JP2000227325A - 表面形状測定装置及び方法 - Google Patents
表面形状測定装置及び方法Info
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- JP2000227325A JP2000227325A JP2824999A JP2824999A JP2000227325A JP 2000227325 A JP2000227325 A JP 2000227325A JP 2824999 A JP2824999 A JP 2824999A JP 2824999 A JP2824999 A JP 2824999A JP 2000227325 A JP2000227325 A JP 2000227325A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 長時間にわたる測定のなかで、測定機器の温
度依存性から生じる測定誤差を解消すること。 【解決手段】 ＸＹテーブルをＸ軸方向に走査すること
で第１ライン１１のデータを測定した後に測定開始ポイ
ント２のデータを測定し、さらに第２ライン１２のデー
タを測定した後に測定開始ポイント２のデータを測定
し、この走査を順次繰り返し、測定開始ポイント２の測
定毎のデータを比較することにより、測定途中で生じる
誤差を補正して正確な表面形状の測定を可能とする。
度依存性から生じる測定誤差を解消すること。 【解決手段】 ＸＹテーブルをＸ軸方向に走査すること
で第１ライン１１のデータを測定した後に測定開始ポイ
ント２のデータを測定し、さらに第２ライン１２のデー
タを測定した後に測定開始ポイント２のデータを測定
し、この走査を順次繰り返し、測定開始ポイント２の測
定毎のデータを比較することにより、測定途中で生じる
誤差を補正して正確な表面形状の測定を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、物体の表面形状を
測定するための表面形状測定装置及び方法に関するもの
である。
測定するための表面形状測定装置及び方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】物体の表面形状の測定に関して従来より
様々な装置及び方法が提案されてきており、近年の科学
技術の高度化、複雑化により、あらゆる商品を構成する
部品の形状、表面粗度において高度な寸法精度が要求さ
れている。
様々な装置及び方法が提案されてきており、近年の科学
技術の高度化、複雑化により、あらゆる商品を構成する
部品の形状、表面粗度において高度な寸法精度が要求さ
れている。
【０００３】そのような技術の流れにともない、電子部
品やパソコン部品、特にハードディスク、ヘッド等につ
いては、寸法の高精度化が要求されるようになってき
た。
品やパソコン部品、特にハードディスク、ヘッド等につ
いては、寸法の高精度化が要求されるようになってき
た。
【０００４】そこで、かかる被測定物を測定する測定装
置にも高い精度が要求される。
置にも高い精度が要求される。
【０００５】現在の測定装置で最も精度が高い測定装置
としては、ナノメ−トルレベルの精度での測定が可能な
触針式表面粗さ計や垂直分解能0.5Åの非接触３次元粗
さ計等が挙げられるが、かかる装置は価格も高く、精度
が高い反面、測定範囲が限定されているのが実情であ
る。
としては、ナノメ−トルレベルの精度での測定が可能な
触針式表面粗さ計や垂直分解能0.5Åの非接触３次元粗
さ計等が挙げられるが、かかる装置は価格も高く、精度
が高い反面、測定範囲が限定されているのが実情であ
る。
【０００６】これに対し、表面形状測定装置として、従
来より接触式表面粗さ計等の測定装置や、レーザで測定
する装置が知られている。これらの装置は価格も手頃
で、走査も簡単で広範囲にわたる測定が可能なため、応
用範囲が広く、幅広い分野に適用が可能なものである。
来より接触式表面粗さ計等の測定装置や、レーザで測定
する装置が知られている。これらの装置は価格も手頃
で、走査も簡単で広範囲にわたる測定が可能なため、応
用範囲が広く、幅広い分野に適用が可能なものである。
【０００７】レーザ方式の測定装置のなかでも特に、ス
テージ走査型のレーザ光合焦方式の測定装置が知られて
いる。
テージ走査型のレーザ光合焦方式の測定装置が知られて
いる。
【０００８】これは、レーザ発生源及びレーザ透過レン
ズの位置は固定するのに対し、被測定物を可動ステージ
に装着し、そのステージを二次元的に移動操作し、各々
のステージ位置におけるレーザ光の合焦位置から被測定
物の表面形状を３次元的に測定するものである。
ズの位置は固定するのに対し、被測定物を可動ステージ
に装着し、そのステージを二次元的に移動操作し、各々
のステージ位置におけるレーザ光の合焦位置から被測定
物の表面形状を３次元的に測定するものである。
【０００９】上記測定装置に関して図面を用いて説明す
る。
る。
【００１０】図７は上記従来の測定装置の構成を示す図
で、１０１は被測定物、１０２は被測定物を装着するＸ
Ｙステージ、１０３はレーザ発生源、１０４はレーザを
透過させる対物レンズ、１０５はＡＦセンサ、１０６は
ＣＣＤカメラ、１０７は図中Ｚ軸方向に駆動可能なＡＦ
駆動ステージ、１０８はシステムを制御するパソコン、
１０９はＡＦコントローラである。
で、１０１は被測定物、１０２は被測定物を装着するＸ
Ｙステージ、１０３はレーザ発生源、１０４はレーザを
透過させる対物レンズ、１０５はＡＦセンサ、１０６は
ＣＣＤカメラ、１０７は図中Ｚ軸方向に駆動可能なＡＦ
