ASM Microchemistryllä jo 10 vuotta takana kemian laitoksella

ASM Microchemistry muutti tutkimuslaboratorionsa Kemian laitokselle keväällä 2004. Näin sai alkunsa poikkeuksellisen tiivis ja onnistunut yhteistyö yliopiston ja teollisuuden kanssa, mikä on saanut paljon huomiota niin yliopiston sisällä kuin sen ulkopuolella.

Kumpulaan muuton tavoitteena ASM:llä oli tiivistää yhteistyötä epäorgaanisen kemian laboratorion ALD (atomic layer deposition, atomikerroskasvatus) -tutkimusryhmän kanssa ja myös hyödyntää laitoksen tutkimusinfrastruktuuria (esim. elektronimikroskoopit, röntgenlaitteet). Tässä on onnistuttu erinomaisesti ja nyt ollaankin aloittamassa yhteistyön kolmatta 5-vuotiskautta.

— Tiivis ja pitkäjänteinen yhteistyö saman katon alla on luonut erinomaiset puitteet uuden ALD-kemian kehittämiselle. Tämä antaa hyvän pohjan luoda edelleen uusia innovaatioita puolijohdeteollisuudelle yhä kovenevassa kilpailussa, toteaa ASM Microchemistry Oy:n toimitusjohtaja Marko Tuominen.

ASM Microchemistry Oy on osa hollantilaista ASM International N.V.:tä, mikä on globaalisti toimiva yritys, jonka tuotteita ovat puolijohdeteollisuuden tarvitsemat materiaalien valmistuslaitteet. Suurimpia puolijohdevalmistajia ovat esimerkiksi Intel ja Samsung. ASM:n asiakkaille eivät kuitenkaan riitä pelkät laitteet, sillä vasta vaaditulla tavalla toimivat prosessit täydentävät ne menestyviksi tuotteiksi. Yliopistoyhteistyöllä ASM-tavoitteleekin ensisijaisesti ALD-kemian osaamista.

Yliopistolla on tästä pitkät perinteet, sillä ALD-tutkimus alkoi jo vuonna 1990 Markku Leskelän tultua epäorgaanisen kemian professoriksi. Leskelän oma ALD-kokemus ulottuu vielä pidemmälle, vuoteen 1981 TKK:lla. ASM Microchemistry Oy sai puolestaan alkunsa vuonna 1987, kun Neste perusti Mikrokemia-nimisen tytäryrityksen selvittämään ja kehittämään ALD-menetelmän käyttöä katalyyttien ja aurinkokennojen valmistuksessa. Ajan myötä yrityksen arvokkaimmaksi osaksi nousivat kuitenkin laitteisto- ja prosessiosaaminen, ja kun ALD:lle avautui lupaavat näkymät puolijohdeteollisuudessa, ASM International N.V. osti Mikrokemian 1999 ja antoi sille uuden nimen ja tehtävän. Kemian laitoksella oli yhteistyötä jo Mikrokemian kanssa ja tämä jatkui myös yrityksen muututtua ASM Microchemistry Oy:ksi, mutta aivan uuden luonteen yhteistyö sai yrityksen muutettua kemian laitokselle.

ASM-yhteistyön hyödyt Kemian laitokselle ovat olleet moninaiset. ASM rahoittaa joka vuosi neljää jatko-opiskelijaa saaden vastineeksi oikeudet näiden yhteistyöprojekteissa tekemiin keksintöihin. ASM:n Chemicumista vuokraamat tilat ovat puolestaan pienentäneet laitoksen vuokrakuormaa. Kolmanneksi ASM maksaa käyttämistään tutkimuslaitteista vuokraa, mikä on isoksi avuksi näiden laitteiden ylläpidossa ja huollossa. Tärkeintä on kuitenkin kemian laitoksen ALD-ryhmän pitkäkestoinen rahoitus.

— Viiden vuoden rahoitusjaksot neljälle tutkijalle ovat nykymaailmassa hyvin poikkeuksellisia, ja näiden jatkuminen jo kolmanteen kauteen tekee yhteistyöstä ainutlaatuisen, sanovat ALD-ryhmän johtajat professorit Markku Leskelä ja Mikko Ritala.

— ASM-rahoitteinen tutkimus loi osaltaan sen pohjan, mille Suomen akatemia myönsi tutkimuksen huippuyksikköstatuksen.

