Участок технологий и диагностики наноструктур

Высоковакуумная прецизионная магнетронная установка MPS-4000-C6 (ULVAC Inc., Япония). Используется для приготовления многослойных наноструктур с металлическими и диэлектрическими слоями: магнитных металлических сверхрешеток и спиновых клапанов с гигантским магниторезистивным эффектом, а также спин-туннельных наноструктур с диэлектриком MgO. 
 
Основные характеристики:
  • 6 магнетронов на постоянном токе;
  • 2 магнетрона на токе высокой частоты – в камере загрузки и камере MgO;
  • Базовое давление в камере металлов  6·10-7 Па;
  • Держатель подложек до 100 мм с приводом вращения 1 – 20 об/мин;
  • Нагрев подложки до 500°С;
  • Скорость напыления металлов 30 – 70 Å/мин;
  • Скорость напыления MgO диэлектрика 7 Å/мин;
  • Напыление в магнитном поле напряженностью 80 – 110 Э;
  • Компьютерное управление процессом напыления.

Сверхвысоковакуумная установка молекулярно-лучевой эпитаксии «Катунь-С» (ИФП СО РАН, Новосибирск). Позволяет проводить рост тонких монокристаллических металлических пленок и многослойных магнитных наноструктур. 
 
Основные характеристики:
  • 5 термических испарителей (до 1500°С) с тиглями из окиси циркония;
  • Минимальное давление остаточных газов ­2·10-8 Па;
  • Возможность загрузки нескольких подложек диаметром до 100 мм;
  • Вращение 1 – 3 об/мин подложки и нагрев до 1000°С;
  • Скорость роста металлов из термических источников 1 – 2 Å/мин;
  • Компьютерное управление процессом роста многослойных наноструктур;
  • Для испарения тугоплавких металлов и диэлектриков установка укомплектована электронно-лучевым испарителем Omicron EFM 6.

Автоматизированный вибрационный магнитометр АВМ-1 (ИФМ УрО РАН, Екатеринбург). Предназначен для исследования при комнатной температуре магнитных характеристик массивных образцов, тонких магнитных пленок и многослойных наноструктур.
 
Основные характеристики:
  • Диапазон изменения постоянного магнитного поля: ± 19.5 кЭ;
  • Пределы измерения магнитного момента 10-8 – 10-1 А·м2;
  • Температура измерений комнатная;
  • Компьютерное управление процессом измерений;
  • Отдельная вставка для измерения сопротивления пленочных образцов.

Автоматизированная установка RTF-1 (ИФМ УрО РАН, Екатеринбург). Предназначена для измерения температурных зависимостей сопротивления (на постоянном токе) в заданном магнитном поле и полевых зависимостей магнитосопротивления при фиксированной температуре, как массивных, так и пленочных образцов. Имеется возможность измерять вольт-амперные характеристики образца.
 
Основные характеристики:
  • Диапазон изменения напряженности магнитного поля: ± 21 кЭ;
  • ​Интервал рабочих температур 15 – 475 K;
  • Стабильность поддержания заданной температуры 0.005 – 0.5 K;
  • Поворот образца относительно прикладываемого магнитного поля на угол до 240°;
  • Охлаждение криостата с помощью жидкого гелия или жидкого азота;
  • Компьютерное управление процессом измерений.

Оптический профилометр (интерферометр) белого света NewView 7300 (ZygoLOT, Германия). Прибор предназначен для бесконтактного исследования поверхности и определения толщины пленочных материалов. Позволяет формировать 2D и 3D профили поверхности образцов и проводить анализ полученных изображений. Применяется для исследования шероховатости непрозрачных подложек и измерения высоты «ступеньки», образованной напыленным материалом. Данные измерений высоты «ступеньки» используются для определения скорости напыления различных материалов.
 
