RU2006127131A -
METHOD FOR CORRECTING SURFACE IMAGES OBTAINED BY A SCANNING PROBE MICROSCOPE DISTORTED BY A DRIFT
- Google Patents
METHOD FOR CORRECTING SURFACE IMAGES OBTAINED BY A SCANNING PROBE MICROSCOPE DISTORTED BY A DRIFT
Download PDF
Info
Publication number
RU2006127131A
RU2006127131ARU2006127131/28ARU2006127131ARU2006127131ARU 2006127131 ARU2006127131 ARU 2006127131ARU 2006127131/28 ARU2006127131/28 ARU 2006127131/28ARU 2006127131 ARU2006127131 ARU 2006127131ARU 2006127131 ARU2006127131 ARU 2006127131A
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
1. Способ коррекции искаженных дрейфом изображений поверхности, полученных на сканирующем зондовом микроскопе, при котором два раза производят сканирование одной и той же области поверхности так, чтобы перемещение от одной строки растра к другой во втором скане происходило в направлении противоположном направлению перемещения в первом, после чего трансформируют полученную пару изображений таким образом, чтобы особенности типа "холм" на этих изображениях совпали друг с другом, отличающийся тем, что перемещение по строке во втором скане производят в направлении противоположном направлению перемещения в первом, а трансформацию встречно-сканированных изображений выполняют следующим образом: вначале распознают одни и те же особенности поверхности типа "холм" или "яма" в каждом изображении в автоматическом режиме, затем по найденным в ходе распознавания латеральным координатам пар особенностей (х1, y1) и (х2, у2), определяют латеральные коэффициенты линейных преобразований по формулам1. A method for correcting drift-distorted surface images obtained with a scanning probe microscope, in which the same surface area is scanned twice so that the movement from one line of the raster to another in the second scan occurs in the direction opposite to the direction of movement in the first, after which transform the resulting pair of images in such a way that the features of the "hill" type in these images coincide with each other, characterized in that moving along the line in the second scan They are produced in the direction opposite to the direction of movement in the first one, and the transformation of counter-scanned images is performed as follows: first, the same features of a "hill" or "pit" surface are recognized in each image in automatic mode, then by lateral coordinates found during recognition pairs of features (x 1 , y 1 ) and (x 2 , y 2 ) determine the lateral coefficients of linear transformations by the formulas
где цифры 1 и 2 в обозначениях указывают на принадлежность величины первому или второму изображению, соответственно;where the numbers 1 and 2 in the notation indicate that the value belongs to the first or second image, respectively;mx, my - число точек в строке и в столбце искаженного изображения, соответственно;m x , m y - the number of points in the row and in the column of the distorted image, respectively;k - отношение скорости перемещения зонда в строке при прямом ходе к скорости перемещения при обратном ходе;k is the ratio of the speed of movement of the probe in the line with a forward stroke to the speed of movement with a reverse stroke;после чего, используя нижеследующие линейные преобразованияafter which using the following linear transformations
- lateral coordinates of the points of the corrected image;х, у - латеральные координаты точек искаженного дрейфом изображения;x, y are the lateral coordinates of the points of the image distorted by the drift;исправляют в автоматическом режиме каждое из встречно-сканированных изображений в латеральной плоскости с заранее заданной погрешностью; затем, временно совместив полученные изображения в точке совмещения, определяют для каждой точки
,
из области перекрытия этих изображений, соответствующие ей точки с координатами (x1, y1), (x2, y2) на искаженных встречно-сканированных изображениях, используя нижеследующие обратные преобразованияautomatically correct each of the counter-scanned images in the lateral plane with a predetermined error; then, temporarily combining the obtained images at the alignment point, determine for each point
,
from the overlapping region of these images, the corresponding points with coordinates (x 1 , y 1 ), (x 2 , y 2 ) on the distorted counter-scanned images using the following inverse transformations
после чего вычисляют вертикальные коэффициенты линейного преобразования по формуламthen calculate the vertical linear conversion coefficients according to the formulas
где z - вертикальная координата точки искаженного дрейфом изображения;where z is the vertical coordinate of the point distorted by the drift of the image;которые затем усредняют; после этого каждое из встречно-сканированных изображений, исправленных в латеральной плоскости, исправляют в вертикальной плоскости посредством нижеследующего линейного преобразованияwhich are then averaged; thereafter, each of the counter-scanned images corrected in the lateral plane is corrected in the vertical plane by the following linear transformation
где z - вертикальная координата точки исправленного изображения;where z is the vertical coordinate of the point of the corrected image;наконец, совмещают исправленные встречно-сканированные изображения в точке совмещения и усредняют в области перекрытия этих изображений.finally, corrected counter-scanned images are combined at the alignment point and averaged over the overlap area of these images.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей сегменты рельефа такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.2. The method according to claim 1, characterized in that small neighborhoods of features are cut out of the corrected on-scan images, the segments of the relief are of such a size that adjacent segments partially overlap each other, after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic average corrected positions of the corresponding features , and then average the relief at the overlapping segments.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.3. The method according to claim 1, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features.4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для каждой особенности встречно-сканированных изображений определяют локальные коэффициенты линейного преобразования, по которым вычисляют локальные смещения, как разности между исправленным положением особенности и искаженным, после чего проводят через найденные локальные смещения регрессионные поверхности, по которым для каждой точки искаженного изображения определяют соответствующее корректирующее смещение.4. The method according to claim 1, characterized in that for each feature of the counter-scanned images, local linear conversion coefficients are determined by which local offsets are calculated as the difference between the corrected position of the feature and the distorted one, and then regression surfaces are passed through the found local offsets, according to which for each point of the distorted image determine the corresponding corrective bias.5. Способ по п.4, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей сегменты рельефа такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.5. The method according to claim 4, characterized in that small neighborhoods of features are cut out of the corrected counter-scanned images, the relief segments are of such a size that adjacent segments partially overlap each other, after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features , and then average the relief at the overlapping