izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-385Research ArticleЛИНЕЙНЫЕ И УГЛОВЫЕ ИЗМЕРЕНИЯLINEAR AND ANGULAR MEASUREMENTSТрехмерная реконструкция поверхностей рельефных структур по стереоизображениям, полученным в растровом электронном микроскопеГавриленкоВ. П.fgupnicpv@mail.ruКарабановД. А.noemail@neicon.ruКузинА. Ю.noemail@neicon.ruМитюхляевВ. Б.noemail@neicon.ruМихуткинА. А.noemail@neicon.ruТодуаП. А.noemail@neicon.ruФилипповМ. Н.noemail@neicon.ruБаймухаметовТ. Н.noemail@neicon.ruВасильевА. Л.noemail@neicon.ruНаучно-исследовательский центр по изучению свойств поверхности и вакуумаRussian FederationНациональный исследовательский центр «Курчатовский институт»Russian FederationМосковский физико-технический институт (государственный университет)Russian FederationИнститут кристаллографии РАНRussian Federation201507022023031518Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/385

Методом трехмерной реконструкции по стереоизображениям, полученным в растровом электронном микроскопе, восстановлен профиль поверхности двух образцов из монокристаллического кремния, содержащих выступы трапецеидальной формы и определено среднее значение высоты выступов для двух образцов. Результаты сравнивали с результатами измерений атомно-силовым микроскопом. Найденное отличие объяснено образованием у второго образца, подвергшегося дополнительной плазменной обработке, наноразмерных морфологических особенностей поверхности в виде контрастных элементов, повышающих точность совмещения изображений в процессе 3D-реконструкции.

A method of 3D reconstruction by stereo scanning electron microscope images for calculation of the surface profile of two samples comprising trapezoidal protrusions in single-crystal silicon was applied. It is shown that the average value of the protrusions height calculated by 3D reconstruction differs from atomic force microscope (AFM) results by 2.3 % for the first sample. For the second sample additionally treated by plasma magnitudes of the protrusions obtained by both methods differ by the value less than AFM error. Better accuracy of 3D reconstruction for second sample can be explained by formation of nanometer-sized features on its surface as a result of plasma treatment improving the precision of image superposition during the 3D reconstruction.

