| 研究分担者 |
高 偉 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (70270816)
山中 将 東北大学, 大学院工学研究科, 助教授 (20292229)
居 冰峰 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (10431529)
清水 浩貴 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50323043)
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| 研究概要 |
本研究は既知の2次元周期関数に従って角度が変化する目盛り(2次元角度格子)と光学式の2次元角度センサを用い,角度出力から角度格子とセンサの面内の相対並進変位(XY変位)と回転変位(ヨーθz)及び面外の回転姿勢変化(ロールθx,ピッチθy)を分離検出できるサーフェスエンコーダを3軸または5軸の精密ステージに組み込むことでステージの高精度化を図り,その有効性を実証するものである.
センサ光学系については,当初の計画通りマルチスポット走査型プローブを採用した光学系を開発して,5自由度変位検出を実現した.しかしながら,実用化の観点からマルチスポット走査型の原理を見直し,より高速性に優れた5自由度マルチプローブ型のセンサ光学系を提案し,XY変位の方向弁別を含めて550mm/sの高速検出を実現した.更に,サーフェスエンコーダの高分解能化のため,その基本原理そのものを改めて解析し,回折光の干渉を用いた全く新しいダブルパスセンサ光学系を提案した.それによって最終目標分解能の2nmを達成した.
角度格子については,加工装置の高精度化を図った上で,φ150mmという大面積に渡って角度格子を加工した.さらに評価の難しい大面積微細形状の評価方法を確立し,その結果から誤差要因を特定して,大面積角度格子の形状を高精度化した.マイクロダイヤモンド工具を活用することで,最終目標の1/3である10μmまで格子ピッチの短ピッチ化した.また,UV転写法をローラー転写に応用することにより,角度格子を短時間で目標格子面積の10倍以上の大面積に複製する技術を開発した.
サーフェスモータステージについては,当初の計画であった3自由度位置制御と5自由度位置姿勢検出と制御を達成したばかりではなく,高速性に優れるSawyer型ステージのクローズドループ制御も実現した.
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