Техника - молодёжи 1986-09, страница 12
вательного элемента При этом кристаллическая решетка вещества расшатывается, межатомные связи ослабевают, и примеси, переходя в зону расплава, вместе с ней передвигаются от «головы» слитка к «хвосту». Операция повторяется 10—15 раз, после чего остается отрезать концы слитка, и процесс очистки можно считать законченным. В последнее время зонную плавку начали применять как завершающую стадию в процессе очистки веществ, получаемых из летучих соединений. Дело в том, что у этих веществ поликристаллическая зернистая структура. А на границе зерен дислоцируются примеси. В процессе зонной плавки такое поликристалл ическое вещество пе-рекристаллизовывается и превращается в более чистый монокристалл. Этот метод служит верой и правдой вот уже несколько десятилетий для получения чистых металлов и полупроводников. Тем не менее с некоторых пор он стал вызывать нарекания. Причина их связана с тем, что материал контейнера, в котором проводят процесс, загрязняет очищаемое вещество. Как этого избежать? Как сделать, чтобы «посуда», в которой проводят очистку, не загрязняла вещество? Сам факт постановки такого воп- Схема зонной плавки. Цифрами обозначены: 1 — контейнер; 2 — очищаемое вещество; 3 — зона расплава; 4—очищенное вещество; 5 — нагревательные элементы. Стрелкой показан путь движения зоны расплава. роса — лучшее свидетельство того, насколько возросли требования к уровню чистоты веществ. Действительно, подобное влияние аппаратура оказывала и раньше, просто на высоком общем фоне примесей его не было видно. Теперь же оно становится все более заметным. Сейчас уже всем ясно, что загрязняющим действием обладает любая аппаратура, из чего бы она ни была сделана. Взять хотя бы столь широко используемый материал, как особо чистое кварцевое стекло. Даже в неагрессивном веществе, например тетрахлориде германия, каждый квадратный дециметр стекла растворяется со скоростью 0,08» 10~4 г/час. Так что содержание кремния в этом веществе, очищенном в кварцевой аппаратуре, достигает 6- 10~5%. А стойкий к агрессивным средам никель служит источником примесей железа, алюминия, магния, меди в весьма заметных с точки зрения современных требований количествах. Что уж говорить о том, сколько углерода переходит в расплав при зонной плавке в контейнере из графита... Усилия исследователей направлены сейчас на поиски новых, ма-лозагрязняющих материалов. В частности, взамен графита изобрели стеклоуглерод. Этот темный, блестящий гибрид стекла и углерода значительно превосходит его стойкостью. Аппаратуру пробуют делать из ниобия, платины, ее внутренние стенки покрывают слоем инертных нитридов. Однако идеально стойких материалов нет и, очевидно, никогда не будет. Поэтому суть КОНЦЕНТРАЦИЯ Распределение примесей в ВОЧ по концентрациям. проблемы сводится к тому, чтобы выбрать из всех материалов наименее загрязняющие и вести процессы глубокой очистки при возможно более низких температурах, когда материал «спокоен», не вступает в реакцию с очищаемым веществом. С этой точки зрения низкотемпературные кристаллизационные методы, например, значительно эффективнее ректификационных. А теперь вернемся к началу нашего разговора — к «чистым комнатам». Они своего рода «оазисы» среди всепроникающей пыли и широко применяются в современном производстве, например микросхем. Судите сами — в некоторых микросхемах толщина полупроводникового слоя измеряется микронами. Если при нанесении такого слоя попадет хотя бы несколько проводящих ток пылинок, соразмерных по толщине с этим слоем, его электрические свойства изменятся, и схема окажется испорченной. А такая опасность существует всегда — в городском воздухе обычно витают мельчайшие частички таких металлов, как алюминий, железо, медь. «Чистые комнаты» хороши всем. Но что делать с летучими соединениями? Из жидкостей ведь пылинок не выдуешь. А из летучих соединений пылинки попадают в твердые вещества... Горьковским химикам удалось разработать способ, позволяющий избавиться от взвешенных частиц всех размеров. Он получил название «пленочная ректификация (термодистилляция) с воздействием на пар температурного градиента». 10 |
