Thèse de doctorat : sciences. Tribologie : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2006. / 71 réf.

Thèse de doctorat : sciences. Tribologie : Ecully, Ecole centrale de Lyon : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. 71 réf.

Les maladies cardiovasculaires sont responsables d'environ le tiers de tous les cas de décès au Canada. L'une des solutions utilisées pour résoudre ce problème consiste à utiliser un dispositif métallique constitué d'un maillage ayant une forme d’un filet et appelé stent. Les stents sont de petits dispositifs implantés dans des vaisseaux sanguins rétrécis pour rétablir la circulation sanguine et éviter une crise cardiaque ou un accident vasculaire cérébral et pour traiter les anévrismes du cerveau. Un contrôle précis de la surface de ces stents est nécessaire pour assurer la compatibilité de l'alliage choisi avec le milieu biologique dont il va être en contact avec. Les stents métalliques doivent satisfaire à des conditions précises définies en fonction de leur application finale. Ils doivent respecter des exigences strictes en termes de propriétés mécaniques, d'interaction électrochimique (corrosion) et de cytocompatibilité. Les alliages suivants sont traditionnellement utilisés dans les applications biomédicales et plus précisément pour les applications cardiovasculaires: l'alliage AISI316L est considéré comme une référence dans ce domaine, mais l'alliage L605, un alliage à base de Cobalt, prend de plus en plus d'importance grâce à ses propriétés mécaniques élevées (haute ductilité et haute résistance à la traction) et résistance élevée à la corrosion. L'utilisation d'alliages de titane est la nouvelle frontière pour les biomatériaux dans les applications cardiovasculaires, il est considéré comme un nouveau candidat potentiel pour les stents cardiovasculaires. Les alliages de titane présentent une combinaison unique de haute résistance et de grande ductilité (résistance à la traction et déformation uniforme supérieures à 1000 MPa et 30% respectivement). L’électropolissage est une étape de prétraitement appliquée à ces alliages métalliques pour obtenir des surfaces chimiquement homogènes, recouvertes d'une couche d'oxyde uniforme et amorphe, généralement de rugosité très lisse. Ce processus permet non seulement de contrôler les propriétés physiques de la surface, mais également celles chimiques. Le processus d'électropolissage comporte certaines variables, telles que le courant, la tension, la solution électrolytique et la température de l'électrolyte. En les contrôlant, il est possible de comprendre et d'améliorer les propriétés de la surface. Le but de ce projet est d’étudier les effets des différents variables d’électropolissage (courant, tension, solution électrolytique) sur les caractéristiques / propriétés de surface (morphologie, composition chimique et mouillabilité) des alliages utilisés pour la fabrication de stents. / Cardiovascular diseases (CVD) are responsible for about one-third of all death cases in Canada. One of the solutions used to solve this problem is using a metallic device made of a mesh and called a stent. Stents are small devices that are implanted in narrowed blood vessels to restore blood flow and to avoid a heart attack or stroke and to treat brain aneurysms. An accurate surface control is needed to assure the cytocompatibility of the chosen alloy with its biologic environment. Metallic stents must satisfy precise conditions defined according to their final application. They need to respect strict requirements, in terms of mechanical properties, electrochemical interaction (corrosion) and cytocompatibility. The following alloys are traditionally used in biomedical applications and more precisely for cardiovascular applications: the alloy AISI316L is considered a reference in this field, but the alloy L605, a Co-based material, is gaining more and more importance, due to its high mechanical properties (high ductility and high ultimate tensile strength) and high corrosion resistance. The use of Titanium alloys is the new frontier for biomaterials in cardiovascular applications, it is considered as a new potential candidate for cardiovascular stents. Titanium alloys, shows a unique combination of high strength and high ductility (ultimate tensile strength and uniform deformation higher than 1000 MPa and 30%, respectively). Electropolishing is a pre-treatment step applied to these alloys to obtain chemically homogeneous surfaces, covered with a uniform and amorphous oxide layer, generally with a very smooth roughness. This process not only makes it possible to control the physical properties of the surface, but also the chemical ones. The electropolishing process has some changeable variables, such as current, voltage, electrolytic solution and temperature of electrolyte. By controlling them, it is possible to understand and improve the surface properties. This work is aimed at studying the effects of electropolishing changeable variables (current, voltage, electrolytic solution) on surface characteristics/properties (morphology, chemical composition and wettability) of those alloys used for the manufacture of stents.