駆動ステージ、１０８はシステムを制御するパソコン、
１０９はＡＦコントローラである。
【００１１】かかる構成の測定装置の動作を説明する。
【００１２】まず、被測定物１０１はその測定面を上方
に向けてＸＹステージ１０２上に装着される。次に、レ
ーザがレーザ発生源１０３から照射され、対物レンズ１
０４を通過して図中矢印の経路で被測定物１０１に到達
する。
に向けてＸＹステージ１０２上に装着される。次に、レ
ーザがレーザ発生源１０３から照射され、対物レンズ１
０４を通過して図中矢印の経路で被測定物１０１に到達
する。
【００１３】次に、被測定物１０１で反射したレーザは
図中矢印の経路を通って、対物レンズ１０４を通過し、
ＡＦセンサ１０５上に結像する。
図中矢印の経路を通って、対物レンズ１０４を通過し、
ＡＦセンサ１０５上に結像する。
【００１４】この時、フォーカスが合っていない場合、
ＡＦセンサ１０５上に結像したレーザスポットが大きく
ぼやける。ここで、レーザスポット径を最小とするよう
に、パソコン１０８がＡＦコントローラ１０９を制御
し、ＡＦ駆動ステージ１０７が対物レンズ１０４をＺ軸
方向に駆動し、レーザースポット径が最小になった点の
Ｚ座標値をパソコン１０８に記憶させる。
ＡＦセンサ１０５上に結像したレーザスポットが大きく
ぼやける。ここで、レーザスポット径を最小とするよう
に、パソコン１０８がＡＦコントローラ１０９を制御
し、ＡＦ駆動ステージ１０７が対物レンズ１０４をＺ軸
方向に駆動し、レーザースポット径が最小になった点の
Ｚ座標値をパソコン１０８に記憶させる。
【００１５】上記動作により、被測定物１０１上の、測
定開始ポイントのデータが測定される。
定開始ポイントのデータが測定される。
【００１６】上記動作を、ＸＹステージ１０２により、
被測定物１０１を測定範囲にわたり移動させるに伴い順
次行うことにより、被測定物１０１の表面形状が測定出
来る。
被測定物１０１を測定範囲にわたり移動させるに伴い順
次行うことにより、被測定物１０１の表面形状が測定出
来る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の測
定装置においては、以下の問題点があった。
定装置においては、以下の問題点があった。
【００１８】第１に、上記測定法では、被測定面の範囲
をＸ軸方向が５ｍｍ、Ｙ軸方向が５ｍｍとした場合、測
定ピッチを１０ミクロンとすれば、ステージの走査にお
いて１ライン当たり平均５００ポイントの測定を５００
ライン分行う必要があり、１ポイントの測定に約０．３
秒を要するため、１ラインの測定には０．３×５００＝
１５０秒、つまり２．５分を要し、５００ラインでは
２．５×５００＝１２５０分、つまり２１時間もの長時
間を要することとなる。
をＸ軸方向が５ｍｍ、Ｙ軸方向が５ｍｍとした場合、測
定ピッチを１０ミクロンとすれば、ステージの走査にお
いて１ライン当たり平均５００ポイントの測定を５００
ライン分行う必要があり、１ポイントの測定に約０．３
秒を要するため、１ラインの測定には０．３×５００＝
１５０秒、つまり２．５分を要し、５００ラインでは
２．５×５００＝１２５０分、つまり２１時間もの長時
間を要することとなる。
【００１９】そうした場合、かかる長時間にわたる測定
の中で、室温の変化により、測定装置自体の微少な寸法
変化が生じ、レーザによって熱せられたレンズの焦点距
離の変化が生じることとなる。
の中で、室温の変化により、測定装置自体の微少な寸法
変化が生じ、レーザによって熱せられたレンズの焦点距
離の変化が生じることとなる。
【００２０】ここで、測定装置自体の寸法変化として
は、室温変化に対しては、測定装置を構成する材質の熱
膨張係数に、測定装置自体の大きさ、寸法を乗じただけ
の寸法の狂いが生じ、さらに対物レンズ１０４に対して
は、レーザ透過時に生じる温度上昇により、焦点距離が
変化し、測定結果も変わることになり、これらの狂いは
大きい場合は数ミクロンにも及ぶものであった。
は、室温変化に対しては、測定装置を構成する材質の熱
膨張係数に、測定装置自体の大きさ、寸法を乗じただけ
の寸法の狂いが生じ、さらに対物レンズ１０４に対して
は、レーザ透過時に生じる温度上昇により、焦点距離が
変化し、測定結果も変わることになり、これらの狂いは
大きい場合は数ミクロンにも及ぶものであった。
【００２１】かかる事情により、サブミクロンオーダー
の測定精度が要求される測定に対しては上記従来の測定
装置は使えないものであった。
の測定精度が要求される測定に対しては上記従来の測定
装置は使えないものであった。
【００２２】ここで、室温による測定装置自体の寸法変
化については、測定を恒温室で行う等により回避出来る
が、レーザ光によるレンズの焦点距離変化については対
応が困難であり、レンズ材質を、温度変化に対して変化
しにくいものに変える等の対策はあるものの、コストが
極端に高くなる上に、根本的な解決には至っていないも
のであった。
化については、測定を恒温室で行う等により回避出来る
が、レーザ光によるレンズの焦点距離変化については対
応が困難であり、レンズ材質を、温度変化に対して変化
しにくいものに変える等の対策はあるものの、コストが
極端に高くなる上に、根本的な解決には至っていないも
のであった。
【００２３】第２に、上記したように、被測定物は薄型
化、高精度化してきており、ステージへの被測定物の装
着方法として、軽く接着するにとどめる程度の接着方法
がとられることもあり、かかる装着方法が採られた場合
には、長時間の測定の間に、被測定物がＺ軸方向へ平行
移動するのみならず、微少ながら傾いてしまう場合もあ
