авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 |

681.5 лапшин ростислав владимирович объектно-ориентированное сканирование для зондовой микроскопии и нанотехнологии (

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

УДК: 537.533.35;

681.2.08;

681.5 ЛАПШИН Ростислав Владимирович ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ СКАНИРОВАНИЕ ДЛЯ ЗОНДОВОЙ МИКРОСКОПИИ И НАНОТЕХНОЛОГИИ (05.27.01 – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах)

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва – 2002 2

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии “Научно-исследовательский институт физических проблем им. Ф. В. Лукина” Научные руководители:

доктор технических наук В. А. Быков доктор физико-математических наук Б. К. Медведев

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор В. К. Неволин доктор технических наук Н. А. Зайцев

Ведущая организация:

Институт проблем технологии микроэлектроники и особочистых материа лов РАН (142432, Московская область, Ногинский район, п. Черноголовка, ИПТМ РАН)

Защита состоится “18” декабря 2002 г. на заседании диссертационного совета Д 217.011 01 в ФГУП НИИ Физических проблем им. Ф. В. Лукина по адресу:

124460, г. Москва, г. Зеленоград.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ Физических проблем, телефон: 531-46-73;

536-93- Автореферат разослан “ 4” ноября 2002 г.

Заместитель председателя диссертационного совета доктор физико-математических наук, профессор Э. А. Полторацкий I.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы Сканирующий зондовый микроскоп (СЗМ) способен как измерять рельеф с атомарным разрешением, так и поатомно модифицировать его, что позволяет рассматривать данный прибор как один из базовых инструментов нанотехноло гии. Однако, существующие микроскопы и применяемые в них методы управле ния всё ещё недостаточно совершенны. В частности, критическим узлом совре менных СЗМ является система позиционирования зонда, на работу которой оказывают влияние многочисленные негативные факторы: внешние вибрации, шумы, термодрейфы, нелинейность, гистерезис, ползучесть (крип) и паразитные взаимные связи (кауплинг) используемых пьезоманипуляторов. В результате ухудшается точность измерений, уменьшается их достоверность, снижается предельное разрешение прибора. Искажения ведут к неправильной интерпре тации экспериментальных данных, ограничивают область применения микро скопа.

На сегодняшний день задача получения адекватного изображения рельефа поверхности решается посредством использования компенсирую щих/исправляющих моделей, описывающих соответствующее искажение, и/или следящих измерительных систем, оснащённых линейным датчиком положения.

Для построения модели и определения её параметров необходимо чёткое раз деление искажающих факторов друг от друга. Однако, разделение искажающих факторов не всегда осуществимо по причине того, что разные источники часто ведут к схожим искажениям.

Применение следящих измерительных систем натолкнулось на ограниче ния, связанные с погрешностью косинуса, ошибкой смещения Аббе и с шумами датчиков положения. Из-за более сложной конструкции, юстировки и эксплуата ции СЗМ, оборудованных следящими системами, необходимости использова ния высокоточных технологий обработки деталей этих приборов, применения материалов с исключительными механическими свойствами стоимость данных микроскопов оказалась достаточно большой. В этой связи при разработке высо копрецизионных устройств всегда следует помнить об экономической состав ляющей, поскольку трудно ожидать быстрого и широкого внедрения в промыш ленность дорогих уникальных приборов.

В настоящее время СЗМ из разряда приборов, обеспечивающих получение в большей степени качественных результатов, переходит в разряд приборов, способных производить точные количественные измерения. Соответственно возрастает значение задачи калибровки сканера микроскопа, решение которой должно настолько поддаваться формализации, чтобы обеспечить полную авто матизацию этого процесса. Причём, как показывает практика измерений, пред почтение при выборе эталона длины необходимо отдавать природным мерам – высокоупорядоченным кристаллическим решёткам веществ со стабильной по верхностью, а для полной компенсации нелинейностей сканера следует искать распределение локальных калибровочных коэффициентов в пространстве ска нирования.

Фактически нереализованной функцией СЗМ-нанолитографа, лежащей в основе технологии манипулирования и избирательного воздействия на отдель ные атомы, молекулы и кластеры из них, остаётся позиционирование рабочего органа микроскопа – зонда как непосредственно в месте операции, так и по большому полю грубого манипулятора. На сегодняшний день практически от сутствуют такие важные функции СЗМ-нанолитографа как: автоматическое удержание места измерения/воздействия в поле зрения прибора, автоматиче ский возврат в технологическую зону после отвода зонда от поверхности или снятия образца, автоматическое перемещение между разными технологически ми зонами на поверхности образца.

На современном этапе развития нанотехнология располагает целым набо ром специализированных аналитических и технологических инструментов – зондов. Однако, поочерёдное их применение к одному и тому же нанообъекту на поверхности невозможно, если взаимное положение зондов точно не извест но, и СЗМ-нанолитограф не обладает способностью в автоматическом режиме находить среди других объектов заданный объект. Чтобы увеличить производи тельность СЗМ-нанолитографа, следует использовать линейки или массивы зондов, функционирующих параллельно. Однако, не имея точной информации о том, как расположены зонды относительно друг друга, невозможно правильно собрать целое изображение из фрагментов, полученных каждым из зондов. Та ким образом, задача организации измерений/воздействий в многозондовых сис темах является на сегодняшний день весьма актуальной.



Цель работы состояла в создании и экспериментальной апробации спосо ба объектно-ориентированного сканирования (ООС) поверхности. Применяя процедуру распознавания и ряд специальных приёмов, производится поочерёд ное многократное сканирование небольших расположенных по соседству друг с другом окрестностей топографических объектов (особенностей) поверхности.

После чего из полученных фрагментов собирается искомое изображение рель ефа свободное от шумов и от искажений, связанных с дрейфом зонда микро скопа относительно исследуемой поверхности. Для достижения поставленной цели были разработаны:

• методы итеративного и прямого распознавания особенностей поверхности в реальном масштабе времени;

• способ связывания особенностей путём обхода контура с присоединением новых элементов цепи и способ связывания с использованием вспомогатель ных квазистрок особенностей;

• функции компенсации, учёта и мониторинга дрейфа микроскопа посредством периодической “привязки” зонда к особенности поверхности;

• процедура многократного скиппинга между текущей и следующей особенно стями цепочки с усреднением полученных данных;

• методика автоматической распределённой калибровки сканера микроскопа;

• алгоритм сборки сегментного изображения рельефа поверхности;

• способы прецизионного позиционирования зонда по локальным особенностям поверхности в поле точного манипулятора;

• способ прецизионного переноса поля точного манипулятора в поле грубого;

• методика повышения чувствительности спектроскопических измерений и точ ности их локализации на поверхности;

• функции сбора и накопления статистической информации, характеризующей особенности исследуемой поверхности.

Совокупность предложенных методов должна обеспечить широкое внедре ние СЗМ в практику особоточных измерений, метрологию, нанолитографию, кристаллографию, молекулярную биологию и в другие области науки и техники.

Научная новизна Предложен метод активного сканирования рельефа, основанный на ис пользовании особенностей исследуемой поверхности в качестве опорных точек при выполнении относительных перемещений. Применяя распознавание осо бенностей поверхности в реальном масштабе времени и встречные перемеще ния зонда, компенсируется негативное влияние термодрейфа головки микро скопа и ползучести пьезоманипуляторов, что позволяет повысить точность СЗМ-измерений, а также снять ограничения на размеры получаемых сканов.

Осуществляя периодическую привязку зонда микроскопа-нанолитографа к объ екту поверхности, возможно произвольно долго удерживать зонд в некоторой области на поверхности, где проводятся измерения и технологические воздей ствия, а также прецизионно размещать поле точного позиционера в поле грубо го.

Посредством выполнения больших усреднений данных продемонстрирова ны: возможность получения рельефа поверхности с предельным для исполь зуемого типа прибора латеральным и вертикальным разрешением;

способность измерять постоянные решётки и кристаллографические направления на 2-3 по рядка точнее, чем при обычном сканировании;

возможность осуществления точно локализованной туннельной и атомно-силовой спектроскопии с низким уровнем шумов.

Распределённая автоматическая калибровка, при которой в каждой точке пространства сканирования, используя высокоупорядоченные поверхностные структуры природных эталонов, ищется тройка локальных калибровочных ко эффициентов, открывает перспективу почти полного исправления искажений, вносимых нелинейностью, неортогональностью и паразитными связями пьезо манипуляторов микроскопа. Причём, калибровка всего поля точного манипуля тора производится лишь небольшой заранее выбранной лишённой дефектов областью поверхности эталона.

Практическая ценность Создан полный комплект программ, реализующих предложенный метод.

Комплект включает: модуль реального/виртуального сканирования поверхности, маршрутизатор, стилизёр, сборщик поверхности, калибровщик, экстрактор под цепочек, конвертер. Модуль сканирования интегрирован в управляющую про грамму микроскопа Solver P4, изготавливаемого серийно. Модуль обеспечи вает построение “затравки”, сканирование поверхности с использованием не скольких методов распознавания и нескольких способов связывания, позицио нирование зонда по локальным особенностям поверхности, измерение постоян ных решётки и кристаллографических направлений, получение точно локализо ванных спектрограмм с малым уровнем шума, автоматическую калибровку мик роскопа, непрерывный мониторинг дрейфа прибора. Для хранения и эффектив ного использования данных предложен специальный цепочечный формат.

Разработанный метод может использоваться в различных областях науки и техники для решения широкого круга экспериментальных и производственных задач нанотехнологии, часть из которых (автоматический поиск и “залечивание” дефектов, непосредственное слежение за движением отдельных объектов по поверхности, автоматический возврат зонда в операционную зону после снятия образца, автоматическое определение взаимного положения аналитических и технологических зондов, удержание заданного направления при перемещении по поверхности кристалла или упорядоченной структуры, манипуляция нано объектами при комнатной температуре в автоматическом режиме, модификация поверхности в автоматическом режиме и др.) была ранее трудно осуществима, а в некоторых случаях и принципиально невыполнима в рамках общепринятого подхода к сканированию и позиционированию. Предлагаемая методика обеспе чивает высокую точность СЗМ-измерений и высокий уровень их автоматизации при сохранении обычных требований к оборудованию. Универсальность разви ваемого подхода позволяет применять метод на любом сканирующем зондовом приборе.

На защиту выносятся следующие положения и результаты:

• методология объектно-ориентированного сканирования, заключающаяся в том, что рельеф поверхности измеряется по частям – небольшими расположен ными по соседству сегментами в относительной системе координат, а основная доля перемещений в апертурах, в сегментах, между текущей и следующей осо бенностями, при движении по квазистрокам особенностей содержит встречную комплементарную составляющую так, что искажения от дрейфа, рассматривае мые как линейные, могут быть учтены и скомпенсированы в процессе сканиро вания;

• способы локального связывания особенностей поверхности в цепочку посред ством обхода затравки с присоединением новых элементов цепи, а также с ис пользованием вспомогательных квазистрок из особенностей;

в обоих способах траектория перемещения зонда заранее неизвестна и определяется динамиче ски в процессе ООС, изначально в общем виде задаётся только характер пове дения системы при выборе следующей особенности цепи;

• способы позиционирования зонда микроскопа-нанолитографа по локальным особенностям поверхности, обеспечивающие прецизионное перемещение в по ле точного манипулятора, а также способ прецизионного размещения поля точ ного манипулятора в поле грубого, при котором удаётся резко снизить требова ния, предъявляемые к грубому манипулятору, по точности;

прецизионность дос тигается за счёт перемещения от одной особенности к другой соседней и ис пользования следящей системы в горизонтальной плоскости на основе проце дуры привязки зонда к особенности;

• эксперименты, подтверждающие базовые принципы, преимущества и потен циальные возможности ООС, по измерению рельефа высокоупорядоченной, квазиупорядоченной и полностью разупорядоченной поверхности;

по измере нию рельефа атомной поверхности с высоким вертикальным и латеральным разрешением;

по высокоточному измерению постоянных решётки и направле ний на поверхности кристалла;

по перемещению на большие расстояния от атома к атому на упорядоченной поверхности кристалла и по выявлению нели нейности сканера или крупномасштабных искажений решётки кристалла;

по из мерению точно локализованных на поверхности вольтамперных характеристик туннельного зазора с низким уровнем шума;

по определению величины дрейфа и характера его проявления в СЗМ;

по определению статистических параметров особенностей исследуемой поверхности;

• пакет прикладных программ, функционирующих по принципам ООС.

Достоверность результатов подтверждается непосредственным сравне нием данных, полученных в реальном режиме предложенным методом скани рования-позиционирования, с данными, измеренными на том же участке по верхности при тех же условиях в процессе обычного сканирования позиционирования, на предмет выявления ожидаемых качественных и/или ко личественных отличий, искажений, трансформаций и т. п. Проверка надёжности работы объектно-ориентированного метода как такового (правильность распо знавания, связывания, задание адекватных параметров и режимов измерений, устойчивость к исходным и к добавленным симулятором шумам, дрейфам, сбо ям сканирования и т. п.) выполняется путём виртуального сканирования по дан ным, полученным в ходе обычного сканирования, и последующего сравнения реконструированного изображения с исходным. Реконструированное изображе ние и исходное должны быть в этом случае тождественны друг другу либо должны слабо отличаться, если в процессе виртуального сканирования были искусственно подмешаны шумы, дрейфы и сбои.

Апробация работы Основные результаты, представленные в диссертации, докладывались на • Второй международной конференции “Nanometer Scale Science and Technol ogy” (NANO-II), Москва, • Второй международной научно-технической конференции “Микроэлектроника и информатика”, Москва, Зеленоград, • Третьей международной научно-технической конференции “Микроэлектроника и информатика”, Москва, Зеленоград, • Третьей международной научно-технической конференции “Электроника и информатика – XXI век”, Москва, Зеленоград, • Международной конференции “Micro-Nano Technology for Aerospace Applica tions”, Montreal, Canada, Публикации Основные результаты диссертации изложены в 16 публикациях. По мате риалам работы получено 3 патента РФ на изобретение.

Структура и объём диссертации Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения. Количество слов: 29265, рисунков: 49, таблиц: 1, ссылок на литературу: 198. Объём диссер тации эквивалентен 140 страницам машинописного текста.

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели дис сертационной работы, показана научная новизна и практическая ценность полу ченных результатов, перечислены основные положения, выносимые на защиту, приведены краткие аннотации глав.

В первой главе описан метод объектно-ориентированного сканирования поверхности. Первый параграф посвящён сравнительному анализу существую щих систем и методов точного сканирования и позиционирования. На базе про ведённого анализа обоснована необходимость разработки метода, предлагае мого в настоящей диссертации.

В частности, выполненный анализ показал, что СЗМ с активной динамиче ской коррекцией работы пьезоманипуляторов1,2,3 обеспечивают получение изо бражений поверхности наименее искажённых термодрейфом, ползучестью, не линейностью и паразитными взаимосвязями между манипуляторами. Указанная коррекция производится введением в контур управления прибора трёх замкну тых следящих систем – по одной на каждый манипулятор. Во время работы следящая система стремится компенсировать возникающую при движении ма нипулятора разность между заданной величиной перемещения и фактической, измеряемой с помощью линейного датчика положения.

Несмотря на высокие результаты, системы регулирования с замкнутой об ратной связью обладают рядом недостатков. Во-первых, они сложны и дороги, так как содержат корпус, обеспечивающий с высокой точностью ортогональ ность и прямолинейность базовых поверхностей, а также три дополнительных следящих контура, каждый из которых оснащён высокочувствительным мало шумящим датчиком положения. При изготовлении корпуса используются уни кальные материалы, имеющие малый коэффициент теплового расширения, а также применяется высокопрецизионная механическая обработка. Несовершен ство корпуса приводит к погрешности косинуса. Во-вторых, в данных системах невозможно определять перемещения кон чика зонда in situ, так как измерительная система датчика фиксирует смещение манипулятора относительно корпуса прибора. В результате, из-за изгиба мани пулятора во время работы и небольшой собственной длины иглы/толщины об разца возникает погрешность смещения Аббе. В-третьих, указанные системы не позволяют выполнять точные измерения рельефа на пределе разрешения микроскопа. В-четвёртых, системы не обла дают критической для нанолитографии способностью произвольно долго удер живать зонд микроскопа в выбранном месте поверхности.

Наконец, микроскоп, описанный в статье 3, трудно применять в тех случа ях, когда характерный масштаб рельефа исследуемой поверхности сильно от личается от атомного масштаба эталонной поверхности графита, поскольку время сканирования из-за необходимости использования малого шага в тун нельном датчике может оказаться неоправданно большим. Замена графита на эталоны с более крупными структурными элементами и, соответственно, более крупными отрезками длины не всегда годится, поскольку, в таком случае мы вынуждены использовать, как правило, уже не природный эталон, а искусствен ную неидеальную структуру, которая сама оказывается изготовленной с некото рыми погрешностями.

Ещё одной проблемой в системах подобных 3 является то, что на практике не существует бездефектных, ненапряжённых механически, одинаково упоря доченных по всей поверхности кристаллических решёток. Следовательно, та часть изображения, которая исправлялась по искривлённой области поверхно сти эталона, окажется искажённой.

Во втором параграфе дана ключевая идея метода. Показано, что техника сканирующей зондовой микроскопии имеет ограничения на предельную точ ность, с которой выполняются измерения элементов поверхности. Ограничения вызваны величиной шума, свойственного измерительному прибору. Одним из широко используемых способов борьбы с шумами является многократное ус реднение получаемых данных. Из-за того что сканирующий зондовый микроскоп подвержен влиянию термодрейфа и ползучести, эффективность применения усреднения резко падает и практически сводится на нет.





Для подавления перечисленных выше искажающих факторов и указанных недостатков систем с динамической коррекцией предлагается способ активного сканирования и позиционирования, основная идея которого заключается в ис пользовании особенностей исследуемой поверхности в качестве опорных точек при выполнении перемещений. Перемещения осуществляются от одной осо бенности к другой, расположенной по соседству. В результате образуется свя занная последовательность (цепочка), в которой особенности размещены отно сительно друг друга. Поиск, обнаружение и вычисление координат положения особенности выполняет программа распознавания. Сканируя небольшую об ласть (сегмент) вокруг каждой особенности, а затем, раскладывая полученные фрагменты по соответствующим позициям найденной цепочки, можно реконст руировать реальный рельеф поверхности.

