動的スペックル照射による2次元表面粗さのインプロセス計測に関する研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01550097
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 吉村 武晃 神戸大学, 工学部, 助教授 (70031127)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 隆雄 神戸大学, 工学部, 教務職員 (90112078) ; 中川 清 神戸大学, 工学部, 助手 (50198032) ; 峯本 工 神戸大学, 工学部, 教授 (60031093)
• Keywords: 表面粗さ計 / 非接触測定 / 動的スペックル照射 / スペックル・コントラスト法 / 縦粗さ・横粗さの分離

Research Abstract

動的スペックル照射による表面粗さ計測を実現するために2つのアプロ-チを同時進行して行った。1つは光学系の適切な選択であり、2種類の粗さを分離検出するための基礎的研究である。他の1つは散乱光の強度変動を安定に高速に検出するための測定装置の試作である。
1.2次モ-メントの画像計測装置の試作
散乱光強度ゆらぎを高速に検出する画像処理装置を新規に製作した。サンプリング時間間隔30ms画素数512×512演算の有効桁数32ビットである。ハ-ド的構成は完成し、有効桁数24ビットまで動作が正常であることが確認できている。
2.2種類の粗さを分離する方法の基礎的研究
(1)動的スペックル照射によるファ-フィ-ルドでの散乱光特性を求めた。その結果、散乱効率は縦粗さ(表面プロフィルのrms値)のみに依存し、回折広がりは横粗さ(表面プロフィルの横相関長)と照射光のコヒ-レンス長とに依存する。このため粗さはスペックル径測定から得られることが分かった。
(2)照射光としてレ-ザ光を一部回転するマルチモ-ド光ファイバに通せば、ほぼ並進運動するスペックルが発生し、粗さ計用の照明光として十分な性能を有することが分かった。
(3)散乱光を観測する光学系として2重レンズ系を用い、瞳関数を変化させて測定すれば、表面の縦粗さと横粗さとを分離して測定できることが分かった。またこの方法では原理的に表面のrms値が0.005〜0.5μmまで測定可能であることも解明できた。

Research Products

• [Publications] 吉村武晃: "Measurements of two roughnessーparameters under the speckle pattern illumination" Optics Communications.
• [Publications] 吉村武晃: "Surface roughness dependences of intnsity correlation function under the speckle pattern illumination" Journal of the Optical Society of America A.