| 研究概要 |
情報技術とともにナノテクノロジーは, 科学技術創造立国である日本が世界をリードする技術として開発を急がなければならない技術領域である。特に超精密位置センサ技術の確立は, 作製, 制御, 応用と全てにおいてその根底となるものである。
本研究では, ピエゾアクチュエータを用いた超精密デジタルパルスステージによりナノ精度機械環境を実現し, さらに回折格子の光回折現象を利用したセンシングを組み合わせることにより, 高い繰り返し精度を持つ位置決め装置の開発を目指している。±0.5nm以下を到達目標精度とし, 安定した位置センサの開発を目標としている。実用化のために多軸(X-Y軸, X-Y-θ軸)での位置決め, 制御アルゴリズム, 制御システムを確立し, 自動位置センシングシステムの開発を目標として研究を行った。
1. 装置の設計及びその妥当性を評価するため, 光学系, 駆動系, 制御系それぞれに対して, 種種の理論計算を行い装置の設計・実験条件を検討した。
2. 理論計算による検討の結果をもとに, X-Y軸のシステムの構築を行った。位置精度と制御範囲に大きく関与する格子パターンと形状は, 数μm程度のパターンを数種類用い, 理論計算と実験結果によりピッチが小さいとき, 精度が高くなることを明らかにした。
3. システムの構築と並行して制御アルゴリズム, 制御システムを確立し, 自動位置決め装置用プログラムの開発を行った。多軸の位置情報による制御のため, 制御のポイントを制御時間の短縮, 高精度などと変更した数種類のプログラムを開発した。
4. 構築したシステムによる理論計算の結果, 本実験条件において±0.5nmの精度が可能であることがわかった。実験の検出結果から算出された, 検出精度は±1.21nmを得ることができた。実験結果の解析により, 実験結果はさらに理論値に近づけることが可能であることがわかった。
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