Допустимый класс поверхностей включает все поверхности с атомным рельефом, поверхности, состоящие из молекул, различного рода цепочек, кла стеров, зёрен, частиц, кристаллитов, квантовых точек, столбиков, пор, 2D-паттернов, 2D-текстур и т. п., словом, всего того, что подпадает под опреде ление холма или ямы вообще. Причём, перечисленные типы поверхностей мо гут быть упорядоченными, частично упорядоченными, а также разупорядочен ными. Основным ограничением, накладываемым на класс поверхностей, явля ется следующее: протяжённости объектов в разных направлениях в плоскости сканирования должны быть сравнимы, с тем чтобы особенность могла быть полностью локализована в сегменте. К “неудобным” поверхностям, например, относятся: несодержащая дефектов поверхность одномерной дифракционной решётки, поверхность интегральной схемы, где много длинных проводников и т. п.

Поскольку в разработанном методе производится распознавание соскани рованного изображения, то особенности рельефа следует понимать в широком смысле. Физически они могут представлять собой области намагниченности, места локализации электрического заряда и т. п. Поэтому описываемый в рабо те алгоритм в общем случае применим для целого семейства сканирующих зондовых приборов. Например, он может использоваться как в сканирующем туннельном (СТМ) и атомно-силовом микроскопах (АСМ), так и в оптическом микроскопе ближнего поля, сканирующем электронном микроскопе и др.

В третьем параграфе вводятся базовые понятия и определения. В частно сти указывается, что в основу работы описываемого ниже алгоритма сканиро вания положены понятия локальности и связности, объектами, с которыми он оперирует, являются особенности поверхности, и поэтому сам метод может быть назван объектно- или особенность-ориентированным сканированием. В предлагаемом методе фактически осуществляется переход от абсолютной сис темы координат, связанной с манипулятором, к относительной системе коорди нат, связанной с особенностями поверхности.

В роли особенностей могут выступать элементы рельефа типа “холм” или “яма”. Примечательно, что особенности, как правило, это и есть предмет иссле дования или технологии, а также то, что данный метод окажется малоэффек тивным при сканировании поверхности, где особенностей мало либо они вооб ще отсутствуют. Строго говоря, не существует абсолютно гладких поверхностей, обычно вопрос состоит лишь в том, отвечают ли имеющиеся на поверхности особенности тому масштабу измерений, который в данный момент интересен исследователю, а также насколько они контрастны и стабильны, чтобы служить надёжными местами привязки.

В четвёртом параграфе главным образом на примере упорядоченной по верхности высокоориентированного пиролитического графита (ВОПГ) описан способ итеративного распознавания, основу которого составляют: операция сегментации изображения поверхности и итеративный поиск оптимального по ложения горизонтальной плоскости разреза рельефа поверхности. Здесь же введена численная характеристика основания особенности – компактность.

Компактность показывает в процентах степень отклонения формы основания особенности от формы круга (форма круга имеет совершенную компактность 100 %).

Пятый параграф содержит описание того, как собственно происходит полу чение рельефа поверхности при ООС. Вначале, для более ясного и простого изложения метода поверхность полагается атомарно-гладкой, а под особенно стями понимаются те выпуклости на ней (изменения электронной плотности),... 5-ая квазистрока Затравка Затравка...

(1-ая квазистрока)...

Граница апертуры Звено цепи Перемещение зонда (а) (б) (в) которые обычно прини 5-ая квазистрока маются за атомы. Рас-..

.

сматриваемая поверх- ность является упорядо ченной, однако это об стоятельство не следует...

считать принципиальным.

Затравка Слова “объект”, “особен Затравка (1-ая квазистрока) ность” и “атом” в контек (г) (д) сте распознавания будут Рис. 1 Стилизованные изображения атомов углерода по использоваться ниже как верхности графита, иллюстрирующие простейшие способы локального связывания посредством обхода контура с при- синонимы.

Итак, в предлагае соединением. Картинки получены в режиме виртуального сканирования. Затравка: (а) одиночный атом;

(б), (в), (г), (д) мом методе получение одномерная прямолинейная цепочка из 10 атомов. Затрав- скана поверхности скла ка ориентирована вдоль: (б), (в) кристаллографического дывается из двух этапов:

направления;

(г), (д) направления, составляющего с на первом, производится X-манипулятором угол 0°. Направление обхода контура: (а), построение “затравки” – (б), (г) фиксированное (против часовой стрелки);

(в), (д) пе квазипрямолинейной це ременное (с переключением в конце каждой квазистроки).

почки атомов заданной Сканы, получаемые связыванием с использованием вспо могательных квазистрок, внешне ничем не отличаются от длины, ориентированной изображений (в), (д). Скорость распознавания 5 атомов/с. в заданном направлении (отсчитывается от оси X-манипулятора против часовой стрелки);

а на втором, на сформированную за травку “наращивается” весь остальной скан, используя для этого один из сле дующих двух способов локального связывания.

В первом способе (см. Рис. 1) выполняется обход затравки с присоедине нием новых элементов цепи (контур обхода остаётся всё время, например, сле ва). Причём, перемещение зонда во время сканирования происходит исключи тельно по узлам растущей цепочки. Процесс похож на прокладку рельс путеук ладчиком: передвигается по пути, который сам строит.

Во втором способе зонд перемещается по квазистрокам, играющим здесь вспомогательную роль. Первой квазистрокой служит затравка, остальные фор мируются динамически в процессе сканирования. Тело цепочки образуется из элементов первой квазистроки и атомов-соседей, выбираемых из окружения атомов текущей квазистроки по мере перемещения зонда от её последнего атома к первому. Возможная аналогия здесь может быть следующей: путеук ладчик движется по готовой колее, создавая параллельно ей новую. После дос тижения зондом первого атома текущей квазистроки происходит “переключение” на последний атом следующей квазистроки.

Таким образом, в предлагаемом методе сканирования траектория переме щения зонда заранее неопределена, изначально за дан лишь в общем виде характер поведения систе мы при выборе следующего атома цепи.

Если за элементарную затравку принять произ вольный атом, то его обход даст изображение по верхности, развёрнутое по спирали, форма которого будет определяться формой ячейки, образуемой со седними атомами (см. Рис. 1а). Данный способ яв ляется самым простым способом сканирования, применяемым в описываемом алгоритме.

Если в роли затравки используется одномерная прямолинейная (в некоторых случаях прямолиней ная условно см., например, Рис. 1г, д) цепочка ато мов, то её обход приведёт к построению изображе ния в виде вытянутой спирали (см. Рис. 1б, г). При- Рис. 2 Упрощённая блок чём, если направление обхода в конце каждой “стро- схема алгоритма. Процедура привязки зонда работает в ки” (подцепочки атомов, сориентированной в про- фоновом режиме. Сканиро цессе обхода по затравке) изменять на противопо- вание считается закончен ложное, то получим изображение поверхности, “раз- ным, если длина цепочки вёрнутое” по квазистрокам (см. Рис. 1в, д) и распо- достигла заданного значения ложенное в общем случае произвольно по отноше- n.

нию к осям манипулятора. Во всех способах после отыскания “следующего” атома цепочки, “текущий” атом добавляется к цепочке и становится частью контура обхода.

Отметим, что независимо от способа связывания затравка играет роль ис ходного задающего элемента. Её длина фактически определяет размер скана, а ориентация – его положение относительно системы координат манипулятора (см. Рис. 1б-д). В качестве направления ориентации затравки может быть вы брано как произвольное направление на упорядоченной или разупорядоченной поверхности, так и одно из кристаллографических направлений на упорядочен ной поверхности.

Помимо реального предлагаемый алгоритм имеет режим виртуального сканирования. Виртуальный режим используется для сбора статистических данных об особенностях на изображениях поверхности, полученных обычным сканированием. Виртуальный режим также даёт возможность провести модели рование процесса объектно-ориентированного сканирования, задавая шумы и составляющие скорости дрейфа по трём координатным осям, подставляя по верхности-заглушки, имеющие те или иные особенности и т. п.

Перед запуском ООС необходимо выбрать способ локального связывания, задать количество атомов затравки, количество атомов n в цепочке, а также число усреднений l сегментов и разностей координат, выбрать тип особенности, задать ориентацию затравки, радиус круглой апертуры R и ввести подходящий размер сегмента m, указать первый атом цепочки и разблокировать процедуру привязки. Начиная с этого момента, алгоритм будет последовательно выпол нять процедуры (см. Рис. 2), описание которых приведено в последующих четы рёх пунктах параграфа.

В первом пункте рассматривается процедура привязки зонда микроскопа.

Процедура привязки производит строчное сканирование квадрата окрестности “текущего” атома цепочки, затем удаляет тренд и сглаживает полученное изо бражение, определяет оптимальную высоту разреза, после чего выполняет рас познавание текущего атома и вычисляет его абсолютные координаты.

Процедура привязки способна удерживать зонд микроскопа над вы бранным атомом поверх ности в течение практи чески неограниченного отрезка времени. Она устраняет влияние лате (б) (а) рального термодрейфа микроскопа и ползучести Рис. 3 Наглядное представление результатов распознава ния (а) апертуры (2727) пикселов и (б) сегмента (1515) XY-пьезоманипуляторов, пикселов. Перед выполнением распознавания из изобра- и фактически представ жения сначала вычитается локальный тренд, а затем про- ляет собой цифровую изводится сглаживание. Знаком “+” помечены найденные следящую систему в ла позиции атомов. Положение горизонтальной плоскости теральной плоскости, разреза одно и тоже для всех особенностей. Среднее чис- реализованную про ло пикселов в основании особенности: 29. Данные граммно.

