Спосіб вимірювання товщин нанорозмірних об’єктів

Реферат: Спосіб вимірювання товщин нанорозмірних об'єкті, за яким сканують як підкладку, так і самий об'єкт, визначають товщину як різницю між висотою плівки та підкладки. Параметри нерівностей підкладки визначають на області, що відповідає підкладці, а застосовують для всього зображення, віднімають від кожної точки зображення висоту, що відповідає моделі поверхні підкладки, отримують дві області зображення, що відповідають підкладці та об'єкту, будують розподіл точок зображення за висотою та визначають товщину об'єкта як відстань між центрами максимумів в розподілі. UA 86631 U (54) СПОСІБ ВИМІРЮВАННЯ ТОВЩИН НАНОРОЗМІРНИХ ОБ'ЄКТІВ UA 86631 U UA 86631 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель стосується галузі вимірювальної техніки і може бути використана для вимірювання товщин нанорозмірних об'єктів в електронній техніці, якими можуть виступати плівки, шари шаруватих структур. Відомий спосіб вимірювання масової товщини плівок (А.С. СРСР № 1137421/25-28, БИ № 9 1969), яка визначається як маса матеріалу, поділена на добуток площі на густину. Однак цей параметр вказує на гіпотетичну товщину, яка б мала місце, якби плівка осаджувалась рівномірним моношаром з однаковою густиною, яка відповідає густині матеріалу за нормальних умов. За малих товщин плівка не є суцільною та складається з окремих частинок матеріалу. Відомий спосіб вимірювання оптичної товщини способом еліпсометрії, за яким визначають товщину за зміною поляризації відбитого променя (А.С. RU 2463554 С1, 2011). Спосіб може бути застосований тільки для вузького класу речовин, що є прозорими, а об'єкти повинні бути суцільними на достатньо великій площі. Найбільш близьким за сукупністю ознак і технічним результатом до корисної моделі, що заявляється - прототипом, є спосіб вимірювання товщини об'єктів за допомогою скануючого зондового мікроскопа, за яким сканують як підкладку, так і сам об'єкт і визначають товщинуяк різницю між висотою плівки та підкладки на лінійному перерізі зображення (Каминская Т. Атомно-силовая микроскопия для электроники. / Т. Каминская // Технологии микроэлектроники. - 2010. - Т. 6. - С. 37-39). Спосіб дозволяє визначити товщину тільки локально в одній точці зображення скануючої зондової мікроскопії, хоча для наномасштабних об'єктів суттєвим є відхилення товщин в різних точках, що перешкоджає отриманню достовірних результатів геометричної товщини нанорозмірних об'єктів. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалити спосіб вимірювання товщин нанорозмірних об'єктів шляхом віднімання від кожної точки рельєфного зображення висот, що відповідають моделі поверхні підкладки, та побудови розподілу точок рельєфного зображення за висотою, з якого визначають товщину за відстанню між максимумами в розподілі, що дає можливість отримати достовірні результати геометричної товщини. Поставлено задачу вирішується тим, що у способі вимірювання товщин нанорозмірних об'єктів, що включає сканування як підкладки, так і самого об'єкта, визначення товщини як різниці між висотою плівки та підкладки, згідно з корисною моделлю, параметри нерівностей підкладки визначають на області, що відповідає підкладці, а застосовують для всього зображення, віднімають від кожної точки зображення висоту, що відповідає моделі поверхні підкладки, отримують дві області зображення, що відповідають підкладці та об'єкту, будують розподіл точок зображення за висотою і визначають товщину об'єкта як відстань між центрами максимумів в розподілі. Використання віднімання поверхні підкладки від рельєфного зображення об'єкта дає можливість усунути неточності вимірювання за рахунок усунення нелінійностей рельєфу підкладки, а побудова розподілу точок за висотою дозволяє визначити нелокальну, достовірну товщину об'єкта. Фіг. 1. Тривимірне зображення межі підкладка-плівка до віднімання. Фіг. 2. Тривимірне зображення межі підкладка-плівка після віднімання. Фіг. 3. Розподіл точок за висотою для наведеного зображення. Суть корисної моделі пояснюється наступним прикладом. Приклад 1 Роблять подряпину поверхні тонкої плівки срібла, нанесеної на скляну підкладку способом термічного випаровування металу, так, щоб зняти плівку, але не пошкодити підкладку. За допомогою скануючого зондового мікроскопа поступовим збільшенням масштабу зображення знаходять чітку межу між плівкою та підкладкою. Отримують зображення, на якому виділяється дві області, одна з яких відповідає підкладці, інша - плівці (фіг. 1). Проводять віднімання поверхні від зображення так, що параметри поверхні визначаються на області, що відповідає підкладці, а проводять віднімання для всього зображення. Під відніманням поверхні розуміють віднімання від кожної точки рельєфного зображення висоти, що відповідає моделі поверхні підкладки, що найкраще описує виділену область зображення підкладки, тобто має найменше середньоквадратичне відхилення по висоті. Так отримують зображення фіг. 2. Для отриманого зображення будують залежність кількості точок зображення від висоти (фіг. 3). В отриманому розподілі виділяють два максимуми, кожен з яких відповідає своїй області зображення. Кожен з максимумів апроксимують кривою гаусівського розподілу. Геометричну товщину визначають як відстань між центрами кривих Гауса. Так, для розподілу на фіг. 3 центри максимумів 1 UA 86631 U 5 знаходяться в точках 2,38 нм та 19,70 нм. Тому геометрична товщина плівки срібла з наведеного зображення буде 17,3 нм. Способом, що патентується, визначають геометричну товщину плівок, товщина шару шаруватої структури чи товщини інших нанорозмірних об'єктів, що підтверджує отримання технічного результату. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Спосіб вимірювання товщин нанорозмірних об'єктів, за яким сканують як підкладку, так і самий об'єкт, визначають товщину як різницю між висотою плівки та підкладки, який відрізняється тим, що параметри нерівностей підкладки визначають на області, що відповідає підкладці, а застосовують для всього зображення, віднімають від кожної точки зображення висоту, що відповідає моделі поверхні підкладки, отримують дві області зображення, що відповідають підкладці та об'єкту, будують розподіл точок зображення за висотою та визначають товщину об'єкта як відстань між центрами максимумів в розподілі. 2 UA 86631 U Комп’ютерна верстка Л. Бурлак Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3