ISO TS 24597-2011 Microbeam analysis - Scanning electron microscopy - Methods of evaluating image sharpness《微光束分析 扫描电子显微镜检查法 图像清晰度评价法》.pdf

1、 Numro de rfrence ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011SPCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 24597 Premire dition 2011-06-15Analyse par microfaisceaux Microscopie lectronique balayage Mthodes dvaluation de la nettet dimage Microbeam analysis Scanning electron microscopy Methods of evaluating image sharpness ISO/TS

2、24597:2011(F) DOCUMENT PROTG PAR COPYRIGHT ISO 2011 Droits de reproduction rservs. Sauf prescription diffrente, aucune partie de cette publication ne peut tre reproduite ni utilise sous quelque forme que ce soit et par aucun procd, lectronique ou mcanique, y compris la photocopie et les microfilms,

3、sans laccord crit de lISO ladresse ci-aprs ou du comit membre de lISO dans le pays du demandeur. ISO copyright office Case postale 56 CH-1211 Geneva 20 Tel. + 41 22 749 01 11 Fax + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ii ISO 2011 Tous droits rservsISO/TS 24597:2011

4、(F) ISO 2011 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos .iv Introduction.v 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives.1 3 Termes et dfinitions 1 4 tapes pour lacquisition dune image MEB.2 4.1 Gnralits .2 4.2 chantillon .2 4.3 Inclinaison de lchantillon.3 4.4 Slection du champ balay 3 4.5 S

5、lection de la dimension dun pixel.3 4.6 Brillance et contraste de limage .4 4.7 Rapport contraste sur bruit de limage .5 4.8 Focalisation et astigmatisme de limage.7 4.9 Interfrence provenant de facteurs externes .7 4.10 Contraste erron7 4.11 Fichier de donnes dune image MEB.7 5 Acquisition dune ima

6、ge MEB et slection dune zone de limage.7 6 Mthodes dvaluation8 6.1 Gnralits .8 6.2 Rapport contraste sur bruit9 6.3 Mthode de la transforme de Fourier (TF) 9 6.4 Mthode contraste sur gradient (CG)12 6.5 Mthode de la drive (DR) 16 7 Rapport dessai18 7.1 Gnralits .18 7.2 Contenu du rapport dessai18 An

7、nexe A (normative) Dtails sur le rapport contraste sur bruit (CNR) .19 Annexe B (normative) Dtails sur la mthode de la transforme de Fourier (TF) .24 Annexe C (normative) Dtails de la mthode contraste sur gradient (CG) 40 Annexe D (normative) Dtails de la mthode de la drive (DR).51 Annexe E (informa

8、tive) Contexte de lvaluation de la nettet dimage 72 Annexe F (informative) Caractristiques et adquation des diffrentes mthodes dvaluation.77 Annexe G (informative) Mthode de prparation des chantillons dessai pour valuer la nettet dimage .81 Annexe H (informative) Exemple de rapport dessai .83 Biblio

9、graphie.86 ISO/TS 24597:2011(F) iv ISO 2011 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdration mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques d

10、e lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechniqu

11、e internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles donnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes international

12、es adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lapprobation de 75 % au moins des comits membres votants. Dans dautres circonstances, en particulier lorsquil existe une demande urgente du march, un comit technique p

13、eut dcider de publier dautres types de documents normatifs: une Spcification publiquement disponible ISO (ISO/PAS) reprsente un accord entre les experts dans un groupe de travail ISO et est accepte pour publication si elle est approuve par plus de 50 % des membres votants du comit dont relve le grou

14、pe de travail; une Spcification technique ISO (ISO/TS) reprsente un accord entre les membres dun comit technique et est accepte pour publication si elle est approuve par 2/3 des membres votants du comit. Une ISO/PAS ou ISO/TS fait lobjet dun examen aprs trois ans afin de dcider si elle est confirme

15、pour trois nouvelles annes, rvise pour devenir une Norme internationale, ou annule. Lorsquune ISO/PAS ou ISO/TS a t confirme, elle fait lobjet dun nouvel examen aprs trois ans qui dcidera soit de sa transformation en Norme internationale soit de son annulation. LISO/TS 24597 a t labore par le comit

16、technique ISO/TC 202, Analyse par microfaisceaux, sous-comit SC 4, Microscopie lectronique balayage. ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs vIntroduction LOrganisation Internationale de Normalisation (ISO) attire lattention sur le fait quil est dclar que la conformit avec les dispositions

17、du prsent document peut impliquer lutilisation dun brevet intressant la mthode contraste sur gradient (CG) traite en 6.4. LISO ne prend pas position quant la preuve, la validit et la porte de ces droits de proprit. Le dtenteur de ces droits de proprit a donn lassurance lISO quil consent ngocier des