3D-реконструкцияпрофиль поверхностирастровый электронный микроскопатомно-силовая микроскопиястереоизображениярельефные элементы3D reconstructionsurface profilescanning electron microscopestereo-pair imagesrelief elementsReferencesМихуткин А. А., Васильев А. Л. Трехмерная реконструкция поверхности по изображениям, полученным в растровом электронном микроскопе // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 999-1007.Михуткин А. А., Васильев А. Л. Трехмерная реконструкция поверхности по изображениям, полученным в растровом электронном микроскопе // Кристаллография. 2014. Т. 59. № 6. С. 999-1007.Goldstein J., Newbury D., Joy D. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. New York: Kluwer Academic, Plenum Publishers, 2003. P. 212-220.Goldstein J., Newbury D., Joy D. Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis. New York: Kluwer Academic, Plenum Publishers, 2003. P. 212-220.Соколов В. Н., Лебедев А. А., Юрковец Д. И. Метод трехмерной реконструкции микрорельефа поверхности твердых тел по их РЭМ-стереоизображениям // Известия РАН. Сер. физ. 1995. T. 59. № 2. С. 28-35.Соколов В. Н., Лебедев А. А., Юрковец Д. И. Метод трехмерной реконструкции микрорельефа поверхности твердых тел по их РЭМ-стереоизображениям // Известия РАН. Сер. физ. 1995. T. 59. № 2. С. 28-35.Minnich B., Leeb H., Bernroider E. W. N., Lametschwandtner A. Three-dimensional morphometry in scanning electron microscopy: a technique for accurate dimensional and angular measurements of microstructures using stereopaired digitized images and digital image analysis // J. Microscopy. 1999. V. 195. N. 1. P. 23-33.Minnich B., Leeb H., Bernroider E. W. N., Lametschwandtner A. Three-dimensional morphometry in scanning electron microscopy: a technique for accurate dimensional and angular measurements of microstructures using stereopaired digitized images and digital image analysis // J. Microscopy. 1999. V. 195. N. 1. P. 23-33.Pouchou J.-L., Boivin D., Beauchêne P., Besnerais G. L., Vignon F. 3D Reconstruction of Rough Surfaces by SEM Stereo Imaging // Microchimica Acta. 2002. V. 139. N. 1-4. P. 135-144.Pouchou J.-L., Boivin D., Beauchêne P., Besnerais G. L., Vignon F. 3D Reconstruction of Rough Surfaces by SEM Stereo Imaging // Microchimica Acta. 2002. V. 139. N. 1-4. P. 135-144.Schroettner H., Schmied M., Scherer S. Comparison of 3D Surface Reconstruction Data from Certified Depth Standards Obtained by SEM and an Infinite Focus Measurement Machine (IFM) // Microchimica Acta. 2006. V. 155. N. 1-2. P. 279-284.Schroettner H., Schmied M., Scherer S. Comparison of 3D Surface Reconstruction Data from Certified Depth Standards Obtained by SEM and an Infinite Focus Measurement Machine (IFM) // Microchimica Acta. 2006. V. 155. N. 1-2. P. 279-284.Roy S., Meunier J., Marian A. M., Vidal F., Brunette I., Costantino S. Automatic 3D reconstruction of quasi-planar stereo Scanning Electron Microscopy (SEM) images // 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS (Engineering in Medicine and Biology Society). San Diego, California USA, 2012. P. 4361-4364.Roy S., Meunier J., Marian A. M., Vidal F., Brunette I., Costantino S. Automatic 3D reconstruction of quasi-planar stereo Scanning Electron Microscopy (SEM) images // 34th Annual International Conference of the IEEE EMBS (Engineering in Medicine and Biology Society). San Diego, California USA, 2012. P. 4361-4364.Marinello F., Bariani P., Savio E., Horsewel A., Chiffre L. Critical factors in SEM 3D stereo microscopy // Measurement Science and Technology. 2008. V. 19. № 6. P. 065705.1-065705.12.Marinello F., Bariani P., Savio E., Horsewel A., Chiffre L. Critical factors in SEM 3D stereo microscopy // Measurement Science and Technology. 2008. V. 19. № 6. P. 065705.1-065705.12.Carli L., Genta G., Cantatore A., Barbato G., Chiffre L., Levi R. Uncertainty evaluation for three-dimensional scanning electron microscope reconstructions based on the stereo-pair technique // Measurement Science and Technology. 2011. V. 22. № 3. P. 035103.1-035103.11.Carli L., Genta G., Cantatore A., Barbato G., Chiffre L., Levi R. Uncertainty evaluation for three-dimensional scanning electron microscope reconstructions based on the stereo-pair technique // Measurement Science and Technology. 2011. V. 22. № 3. P. 035103.1-035103.11.Соколов В. Н. Количественный анализ микроструктуры горных пород по их изображениям в растровом электронном микроскопе // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 8. С. 72-78.Соколов В. Н. Количественный анализ микроструктуры горных пород по их изображениям в растровом электронном микроскопе // Соросовский образовательный журнал. 1997. № 8. С. 72-78.Filippov M. N., Gavrilenko V. P., Kovalchuk M. V., Mityukhyaev V. B., Ozerin Yu. V., Rakov A. V., Roddatis V. V., Todua P. A., Vasiliev A. L. Reference material for transmission electron microscope calibration // Measurement Science and Technology. 2011. V. 22. P. 094014.1-094014.5.Filippov M. N., Gavrilenko V. P., Kovalchuk M. V., Mityukhyaev V. B., Ozerin Yu. V., Rakov A. V., Roddatis V. V., Todua P. A., Vasiliev A. L. Reference material for transmission electron microscope calibration // Measurement Science and Technology. 2011. V. 22. P. 094014.1-094014.5.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.