Master's Thesis

Electrostatic Deflection and Correction Systems

Final Thesis 2.15 MB

Author of thesis: Ing. Viktor Badin, Ph.D.

Acad. year: 2014/2015

Supervisor: doc. Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Reviewer: Mgr. Martin Oral, Ph.D.

Abstract:

The aim of this master's thesis is to explore and study dynamic aberration correction options in electron-beam lithography systems. For the calculations, the thesis uses the optical column of the BS600 electron-beam writer. The thesis focuses on corrections of the third order field curvature, astigmatism, and distortion aberrations of the currently used magnetic deflection system and a newly designed electrostatic deflection system. The parameters of the two deflection and correction systems were compared.

Keywords:

Electron-beam lithography, aberrations, charged particle optics, dynamic aberration correction, field curvature, astigmatism, distortion.

Date of defence

22.06.2015

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Applied Sciences in Engineering (N3901-2)

Field of study

Physical Engineering and Nanotechnology (M-FIN)

Composition of Committee

prof. RNDr. Tomáš Šikola, CSc. (předseda)
prof. RNDr. Miroslav Liška, DrSc. (místopředseda)
prof. RNDr. Bohumila Lencová, CSc. (člen)
prof. RNDr. Jiří Komrska, CSc. (člen)
prof. RNDr. Petr Dub, CSc. (člen)
prof. RNDr. Radim Chmelík, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Jiří Spousta, Ph.D. (člen)
prof. Ing. Ivan Křupka, Ph.D. (člen)
prof. RNDr. Pavel Zemánek, Ph.D. (člen)
RNDr. Antonín Fejfar, CSc. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jakub Zlámal, Ph.D.

Diplomant při řešení zadání objevil chybu ve výpočtu koeficientů vad programu EOD, která zpomalila jeho práci. Nevěnoval tak dostatečnou pozornost různým možnostem návrhu čočky pro dynamickou fokusaci, jak je požadováno v zadání. Pokusil se však prozkoumat i jiné varianty umístění této čočky, které by byly použitelné pro litograf s tvarovaným svazkem.

Student pracoval samostatně a prokázal velmi dobrou schopnost interpretace získaných výsledků.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání B
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod B
Vlastní přínos a originalita B
Schopnost interpretovat dosažené vysledky 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 C
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: B

Reviewer’s report
Mgr. Martin Oral, Ph.D.

Diplomová práce Viktora Badina je věnována studiu elektronové optiky vychylovacích soustav včetně jejich primárních vad a možností jejich korekce. Jako vhodný optický systém, na kterém jsou dosažené závěry pomocí simulací předvedeny, je zvolen elektronový litograf Tesla BS600. Práce navrhuje různé varianty praktického uspořádání korekce s využitím stávajících nebo přidaných optických prvků.
    V první kapitole je přehled základní teorie elektronové optiky a optických prvků. Motivace ke studiu vad vychýlení a jejich korekce v elektronovém litografu obecně a následně i v případě daného systému plyne z druhé a třetí kapitoly. Ve čtvrté a páté kapitole jsou nejprve zmíněny možnosti eliminace některých vad vhodným nastavením deflektorů, zejména jsou pak popsány možnosti dynamické korekce zklenutí pole a astigmatismu, a to pomocí buď magnetických, nebo elektrostatických korekčních prvků. Právě v těchto dvou kapitolách se nejvíce projevují autorovy tvůrčí schopnosti.
    Pro korekci uvedených dvou vad autor předkládá několik možností. Napětí a proudy dynamických fokusačních prvků určuje jednak pomocí funkce v programu EOD, jednak výpočtem aberačních integrálů. Druhá možnost je sice založena na postupu, který publikovali Zhu, Liu a Munro, autorův přínos je zde v odvození relativistických vztahů. V případě elektrostatické korekce zklenutí pole pan Badin předkládá různé varianty realizace. V případě korekce astigmatismu jsou srovnány výpočty pomocí fitování aberačního polynomu a opět pomocí aberačního integrálu. Je provedena diskuse vlivu geometrických vad  ve srovnání s chromatickými vadami.
    Diplomová práce je psaná anglicky. Stylistickou a jazykovou úroveň považuji za výbornou; v textu se občas vyskytují drobné chyby, např. nesprávná interpunkce (hlavně v úvodní kapitole), volba nevhodných typů minulého času, psaní mezery mezi číselným údajem a jednotkou, když jde o adjektivum, občasný nesprávný člen, několik překlepů v textu i ve vzorcích. Tyto drobné nedostatky   příliš nebrání plynulému vnímání textu.
    Některé skutečnosti jsou konstatovány bez odkazu na literaturu nebo bez upozornění, že budou nakonec odvozeny nebo uvedeny: definice (z) za rovnicí (1.28), vztah (4.3) a podobně i (4.26).
    Grafická úprava práce a její sazba je na vynikající úrovni.
    Z práce je zjevné, že autor rozumí danému problému a je schopen nabyté vědomosti využít jednak k vlastnímu tvůrčímu bádání, a jednak ze získaných výsledků vyvodit prakticky důležité závěry.
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. vysledky 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 B
Práce s literaturou včetně citací B
Topics for thesis defence:
  1. 1. Jaký je rozdíl mezi pojmy vada (např. astigmatismus) a koeficient vady (např. koeficient astigmatismu)?
  2. 2. Jak se také označuje deflektor „s ekvivalentní výchylkou ve směrech x a y “ (str. 21 nad vzorcem (1.39))?
  3. 3. Jak byste v daném případě zjistil, že zklenutí pole a astigmatismus se z geometrických vad nejvíce podílejí na deformaci a zvětšení stopy?
  4. 4. V práci se pracuje s veličinami označenými jako  a . Jaký je mezi nimi rozdíl; jsou rovnice (4.9) až (4.12) v pořádku?
  5. 5. Jsou uzavřené křivky na obrázcích 4.3 a 5.4 skutečně elipsy?
  6. 6. Nebylo by lepší zavést definici koeficientu kf (text nad vztahem 4.12) už v rovnici (4.11)? Je vhodné označovat změnu trajektorie, kterou tento koeficient určuje, jako zklenutí pole? (Podobně v podkapitole 5.2.1.)
  7. 7. Jak jsou vypočteny hodnoty v posledních sloupcích tabulek 4.2 a 5.5?
  8. 8. Budou získané poznatky využity na konkrétním přístroji?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová