近赤外干渉法によるシリコン単結晶平面ミラーの絶対形状測定法の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650119
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 打越 純一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90273581)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 島田 尚一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20029317)
• Keywords: 近赤外光 / 絶対形状 / 形状測定 / 平面度 / シリコンミラー / フィゾー干渉計 / 近赤外半導体レーザー / 透過性参照面

Research Abstract

本研究の目的は、放射光用ミラーなどに用いられる単結晶シリコン平面ミラーの絶対形状精度を、近赤外半導体レーザーと近赤外検出器を用いた干渉法で3面合わせを行うことで、ナノメートルの高い精度で測定することにある。以下に本年度の研究実績の概要を示す。
1)まず現有の可視光源フィゾー干渉計の測定再現性を、通常の測定条件で確かめた。位相測定法を用いて直径150mm、平面度λ/20の平面原器3枚について3面合わせにより絶対形状測定を行った結果、恒温雰囲気での、再現性は5nm以下であった。
2)単結晶シリコンの反射率、透過率等の光学特性を赤外分光計で測定し、近赤外域で透明であることを確かめた。また、可視用光学ガラス部品の赤外域での光学特性も測定した。
3)光源として用いる分布帰還型InGaAsP近赤外半導体レーザーを安定化定電流電源で駆動し、スペクトル分布を光スペクトラムアナライザーで測定した結果、室温での波長は1314nmで、スペクトル幅が0.02nmの縦単一モードで発振していることを確認した。
4)近赤外レーザー光を収差の小さいレンズでコリメートし、シリコン平面基板のおもて面と裏面との干渉縞の線強度分布を、1310nmの近赤外域に感度を持つ近赤外カメラで測定した結果、干渉縞は2光束干渉ではなく、シリコンの反射率0.31に相当する多重干渉であることを確認した。
5)光学ガラスウエッジ基板を透過側参照面として、シリコン平面ミラーを反射側被測定面とした近赤外線2光束干渉縞の観察を行い、直径5mmの平面度がλ/20以下であることを確かめた。