り、その高さ変化、傾き変化の補正が困難であった。
化、高精度化してきており、ステージへの被測定物の装
着方法として、軽く接着するにとどめる程度の接着方法
がとられることもあり、かかる装着方法が採られた場合
には、長時間の測定の間に、被測定物がＺ軸方向へ平行
移動するのみならず、微少ながら傾いてしまう場合もあ
り、その高さ変化、傾き変化の補正が困難であった。
【００２４】そこで本発明は、走査型の表面形状測定装
置において、室温変化、あるいはレンズの焦点距離の変
化が生じても測定誤差の生じない、簡単な構成で温度依
存性を解消することの出来る測定装置及び方法を提供す
るものである。
置において、室温変化、あるいはレンズの焦点距離の変
化が生じても測定誤差の生じない、簡単な構成で温度依
存性を解消することの出来る測定装置及び方法を提供す
るものである。
【００２５】また本発明は被測定物が微少に傾いた場合
でも容易に補正できる測定装置及び方法を提供するもの
である。
でも容易に補正できる測定装置及び方法を提供するもの
である。
【００２６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の表面形状測定装置及び方法は、走査型の測
定装置であって、長時間に及ぶ測定の途中で随時所定の
測定点に戻り、所定測定点を反復して測定することによ
り、時間経過とともに変動する測定誤差を補正するもの
である。
に、本発明の表面形状測定装置及び方法は、走査型の測
定装置であって、長時間に及ぶ測定の途中で随時所定の
測定点に戻り、所定測定点を反復して測定することによ
り、時間経過とともに変動する測定誤差を補正するもの
である。
【００２７】さらに本発明は、測定途中で複数回測定す
る所定の測定点を測定した時刻を記録しておき、より正
確に測定誤差の補正を行うものである。
る所定の測定点を測定した時刻を記録しておき、より正
確に測定誤差の補正を行うものである。
【００２８】さらに本発明は、測定途中で複数回測定す
る所定の測定点を広範囲にわたる複数箇所に配置するこ
とによって、時間経過とともに被測定物が傾いた場合で
も、これら所定の測定点で定まる面を基準として、その
ことによる測定誤差を補正できるものである。
る所定の測定点を広範囲にわたる複数箇所に配置するこ
とによって、時間経過とともに被測定物が傾いた場合で
も、これら所定の測定点で定まる面を基準として、その
ことによる測定誤差を補正できるものである。
【００２９】かかる構成をとることにより、室温変化に
よる装置自体の寸法変化及びレンズの焦点距離変化から
生じる測定誤差を解消でき、恒温室等の設備も不要で、
レンズ材質も従来のレンズ材質のまま使用できるもの
で、ステージ走査型測定装置の温度依存性を簡単に解消
出来る。
よる装置自体の寸法変化及びレンズの焦点距離変化から
生じる測定誤差を解消でき、恒温室等の設備も不要で、
レンズ材質も従来のレンズ材質のまま使用できるもの
で、ステージ走査型測定装置の温度依存性を簡単に解消
出来る。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、被測定物に対し、非接触でその表面形状を測定する
走査型の測定装置であって、測定途中で前記被測定物上
の所定のポイントを複数回測定することを特徴とする表
面形状測定装置、としたものであり、かかる構成によ
り、従来の測定機器においては回避が困難であった、長
時間にわたる測定において生ずる温度依存性を解消する
ことが出来る。
は、被測定物に対し、非接触でその表面形状を測定する
走査型の測定装置であって、測定途中で前記被測定物上
の所定のポイントを複数回測定することを特徴とする表
面形状測定装置、としたものであり、かかる構成によ
り、従来の測定機器においては回避が困難であった、長
時間にわたる測定において生ずる温度依存性を解消する
ことが出来る。
【００３１】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
所定のポイントは複数個存在することを特徴とする請求
項２記載の表面形状測定方法、としたものであり、かか
る構成をとることにより、より正確な補正が可能とな
り、さらには、測定途中で被測定物が傾いたり、高さ方
向に微動した場合でも正確に補正をすることが出来る。
所定のポイントは複数個存在することを特徴とする請求
項２記載の表面形状測定方法、としたものであり、かか
る構成をとることにより、より正確な補正が可能とな
り、さらには、測定途中で被測定物が傾いたり、高さ方
向に微動した場合でも正確に補正をすることが出来る。
【００３２】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
所定のポイントを測定した時刻を記録することを特徴と
する請求項２又は３記載の表面形状測定方法、としたも
のであり、かかる構成をとることにより、１ラインの測
定に長時間を要する測定に際しても、より正確に補正を
することが出来る。
所定のポイントを測定した時刻を記録することを特徴と
する請求項２又は３記載の表面形状測定方法、としたも
のであり、かかる構成をとることにより、１ラインの測
定に長時間を要する測定に際しても、より正確に補正を
することが出来る。
【００３３】（実施の形態１）表面形状測定装置の構成
は従来と同様で、説明には図６を用いる。図１は本発明
の実施の形態１における被測定物１に対する測定方法を
説明する図である。図中、１は被測定物、２〜１０は被
測定物１上の測定ポイント、１１は測定の第１ライン、
１２は測定の第２ライン、１３は測定の第３ライン、１
