mmまでの平面基板をナノメートルレベルの絶対精度で凹凸を測定できる形状測定装置の開発に世界で初めて成功した。程度の測定精度に留まっている。nm以下の絶対精度で形状測定することができる。これは、関東平野の広さに対して10円玉の厚みよりも小さな凹凸に相当する。高精度な平面基板は、ものづくりの現場から先端科学に至るまで幅広い分野で必要とされている。天体望遠鏡用ミラーや放射光施設用X線集光ミラーなど、基礎科学分野でも超高精度光学素子が必要とされており、形状測定精度への要求は年々高まる一方である。大口径平面基板の高精度な表面形状測定法としては、フィゾー干渉計が最も一般的である。フィゾー干渉計による測定法は、三次元表面形状を一度に得ることができ、分解能もナノメートルレベルが実現できるが、基本的に参照平面(もしくは球面)との差分測定なので、測定の絶対精度は参照面の精度によって制限され、実際にはナノメートルレベルの絶対精度を実現することは容易ではない。参照面の大口径化に伴い参照面自体が重力によって変形することが大きな問題であった。nm)の平面度を標準供給している。今回、さらなる高精度化と大口径化を目指し、参照面が不要な絶対測定手法として、角度測定を利用した新たな方式による平面形状測定技術の開発に取り組んだ。28年度研究助成による支援を受けて行った。今回用いた技術は、物体表面の局所的な角度分布を測定し、得られた角度分布を積分して物体表面の形状(凹凸)を得るというシンプルな原理に基づく測定法であり、1参照面を必要としない、2大口径の形状も測定可能、といった特徴がある。profiler)の概略図を示す。オートコリメーターと呼ばれる角度測定装置を用い、そこから出射される角度測定用の光ビームを、ペンタゴンミラーを介して試料表面に当てる。ペンタゴンミラーを直線移動させて試料表面上で光ビームの当たる位置を走査し、反射光ビームの位置から、局所的な角度分布を測定する。ペンタゴンミラーを用いることで、走査に伴う運動誤差を除去できるため、高精度な角度測定ができる。得られた角度分布を積分すると、試料表面のライン形状が取得できる。試料を回転させて測定することで、放射状に複数のライン形状が取得できる。mmまで測定可能である。nmのライン形状測定精度に相当)で角度分布を測定することが可能である。図1平面形状測定装置の概念図(左)と試料測定位置の概念図(右)ライン形状測定に加え、ペンタゴンミラーを試料の回転中心からある半径位置に移動し、試料を回転させながら角度分布を測定すると円周形状も得られる。円周方向の角度分布を測定する際は、試料回転に伴う回転ステージの運動誤差が測定結果に加わる。そこで、もう1台の回転補正用オートコリメーターを用いて、運動誤差を除去できる高精度回転機構を導入してライン形状と同様にナノメートルレベルの形状測定を実現した。nmの絶対精度で試料の三次元表面形状(平面度)を求めることができる。今回開発した平面形状測定装置(3D-SDP)の妥当性を検証するため、現在の平面度国家標準機であるフィゾー干渉計との比較測定を行った。nm以下で一致することが確認できた。