Les maladies cardiovasculaires sont responsables d'environ le tiers de tous les cas de décès au Canada. L'une des solutions utilisées pour résoudre ce problème consiste à utiliser un dispositif métallique constitué d'un maillage ayant une forme d’un filet et appelé stent. Les stents sont de petits dispositifs implantés dans des vaisseaux sanguins rétrécis pour rétablir la circulation sanguine et éviter une crise cardiaque ou un accident vasculaire cérébral et pour traiter les anévrismes du cerveau. Un contrôle précis de la surface de ces stents est nécessaire pour assurer la compatibilité de l'alliage choisi avec le milieu biologique dont il va être en contact avec. Les stents métalliques doivent satisfaire à des conditions précises définies en fonction de leur application finale. Ils doivent respecter des exigences strictes en termes de propriétés mécaniques, d'interaction électrochimique (corrosion) et de cytocompatibilité. Les alliages suivants sont traditionnellement utilisés dans les applications biomédicales et plus précisément pour les applications cardiovasculaires: l'alliage AISI316L est considéré comme une référence dans ce domaine, mais l'alliage L605, un alliage à base de Cobalt, prend de plus en plus d'importance grâce à ses propriétés mécaniques élevées (haute ductilité et haute résistance à la traction) et résistance élevée à la corrosion. L'utilisation d'alliages de titane est la nouvelle frontière pour les biomatériaux dans les applications cardiovasculaires, il est considéré comme un nouveau candidat potentiel pour les stents cardiovasculaires. Les alliages de titane présentent une combinaison unique de haute résistance et de grande ductilité (résistance à la traction et déformation uniforme supérieures à 1000 MPa et 30% respectivement). L’électropolissage est une étape de prétraitement appliquée à ces alliages métalliques pour obtenir des surfaces chimiquement homogènes, recouvertes d'une couche d'oxyde uniforme et amorphe, généralement de rugosité très lisse. Ce processus permet non seulement de contrôler les propriétés physiques de la surface, mais également celles chimiques. Le processus d'électropolissage comporte certaines variables, telles que le courant, la tension, la solution électrolytique et la température de l'électrolyte. En les contrôlant, il est possible de comprendre et d'améliorer les propriétés de la surface. Le but de ce projet est d’étudier les effets des différents variables d’électropolissage (courant, tension, solution électrolytique) sur les caractéristiques / propriétés de surface (morphologie, composition chimique et mouillabilité) des alliages utilisés pour la fabrication de stents. / Cardiovascular diseases (CVD) are responsible for about one-third of all death cases in Canada. One of the solutions used to solve this problem is using a metallic device made of a mesh and called a stent. Stents are small devices that are implanted in narrowed blood vessels to restore blood flow and to avoid a heart attack or stroke and to treat brain aneurysms. An accurate surface control is needed to assure the cytocompatibility of the chosen alloy with its biologic environment. Metallic stents must satisfy precise conditions defined according to their final application. They need to respect strict requirements, in terms of mechanical properties, electrochemical interaction (corrosion) and cytocompatibility. The following alloys are traditionally used in biomedical applications and more precisely for cardiovascular applications: the alloy AISI316L is considered a reference in this field, but the alloy L605, a Co-based material, is gaining more and more importance, due to its high mechanical properties (high ductility and high ultimate tensile strength) and high corrosion resistance. The use of Titanium alloys is the new frontier for biomaterials in cardiovascular applications, it is considered as a new potential candidate for cardiovascular stents. Titanium alloys, shows a unique combination of high strength and high ductility (ultimate tensile strength and uniform deformation higher than 1000 MPa and 30%, respectively). Electropolishing is a pre-treatment step applied to these alloys to obtain chemically homogeneous surfaces, covered with a uniform and amorphous oxide layer, generally with a very smooth roughness. This process not only makes it possible to control the physical properties of the surface, but also the chemical ones. The electropolishing process has some changeable variables, such as current, voltage, electrolytic solution and temperature of electrolyte. By controlling them, it is possible to understand and improve the surface properties. This work is aimed at studying the effects of electropolishing changeable variables (current, voltage, electrolytic solution) on surface characteristics/properties (morphology, chemical composition and wettability) of those alloys used for the manufacture of stents.

