JP2016017780A - 距離測定装置及び距離測定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
被測定物の平行な2つの面の間の距離を測定する距離測定装置であって、前記被測定物を載置して回転する回転テーブルと、前記被測定物に接触させるための測定子と、前記測定子の変位を検出する検出器と、前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、を備え、前記測定子を前記面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を前記2つの面において測定し、前記測定子を前記2つの面間で移動させたときに前記リニアスケールが示す前記移動量を測定することにより前記2つの面の間の距離を測定する距離測定装置。
【選択図】図1
Description
また、従来の測定装置では、温度変化により発生する測定装置の誤差等の様々な誤差を校正することが容易にはできないという問題があった。
本発明は、係る実情を鑑み、部材の平行2面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定可能であり、更に種々の校正も容易にできる距離測定装置及び距離測定方法を提供しようとするものである。
これにより、部材の平行2面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定することができる。
これにより、測定子の先端部の球の直径を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。
これにより、例えば温度によるリニアスケールの伸縮等の測定距離に比例する誤差を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。
これにより、部材の平行2面間の距離を容易に、かつ、高精度に測定することができる。
これにより、測定子の先端部の球の直径を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。
これにより、例えば温度によるリニアスケールの伸縮等の測定距離に比例する誤差を容易に校正することができるので、高精度な測定が可能になる。
これにより、母線ズレ量を容易に求めることができるので、距離測定装置の測定子と回転テーブルの中心のズレを容易に修正することができる。
これにより、円盤状部材の中心−オリフラ距離を容易に求めることができる。
本発明の好適な実施形態について図1を参照して説明する。図1は、本発明の好適な実施形態である距離測定装置の斜視図である。本発明の距離測定装置は、平行な2面を有する被測定物18を載置して回転する回転テーブル10と、被測定物18に接触させるための測定子12と、測定子12の変位を検出する検出器14と、測定子12を直線方向に移動させ、その測定子12の移動量を測定可能なリニアスケール(不図示)を有するアーム16と、を主に備えて構成される。
ベース20は、回転テーブル10と、柱22と、アーム16とを上面に設置して保持するための土台であり、箱形形状を成し、剛性のある部材で形成され、ある程度重量を有することが望ましい。
次に、本発明の測定装置を用いた平行2面間距離の測定方法について説明する。最初に、図1、図2を参照して説明する。図1、図2ともに本発明の距離測定装置の斜視図であるが、図1は、被測定物18の平行2面のうちの右側端面に測定子12を接触させている図であり、図2は、被測定物18の平行2面のうちの左側端面に測定子12を接触させている図である。
次に、アーム16をスライドさせることにより、被測定物の右端面に接触していた測定子12を被測定物18の左端面に接触させる。この状態を示したのが図2である。
以下において「2つの球状部12aの中心を結ぶ直線」という旨の表現が出てきた場合は、球状部12aを被測定物18の左端面に移動させたときのその球状部12aの中心と、被測定物18の右端面に移動させたときの球状部12aの中心とを結ぶ直線という意味である。
L=Min[(RA+Ai)−(RB+Bi)]−d
で求めることができる。
L=Min[(RA+Ai)−(RB+Bi)]−d
で求めることができる。
L=Min[(RA+Ai)−(RB+Bi)]−d ・・・式1
によって被測定物18の平行な2面間距離Lを求めることができる。
上記測定方法を用いて、球状部12aの球の直径を求めることができる。そのために、平行2面を有する被測定物18として、平行2面間の距離が既知であるもの、例えば、ブロックゲージを用いる。
d=Min[(RA+Ai)−(RB+Bi)]−L ・・・式2
このようにして、球状部12aの球の直径を求めることができ、校正することもできる。
