非接触ナノ形状測定法によるR = 50 mm凹球面ミラーの三次元形状測定

摘要

近年、形状自由度の高い光学素子の利用が推し進められており、その用途は多岐にわたる。たとえば、シンクロトロン放射光施設や極端紫外線リソグラフィ装置では、光の収差の影響を低減するために高精度な非球面光学素子が用いられる。また、衛星搭載望遠鏡などでは、軽量化およびスペースの縮小を目的として、高精度な自由曲面光学素の需要が高まっている。これらの光学素子の加工精度は数～数十nmであり、高精度化にはさらに高い精度での計測技術が必要とされている。現在、表面形状の測定に用いられているのは、主に位相シフト干渉計と三次元測定機である。しかし、位相シフト干渉計は測定に参照面を必要とするため、複雑な形状を高精度に測定することができない。また、三次元測定機では傾斜角の大きな形状では測定の正確度が低下し、接触式であるために表面にダメージを与える。このように、現在絶対形状を高精度に測定する技術は存在しない。そのため、本研究では自由曲面を繰返し性1nm以下、不確かさ10 nm以下で絶対形状測定が可能である新たな測定手法として、非接触ナノ形状測定法の開発を行っている。本測定法は、レーザの直進性とゴニオメータの高精度な角度検出によって、各測定点の法線ベクトルを検出し、それを走査することで形状導出を行う新たな形状測定法である。本報では、非接触ナノ形状測定法が傾斜角変化の大きな試料に対して有用であることを示すため、R = 50 mmの凹球面ミラーの形状測定の結果と測定繰返し性を評価した結果について報告する。