Bachelor's Thesis

Design of automated set-up intended for inspection of PMMA coated silicon wafers

Final Thesis 7.06 MB

Author of thesis: Ing. Michal Drozd

Acad. year: 2019/2020

Supervisor: doc. Ing. Alexandr Knápek, Ph.D.

Reviewer: doc. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D.

Abstract:

During the coating the substrate with a thin layer of polymer resist several defects can to occur which could damage an exposure by electron beam lithography. The quality of the resist-coated surface prior to the exposure is also very important in terms of the final functionality of the fabricated micro device. The quality of the resist-coated surface can be measured by means of human visual inspection with a visible-light microscope. This bachelor's thesis is focused on the design and assembly of the automated set-up to do this inspection automatically.

More precisely, the designed set-up is called WaferScan and it allows to scan a silicon wafer coated with a resist layer. The wafer surface is scanned with an optical camera and the taken images are analyzed using computer to determine the location and the size of the defects and the dust particles in the resist layer. The entire device consists of two moving axes, x and y, (that allow the movement of the camera) and a control electronic circuitry. Software to control the scanning device and the image processing tool were also developed.

Keywords:

e-beam lithography, EBL, resist discontinuities, quality control, image processing

Date of defence

16.07.2020

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Po otázkách oponenta bylo dále diskutováno: Konstrukční řešení posuvů stolku. Student otázky zodpověděl.

Language of thesis

English

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (B3A-P)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (B-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
doc. Ing. Radek Kalousek, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Stanislav Průša, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Alexandr Knápek, Ph.D.

Bakalářská práce zpracovaná studentem Michalem Drozdem se zabývá vývojem zařízení a metodiky určené pro odhalování a lokalizování defektů v elektronovém rezistu (PMMA) na křemíkových deskách určených pro expozice v elektronovém litografu. Jedná se o unikátní zařízení, k jehož tvorbě student přistupoval s velice kreativním přístupem a pečlivostí jemu vlastní. Průběh prací student pravidelně konzultoval jak na úrovni metodické, tak na úrovni konstrukční, kdy si prakticky celé zařízení postavil a naprogramoval zcela samostatně. Do řešení student vnesl několik originálních prvků souvisejících jak s mechanickou částí aparatury tak se zpracováním obrazových dat, které byly publikovány ve formě článku v recenzovaném periodiku Jordan Journal of Physics přiloženého k práci. Samotná práce je logicky uspořádaná do čtyř kapitol, kde první kapitola pokrývá úvod do problematiky, kapitoly 2 a 3 pokrývají praktickou a teoretickou stránku řešení a čtvrtá kapitola předkládá závěry. Zvlášť je potřeba ocenit krom jiného fakt, že je celá práce psaná anglicky a nasázená v systému TeX, čímž se student prakticky vyhnul typografickým chybám a nekonzistentním odkazům na literaturu či obrázky. Do budoucna student hodlá zařízení zdokonalit pro rutinní užívání na Ústavu přístrojové  techniky AV ČR. Z výše uvedených důvodů doporučuji práci k obhajobě a navrhuji hodnocení A - 100 bodů.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A
Display more

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
doc. Mgr. Dinara Sobola, Ph.D.

Student popsal důležitý aspekt problematiky analýzy tenké vrstvy elektronového rezistu, který se používá v elektronové litografii. Dále navrhl řešení diagnostiky této vrstvy a realizoval aparaturu, která metodiku implementuje na technické úrovni. Získaná data slouží pro přesné vymezení oblastí, na které není vhodné exponovat a od samého počátku tak snižují počet defektů na minimum. Podle obsahu prvních kapitol je zřejmé, že autor velmi dobře rozumí metodě elektronové litografie a v dalších kapitolách demonstruje schopnost vytvořit si vlastní náhled na hodnocení kvality vrstvy elektronového rezistu. Autor bakalářské práce také provedl výzkum základních typů defektů a popsal důvody jejich vzniku. V práci jsou přítomna i praktická doporučení, která jsou založená jak na teoretické analýze, tak i na experimentálních datech. Praktickým výstupem této práce je realizace technické části, funkční aparatury a softwaru pro automatickou detekci defektů na povrchu rezistu. Zvláštní pozornost je věnována algoritmu pro zpracování obrazů získaných skenováním povlakovaného křemíkového waferu CCD kamerou. Autor také naznačuje možnost budoucího vylepšení popsané technologie. Příloha obsahuje publikaci hlavních výsledků práce v časopise, který je uvedený v databázi Scopus. Práce neobsahuje vážné chyby, formální výhrady popsané níže nesnižují kvalitu práce.
Začátek věty spojkou (strana 8).
Chybějící odkazy na obrázky 2.5, 2.6 a 3.8 v textu.
Strana 24 „Sample figure“ by mělo být „Sample image“.
Strana 28 „Total number of defects“ by mělo být místo „The number of total defects“

Obsah je prezentován logicky a mezi sekcemi je jasná posloupnost i jejich návaznost. Doporučuji tuto práci k obhajobě a hodnotím ji jako výbornou.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. V komentáři k rovnici 2 je zmíněno „K is an overall constant and β,γ and α are constants of relevant variables.“ Co tyto konstanty znamenají? Existují i jiné podobné automatické metody, a jestli ano, jak by vypadalo jejich srovnání s Vaší metodou?
Display more

Grade proposed by reviewer: A