検出器14の直線移動距離を測定するリニアスケールの誤差の校正方法について説明する。以下に説明する誤差の校正方法は、測定位置が距離に比例する誤差についての校正方法であり、このような誤差としては、温度変化によるリニアスケールの伸縮等がある。
しかしながら、やはり上述したように2つの測定子を用いて平行な2つの端面を同時に測定しても良いことは言うまでも無い。
L=Min[(RA×E+Ai)−(RB×E+Bi)]
=(RA−RB)×E+Min(Ai−Bi)
ここで、検出器14の移動距離である(RA−RB)よりもMin(Ai−Bi)の方が十分に小さいとき(例えば、RA−RB=50mm、Min(Ai−Bi)=0.0001mmのとき等)は、以下のように考えることができる。
(RA―RB)×E+Min(Ai−Bi)
=Min[(RA−RB)+(Ai−Bi)]×E
=Min[(RA1−RB1)+(A1i−B1i)]×E−d
=S1'×E−d
式3
=Min[(RA2−RB2)+(A2i−B2i)]×E−d
=S2'×E−d
式4
E=(L1−L2)/(S1'−S2')
式5
次に母線ズレ量の測定方法について説明する。図12は、被測定物18を回転させながらの測定子12の変位測定を説明する説明図である。図12に示されている(a)〜(d)の図は、図1の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。
次に、回転角度0°から被測定物18を時計方向に回転させると、図12(d)に示すように(図14のdのポイント)球状部12aの距離は、回転角度0°のときよりも大きくなる。
次に、回転角度0°(図13(h))から被測定物18を反時計方向に回転させると、図13(g)に示すように(図14のgのポイント)、球状部12aの距離は、回転角度0°のときよりも小さくなる。
式6
ここで、Rは、回転中心Cから被測定物18の右側端面までの距離であり、dは、球状部12aの直径である。
式6及び、図12(b)より、X1の最小値X1minは、以下の式によって求めることができる。
式8
ここで、Lは、被測定物18の平行2面間の距離、即ち、被測定物18の左端面と右端面との距離なので、L−Rは、回転中心Cから被測定物18の左端面までの距離になる。
このようにして求められたYを用い、Yの値だけ測定子12の位置をずらすことにより、母線ズレを校正することができる。
オリフラを有する半導体ウエハのように、平面図において円周上の一部のみが曲線では無く直線になっている部材(以下、一部直線円形部材と称する)の中心からオリフラまでの距離(中心−オリフラ距離と称する)の測定方法について図面を参照して説明する。図15は、一部直線円形部材30(オリフラ付き円盤状部材)の中心からオリフラまでの距離測定の説明図である。図15の(a)〜(e)の図は、図1の測定装置において、測定の様子を上から見たときの概略図を示している。
しかしながら、やはり上述したように2つの測定子12を用いて平行な2つの端面を同時に測定しても良いことは言うまでも無い。
更に説明すると、左右とも球状部12aが、曲線上に位置しているときの測定グラフにおいて、同じ角度のときのRAとRBの差分を求め平均することによりSとすることができる。
d、Yは、既知であり、S,Sminは、今まで説明した方法により求める。
12 測定子
12a 球状部
14 検出器
16 アーム
18 被測定物
20 ベース
22 柱
30 一部直線円形部材
B オリフラ
C 回転中心
Claims (8)
- 被測定物の平行な2つの面の間の距離を測定する距離測定装置であって、
前記被測定物を載置して回転する回転テーブルと、
前記被測定物に接触させるための測定子と、
前記測定子の変位を検出する検出器と、
前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、
を備え、
前記測定子を前記面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を前記2つの面において測定し、
前記測定子を前記2つの面間で移動させたときに前記リニアスケールが示す前記移動量を測定することにより前記2つの面の間の距離を測定する距離測定装置。 - 平行な2つの面間の距離が既知の値L1である第1部材を更に備え、
前記被測定物と接触する前記測定子の先端部は、球形状を成し、
前記第1部材の距離が既知の値L1である平行2面間の距離を測定することにより、前記先端部の球の直径を校正する請求項1に記載の距離測定装置。 - 平行な2つの面間の距離が既知の値L1である第1部材と、
平行な2つの面間の距離がL1とは異なる既知の値L2である第2部材と、
を更に備え、
