Пристрій керування формуванням наноелектронних структур

Пристрій керування формуванням наноелектронних структур, який містить блок керування па 3 90571 4 вання вістрям структури, вихід якого зв'язаний з третій вихід блоку керування сканування вістрям блоком сканування вістрям структури. структури є виходом пристрою. Спільними ознаками аналога та пристрою, що Відмінною ознакою пристрою керування форзаявляється є: блок вибору режиму роботи примуванням наноелектронних структур є введення строю, вихід якого зв'язаний з входом блоку устаблоку керування скануванням вістрям структури, новки керуючих параметрів аналогової системи вхід якого звя'заний з виходом блоку керування пристрою, та входом блоку керування параметрапараметрами, а вихід з'єднаний з входом блоку ми пристрою, вихід якого зв'язаний з блоком скасканування вістрям структури, другий вихід блоку нування вістрям структури. керування скануванням вістрям структури зв'язаПричиною, що перешкоджає досягненню посний з входом блоку керування параметрами, третавленої мети є те, що в ньому не може бути реатій вихід блоку керування сканування вістрям лізований технологічний процес осаджування неструктури є виходом пристрою. обхідних нанорозмірних структур з керованою Ці відмінні ознаки пристрою, що пропонуються, продуктивністю. Тобто функціональні можливості дозволяють реалізувати кероване сканування нейого обмежені. обхідних наноелектронних структур з потрібною Найбільш близьким технічним рішенням по супродуктивністю і збереженням параметрів - швидкупності співпадаючих етапів технологічного прокості сканування та роздільної здатності ліній, що цесу, що пропонується є пристрій керування форнаносяться на робоче поле сканування пристрою. муванням наноелектронних структур [Malshe A. На Фіг.1 представлена структурна схема приResearch of the nanoelectroerosive processing строю керування формуванням наноелектронних //Annals of CIRP.- 2005. - V.54, N1.-p. 175-178.], що структур. містить блок керування параметрами, вхід якого є На Фіг.2 представлений технологічний процес входом пристрою, а виходи якого зв'язані з входом функціонування блоку керування скануванням блоку сканування вістрям структури і входом блоку вістрям структури 4. керування тунельним струмом, вихід блоку скануСтруктурна схема пристрою керування форвання вістрям структури зв'язаний з блоком керумуванням наноелектронних структур (Фіг.1) місвання тунельним струмом, вихід якого з'єднаний з тить блок керування параметрами 1, вхід якого є входом блоку керування параметрами. входом пристрою, а вихід зв'язаний з входом блоСпільними ознаками найближчого аналога та ку керування тунельним струмом 3, другий вихід пристрою, що пропонується є: блок керування паблоку керування параметрами 1 зв'язаний з вхораметрами, вхід якого є входом пристрою, а вихід дом блоку сканування вістрям структури 2, вихід якого зв'язаний з входом блоку сканування вістрям блоку сканування вістрям структури 2 з'єднаний з структури, вихід якого зв’язаний з блоком керуванвходом блоку керування тунельним струмом 3, ня тунельним струмом, вхід блоку керування туневихід блоку керування тунельним струмом 3 зв'яльним струмом зв'язаний з виходом блоку керузаний з входом блок керування параметрами 1, вання параметрами, а вихід блоку керування вхід блоку керування скануванням вістрям структунельним струмом зв'язаний з входом блоку кетури 4 звя'заний з виходом блоку керування парарування параметрами. метрами 1, а вихід з'єднаний з входом блоку скаПричиною, що перешкоджає досягненню поснування вістрям структури 2, другий вихід блоку тавленої задачі є те, що в прототипі не можна рекерування скануванням вістрям структури 4 зв'яалізувати формування наноелектронних структур з заний з входом блоку керування параметрами 1, керованою продуктивністю процесу. третій вихід блоку керування сканування вістрям В основу винаходу поставлена задача створиструктури 4 є виходом пристрою. ти такий пристрій, в якому, через введення нових Блок керування параметрами 1 складається з елементів було б можливо реалізувати формувандвохнаправленого конвертора МАХ3340Е, вхідня наноелектронних структур з керованою продуквихід