Комплексное оснащение исследовательских центров

Быков В.А., 

генеральный директор ЗАО НТ-МДТ, президент Нанотехнологического общества России (НОР), д.т.н.
 

Следующие характеристики центра имеют ключевое значение для решения данной инфраструктурной задачи.

1. Интеграция различных исследовательских подходов с технологическими. В структуре центра должно быть представлено научное оборудование для характеризации получаемых образцов, а также технологическое оборудование для работ по оптимизации производственных технологических операций. Чем глубже интеграция разных типов оборудования, тем быстрее и эффективнее могут решаться задачи по созданию современных промышленных технологий и их внедрению в производственный цикл существующих и строящихся предприятий.

2. Максимально высокий уровень исследовательских возможностей. Для получения предельных результатов в разрабатываемых технологиях используемое оборудование должно соответствовать самому высокому уровню мировых научных и технологических достижений. Это принципиально важно, поскольку создание технологии – это один из первых этапов проекта по созданию серийного производства массовой продукции. По мере реализации других этапов мировой уровень технических возможностей будет расти, соответственно заложенный в проекте плановый уровень предельных показателей будет все сильнее отставать от передового. Поэтому необходимо, чтобы на этапе прикладных НИР было задействовано самое современное научное оборудование с самым высоким уровнем технических возможностей.

3. Междисциплинарный характер центра. Традиционное деление науки на академические дисциплины в некоторых наиболее прорывных направлениях оказывается сдерживающим фактором. Глубокая специализация исследователей и технологов из разных сфер ведет к терминологическим и методологическим барьерам. Решением данной проблемы может быть формирование групп из специалистов разного профиля. Для эффективной работы таких групп научное исследовательское и технологическое оборудование также должно иметь максимально широкий функционал.

Концепция технологической платформы НАНОФАБ может служить примером комплексного подхода к оснащению современного центра для создания промышленных технологий НБИК (нано-био-инфо-когно). В конструкции нанотехнологических комплексов (НТК) НАНОФАБ 100 и 25 (для работы с пластинами диаметра 100 и 25 мм соответственно) заложена принципиальная возможность объединения групповых и локальных методов обработки подложек. Обычно эти подходы реализуются в разных условиях вакуума: нанолокальные методы осуществляются в условиях сверхвысокого вакуума (до 10-11 торр), групповые – в условиях высокого (до 10-6 торр) или низкого (до 10-2 торр) вакуума. Поэтому для соблюдения требования интеграции технологические модули организованы в кластеры в соответствии с требованиями к глубине вакуума. 

Локальное травление, осаждение, окисление, имплантация осуществляются посредством:

- фокусированных ионных пучков;

- фокусированных электронных пучков;

- прямого контактного зондового воздействия (перемещение молекул и других объектов,  их разрыв, разрезание и т.д.);

- бесконтактного зондового воздействия (создание высоких напряженностей электрических полей на остриях игл). 

Модули нанолокальных технологий  снабжены высокопрецизионной координатно-связанной  системой позиционирования образцов, позволяющей с точностью до 5 микрон обрабатываемые участки подложек на одном переделе приводить в области воздействий на другом. Чистота процесса обеспечивается за счет безмасляной откачной системы. Каждый модуль НТК автоматизирован и является самостоятельной технологической единицей. Поэтому НТК может быть скомплектован в любом сочетании модулей исходя из требований заказчика.

Все вспомогательные межоперационные модули (межмодульной и межкластерной транспортировки, складирования, загрузки, переворота, хранения держателей зондов и др.) встроены в ту же единую вакуумную систему. За счет дополнительных шлюзовых камер обеспечивается чистота процесса даже после обработки низковакуумными групповыми методами, такими как МЛЭ, ЛА, ПХТ, ПГФО и др.

Таким образом, типовой нанотехнологический комплекс на платформе НАНОФАБ является системой, объединяющей в себе множество различных исследовательских и технологических подходов. Глубокая интеграция разных методов обработки и исследования образцов, реализованная на аппаратном уровне, дает большой выбор возможностей для создания промышленных нанотехнологий – от формирования наногетероструктур до мелкосерийного производства НЭМС-устройств и тестирования потребительских характеристик на этапе контроля качества.

НТК НАНОФАБ можно рекомендовать в качестве одного из центральных элементов приборной базы современного междисциплинарного исследовательского центра для разработки НБИК-технологий, полностью готовых к внедрению в производство. В комплекте дополнительных функций целесообразно рассмотреть оборудование для лабораторных исследований на основе сканирующей зондовой микроскопии, электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии и многих других методических подходов. Очень важным дополнительным элементом представляются также специализированные приборы для обучения молодых специалистов. Так, опыт оснащения центров в Российской Федерации классами НАНОЭДЬЮКАТОР показал высокую результативность и перспективность этого типа оборудования.

 

 

Источник: журнал «Нанотехнологии Экология Производство», №1 (8), январь, 2011