CMOSを越えるナノテクノロジーを用いた新技術の研究は、多くのアプリケーションを対象にさまざまなものが進んでいる。^1）これらのデバイスが今後10年間開発段階であると予測するならば、どのように製造と歩留りの問題に取り組むのか、そして表面処理と洗浄技術のアプローチについて将来何が有効かにも注意を向ける必要がある。

　ナノ寸法アプリケーションの表面処理では、1nm程度もしくはそれ以下のパーティクル汚染がないことが求められる。この点で、現在我々が使用している多くの技法は、この要求をかなえるために最適化されなければならない。しかしナノチューブなどの集合体または他のナノ成分が使用されると、現在の方法では集合体デバイスのナノ構造と汚染物質を同時に除去することになる。これは現在の表面処理が、汚染物質を非選択的に除去することによる。ナノデバイスの製造上の問題に対応するために何が求められているのだろうか。必要な物は：

・ナノ成分と不純物の選択性除去プロセスの開発。
・非破壊で集合体ナノ構造を洗浄する。

　結果的に、化学薬液は今よりもより大きな役割を果たし、パーティクルとナノ成分の密着性のより良い理解が必要となる。

　化学薬液は選択性エッチング、または汚染物質の溶解、または他のアプローチで使われる。しかし汚染物質が集合体ナノ構造と同じ物質なら、これらの技法は機能しない。この場合、物理化学と物理洗浄を使わなければならない。これは、集合前もしくは集合後の表面エネルギーを変化させる静電荷（ゼータ電位もしくは基板を通して）か、活性化が容易な逆の表面エネルギーを持つ基板を使うことで、集合体ナノ成分の接着力は増加する。接着力は、集合が起こる基板材料の選択で制御することもできる。洗浄技法を通して与えられる剥離力に選択性をもたすことにより残り半分の制御を可能にする。汚染物質を除去する剥離力を調整し、集合体ナノ成分の剥離しきい値を低く保つことで実現できる。これは、ナノチューブ集合体と同様のナノパーティクルに対して実証された。

　方向性を持った集合体の中の洗浄制御−−ポリスチレンラテックス（PSL)のナノパーティクルは、電気泳動法を使うことで伝導金線上に集合してくる。Auは、SiよりPSLパーティクルにより高い密着力を持つ。他の所に堆積したパーティクルは（たとえば金線の間）洗浄の制御（この場合は高周波でリンス用液体を使用）によって除去可能になる。洗浄なしで金線間（左図）に大量のパーティクルが残っている蛍光性ナノパーティクルの集合を図に示す。洗浄ありの状態を右図に示し、大半のパーティクルが除去できている。これは、異なった表面上のナノパーティクルの密着力と剥離力を理解したうえで、厳密に制御した剥離力を与えることで実現できる。

　カーボンナノチューブ膜からカーボンパーティクルを選択的に除去−−カーボンナノチューブ(CNT)の合成でCNTと一緒に大量のカーボンパーティクルを生成する標準的な半導体の洗浄方法が、150mmウェーハのCNT膜からカーボンパーティクルを除去するのに採用され、CNT膜とパーティクルは完全に除去された。しかし、密着力とpHとイオン強度の制御の理解を通して、アモルファスなカーボンパーティクルが損傷及びCNT膜の除去なしで除去できるようになった。

1. International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS), 2007.

2. T. Hattori, “Contamination Control: Problems and Prospects,”Solid State Technology, 1990, Vol. 33, No. 7.