2012 Fiscal Year Annual Research Report
次世代超精密移動ステージ角度誤差計測用高精度3軸レーザオートコリメータの研究
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24360050
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
高 偉 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70270816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 裕樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (70606384)
伊東 聡 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教 (00624818)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 計測 / 角度センサ / レーザ / フォトダイオード / ステージ / 感度 / 反射格子 / 分解能 |
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| Research Abstract |
本研究は,微細格子をレーザ光反射面に用いることによって,従来では測定できなかったローリング角を含めた超精密移動ステージの動的3軸角度誤差が一括検出できる3軸レーザオートコリメータという多軸角度計測の新原理の提案を目的としている.さらに光量検出用シングル素子フォトダイオード(SPD)のエッジ効果を利用した超高感度光位置検出法を合わせて提案することによって,3軸角度誤差を全軸超高感度に一括計測できることを実証する.本年度はセンサの光軸がステージ移動軸に一致するようにステージの外部に設置し,ステージ角度誤差の計測評価を行うためのスタンドアロン型センサヘッドの開発を行った.
まず本測定法の感度に影響を与える要素について,光学シミュレーションから定量的に解析した.その中で特に入射ビーム径と角度計測感度との関係を中心に調査を行い,入射ビーム径を大きくすることによって角度計測感度が向上することを原理的に確立した.その結果を基に,仕様目標を満たす最適な光学系の設計及び試作を行った.実験でも入射ビーム径を拡大し,レンズ焦点面上の光スポットの小径化をすることで角度センサの高感度化を試みた.ギャップが存在しないシングルセルPDを用いることで光スポット小径化の限界を解消し,超高感度角度センサの実現につながることを示した.また,開発した角度センサは従来より一桁高い0.001秒程度の高分解能を持つことが確認された.
一方,小型の半導体光源(波長405nm)を用いて,反射格子を製作する干渉型光リソグラフィーシステムを構築し,サブミクロンピッチの高精度反射格子が製作できるようにした.また,ステージ組み込み型角度センサも一部設計,試作をおこなった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画した平成24年度研究計画を遂行した以外に,ステージ組み込み型角度センサの設計試作を一部繰り上げて行ったこと.
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| Strategy for Future Research Activity |
来年度はステージ組み込み型角度センサの設計試作を完成させ,その特性を明らかにする.
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