JP2993821B2 - 厚さ測定方法 - Google Patents
厚さ測定方法Info
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- JP2993821B2 JP2993821B2 JP5179223A JP17922393A JP2993821B2 JP 2993821 B2 JP2993821 B2 JP 2993821B2 JP 5179223 A JP5179223 A JP 5179223A JP 17922393 A JP17922393 A JP 17922393A JP 2993821 B2 JP2993821 B2 JP 2993821B2
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、厚さ測定方法、特に、
差動変圧器を用いた厚さ測定手段による広範囲かつ高分
解能の厚さ測定方法に関する。
差動変圧器を用いた厚さ測定手段による広範囲かつ高分
解能の厚さ測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】厚さ測定、特に、例えば半導体ウエハの
厚さあるいは表面あらさ等の微小厚さ測定、すなわち、
微小寸法測定技術としては、空気式、電気式、更には、
光学式のマイクロメータがあるが、電気マイクロメータ
は高感度かつ電気信号処理が容易であることから広く用
いられており、中でも、差動変圧器型の電気マイクロメ
ータが最も普及している。
厚さあるいは表面あらさ等の微小厚さ測定、すなわち、
微小寸法測定技術としては、空気式、電気式、更には、
光学式のマイクロメータがあるが、電気マイクロメータ
は高感度かつ電気信号処理が容易であることから広く用
いられており、中でも、差動変圧器型の電気マイクロメ
ータが最も普及している。
【０００３】図４は、差動変圧器型電気マイクロメータ
の基本的構成を示すブロック図であり、発振回路２０か
らの１〜８ｋＨｚ、例えば４ｋＨｚの交流が供給される
１次コイル１１と、可動コア１２を介して差動的に電圧
が誘起される差動コイルからなる２次コイル１３とを有
する差動変圧器１０および可動コア１２に結合された測
定子により検出器が構成されており、その測定子を被測
定ワークＷに当接し、そのときの可動コア１２の変位に
応じて２次コイル１３に誘起される差動電圧により検出
出力を得る。得られた検出出力は、ゼロ調整手段を経
て、交流増幅器３０により増幅後、整流平滑回路４０に
より直流化されてメータ５０に測定値を指示する。６０
は測定に必要な安定化電源を供給するための定電圧回路
である。
の基本的構成を示すブロック図であり、発振回路２０か
らの１〜８ｋＨｚ、例えば４ｋＨｚの交流が供給される
１次コイル１１と、可動コア１２を介して差動的に電圧
が誘起される差動コイルからなる２次コイル１３とを有
する差動変圧器１０および可動コア１２に結合された測
定子により検出器が構成されており、その測定子を被測
定ワークＷに当接し、そのときの可動コア１２の変位に
応じて２次コイル１３に誘起される差動電圧により検出
出力を得る。得られた検出出力は、ゼロ調整手段を経
て、交流増幅器３０により増幅後、整流平滑回路４０に
より直流化されてメータ５０に測定値を指示する。６０
は測定に必要な安定化電源を供給するための定電圧回路
である。
【０００４】最近の普及型の差動変圧器型電気マイクロ
メータにおいては、図４に示されているように差動変圧
器検出器の出力をアナログ処理した後、アナログ／ディ
ジタル変換器によりディジタル信号に変換し、マイクロ
プロセッサ等のディジタル演算手段を用いて必要な演算
処理を行って、所望の表示や加工処理などのための制御
信号出力を供給する構成が採用されている。このアナロ
グ／ディジタル変換器としては、通常、１２ビットのも
のが用いられており、そのダイナミックレンジは高低２
段階に切り換え可能であって、ローレンジ（Ｌo ）にお
いて±９９９μｍ、ハイレンジにおいてＬo ｘ１０＝±
９９．９μｍの範囲の測定が可能とされている。
メータにおいては、図４に示されているように差動変圧
器検出器の出力をアナログ処理した後、アナログ／ディ
ジタル変換器によりディジタル信号に変換し、マイクロ
プロセッサ等のディジタル演算手段を用いて必要な演算
処理を行って、所望の表示や加工処理などのための制御
信号出力を供給する構成が採用されている。このアナロ
グ／ディジタル変換器としては、通常、１２ビットのも
のが用いられており、そのダイナミックレンジは高低２
段階に切り換え可能であって、ローレンジ（Ｌo ）にお
いて±９９９μｍ、ハイレンジにおいてＬo ｘ１０＝±
９９．９μｍの範囲の測定が可能とされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の差動変圧器型電気マイクロメータを用いた測定
においては、マスタを用意してマスタセットを行い、そ
の点を基準にして相対値を求めているので、被測定ワー
クの絶対値は直接求めることはできず、マスタの寸法と
測定値とにより計算する必要がある。したがって、ワー
クの測定範囲が異なる度にマスタセットを行い、しか
も、マスタ寸法との計算により絶対値を求めるという不
便があった。
た従来の差動変圧器型電気マイクロメータを用いた測定
においては、マスタを用意してマスタセットを行い、そ
の点を基準にして相対値を求めているので、被測定ワー
クの絶対値は直接求めることはできず、マスタの寸法と
測定値とにより計算する必要がある。したがって、ワー
クの測定範囲が異なる度にマスタセットを行い、しか
も、マスタ寸法との計算により絶対値を求めるという不
便があった。
【０００６】また、通常用いられているアナログ／ディ
ジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）は１２ビット構成で
あることから、±９９９μｍの広範囲の測定においては
１μｍ単位の分解能でしか測定することができないとい
う欠点がある。そこで、本発明は、通常の差動変圧器型
電気マイクロメータを用い、広範囲にわたって高分解能
で測定することができ、しかも、面倒な測定操作を必要
としない厚さ測定方法を実現することを目的とする。
ジタル変換器（Ａ／Ｄコンバータ）は１２ビット構成で
あることから、±９９９μｍの広範囲の測定においては
１μｍ単位の分解能でしか測定することができないとい
う欠点がある。そこで、本発明は、通常の差動変圧器型
電気マイクロメータを用い、広範囲にわたって高分解能
で測定することができ、しかも、面倒な測定操作を必要
としない厚さ測定方法を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明による厚さ測定方
法は、差動変圧器からなる二つの検出器を基準面に当接
して、その二つの検出器の検出出力の差が零となるよう
にゼロセット操作を実行した後、一方の検出器に被測定
ワークを挿入して、二つの検出器の検出出力の差を基準
測定値として記憶し、次いで、その一方の検出器の検出
出力レベルをシフトして、二つの検出器の検出出力の差
が零となるようにサイズシフト操作を実行し、その後、
その一方の検出器に他の被測定ワークを挿入して、二つ
の検出器の検出出力の差を相対的厚さ測定値として出力
するとともに、相対的厚さ測定値と基準測定値との加算
値を絶対的厚さ測定値として出力することを特徴とす
る。
法は、差動変圧器からなる二つの検出器を基準面に当接
して、その二つの検出器の検出出力の差が零となるよう
にゼロセット操作を実行した後、一方の検出器に被測定
ワークを挿入して、二つの検出器の検出出力の差を基準
測定値として記憶し、次いで、その一方の検出器の検出
出力レベルをシフトして、二つの検出器の検出出力の差
が零となるようにサイズシフト操作を実行し、その後、
その一方の検出器に他の被測定ワークを挿入して、二つ
の検出器の検出出力の差を相対的厚さ測定値として出力
するとともに、相対的厚さ測定値と基準測定値との加算
値を絶対的厚さ測定値として出力することを特徴とす
る。
【０００８】
【作用】上記した本発明の厚さ測定方法によれば、最初
のワークにより設定される基準測定値は１２ビットのＡ
／Ｄコンバータの測定範囲±９９９．９μｍ内で設定可
能であるので、その基準測定値を中心とした測定範囲±
９９．９μｍにおいて０．１μｍ単位の高分解能測定を
実施することにより、結局、全測定範囲±９９９．９μ
ｍにわたって０．１μｍ単位の高分解能測定を実施する
ことができることとなる。
のワークにより設定される基準測定値は１２ビットのＡ
／Ｄコンバータの測定範囲±９９９．９μｍ内で設定可
能であるので、その基準測定値を中心とした測定範囲±
９９．９μｍにおいて０．１μｍ単位の高分解能測定を
実施することにより、結局、全測定範囲±９９９．９μ
ｍにわたって０．１μｍ単位の高分解能測定を実施する
ことができることとなる。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明による厚さ測定方法を実施す
るための差動変圧器型厚さ測定装置の構成を示す概念構
成図であり、１−１（Ｇ1 ）および１−２（Ｇ2 ）はそ
れぞれ検出用差動変圧器、２はサイズシフト回路、３は
アナログ演算回路、４はＡ／Ｄコンバータ、５は例えば
マイクロプロセッサを含むディジタル演算回路であり、
従来の厚さ測定装置の構成にサイズシフト回路２が付加
された構成となっている。ここで、本厚さ測定装置は、
必要に応じて校正を実施し、その校正に当たっては、例
えば、従来のマスタを用い、かつ、サイズシフト回路２
のサイズシフト値を０としたときに、アナログ演算回路
３の出力に正しくマスタの寸法に相当する測定値が得ら
れるように調整されている。
るための差動変圧器型厚さ測定装置の構成を示す概念構
成図であり、１−１（Ｇ1 ）および１−２（Ｇ2 ）はそ
れぞれ検出用差動変圧器、２はサイズシフト回路、３は
アナログ演算回路、４はＡ／Ｄコンバータ、５は例えば
マイクロプロセッサを含むディジタル演算回路であり、
従来の厚さ測定装置の構成にサイズシフト回路２が付加
された構成となっている。ここで、本厚さ測定装置は、
必要に応じて校正を実施し、その校正に当たっては、例
えば、従来のマスタを用い、かつ、サイズシフト回路２
のサイズシフト値を０としたときに、アナログ演算回路
３の出力に正しくマスタの寸法に相当する測定値が得ら
れるように調整されている。
【００１０】図２は、上記図１に示した差動変圧器型厚
さ測定装置を用いて、本発明に従う厚さ測定方法を実施
する手順を示すフローチャートであり、図３はその実施
に当たっての検出端すなわちゲージＧ1 およびＧ2 の操
作を説明するための説明図である。まず、ステップａに
おいて、図３（Ａ）に示すように、検出端Ｇ1 およびＧ
2を基準面Ｘに当接して、基準面Ｘに対するゲージＧ1
およびＧ2 のゼロセット操作を実行する。この場合、図
３（Ａ）に示すように、ゲージＧ1 ＝０、ゲージＧ 2 ＝
０であり、アナログ演算回路３の差動出力がＧ1 −Ｇ2
＝０となるようにゼロセット操作が行われる。
さ測定装置を用いて、本発明に従う厚さ測定方法を実施
する手順を示すフローチャートであり、図３はその実施
に当たっての検出端すなわちゲージＧ1 およびＧ2 の操
作を説明するための説明図である。まず、ステップａに
おいて、図３（Ａ）に示すように、検出端Ｇ1 およびＧ
2を基準面Ｘに当接して、基準面Ｘに対するゲージＧ1
およびＧ2 のゼロセット操作を実行する。この場合、図
３（Ａ）に示すように、ゲージＧ1 ＝０、ゲージＧ 2 ＝
０であり、アナログ演算回路３の差動出力がＧ1 −Ｇ2
＝０となるようにゼロセット操作が行われる。
【００１１】次いで、図３（Ｂ）に示すように、ステッ
プｂにおいて、ゲージＧ1 に測定すべきワークを挿入
し、その時の測定値（Ｙ）を基準測定値として、例え
ば、ディジタル演算回路５に記憶する。その後、同じ状
態のままで、ステップｃにおいて、サイズシフト操作を
行い、アナログ演算回路３の出力が０となるようにす
る。図３（Ｂ）に示した例においては、ワークの寸法Ｇ
1 ＝５００μｍであり、これが基準測定値として記憶さ
れ、サイズシフト操作によりアナログ演算回路３の差動
出力がＧ1 −Ｇ2 ＝０となるようにされる。
プｂにおいて、ゲージＧ1 に測定すべきワークを挿入
し、その時の測定値（Ｙ）を基準測定値として、例え
ば、ディジタル演算回路５に記憶する。その後、同じ状
態のままで、ステップｃにおいて、サイズシフト操作を
行い、アナログ演算回路３の出力が０となるようにす
る。図３（Ｂ）に示した例においては、ワークの寸法Ｇ
1 ＝５００μｍであり、これが基準測定値として記憶さ
れ、サイズシフト操作によりアナログ演算回路３の差動
出力がＧ1 −Ｇ2 ＝０となるようにされる。
【００１２】以後、ステップｄにおいて、上記ワークに
類似した他の測定すべきワークをゲージＧ1 に挿入し
て、０．１μｍ単位の高分解能の測定値（Ｚ）を相対的
な厚さ測定値として得る。すなわち、上記サイズシフト
操作により設定された値を中心に、Ａ／Ｄコンバータ４
のダイナミックレンジで決まる±９９．９μｍの範囲で
０．１μｍ単位での測定が可能となる。
類似した他の測定すべきワークをゲージＧ1 に挿入し
て、０．１μｍ単位の高分解能の測定値（Ｚ）を相対的
な厚さ測定値として得る。すなわち、上記サイズシフト
操作により設定された値を中心に、Ａ／Ｄコンバータ４
のダイナミックレンジで決まる±９９．９μｍの範囲で
０．１μｍ単位での測定が可能となる。
【００１３】また、必要に応じて、ステップｅにおい
て、ステップｄにおいて得た測定値Ｚにステップｂにお
いて得た基準測定値Ｙを加算して、被測定ワーク寸法の
絶対値を得ることができる。こうして、図３（Ｂ）に示
した例の場合は、４００．１〜５９９．９μｍの範囲で
のワークの絶対値測定が可能である。そして、この絶対
値測定は±９９９．９μｍ広範囲にわたってシフト可能
である。
て、ステップｄにおいて得た測定値Ｚにステップｂにお
いて得た基準測定値Ｙを加算して、被測定ワーク寸法の
絶対値を得ることができる。こうして、図３（Ｂ）に示
した例の場合は、４００．１〜５９９．９μｍの範囲で
のワークの絶対値測定が可能である。そして、この絶対
値測定は±９９９．９μｍ広範囲にわたってシフト可能
である。
【００１４】上記した実施例においては、最初に測定す
るワークの測定値を基準にして、以後のワーク寸法を測
定しているが、最初のワークとして被測定ワークのマス
タなどの既知の寸法の基準物を用いることができること
はいうまでもない。また、本発明による厚さ測定方法の
変形例として、校正の段階において予めサイズシフト回
路２の特定のサイズシフト量とその時の測定値との関係
を、例えば、ディジタル演算回路５のマイクロプロセッ
サに記憶させておき、測定すべきワークを挿入したとき
にアナログ演算回路３の差動出力がほぼ０あるいは最小
となるように記憶された特定のサイズシフト量を選択し
て設定し、そのときの測定値と設定されたサイズシフト
量に対応するものとして記憶されている測定値すなわち
基準測定値とを加算してワーク寸法の絶対値を得るよう
にすることもできる。この場合、測定範囲は±９９．９
μｍ以内に幾分か狭まることとなる。
るワークの測定値を基準にして、以後のワーク寸法を測
