В применении к нанолитографии слова мокрая и грязная – это скорее не эпитеты, а термины. Впрочем, уже в самое ближайшее время она, возможно, будет сухой, а главное - и чистой. Способ придумали питерские физики, сотрудники– Физико-технического института РАН, основанного Абрамом Федоровичем Иоффе, а теперь носящего его имя.

В основе метода – новые свойства фуллеренов, обнаруженные учеными. И возможность свойствами этими управлять, а значит, и использовать их. В частности – в нанолитографии.

Дело в том, что атомы углерода, помимо широко известных кристаллических структур алмаза и графита, умеют выстраиваться еще и в полые шарики, состоящие из нескольких десятков атомов, так называемые фуллерены. Фуллерены эти давно не экзотика, и получать некоторые их разновидности люди научились уже десятками, а то и сотнями килограмм.

Если на какую-нибудь поверхность напылить слой фуллеренов, получится так называемый фуллерит – то есть кристалл из фуллеренов. Аккуратно нагревая затем эту поверхность, можно добиться, чтобы почти все фуллерены с нее испарились – улетели, как, например, молекулы иода, и ничуть при этом не пострадают.

Но – и в этом суть изобретения - если воздействовать на слой фуллерита пучком, например, электронов, то в этом месте фуллерены можно разрушить. Превратить их в аморфный углерод, в котором атомы расположены кое-как, без всякого порядка. Что важно, такой углерод способен проводить электрический ток.

При нагревании, когда фуллерит, молекула за молекулой, легко с поверхности улетучивается, этот аморфный углерод, остается на ней. Однако для микросхемы такие углеродные структуры – это потенциальные квантовые проволоки, затворы полевых транзисторов и другие электронные элементы.

Вот такие превращения углерода и предлагают использовать авторы в микроэлектронике. Пока для производства микрочипов, скажем, сотовых телефонов. В будущем – для сверхмалых и сверхпроизводительных процессоров, поскольку такой подход позволяет получить разрешение, то есть минимальную ширину элемента, всего в несколько нанометров.

Надо сказать, что с помощью традиционной мокрой литографии микрочипы делают приблизительно так – если, конечно, отвлечься от подробностей, специалистам очевидных, а остальным мало интересных.

На поверхность заготовки, состоящий, например, из чередующихся слоев проводящего материала, диэлектрика и полупроводника, наносят слой материала. Это так называемый резист. На нем, как на фотопленке, с помощью нанозонда, то есть остросфокусированного пучка электронов, создают скрытое изображение элементов будущей микросхемы. Затем необлученную часть пленки смывают органическим растворителем – скрытое изображение становится явным. Теперь такую структуру можно подвергнуть химическому или плазменному травлению и удалить на незащищенных маской участках, например, слой проводника или проводника и диэлектрика. Или, наоборот, используя маску, нанести на выбранные участки поверхности дополнительные слои, создавая тем самым элементы микросхемы

Отсюда и масса проблем, неизбежных в «мокрой» нанолитографии. Во-первых, растворители. Они должны быть сверхчистыми – потому что в микроэлектронике любая примесь, даже в ничтожных количествах, категорически лишняя. Зато потом они уже грязные, и с ними приходится что-то делать. Либо регенерировать, приобретая лишнюю головную боль, либо выбрасывать, что, понятно, нехорошо, но многие именно так, увы, и поступают. И, разумеется, проблема номер два: для проявления фотопленки заготовку приходится из камеры вынимать. При этом она, разумеется, может испачкаться.

Свет в конце туннеля показался благодаря работе коллектива ученых под руководством доктора физико-математических наук профессора Юрия Гордеева. Потому что они не просто предложили в качестве резиста использовать тот самый фуллерит, но и выяснили параметры процесса, в ходе которого можно заставить часть углерода с заготовки улететь, а часть – на ней остаться. Результаты исследований авторы, разумеется, запатентовали, научную часть опубликовали в специальных журналах. А эксперты Международного научно-технического центра сочли эту работу чрезвычайно интересной и разместили информацию о ней на своем сайте, в разделе перспективных разработок (PRA0642).

При этом качество всех операции и приборных элементов можно проконтролировать по ходу дела, то есть в процессе изготовления прибора, а не после, когда бракованный чип остается только выбросить. И все это не подвергая будущую микросхему опасности поймать из воздуха вредоносную примесь или пылинку, по разрушительному воздействию на тонкие его структуры соизмеримую с обломком скалы, рухнувшим на дорогу. Да и с растворителями мороки не будет. Нет растворителей – нет проблемы. Ни для производства, ни для окружающей среды.