纳米光刻高级研究中心 飞秒泵浦激光“敲打”不透明材料(1)，导致高频声波穿过层(2)，直到它到达掩埋的光栅线
声波在光栅处被反射，并作为光栅形状的波传播回来(3)
当该波撞击表面(4)时，可以从飞秒探测激光的衍射信号中检测光栅形状的变形
学分:纳米光刻高级研究中心 ARCNL的研究人员已经找到了一种方法，利用光诱导的高频声波来检测隐藏在多层不透明材料下的纳米结构。
他们的发现可以应用于半导体制造业，例如晶圆对准
研究人员还揭示了光声学中有趣的新现象，这些现象以前从未被研究过
他们的结果发表在《应用物理评论》上
第一作者斯蒂芬·爱德华成功地捍卫了他的博士学位
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6月18日在阿姆斯特丹大学
在最先进的计算机芯片和部件的生产中，纳米光刻机在晶片上印刷几层纳米尺寸的结构
为了确保各层精确对齐，晶片包含光栅线，作为标记，告诉机器在哪里打印
“虽然对准标记在纳米光刻中是不可或缺的，但它们会被埋在许多层材料下面
因为这些层通常是不透明的，所以很难用光来找到标记和对准机器，”斯蒂芬·爱德华说，他完成了他的博士学位
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澳大利亚国家实验室光-物质相互作用组的研究
许多对光不透明的材料确实会传播声波，声波可以用来观察下面的东西
小组组长保罗·普兰肯说:“大多数人在医疗情况下对此都很熟悉
回声镜使用在体内不同组织界面反射的高频声波
反射的声波被转换成电信号以产生图像
虽然这种方法对于大多数医学应用来说包含了足够多的细节，但是对于纳米光刻中的精确对准来说还不够详细
可以用回声镜方法辨别的特征的大小与频率成反比
所以为了能够看到带有声音的纳米级结构，我们需要频率高得多的声波
" 浮游、爱德华和其他作者知道激光的短光脉冲可以在不透明材料中感应出如此高频率的声波
“这有点像敲门，这会导致声波传到门的另一边，”爱德华说
“在我们的实验中，激光的高能‘敲击’在不透明材料中引发声波
" 在医学应用中，穿过材料的声波被材料内部的界面反射，导致声波传播回表面
当他们第一次开始时，研究人员不确定这个信号是否包含足够的有用信息
普兰肯说，“一开始我有点怀疑，因为声波在到达埋在里面的光栅之前必须穿过这么多层介电材料
如果它们在所有这些界面上反射，我们最终会得到一堆杂乱的声波
但事实证明，薄电介质层的堆叠作为一个厚层，因为单个层比声波的波长更薄
所以声波直接传播到我们想看到的埋藏的光栅线上
" 声音在格栅处反射
由于光栅不是平坦的表面，而是具有周期性的波谷和波峰，来自波谷的声音比来自波峰的声音稍晚到达表面
爱德华解释说:“声波到达表面时，会导致原子发生非常小的位移，从而导致表面出现光栅的副本。”
“当我们用第二个激光脉冲扫描表面时，我们可以测量由这些小位移引起的衍射信号
" 现在，他们已经表明有可能探测到隐藏在不透明材料下的纳米结构，研究人员将进一步研究他们的方法
普兰肯说:“我们的结果不仅揭示了以前从未研究过的光声学的有趣特征，而且为纳米光刻的实际问题提供了一个有希望的解决方案
对于工业应用，我们应该优化系统，以获得更强、更快、更鲁棒的信号
但我们也想增加对我们在信号中看到的所有效应的理解，并找到我们方法的局限性，例如，通过尝试辨别线条非常接近的光栅
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