изображения обычно используются для качественной Процедура функцио визуальной оценки работы алгоритма сканирования.

нирует в фоновом режи Размер квадратиков на изображениях соответствует минимальному шагу микроскопа в латеральной плоскости ме и активизируется, ис (x=0.296, y=0.273 ). Картинки получены в реальном пользуя показания сис темного таймера компью режиме сканирования.

тера, по прошествию за данного промежутка времени T. Интервал T определяется автоматически по ре зультатам измерения полного мгновенного дрейфа, который меняется во вре мени и зависит как от конкретной конструкции микроскопа, так и от условий про ведения эксперимента. Под полным дрейфом микроскопа или просто под дрейфом будем понимать далее итог совместного действия термодрейфа и ползучести.

Во втором пункте параграфа описана процедура сканирования апертуры и распознавания ближайших соседей. Вначале данная процедура осуществляет обычную строчную развёртку поверхности в пределах заданного квадратного окна 2R2R, охватывающего с некоторым запасом ближайших к текущему атому соседей (см. Рис. 3а). Последующая работа с изображением поверхности про изводится либо внутри данного квадратного окна, либо внутри вписанного в не го круга радиуса R, и то и другое в дальнейшем будем называть апертурой.

Затем процедура удаляет тренд, выполняет сглаживание и производит по иск оптимальной высоты разреза. Далее осуществляется распознавание ато мов, среди которых находится текущий (расположенный ближе всех к центру растра). Координаты атомов-соседей определяются относительно абсолютного положения текущего атома. Фактически, данная процедура также выполняет и привязку зонда, но только менее точно, из-за того что размеры апертуры в не сколько раз больше размеров сегмента.

Описываемая в третьем пункте процедура определения следующего атома цепочки работает по-разному в зависимости от этапа сканирования или исполь зуемого способа локального связывания. Например, при создании затравки производится поиск такого атома, который расположен под наименьшим углом к прямой, задающей направление движения. Найден ный атом получает ярлык “следующий”. Причём, при перемещении вдоль кристаллографического на правления положение следующего атома цепочки используется для уточнения направления движения, если изменение локальной кривизны цепочки лежит в заданных пределах. Таким образом, указанный приём позволяет удерживать выбранное направле ние, легко минуя те места на поверхности кристал ла, где расположены точечные дефекты решётки.

Рис. 4 Типичные искажения В случае, когда выполняется обход затравки с скана: изменение шага спи присоединением (см. Рис. 1), вначале выполняется рали и несуществующий сортировка: среди атомов выбираются те, что не “провал” изображения, вы принадлежат к уже пройденной цепочке. После чего званные эффектом накопле среди отобранных ищется тот, что расположен под ния погрешности в цепочке.

наибольшим (наименьшим) углом (отсчёт угла в Длина цепочки 400 атомов.

обоих случаях производится вокруг “текущего” атома Интервал накопления по в направлении против часовой стрелки) к отрезку, грешности 67 атомов. Число усреднений звеньев цепочки соединяющему “текущий” и “предыдущий” атомы при – 25.

обходе контура цепочки против часовой стрелки (по часовой стрелке). Найденный таким образом атом принимается за “следующий” атом цепочки.

Принципиальным и наиболее существенным недостатком способа образо вания скана поверхности путём обхода затравки с присоединением является то, что, начиная с некоторой длины цепочки, невозможно правильно выполнить сортировку атомов-соседей. Причина заключается в погрешности, накапливае мой в цепочке, величина которой не должна превышать половины характерного расстояния между особенностями.

В режиме виртуального сканирования данная погрешность ничтожно мала, а вот в режиме реального сканирования может проявиться довольно быстро.

Причём, чем больше шумы и изменения в скорости дрейфа, тем при некотором заданном числе усреднений быстрее наступает указанное ограничение, а, сле довательно, и ограничение на максимальный размер скана, который можно по лучить на данном микроскопе.

Для иллюстрации сказанного на Рис. 4 представлено стилизованное изо бражение поверхности графита, измеренное в реальном режиме сканирования.

На картинке хорошо видны искажения: изменение шага спирали и “провал”, усиливающиеся по мере роста цепи. Для того чтобы подавить аккумуляцию по грешности, следует при добавлении новых звеньев цепочки выполнять коррек цию путём “растворения” невязки на участке цепи от текущего атома до одного из обнаруженных атомов-соседей, включённых в цепь на предыдущем витке.

В качестве альтернативного метода, позволяющего избежать ошибок, вы зываемых накоплением погрешностей в цепочке, может быть предложено упо мянутое ранее связывание с использованием вспомогательных квазистрок (см.

Рис. 5). Основная идея, лежащая в его основе, заключается в том, чтобы в опе рации сортировки соседей потенциально принимало бы участие как можно меньшее число элементов цепочки, т. е. чтобы просмотр цепочки осуществлял ся бы на минимально возможную глубину.

С этой целью из соседей текущего атома текущей квазистроки образуется группа, куда входят атомы, лежащие по одну определённую до начала сканиро вания сторону от квазистро- Граница апертуры Половина 3-ей квазистроки Звено цепи ки и не принадлежащие ква Перемещение зонда зистроке. По сути здесь мы Квитирующий атом HS...

HS опять имеем дело с об HS 20 HS ходом, но уже существенно HS HS HS малой не имеющей роста HS HS HS структуры – текущим ато мом текущей квазистроки.

1 Для связывания смежных групп атомов-соседей, от Затравка (1-ая квазистрока) носящихся к смежным ато Рис. 5 Локальное связывание особенностей с использо- мам в квазистроке, исполь ванием вспомогательных квазистрок. Первой квазистро- зуется атом “квитирования” кой служит затравка (число атомов в затравке – 10, за- – текущий атом растущей оси цепочки.

травка ориентирована параллельно X-манипулятора). Атом квитирования предназначен для Отметим, что если в связывания смежных групп атомов-соседей, принадле- процессе связывания среди жащих смежным атомам квазистроки. соседей не найдено атомов, подходящих на роль “следующего”, то радиус апертуры увеличивается и заново выполняется её сканирование и анализ.

В четвёртом пункте параграфа рассматривается процедура, предназначен ная для точного измерения разностей и сегментов. Вначале её работы блокиру ется процедура привязки, поскольку теперь основная часть функций последней будет выполняться самой процедурой измерения разностей. Затем зонд микро скопа перемещается в позицию следующего атома, где выполняется обычное строчное сканирование квадрата (mm) его окрестности, называемого сегмен том поверхности.

После этого процедура определяет средний наклон поверхности в сегмен те и удаляет его простым вычитанием, выполняет сглаживание, осуществляет поиск оптимальной высоты разреза и, найдя её – распознавание (см. Рис. 3б) следующего атома. Определив его абсолютные координаты, процедура вычис ляет разности, а затем перемещает иглу СТМ обратно в позицию текущего ато ма, после чего производит там действия аналогичные тем, которые она проде лала только что со следующим атомом. Находя абсолютные координаты теку щего атома, процедура снова вычисляет разности координат между атомами.

Далее описанная выше последовательность действий, называемая скип пингом (от слова skipping – перепрыгивание), повторяется столько раз, сколько усреднений l (число усреднений принципиально ничем не ограничено) было за дано. В конце цикла “следующему” атому присваивается тэг “текущий”, проце дура привязки разблокируется, а счётчик числа атомов цепочки увеличивается на единицу. Напомним, что относительные координаты для первого перемеще ния зонда в позицию следующего атома определяются процедурой сканирова ния и распознавания апертуры.

Если в течение одного цикла скиппинга (300 мс для поверхностей с атом ным рельефом) изменение скорости дрейфа невелико, то наступает практиче ски полная его компенсация. Пусть, например, составляющая дрейфа по x со направлена с составляющей перемещения по x зонда при переходе его от те кущей особенности к следующей, тогда измеренная разность будет больше ис тинной, при движении в обратном направлении она окажется на ту же величину меньше. Следовательно, среднее значение этих разностей будет равно истин ному расстоянию между данными особенностями.

При сканировании поверхностей со всё более крупными чем атомы осо бенностями крип всё сильнее доминирует над термодрейфом. Однако, благо даря тому, что рельеф поверхности в настоящем методе измеряется по частям – небольшими расположенными по соседству сегментами, а также широкому применению встречных перемещений в апертурах, сегментах, при скиппинге, при движении по квазистрокам, результирующий эффект от самогенерации кри па оказывается незначительным. Поскольку не все перемещения в предлагае мом методе имеют встречную комплементарную составляющую, то для ослаб ления крипа, вызываемого такого рода перемещениями, вводится пауза – по следовательность циклов привязки зонда.

Хотя встречные перемещения не компенсируют крип полностью, но в це лом дрейф, ими вызываемый, изменяется медленно и, следовательно, может быть устранён с использованием указанной выше линейной схемы. Применяя ООС, следует помнить, что погрешность измерений будет тем больше, чем больше будут по размеру используемые особенности, и чем дальше они будут отстоять друг от друга.

