Учёный рассказал RT о созданном в России оборудовании для выпуска наноструктур

Учёные из Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого создали комплекс оборудования для выпуска наноструктур и микроструктур, которые применяются при изготовлении FED-дисплеев, солнечных элементов, электровакуумного оборудования, чувствительных элементов датчиков и т. д. Об этом в интервью RT рассказал заведующий научно-исследовательской лабораторией «Технологии материалов и изделий электронной техники» научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» СПбПУ Артём Осипов. По словам учёного, такие области, как медицина, автомобилестроение и другие, нуждаются в поставках отечественной микроэлектроники. Разработка направлена на удовлетворение этого спроса.

— Ваша научная группа разработала комплекс оборудования, который будет изготавливать наноэлементы, необходимые для работы микроэлектроники. О чём именно идёт речь?

— Мы создали комплекс из двух установок: установку микро- и наносферной литографии методом Ленгмюра — Блоджетт и установку плазмохимического травления.

Суть микро- и наносферной литографии с помощью метода Ленгмюра — Блоджетт заключается, если говорить просто, в создании монослоя из латексных сфер на поверхности воды. Затем этот слой переносится на подложку, в нашем случае — кремниевую. Эту подложку с нанесённым на неё монослоем латексных сфер можно использовать как маскирующее покрытие при вытравливании на кремнии микро- и наноструктур. Такие структуры необходимы для работы различного микроэлектронного оборудования. К таким структурам, в частности, относятся наноиглы, наностолбики и монолитные кремниевые нанотрубки.

Плазмохимическое травление применяется при создании электроники, и с его помощью формируются необходимые микро- и наноструктуры. Плазмохимическое травление осуществляется в основном за счёт физико-химического взаимодействия между свободными атомами, ионами, радикалами и другими частицами, образующимися в плазме, и поверхностными атомами обрабатываемого материала.

Результаты нашей работы были представлены на форуме «Микроэлектроника-2023», а непосредственно само разработанное и созданное нами технологическое оборудование планируется представить на III конгрессе молодых учёных 28—30 ноября 2023 года. Отмечу, что разработку ведут сотрудники научно-исследовательской лаборатории «Технологии материалов и изделий электронной техники» в рамках реализации программы научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» СПбПУ.

В дальнейшем мы также планируем совершенствовать наше оборудование.

— Для чего будут использоваться полученные наноструктуры?

— Конечно, использование метода Ленгмюра — Блоджетт не позволяет формировать топологию изделий микроэлектронной компонентной базы и не является прямой альтернативой таким методам, как электронно-лучевая, проекционная и рентгеновская литография, однако для ряда перспективных приборных применений может занять свою нишу. Таким образом, сформированные нами микро- и наноструктуры являются основой для создания солнечных элементов (батарей, панелей, модулей и т. д.), автоэмиссионных катодов для электровакуумного оборудования или для изготовления field-emission display (FED; дисплейная технология, которая позволяет получать плоские экраны с большой диагональю. — RT).

— Какие основные трудности пришлось преодолеть вашей команде и какие технические проблемы решить, чтобы создать это оборудование?

— Конечно, было бы неплохо, чтобы в сутках было 25 часов. Все остальные проблемы решаются изучением различных источников, применением накопленного опыта и навыков, которые были приобретены ранее при выполнении смежных задач. В целом мы делали каждый узел установок пошагово и на каждом шаге тестировали разработанные и созданные узлы, после чего производили доработку. Повторяли вышеописанные действия до тех пор, пока не получили удовлетворяющий нас результат.

— Есть ли интерес со стороны бизнеса, есть ли в России компании, которые хотят начать выпуск такой продукции или нуждаются в подобном оборудовании?

— Интерес со стороны бизнеса есть, но для решения своих конкретных задач. Кому-то интересно создание массива наноигл для производства автоэмиссионных катодов, кому-то нужны отдельные узлы созданного комплекса в комплекте с уже разработанными конкретными технологиями.

— До последнего времени фактически монополистом в области производства литографов для выпуска современных процессоров была нидерландская компания ASML. Даже Китай пока только подошёл к выпуску собственного литографического оборудования. Почему на мировом рынке сложилась такая ситуация, притом что процессоры — стратегически важное оборудование? Неужели создать такое оборудование настолько сложно, что это смогли сделать только в Нидерландах, или дело в экономических факторах?

— Безусловно, подобное оборудование создать очень сложно, но это не означает, что в других странах в перспективе не будут разработаны аналоги. Хотя, как вы уже отметили, экономические факторы играют очень большую роль. Предприятия по выпуску электронной компонентной базы (ЭКБ), которые используют такие литографы, должны окупать свои затраты и получать прибыль. А если не будет спроса на отечественную ЭКБ, то нет и экономической целесообразности в налаживании выпуска такого оборудования.

Однако, когда речь идёт о технологическом суверенитете страны, рыночные механизмы не всегда должны играть основную роль. Развитие микроэлектронной области в будущем позволит развиваться и другим отраслям промышленности. В совокупности в масштабах страны это окупит все затраты на разработку и создание аналога установок литографии, которые производит компания ASML.

Также важно отметить, что в России много заводов, занимающихся мелкосерийным производством конкретных видов продукции на подложках диаметром 76—150 мм, для которых важна доступность оборудования, а не минимально возможные топологические размеры элементов и размер подложки. Эти параметры критически важны для отдельных видов техники — компьютеров, смартфонов и т. д., но ими сфера электронной продукции не ограничивается. Также есть микроэлектромеханические системы, без которых невозможно представить те же самые смартфоны, автомобили, самолёты или электровакуумные приборы, которые используются в медицине, радиолокационных системах и других областях. Это важный аспект, данные направления микроэлектронной продукции тоже нужно развивать.