Od badań nad przyrządami półprzewodnikowymi do nowoczesnego centrum technologicznego
Zainteresowanie projektowaniem i technologią przyrządów półprzewodnikowych od wielu lat stanowiło jeden z najważniejszych kierunków działalności naukowej zespołu dzisiejszej Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych Politechniki Łódzkiej. Początki tej działalności związane były z funkcjonującym w ramach Instytutu Elektroniki Zakładem Przyrządów Półprzewodnikowych, w którym rozwijano badania nad nowoczesnymi strukturami półprzewodnikowymi oraz metodami ich projektowania i wytwarzania.
Istotną rolę w rozwoju tej specjalności na Politechnice Łódzkiej odegrał prof. Zbigniew Lisik, który kierował Zakładem Przyrządów Półprzewodnikowych Instytutu Elektroniki, a następnie został pierwszym kierownikiem Katedry Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych. Już jako Zakład Przyrządów Półprzewodnikowych pracownicy jednostki prowadzili badania nad nowoczesnymi strukturami półprzewodnikowymi oraz metodami ich projektowania i wytwarzania. Brakowało jednak najważniejszego elementu – nowoczesnego zaplecza technologicznego umożliwiającego prowadzenie pełnego procesu wytwarzania przyrządów mikroelektronicznych oraz praktyczne kształcenie studentów.
Przełom nastąpił w 1996 roku, kiedy zespół uzyskał finansowanie prestiżowego projektu TEMPUS JEP-11298-96 „Education of Microtechnology (EMIT)”. Projekt, którego koordynatorem był prof. Zbigniew Lisik, stanowił jedno z najważniejszych przedsięwzięć edukacyjnych realizowanych wówczas na Politechnice Łódzkiej. Budżet projektu wynosił około 800 tysięcy euro, a jego głównym celem było utworzenie Edukacyjnego Centrum Mikrotechnologii (ECM) – nowoczesnego ośrodka dydaktycznego i laboratoryjnego umożliwiającego prowadzenie zajęć z zakresu technologii mikroelektronicznych zgodnie z europejskimi standardami. Budżet projektu wynosił około 800 tysięcy euro, co pozwoliło na stworzenie od podstaw laboratoriów technologicznych mikroelektroniki, zakup zaawansowanej aparatury oraz przygotowanie kadry zdolnej do prowadzenia zajęć i badań w obszarze technologii półprzewodnikowych.
Laboratoria mikroelektroniki - infrastruktura wysokich technologii
Najważniejszym elementem projektu było stworzenie technologicznych laboratoriów mikroelektroniki – obiektów należących do grupy laboratoriów wysokich technologii (High Technology - Hi-Tech), których budowa i utrzymanie należą do najbardziej wymagających przedsięwzięć infrastrukturalnych w nauce i przemyśle. Laboratoria przeznaczone do wytwarzania przyrządów półprzewodnikowych znacząco różnią się od typowych laboratoriów badawczych. Wykorzystywana w nich aparatura technologiczna jest niezwykle zaawansowana technicznie i kosztowna, a wiele procesów wymaga zachowania warunków praktycznie niemożliwych do uzyskania w standardowych pomieszczeniach laboratoryjnych. Szczególną rolę odgrywają pomieszczenia czyste (clean rooms). Są to specjalnie zaprojektowane i klimatyzowane laboratoria, w których liczba cząstek pyłu unoszących się w powietrzu jest ściśle kontrolowana. W najbardziej wymagających strefach liczba zanieczyszczeń może wynosić mniej niż 10 cząstek na stopę sześcienną powietrza, podczas gdy w zwykłym środowisku ich liczba przekracza milion. Tak rygorystyczne wymagania są niezbędne, ponieważ nawet mikroskopijne zanieczyszczenie mogłoby zniszczyć struktury półprzewodnikowe o wymiarach liczonych w mikrometrach.
Stworzenie takiej infrastruktury od podstaw było ogromnym wyzwaniem technicznym i organizacyjnym. Obejmowało nie tylko zakup specjalistycznego wyposażenia, ale również przygotowanie odpowiednich pomieszczeń, opracowanie procedur technologicznych oraz wyszkolenie zespołu zdolnego do prowadzenia zajęć dydaktycznych i prac badawczych.