Ce mémoire présente la conception d'un mini robot d'interaction rétroentraînable translationnel à trois degrés de liberté pour des tâches de finition de pièces métalliques, telles que le polissage et l'ébavurage. Le mini robot sert de tête de compliance, permettant l'adaptation d'un robot industriel à une pièce. Les propriétés physiques du mini robot permettent l'implantation d'un algorithme de commande en impédance lors de l'utilisation du système. La faible masse du mécanisme permet de l'installer à l'effecteur d'un robot industriel, formant ainsi un système de type macro-mini. Malgré la faible taille du mini robot, il peut exercer les forces de contact nécessaires pour effectuer des tâches de finition. Premièrement, un prototype d'un robot translationnel plan à deux degrés de liberté est préalablement conçu. Un algorithme de commande en impédance est développé et est ensuite testé conjointement avec le prototype afin de vérifier ses performances pour une tâche prédéfinie. Ensuite, un prototype du mini robot à trois degrés de liberté est conçu. Différentes architectures de robots translationnels à trois degrés de liberté sont comparées ; l'architecture la plus appropriée pour le projet est sélectionnée. Des paramètres géométriques sont sélectionnés pour le robot. Les capacités physiques de l'architecture sont prédites afin de s'assurer de respecter tous les critères de conception. Par après, l'algorithme de commande en impédance est adapté au mini robot. Celui-ci est installé sur un robot portique afin de former le système macro-mini. Des tests de sablage sont effectués afin de valider le fonctionnement du système et permettent d'identifier différentes problématiques du système. L'architecture du mini robot est modifiée afin de diminuer l'effet de ces problématiques. De nouveaux tests sont effectués afin de valider l'amélioration des performances du système avec cette nouvelle version du mini robot. Des recommandations sont formulées quant au concept de la tête de compliance et les limites d'utilisation de celle-ci sont établies. Le mini robot est comparé aux têtes de compliance actuellement sur le marché. Finalement, une méthode permettant d'évaluer l'amplitude des forces de friction du mécanisme est présentée. Une première ébauche d'un algorithme de compensation de la friction est aussi développée. / This Master's thesis presents the design process of a backdrivable three-degree-of-freedom translational mini robot used to control the interaction with a metallic part during finishing tasks, such as polishing and deburring. The mini robot acts as an active contact flange, allowing an industrial robot to adapt to a part. The physical properties of the mini robot make it possible to implement an impedance control algorithm when using the system. The low mass of the mechanism allows it to be installed at the end-effector of an industrial robot, forming a macro-mini system. Despite the small size of the mini robot, it can apply the necessary contact forces to accomplish the finishing tasks. Firstly, a prototype of a two-degree-of-freedom planar translational robot is first conceived. An impedance control algorithm is developed and is then tested using the planar robot to evaluate its performance when accomplishing a predefined task. Then, a prototype of the mini robot is designed. Different three-degree-of-freedom robot architectures are compared; the most suitable architecture for the project is selected. Geometrical properties are initially chosen for the robot. The physical capabilities of the architecture are predicted to ensure that the design criteria are satisfied. The impedance control algorithm is then adapted to the mini robot. The macro-mini system is formed by installing the mini robot on a gantry robot. Sanding tests are carried out in order to validate the performance of the system. The results of the tests reveal a few issues with the robotic system. The architecture of the mini robot is therefore modified in order to mitigate the impact of the issues previously identified. New tests are carried out with the intention of validating the improvement of this new version of the mini robot's performance. The results of the second series of tests are used to make recommendations about the contact flange's design and usage limitations are established. The mini robot is compared to other contact flanges already available on the market. Finally, a method allowing the determination of the magnitude of the mechanism's friction forces is presented. A first draft of a friction compensation algorithm is developed.