В этой связи одновременное использование и холмов и ям предпочтитель но, если, конечно, и те и другие присутствуют на поверхности. Хотя на компью терах с одним процессором время распознавания возрастает, на компьютерах с двумя процессорами оно не изменяется, так как задача распознавания легко распараллеливается: на одном и том же изображении одновременно один про цессор распознаёт холмы, а другой – ямы. Поскольку минимальными по разме ру и наиболее плотно упакованными особенностями являются атомы и междо узлия на поверхности кристаллических тел, то такие поверхности для предла гаемого метода следует считать наиболее подходящими.

Помимо точного определения относительных координат следующего атома цепочки процедура скиппинга выполняет усреднение сегментов поверхности, что позволяет эффективно бороться с шумами и достигать высокого разреше ния в вертикальной плоскости. Необходимо обратить внимание на то, что раз мер сегмента должен выбираться таким образом, чтобы сегменты соседних атомов немного перекрывали бы друг друга. Это требуется для того, чтобы по сле выполнения “сборки” полученная поверхность не имела бы разрывов.

Поскольку, определяемое в процессе выполнения скиппинга относительное расстояние между особенностями является действительным числом, изменяю щимся по случайному закону, то, выполняя большое количество измерений раз ностей и сегментов, и, вводя в изображение на этапе сборки реальной поверх ности больше пикселов и градаций высоты, возможно реконструировать рель еф, предельные латеральные и вертикальные подробности в котором будут мельче (здесь предполагается, что игла острая) чем те, что способен обнару жить используемый микроскоп при обычном сканировании.

Следует отметить, во-первых, что в описанном методе сканирования сег мент это область предельной локализации измерений рельефа. Во-вторых, в каждый момент времени существует не более двух атомов, имеющих абсолют ные координаты (два атома при скиппинге и один во всех других состояниях).

Координаты остальных атомов цепочки – относительные. В-третьих, предла гаемый алгоритм не содержит тупиков, и что самое важное результаты его ра боты не зависят ни от типа элементарной ячейки, ни от её размеров, ни от на личия дефектов или какой-либо разупорядоченности атомов на поверхности.

Здесь, чрезмерно крупные объекты, не помещающиеся в сегменте, обходятся, а слишком мелкие, плохо воспроизводимые от ска на к скану, игнорируются.

В-четвёртых, алгоритм может быть отнесён к классу адаптивных, по скольку содержит эле менты, обеспечивающие самонастройку програм мы к текущим окружаю щим условиям, особен Рис. 7 “Паутина” – траекто- ностям поверхности и рия “перемещения зонда” от конкретному оборудова одной особенности к другой в процессе построения цепи. нию.

В шестом параграфе Наличие петель в цепочке указывает на то, что одна и описывается распреде та же особенность на разу- лённая калибровка ска порядоченной поверхности нера микроскопа: вместо не всегда “видна” в смежных Рис. 6 Реконструкция разу- апертурах. Пунктирной лини- четвёрки фиксированных порядоченной нанострукту- ей показаны границы запол- усреднённых калибро вочных параметров, ха рированной поверхности няемого окна.

рактеризующих сканер, в алюминия. Способ связыва ния: обход затравки с при- процессе измерения эта соединением. Знаком “+” лонной поверхности ищется сетка локальных коэф обозначены позиции распо- фициентов, покрывающая поле сканера. В результа знанных особенностей (хол те, при проведении сборки изображения появляется мов). Число подстроек апер туры: 52. Исходный, средний возможность в один приём откорректировать все и максимальный размеры пространственные искажения, вносимые пьезомани стороны апертуры составили пуляторами микроскопа, а именно: нелинейность, 69, 69 и 79 пикселов, соот- неортогональность и паразитное воздействие друг ветственно (1 пиксел при- на друга.

близительно равен 72 ). Калибровочная процедура заключается в ска Размер сегмента фиксиро нировании по алгоритму, описанному выше, эталон ванный (4545) пикселов.

ной поверхности, в роли которой может выступать, Скорость распознавания: 1. например, ВОПГ, и определении локальных калиб особенностей/с.

ровочных коэффициентов путём выполнения скип пинга между каждой особенностью цепочки и всеми её ближайшими соседями. В итоге получаем распределение (сетку) калибро вочных коэффициентов в пространстве сканирования. Поскольку влияние тер модрейфа и крипа устраняется в процессе измерения, то калибровочная сетка оказывается независимой от скорости сканирования и его направления.

В предлагаемом методе сканирования-позиционирования погрешность ко синуса отсутствует, поскольку отсутствует в явном виде метрологический бокс.

Роль бокса частично выполняет сам XYZ-пьезосканер, определяя только начало координат, которое совпадает с положением манипулятора при подаче на него нулевой разности потенциалов. Такие атрибуты бокса как ортогональность осей и прямолинейность направляющих воспроизводятся посредством выполнения распределённой калибровки. Слабая термодеформируемость метрологического бокса, обычно обеспечиваемая специальными материалами и конструктивными решениями, заменена компенсацией термодрейфа в процессе выполнения ООС.

Рассмотрим способ в котором удаётся уско рить и упростить проце дуру калибровки (за счёт отказа от связывания особенностей), а также получать менее плотные распределения коэффи циентов. Поле сканера “покрывается” сеткой с (а) (б) квадратными ячейками.

Размер стороны квадрата Рис. 8 Типичный вид (а) апертуры и (б) сегмента разупоря приблизительно опреде- доченной поверхности. Для каждой особенности положение ляет то, как плавно будут горизонтальной плоскости разреза определяется индиви дуально. Минимальное основание особенности составляет изменяться в найденном 5 пикселов. Среднее число пикселов в основании особен распределении калибро- ности: 73.

вочные коэффициенты.

Зонд микроскопа перемещается по узлам сетки как по растру. В каждом узле, используя процедуру привязки, “захватывается” ближайший атом и производит ся скиппинг его соседей. Определив координаты атомов, образующих локаль ную калибровочную структуру, вычисляются искомые локальные коэффициен ты.

При поиске распределённых коэффициентов большое значение приобре тает неизменность структуры эталонной поверхности в каждой точке поля ска нера, что на практике не всегда осуществимо из-за дефектов. Однако это об стоятельство не является непреодолимым. Так, если микроскоп имеет в своём составе грубый XY-манипулятор, то с его помощью предварительно выбранный “правильный” участок поверхности кристалла можно, используя процедуру при вязки зонда к особенности, двигать в поле точного манипулятора (см. ниже) и таким образом калибровать всё поле сканера малой областью эталона.

Содержание седьмого параграфа касается способов визуализации полу ченных данных, для чего используются процедуры: “сборщик” поверхности, ко торый из сегментов строит реальную поверхность, и “стилизёр”, создающий ги потетическую поверхность, на которой атомы изображаются схематично в виде полусфер.

Последний восьмой параграф главы посвящён вопросам сканирования ра зупорядоченной поверхности. Здесь же даётся описание прямого распознава ния особенностей через поиск обобщённых седловых точек рельефа. Отличи тельной чертой прямого распознавания является то, что положение горизон тальной плоскости разреза определяется индивидуально для каждой особенно сти в локальном скане.

На Рис. 6 представлен результат виртуального сканирования разупорядо ченной наноструктурированной поверхности алюминия.* Данная поверхность образована в результате электрохимической полировки текстурированной алю миниевой фольги.5 Виртуальное сканирование выполнено в режиме заполнения окна (1.51.5) мкм, способ связывания – обход затравки с присоединением. Ис ходное изображение было получено на АСМ в тэппинг моде. Изображение на * Образец изготовлен С. А. Гавриловым (МИЭТ).

Рис. 10 Структура цепи или Рис. 11 “Сеть” – траектория “скелет” разупорядоченной “перемещений зонда” при поверхности. Можно видеть связывании. Из-за наложе последовательность связы- ния линий друг на друга вания особенностей, длину и часть перемещений не вид ориентацию квазистрок, мес- на.

та переключения квазистрок.

Рис. 6 и исходное изо Рис. 9 Реконструкция разу бражение тождественны.

порядоченной поверхности Поскольку разброс размеров особенностей (алюми алюминия. Связывание вы ниевых столбиков) в латеральной плоскости оказал полнено с использованием ся не слишком велик, при сканировании использо вспомогательных квазистрок.

вался фиксированный размер сегмента. На Рис. Число подстроек апертуры:

показано, как связаны отдельные особенности в по 57. Исходный, средний и максимальный размеры сто- лученной цепи (сравни с Рис. 1а). Характерные для роны апертуры составили 69,разупорядоченной поверхности апертура и сегмент 73 и 111 пикселов, соответ приводятся на Рис. 8.

ственно. Размер сегмента Рис. 9 иллюстрирует связывание особенностей фиксированный (4545) пик на том же участке разупорядоченной поверхности селов. Скорость распозна алюминия посредством вспомогательных квазист вания: 1.7 особенностей/с.

рок. “Рваные” края на приведённом изображении указывают на то, что изображение состоит из сег ментов. Рис. 10 отражает связи в полученной цепочке и её структуру: ориента цию, длину, общее количество и места переключения квазистрок. Однако фак тическая траектория, по которой перемещался зонд от одной особенности к другой так, чтобы обеспечить правильное связывание, выглядит значительно сложнее (см. Рис. 11, сравни с Рис. 5).