４は測定の第ｍ−１ライン、１５は測定の第ｍラインで
ある。
は従来と同様で、説明には図６を用いる。図１は本発明
の実施の形態１における被測定物１に対する測定方法を
説明する図である。図中、１は被測定物、２〜１０は被
測定物１上の測定ポイント、１１は測定の第１ライン、
１２は測定の第２ライン、１３は測定の第３ライン、１
４は測定の第ｍ−１ライン、１５は測定の第ｍラインで
ある。
【００３４】また、図２は本実施の形態の測定方法を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【００３５】次に、その動作について説明する。
【００３６】まず、被測定物１はその測定面を上方に向
けてＸＹステージ１０２上に装着され、ＸＹステージ１
０２は測定開始ポイントを測定する位置まで移動する。
（図２のステップ１） 次に、レーザがレーザ発生源１０３から照射され、対物
レンズ１０４を通過して図６中矢印の経路で被測定物１
上の測定ポイント２に到達する。
けてＸＹステージ１０２上に装着され、ＸＹステージ１
０２は測定開始ポイントを測定する位置まで移動する。
（図２のステップ１） 次に、レーザがレーザ発生源１０３から照射され、対物
レンズ１０４を通過して図６中矢印の経路で被測定物１
上の測定ポイント２に到達する。
【００３７】次に、従来と同様の原理で測定ポイント２
のデータが測定される。（図２のステップ２）この時の
データをＤ０とする。
のデータが測定される。（図２のステップ２）この時の
データをＤ０とする。
【００３８】次に、被測定物１が装着されたＸＹステー
ジ１０２が図中のＸ軸方向矢印Ｍの向きに所定寸法だけ
移動し、測定ポイント３を測定する。
ジ１０２が図中のＸ軸方向矢印Ｍの向きに所定寸法だけ
移動し、測定ポイント３を測定する。
【００３９】その後順次移動し、その都度同様の測定を
繰り返し、被測定物１上の、測定ポイント２を含むＸ軸
方向の第１ライン１１上に存在する複数の測定ポイント
のデータが得られる。（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。（図２のステップ４） この時のデータをＤ１とする。（図２のステップ５） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置から図１中のＹ軸方向矢印Ｎの向きに所定寸法だけ
移動し（図２のステップ６）、測定ポイント５を測定
し、さらにＸ軸方向矢印Ｍの向きに移動し、被測定物１
上の、測定ポイント５を含むＸ軸方向の第２ライン１２
上に存在する複数の測定ポイントのデータが得られる。
（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。（図２のステップ４） この時のデータをＤ２とする。（図２のステップ５） 次に、ＸＹステージ１０２は図中のＹ軸方向に所定寸法
だけ移動し（図２のステップ６）、Ｘ軸に平行な第３ラ
イン１３上に存在する複数の測定ポイントのデータが得
られる。（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。この時のデータをＤ３とする。
繰り返し、被測定物１上の、測定ポイント２を含むＸ軸
方向の第１ライン１１上に存在する複数の測定ポイント
のデータが得られる。（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。（図２のステップ４） この時のデータをＤ１とする。（図２のステップ５） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置から図１中のＹ軸方向矢印Ｎの向きに所定寸法だけ
移動し（図２のステップ６）、測定ポイント５を測定
し、さらにＸ軸方向矢印Ｍの向きに移動し、被測定物１
上の、測定ポイント５を含むＸ軸方向の第２ライン１２
上に存在する複数の測定ポイントのデータが得られる。
（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。（図２のステップ４） この時のデータをＤ２とする。（図２のステップ５） 次に、ＸＹステージ１０２は図中のＹ軸方向に所定寸法
だけ移動し（図２のステップ６）、Ｘ軸に平行な第３ラ
イン１３上に存在する複数の測定ポイントのデータが得
られる。（図２のステップ３） 次に、ＸＹステージ１０２は測定ポイント２を測定した
位置まで移動し、再度、被測定物１上の測定ポイント２
のデータを測定する。この時のデータをＤ３とする。
【００４０】これらの動作を繰り返し、被測定物１上の
測定面の全範囲にわたってＸＹステージ１０２を走査さ
せ、最後の動作として、データＤｍを測定した後、Ｘ軸
に平行な第ｍライン１５のデータが得られる。（図２の
ステップ７） ここで、データＤ０に対してデータＤ１〜Ｄｍのずれ量
を図示したのが図３であり、図３では、例えばＤ５がＤ
０に対して０．５μｍずれているが、これは、第４ライ
ンの測定を開始する時点で測定装置が測定開始時に較
べ、０．５μｍずれていることを示す。
測定面の全範囲にわたってＸＹステージ１０２を走査さ
せ、最後の動作として、データＤｍを測定した後、Ｘ軸
に平行な第ｍライン１５のデータが得られる。（図２の
ステップ７） ここで、データＤ０に対してデータＤ１〜Ｄｍのずれ量
を図示したのが図３であり、図３では、例えばＤ５がＤ
０に対して０．５μｍずれているが、これは、第４ライ
ンの測定を開始する時点で測定装置が測定開始時に較
べ、０．５μｍずれていることを示す。
【００４１】従って、図３のずれ量を補正すれば（図２
のステップ８）、被測定物Ａ上の測定面の正確な形状デ
