Новое созвездие российской наноиндустрии: ZEISS ORION NanoFab в МГТУ им. Н.Э. Баумана

· Гелиевый ионный нанофаб ZEISS ORION NanoFab пополнил ряды уникального технологического оборудования НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана.

· Первый в России новейший сверхпрецизионный гелиевый нанофаб компании ZEISS позволит российским ученым создавать функциональные элементы устройств размером менее 10 нанометров с атомарной точностью почти из любых материалов.

· Нанофаб ZEISS ORION обеспечит новые возможности изготовления микро- и наноструктур, включая гибридные процессоры, фотонные интегральные схемы, системы типа «лаборатория-на-чипе» и «орган-на-чипе», а также секвенатора ДНК.

Впервые в стенах российской лаборатории запущено в эксплуатацию уникальное оборудование – гелиево-неон-галлиевый ионный нанофаб ZEISS ORION Nanofab немецкого производителя Carl Zeiss. Новый нанофаб объединяет три совмещенных сверхвысокоточных фокусированных ионных пучка (He/Ne/Ga), которые обеспечивают возможность «прямого рисования» (травления) наноструктур размером менее 10 нм и проведения их измерений в 10 раз точнее любого современного сканирующего электронного микроскопа. Нанофаб ZEISS ORION открывает принципиально новые горизонты для проведения фундаментальных исследований и реализации российских национальных проектов в области гибридных вычислений, нанофотоники и бионанотехнологий.

Новый многолучевой ионный нанофаб «3-в-1» обеспечивает изготовление структур суб-10 нм размеров с высокой скоростью и качеством. Благодаря плавному переключению ионных пучков галлия, неона и гелия ZEISS ORION NanoFab решает задачи обратной инженерии и формирования трехмерных нанообъектов. Нанофаб умеет быстро и точно создавать небольшие прототипы устройств – например, для проверки их физических и химических параметров. Помимо этого, его можно использовать для сверхточной «доработки по месту», когда сами приборы создаются массовыми технологиями изготовления и только отдельные наноструктуры улучшаются с помощью нанофаба.

Изображение герба МГТУ, вытравленное пучком неона на тонкой пленке серебра (толщина 100 нм) на стеклянном чипе.
Минимальный зазор между элементами – 31 нм

«Сегодня перед нами стоят сверхамбициозные цели разработки гибридных и нейроморфных процессоров, микрофлюидных лабораторий и органов-на-чипе, а также новых методов секвенирования ДНК, реализация которых невозможна без ультрасовременного оборудования. Я горжусь тем, что именно в стенах Бауманки появились технологические возможности, о которых, без преувеличения, сегодня мечтают ведущие исследовательские центры и лучшие университеты мира. Благодаря новому нанофабу мы сможем реализовать наши давние задумки и мечты, разобраться в физике ряда научных проблем, а также вывести на новый уровень и без того высокие параметры наших приборов и устройств на новых физических принципах – в том числе в рамках масштабных исследований бауманской команды «Приоритет 2030»», – отметил Илья Родионов, директор НОЦ ФМН.

Новая модификация ZEISS ORION NanoFab имеет широкие технологические возможности благодаря уникальному объединению возможностей трех типов ионных источников на базе гелия, неона и галлия. Создание устройств с суб-10 нм структурами и атомарной точностью можно представить в виде последовательности трех технологических стадий:

- Стадия 1: «классическая» нанофабрикация с использованием литографических методов или высокоточной галлиевой колонны ZEISS ORION NanoFab, создание устройств с суб-100 нм размерами на микрочипах различных материалов.

- Стадия 2: сверхточная доработка объектов размером 10-100 нм на площади порядка единиц мкм с помощью уникального неонового фокусированного ионного пучка.

- Стадия 3: создание устройств и структур с характерными размерами элементов менее 10 нм с использованием гелиевого фокусированного ионного пучка.

ZEISS ORION NanoFab – это еще и сканирующий гелиевый ионный микроскоп. В отличие от сканирующих электронных микроскопов (СЭМ), нанофаб получает изображение поверхности с помощью пучка ионов гелия (а не электронов), что позволяет достигнуть глубины резкости на порядок выше в сравнении с изображениями, полученными с помощью лучших СЭМ с полевыми катодами Шоттки. Таким образом, сверхкачественное исследование образцов с почти атомарным разрешением (выше 0,5 нанометров) осуществляется на той же установке, которая используется для их изготовления.

С использованием ZEISS ORION NanoFab возможно проводить более 400 технологических операций для работы с биологическими материалами, наноматериалами и полупроводниковыми структурами. Нанофаб используется для исследований в области секвенирования ДНК, нанофотоники и наноплазмоники, а также в целом для проведения ключевых технологических этапов изготовления устройств на новых физических принципах: литографии, прецизионной резки, ионно-стимулированного осаждения.

Сегодня в мире всего несколько десятков единиц оборудования класса ZEISS ORION NanoFab, в России эта новейшая установка появилась впервые. Она установлена в чистокомнатном исследовательском кластере совместного НОЦ Функциональные Микро/Наносистемы МГТУ им. Н.Э. Баумана и ФГУП «ВНИИА им. Н.Л. Духова».