前記第1部材の距離が既知の値L1である平行2面間の距離と、前記第2部材の距離が既知の値L2である平行2面間の距離とを測定することにより、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する請求項1または2に記載の距離測定装置。 - 被測定物を載置して回転する回転テーブルと、
被測定物に接触させるための測定子と、
測定子の変位を検出する検出器と、
前記測定子を直線方向に移動させ、前記測定子の移動量を測定可能なリニアスケールを有するアームと、
を用いて被測定物の平行な2つの面である第1面と第2面との間の距離を測定する距離測定方法であって、
前記測定子を前記第1面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第1面測定ステップと、
前記測定子を前記第2面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第2面測定ステップと、
前記測定子を前記第1面から前記第2面に移動させたときの前記リニアスケールが示す前記測定子の移動量を測定する移動量測定ステップと、
前記第1面測定ステップで得られた変位と、前記第2面測定ステップで得られた変位と、前記移動量測定ステップで測定された前記移動量と、に基づいて前記第1面と前記第2面との距離を算出するステップとを備えた距離測定方法。 - 請求項4に記載の距離測定方法を用いて、球形状である前記測定子の先端部の球の直径を校正する先端球直径校正方法であって、
平行な2面間の距離が既知の値L1である第1部材の前記平行な2面間の距離を前記距離測定方法で測定することにより、その測定値と、既知の値L1とを用いて前記先端部の球の直径を校正する先端球直径校正方法。 - 請求項4に記載の距離測定方法を用いて、前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する誤差校正方法であって、
平行な2面間の距離が既知の値L1である第1部材の前記平行な2面間の距離を前記距離測定方法で測定する第1部材測定ステップと、
平行な2面間の距離がL1とは異なる既知の値L2である第2部材との前記平行な2面間の距離を前記距離測定方法で測定する第2部材測定ステップと、
を備え、
前記第1部材測定ステップで測定された距離と、前記第2部材測定ステップで測定された距離と、L1と、L2と、を用いることにより前記リニアスケールの測定距離に比例する誤差を校正する誤差校正方法。 - 請求項1に記載の距離測定装置の母線ズレ量を測定する母線ズレ量測定方法であって、
平行な第1面と第2面との距離が既知の値L1である第1部材を準備するステップと、
前記測定子を前記第1面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第1面測定ステップと、
前記測定子を前記第2面に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第2面測定ステップと、
前記第1面測定ステップで得られたデータと前記第2面測定ステップとで得られたデータの差分をもとめる差分算出ステップと、
を備え、
前記第1面測定ステップと、前記第2面測定ステップと、前記差分算出ステップと、で得られたデータから母線ズレ量Yを求める母線ズレ量測定方法。 - 請求項1に記載の距離測定装置を用いて、平面視円盤状であってオリフラを有する円盤状部材の中心−オリフラ距離を求める中心−オリフラ距離測定方法であって、
前記測定子を前記円盤状部材の一方の端部の平面視曲線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第1測定ステップと、
前記測定子を直線的に移動させて前記円盤状部材の他方の端部の平面視直線部分に接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第2測定ステップと、
前記回転テーブルを回転させることにより、前記円盤状部材の前記他方の端部が平面視曲線部分になるようにして、その曲線部分に前記測定子を接触させて前記回転テーブルを回転させたときの前記測定子の連続的な変位を測定する第3測定ステップと、
を備え、
前記第1測定ステップと、前記第2測定ステップと、前記第3測定ステップとで得られたデータから前記円盤状部材の中心−オリフラ距離を求める中心−オリフラ距離測定方法。
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JP2018169266A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 株式会社東京精密 | 表面形状測定装置の角度補正方法及び角度補正装置 |
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