ータが出せることになる。（図２のステップ９） 尚、本実施の形態では、１ライン測定毎に測定ポイント
２のデータを採っているが、例えば５００ライン分の測
定データを採る場合、２５ライン測定の度に測定ポイン
ト２のデータを採るごとく、数ライン測定毎に測定ポイ
ント２のデータを採る方法でも良い。
のステップ８）、被測定物Ａ上の測定面の正確な形状デ
ータが出せることになる。（図２のステップ９） 尚、本実施の形態では、１ライン測定毎に測定ポイント
２のデータを採っているが、例えば５００ライン分の測
定データを採る場合、２５ライン測定の度に測定ポイン
ト２のデータを採るごとく、数ライン測定毎に測定ポイ
ント２のデータを採る方法でも良い。
【００４２】また、ライン毎に測定ポイント数の異なる
場合等では、ライン毎の測定に要する時間も異なるた
め、所定の時間が経過する度に測定ポイント２のデータ
を採る方法でも良い。
場合等では、ライン毎の測定に要する時間も異なるた
め、所定の時間が経過する度に測定ポイント２のデータ
を採る方法でも良い。
【００４３】また、本実施の形態では、対物レンズが固
定で、被測定物が可動式テーブルに載置された走査型の
測定装置について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、被測定物が固定で、対物レンズ側が移
動式であっても良く、いわゆる走査型の測定装置に適用
されるものである。
定で、被測定物が可動式テーブルに載置された走査型の
測定装置について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、被測定物が固定で、対物レンズ側が移
動式であっても良く、いわゆる走査型の測定装置に適用
されるものである。
【００４４】（実施の形態２）図４は本実施の形態にお
ける被測定物１に対する測定方法を説明する図である。
ける被測定物１に対する測定方法を説明する図である。
【００４５】本実施の形態が実施の形態１と比較して異
なる点は、実施の形態１でＤ０〜Ｄｍを測定する際に測
定ポイント２という１点のデータしか測定しなかったの
に対し、本実施の形態では、Ｄ０〜Ｄｍに相当するデー
タとして、測定ポイント２のみならず、その近傍の数ポ
イントのデータを測定し、それらの平均をとって、Ｄ０
〜Ｄｍに相当するデータとしている点にある。図４の２
１〜２４はその近傍点を示す。
なる点は、実施の形態１でＤ０〜Ｄｍを測定する際に測
定ポイント２という１点のデータしか測定しなかったの
に対し、本実施の形態では、Ｄ０〜Ｄｍに相当するデー
タとして、測定ポイント２のみならず、その近傍の数ポ
イントのデータを測定し、それらの平均をとって、Ｄ０
〜Ｄｍに相当するデータとしている点にある。図４の２
１〜２４はその近傍点を示す。
【００４６】実際の方法を説明する。
【００４７】まず、従来と同様の原理で近傍点２１，２
２，２３，２４のデータが測定され、これらデータの平
均値をＤ０とする。
２，２３，２４のデータが測定され、これらデータの平
均値をＤ０とする。
【００４８】次に、被測定物１が装着されたＸＹステー
ジ１０２が測定ポイント２の測定位置まで移動する。
ジ１０２が測定ポイント２の測定位置まで移動する。
【００４９】次に、被測定物１が装着されたＸＹステー
ジ１０２が図中のＸ軸方向矢印Ｍの向きに所定寸法だけ
移動し、測定ポイント３を測定する。
ジ１０２が図中のＸ軸方向矢印Ｍの向きに所定寸法だけ
移動し、測定ポイント３を測定する。
【００５０】その後、実施の形態１と同様に、第１ライ
ン１１上の測定データが得られる。
ン１１上の測定データが得られる。
【００５１】次に、ＸＹステージ１０２は近傍点２１，
２２，２３，２４を測定した位置まで移動し、再度、こ
れら近傍点のデータを測定し、その平均値をＤ１とす
る。
２２，２３，２４を測定した位置まで移動し、再度、こ
れら近傍点のデータを測定し、その平均値をＤ１とす
る。
【００５２】その後は実施の形態１と同様に、第２ライ
ン１２上の測定データを得た後、近傍点２１，２２，２
３，２４のデータの平均値Ｄ２を得、最後にデータＤｍ
を測定した後、Ｘ軸に平行な第ｍライン１５のデータが
得られる。
ン１２上の測定データを得た後、近傍点２１，２２，２
３，２４のデータの平均値Ｄ２を得、最後にデータＤｍ
を測定した後、Ｘ軸に平行な第ｍライン１５のデータが
得られる。
【００５３】ここで、データＤ０に対してデータＤ１〜
Ｄｍのずれ量としては図３と同様の図面が得られ、これ
らデータＤ１〜ＤｍのデータＤ０からのずれ量を補正す
れば、被測定物１上の測定面の正確な形状データが出せ
ることになる。
Ｄｍのずれ量としては図３と同様の図面が得られ、これ
らデータＤ１〜ＤｍのデータＤ０からのずれ量を補正す
れば、被測定物１上の測定面の正確な形状データが出せ
ることになる。
【００５４】被測定物１上の測定ポイント２近傍の表面
粗度が粗い時には、測定途中においてＸＹステージ１０
２を測定ポイント２の近傍に戻しても、微妙に位置がず
れただけで、測定値が異なる場合が考えられ、かかる場
合、本実施の形態では実施の形態１より正確な補正をす
ることが出来る。
粗度が粗い時には、測定途中においてＸＹステージ１０
２を測定ポイント２の近傍に戻しても、微妙に位置がず
れただけで、測定値が異なる場合が考えられ、かかる場
合、本実施の形態では実施の形態１より正確な補正をす
ることが出来る。
【００５５】この点に関して、近傍点の表面を被測定物
１上の他の部分に比べて、研磨加工等により、表面粗度
を小さくしておけば、より測定精度は向上する。
