| 研究概要 |
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。
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