Система керування скануванням пучка для протонної променевої литографії

Анотація

Розроблено систему керування скануванням іонного пучку МеВ-них енергій для каналів ядерного скануючого мікрозонду та протонної літографії в складі прискорювально-аналітичного комплексу на базі електростатичного прискорювача “Сокіл” ІПФ НАН України. Систему введено в експлуатацію на заміну застарілій, яка працювала на мікроконтролерах. Систему побудовано на реконфігурованому модулі виробництва National Instruments з програмованою логічною інтегральною схемою (FPGA). Модуль працює в режимі реального часу та з’єднаний з комп’ютером швидодіючим інтерфейсом PCI-Express з буферизацією даних, що передаються. Система забезпечує два основних режими функціонування: експонування ділянок зразку за заданим профілем та отримання растрового зображення зразку або калібрувальної сітки у вторинних електронах. Експонування профілю можливе в режимах растрового та функціонального сканування. Також реалізовано автоматичне калібрування масштабу профілю та растру сканування. Застосування перепрограмованої логіки дає можливість оперативно налаштовувати систему під умови конкретного експерименту та наявне обладнання. Апаратні можливості системи дозволяють в подальшому під’єднати до 4 спектрометричних перетворювачів для отримання картини елементного складу зразків методами характеристичного рентгенівського випромінювання та зворотного розсіювання протонів. Проведені перші експерименти з опромінення поліметилметакрилату, наведено зображення отриманих мікроструктур, зняті на растровому електронному мікроскопі. Метою цієї роботи є розробка системи управління скануванням високоенергетичного сфокусованого пучка в протонно променевої літографії для створення малорозмірних структур спеціального призначення, а також демонстрація ефективності розробленої системи.