１０の接ぎ合わせＳ２の部分工程を示す。この実施態様では、プレート１０の本来の接ぎ合わせの前に付着手段又は接着手段２０が、接合面１０ｏ、１０ｕ、１０ｋの１又はその一部に又は全接合面１０ｏ、１０ｕ、１０ｋ又はその一部に設けられるＵ１。
【００９５】
次いで、次工程Ｕ２において、プレート１０の本来の接ぎ合わせが続く。
【００９６】
場合によって、次いで、一定の期間にわたり、接ぎ合わせが加圧及び／又は加熱の工程Ｕ３により支援される。
【００９７】
図４では、プレート１０の接ぎ合わせＳ２のための代替的な方式が図示されている。この場合に、第１の工程Ｖ１において、切欠部３２が少なくとも１のプレート１０に導入される。２つの相互に連結すべきプレート１０が切欠部３２を有して形成されることもできる。
【００９８】
次いで、後続の工程Ｖ２において、準備した差込エレメント３１を１又は複数の切欠部３２に導入する。
【００９９】
次いで、後続の工程Ｖ３において、プレート１０を接ぎ合わせ、その際、切欠部３２中の差込エレメント３１は、プレート１０の整列及び／又は接ぎ合わせを相互に支援する。
【０１００】
次いで、任意の工程Ｖ４において、この連結を支援するために、再度、この組織を加圧及び／又は加熱できる。
【０１０１】
工程Ｖ２に関しては、別個の差込エレメント３１を切欠部へのはめ込みのために準備することは必要でない。それどころか、差込エレメント３１は１のプレート１０の一部であってもよい。
【０１０２】
図５は、最後に、機械的加工又は作製Ｓ３に後続する炭化工程Ｗ１及びケイ化工程Ｗ２としての任意の工程Ｓ４を示す。
【０１０３】
炭化Ｗ１によって、プレート１０の基礎となる材料１０′、１０′′の一定の又は全体的な炭素含有成分が、例えば、熱分解又は類似法によって、炭素構造に変換され、その際、次いで、後続のケイ化工程Ｗ２においてはケイ素が、このように作り出された構造へ取り込まれ、即ち、相応するセラミック構造を形成するためである。
【０１０４】
図６Ａ−６Ｆのカスケードは、炭素繊維強化した材料１０′から製品２００を製造するための本発明の方法の別の一実施態様の詳細を記載する。
【０１０５】
まず、図６Ａにおいて示される中間状態において、そのつど上面１０ｏ及び下面１０ｕ並びに角１０ｋを有する、炭素繊維強化した材料１０′からの、複数の同一のプレート１０が、準備及び配置される。
【０１０６】
図６Ｂに示される中間状態への移行において、次いで、最も上に配置されていないプレート１０の上面１０ｏに付着手段２０、例えば接着剤２０の層が設けられる。そのつど相互に配置されている上面及び下面１０ｏ又は１０ｕが接着手段２０を備えていることも考えられる。
【０１０７】
図６Ｃに示される中間状態への移行において、次いで、プレート１０は圧力Ｐの作用下で積層体の種類に応じて接ぎ合わされることができ、その際、そのつど最も下に配置されているプレート１０はその上面１０ｏで、そのつど直ぐその下に配置されたプレート１０の下面１０ｕを、その間にある接着手段２０でもって受け入れる。
【０１０８】
圧力Ｐの作用下では、図６Ｄの中間状態への移行において、プレート１０は包囲物品１００又はその予備成形体１００′へと接ぎ合わされる。ここではなお、事前に別個に設けたプレート１０の間の界面２１が示されている。
【０１０９】
図６Ｅに示される中間状態への移行において、次いで、包囲物品１００又はその予備成形体１００′から、所望の製品２００又はその予備成形体２００′の立体構造Ｒを作製することが開始される。
【０１１０】
包囲物品１００又はその予備成形体１００′の立体構造Ｒ′の図６Ｅに表示される積層体においては、既に、生成すべき物品２００又はその予備成形体２００′の立体構造Ｒの輪郭が点線で暗示されている。
【０１１１】
図６Ｆに示される中間状態への移行において、包囲物品１００又はその予備成形体１００′からは、立体構造Ｒを有する製品２００又はその予備成形体２００′が作製されている。