１上の他の部分に比べて、研磨加工等により、表面粗度
を小さくしておけば、より測定精度は向上する。
【００５６】尚、本実施の形態では、Ｄ０〜Ｄｍの測定
法として、数点のデータを測定してその平均値をとった
が、数点の取り方としてドーナツ状に測定する方法、４
点を正方形形状に測定する方法、３点を３角形状に測定
する方法等でも良く、また、単に平均値とするのみなら
ず、５点測定した場合、最大値及び最小値は無視し、３
点の平均値を採用する等の方法でも良い。
法として、数点のデータを測定してその平均値をとった
が、数点の取り方としてドーナツ状に測定する方法、４
点を正方形形状に測定する方法、３点を３角形状に測定
する方法等でも良く、また、単に平均値とするのみなら
ず、５点測定した場合、最大値及び最小値は無視し、３
点の平均値を採用する等の方法でも良い。
【００５７】また、近傍点のうちの１点として、測定ポ
イント２を含めても良い。
イント２を含めても良い。
【００５８】（実施の形態３）図５は本実施の形態にお
ける被測定物１に対する測定方法を説明する図である。
ける被測定物１に対する測定方法を説明する図である。
【００５９】本実施の形態が実施の形態１及び２と比較
して異なる点は、実施の形態１及び２ではＤ０〜Ｄｍを
測定する際に測定開始ポイントまでステージを移動させ
て、そこでの測定データを出していたのに対し、本実施
の形態では、図５に示すごとく、測定途中随時、基準点
２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４の複数点を測定
する点にある。
して異なる点は、実施の形態１及び２ではＤ０〜Ｄｍを
測定する際に測定開始ポイントまでステージを移動させ
て、そこでの測定データを出していたのに対し、本実施
の形態では、図５に示すごとく、測定途中随時、基準点
２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４の複数点を測定
する点にある。
【００６０】まず、レーザがレーザ発生源１０３から照
射され、基準点２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４
のデータが測定される。この時のデータを基準点２１〜
２４については測定値の平均値をＥ０、基準点３１〜３
４については測定値の平均値をＦ０、基準点４１〜４４
については同じくＧ０とする。
射され、基準点２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４
のデータが測定される。この時のデータを基準点２１〜
２４については測定値の平均値をＥ０、基準点３１〜３
４については測定値の平均値をＦ０、基準点４１〜４４
については同じくＧ０とする。
【００６１】次に、第１ライン１１上に存在する複数の
測定ポイントのデータが得られる。
測定ポイントのデータが得られる。
【００６２】次に、再度、基準点２１〜２４、３１〜３
４及び４１〜４４のデータを測定する。この時のデータ
をそれぞれＥ１、Ｆ１、Ｇ１とする。
４及び４１〜４４のデータを測定する。この時のデータ
をそれぞれＥ１、Ｆ１、Ｇ１とする。
【００６３】次に、第２ライン１２上に存在する複数の
測定ポイントのデータが得られる。
測定ポイントのデータが得られる。
【００６４】次に、再度、基準点２１〜２４、３１〜３
４及び４１〜４４のデータを測定する。この時のデータ
をそれぞれＥ２、Ｆ２、Ｇ２とする。
４及び４１〜４４のデータを測定する。この時のデータ
をそれぞれＥ２、Ｆ２、Ｇ２とする。
【００６５】これらの動作を繰り返し、被測定物１上の
測定面の全範囲にわたってＸＹステージ１０２を走査さ
せ、最後の動作として、データＥｍ、Ｆｍ及びＧｍを測
定した後、Ｘ軸に平行な第ｍライン１５のデータが得ら
れる。
測定面の全範囲にわたってＸＹステージ１０２を走査さ
せ、最後の動作として、データＥｍ、Ｆｍ及びＧｍを測
定した後、Ｘ軸に平行な第ｍライン１５のデータが得ら
れる。
【００６６】上記測定の中で、Ｅ０，Ｆ０及びＧ０か
ら、基準点２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４で決
まる面が求まり、その面をＨ０とする。
ら、基準点２１〜２４、３１〜３４及び４１〜４４で決
まる面が求まり、その面をＨ０とする。
【００６７】同じく、Ｅ１，Ｆ１及びＧ１から求まる面
をＨ１とし、Ｅ２，Ｆ２及びＧ２から求まる面をＨ２、
Ｅｍ，Ｆｍ及びＧｍから求まる面をＨｍとする。
をＨ１とし、Ｅ２，Ｆ２及びＧ２から求まる面をＨ２、
Ｅｍ，Ｆｍ及びＧｍから求まる面をＨｍとする。
【００６８】これらの面Ｈ１〜Ｈｍが求まった時点で、
Ｈ０からのずれ量が計算でき、さらには被測定面内のＸ
Ｙ座標から、ポイント毎のＺ座標値ずれ量が計算でき
る。
Ｈ０からのずれ量が計算でき、さらには被測定面内のＸ
Ｙ座標から、ポイント毎のＺ座標値ずれ量が計算でき
る。
【００６９】したがって、第１ラインについてはＨ１の
Ｈ０からのずれ量をもとに補正し、第ｍラインについて
はＨｍのＨ０からのずれ量をもとに補正することが出来
る為、被測定物が長時間にわたる測定の間に図６Ｚ軸方
向に平行移動するのみならず、傾いてしまった場合も、
正確な表面形状の測定を行うことが出来る。
Ｈ０からのずれ量をもとに補正し、第ｍラインについて
はＨｍのＨ０からのずれ量をもとに補正することが出来
る為、被測定物が長時間にわたる測定の間に図６Ｚ軸方
向に平行移動するのみならず、傾いてしまった場合も、
正確な表面形状の測定を行うことが出来る。
【００７０】尚、複数測定する基準点２１〜２４、３１
