2003 Fiscal Year Annual Research Report
知的精密測定法による機上ナノ計測技術を用いた非球面形状の高精度化に関する研究開発
Project/Area Number |
03J07022
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Research Institution | Tohoku University |
Principal Investigator |
荒井 義和 東北大学, 大学院・工学研究科, 特別研究員(DC2)
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Keywords | ソフトウエアデータ / 機上計測 / 自律校正 / 非球面 / ナノ計測 / 運動誤差 / プローブ先端球形状誤差 / 補正加工 |
Research Abstract |
本研究では基準の得難い超高精度の世界において、形状精度50nm以下という非球面形状の実現を目指すために加工機の走査基準および機上測定プローブの高精度化を目的としている。そのため機上にて高精度嘩準を創り出すことのできる知的精密測定法による機上ナノ計測技術を開発することが有効である。 本年度は今回用いる知的精密測定法の特性や測定精度などを評価するため基礎実験用測定システムの開発と構築から行った。まず、加工機スライドの運動誤差の高精度計測のため、リニアエンコーダ付きエアスライドに2本の変位計を乗せ、補助試料表面を走査し2点法による形状と運動誤差の分離測定実験を行った。形状に関して、Zygo社のフィゾー位相測定干渉計GPI-XPHRの結果と比較して干渉計の測定精度以内である10nm以内で一致が見られ繰り返し誤差も6nm程度となった。加工量に直接影響する水平真直度に関して、HP社のレーザ干渉測長器5529Aの結果と比較して全体の傾向は一致しており、干渉計よりも高い分解能と安定性の限界である20nmの繰り返し誤差を確認した。ここではさらにスライドの姿勢変化にも注目し、上記で得られた補助試料の形状を利用して変位計を縦方向に2本並べのその差動出力からローリング誤差を測定した。その結果は高価な長尺直定規とオートコリメータを用いて測定した結果とよく一致しており、本測定システムの有効性が確認できた。 プローブ出力の線形誤差の自律校正法を評価するため上記で用いた2本の静電容量型変位計を校正した。今回新たに2点法用の自律校正法を開発適用した結果、通常フルスケールの0.1%は存在する校正誤差を特別高精度な基準を用いることなく一桁程度、変位計の安定性の許す限り校正誤差を減らすことに成功した。また、プローブ先端球形状誤差の自律校正に関しても数十nm程度で校正が可能になり、今後、接触式プローブの分解能を上げてさらに高い校正精度実現を月指す。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] Yoshikazu Arai, Wei Gao, Satoshi Kiyono, Tsunemoto Kuriyagawa: "Measurement of the Straightness of a Leadscrew-Driven Precision Stage"Key Engineering Materials. (掲載予定). (2004)
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[Publications] 荒井義和, 高偉, 清水浩貴, 清野慧, 厨川常元: "超精密非球面加工機の運動誤差測定 -静圧スライドテーブルの真直度及びローリング誤差測定-"日本機械学会東北支部 第39期総会・講演会講演論文集. (掲載予定). (2004)
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[Publications] 荒井義和, 清野慧, 高偉, Derek G.Chetwynd: "走査型その場自律校正法に関する研究"2004年度精密工学会春季大会学術講演会 講演論文集. (掲載予定). (2004)
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[Publications] Satoshi Kiyono, Yoshikazu Arai, Derek G Chetwynd: "Self calibration of sensors in software datum methods"4th euspen International Conference and 6th Annual General Meeting proceeding. (掲載予定). (2004)
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[Publications] Y Arai, W.Gao, H.Shimizu, S.Kiyono, T.Kuriyagawa: "Precision measurement of carriage straightness and tilt error motions of an ultra-precision aspheric grinding machine"4th euspen International Conference and 6th Annual General Meeting proceeding. (掲載予定). (2004)