segments.6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.6. The method according to claim 5, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features.7. Способ по п.1, или 2, или 3, или 4, или 5, или 6, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.7. The method according to claim 1, or 2, or 3, or 4, or 5, or 6, characterized in that before the oncoming scan, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.8. Способ по п.1, или 2, или 4, или 5, отличающийся тем, что встречное сканирование выполняют в сегментах и/или в апертурах, получаемых в процессе особенность-ориентированного сканирования.8. The method according to claim 1, or 2, or 4, or 5, characterized in that the counter scan is performed in the segments and / or in the apertures obtained in the process of feature-oriented scanning.9. Способ по п.8, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.9. The method according to claim 8, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.10. Способ по п.8, отличающийся тем, что особенность-ориентированное сканирование производят без использования операции скиппинга особенностей, а изображение поверхности собирают, используя относительные координаты особенностей в исправленной апертуре и исправленный рельеф в сегменте/апертуре.10. The method according to claim 8, characterized in that the feature-oriented scanning is performed without using the feature skipping operation, and the surface image is collected using the relative coordinates of the features in the corrected aperture and the corrected relief in the segment / aperture.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.11. The method according to claim 10, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в каждом из встречно-сканированных изображений во время холостого обратного хода в строке производят считывание рельефа, получая таким образом, еще одну пару встречно-сканированных изображений, после исправления изображений в каждой паре выполняют совмещение исправленных пар путем наложения изображений так, чтобы совпали "центры тяжести" используемых совокупностей особенностей; после чего рельеф поверхности снова усредняют в области перекрытия изображений.12. The method according to claim 1, characterized in that in each of the counter-scanned images during an idle retrace in the line, the relief is read, thereby obtaining another pair of counter-scanned images, after correcting the images in each pair, the combination is performed corrected pairs by overlaying images so that the "centers of gravity" of the used sets of features coincide; after which the surface topography is again averaged in the area of image overlap.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей сегменты рельефа такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.13. The method according to p. 12, characterized in that small neighborhoods of features are cut out of the corrected on-scan images, the relief segments are of such a size that adjacent segments partially overlap each other, after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features , and then average the relief at the overlapping segments.14. Способ по п.12, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.14. The method according to p. 12, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features.15. Способ по п.12, отличающийся тем, что для каждой особенности встречно-сканированных изображений определяют локальные коэффициенты линейного преобразования, по которым вычисляют локальные смещения, как разности между исправленным положением особенности и искаженным, после чего проводят через найденные локальные смещения регрессионные поверхности, по которым для каждой точки искаженного изображения определяют соответствующее корректирующее смещение.15. The method according to p. 12, characterized in that for each feature of the counter-scanned images, local linear conversion coefficients are determined by which local offsets are calculated as the difference between the corrected position of the feature and the distorted one, and then regression surfaces are passed through the found local offsets, according to which for each point of the distorted image determine the corresponding corrective bias.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что из исправленных встречно-сканированных изображений вырезают небольшие окрестности особенностей сегменты рельефа такого размера, что соседние сегменты частично перекрывают друг друга, после чего полученные сегменты укладывают в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, а затем усредняют рельеф в местах наложения сегментов.16. The method according to clause 15, characterized in that small neighborhoods of features are cut out of the corrected on-scan images, the relief segments are of such a size that adjacent segments partially overlap each other, after which the obtained segments are placed in positions that are arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features , and then average the relief at the overlapping segments.17. Способ по п.16, отличающийся тем, что в позиции, являющиеся средними арифметическими исправленных позиций соответствующих особенностей, помещают стилизованные изображения этих особенностей.17. The method according to clause 16, characterized in that in the position, which is the arithmetic average of the corrected positions of the corresponding features, put stylized images of these features.18.Способ по п.12, или 13, или 14, или 15, или 16, или 17, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.18. The method according to item 12, or 13, or 14, or 15, or 16, or 17, characterized in that before the oncoming scan, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.19. Способ по п.12, или 13, или 15, или 16, отличающийся тем, что встречное сканирование выполняют в сегментах и/или в апертурах, получаемых в процессе особенность ориентированного сканирования.19. The method according to p. 12, or 13, or 15, or 16, characterized in that the counter scan is performed in the segments and / or in the apertures obtained in the process feature oriented scanning.20. Способ по п.19, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.20. The method according to claim 19, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.21. Способ по п.19, отличающийся тем, что особенность ориентированное сканирование производят без использования операции скиппинга особенностей, а изображение поверхности собирают, используя относительные координаты особенностей в исправленной апертуре и исправленный рельеф в сегменте/апертуре.21. The method according to claim 19, characterized in that the feature-oriented scanning is performed without using the feature skipping operation, and the surface image is collected using the relative coordinates of the features in the corrected aperture and the corrected relief in the segment / aperture.22. Способ по п.21, отличающийся тем, что перед началом встречного сканирования в сегментах и/или в апертурах зонд микроскопа перемещают несколько раз вперед и назад по первой строке растра.22. The method according to item 21, characterized in that before the oncoming scan in the segments and / or in the apertures, the microscope probe is moved several times forward and backward along the first line of the raster.
RU2006127131/28A2006-07-272006-07-27Method of correction of surface images obtained using scanning probe microscope and distorted with drift
RU2326367C2
(en)
Charged-particle beam imaging system and method of raster scanning a sample on a continuously moving stage for charged- particle beam imaging said sample
