2008 Fiscal Year Annual Research Report
上下振動している微細構造物の高精度3次元形状測定法の開発
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18560247
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
安達 正明 Kanazawa University, 機械工学系, 教授 (50212519)
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| Keywords | レーザ / 光路差測定 / リアルタイム測定 / 干渉顕微鏡 / 振動 / モジュレーション / 3次元形状測定 / 粗面 |
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| Research Abstract |
段差を持つ微細構造物の3次元形状を極めて高精度に測定しようとする場合,白色干渉を使う方法が現在広く用いられる.この方法では被測定物体をほぼ完全な静止状態に保ち,測定ヘッドを物体に数十nmずつ近づけ(もしくは遠ざけ)ながら,その都度,白色干渉像を多数枚取り込む必要がある.この時の移動精度は得られる計測精度に深く関わるため,製造現場などの振動環境下では,この測定法はほとんど使用不可能だった.本研究では白色干渉顕微鏡内に短波長のレーザー光を持ち込み,白色光と同軸で被測定面に照射し,レーザーによる物体の干渉縞を顕微鏡に追加的に装着した56kHzの高速ラインカメラで取り込んだ.この干渉縞をFPGA(Field programmable gate array)で高速処理することで,振動環境下にあっても56kHzで光路差変化をnm精度で計測できるようになった.これを使って数十nmの所定量移動毎に白色光源をフラッシュ(1ms間)点灯し,白色干渉縞を2次元カメラに多数枚取り込む方法により,干渉計に強制的に導入した振幅100nm,周波数10Hzの振動環境下でも,段差を持つ微細構造物の3次元形状を高精度に測定できた.また,測定対象物体が粗面になった場合に用いるべき光路差変化測定法に関しても検討した.細かな凹凸を持つ粗面の場合,光路差変化と共にピンボケで各画素でのモジュレーションやオフセットが大きく変化する.そこで,ESPI(Electronic Speckle pattern Interferometry)の手法の適用を考えた.そしてレーザー干渉画像を2次元カメラで取りこんでラインカメラに相当する線上データを抜きだし,ESPIの手法を適用する実験を種々行い,振動下でも粗面を持つ物体の形状測定を行うための貴重な指針を得た.
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