〜３４及び４１〜４４は、その中に最初の測定ポイント
２を含んでもよく、その測定個所も３箇所に限るもので
はない。
〜３４及び４１〜４４は、その中に最初の測定ポイント
２を含んでもよく、その測定個所も３箇所に限るもので
はない。
【００７１】また、基準点２１〜２４、３１〜３４及び
４１〜４４それぞれの平均値の計算法としては、実施の
形態２で前述したと同様、単なる平均値でも、測定ポイ
ント数を増減させても、また、最大値、最小値を無視す
る計算法でも良い。（実施の形態４）次に、本発明の実
施の形態４について説明する。
４１〜４４それぞれの平均値の計算法としては、実施の
形態２で前述したと同様、単なる平均値でも、測定ポイ
ント数を増減させても、また、最大値、最小値を無視す
る計算法でも良い。（実施の形態４）次に、本発明の実
施の形態４について説明する。
【００７２】本実施の形態が実施の形態１と比較して異
なる点は、測定ポイント２のデータを測定する毎にその
時の時刻を記録しておく点である。
なる点は、測定ポイント２のデータを測定する毎にその
時の時刻を記録しておく点である。
【００７３】図６は、横軸に測定経過時間、縦軸にＤ
１，Ｄ２，Ｄ３・・・のＤ０からのずれ量を示したグラ
フである。
１，Ｄ２，Ｄ３・・・のＤ０からのずれ量を示したグラ
フである。
【００７４】図６において、例えば、時刻ｔ１において
Ｄ１を測定の後、第２ラインを測定し、その後、時刻ｔ
３においてＤ２を測定する。Ｄ１、Ｄ２のＤ０からのず
れ量はそれぞれａ，ｂとする。
Ｄ１を測定の後、第２ラインを測定し、その後、時刻ｔ
３においてＤ２を測定する。Ｄ１、Ｄ２のＤ０からのず
れ量はそれぞれａ，ｂとする。
【００７５】ここで、Ｄ１測定時からＤ２測定時までの
ずれ量については、図６中の波線で示したように推移し
ていると考えられる。
ずれ量については、図６中の波線で示したように推移し
ていると考えられる。
【００７６】そこで、本実施の形態においては、この波
線で示した推移を、実際の測定データに対して補正し、
より正確なデータを得ようとするものである。
線で示した推移を、実際の測定データに対して補正し、
より正確なデータを得ようとするものである。
【００７７】つまり、第２ラインの複数測定ポイントの
中でも、図６中、時刻ｔ２にて、あるポイントを測定し
た瞬間におけるずれ量Ｅ（ａ）は次式で表される。 Ｅ（ａ）＝ａ＋（ｂ−ａ）×（ｔ２−ｔ１）／（ｔ３−
ｔ１） つまり、図６中、時刻ｔ２にて測定したポイントについ
ては上記式より測定誤差が補正され、他のポイントにつ
いても同様に補正が可能で、実施の形態１よりもさらに
細かな補正が可能となり、被測定物表面の正確な形状が
測定出来ることとなる。
中でも、図６中、時刻ｔ２にて、あるポイントを測定し
た瞬間におけるずれ量Ｅ（ａ）は次式で表される。 Ｅ（ａ）＝ａ＋（ｂ−ａ）×（ｔ２−ｔ１）／（ｔ３−
ｔ１） つまり、図６中、時刻ｔ２にて測定したポイントについ
ては上記式より測定誤差が補正され、他のポイントにつ
いても同様に補正が可能で、実施の形態１よりもさらに
細かな補正が可能となり、被測定物表面の正確な形状が
測定出来ることとなる。
【００７８】尚、上記に説明した全ての実施の形態にお
いて、本発明における表面形状測定方法は、従来の汎用
測定機器に対して、ソフトウェアを組み込むことにより
実現可能なものであり、かかるソフトウェアを記録した
ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体が流通する形態も考えられ
る。
いて、本発明における表面形状測定方法は、従来の汎用
測定機器に対して、ソフトウェアを組み込むことにより
実現可能なものであり、かかるソフトウェアを記録した
ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体が流通する形態も考えられ
る。
【００７９】つまり、コンピュータに対して実行可能な
プログラムを、これら記録媒体に記録しておくことによ
り、これら記録媒体をパソコンに装着し、プログラムを
実行することにより、パソコンを介して従来の汎用測定
機器を制御し、本発明を実施することも出来る。
プログラムを、これら記録媒体に記録しておくことによ
り、これら記録媒体をパソコンに装着し、プログラムを
実行することにより、パソコンを介して従来の汎用測定
機器を制御し、本発明を実施することも出来る。
【００８０】
【発明の効果】以上説明したように本発明の表面形状測
定装置及び方法によれば、一般に走査型、と称される表
面形状測定装置において、被測定物上の所定点を複数回
測定することにより、従来の課題であった温度依存性を
解消し、分解能の高い測定を高精度で行うことが可能と
なり、また、被測定物の基準面が傾いた場合においても
補正が可能となり、簡単な構成で効果の大なるものであ
る。
定装置及び方法によれば、一般に走査型、と称される表
面形状測定装置において、被測定物上の所定点を複数回
測定することにより、従来の課題であった温度依存性を
解消し、分解能の高い測定を高精度で行うことが可能と
なり、また、被測定物の基準面が傾いた場合においても
補正が可能となり、簡単な構成で効果の大なるものであ
る。
【図１】本発明の実施の形態１における被測定物に対す
る測定方法を説明する図
る測定方法を説明する図
【図２】本発明の測定方法を示すフローチャート
【図３】基準点の測定データのずれを示す図
【図４】本発明の実施の形態２における被測定物に対す
る測定方法を説明する図
る測定方法を説明する図
【図５】本発明の実施の形態３における被測定物に対す
る測定方法を説明する図