Основные характеристики:
  • Разрешение по Z оси 0.1 нм;
  • Разрешение в XY плоскости 10 – 20 нм;
  • Объективы с увеличением х1, х10, х20, х50, х100;
  • Поля зрения от 52·70 мкм2 до 5·7 мм2.

Участок литографии

Герметизационный модуль чистых помещений для технологий наноспинтроники. Используется для размещения и эксплуатации технологического, литографического и аналитического оборудования. 
 
Основные характеристики:
  • Шлюзовой блок 12.2 м2;
  • Блок литографии 43.6 м2 (класс чистоты ISO 7 по ГОСТ Р ИСО 14644);
  • Блок технологии молекулярно-лучевой эпитаксии площадью 60.3 м2 (класс чистоты ISO 9);
  • Блок комплексных нанотехнологий 120.5 м2 (класс чистоты ISO 9).
 

Система подготовки сверхчистой воды Elix 10 Milipore предназначена для получения сверхчистой воды реагентного качества, использующейся в цикле литографии. 
 
Основные характеристики:
  • Удельное сопротивление при 25°С не менее 18 МОм·см;
  • Содержание общего органического углерода не более 30 мкг/л;
  • Удаление кремния не менее 99.9 %;
  • Средняя производительность не менее 200 л/сутки. 
 
 
 
 

Установка экспонирования и совмещения MJB4 (SUSS Micro Tec., Германия). Предназначена для засветки ультрафиолетовым светом фоторезиста с использованием масок в задачах контактной фотолитографии. 
 
Основные характеристики:
  • Минимальные размеры формируемых объектов – 0.5 микрон;
  • Минимальный размер образца – 10х10 мм2;
  • Максимальный размер пластин – 100 мм;
  • Точность совмещения изображений – 1 мкм;
  • Установка базируется на антивибрационном столе.​

Лабораторная центрифуга Sawatec SM 180 (Sawatec Solutions, Лихтенштейн). Предназначена для нанесения однородных пленок резиста с помощью центрифугирования при скоростях вращения до 10'000 об/мин. 
 
Основные характеристики:
  • Вставляемый модуль для сушки позволяет обрабатывать подложки до 150 мм диаметром;
  • Возможен как вакуумный зажим подложки, так и механический;
  • Контроллер с возможностью запоминания до 10 рецептов;
  • Укомплектована крышкой и чашей из полиоксиметилена (пластика).

Температурный столик Sawatec HP-150 (Sawatec Solutions, Лихтенштейн). Температурный столик позволяет нагревать пластины и подложки с высокой равномерностью. Применяется для сушки фоторезиста, сушки эпоксидных покрытий, а также для любых других работ, требующих поддержания точной температуры нагрева. 
 
Основные характеристики:
  • Температура нагрева 25 – 250°С;
  • Цифровая установка и отображение температуры;
  • Точность поддержания температуры: +/-1°C на 100°C;
  • Загрузка подложки вручную;
  • Вакуумная фиксация подложки в центре столика;
  • Размер подложки до 150 мм;
  • Обдув воздухом и вывод паров во внешнюю вытяжку;
  • Обдув азотом с ручным управлением.

Полуавтоматическая установка ультразвуковой микросварки HB16 («TPT Wire bonder», Германия). Создание проволочных выводов или перемычек в микросхемах методом ультразвуковой контактной сварки. 
 
Основные характеристики:
  • Методы сварки: «клин-клин» и «шарик-клин»;
  • Моторизованное перемещение по осям Y и Z;
  • Мощность ультразвука 0 – 5 Вт;
  • Регулируемое время разварки, мощность ультразвука и усилие прижима;
  • Диаметр проволоки 17 – 75 мкм;
  • Автоматическая подача проволоки под углом 90°;
  • Формирование «хвостика».

Зондовая станция Cascade PM5 («Cascade Microtech GmbH», США). Предназначена для проведения измерений электрических свойств спинтронных устройств и чипов на пластинах и подложках размером до 150 мм. 
 
