ARCNL 的研究人员找到了一种方法，可以使用光感应的高频声波检测埋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行业，例如晶圆对准。研究人员还揭示了以前从未研究过的光声学中有趣的新现象。他们的结果发表在《物理评论应用》上。第一作者斯蒂芬爱德华成功捍卫了他的博士学位。6 月 18 日在阿姆斯特丹大学讨论这个主题。

在最先进的计算机芯片和组件的生产中，纳米光刻机在晶片上打印了几层纳米尺寸的结构。为确保各层准确对齐，晶圆包含光栅线，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必不可少的，但它们会被埋在许多材料层之下。因为这些层通常是不透明的，所以很难用光来找到标记并对准机器，”斯蒂芬·爱德华说，他是他的博士生.D. ARCNL 光物质相互作用小组的研究。

许多对光不透明的材料确实会传输声波，这可用于可视化下面的内容。小组负责人 Paul Planken 说：“大多数人在医疗情况下都熟悉这一点。超声镜使用高频声波，在体内不同组织的界面反射。反射的声波转换为电信号以创建一个图像。虽然这种方法包含了对大多数医学应用来说足够的细节，但对于纳米光刻中的精确对准来说，它的细节还不够详细。可以用回波方法辨别的特征的大小与频率成反比。所以能够为了观察带有声音的纳米级结构，我们需要更高频率的声波。”

Planken、Edward 和合著者知道，来自激光的短光脉冲可以在不透明材料中诱发这种高频声波。“这有点像敲门，这会导致声波传播到门的另一侧，”爱德华说。“在我们的实验中，激光的高能量‘敲击’会在不透明材料中产生声波。”

在医疗应用中，穿过材料的声波被材料内部的界面反射，导致波返回表面。刚开始时，研究人员不确定这个信号是否包含足够有用的信息。Planken 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反射，我们最终会得到一个完全混乱的声波。但事实证明，薄介电层的堆叠就像一个厚层，因为各个层比声波的波长更薄。所以声波 直奔我们想要看到的掩埋光栅线。”

声音在光栅上反射。由于光栅不是平面，而是有周期性的波谷和波峰，波谷发出的声音比波峰发出的声音稍晚到达表面。“声波到达表面时会引起原子的很小位移，从而导致光栅的副本出现在表面上，”爱德华解释说。“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。”

既然他们已经证明可以检测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。Planken 说：“我们的结果不仅揭示了光声学中以前没有研究过的有趣特征，而且还为纳米光刻中的实际问题提供了一个有前景的解决方案。对于工业应用，我们应该优化系统以获得更强的信号，更快、更稳健。但我们也希望加深对信号中所有效应的理解，并找出我们方法的局限性，例如通过尝试辨别光栅 与彼此非常接近的线条。”