Ogromne wyzwanie organizacyjne
Stworzenie Edukacyjnego Centrum Mikrotechnologii oznaczało znacznie więcej niż zakup nowoczesnej aparatury. Projekt obejmował przygotowanie odpowiednich pomieszczeń, ich kosztowną adaptację, budowę infrastruktury technicznej, instalację urządzeń technologicznych oraz stworzenie zespołu specjalistów zdolnych do obsługi nowoczesnych procesów technologicznych.
Było to przedsięwzięcie o skali niespotykanej wcześniej w Politechnice Łódzkiej. Jego realizacja wymagała ścisłej współpracy specjalistów z wielu dziedzin – elektroniki, automatyki, technologii materiałowej, mechaniki precyzyjnej oraz inżynierii środowiska odpowiedzialnej za systemy klimatyzacji i filtracji powietrza.
Międzynarodowa i krajowa współpraca podstawą realizacji projektu
Realizacja projektu EMIT była możliwa dzięki współpracy z wieloma renomowanymi ośrodkami naukowymi i partnerami przemysłowymi z Polski oraz Europy. Tak duże przedsięwzięcie wymagało zaangażowania wielu specjalistów oraz sprawnej koordynacji działań pomiędzy partnerami projektu. Istotny wkład w budowę laboratoriów oraz przygotowanie kadry wniósł zespół kierowany przez prof. Andrzeja Jakubowskiego z Instytutu Mikroelektroniki i Optoelektroniki Politechniki Warszawskiej, a w szczególności prof. Jan Szmidt, który uczestniczył w koordynacji przedsięwzięcia i wniósł doświadczenie związane z rozwojem mikroelektroniki oraz współpracą międzynarodową. Istotne znaczenie miała również współpraca z polskim przemysłem półprzewodnikowym, w tym firmą LAMINA S.A. – będącą wówczas jednym z najważniejszych krajowych producentów struktur i przyrządów półprzewodnikowych.
Partnerami zagranicznymi projektu były:
Technische Universität Berlin,
Technische Universität Braunschweig,
State University of Gent (Belgia),
Joint Research Centre Komisji Europejskiej w Isprze (Włochy).
Współpraca z tymi instytucjami umożliwiła wykorzystanie europejskich doświadczeń w zakresie organizacji laboratoriów mikroelektronicznych, prowadzenia kształcenia specjalistycznego oraz wdrażania nowoczesnych technologii dydaktycznych.
Sukces projektu nie byłby możliwy bez ogromnego wsparcia i zaangażowania wielu pracowników Politechniki Łódzkiej odpowiedzialnych za przygotowanie infrastruktury, organizację laboratoriów oraz opracowanie programu kształcenia. Powstanie Centrum nie byłoby możliwe również bez zdecydowanego wsparcia władz Politechniki Łódzkiej. Szczególnie istotne było pozyskanie odpowiednich pomieszczeń oraz ich dostosowanie do rygorystycznych wymagań laboratoriów mikroelektronicznych. Znaczącą rolę odegrał ówczesny Rektor Politechniki Łódzkiej, prof. Jan Krysiński, a także Dziekan Wydziału Elektrotechniki i Elektroniki, prof. Jan Leszczyński, którego osobiste zaangażowanie miało decydujący wpływ na realizację wielu etapów przedsięwzięcia.
Dziedzictwo projektu EMIT
Utworzenie Edukacyjnego Centrum Mikrotechnologii stało się jednym z najważniejszych etapów rozwoju technologii półprzewodnikowych na Politechnice Łódzkiej. Dzięki projektowi EMIT uczelnia dołączyła do grona europejskich ośrodków akademickich dysponujących własnymi laboratoriami technologii półprzewodnikowych, umożliwiając prowadzenie nowoczesnych badań oraz praktyczne kształcenie kolejnych pokoleń inżynierów. Powstała infrastruktura stworzyła fundament dla dalszego rozwoju badań nad mikroelektroniką, optoelektroniką, technologiami cienkowarstwowymi, fotowoltaiką oraz nowoczesnymi materiałami półprzewodnikowymi. Dziś historia projektu EMIT pozostaje przykładem, jak połączenie ambitnej wizji, międzynarodowej współpracy oraz zaangażowania środowiska akademickiego może doprowadzić do powstania ośrodka, który przez wiele lat wyznacza kierunki rozwoju nowoczesnych technologii.