На Рис. 12 приведены результаты виртуального сканирования полностью разупорядоченной поверхности углеродной плёнки, осаждённой из плазмы.† Связывание особенностей выполнено посредством использования вспомогательных квазистрок, окончание сканирования наступило после того, как было полностью заполнено задаваемое в начале работы окно размером (2.72.7) мкм2.

В отличие от поверхности алюминия поверхность углеродной плёнки зна чительно более развитая, помимо холмов (углеродных кластеров) содержит и ямы (межкластерные пространства), имеет большую дисперсию как размеров самих особенностей, так и расстояний между ними, что нашло отражение в бо лее сложном строении цепи (см. Рис. 13) и сети перемещений (см. Рис. 14).

† Образец изготовлен А. Е. Бочкановым и А. Г. Кириленко (НИИФП).

Рис. 13 Структура цепи пол- Рис. 14 Сеть перемещений ностью разупорядоченной на полностью разупорядо поверхности углеродной ченной поверхности угле плёнки. Пунктирной линией родной плёнки.

показана граница заполняе Следует обратить мого окна (2.72.7) мкм.

внимание на то, что не посредственное исполь Рис. 12 Реконструкция пол разупорядоченной зование в качестве координат привязки зонда отно ностью углеродной сительно просто выявляемых на изображении ло поверхности плёнки. Используемые осо- кальных максимумов (минимумов) рельефа чревато бенности – холмы (кластеры возникновением ошибок. Причина заключается в углерода). Связывание вы- том, что загрязнения и небольшая модификация по полнено посредством при- верхности образца и иглы в процессе сканирования менения вспомогательных приводят к зашумлённости изображения и к неста квазистрок. Число подстроек апертуры: 67. Исходный, бильному его воспроизведению. В результате поло средний и максимальный жение максимума оказывается плохо определённым размеры стороны апертуры от скана к скану, что вызывает скорое появление составили 55, 61 и 101 пик- ошибок связывания. Повторное сканирование в по сел, соответственно (1 пик- добных случаях, как правило, мало эффективно. Тем сел приблизительно равен не менее, путём “травления” рельефа можно перей 126 ). Размер сегмента ти от координат экстремума особенности к коорди фиксированный (3535) пик натам её центра тяжести.

селов. Скорость распозна При сканировании упорядоченной поверхности вания: 2 особенности/с.

основным признаком, по которому выполнялась се лекция особенностей годных для привязки зонда, являлась площадь основания особенности. Причём в реальном режиме порого вый уровень брался с запасом, гарантируя надёжность селекции. При сканиро вании разупорядоченной поверхности для любого заданного порога всегда най дутся особенности, площадь основания которых окажется лежащей вблизи это го порога.

В виртуальном режиме данное обстоятельство не приведёт ни к каким “ка тастрофическим” последствиям. В реальном же режиме из-за наличия шумов и нестабильностей существует вероятность того, что подобная “плавающая” осо бенность, обнаруженная в апертуре, может оказаться пропущенной в сегменте (пропуск особенности в апертуре опасности для связывания не представляет).

Чтобы не допустить этого, порог при распознавании соседей текущей особенно сти в апертуре следует поднять на величину имеющей место неопределённо сти.

Дальнейшее повышение надёжности обнаружения обеспечивается введе нием дополнительных признаков, самым простым из которых является высота особенности. При использовании в качестве особенностей одновременно и холмов и ям дополнительным признаком может быть совпадение типа особен ности – холм или яма. Идентифицирующим особенность признаком может слу жить её объём, структура ближайших соседей, возможны и более сложные в вычислительном отношении приёмы, основанные на корреляционном анализе, выделении признаков, характеризующих форму контура особенности (здесь, как пример, можно указать упомянутую ранее компактность) и т. п.

Если вместе с измерением рельефа поверхности получать в условиях вы сокого вакуума спектроскопические данные,6 несущие информацию о локальном химическом составе поверхности или её локальных механических свойствах, то найденные сведения также могут служить отличительными признаками особен ностей при распознавании. К перспективным для использования в ООС мето дам распознавания особенностей следует отнести нейросетевые алгоритмы, получившие новое развитие в последние годы.

Вторая глава диссертации посвящена описанию различных способов по зиционирования зонда сканирующего микроскопа по локальным особенностям рельефа поверхности. В первом параграфе показано, что в зависимости от ре шаемой экспериментальной или технологической задачи позиционирование зонда микроскопа в поле точного манипулятора может быть осуществлено од ним из двух способов. В первом из них необходимо предварительное сканиро вание поверхности, а во втором – нет. Соответственно позиционирование по второму способу требует существенно меньших затрат времени, фактически, оно представляет собой процесс образования затравки, описание которого бы ло дано выше.

В первом способе позиционирование осуществляется только в пределах отсканированного участка поверхности. Для выполнения перемещения специ альная процедура “маршрутизатор” из всей цепочки выделяет такую подцепочку (прокладывает маршрут), которая соединяет текущую позицию зонда с конечной желаемой любой задаваемой экспериментатором траекторией. Далее, произво дя на каждом шаге пути сканирование апертуры и распознавание ближайших соседей, маршрутизатор перемещает зонд в ту позицию, которая наилучшим образом соответствует данным выбранного маршрута. Процесс выполняется до тех пор, пока зонд не достигнет конечной особенности траектории.

Во втором параграфе рассматривается способ прецизионного перемеще ния зонда в пределах поля грубого манипулятора (прецизионного размещения поля точного манипулятора в поле грубого). Положим для определённости, что исследуемый образец закреплён на точном манипуляторе, а зонд микроскопа – на грубом. Для простоты рассмотрим одномерный случай (см. Рис. 15): пусть требуется переместить зонд из точки A в точку D.

В исходном состоянии (поз. 1, Рис. 15) зонд микроскопа расположен в точке A поверхности. Посредством точного манипулятора будем двигать его относи тельно поверхности в направлении точки D до тех пор, пока не дойдём до края диапазона (см. поз. 2 точка B). Если применяется обычное позиционирование, то выполняется поиск и захват особенности ближайшей к точке B;

если же про изводится позиционирование по особенностям, то используется текущая осо бенность цепочки. Затем в направлении точки D делает шаг грубый манипуля тор (поз. 3). Одновременно с этим движением происходит непрерывное цикли ческое выполнение процедуры привязки, которая посредством точного манипу лятора стремится компенсировать возникшее рассогласование.

Далее перемещение грубого манипулятора, а вместе с ним и точного, продолжается до момен та исчерпания диапазона точного манипулятора. Таким образом, со вместное передвижение позицио неров возвращает точному мани пулятору возможность дальнейше го перемещения зонда вправо (от носительно поверхности). После этого следует повторение выше перечисленных действий (см.

поз. 4, 5), в результате которых зонд перемещается вправо по по верхности на один диапазон точ ного манипулятора и достигает точки C. Наконец, посредством точного манипулятора (поз. 6) зонд перемещается в заданную точку D.

Любому типу грубого манипу лятора в той или иной мере свой ственны погрешности и нелиней ности перемещения, обычно их абсолютные величины на порядки превосходят аналогичные пара метры точных манипуляторов. От личительной чертой предлагаемо го способа является то, что на ре- Рис. 15 Прецизионное перемещение зонда мик роскопа из точки A в точку D на расстояние более зультаты размещения поля точно одного диапазона точного манипулятора. Обо го манипулятора в поле грубого значения: ТМ – точный манипулятор, ГМ – грубый погрешности и нелинейности по- манипулятор. Пунктиром на поверхности образца следнего не влияют. показано разбиение поля грубого манипулятора В третьем параграфе дано на смежные диапазоны точного. Дужки в положе описание возможного решения ниях зонда B и C символизируют особенности часто возникающей на практике поверхности.

задачи возврата зонда микроско па-нанолитографа в операционную зону. Данная функция необходима в СЗМ-экспериментах, в которых после какого-либо локального воздействия зон дом на поверхность (механическое вдавливание, процарапывание, окисление, нагрев, испарение электрическим полем и т. п.) образец извлекается из микро скопа, подвергается обработке (нанесение плёнки, травление, отжиг и т. п.), а затем устанавливается обратно для того, чтобы увидеть какие изменения про изошли с поверхностью в месте воздействия.

В указанных случаях для осуществления автоматического перемещения к месту воздействия необходимо на исходной поверхности образца изготовить разветвлённую систему сходящихся к операционной зоне цепочек из особенно стей. На Рис. 16 представлен возможный вид такого рода структуры. Теперь достаточно после подвода захватить любую особенность структуры, задать (приблизительно) направление движения к зоне и дождаться момента, когда зонд самостоятельно “дойдёт” до последнего эле мента цепи.

Обобщая сказанное, можно предложить некото рую искусственно изготовленную на поверхности подложки структуру, связывающую между собой не сколько технологических зон. Причём, если структу ра обладает иерархией размеров особенностей, то позиционирование можно сделать более точным и более оперативным, что важно, когда в качестве объектов технологии выступают отдельные атомы или молекулы. Дополнив описанный подход способ Рис. 16 Навигационная ностью выполнять точные перемещения зонда на структура в виде системы сходящихся к зоне (обозна- большом поле грубого манипулятора, получаем чена буквой z) цепочек из вполне надёжный способ позиционирования рабоче го органа нанолитографа.

особенностей.

