ساخت دستگاه SEM برای تصویربرداری سه بعدی از اجسام 10 نانومتری

محققان بخش مترولوژی موسسه ملی استاندارد و فناوری آمریکا (NIST) با همکاری شرکت اینتل موفق به ساخت میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) شدند که امکان تصویربرداری سه بعدی از اجسامی در حد 10 نانومتر را فراهم می‌کند.

پژوهشگران NIST آمریکا ابزاری برای شناسایی و تصویربرداری سه بعدی از اجسام بسیار کوچک در حد 10 نانومتر ساختند. این گروه با ترکیب یک سیستم مدل‌سازی سه بعدی با میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) موفق به ابداع این روش شدند.
SEM دستگاهی است که در علوم و صنایع مختلف استفاده می‌شود زیرا توانایی تصویربرداری از ساختارهای مختلف را دارد. شکل و ابعاد ساختارها اهمیت زیادی دارد برای مثال برای ساخت ICها و نانوساختارها، اطلاع از جزئیات نمونه اهمیت زیادی دارد. این دستگاه SEM می‌تواند با قدرت تفکیک کمتر از یک نانومتر اطلاعات ساختاری نمونه را به کاربر ارائه دهد. دستگاه‌های SEM مختلفی در بازار وجود دارد که می‌تواند با چنین قدرت تفکیکی تصویر ایجاد کند؛ مزیت این دستگاه جدید آن است که با قدرت تفکیک بالا اطلاعات مفیدی از هر سه بعد یک نمونه ارائه می‌کند.
برای ساخت چنین میکروسکوپی دو چالش اصلی وجود دارد؛ اول دقت در اندازه‌گیری و دوم تفسیر نتایج. در واقع حرکت نمونه و پرتو الکترونی می‌تواند کیفیت تصاویر را کاهش دهد، از سوی دیگر برای به‌دست آوردن نتیجه مناسب به یک مدل‌سازی دقیق نیاز است.
برای حل این مشکل محققان یک مدل‌ بسیار دقیق برای ایجاد تصویر سه بعدی ارائه کردند که برای اولین بار امکان تصویربرداری از یک ساختار 10 نانومتری را فراهم می‌کند. این برنامه قادر به اصلاح انحراف‌های ایجاد شده در اثر حرکت پرتو الکترونی و نمونه است. همچنین با استفاده از یک روش مبتنی بر شبیه‌ساز مونت کارلو تصویر دو بعدی به تصویر سه بعدی تبدیل می‌شود.
این اولین‌ باری است که تصویر سه بعدی دقیقی در مقیاس 10 نانومتر از نمونه با استفاده از SEM ترسیم می‌شود، به‌طوری که می‌توان ساختمان یک IC را به‌صورت سه بعدی به تصویر کشید. این گروه برای تست نتایج به‌دست آمده از این میکروسکوپ، تصویر گرفته شده از یک IC با این SEM را با تصویر TEM همین IC مقایسه کردند. تفاوت میان دو تصویر کمتر از یک نانومتر، در حد چند اتم، بود.
والدار از محققان این پروژه می‌گوید: در حال حاضر هیچ روش تک مرحله‌ای وجود ندارد که بتواند تمام این اطلاعات را یکجا در اختیار کاربر قرار دهد، اما این SEM در یک مرحله می‌تواند اطلاعات سه بعدی در مقیاس‌های بسیار پایین در اختیار کاربر قرار دهد.
این پروژه با همکاری شرکت اینتل انجام شده‌است.