定しているが、最初のワークとして被測定ワークのマス
タなどの既知の寸法の基準物を用いることができること
はいうまでもない。また、本発明による厚さ測定方法の
変形例として、校正の段階において予めサイズシフト回
路２の特定のサイズシフト量とその時の測定値との関係
を、例えば、ディジタル演算回路５のマイクロプロセッ
サに記憶させておき、測定すべきワークを挿入したとき
にアナログ演算回路３の差動出力がほぼ０あるいは最小
となるように記憶された特定のサイズシフト量を選択し
て設定し、そのときの測定値と設定されたサイズシフト
量に対応するものとして記憶されている測定値すなわち
基準測定値とを加算してワーク寸法の絶対値を得るよう
にすることもできる。この場合、測定範囲は±９９．９
μｍ以内に幾分か狭まることとなる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明の測定方法によれ
ば、通常の差動変圧器型電気マイクロメータを用いて
も、新たな測定の度にマスタを用いて再設定を行う必要
がなく、しかも、０．１μｍ単位の高分解能の絶対値測
定が±９９９．９μｍ広範囲にわたって測定することが
可能となる。
ば、通常の差動変圧器型電気マイクロメータを用いて
も、新たな測定の度にマスタを用いて再設定を行う必要
がなく、しかも、０．１μｍ単位の高分解能の絶対値測
定が±９９９．９μｍ広範囲にわたって測定することが
可能となる。
【図１】本発明による厚さ測定方法を実施するための差
動変圧器型厚さ測定装置の構成を示す概念構成図であ
る。
動変圧器型厚さ測定装置の構成を示す概念構成図であ
る。
【図２】本発明に従う厚さ測定方法を実施する手順を示
すフローチャートである。
すフローチャートである。
【図３】図２の手順の実施に必要なゲージＧ1 およびＧ
2 の操作を説明するための説明図である。
2 の操作を説明するための説明図である。
【図４】差動変圧器型電気マイクロメータの基本的構成
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
１−１、１−２…差動変圧器 ２…サイズシフト回路 ３…アナログ演算回路 ４…Ａ／Ｄコンバ−タ ５…ディジタル演算回路 １０…差動変圧器 ２０…発振回路 ３０…交流増幅器 ４０…整流平滑回路 ５０…メ−タ
Claims (1)
- 【請求項１】 差動変圧器からなる二つの検出器を基準
面に当接して、該二つの検出器の検出出力の差が零とな
るようにゼロセット操作を実行し、 上記二つの検出器のうちの一方の検出器に被測定ワーク
を挿入して、該二つの検出器の検出出力の差を基準測定
値として記憶し、 上記一方の検出器の検出出力レベルをシフトして、該二
つの検出器の検出出力の差が零となるようにサイズシフ
ト操作を実行し、 上記一方の検出器に他の被測定ワークを挿入して、該二
つの検出器の検出出力の差を相対的厚さ測定値として出
力するとともに、該相対的厚さ測定値と上記基準測定値
との加算値を絶対的厚さ測定値として出力することを特
徴とする厚さ測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5179223A JP2993821B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 厚さ測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5179223A JP2993821B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 厚さ測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0735505A JPH0735505A (ja) | 1995-02-07 |
| JP2993821B2 true JP2993821B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=16062093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5179223A Expired - Fee Related JP2993821B2 (ja) | 1993-07-20 | 1993-07-20 | 厚さ測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993821B2 (ja) |
-
1993
- 1993-07-20 JP JP5179223A patent/JP2993821B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0735505A (ja) | 1995-02-07 |
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Legal Events
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