Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка количественных методов трехмерной реконструкции нанорельефа и рентгеноспектрального микроанализа наноматериалов и нанообъектов, включая метрологическое обеспечение

Номер контракта: 14.576.21.0027

Руководитель: Тодуа Павел Андреевич

Должность руководителя: Генеральный директор

Докладчик: Митюхляев Виталий Борисович, Начальник отдела измерения физико-химических характеристик полупроводниковых материалов

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
растровая электронная микроскопия, трехмерная реконструкция, нанодиагностика, энергодисперсионный рентгеновский микроанализ, нанометрология, стандартные образцы, калибровка.

Цель проекта:
1.Проект направлен на решение проблемы точности трехмерной реконструкции нанорельефа по стереоизображениям, полученным в растровом электронном микроскопе. 2. Цель проекта: Разработка способа количественной трехмерной реконструкции геометрических параметров нанорельефа поверхности с использованием методов фотограмметрии двух или более изображений в растровом электронном микроскопе. Разработка, создание и подготовка к передаче в производство эталонных образцов для калибровки растрового электронного микроскопа, работающего в режиме выполнения количественной трехмерной реконструкции геометрических параметров нанорельефа поверхности и эталонного образца для установления действительных значений систематических погрешностей рентгеноспектрального микроанализа, обусловленных наличием нанорельефа на поверхности образца.

Основные планируемые результаты проекта:
1. Методика количественной трехмерной реконструкции геометрических параметров нанорельефа с использованием методов фотограмметрии двух или более изображений в растровом электронном микроскопе (РЭМ), обеспечивающая требуемую точность измерений.
Эскизная конструкторская документация и лабораторные технологические инструкции на изготовление эталонных образцов.
Эталонные образцы для калибровки РЭМ, работающего в режиме получения стереоизображений и эталонные образцы для установления действительных значений систематических погрешностей рентгеноспектрального микроанализа, обусловленных наличием нанорельефа на поверхности образца.
Методика оценивания систематических погрешностей рентгеноспектрального микроанализа, обусловленных наличием нанорельефа на поверхности образца, с использованием разработанных эталонных образцов.
2. Методика количественной трехмерной реконструкции геометрических параметров нанорельефа поверхности с использованием методов фотограмметрии двух или более изображений в растровом электронном микроскопе должна обеспечить диапазон измерений линейного размера элемента нанорельефа по вертикальной оси от 8 нм до 10 мкм, пределы допускаемой основной погрешности не более ± 10%.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Эталонные образцы для калибровки РЭМ, работающего в режиме получения стереоизображений, будут иметь значения перепада высот 8 ± 2 нм, 20 ±1 нм, 50 ± 1 нм, 100 ± 2 нм, 500 ±2 нм и обеспечат:
- калибровку гониометра РЭМ по углу наклона;
- определение точности разработанной методики трехмерной реконструкции.
Эталонные образцы для установления действительных значений систематических погрешностей рентгеноспектрального микроанализа, обусловленных наличием нанорельефа на поверхности образца, содержат области с одинаковым химическим составом и элементами рельефа с перепадом высоты по вертикальной оси от 8 нм до 500 нм.
2. Все методики и технологические решения, используемые для выполнения проекта, являются новыми. Подана заявка на патент на способ количественной трехмерной реконструкции поверхности кремниевых микро- и наноструктур.
3. Результаты, полученные в ходе выполнения данного проекта, соответствуют мировому уровню, а некоторые результаты получены впервые в мировой практике, например, количественно определены источники систематической погрешности при трехмерной реконструкции нанорельефа по стереоизображениям, полученным в РЭМ.
4. Для достижения заявленных результатов и обеспечения их достоверности, разрабатываемая методика 3D-реконструкции профиля поверхности по РЭМ-стереоизображениям будет аттестовываться с использованием созданных эталонных образцов, параметры которых, в свою очередь, определяются с использованием поверенного атомно-силового микроскопа.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1.Планируемые результаты данного проекта предназначены для применения в материаловедении, технологиях микро- и наноэлектроники, нанотехнологиях и будут востребованы научно-исследовательскими организациями, ВУЗами, высокотехнологичными предприятиями промышленности, заводскими лабораториями, центрами коллективного пользования научным оборудованием.
2.Практическое внедрение планируемых результатов может быть реализовано путем:
- производства эталонных образцов,
- использования разрабатываемой методики 3D-реконструкции профиля поверхности по РЭМ-стереоизображениям в научно-исследовательских работах, для аттестации мер высоты ступени.
3. Планируемые результаты по данному проекту должны повысить уровень исследований в области нанотехнологий, проводимых с использованием РЭМ.
4.Создаваемые в рамках данного проекта эталонные образцы открывают возможность для проведения международных сличений и обеспечат развитие материально-технической инфраструктуры.

Текущие результаты проекта:
Разработана ЭКД и лабораторные технологические инструкции на экспериментальные эталонные образцы (3 вида) для калибровки РЭМ, работающего в режиме получения стереоизображений. Изготовлены экспериментальные эталонные образцы (3 вида).
Разработаны 3 методики измерений экспериментальных эталонных образцов, определены их параметры.
Проведен теоретический анализ факторов, влияющих на систематическую погрешность трехмерной реконструкции поверхности объектов, на основе сопоставления с экспериментальными данными получены численные значения составляющих указанной систематической погрешности. Впервые количественно определена составляющая систематической погрешности, обусловленная неортогональностью оси наклона гониометрического столика и направления строчной развертки РЭМ.
Разработана методика оценивания систематических погрешностей рентгеноспектрального микроанализа, обусловленных наличием нанорельефа на поверхности образца.