18、licences avec des demandeurs du monde entier, des termes et conditions raisonnables et non discriminatoires. ce propos, la dclaration du dtenteur des droits de proprit est enregistre lISO. Des informations peuvent tre demandes : Dtenteur du brevet: Hitachi, Ltd. Adresse: Marunouchi Center Bldg., 6-1

19、, Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, 100-8220, Japon Lattention est dautre part attire sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit autres que ceux qui ont t mentionns ci-dessus. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de lidentification de

20、ces droits de proprit en tout ou partie. SPCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 1Analyse par microfaisceaux Microscopie lectronique balayage Mthodes dvaluation de la nettet dimage 1 Domaine dapplication La prsente Spcification technique spcifie des mthodes dvaluation

21、 de la nettet dimages numrises produites par un microscope lectronique balayage (MEB) au moyen de la mthode de la transforme de Fourier (TF), la mthode contraste sur gradient (CG) et la mthode de la drive (DR). 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplica

22、tion du prsent document. Pour les rfrences dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence (y compris les ventuels amendements) sapplique. ISO 16700:2004, Analyse par microfaisceaux Microscopie lectronique balayage Lignes directrices pour lt

23、alonnage du grandissement dimage ISO/CEI 17025:2005, Exigences gnrales concernant la comptence des laboratoires dtalonnages et dessais ISO 22493, Analyse par microfaisceaux Microscopie lectronique balayage Vocabulaire 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document, les termes et dfinitio

24、ns donns dans lISO 16700 et lISO 22493, ainsi que les suivants sappliquent. 3.1 pixel plus petite unit dimage non divisible sur une image MEB numrise 3.2 dimension dun pixel longueur dun pixel de lchantillon, en nanomtres, dans une image MEB NOTE Il convient que la dimension horizontale et la dimens

25、ion verticale du pixel soient identiques. 3.3 image MEB binaire image MEB traite dans laquelle il ny a que deux niveaux de brillance 3.4 image convolue image obtenue par convolution dune image MEB binaire par un profil gaussien bidimensionnel 3.5 facteur de nettet double cart-type (2) du profil gaus

26、sien utilis pour gnrer une image convolue ISO/TS 24597:2011(F) 2 ISO 2011 Tous droits rservs3.6 nettet dimage facteur de nettet divis par la racine carre de 2 (soit 2/2), le facteur de nettet dune image MEB tant considr identique celui dune image convolue produite par un profil gaussien avec un cart

27、-type 3.7 rapport contraste sur bruit CNR rapport de I A I Bsur n , o I Aet I Bsont les intensits de lobjet et du fond de limage, et nest lcart-type du bruit de limage 3.8 mthode de la transforme de Fourier mthode TF mthode dvaluation de la nettet dimage par comparaison des profils de la transforme

28、de Fourier dune image MEB avec les profils des images convolues 3.9 mthode contraste sur gradient mthode CG mthode dvaluation de la nettet dimage utilisant les gradients de la moyenne harmonique pondre de la carte bidimensionnelle de distribution de la brillance dune image MEB 3.10 mthode de la driv

29、e mthode DR mthode dvaluation de la nettet dimage en ajustant les profils de la fonction derreur aux profils des gradients des bords des particules dans une image MEB 3.11 champ balay zone dun chantillon qui correspond la totalit de limage MEB 4 tapes pour lacquisition dune image MEB 4.1 Gnralits Po

30、ur lacquisition dune image MEB, il est important dajuster dans un premier temps les conditions du microscope (par exemple, voir lAnnexe B de lISO 16700:2004). La nettet dimage dpend (i) de lchantillon lui-mme, (ii) de la rgularit structurale de lavant-plan et du fond de limage, (iii) de la brillance

31、 et du contraste et (iv) du rapport contraste sur bruit (CNR). En consquence, suivre les procdures dcrites en 4.2 4.10, correspondant aux paramtres ci-dessus afin dvaluer la nettet dimage par les trois mthodes ici dcrites. Une attention particulire doit tre apporte lajustement du courant de la sonde

32、 lectronique et aux conditions de focalisation afin dobtenir des exigences optimales pour la brillance et le contraste (voir 4.6) et le rapport contraste sur bruit (voir 4.7). 4.2 chantillon la date de publication de la prsente Spcification technique, aucun matriau de rfrence certifi (CRM) na t dsig

33、n. Des rsultats acceptables peuvent cependant tre obtenus en utilisant un chantillon prpar par la mthode dcrite lAnnexe G. Slectionner un chantillon ayant une surface lisse et plane. Pour valuer la nettet dimage, choisir une partie de lchantillon qui contient des particules circulaires dposes sur le

