Vill förbättra bildanalyser av nanostrukturer

Idag kan man tillverka strukturer med extremt små storlekar, i nanometerskalan, något som varit avgörande för exempelvis miniatyriseringen av datachips. Med dagens teknik kan man inte enkelt ta bilder av och kontrollera nanostrukturer utan avancerad utrustning eller storskaliga anläggningar. Genom att manipulera en laserkälla vill Anne-Lise Viotti skapa extrema UV-ljuspulser som kan lösa det problemet.

I hennes nya forskningsprojekt Nya ickelinjära optiska plattformar för avancerade material vill hon bidra till bland annat bättre kontrollfunktioner för halvledarindustrin.
– Vid tillverkning av halvledarkomponenter med nanostrukturer är det i dag inte möjligt att kontinuerligt och icke-destruktivt kontrollera att de avsedda nanostrukturerna och ledarna har bildats korrekt. I stället görs stickprov som analyseras genom destruktiv provning, vilket innebär att många defekter upptäcks först vid sluttestning och leder till resursförluster.

Enklare hantering
Det går inte att ta bilder av nanostrukturer med ett konventionellt ljusmikroskop. I stället används elektroner som frigörs från nanostrukturernas yta efter lämplig belysning med ultrasnabbt ljus för att skapa bilder. Händelseförloppet man vill undersöka sker också mycket snabbt, inom några femtosekunder (10^-15 sekunder). Det enda sättet att ta ögonblicksbilder är att använda laserpulser med femtosekunders (eller ännu kortare) varaktighet, som fungerar som en kamerablixt.
– I stora laboratorier som MAX IV kan sådant göras, men det är kostsamt och tidskrävande. Mitt mål är att ta fram en mindre enhet som baseras på en industrilaser och som man kan använda i ett vanligt laboratorium. Det kommer inte att täcka alla intressanta våglängdsområden, men det räcker för många tillämpningar som exempelvis löpande kontroller i datorchipstillverkning.

Effektivare process
Genom att manipulera laserkällan kan Anne-Lise Viotti skapa en mer effektiv växelverkan mellan ljuset och ett gasmedium via hög övertonsgenerering, en process som belönades med Nobelpriset i fysik 2023, vilket i sin tur kan generera extrema UV-ljuspulser som belyser nanostrukturen.
– På det sättet kan vi titta på nanostrukturer både snabbare och skarpare. Traditionella metoder för manipulering av laserkällor sker i ett flertal steg. Mitt mål är att minska antalet steg och därmed effektivisera hela processen.