【０１１２】
図６Ａ−６Ｅのカスケードでは、全プレート１０がその上面１０ｏ及びその下面１０ｕでもって接ぎ合わされ、その結果、全体として、包囲物品１００又はその予備成形体１００′のための積層体が発生する。
【０１１３】
以上及び以下では、そのつどの完成時に又は後加工工程又は中間加工工程時に、例えば炭化又はケイ化が必要である場合には、包囲物品１００又は製造すべき製品２００のための予備成形体１００′、２００′を参照する。この種の工程は必要でない場合には、直接的に包囲物品１００又は製品２００を参照する。
【０１１４】
図７Ａ−７Ｃの実施態様では、直接隣り合うプレート１０の間の接合はその角１０ｋ又は角面１０ｋを介して行われる。
【０１１５】
図７Ａに示される中間状態では、炭素繊維強化した材料１０′からの２つのプレート１０をその角１０ｋでもって接ぎ合わせ、その際、図７Ａにおいては左側に配置したプレート１０がその右側の角１０ｋに接着剤２０の形の接着手段２０を有する。
【０１１６】
図７Ｂに示される中間状態への移行において、次いで、両方のプレート１０がその角１０ｋ及びその間の接着手段２０でもって接ぎ合わされており、その際、反対側にある角１０ｋから出発してそのつど相応するプレス圧力Ｐが加えられる。
【０１１７】
プレス圧力Ｐの作用のために、次いで、図７Ｃに示される中間状態において、炭素繊維強化した材料１０′からの両方のプレート１０の連結が達成され、その結果、図７Ｃに示される中間状態において包囲物品１００又はその予備成形体１００′は１対のプレート１０からなる。しかし、根本的に、２より多いプレートを有する平面状に形成された対象物が考えられる。
【０１１８】
連続図７Ａ−７Ｃに応じた処置では、角面１０ｋにある接着手段１０の他には更なる補助手段がプレート１０の接ぎ合わせのために使用されなかった。
【０１１９】
これとは対照的に、図８Ａ−８Ｄのカスケードでは、角面１０ｋの反対側にある、炭素繊維強化した材料１０′からのプレート１０の角面１０ｋに、切欠部３２が形成される。これは、追加的に設けた挿入エレメント３１に相補的かつ協力的な形態を有し、その結果、挿入エレメント３１との相互作用におけるプレート１０及びその切欠部３２の嵌合の際に、まず図８Ｂに示される中間構造が発生し、その際、追加的に左側に切欠部３２中に設けた接着手段２０のために、接着手段２０による湿潤下で切欠部３２への挿入エレメント３１の埋没が発生する。
【０１２０】
図８Ｃに示した中間状態への移行において、次いで、圧力Ｐの作用下で、両方のプレート１０が一緒に接合して包囲物品１００又はその予備成形体１００′になっている構造物が発生し、その際、以前は別々であったプレート１０の間の界面２１に、なお挿入エレメント３１が認識できるようになっている。
【０１２１】
挿入エレメント３１及び接着手段２０のための材料の相応する選択では、この界面の差異は相応して完治されることができ、その結果、実質的に均質な構造が界面２１でも調節され、即ち、挿入エレメント２１は、個々のプレート１０の接ぎ合わせ後に、材料的にもはや解離可能（aufloesbar）でなく、このことは図８Ｄの構築物において示されている通りである。
【０１２２】
図９Ａ−９Ｄのカスケードは、図８Ａ−８Ｄのカスケードと類似の処置を記載するが、但し、ここでは別個の挿入エレメント３１が形成されておらず、挿入エレメント３１は１ピースであり、即ち、炭素繊維強化した材料１０′からの、右側のプレート１０の一部として形成されている。再度、他のプレート１０の切欠部３２に、接着手段２０が注入されており、その結果、図９Ｂの配置に応じた接合及び相応する圧力Ｐの印加後に包囲物品１００又はその予備成形体１００′が図９Ｃに応じて得られ、その際、図９Ｄに応じた相応する材料選択では、以前は別々であったプレート１０及び界面２１の材料的な解離はもはや可能でない。
