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2013 Fiscal Year Annual Research Report

次世代高精度ミラー製作のための法線ベクトル追跡型高速ナノ精度形状測定法の開発

Research Project

Project/Area Number 22226005
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

遠藤 勝義  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90152008)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 打越 純一  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (90273581)
Project Period (FY) 2010-05-31 – 2014-03-31
Keywords形状測定 / 高精度ミラー / 非球面ミラー / 法線ベクトル / ナノ精度 / 形状誤差 / 走査型形状測定装置 / 5軸同時制御
Research Abstract

第三世代放射光施設やX線自由電子レーザー、極紫外光リソグラフィー、多くのデジタル映像機器からは、多種多様の形状を持つ高精度ミラー・レンズが要請されている。本研究の目的は、平面から平均曲率半径10mm以下の自由曲面の形状を、測定精度1nm PV以上、スロープエラー0.1μrad以下、測定時間5min/sample以下で測定できる法線ベクトル追跡型高速ナノ形状測定法を開発することである。提案した形状計測法の原理は、レーザーの直進性を活用し、光源から出射されたレーザービームがミラーに反射されて、光源の位置にある検出器の中心に戻るように2軸2組のゴニオメータを制御して、ミラーの任意測定点(座標)の法線ベクトルを測定することから形状を求める。法線ベクトルの測定から形状を求めるため、従来の干渉法と異なり基準面を必要とせず、原理的に測定形状に制限がなく、自由曲面の絶対形状測定が可能になる。
高速ナノ形状測定装置の精度を支配するロータリーエンコーダを国家標準器により絶対校正した結果、不確かさは±0.12μradであり、さらにオンマシン校正でも不確かさに変化が無かった。また、波動光学シミュレーションによって検出器上でレーザー光強度がガウス分布になる光学配置を設計し、平均曲率半径10mmから平面までの形状測定を可能にする光学ヘッドを製作した。そして、校正したロータリーエンコーダと光学ヘッドを搭載した高速ナノ形状測定装置を完成した。
本装置によって、R=100,400mm,1000mm凹球面ミラーとR=47mm基準球、平面ミラー、非球面ミラーの形状を測定した。非球面ミラーの形状測定において、再現性は0.37 nm(標準偏差)、1.60 nm PV(偏差値相当)を最終的に達成した。位相シフトフィゾー干渉計による形状測定と比較すると、それぞれの系統誤差範囲内である±5nm PV以下で一致した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (6 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Three-dimensional surface figure measurement of high-accuracy spherical mirror with nanoprofiler using normal vector tracing method2014

    • Author(s)
      R. Kudo, K. Okuda, K. Usuki, M. Nakano, K. Yamamura, K. Endo
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: vol.85 Pages: 045101-045105

    • DOI

      10.1063/1.4869473

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Profile measurement of concave spherical mirror and a flat mirror using a high-speed nanoprofiler2013

    • Author(s)
      Koji Usuki, Takao Kitayama, Hiroki Matsumura, Takuya Kojima, Junichi Uchikoshi, Yasuo Higashi and Katsuyoshi Endo
    • Journal Title

      Nanoscale Research Letters

      Volume: vol.8 Pages: 231-241

    • DOI

      10.1186/1556-276X-8-231

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Profile measurement of a convex spherical mirror by high-speed nanoprofiler using normal vector tracing method2013

    • Author(s)
      Kenya Okita
    • Organizer
      ASPEN2013
    • Place of Presentation
      Taipei, Taiwan
    • Year and Date
      20131100
  • [Presentation] 法線ベクトル検出型超精密形状測定装置における形状測定再現性

    • Author(s)
      奥田晃平
    • Organizer
      精密工学会2013年度関西地方定期学術講演会
    • Place of Presentation
      大阪工業大学(大阪)
  • [Presentation] 法線ベクトル検出型超精密形状測定法の開発

    • Author(s)
      小嶋拓也
    • Organizer
      2013年度精密工学会秋季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      関西大学(大阪)
  • [Presentation] Development of high-speed nanoprofiler using normal vector tracing method for high-accuracy mirrors

    • Author(s)
      Kohei Okuda
    • Organizer
      SPIE Optifab 2013
    • Place of Presentation
      Rochester, New York, USA.
  • [Presentation] Profile measurement of aspheric mirror using High-Speed Nanoprofiler

    • Author(s)
      K. Okuda
    • Organizer
      International Workshop on Atomically Controlled Fabrication Technology
    • Place of Presentation
      Osaka, Japan
  • [Presentation] 高速ナノ形状測定装置による非球面ミラーの形状測定

    • Author(s)
      徳田有亮
    • Organizer
      2014年度精密工学会春季大会学術講演会
    • Place of Presentation
      東京大学(東京)
  • [Book] 超精密加工と表面科学-原子レベルの生産技術-2014

    • Author(s)
      大阪大学グローバルCOEプログラム 高機能原子制御製造プロセス教育研究拠点/精密工学会超精密加工専門委員会 編
    • Total Pages
      379
    • Publisher
      大阪大学出版会
  • [Remarks] 超精密科学研究センター

    • URL

      http://www.upst.eng.osaka-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2015-05-28  

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