В ТГУ началось строительство особо чистых помещений, где будет организована одна из стадий производства веществ для российской микроэлектроники. Это звено огромного, фундаментально и технически сложного, и при этом супербыстрого научного проекта: в мае он стартовал, к весне следующего года на Кузовлевском тракте будет запущено производство. Цель – создание цепочки по полному импортозамещению в отрасли, и она очень даже реальна. Ради этого университетские ученые и инженеры работают в экстремальном режиме. Подробности – в специальном проекте Tomsk.ru и ТГУ «Технотренды».
Зачем в микроэлектронике особо чистые материалы?
Строго говоря, название «микроэлектроника» устарело: технологии уже уходят с микро- на наноуровень. Современные чипы имеют разрешение 100, 50, 20 нанометров, это на два-три порядка меньше микрона.
Конструкция наноразмерного уровня (например, чип) в процессе производства должна взаимодействовать только с особо чистыми материалами. Это касается даже воды, которой промывается изделие – если в ней окажется хотя бы пылинка, большая часть партии изделий пойдет в брак. Потому что эта пылинка размером пол микрона обладает неизвестно какими свойствами – она может оказаться проводником, металлом и т.д. и просто замкнуть цепь…
Виктор Сачков, руководитель Инжинирингового центра высокочистых веществ и материалов для микроэлектроники:
Таким образом, ко всем веществам, которые применяются в современной микроэлектронике при ее изготовлении, предъявляются особые требования — не только по содержанию основного химического вещества, но и побочных нерастворимых веществ. С той же водой это уровень чистоты PPQ (particles per quadrillion), то есть допустимое содержание примесей — одна пылинка на 1015.
Технологии получения таких супер чистых веществ тоже особенные. Начиная с того, что производиться они могут только в особо чистых помещениях, где жестко контролируется все параметры. Сейчас мы оборудуем такое в лабораторном корпусе СФТИ, общая площадь помещения – около 200 кв.м. Это сложные трансформационные превращения всего рабочего пространства.
Что конкретно будут делать в «чистой комнате»?
Производителей микроэлектроники в России немало. Нюанс в том, что многие из них десятилетиями работали на импортном сырье и материалах. Во времена Советского Союза существовали собственные производства, достаточно сильные, но в 1990-е они были, так скажем, утрачены. И сейчас первоочередная задача государства — восстановление отечественной сырьевой базы, из которой потом будут делаться комплектующие.
Первая часть проблемы – это непосредственно добыча сырья, поэтому Минпромторг и Минприроды в ускоренном темпе вводят в эксплуатацию ранее законсервированные месторождения, проводят доразведку. Тут и редкоземельные элементы, и литий, и вольфрам, и молибден, и многие другие элементы.
С другой стороны, остро стоит вопрос собственных технологий производства. К их разработке привлечены ведущие научные коллективы страны, в том числе томские. В частности, перед ТГУ (и Инжиниринговым химико-технологическим центром (ИХТЦ) как головным исполнителем) Минпромторг поставил задачу получить высокочистый бромистый водород и тетракис-диметиламинотитан. Оба соединения используются в технологии полупроводниковой микроэлектроники, у них есть конкретные потребители среди российских предприятий. В перспективе команды ученых займутся синтезом и других стратегически важных веществ для микроэлектроники.
Виктор Сачков:
Наша задача — разработать все аналитические методики, основные лабораторные и технологические регламенты и выдать исходные данные для проектирования и запуска промышленного производства. Это требует специальной техники, аналитического оборудования, которое должно быть расположено, опять же, в чистых помещениях. Ведь как ты можешь оценить чистоту какого-то вещества, пусть даже на самом современном приборе, если проводишь этот анализ в “грязной” комнате?.. Наши чистые помещения будут организованы в соответствии с требованиями ISO, университет приобрел специализированный ISP-MS-спектрометр, который пригоден для анализа такого качества продукции. До конца года придет все оборудование, к марту 2024 года чистые комнаты будут запущены.
Что происходит сейчас?
По словам Виктора Сачкова, на данный момент уже получены лабораторные образцы нужных веществ. Пока нет чистой комнаты, ученые работают в специальных боксах, которые позволяют обеспечить определенный уровень чистоты процесса.
Виктор Сачков:
Помимо того, что нужно разработать технологию, мы должны адаптировать ее на наше российское сырье. Это огромная напряженная работа, требующая от нашего коллектива консолидации всех наших сил и возможностей уже имеющейся лабораторно-технологической и аналитической базы.
Все основное отечественное сырье, имеющееся в доступе, мы получили к концу июля, сейчас у нас почти отработаны аналитические методики, которые позволяют оценить его качество и пригодность под задачи микроэлектроники. Интересно, кстати, что тот же бром в России есть всего в двух местах – в Крыму и в Перми.
Параллельно мы собрали лабораторные установки, в чистых комнатах будем строить их укрупненные версии. Промышленные установки уже будут расположены на площадке ИХТЦ на Кузовлевском тракте, на полноценном производстве, оно сейчас тоже проектируется.
В целом в рамках Инжинирингового центра высокочистых веществ и материалов для микроэлектроники, созданного в этом году, мы должны сформулировать общую глобальную стратегию, которая будет включать и образовательную, и научную, и частично производственную компоненту. В ТГУ очень сильные компетенции керамистов, физиков-микроэлектронщиков, химиков, и все они будут увязаны в общую структуру для развития технологий безопасности страны.
