Методы реконструкции спектров и изображений в растровой электронной микроскопии в режиме отраженных электронов

• Автор: Кошев, Николай Александрович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Содержание
Введение.

1 Обратные задачи микротомографии.

1.1 Микроскопия и микротомография в отраженных электронах

1.1.1 Краткое описание установки и метода.

1.1.2 Взаимодействие электронного зонда с веществом мишени

1.1.3 Проблематика микроскопии в отраженных электронах

1.2 Задача реконструкции изображения.

1.2.1 Латеральное плоское размытие электронного пучка под поверхностью мишени

1.2.2 Формирование изображения слоя

1.2.3 Сведение задачи реконструкции сигнала к одномерному уравнению

1.3 Восстановление спектра отраженных электронов.
1.4 Введение в постановку других задач микротомографии в отраженных электронах.
1.4.1 Исследование возможности постановки задачи фильтрации слоев .
2 Методы решения задачи реконструкции.
2.1 Операторные уравнения и уравнение типа свртки.
2.2 Одномерная задача повышения разрешения.
2.2.1 Деконволюция.
2.3 Одномерная задача реконструкции спектра
2.4 Двумерная задача.
2.4.1 Плоская деконволюция.
2.4.2 Решение на классе функций с ограниченной вариацией.
2.4.3 Адаптивная деконволюция
2.4.4 Сравнение методов
3 Описание программного комплекса.
3.1 Общее описание и структура программного комплекса.
3.1.1 Программа, реализующая решение одномерного уравнения Фред
гольма 1го рода.
3.1.2 Программа, реализующая адаптивный алгоритм решения двумер
ного интегрального уравнения Фредгольма 1го рода в пространстве
3.1.3 Программа, реализующая алгоритмы поиска решения двумерного интегрального уравнения Фредгольма 1го рода в пространствах
1Л2 и УН на равномерных сетках
3.2 Особенности численной реализации.
3.2.1 Быстрое преобразование Фурье БПФ
3.2.2 Адаптивный алгоритм структура сетки и способ ее размельчения
3.2.3 Проблема краевого эффекта.
3.3 Применение описанных алгоритмов для решения других интегральных уравнений Фредгольма 1го рода.
3.3.1 Восстановление дефокусированных фотографий
3.3.2 Задача диффузии.
Заключение
Список литературы


Применение методов решения интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода в пространствах и УН для решения задачи восстановления истинного спектра отраженных электронов и задачи восстановления изображения слоя исследуемого объекта. Адаптивный алгоритм решения обратных задач, сводящихся к интегральным уравнениям Фредгольма 1-го рода. Сравнительный анализ методов двумерной реконструкции изображений. Комплекс программ, реализующий устойчивые методы решения задач микротомографии в отраженных электронах. Научная новизна Автором был исследован механизм искажения изображений, полученных при помощи РЭМ, установлена аппаратная функция искажения сигнала РЭМ в режиме ОРЭ, проведена постановка задачи реконструкции двумерного сигнала. Также была поставлена задача восстановления энергетического спектра отраженных электронов с учетом актуальной на данный момент аппаратной функции тороидального спектрометра. Последняя была получена автором на основании проведенного эксперимента. Впервые разрешены в энергетическом спектре пики, приходящиеся на упруго отраженные от поверхности электроны, что делает принципиально возможной постановку задач определения толцин пленок и материалов, из которых состоит исследуемый объект. Для решения задач реконструкции сводящимся к интегральным уравнениям Фредгольма первого рода, автором были рассмотрены и предложены методы решения, такие, как: решение в пространстве с использованием равномерных сеток; метод решения на классе функций с ограниченной полной вариацией. Автором (в соавторстве с доц. Л. Бейлиной) также был разработан адаптивный метод решения двумерных уравнений Фредгольма 1-го рода на неравномерных сетках; в ходе разработки метода были доказаны две теоремы, на базе которых производится наиболее эффективная адаптация неравномерных сеток к конкретной задаче. Все методы были реализованы в виде программного комплекса, допускающего использование широкого класса ядер для интегральных уравнений Фредгольма 1-го рода. Получены результаты обработки с использованием данного комплекса экспериментальных данных микротомографии в отраженных электронах. Практическая значимость работы Результаты, полученные в работе, могут быть успешно применены для реконструкции сигнала РЭМ в режиме отраженных электронов с целью повышения пространственного разрешения изображений слоев для более точного диагностирования дефектов и исследования тонких эффектов в планарных микросхемах. Восстановление энергетического спектра может успешно применяться для определения структуры исследуемого объекта и материалов, составляющих его. Аппаратная функция со схожими параметрами может быть записана для ряда задач, обладающих свойствами рассеяния (например, атмосферное рассеяние, рассеяние света звезд туманностями и т. Комплекс программ разработан таким образом, что аппаратная функция легко может быть заменена другой для решения задач восстановления изображений, например, смазывания и дефокусировки. Яичный вклад автора Результаты реконструкции всеми описываемыми методами сигнала РЭМ в режиме ОРЭ впервые были получены автором. Постановка математической задачи реконструкции и анализ результатов проводились под руководством проф. А.Г. Яголы, физическая постановка и измерения проводились при сотрудничестве с проф. Э.И. Рау. Постановка, решение и анализ результатов решения методом адаптивной деконволюции проводились при сотрудничестве с Л. Технологического Университета CHALMERS, Гетеборг, Швеция. На научном семинаре кафедры физики Пензенского Государственного Архитектурно-Строительного университета (Пенза, февраль г. На научном семинаре кафедры физической электроники Физического факультета МГУ М. Публикации По теме работы на данный момент опубликовано 4 работы, из которых 3 статьи в рецензируемых печатных изданиях и одни тезисы конференций. В журналах из списка ВАК опубликовано 3 статьи. Структура работы Первая глава посвящена реферативному обзору литературы, а также исследованию и постановке задач электронной микроскопии и микротомографии в отраженных электронах.