Le polissage mécano chimique est très largement utilisé dans l'industrie des semiconducteurs pour aplanir des surfaces de divers matériaux. Sa grande capacité d'aplanissement et le grand nombre de paramètres sur lequel on peut jouer font de lui à la fois un procédé très utile et efficace, mais également un procédé difficile à maîtriser. De par justement le très grand nombre de paramètres, la modélisation de ce procédé a été difficile et s'est longtemps appuyée sur une loi proposée en 1927 par Preston et décrivant le polissage de lentilles de verres. Elle relie linéairement la pression et la vitesse à la vitesse d'enlèvement de matière. L'introduction de ce procédé dans l'univers des semiconducteurs a pris place dans les années 1980. Depuis, les matériaux polis ont énormément évolué, répondant aux besoins de l'industrie quant à la diminution de tailles et l'amélioration des propriétés (électriques surtout). Cette loi est empirique, et n'explique pas les phénomènes physicochimiques sous-jacents. Le principe du CMP (Chemical Mechanical Polishing, polissage mécano chimique) est de venir transformer par une action chimique la surface qu'on veut polir, et ensuite enlever cette surface transformée par abrasion mécanique. Notre étude porte sur la compréhension du phénomène d'enlèvement de matière et sur sa modélisation, dans le polissage mécano chimique de surface de cuivre. Pour cela, nous avons mis en place un dispositif expérimental plus simple et moins coûteux que les machines de polissage utilisées en ligne de production. Nos échantillons sont des carrés de 5cm2 découpés dans les tranches de 20 cm de diamètre. Ils sont placés sur le tissu de polissage (pad) qui est en rotation sur lui-même, et sur lequel sont amenés les liquides de polissages (slurries) contenant de l'oxydant, du BTA, du surfactant, de l'eau et des particules abrasives. On applique une pression sur le porte-échantillon. La couche superficielle de cuivre est transformée sous l'action des oxydants présents dans les slurries. Le cuivre se transforme en oxyde de cuivre (Cu2O), qui a des propriétés mécaniques et physiques différentes. C'est justement ces différences qui vont rendre plus facile l'enlèvement de la couche d'oxyde par rapport à la couche de cuivre. Les particules abrasives en solution sont à l'origine de l'enlèvement de matière à proprement dit. Elles viennent enlever un petit volume de la surface, dépendant de leur dimension, leur enfoncement et leur vitesse. Par ailleurs, on peut relier leur enfoncement à la pression qu'elles subissent. Finalement, notre modélisation aboutit à une expression dans laquelle la vitesse d'attaque (vitesse d'enlèvement de matière) est proportionnelle au produit Pq.V , avec P la pression, V la vitesse de polissage et q un exposant égal à 1, 19, et dépendant de la portance du tissu de polissage et de la profondeur d'indentation des particules dans la couche d'oxyde de cuivre. La couche d'oxyde n'est pas toute enlevée à chaque interaction de la surface avec une particule abrasive, cela va dépendre de l'épaisseur de cette couche. Cette épaisseur dépend de la durée entre deux interactions successives, durée qui permet l'action de la chimie, et donc la formation de la couche d'oxyde. Par ailleurs, de faibles concentrations en oxydant donnent des faibles épaisseurs et des fortes concentrations des épaisseurs plus importantes. La vitesse d'attaque du cuivre atteint un palier pour des concentrations en oxydant supérieures à 20 g/L : les particules abrasives ne peuvent pas enlever plus qu'un volume maximal dépendant de leur indentation maximale. Les morceaux d'oxyde de cuivre arrachés de la surface se retrouvent sous forme de débris englobés dans des micelles de surfactant, et sont évacués. Le CMP est utilisé pour aplanir les surfaces. Pour des motifs profonds, le pad ne touche pas le fond des motifs et l'enlèvement ne se fait que dans les parties hautes. Ensuite, à partir d'une marche DX, qui dépend de la géométrie, de la pression et des propriétés élastiques du pad, il y a contact partout sur le wafer et l'enlèvement de matière va dépendre de la hauteur de la marche. On aboutit à une expression en exponentielle décroissante, qui se retrouve très bien dans l'expérience. On a cherché également à expliquer comment se déroule le surpolissage, mais nos équations, bien que donnant les bonnes allures, nous donnent des valeurs bien trop importantes par rapport aux essais. La difficulté de la modélisation vient principalement de la présence d'un nouveau matériau, le tantale, dont on connait mal le processus d'enlèvement. Finalement, notre modélisation explique bien les processus d'enlèvement de matière et d'aplanissement.