Vuonna 2012 kuusivuotiskautensa aloittaneeseen ALD-huippuyksikköön kuuluu epäorgaanisen kemian laboratorion lisäksi Fysiikan laitoksen Kiihdytinlaboratorio ja ryhmä VTT:n Micronovasta. Yliopiston ALD-ryhmään kuuluu tällä hetkellä noin 25 tutkijaa.

Yhteistyön puitteissa tehtyä työtä voi luonnehtia perustutkimukseksi, jota motivoivat ja ohjaavat sovellukset eli mikroelektroniikkateollisuuden lähitulevaisuuden tarpeet. Onnistuessaan yhteiset tutkimushankkeet tuottavat ASM:lle patentteja ja uusia tuotteita ja yliopistolle korkeatasoisia julkaisuja. Lisäksi molemmille karttuu osaamista, mikä tekee niistä haluttuja yhteistyökumppaneita esimerkiksi EU:n tutkimushankkeisiin, yhdessä tai erikseen.

Tyypillinen esimerkki tutkimusketjusta alkaa ASM:n asiakkaiden ilmaistua kiinnostuksensa uuden ohutkalvomateriaalin kasvattamiseksi ALD:llä. ASM tuo haasteen yliopiston tutkijoille, jotka aloittavat prosessikehityksen lähtöainemolekyylien valinnasta, usein myös näiden synteesistä. Lähtöainevalintojen jälkeen edetään ohutkalvojen kasvatuskokeisiin, mitkä tehdään yleensä 5 x 5 cm substraateilla. Jos tulokset ovat lupaavia, ASM skaalaa prosessin omilla laitteillaan isompaan mittakaavan 200 tai 300 mm piikiekoille, ja jos tämäkin onnistuu, prosessi siirretään eteenpäin ASM Belgiaan, joka sijaitsee IMECissä Leuvenissä. IMEC on suuri eurooppalainen puolijohdetutkimuskeskus, missä yliopistotutkijat toimivat tiiviissä yhteistyössä alan yritysten kanssa. Täällä tutkitaan yliopistolta lähtöisin olevan prosessin ja materiaalin yhteensopivuutta mikropiirien valmistuksen muiden prosessien ja materiaalien kanssa, ja jos prosessi läpäisee tämänkin testin, se siirretään tuotantolaitteeseen ja on sen jälkeen valmis markkinoitavaksi ASM:n asiakkaille kautta maailman. Näin yliopistolla kehitetylle ALD-kemialle on olemassa suora joskin pitkä reitti puolijohdeteollisuuteen, ja sama pätee yliopistolta valmistuviin ALD-kemisteihin.

ASM Microchemistryn työntekijöistäkin iso osa on Kemian laitoksen kasvatteja. Tämä luonnollisesti edesauttaa yhteistyötä monin tavoin. Esimerkiksi yliopiston tutkimuslaitteiden käytössä ASM:läiset ovat hyvin itsenäisiä, koska ovat oppineet näiden käyttäjiksi jo opiskeluvaiheessaan.

Suurin haaste tässäkin yritys-yliopisto-yhteistyössä on immateriaaliasioiden hoitaminen kumpaakin osapuolta tyydyttävällä tavalla. Lisäksi tulee varmistua muiden osapuolien, kuten yliopiston muiden yrityskumppaneiden intresseistä näiden vaatimalla tavalla. Asioista on kuitenkin onnistuttu sopimaan hyvässä yhteisymmärryksessä ja tulosten patentoiminen ei ole aiheuttanut juuri lainkaan viivytyksiä niiden julkaisemiseen, mikä olisi haitallista etenkin jatko-opiskelijoiden väitöskirjojen kannalta. Myös suurin osa muista yrityksistä on ymmärtänyt ja uskonut yliopiston tutkijoiden kykenevän pitämään projektit erillään. Tässä avuksi on ASM:n toimiminen omissa tiloissaan, vaikkakin Kemian laitokselle sijoittuneena, sekä tutkimusaiheiden huolellinen valinta; muutaman kerran yliopiston ryhmä on joutunut torjumaan rahoituksen, koska haluttu työ olisi tullut aiheeltaan liian lähelle ASM:n kanssa tekeillä olevaa tutkimusta.