🔺 مهندسی در مقیاس اتمی: ساخت دستگاهی که انحنای آینه‌ها را بدون لمس کردن تا ۲ نانومتر اندازه می‌گیرد

🔹 در صنایع فوق‌پیشرفته امروزی، از تولید تراشه‌های چندنانومتری پردازنده‌ها گرفته تا آشکارسازهای امواج گرانشی و تلسکوپ‌های فضایی، همه‌چیز به دقت هندسی آینه‌های مقعر وابسته است. دانشمندان در مؤسسه ملی علوم و فناوری صنعتی پیشرفته ژاپن (AIST) دستگاه اندازه‌گیری جدیدی توسعه داده‌اند که می‌تواند بدون هیچ‌گونه لمس فیزیکی، شکل مطلق و انحنای این آینه‌های بسیار حساس را با دقت شگفت‌انگیز ۲ نانومتر اندازه‌گیری کند؛ دستاوردی که در ژورنال Precision Engineering منتشر شده است.

❕ چرا در ساخت تراشه‌های مدرن نمی‌توان از عدسی استفاده کرد؟
در لیتوگرافی فرابنفش فرین (EUV) که برای حکاکی باریک‌ترین مدارهای الکترونیکی در پیشرفته‌ترین چیپست‌های جهان به کار می‌رود، نوری با طول‌موج بسیار کوتاه تابیده می‌شود. این پرتوها به سادگی توسط شیشه عدسی‌ها جذب شده و از بین می‌روند. تنها راه متمرکز کردن چنین نوری، بازتاب آن به کمک آینه‌های مقعر چندلایه و فوق‌العاده صیقلی است. اگر سطح این آینه‌ها حتی به اندازه چند نانومتر (برابر با قطر چند اتم) از فرم طراحی‌شده انحراف داشته باشد، کانون نور برهم خورده و مدارهای نانومتری تراشه معیوب می‌شوند.

🔹 چالش بنیادین در فرآیند ساخت این آینه‌ها، سنجش صحت شکل آن‌ها بود. سطح این قطعات نوری با لایه‌های بسیار حساسی پوشانده می‌شود و تماس پراب‌های فلزی اندازه‌گیری می‌تواند به آن‌ها آسیب بزند. از سوی دیگر، روش‌های لیزری رایج پیشین تنها نوسانات موضعی را اندازه می‌گرفتند و قادر به محاسبه «شکل مطلق هندسی» و شعاع انحنای کل سطح آینه در این ابعاد اتمی نبودند.

❕ دستگاه جدید چگونه بدون لمس، سطح آینه را می‌خواند؟
دستگاه ابداعی پژوهشگران ژاپنی از روش «انحراف‌سنجی روبشی» بهره می‌برد. در این روش، باریکه‌ای نوری به سطح آینه تابانده شده و زاویه پرتو بازتابی در هر نقطه با حسگرهایی چرخان و بسیار دقیق ثبت می‌شود. از روی تغییرات زاویه بازتاب، شیب دقیق هر نقطه و در نتیجه فرم هندسی کامل سطح بازسازی می‌شود. این سامانه توانسته است انحنای آینه‌هایی با ابعاد بزرگ را بدون هیچ تماسی و با خطای باورنکردنی کمتر از چند نانومتر ارزیابی کند.

🔹 این نوآوری یک زیرساخت حیاتی برای نسل بعدی دستگاه‌های نیمه‌هادی، شتاب‌دهنده‌های سنکروترون و رصدخانه‌های فضایی به شمار می‌رود؛ پیشرفتی که ساخت قطعات اپتیکی بی‌نقص را ممکن ساخته و استانداردهای صنعتی در مرزهای فناوری نانو را ارتقا می‌دهد.

[منبع]
🆔 @Science_Focus
#فناوری_نانو #نیمه_هادی #لیتوگرافی #تراشه #مهندسی_دقیق #اپتیک #علم_مواد