る測定方法を説明する図
【図６】基準点の測定データのずれを時間経過とともに
示す図
示す図
【図７】従来例における走査型形状測定装置の構成を示
す図
す図
１ 被測定物 ２〜１０ 測定ポイント １１ 第１ライン １２ 第２ライン １３ 第３ライン １４ 第ｍ−１ライン １５ 第ｍライン ２１〜２４、３１〜３４、４１〜４４ 近傍点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F065 AA45 AA49 CC03 CC25 CC37 DD04 DD08 EE01 EE06 FF01 FF04 FF10 FF21 GG04 GG12 HH04 HH12 JJ03 JJ05 JJ09 JJ19 KK01 LL04 MM02 MM16 MM26 PP12 QQ21 QQ31 RR06 RR09 UU06 2F069 AA51 AA60 BB13 DD08 DD19 DD30 EE02 EE04 EE22 FF07 GG04 GG07 GG39 GG52 GG56 GG74 HH09 JJ19 JJ26 MM04 MM24 MM34 PP02 QQ05
Claims (6)
- 【請求項１】 被測定物に対し、非接触でその表面形状
を測定する走査型の測定装置であって、測定途中で前記
被測定物上の所定のポイントを複数回測定することを特
徴とする表面形状測定装置。 - 【請求項２】 被測定物に対し、非接触でその表面形状
を測定する走査型の測定方法であって、測定途中で前記
被測定物上の所定のポイントを複数回測定することを特
徴とする表面形状測定方法。 - 【請求項３】 所定のポイントは複数個存在することを
特徴とする請求項２記載の表面形状測定方法。 - 【請求項４】 所定のポイントを測定した時刻を記録す
ることを特徴とする請求項２または３記載の表面形状測
定方法。 - 【請求項５】 所定の時間が経過する毎に所定のポイン
トを測定することを特徴とする請求項２、３、または４
記載の表面形状測定方法。 - 【請求項６】 請求項２乃至５記載の表面形状測定方法
をコンピュータに実行させるプログラムを記録した記録
媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02824999A JP3704989B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 表面形状測定装置及び方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02824999A JP3704989B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 表面形状測定装置及び方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000227325A true JP2000227325A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3704989B2 JP3704989B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=12243314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02824999A Expired - Fee Related JP3704989B2 (ja) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | 表面形状測定装置及び方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3704989B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250620A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Fotonikusu:Kk | ３次元表面形状測定装置および３次元表面形状測定方法 |
| WO2020008712A1 (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-09 | Dmg森精機株式会社 | 測定方法 |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP02824999A patent/JP3704989B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002250620A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-06 | Fotonikusu:Kk | ３次元表面形状測定装置および３次元表面形状測定方法 |
| WO2020008712A1 (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-09 | Dmg森精機株式会社 | 測定方法 |
| JP2020008311A (ja) * | 2018-07-03 | 2020-01-16 | Dmg森精機株式会社 | 測定方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3704989B2 (ja) | 2005-10-12 |
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