якого з'єднаний з входом-виходом центральтивністю процесу, що дозволить сутт'єво розшириного комп'ютера та входом-виходом мікроконтроти функціональні можливості пристрою, що лера ADVC812, що дозволяє здійснювати прийомпропонується. передачу інформації з USB-сигналів комп'ютера в Розв'язання поставленої задачі досягається ТТЛ-рівні мікроконтролера. тим, що, пристрій керування формуванням наноеБлок керування параметрами 1 дозволяє залектронних структур, який пропонується і включає давати основні режими роботи пристрою - величив себе блок керування параметрами, вхід якого є ну напруженості електричного поля, час іонізації входом пристрою, а вихід зв'язаний з блоком керунейтральних молекул робочого газу та його концевання тунельним струмом, другий вихід блоку кентрації у зоні стійкої поляризації в області вістря. рування параметрами зв'язаний з входом блоку Блок сканування вістрям структури 2 складасканування вістрям структури, вихід блоку сканується з трьох цифро-аналогових перетворювачів вання вістрям структури з'єднаний з входом блоку МАХІМ-МАХ5533, виходи яких зв'язані з входом керування тунельним струмом, вихід якого з'єднавузла біморфних п'єзоманіпуляторів, які забезпений з блоком керування параметрами, додатково чують керування вістрям структурою по Χ,Υ,Ζ комістить блок керування скануванням вістрям струординатам. ктури, вхід якого звя'заний з виходом блоку керуБлок керування тунельним струмом 3 складавання параметрами, а вихід з'єднаний з входом ється з підсилювача тунельного струму AD626 для блоку сканування вістрям структури, другий вихід передачі даних про струм в аналоговому вигляді. блоку керування скануванням вістрям структури Блок керування скануванням вістрям структузв'язаний з входом блоку керування параметрами, ри 4 складається з мікроконтролера ATmega-128, 5 90571 6 виходи якого з'єднані з входами трьох цифровідхилення, які надходить в вузол сканування та аналогових перетворювачів ΜΑΧΙΜ-ΜΑΧ5533, вивузли зміщень. ходи їх з'єднані з входом підсилювача напруги, При формуванні структури виникають хараквихід другого з'єднаний з входом підсилювача натерні відхилення топології у вигляді зсуву відносно пруги, вихід третього з'єднаний з Χ,Υ,Ζ - координарозрахункового положення, зміни масштабу, нелітами. нійності відхилення, які усувалися відповідними Пристрій, що заявляється, працює наступним методами корекції за рахунок значного зниження чином. продуктивності формування наноелектронних Необхідна інформація про процес нанесення структур. При цьому вплив на підкладку здійснюнанорозмірних структур надходить в блок керується за допомогою технологічних середовищ, що вання параметрами 1, де формується необхідний формуються в деякому мікрооб'ємі поблизу вістсигнал, який надходить на вхід блоку сканування рям структури. Об'єктами технологічного середовістрям структури 2, вхід блоку керування сканувища, що впливають на підкладку, можуть бути ванням вістрям структури 4 та вхід блоку керуваненергетичний потік (електронів, іонів, фотонів), ня тунельним струмом 3. На вхід блоку сканування фізичне поле, а також їхня комбінація (в останвістрям структури 2 з блоку керування параметраньому випадку можливе формування нових комми 1 надходить в цифровому вигляді інформація понент, наприклад, агресивного газу) та ін. У ряді про просторове розташування вістрям структури, випадків скорочення тривалості операції досягацифровий сигнал перетворюється в аналоговий і ється переміщенням інструменту тільки в області, подається на вузол координат блоку сканування у якій потрібний технологічний вплив (так називане вістрям структури 2 для переміщення її по Χ,Υ,Ζ векторне сканування). Перетворення масиву „дакоординатам. На вхід блоку керування скануванних еталонного проектування'" L(x,y) (мовою опису ням вістрям структури 4 з блоку керування паратопології структури) в «вихідні» дані відхилення метрами 1 надходить в цифровому вигляді інфорLu(x,y) (координат вістрям структури щодо пластимація про режими технологічного процесу ни, встановлюваної на рухомому столі), з урахунанесення йонів - величину напруги, дані про тованням особливостей технологічного процесу, пологію, полярність