【０１２３】
図１０Ａ−１０Ｄのカスケードは、切欠部３２及び挿入エレメント３１が、角１０ｋにでなく、炭素繊維強化した材料１０′からのプレート１０の上面１０ｏ及び下面１０ｕの連結のために挿入される処置を示す。
【０１２４】
図１０Ａによれば、直接的に相互に隣接するプレート１０の上面１０ｏ及び下面１０ｕで切欠部３２が形成されている。さらに、ここでは、別個に設けた挿入エレメント３１が設けられる。そのつど最も下に配置されているプレート１０が、接着手段２０でもって上面１０ａに被覆される。
【０１２５】
図１０Ｂに示した中間状態への移行において、圧力の作用下で、炭素繊維強化した材料１０′からの、相互に直接的に隣接するプレート１０の接ぎ合わせが引き起こされ、その際、挿入エレメント３１はそのつど相互に配置された切欠部３２に差し込まれており、かつ、接着手段２０がこの上面及び下面１０ｏ又は１０ｕの間で連結を成立させる。
【０１２６】
図１０Ｃに示した中間状態への移行において、次いで、プレート１０は接ぎ合わされており、その際、包囲物品１００又はその予備成形体１００′が得られる。界面領域２１においては、ここで、図１０Ｃの構築物において、なお挿入エレメント３１が認識できるようになっている。挿入エレメント３１のための材料成分及び接着手段２０の相応する選択では、図１０Ｃに応じた材料的な解離はもはや行われることができず、このことは図１０Ｄにおいて暗示されている通りである。
【０１２７】
参照番号一覧
１０  プレート、プレートエレメント
１０′  プレート／プレートエレメント１０の材料、炭素繊維強化した材料
１０ｋ  角、角面、角領域
１０ｏ  上面、上側
１０ｕ  下面、下側
２０  付着補助手段、付着手段、接着手段、連結手段
２１  界面、界面領域
３０  連結手段
３１  挿入手段、挿入エレメント
３２  切欠部、スロット、穿孔、溝
１００  包囲物品、包囲体
１００′  包囲物品の予備成形体
２００  製品
２００′  製品の予備成形体
Ｒ  製品の立体構造、３Ｄ構造
Ｒ′  包囲物品１００／その予備成形体１００′の立体構造、３Ｄ構造
【図１】
2013534502.tif 000003
【図２】
2013534502.tif 000004
【図３】
2013534502.tif 000005
【図４】
2013534502.tif 000006
【図５】
2013534502.tif 000007
【図６Ａ−６Ｆ】
2013534502.tif 000008
【図７Ａ】
2013534502.tif 000009
【図７Ｂ】
2013534502.tif 000010
【図７Ｃ】
2013534502.tif 000011
【図８Ａ】
2013534502.tif 000012
【図８Ｂ】
2013534502.tif 000013
【図８Ｃ】
2013534502.tif 000014
【図８Ｄ】
2013534502.tif 000015
【図９Ａ】
2013534502.tif 000016
【図９Ｂ】
2013534502.tif 000017
【図９Ｃ】
2013534502.tif 000018
【図９Ｄ】
2013534502.tif 000019
【図１０Ａ】
2013534502.tif 000020
【図１０Ｂ】
2013534502.tif 000021
【図１０Ｃ】
2013534502.tif 000022
【図１０Ｄ】
2013534502.tif 000023
【国際調査報告】
2013534502.tif 000024
2013534502.tif 000025
2013534502.tif 000026
2013534502.tif 000027
2013534502.tif 000028
2013534502.tif 000029