34、 substrat. Obtenir les images souhaites avec le grandissement choisi conformment 4.4. NOTE Un matriau sensible au faisceau dlectrons nest pas appropri comme chantillon pour lvaluation de la nettet dimage. ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 34.3 Inclinaison de lchantillon Fixer langle d

35、inclinaison de lchantillon 0 (condition de non-inclinaison). NOTE Une erreur de 3 de langle dinclinaison de lchantillon naffectera pas lvaluation de la nettet dimage. 4.4 Slection du champ balay Slectionner le champ balay de sorte quil contienne une surface plane et lisse, car la nettet dimage varie

36、 en fonction de luniformit (ou plutt de lirrgularit) de la structure de la surface. Les Figures 1 a) et 1 b) montrent des champs balays acceptables et inacceptables, respectivement. Choisir des particules de plusieurs dizaines de pixels voir Figure 1 a). a) Image acceptable b) Image inacceptable Fig

37、ure 1 Images MEB ayant des images davant-plan structures a) acceptables et b) inacceptables 4.5 Slection de la dimension dun pixel 4.5.1 Gnralits Avant dvaluer la nettet dimage, il est ncessaire dtalonner le grandissement de limage et/ou le marqueur dchelle conformment lISO 16700. 4.5.2 Dtermination

38、 de la dimension dun pixel partir dun champ balay La dimension dun pixel L p(en nm) est dtermine partir de lquation: FOV p p L L N = o L FOVest la largeur du champ balay horizontal sur une image MEB, en nm; N pest le nombre de pixels contenu dans la largeur du champ balay horizontal. ISO/TS 24597:20

39、11(F) 4 ISO 2011 Tous droits rservs4.5.3 Dtermination de la dimension dun pixel partir dun marqueur dchelle La dimension dun pixel L p(en nm) est calcule en utilisant un marqueur dchelle comme suit: scale p scale L L N = o L scaleest la valeur indicatrice (par exemple la valeur nominale, en nm) du m

40、arqueur dchelle; N scaleest le nombre de pixels contenu dans la longueur du marqueur dchelle. 4.5.4 Conversion de la dimension dun pixel La nettet dimage drive des mthodes dcrites ici (R PX ) est en pixels. La nettet dimage R L , convertie en nanomtres, est ensuite donne par lexpression: LpP X R LR

41、= o L pest la dimension dun pixel. Fixer la dimension dun pixel environ 40 % de la valeur attendue de la nettet dimage. Par exemple, fixer la dimension dun pixel 0,8 nm lorsque la nettet attendue des images est de 2 nm. 4.6 Brillance et contraste de limage Il convient que lintensit du signal de lima

42、ge soit largement distribue. Les Figures 2 a), b), c) et d) montrent des exemples dimages prsentant une brillance et un contraste acceptables et inacceptables. Les profils de raie correspondant aux lignes pointilles la mme position verticale de chaque image sont montrs comme aide visuelle. a) Image

43、acceptable b) Image inacceptable (sursature) Figure 2 (suite) ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 5c) Image inacceptable (sous-sature) d) Image inacceptable (sursature) Figure 2 Images MEB prsentant une brillance et un contraste acceptables et inacceptables 4.7 Rapport contraste sur bru

44、it de limage Le rapport contraste sur bruit (CNR) de limage doit tre de 10 ou plus. Ici, le rapport CNR est dfini comme tant le rapport entre le contraste de limage C imageet lcart-type ndu bruit de limage (voir Figure 3). CNR = C image / nUne procdure de dtermination du rapport CNR est donne lAnnex

45、e A. La Figure 4 montre lapparence simule dimages ayant un CNR de 5, 10, et 50. La Figure 5 montre des exemples dimages MEB ayant des CNR diffrents denviron 4 et 30. NOTE Afin dobtenir des images MEB ayant un bon CNR, il est ncessaire dajuster le courant de sonde et/ou la dure dacquisition de limage

46、. Il convient dtre conscient du fait que les variations des paramtres ci-dessus affecteront les rsultats de lvaluation de la nettet dimage. ISO/TS 24597:2011(F) 6 ISO 2011 Tous droits rservs2 n S A B A S B C image 2 n Lgende A rgion A B rgion B Figure 3 Profil dintensit dune image a) CNR = 5 b) CNR

47、= 10 c) CNR = 50 Figure 4 Images simules ayant des rapports contraste sur bruit diffrents ISO/TS 24597:2011(F) ISO 2011 Tous droits rservs 7a) Rapport contraste sur bruit faible (CNR 4) b) Rapport contraste sur bruit lev (CNR 30) Figure 5 Images MEB ayant des rapports contraste sur bruit diffrents 4.8 Focalisation et astigmatisme de limage Focaliser le faisceau dlectrons le mieux possibl