Eftersom datorchips och andra elektroniska enheter fortsätter att krympa i storlek, de blir allt känsligare för kontaminering. Dock, att upptäcka en vattenfläck i nanoskala på ett fönster är otroligt utmanande. Det är väsentligt, fastän, eftersom dessa nästan osynliga defekter hos dessa komponenter kan störa korrekt funktion.

Forskare vid National Institute of Standards and Technology (NIST) har nu anpassat en billig optisk metod för att undersöka formen på små föremål så att den kan upptäcka vissa typer av nanoföroreningar som är mindre än 25 nanometer (nm) på höjden - ungefär storleken av ett litet virus. Tekniken skulle lätt kunna införlivas i tillverkningsprocessen för halvledarenheter, sa NIST-forskaren Kiran Attota.

På NIST, Attota hjälpte till att banbryta metoden, känd som Through-Focus Scanning Optical Microscopy (TSOM), ca 15 år sedan. TSOM förvandlar en konventionell, billigt optiskt mikroskop till ett kraftfullt tredimensionellt formmätningsverktyg på nanometerskala. Istället för att spela in en singel, skarp bild när ett prov ligger på ett fast avstånd från linsen, mikroskopet tar flera ur fokus, tvådimensionella bilder, var och en med provet på olika avstånd från instrumentet och belysningskällan. (Kollektivt, dessa bilder innehåller mycket mer information än en enskild bild i fokus.)

En dator extraherar sedan variationen i ljusstyrka – den så kallade ljusstyrkeprofilen – över varje bild. Varje ljusstyrkeprofil är olika eftersom för varje bild, provet befinner sig på ett annat avstånd från ljuskällan. Genom att kombinera dessa tvådimensionella profiler, datorn konstruerar en fint detaljerad, tredimensionell bild av provet.

Verkligen, Attota och hans kollegor utvecklade ursprungligen tekniken för att registrera den fullständiga tredimensionella formen av små föremål, att inte upptäcka nanoföroreningar. Men genom att optimera både ljuskällans våglängd och inriktningen av mikroskopet, teamet producerade TSOM-bilder med den höga känslighet som krävs för att avslöja närvaron av nanokontaminanter i ett litet urval av halvledarmaterial.

Eftersom den optimerade TSOM-metoden inte kräver dyr utrustning och kan avbilda prover i realtid, tekniken är redo att användas av tillverkare, Attota noterade.

Denna berättelse är återpublicerad med tillstånd av NIST. Läs originalberättelsen här.