В четвёртом параграфе приведён способ, по зволяющий с высокой точностью определять взаимное положение зондов в многозондовом микроскопе. Экспериментальная практика показывает, что в ре альном нанотехнологическом процессе применение СЗМ-литографа целесооб разно проводить с использованием двух типов зондов: аналитических и техно логических. Аналитические зонды предназначаются для выполнения измерений и контроля, а технологические для проведения воздействий на поверхность.

Подобное разделение необходимо, поскольку в нанолитографическом процес се, как правило, происходит модификация кончика зонда: изменяется его ради ус, форма и физико-химические свойства.

В каждой группе также возможна специализация, например, аналитический зонд для измерения рельефа и аналитический зонд для выполнения спектро скопии;

технологический зонд для локального воздействия электрическим по лем и технологический зонд для механического вдавливания и т. п. Предлагае мая особенность-ориентированная методика позволяет осуществить связыва ние зондов, т. е. точное определение их взаимного положения. Последнее га рантирует возможность использования всей совокупности зондов над одними и теми же объектами, обеспечивая выполнение последовательности разных тех нологических операций разным инструментом.

Пусть необходимо связать один аналитический зонд и один технологиче ский зонд. Сканируя аналитическим зондом и технологическим зондом некото рую область на поверхности, которая находится в пределах досягаемости и того и другого, получаем изображения поверхности, которые затем подвергаем рас познаванию. Выявив на изображении, полученном с помощью технологического зонда, особенность поверхности, и находя её на изображении, полученном с помощью аналитического зонда, определяем (грубо) величину рассовмещения систем координат данных зондов. Наконец, для того чтобы увеличить точность измерения, исключив влияние дрейфа и шума, выполняем l циклов скиппинга зондов (здесь вместо одного зонда и двух особенностей имеем одну особен ность и два зонда).

Автоматическое связывание зондов необходимо также в высокопроизводи тельных многозондовых микроскопах8 для правильной сборки целого изображе ния из фрагментов, получаемых при одновременном сканировании поверхности массивом зондов. Зонды можно связать в цепочку, переходя от одного к друго му смежному с ним, используя каждый раз новую особенность в области пере крытия их полей сканиро вания, а можно, исполь зуя одну и ту же особен ность, путём “передачи” её от одной пары смеж ных зондов к другой по средством грубого мани пулятора и непрерывно повторяемой привязки зонда.

В третьей главе приводятся полученные в (а) (б) реальном режиме скани рования эксперимен- Рис. 17 Атомная поверхность ВОПГ. (а) Стилизованное изображение. Атомы углерода изображены условно в виде тальные результаты, до полусфер. (б) Реальная поверхность, реконструированная казывающие работоспо из сегментов (режим постоянной высоты, Uтун=-10 мВ, собность предложенного Iтун=998 пА). Длина цепочки 400 атомов. Число усреднений объектно- в точке: 2. Количество усреднений сегмента: 6. Усреднён ориентированного подхо- ная постоянная решётки a=b=2.299. Усреднённая ком да. Перед проведением пактность: 71 %. Скорость сканирования в апертуре:

реального сканирования 1637 /с. Скорость сканирования в сегменте: 860 /с. Ско с целью увеличения про- рость перемещения при скиппинге: 2.4 мкм/с. Средняя ско рость латерального дрейфа около 0.5 /с. Интервал при изводительности и по вязки зонда не более 500 мс. Время измерения: 23 мин.

вышения надёжности ре комендуется обычным сканированием получить изображение исследуе мой поверхности, а затем выполнить над ним вир туальное сканирование.

В результате можно оп ределить оптимальные размеры апертуры и сег мента, правильно подоб рать пороги и т. п.

Все представленные (б) (а) ниже измерения проде ланы на сканирующем Рис. 18 Атомная поверхность ВОПГ, полученная в режиме зондовом микроскопе высокого разрешения. (а) Стилизованное изображение. (б) Solver P4 фирмы “Сырое” сегментное изображение (режим постоянной высо NT-MDT Co.‡ Используе- ты, Uтун=15 мВ, Iтун=401 пА). Число усреднений в точке: 3.

Количество усреднений сегмента: 1000. Усреднённая по мый микроскоп был уста стоянная решётки a=b=2.299. Скорость сканирования в новлен на тяжёлое осно апертуре: 1285 /с. Скорость сканирования в сегменте:

вание с пассивной виб- 665 /с. Скорость перемещения при скиппинге: 61 /с.

роизоляцией и накрыт Средняя скорость латерального дрейфа около 0.2 /с. Ин пассивным теплоизоли- тервал привязки зонда не более 500 мс. Время сканирова рующим коробом для ния: 39 мин.

лучшей термостабилиза ‡ Адрес в интернете: http://www.ntmdt.com.

Рис. 19 Гистограмма распре- Рис. 20 Перемещение зонда Рис. 21 График отклонения деления погрешности изме- СТМ по атомам углерода в положений атомов цепи от рения постоянной решётки заданном направлении на осредняющей прямой. Попе ВОПГ. Количество измере- поверхности ВОПГ. Подре- речная нелинейность:

ний l=2.510. Погрешность жим удержания направления 0.03 %.

однократного измерения включен. Длина пройденного (3): ±0.255. Коэффициент ции. В качестве управ пути L1 мкм. Число атомов асимметрии ks=-0.09. Экс- в цепочке: 4060. Число цик ляющего применялся цесс kk=1.27. Время измере- лов скиппинга: 3. Скорость IBM-совместимый компь ния: 7 часов 30 мин. перемещения: 1 атом/с.

ютер i486DX4 100 МГц.

Одна из проблем, с которой пришлось столкнуться при реализации реального режима работы ООС, была связана с возникновением нестабильностей во время сканирования апер туры или сегмента. Нестабильности имели случайный характер и приводили к резкому ухудшению качества изображения, а иногда даже и к полному исчезно вению картинки, появлению тренда несвойственного данному участку поверхно сти, мгновенному сдвигу всего изображения, инверсии рельефа и к некоторым другим искажениям.

Поскольку эксперименты проводились на воздухе, то причина большинства наблюдавшихся нестабильностей связана главным образом с наличием на поверхности некоторого адсорбционного слоя. Другими причинами являются:

неопределённость структуры кончика механически срезанной иглы, а также проникновение в систему внешних сейсмических и акустических возмущений случайного характера.

Предложенный алгоритм способен автоматически выявить факт появления нестабильности и нейтрализовать её влияние путём повторного сканирования.

Если нестабильность возникает в процессе скиппинга, то текущий цикл объяв ляется холостым, а результаты его измерений отбрасываются. Повторное ска нирование выполняется до тех пор, пока не будет получено изображение при емлемого качества и/или изменение скорости дрейфа не окажется меньше на перёд заданной величины.

При сборке реальных поверхностей, представленных ниже, вызываемые дрейфом искажения сегмента не корректировались, исправление нелинейности, неортогональности и кауплинга манипуляторов не производилось, в местах пе рекрытия сегментов выполнялось только усреднение, для вычисления среднего по модулю дрейфа использовались мгновенные значения, получаемые в про цессе измерения разностей.

В первом параграфе дан пример ООС атомного рельефа поверхности гра фита (см. Рис. 17). Локальное связывание особенностей выполнено с использо ванием вспомогательных квазистрок. Затравка содержит 20 атомов углерода, затравка ориентирована вдоль оси X-пьезоманипулятора.

Из-за больших времен ных нестабильностей и малого числа усредне ний звеньев цепи поло жения некоторых атомов в скане заметно смеще ны (см. Рис. 17а). Ус Рис. 23 Усреднённая ВАХ реднённое значение по Рис. 22 Изменение атомного туннельного зазора, локали стоянной решётки отли зованного непосредственно чается от номинального периода a по мере продви- на вершине атома углерода.

жения по цепочке. Среднее значения 2.464, указы- значение a =2.205. Рег- Число усреднений: 10. Ко вая на то, что микроскоп личество точек в однократно рессия выполнена с исполь раскалиброван. Арте- зованием полинома третьего измеренной характеристике:

факты, связанные с сег- порядка. Продольная нели- 800. Время преобразования АЦП 25 мкс. Средний модуль ментной структурой изо- нейность: 4.94 %.

скорости латерального бражения (см. Рис. 17б), дрейфа около 0.29 /с. Вре практически отсутству мя измерения: 57 мин. Про ют. Следует обратить изводная кривой получена внимание на низкий уровень шума в сегментном дифференцированием по изображении, хотя никакого сглаживания данных не трёхточечной симметричной выполнялось. схеме.

Во втором параграфе продемонстрировано ООС небольшого участка поверхности графита (см.

Рис. 18) в режиме высокого разрешения. В ходе эксперимента для каждого из 7 атомов углерода было произведено по 1000 из мерений сегмента и разностей. Связывание особенностей выполнено путём об хода контура с присоединением. Тип затравки – одиночный атом. После выпол нения сборки латеральное и вертикальное разрешение микроскопа улучшено в 20 раз. В верхнем левом и нижнем правом углах хорошо видны исходные раз меры элементов изображения, соответствующие минимальному шагу микроско па (сравни также с Рис. 3а).

В третьем параграфе показано, что измерение постоянных решётки факти чески представляет собой скиппинг с большим числом усреднений (l=104…106).

Поскольку при выполнении скиппинга ориентация отрезка, соединяющего две особенности, измеряется относительно оси X-манипулятора, то в общем случае для определения угла между кристаллографическими направлениями на по верхности необходимо произвести скиппинг ещё для одной пары особенностей, а затем вычислить разность полученных ориентаций.

