Onderzoekers van Arcnl en Amolf, in samenwerking met ASML, hebben een nieuwe optische meetstrategie ontwikkeld die de precisie van nanoschaalmetingen aanzienlijk verbetert. De techniek maakt gebruik van zogenoemde metasurfaces – gestructureerde arrays van nanodeeltjes die met licht interageren – en verlegt de focus van kleur- naar richtingsanalyse van verstrooid licht. Dit maakt het mogelijk om subtielere verstoringen aan oppervlakken waar te nemen.
Traditionele metasurface-sensoren vertrouwen op spectroscopie, waarbij veranderingen in de kleur van verstrooid licht worden geanalyseerd om fouten of structurele afwijkingen op te sporen. Het Arcnl-team onderzocht echter Fourier-scatterometrie: een methode die in kaart brengt hoe licht in verschillende richtingen verstrooit na reflectie op een verstoorde metasurface. Hun belangrijkste inzicht: zelfs verplaatsingen op nanometerschaal leiden tot meetbare veranderingen in het hoekpatroon van het verstrooide licht.
Door beide methoden onder identieke omstandigheden te vergelijken, toonden de onderzoekers aan dat Fourier-scatterometrie bijna tien keer gevoeliger is bij gebruik van hetzelfde aantal fotonen. De techniek haalt tot een orde van grootte meer informatie uit een meting door niet alleen naar kleur, maar ook naar richting te kijken. Dat maakt het mogelijk om verschuivingen op nanoschaal nauwkeuriger te detecteren.
Deze conclusie biedt perspectief op toepassing in de halfgeleiderindustrie, waar vroege detectie van procesvariaties essentieel is. ‘Onze resultaten tonen aan dat metasurfaces die ontworpen zijn om licht in specifieke richtingen te verstrooien, meer kunnen onthullen over minieme verstoringen dan op kleur gebaseerde methoden,’ zegt Amolf-groepsleider Femius Koenderink. De aanpak opent ook de deur naar geavanceerdere sensoren en kan ook elders in het sensoronderzoek navolging krijgen.
