ナノ3次元座標測定機のためのレーザトラップ非接触プローブに関する基礎的研究

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マイクロマシニングによって創成される数10〜数100マイクロメートルの微細加工形状の測定評価法を確立するためには,マイクロメートルオーダの微細形状をナノメートルオーダで計測可能なナノ3次元座標測定機の開発が必要である.そこで本研究は,ナノ3次元座標測定機の中核技術である位置検出プローブの開発を目的とするものであり,レーザトラッピング技術を応用したレーザトラッピング非接触プローブを提案し,基礎的な現象の解明と基本原理の確立を行うものである.本年度は,トラッピング力の理論解析に基づいて,高精度干渉顕微鏡と3次元トラッピング光学系を組み合わせた実験装置を構築し,レーザトラッピング非接触プローブの基本特性を調べる実験を行った.当該年度の研究成果をまとめると以下のとおりである.1.レーザトラッピング力の理論解析微小球に作用するトラッピング力をレーザ光による放射圧理論に基づいてモデル化し,粒径,レーザパワー密度およびスポット径等の影響を数値解析によって明らかにした.2.レーザトラッピング非接触プローブ基本光学系の構築と微小粒子の3次元トラッピング実験数値解析に基づき,Arレーザ光(488nm)を集光して微粒子を捕捉するレーザトラッピング光学系にHe-Neレーザ光(633nm)によるMirau干渉顕微鏡光学系を組み込んだレーザトラッピングプローブ光学系を構築した.さらに,対物レンズ(50×)によって集光された波長488nmのArレーザ光によって液晶素子用のスペ-サシリカ粒子(粒径5μm)を3次元的に捕捉できることを明らかにした.3.Mirau干渉顕微鏡による微小球の変位計測実験ピエゾ素子付きのXYZ試料ステージによって粒子をナノメートルオーダで移動させ,その変位量をHe-Neレーザ光によるMirau干渉計によって高精度に計測できることを明らかにした.