2006 Fiscal Year Annual Research Report
次世代3軸精密ステージ用のサーフェスエンコーダの開発
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14102017
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
清野 慧 東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (40005468)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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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| Keywords | 位置姿勢検出 / サーフェスモータ / 多自由度 / 角度情報 / 角度格子 / クローズドループ制御 / センサ / 高精度化 |
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| Research Abstract |
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.本年度は以下の研究成果を得た.
1.短ピッチ角度格子製作の高精度化
ファストツールサーボの周波数帯域を高め,さらにマイクロ工具の使用を含めた加工条件の最適化を行うことによって,ピッチが40μmの角度格子の高精度化を行った.また,レーザ顕微鏡を用いて,角度格子のピッチ及び振幅の確認を行った.
2.高分解能サーフェスエンコーダの製作
格子ピッチ40μmの角度格子を用いた高分解能タイプサーフェスエンコーダを製作した.ダブルパス光学系を用いることによって,格子ピッチの半分である20μmの信号ピッチを得ることができ,サーフェスエンコーダの分解能向上につながった.エンコーダの性能評価はレーザ干渉計との比較によって行い,目標の10nmより高い2nmの分解能を有することを確認する.
3.平面ステージ用コントローラの高機能化
昨年度に引き続き,平面ステージ用コントローラの高機能化を行った.スライディングオブザーバを用いることによって,ステージの対外乱特性を向上させた.
4.ステージシステムの性能評価
高分解能タイプサーフェスエンコーダを平面ステージに組み込み,ステージの閉ループ位置決め分解能が10nm程度であることを確認した.
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