2015 Fiscal Year Annual Research Report
超高精度光ナノグリッド基準と光絶対スケールコムの創出が拓く精密光計測フロンティア
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15H05759
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高 偉 東北大学, 工学研究科, 教授 (70270816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 裕樹 東北大学, 工学研究科, 准教授 (70606384)
伊東 聡 東北大学, 工学研究科, 助教 (00624818)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 超精密計測 / 生産工学 / 加工学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，独自のマルチビーム干渉光学系と新たな偏光変調制御法の開発によって，サブマイクロメートルピッチ高安定光ナノグリッド基準を従来より一桁高い精度と効率で製作できる2軸光干渉リソグラフィ加工システムを提案するとともに，ナノグリッド基準の平面度と2軸ピッチ誤差を評価用レーザ干渉形状測定機の誤差から分離して短時間で超高精度に評価する誤差分離型一括自律校正法を提案し，大面積に渡って高精度に保証した光ナノグリッド基準を活用して，多軸光計測法を創出することによって，超精密光計測学のフロンティアを拓くことを研究の目的としている．
本年度は，マルチビーム2軸干渉グリッド定在波一括転写システムを開発するとともにその基本特性を実験的に評価し，提案手法の実現可能性についての検証を行った．
システム開発にあたっては，まず，レーザ波面三分割光学系を設計した．XYグリッドのピッチがXY方向においてそれぞれ独立に設定できるよう工夫するとともに，各レーザ波面の偏光方位をそれぞれ独立に制御する偏光変調制御システムを光学系に組み込み，歪成分のない高精度XYグリッド定在波の生成を試みた．さらに，大面積2軸干渉グリッド定在波を高安定に生成するため，HeCdレーザ光源からの光を空間フィルタで成形し，特注の大型コリメートレンズでビーム径を拡大するビームエキスパンダー機構を設計・試作した．
実験では，試作したマルチビーム2軸干渉グリッド定在波一括転写システムによる大面積レジストパターン生成を試みた．ピッチ間隔独立設定機構および偏光変調制御システムを用いた光学系の最適化設定，および露光・エッチング時間の最適化を行って最適条件を見出すとともに，目標である100mm×100mmの大面積パターン転写に成功した．さらに，転写したパターンの3次元微細形状を解析し，全面に渡り均一なパターンが得られていることを確認した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は研究実施計画の項目に沿って研究を実施し，予定の項目をすべて完成し，設定した目標を達成したからである．
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| Strategy for Future Research Activity |
実施計画のとおりに実施する予定である．
2年目となる28年度は，前年度に試作した光ナノグリッド基準の自律校正に取り組む．
まず，恒温室に設置したﾚｰｻﾞ干渉形状測定機上でXY光ﾅﾉｸﾞﾘｯﾄﾞ基準の自律校正ｼｽﾃﾑを構築する．システム設計にあたっては，複数の１次回折光波面を測定するために，測定機を波面に合わせて回転させる代わりに，ｸﾞﾘｯﾄﾞ基準を測定機の光軸に合わせて回転させる工夫を施す．
次に，製作した100mm四方の光ﾅﾉｸﾞﾘｯﾄﾞ基準を自律校正し，そのZ平面度とXYﾋﾟｯﾁ誤差及び干渉形状測定機の参照鏡誤差を分離して求める．実施にあたっては，演算アルゴリズムを構築し，シミュレーションによりその妥当性について検証した後，光ナノグリッド基準の自律校正を行う．また，ﾚｰｻﾞ測長機を用いた１軸校正ｼｽﾃﾑを構築し，それぞれXとY方向に複数ﾗｲﾝの真直度誤差とﾋﾟｯﾁ誤差を測定し，それらの結果との比較から平面度誤差とﾋﾟｯﾁ誤差の絶対校正精度の検証を行う．
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[Presentation] Measurement technologies for precision positioning2015
Author(s)
W. Gao, S.W. Kim, H. Bosse, H. Haitjema, Y.L. Chen, X.D. Lu, W. Knapp, A. Weckenmann, W.T. Estler, H. Kunzmann
Organizer
The 65th General Assembly of CIRP, the International Academy for Production Engineering (CIRP 2015)
Place of Presentation
Capetown, South Africa
Year and Date
2015-08-23 – 2015-08-29
Int'l Joint Research
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