超精确的传感器能生产芯片？

 电气工程师Stefanos Andreou建造了一种传感器，其精确度小于原子大小。为了使计算机速度更快，您需要更小的芯片。出生于塞浦路斯的博士生斯特凡诺斯·安德鲁(Stefanos Andreou)建造了一个传感器，可以测量小于原子宽度的形变。芯片机械制造商ASML也许可以使用这项技术来提高其机器的精度。

使用ASML的最新机器，可以生产出计算机芯片，其细节尺寸不超过几纳米。当您考虑到一毫米内可以容纳一百万纳米时，这绝非易事。像这样的芯片上的电路是使用光刻技术生产的：借助紫外线将图案蚀刻到硅片上。由于芯片生产需要在彼此之上堆叠多个图案，因此硅片(更好地称为晶圆)的定位非常精确。

博士候选人史蒂芬诺斯·安德鲁(Stefanos Andreou)解释说，即使是最轻微的晶片变形也会引起问题。“这些晶片实际上非常坚硬，但是由于它们以如此高的速度移动，它们受到重力的作用使它们略微变形。对这种变形的测量使ASML可以以某种或其他方式对其进行补偿，然后打开增加了生产甚至更小的芯片的可能性。” 这促使塞浦路斯人奉献他的博士学位。致力于设计一种基于玻璃纤维的特殊传感器，该传感器能够测量每米大约1纳米的变形。

非凡的准确性

这种超高精度传感器的原理是，可以以非常高的精度测量激光频率的偏差(一种被称为“光纤布拉格光栅”的原理)，这种玻璃纤维经过了多种处理，对于非常特定的颜色(读取：频率)的光变得不透明。这个谐振频率，因为它被称为依赖于到其中纤维被拉伸的程度。

因此，安德鲁解释说，将光纤布拉格光栅(FBG)应用于切屑机中的运动部件，可以用作衡量晶圆变形的指标。在硕士生Roel van der Zon的协助下，他本人现在是一名博士学位。在瓦伦西亚的候选人中，安德烈(Andreou)在实验室中测试了基于这种FBG传感器的测量系统。“实际上，ASML需要数十个这样的传感器，但这没问题：它们可以廉价生产并且几乎没有重量。”

这位博士研究生渴望指出，他们达到的每米5纳米的精度意味着在传感器本身(长度只有几厘米)中，可以测量几十个皮克的变形。“那比原子的直径还小!” 然而，在达到这种不可能的准确性之前，必须解决许多问题。

温度

首先，需要先进的稳定技术来确保由安德烈(Andreou)进行研究的光子集成研究小组的子公司Smart Photonics生产的光子芯片产生的激光具有正确的频率。但是，最大的挑战也许是这样一个事实，即传感器的共振频率不仅取决于变形，还取决于温度。“这种影响实际上要大得多，”安德鲁解释说。“当温度变化千分之一摄氏度时，会导致测量偏差，相当于每米变形十纳米。”

为了补偿不可避免的温度波动，安德烈(Andreou)将用于测量的激光分为两个分量：“对于每个分量或偏振态，光纤在温度和谐振频率之间显示出不同的关系。” 这抵消了温度的影响，从而可以非常精确地确定变形。据该博士生说，其准确度是过去的十倍。“一旦系统得到充分优化，就应该可以对此进行改进。”

但是，塞浦路斯人本人不再专注于这一挑战。他现在是代夫特大学的博士后。“ ASML提供了我项目中使用的一些设备，现在正在进行ASML的后续项目。因此，我的工作正在继续进行。”