@ 2015.08.29 , 14:33

能看清原子的新型EUV台式显微镜

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可见光的波长是400~700纳米,我们现在的一般工具都没办法观察到纳米级别的物体。目前我们是用扫描电子显微术(SEM)和原子力显微术(ATM)合作形成能让肉眼看清的纳米级图像。但这些工具相对于新型埃米级(1/10纳米)显微镜都不算什么,它基于极端紫外线光刻(EUV)的飞秒脉冲原理能有更大前景。

这一惊人突破是半导体研究科研公司(Semiconductor Research Corporation,以下简称SRC)赞助,科罗拉多大学物理与电气学、计算机工程学教授Margaret Murnane和Henry Kapteyn研究发明的EUV显微镜。

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SRC纳米材料制造与工艺主任Kwok Ng告诉记者:“SRC对这个成果非常满意,我们一般很难想象观察一个1/10纳米的物体是什么样子的,但是EUV台式显微镜会成为行业内的一大福音。”

SEM和ATM都是又大又重的器械,而且自带专用桌面,而EUV显微镜可以在实验室桌面等地方放置,易挪动甚至可以放进橱柜里。而且还能做出超高对比度的图像,照片清晰度堪比高分辨率的可见光摄像机。

EUV显微镜的工作原理是用30纳米光源照射反射模式的显微镜中把波长提高到超谐波,40~80纳米的横向分辨率,曝光时间约1分钟。Murnane和Kapteyn还试过用10飞秒的时间分辨率来启用纳米系统拍摄影片。

整个过程的主要秘诀是用相干的EUV光,不像在光刻技术上使用时用的全方位泛光。通过利用EUV激光器的飞秒脉冲,研究员们希望EUV显微镜不仅要能呈现微小物体的像,还要能适配存储器和医疗器械技术。

他们需要做一个计算机算法把EUV激光器飞秒脉冲扫描出的物体散射光图像重建,未来还计划把30纳米的光束再精简成1纳米,做出次埃米(原子大小)级的分辨率。

Murnane说:“半导体行业需要不断改进成像系统,推进摩尔定律进程并促进纳米技术在医学上的贡献,从眼部手术到测量化学反应速度和个体对化学品的敏感度等等,都会成为纳米技术的发展动力。”

化学、材料学和生物学的许多样品的焦距都是无序打乱的,几乎不可能让光学、电子和X射线融合到一个设备中形成多功能机。但是EUV显微镜的飞秒脉冲能打通它们之间的障碍,成像速度也足够观察化学及其他反应的过程。

Kapteyn说:“EUV这样的光束扫描能用于瑕疵检测或是生产制造业的内嵌工具。高对比度、多领域、实时成像的功能电路和纳米系统将推进制造业进入新时期。”

现在已经制成的EUV显微镜可以从40纳米的光源中产生第27次谐波,如果改进到1纳米,谐波将升高至5000次。

本文译自 EE Times,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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