напруги, напруженість поля, здійснюється відповідним перетворювачем. види йонів. З блоку керування скануванням вістЦифро-аналогові перетворювачі формують рям структури 4 вказана інформація передається в аналогові значення еталонних величин відхиленаналоговому вигляді на вхід блоку сканування вісня. Вузол сканування звичайно реалізується на трям структури 2. На вхід блоку керування тунельоснові п'єзоелектричних приводів, які характериним струмом 3 з блоку керування параметрами 1 зуються нелінійністю, гістерезисом (розходженням надходить в аналоговому вигляді інформація про величини ходи при прямій і зворотній напрузі) та характеристики одержуваних наноструктур завдяінерційністю. Досягнення необхідної точності поки вимірюванням з використанням величини тунезиціювання вістрям структурия при наявності цих льного струму при скануванні вістря над одержафакторів також може бути досягнуто введенням ними наноструктурами. Коригування параметрів відповідної корекції даних керування за допомогою наноструктур, що формуються можна здійснювати апаратно реалізованих засобів. завдяки наявності зворотного зв'язку між блоками Для експлуатації та розробки нових технологікерування тунельним струмом 3 та керування скачних систем надто важливо мати вихідні моделі нуванням вістрям структури 4 та блоком керування роботи скануючих систем та визначити загальні параметрами 1. Одержана в блоці керування скаметоди усунення відхилень, обумовлені як лінійнуванням вістрям структури 4 інформація у цифними й кутовими похибками фіксації пластини на ровому вигляді поступає на вхід блоку керування рухомому столі, так й особливостями лінійних і параметрами 1,з допомогою якого виконується нелінійних елементів системи сканування. також корегування технологічних процесів з метою Задачею блоку керування скануванням вістодержання оптимальних параметрів структур, що рям структури 4 є визначення перетворень етавиготовляються. лонних даних відхилення в поточні дані відхиленСигнал, що формується в блоці керування паня з урахуванням корекції відхилень, обумовлених раметрами 1 та подається на вхід блоку скануваннеідеальністю елементів системи сканування. ня вістрям структури 2, блоку керування тунельОдним зі способів рішень корекції даних відхиним струмом 3 та блоку керування скануванням лення є урахування реальних характеристик ЦАП вістрям структури 4, визначає параметри переміта системи відхилення. Ці характеристики можуть щення вістрям структури в зоні підкладки по взаєбути обмірювані за допомогою тестових пластин мно перпендикулярним Χ,Υ,Ζ- координатам за експериментально та записані в блок 4 з метою допомогою трьох біморфних п'єзоманіпуляторів. корегування машинних значень величини корекції На Фіг.2, де приведений технологічний процес відхилення при робочому скануванні. функціонування блоку керування скануванням Стосовно до запропонованої схеми корекції вістрям структури 4, можна бачити послідовність важливо використати можливості блоку 4, а саме протікання технологічного процесу керування форозглянути його роботу (Фіг.2). На Фіг.2 приведені рмуванням наноелектронних структур. Ця посліетапи роботи блоку керування скануванням вістдовність полягає в формуванні прописаних даних рям структури 4: формування послідовності провідхилення, формуванні корегованих машинних писаних даних відхилення {ХП, ΥП}, формування значень відхилення, подачі значень відхилення на корегованих машинних значень відхилення ЦАПи керуючих напруг, що формують напруги {Χκ,Υκ}, подача значень відхилення на ЦАПи керуючих напруг, що формують послідовність напруг 7 90571 8 відхилення {Ux, Uy}, яка надходить в вузол скануПри нульовому керуючому сигналі ЦАП координавання та вузли зміщень (від початкових устаноти області сканування визначаються напругою вок). зсуву Uзс. Вузол сканування (разом із ЦАП при необхідСучасний рівень нанотехнології дозволяє розності відхилення) забезпечує зміну координат місробити та побудувати пристрій формування наноця впливу інструмента на оброблюваний об'єкт. електронних структур, що заявляється. 9 Комп’ютерна верстка В. Мацело 90571 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601