Dans la fabrication de lentilles asphériques pour la photolithographie, l'étape delissage est critique. C'est aujourd'hui le seul procédé qui peut corriger les défauts de hautesfréquences spatiales responsables de diffusions parasites, de diminutions de transmittance etde contraste. Cette opération doit préserver la forme asphérique basse fréquence tout enlissant les défauts de hautes fréquences. Un tel comportement peut être obtenu pour des outilscombinant une couche continue flexible pour le suivi basse fréquence et une couche de poixfractionnée pour le lissage de défauts hautes fréquences. Les buts principaux de cette étudesont de prédire l'efficacité de lissage et le suivi de forme de différents outils et ensuite dedéterminer l'outil permettant le meilleur compromis. A cette fin, un modèle multi-échelles estdéveloppé. A l'échelle de l'outil entier, une étude paramétrique par éléments finis permet dedéterminer les caractéristiques de la couche flexible ainsi que la force appliquée optimale afind'obtenir l'homogénéité de la pression à l'échelle de la forme asphérique globale. A l'échelle dela couche de poix, la Méthode par Eléments Discrets est utilisée pour investiguer l'interfaceoutil-pièce. Un modèle basé sur le concept de la poutre cohésive viscoélastique est développé,prenant en compte la réponse fréquentielle de la couche de poix. La comparaison avecl'Analyse Mécanique Dynamique montre la capacité de la DEM à modéliser le comportementviscoélastique. L'opération de lissage est ensuite modélisée par DEM et analytiquement. Lesdonnées expérimentales obtenues par la méthode de la Densité Spectrale de Puissancemettent en évidence l'impact des propriétés de la poix sur l'efficacité de lissage. Lacomparaison entre les résultats numériques et expérimentaux montre que le modèle DEMdonne des résultats prometteurs pour la modélisation du lissage de défauts.

La valeur ajoutée du laser dans le traitement de la parodontite chronique est encore sujette à controverse et reste à prouver. Le but de cette étude est de vérifier le bénéfice de la combinaison des lasers Nd : YAG et Er : YAG utilisés conjointement au surfaçage radiculaire en comparaison avec le traitement conventionnel de la parodontite chronique. Méthode : 12 patients atteints de parodontite chronique sévère furent recrutés. Les dents du côté gauche et droit furent aléatoirement répartis dans le groupe test (traitement avec le laser suivi d’un surfaçage radiculaire) et le groupe contrôle (surfaçage radiculaire seul). Les signes cliniques de l’inflammation, la profondeur de sondage, le saignement au sondage, le niveau d’attache clinique, et la récession gingivale furent comparés à 8 semaines et 6 mois. Résultats : amélioration significative des signes cliniques de l’inflammation, de la profondeur des poches parodontales, du saignement au sondage et de la perte d’attache, pour chacun des traitements. Cependant, aucune différence significative ne fut remarquée entre les deux types de traitement offert. Conclusion : dans les limites de cette étude, l’ajout du laser au traitement de surfaçage conventionnel n’a pas démontré d’avantage significatif lorsque comparé au traitement de surfaçage conventionnel seul. / The exact added value of the laser in the non-surgical treatment of chronic periodontitis is still controversial and remains to be proven. The purpose of this study is to evaluate the benefit of Nd: YAG and Er: YAG lasers combined used in conjunction with root scaling compared to conventional treatment of chronic periodontitis. Method: 12 patients with severe chronic periodontitis were recruited. The left and right sides were randomly distributed in the test group (laser treatment followed by root scaling) and the control group (root scaling only). Clinical signs of inflammation, probing depth, bleeding on probing, level of clinical attachment, and gingival recession were compared at 8 weeks and 6 months. Results: Significant improvement in clinical signs of inflammation, periodontal probing depth, bleeding, and loss of attachment was observed for each treatment. However, no significant difference was noticed between the two types of treatment offered. Conclusion: Within the limits of this study, the addition of the laser to the conventional root scaling did not demonstrate a significant advantage when compared to the conventional surfacing treatment alone