Основные характеристики:
  • Отсутствие магнитных наводок на тестируемую пластину;
  • Четыре щупа с вольфрамовыми иглами толщиной 7 микрон;
  • Цветная камера и монитор для визуального отображения видимого поля зрения микроскопа в реальном времени и для контроля перемещения щупов;
  • Вакуумный прижим от кусочков 10х10 мм2 до пластин 150 мм диаметром;
  • Антивибрационный стол.​

Установка безмасковой лазерной литографии DWL66+ (Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH, Германия). Предназначена для прямого формирования изображения на фоторезисте с помощью диодного лазера (405 нм, 300мВт). 
 
Основные характеристики:
  • Минимальные размеры формируемых элементов – 0.6 микрон;
  • Разрешающая способность по позиционированию 10 нм;
  • Скорость экспонирования – 13 мм2/мин;
  • Максимальная область письма: 200 х 200 мм2;
  • Минимальный размер подложки – 10х10 мм2;
  • Максимальный размер подложки – 230 х 230 мм2;
  • Толщина подложки: 0 до 12 мм;
  • Установка базируется на гранитном антивибрационном основании.

 

 

Аналитическое оборудование

Растровый сканирующий электронный микроскоп Inspect F (FEI Company) с полевым автоэмиссионным катодом и системой электроннолучевой литографии Raith. Предназначен для получения изображения различных объектов с увеличением, превышающим 100’000 крат, а также для формирования изображений микрообъектов при помощи программируемой засветки слоя электронного резиста сфокусированным электронным пучком. Дополнительно оснащен энергодисперсионным рентгеновским спектрометром AMETEK APOLLO с системой EDAX GENESIS SPECTRUM, позволяющим проводить рентгеновский микроанализ массивных и пленочных материалов от химического элемента B до U. 
 
Основные характеристики:
  • Ускоряющее напряжение от 200 В до 30 кВ;
  • Базовое давление в рабочей камере < 6·10-4 Па;
  • Разрешение в режиме электронной литографии 0.05 – 0.2 мкм.

Настольная установка для напыления металлов и углерода Q 150Т ЕS (Quorum Technologies, UK). Установка предназначена для нанесения в вакууме металлических пленок при выполнении литографических задач (металлизация токопроводящих дорожек и контактных площадок), а также для создания тонких углеродных пленок на поверхности непроводящих образцов, используемых в электронно-микроскопических исследованиях. 
 
Основные характеристики:
  • Система откачки на базе турбомолекулярного насоса;
  • Кварцевый монитор измерения толщины пленок;
  • Сменный модуль магнетронного распыления металлической мишени;
  • Сменный модуль термического распыления металлов из лодочки;
  • Сменный модуль испарения углеродных стержней.

Автоматизированный сканирующий зондовый микроскоп «Солвер Некст» (производство ЗАО «НТ-МДТ», Россия), предназначенный для определения физико-химических свойств объектов с высоким пространственным разрешением с помощью методик сканирующей атомно-силовой и туннельной микроскопии. Данный прибор используется для характеризации получаемых и исследуемых наноматериалов и наноструктур (в том числе металлических магнитных пленок, планарных наноструктур и т.д.). 
 
Высокое пространственное разрешение​:
  • по осям X и Y до 0.3 нм,
  • по Z оси 0.02 – 0.03 нм.
 

Автоматизированный рентгеновский дифрактометр ДРОН–3М (Буревестник, Россия) предназначен для широкого круга рентгеноструктурных исследований различных образцов. Используется для съемки рентгеновской дифракции в малых (2θ = 0.2° ÷ 12°) и больших углах, а также исследования текстуры пленочных образцов. 
 
Основные характеристики:
  • Излучение Co Kα;
  • Мощность рентгеновской трубки до 2 кВт;
  • Ускоряющее напряжение 20 – 50 кВ;
  • Ток трубки 5 – 40 мА.