V uplynulých dvou letech jsme se v rámci řešení projektu GA ČR 102/97/1145 provedli zásadní úpravu řídícího a datového systému litografu BS 600 [1]. Nový řídící systém je tvořen výkonným IBM PC osazeným speciální deskou se signálovým procesorem ADSP 2181 a umožňuje využívat pro řízení litografu velmi rozsáhlé programové prostředky. Součástí řídícího systému je i nově upravená videotrasa signálu zpětně odražených elektronů. Adapter předzpracování video signálu je osazen 8bitovým A/D převodníkem Flash Sony CDX1175 a 8bitovými registry pro načítání dat videosignálu signálovým procesorem, který současně řídí vychylování elektronového svazku a jeho velikost při funkci litografu v režimu rastrovacího elektronového mikroskopu (REM). Speciální uživatelský software REM EXPO, který pracuje pod Windows 95, umožňuje kromě široké škály nastavení parametrů režimu REM i přesné určení polohy svazku ve vychylovacím poli, které je kompatibilní s polem vychylování při expozici [3]. Obraz získaný režimem REM má velikost 512 x 512 pixelů a odměřování vzdáleností, respektive rozměrů zobrazovaného objektu se dějě pomocí značky ovládané myší. Aktuální souřadnice odměřovací značky je zobrazována v číselných hodnotách polohy vychylování. Při největším obrazovém zvětšení je přesnost odměřování 0.1um. Protože se zobrazovaným objektem je možné provést definovanou změnu jeho polohy pohybem souřadnicového stolu litografu a protože tato změna polohy je přesně odměřena pomocí laserového interferometru, je možná přesná metrická kalibrace vychylování. Nová sestava řídícího systému tak umožňuje zásadní kvalitativní posun v garanci metrických rozměrů geometrických struktur exponovaných litografem.

   Metrická přesnost funkce elektronového litografu BS 600 je dána v podstatě třemi vzájemně se ovlivňujícímí faktory a to:

• zkreslením vychylovacího pole elektronového svazku způsobené vadami optické soustavy a vychylovací soustavy litografu (jde o přístrojovou vadu daného zařízení)
• změnami zkreslení vychylovací soustavy způsobené změnami teploty této soustavy ( při vlastní funkci se tato soutava ohřívá vlivem relativně velkého procházejícího proudu)
• teplotní změny působící na celý systém litografu .

   Posledně výše uvedená problematika je řešitelná pomocí teplotní stabilizace stěžejních částí litografu a obvyklé klimatizace laboratoře. Stěžejním problematikou, na kterou jsme se ve své práci zaměřili, tedy byla problematika omezení zkreslení vychylovacího pole na nejmenší možnou míru. Vychylovací soustava litografu je řízená ve dvou na sobě kolmých osách X a Y pomocí 16ti bitových D/A převodníků. Při využívání 15ti bitů těchto převodníků a diskrétní výchylce 0.1um/bit je maximální velikost vychylovacího pole 3.2768x3.2768mm. Při vlastní expozici je využíváno vychylovací pole jen do velikosti 3 x 3mm Zkreslení vychylovacího pole vzhledem k ideálnímu čtvercovému poli je až několik mikronmetrů a přesné určení velikosti tohoto zkreslení bylo až dosud značně problematické. Ke stanovení zkreslení vychylovacího pole využívame speciální "master" se soustavou odměřovacích značek, které byly naexponovány litografem pomocí přesného pojezdu souřadnicového stolu s omezením vychylování svazku jen na minimální  okolí osy optické a vychylovací soustavy litografu. Odečet vzdálenosti mezi dvěma zvolenými značkami se provede v režimu REM jednou pomocí pojezdu stolu se substrátem (při vychylování svazku do středu expozičního pole) a podruhé pomocí vychylování svazku (bez pojezdu stolu). Vzhledem k tomu, že měření polohy substrátu v osách x a y je odvozeno od laserových interferometrů s krokem l/16 (tj.39.87nm), je možno přesně určit odchylky v rozměrech způsobené zkreslením vychylovacího pole v předem stanovených souřadnicích vychylování v osách X a Y. Nový řídící systém litografu umožňuje zavedení korekcí na zkreslení vychylovacího pole do řízení vychylování v průběhu expozice. Korekce zkreslení geometrie pole se vypočítává pomocí dvojrozměrného polynomu prvního řádu:

Y' = Ay + By Y + Cy X + Dy X Y

   Podpůrné programové vybavení zahrnuje off-line a on-line část software. Část off-line je určena pro výpočet korekčních konstant Ax až Dx a Ay až Dy na základě změřeného zkreslení pole [2]. Část on-line pak při vlastní expozici upravuje souřadnice vychylování na základě korekčních konstant. Po kalibraci pouze v 9ti bodech vychylovacího pole jsme dosáhli zmenšení zkreslení pod 1m m pro vychylovací pole 3 x 3mm, z čehož vyplývá rozměrová nepřesnost měřítka exponovaného litografem pro délku do 100um 0.03um.

   Abychom omezili změny zkreslení vychylování vlivem teplotních změn vychylovací soustavy při expozici, sledujeme a řídíme teplotu vychylovací soustavy tak, aby změny teploty v průběhu expozice byly minimální. Teplotu vychylovací soustavy snímáme na třech místech pomocí perličkových termistorů. V době mimo funkční expozici je vychylovací soustava trvale zatěžována tak, aby měla teplotu stejnou, jaká bude při expozici příslušné metricky přesné struktury. Pochopitelně, že při stejné teplotě vychylovací soustavy je prováděna v předchozím odstavci popsaná kalibrace. Při přípravě souboru zdrojových dat pro expozici požadované struktury zahrnujeme do těchto dat i optimalizaci vychylování svazku s ohledem na nežádoucí změny teploty vychylovací soustavy v průběhu expozice jednoho čipu. Pro potřeby REM připravujeme přesné odměřovací struktury na křemíkových podložkách. Odměřovací struktury jsou do křemíku vyleptány pomocí techniky chemického anizotropního leptání, nebo jsou vyleptány do tenké vrstvy platiny, naprášené na výchozí křemíkovou podložku. Pro optickou mikroskopii jsou odměřovací struktury vytvořeny leptáním v tenké vrstvě molybdenu nebo chromu na skleněných podložkách. Obrazovou geometrii odměřovacích struktur (mřížky, měřítka apod.) může zadat podle svých potřeb budoucí uživatel.