Ce mémoire est le résultat d'un projet de fabrication de transistors monoélectroniques (SET). Ces dispositifs, fabriqués pour la première fois à la fin des années quatre-vingt, permettent d'observer le passage d'un nombre discret d'électrons entre deux électrodes. À température ambiante, le fonctionnement des transistors n'est pas garanti, et nécessite généralement des composantes de taille nanométriques. Autrefois vus comme de potentiels remplaçants aux transistors MOSFET dans les circuits intégrés, les SET ont vu le consensus général quant à leur application migrer vers les applications-niche, et vers une intégration hybride SET-CMOS. On présente ici une méthode de fabrication basée sur un procédé damascène développé par Dubuc et al .[10][l1]. Les résultats obtenus antérieurement ont démontré que des transistors ainsi fabriqués atteignent des températures maximales d'opération de 433K. Par contre, la fabrication fait appel exclusivement à la lithographie par faisceau d'électrons. Si cette technique permet de définir des motifs de très petite taille, elle est néanmoins relativement lente pour l'écriture de motifs de plus grande taille tels que des pistes de contact électrique. Les motifs sont lithographies directement dans le SiO[indice inférieur 2], qui est une électrorésine à très haute résolution, mais qui demande des doses d'expositions très élevées, ralentissant davantage le procédé. De plus, les transistors utilisent l'arrière de l'échantillon en lieu de grille de contrôle, ce qui fait qu'il est impossible de contrôler individuellement les transistors. Le projet de recherche propose une plateforme pour la fabrication de SET damascène par lithographie hybride. Le but est de prendre avantage à la fois de la rapidité et de la production en lot de la photolithographie, et de la capacité d'écriture de composantes de taille submicronique de l'électrolithographie. On propose également l'ajout d'une grille individuelle auto-alignée et la migration vers la gravure plasma du diélectrique SiO[indice inférieur 2] avec un masque d'électrorésine en PMMA. Ces changements demandent la conception d'un photomasque comprenant les parties des dispositifs qui sont d'assez grande taille pour être fabriquées en photolithographie. Le design de deux dispositifs-test est également proposé. Ces dispositifs servent à caractériser les couches métalliques employées, les caractéristiques électriques des transistors et les paramètres de fabrication. La réalisation de la plateforme a permis l'accélération du rythme de production des dispositifs, tout en établissant un point de départ pour des évolutions futures. Le procédé de fabrication incluant une grille de surface auto-alignée a également été montré avec succès. Des problèmes de polissage et de dépôt par soulèvement de couches métalliques ont empêché la réalisation de dispositifs complets et fonctionnels électriquement pendant la durée du projet.

Le polissage mécano-chimique (CMP) en raison de spécifications sévères, telles que l‘aplanissement de la surface à ± 5 nm, est devenu un enjeu crucial pour le développement des nœuds technologiques 14 nm et au-delà. Les méthodes actuelles de caractérisation de la topographie, limitées en termes de taille de surface analysée, évaluent l'efficacité des procédés sur des structures nommées boites de mesure. Ces structures mesurent 100 µm x 50 µm et sont situées entre les circuits intégrés. Elles sont donc non représentatives de la topographie de la puce et, de ce fait, des procédés de métrologie topographique de la puce sont requis. Dans un premier temps, nous montrons que la microscopie interférométrique est capable de caractériser la nano-topographie sur des distances centimétriques avec une résolution latérale micrométrique. La caractérisation par microscopie interférométrique de la nano-topographie induite par les procédés de CMP montre que les méthodes actuelles fournissent des valeurs topographiques non représentatives de la puce. Une méthodologie associée à ce nouveau type de caractérisation est proposée et discutée. Dans un deuxième temps, nous montrons que la diffusion de la lumière permet un contrôle rapide (trois minutes par plaques) et non destructif de variations nanométriques de la topographie de grilles de quelques dizaines de nanomètres de large sur toute la plaque. / Chemical Mechanical Polishing (CMP), because of narrower specifications, as surface planarization at ± 5 nm, is becoming a critical process for the development of the 14 nm technology node and beyond. Habitual topographic characterization techniques, limited in acquisition area, appraise processes efficiency through structures called test boxes. Those structures have a size equal to 100 µm by 50 µm and they are located, in the scribe lines, between the chips. Consequently, they are not representative of the die level topography and die level topographic metrology processes are required. In a first time, we show that interferometric microscopy is able to characterize nano-topography over centimetric distances with micrometric lateral resolution. Interferometric microscopy characterization of CMP processes induced nano-topography demonstrates that usual methods provide non representative die level topography values. A new characterization kind related methodology is proposed and discussed. In a second time, we show that diffused light measurement allows fast (three minutes/wafer) and non-destructive control of gate nano-topography variations for pattern widths of some tenths of nanometer.