ИННОВАЦИИ: Наносферы из-под лазера
Кремниевые подложки для чипов - это в прямом смысле слова основа всей микроэлектроники. Очень важно, чтобы поверхность этих подложек была как можно более гладкой. Ведь чем меньше шероховатостей на кремниевой поверхности, тем больше микросхем можно на ней разместить. Чтобы добиться идеально ровной поверхности, кремниевые пластины долго полируют.
Разговоры о наночастицах, которые материаловеды ведут с середины 80-х гг., в последние 3 - 4 года материализовались в виде рынка таких порошков из самых разных веществ. И развивается этот рынок очень динамично - технологи находят все новые применения мельчайшим частицам. А ученые придумывают новые способы получения наночастиц, причем порой такой способ оказывается побочным результатом научного исследования. Пример - порошок сверхчистого кварца со сферическими частицами размером всего около 50 нанометров, который научились делать в Научно-исследовательском космическом центре им. Бабакина. Важнейшая область применения порошка, равного которому по качеству нет нигде в мире, - микроэлектроника.
Создать новую технологию помог случай. "Мы думали, как отполировать поверхность кварцевых цилиндров - заготовок для получения стекловолокна, - говорит руководитель отдела Валентин Константинович Сысоев. - Дело в том, что хорошее волокно получается, если на поверхности кварцевой заготовки нет микротрещин. Механически ее обрабатывать сложно, поэтому возникла идея аккуратно снять поврежденный верхний слой заготовки с помощью лазера". Интенсивность лазерного пучка выбрали такую, чтобы выбивать молекулы кварца с поверхности слой за слоем, не допуская плавления остальной массы. Волокно из таких заготовок действительно получалось очень хорошим. Но после такой обработки оставалась тонкая кварцевая пыль. Однажды ученые обратили на нее внимание и подробно исследовали. Оказалось, что молекулы кварца, испаряясь под действием лазерного пучка, уже на расстоянии около 2 см от поверхности конденсируются в мельчайшие шарики. А для абразива как раз очень важно, чтобы сам порошок был ровным и гладким - иначе он будет царапать обрабатываемую поверхность. Традиционно порошок для полировки дробят в специальных мельницах, и частицы получаются угловатыми.
Еще одно достоинство порошка, сделанного лазерным лучом, - его поразительная химическая чистота и, в первую очередь, отсутствие примесей хлора, самого вредного, как говорят технологи, элемента для микроэлектроники. Даже ничтожные его количества портят обрабатываемую поверхность. При новом способе получения кварцевого порошка ядовитая примесь просто улетучивается.
Однако тонкая полировка кремниевых подложек для чипов - отнюдь не единственная область применения высокодисперсного сверхчистого порошка кварца. Нанотехнологи считают, что его можно использовать и в стоматологии для изготовления эмали для зубов, и при создании абразивных компонентов для очистки, например, двигателей, и при производстве новых композитных материалов. Новинкой заинтересовались и производители глазных линз. По их мнению, малая толика такого порошка в составе материала, из которого делают линзы, может заметно продлить им срок жизни.