В данном эксперименте было осуществлено 250000 измерений постоянной решётки ВОПГ, на что потребовалось 7.5 часов непрерывной работы СТМ. В результате постоянная решётки графита определена с погрешность ±0. (погрешность однократного измерения с вероятностью P=0.9973 равнялась ±0.255 ). На Рис. 19 показана функция распределения погрешности измерения постоянной решётки графита, там же для сравнения дана функция нормаль ного распределения.

В четвёртом параграфе описано перемещение иглы СТМ вдоль кристалло графического направления на поверхности ВОПГ (см. Рис. 20). Цель опыта со (а) (б) Рис. 25 Гистограмма распре Рис. 24 Дрейф микроскопа. (а) Распределение векторов деления модулей латераль дрейфа в пространстве скоростей. Средняя и максималь ных скоростей дрейфа, ле ная скорости дрейфа в латеральной плоскости: 0.12 /с и жащих в секторе ±45° от на 0.33 /с, соответственно. (б) Эволюция атома привязки в правления вероятного дрей пространстве (направление перемещения обозначено фа. Хотя число векторов со стрелкой). Вероятное направление дрейфа в латеральной ставило 46 % от исходного, плоскости: 265°. Вектора и положения зонда обозначены средняя скорость дрейфа значком “+”. Количество привязок зонда микроскопа: 500.

осталась приблизительно Интервал времени между привязками T=700 мс.

той же 0.12 /с. Среднеквад ратическое отклонение стояла в экспериментальном подтверждении воз- =±0.06 /с. Коэффициент можности прецизионного позиционирования на ато- асимметрии ks=0.88. Эксцесс марно-гладкой поверхности, а также в демонстрации kk=0.49.

способности предложенного алгоритма точно отме рять расстояния в несколько микрон, подсчитывая атомные периоды. Длина пройденного пути L составила ~1 мкм (длина цепочки:

4060 атомов углерода). Полученные результаты непосредственно доказывают факт существования на поверхности графита атомарно-гладких участков мик ронных размеров.

Если предположить, что собственное искривление решётки графита в ме зоскопическом масштабе незначительно, то по полученным данным можно су дить о величине нелинейности, вносимой сканером микроскопа. Через изме ренные положения атомов методом наименьших квадратов проведена осред няющая прямая (см. Рис. 20), которая при определении нелинейности была принята за “эталонную структуру”. Максимальное поперечное отклонение от ли нейности max (см. Рис. 21) составило около 2.6 или max/L 100 %=0.03 %.

Если пренебречь незначительным искривлением цепочки, то продольную нелинейность можно определить по изменению атомного периода (см. Рис. 22) как (amax-amin)/ a 100 %, где amax, amin, a – максимальный, минимальный и сред ний периоды в цепочке, соответственно. Большой разброс соседних значений на рисунке объясняется малым числом циклов скиппинга во время перемеще ния. Для извлечения из полученных данных численных значений, характери зующих amax и amin, проведена регрессионная кривая. Продольная нелинейность составила 4.94 %.

Необходимо отметить, что малая поперечная нелинейность это результат случайной взаимной компенсации искривления решётки кристалла и нелиней ности сканера. Таким образом, предположение о несущественном искривлении решётки графита является в нашем случае не совсем верным. Строго говоря, оценку нелинейности сканера следует проводить по распределённым в про странстве сканирования калибровочным коэффициентам. Скорректировав ко ординаты атомов прой денной цепочки по ка либровочной базе дан ных, можно по остаточ ной кривизне цепочки выявить дефекты и/или механические напряже ния в кристалле.

В пятом параграфе демонстрируются воз можности метода, свя занные с получением спектроскопической ин формации. В ходе прове дённого эксперимента было выполнено 104 из мерений вольтамперной (б) характеристики (ВАХ) туннельного зазора. Из мерения ВАХ чередова- (а) лись с привязками зонда Рис. 26 Разупорядоченная поверхность электрохимически микроскопа к выбранному полированного алюминия. Шаги микроскопа в латеральной атому углерода на по- плоскости: x=8.53 нм, y=8.58 нм. Изображение (а) получе верхности графита. На но по методу ООС. Средний размер апертуры (5959) пик Рис. 23 показана найден- селов2. Размер сегмента (3535) пикселов2. Число усредне ная после усреднения ний в точке: 1. Число циклов скиппинга: 2. Число усредне ВАХ перехода и её про- ний сегмента: 4. Скорость сканирования в аперту изводная. Данная ВАХ ре/сегменте: 3485 нм/с. Скорость перемещения при скип непосредст- пинге: 697 нм/с. Средний модуль скорости латерального измерена дрейфа: 0.40 /c. Средний модуль скорости вертикального венно на вершине атома дрейфа: 0.08 /c. Время сканирования: 8.5 часов. Изобра углерода. Поскольку по- жение (б) (198190) пикселов2 получено обычным сканиро лучение достоверной ванием. Число усреднений в точке: 4. Скорость сканирова спектроскопической ин- ния 3485 нм/с. Время сканирования: 2 мин.

формации возможно только в высоком вакуу ме, то приведённые результаты следует рассматривать исключительно как де монстрацию потенциальных возможностей метода.

Отметим, во-первых, что число усреднений в данной методике ограничено главным образом долговременной стабильностью задатчика зондирующего на пряжения;

во-вторых, низкий уровень шума, достигнутый при измерениях, по зволяет применять непосредственное дифференцирование экспериментальной кривой;

в-третьих, ВАХ перехода можно получать в любой точке окрестности атома.

В шестом параграфе описывается методика измерения дрейфа микроско па, которая заключается в выполнении последовательности привязок зонда к выбранной особенности на поверхности. В процессе слежения за особенностью по её перемещению определяется вектор дрейфа, т. е. направление дрейфа и его скорость (величина смещения, отнесённая к интервалу привязки T).

На Рис. 24а показано распределение полученных векторов дрейфа в про странстве скоростей. На Рис. 24б представлена пространственная траектория движения атома привязки в процессе измерения.

Средняя скорость дрей фа микроскопа в лате ральной плоскости со ставила около 0.12 /с.

Вероятное латеральное направление дрейфа:

265°. Близость вероятно го направления дрейфа к направлению “медленно сканирования, Рис. 27 Структура цепочки Рис. 28 Реальная сеть из аб го” особенностей. солютных положений осо по-видимому, указывает бенностей, на которую нало на присутствие значи- жены относительные поло тельной составляющей крипа Y-манипулятора. Из жения особенностей. Боль Рис. 24б можно заключить, что скорость дрейфа шая разница в позициях од микроскопа на протяжении десятков секунд остаётся них и тех же особенностей свидетельствует о сильных приблизительно постоянной.

На Рис. 25 дана гистограмма распределения искажениях, возникающих в модулей латеральных скоростей, ориентированных процессе измерений на СЗМ.

вдоль вероятного направления дрейфа. Из графика следует, что на случайный процесс, скорее всего, накладываются периодиче ские процессы, вызванные в том числе периодическими тепловыделениями и крипами пьезоманипуляторов во время привязки. Однако для большей уверен ности здесь требуется дополнительное исследование. В целом дрейф выглядит как квазислучайный процесс.

В седьмом параграфе представлены примеры ООС разупорядоченной по верхности. На Рис. 26а изображена наноструктурированная поверхность алю миния. Здесь и ниже по тексту применяется способ связывания, использующий вспомогательные квазистроки, прямое распознавание особенностей реализова но через поиск седловых точек рельефа, сканирование апертур и фиксирован ного размера сегментов выполнено на АСМ в тэппинг моде с постоянным ша гом, коэффициент упругости кантилевера производства фирмы NT-MDT равен 20 Н/м, резонансная частота равна 153.403 кГц, радиус кончика зонда состав Таблица 1 Статистика (средние значения) особенностей разупорядоченной поверхности.

Длина цепочки (размер выборки) – 150 особенностей.

Поверх- Расстоя- Площадь Диаметр, Высота/ Объём, Компакт- Плот ность ние, нм основания, нм глубина, нм ность, % ность, 2 - нм нм мкм Алюми 132.42 6890.1 93.7 3.46 11933.7 78.5 51. ниевая фольга 129.39 7328.1 96.6 4.04 14595.7 78.3 52. (холмы) Плёнка углерода 86.82 1821.3 48.2 1.31 1309.2 71.6 118. (холмы и ямы) ляет менее 10 нм, после сборки из реконструиро ванных изображений был вычтен глобальный тренд, никакого сглажи вания изображений не производилось.

Сравнение с тем же участком поверхности, полученным обычным сканированием (см.

Рис. 29 Тот же участок по Рис. 30 Структура цепочки Рис. 26б), показывает верхности алюминия, те же особенностей, соответст полную адекватность условия, режимы и парамет вующая скану на Рис. 29.

изображений друг другу.

ры, что и при измерении Для сравнения даны коорди рельефа на Рис. 26а, за ис наты особенностей рельефа На Рис. 26б хорошо вид ключением скорости скани Рис. 26а. Среднее рассо- ны вызываемые крипом рования, которая в апертуре, вмещение координат со- искажения рельефа, ко в сегменте и при скиппинге ставляет 3.79 нм. торых нет на Рис. 26а.



Pages:   || 2 |
 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.