JP4557848B2 - Shape measuring method and shape measuring apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、接触式あるいは非接触式のプローブを用いて光学素子や光学素子成形用金型等の物体形状を高精度に測定するための形状測定方法および形状測定装置に関するものである。   The present invention relates to a shape measuring method and a shape measuring apparatus for measuring an object shape such as an optical element or an optical element molding die with high accuracy using a contact type or non-contact type probe.

近年、撮像カメラをはじめレーザビームプリンタ、複写機、半導体露光装置など各種光学装置の性能向上に伴い、これらの光学装置に組み込まれるレンズ、ミラー、プリズムなどの光学素子の品質、特に形状精度への要求が高度化してきている。具体的には、光学素子の形状は従来の平面、球面、あるいは軸対称非球面から自由曲面へと複雑化しており、形状が複雑化するほど要求される光学面の形状精度も厳しくなっている。   In recent years, with the improvement in performance of various optical devices such as imaging cameras, laser beam printers, copiers, and semiconductor exposure devices, the quality of optical elements such as lenses, mirrors, and prisms incorporated in these optical devices, especially the accuracy of shape, has been improved. Requirements are becoming more sophisticated. Specifically, the shape of the optical element is complicated from a conventional flat surface, spherical surface, or axisymmetric aspheric surface to a free-form surface, and the required shape accuracy of the optical surface becomes stricter as the shape becomes more complicated. .

このような状況下において、光学素子や、光学素子を製造するための光学素子成形用金型の形状測定では、自由曲面形状などの複雑な形状の測定が可能であるという理由で、接触式あるいは非接触式のプローブを用いた形状測定装置が広く用いられている。特に高度な測定精度を実現する形状測定装置としては、前記プローブを被測定面に対して倣い走査させて測定する三次元形状測定装置が使用される。以下に、光学素子あるいは光学素子成形用金型を被測定物とし、形状測定装置を用いて被測定面の形状を測定する従来技術について説明する。   Under such circumstances, the shape measurement of the optical element or the mold for molding the optical element for manufacturing the optical element is possible because it is possible to measure a complicated shape such as a free-form surface, contact type or A shape measuring apparatus using a non-contact type probe is widely used. In particular, as a shape measuring apparatus that realizes a high degree of measurement accuracy, a three-dimensional shape measuring apparatus that performs measurement by scanning the probe with respect to the surface to be measured is used. A conventional technique for measuring the shape of a surface to be measured using a shape measuring device using an optical element or an optical element molding die as a measurement object will be described below.

図6は、接触式あるいは非接触式のプローブを被測定面に対して倣い走査させて測定する形状測定方法を示すフローチャートである。ステップS101において測定開始後、ステップS102で被測定面上を接触式あるいは非接触式のプローブを倣い走査させて被測定面の形状を測定する。ここでは、あらかじめ指定した測定データ点数、プローブ走査速度、測定領域などの測定条件に従い面形状の測定が行われる。指定した測定条件に基づいて被測定面の形状測定が全て終了した後に、ステップS103において、ステップS102で測定した被測定面の測定データの解析を行う。この測定形状解析では、具体的には被測定面の設計形状に対する誤差解析として、設計形状に対する被測定面の位置誤差、姿勢誤差、形状誤差などを解析する。測定形状解析終了後、ステップS104にて被測定面の形状測定は終了する。   FIG. 6 is a flowchart showing a shape measuring method for measuring by scanning a surface to be measured with a contact or non-contact type probe. After the measurement is started in step S101, the shape of the surface to be measured is measured by scanning the surface to be measured with a contact or non-contact type probe in step S102. Here, the surface shape is measured in accordance with measurement conditions such as the number of measurement data points designated in advance, the probe scanning speed, and the measurement region. After all measurement of the shape of the surface to be measured is completed based on the designated measurement conditions, in step S103, the measurement data of the surface to be measured measured in step S102 is analyzed. In this measurement shape analysis, specifically, a position error, a posture error, a shape error, and the like of the measurement surface with respect to the design shape are analyzed as an error analysis with respect to the design shape of the measurement surface. After the measurement shape analysis is completed, the shape measurement of the surface to be measured is completed in step S104.

図7は、図6に示したステップS102における面形状測定の詳細について説明する図である。従来技術による面形状測定では、図7の被測定面Eに対し、測定オペレータが形状測定装置の制御プログラムに測定条件として指定した測定経路T上をプローブが倣い走査し、被測定面Eの面形状を測定する。Tsはプローブ走査開始点、すなわち測定経路Tの開始点を示しており、Teはプローブ走査終了点、すなわち測定経路Tの終点を示している。   FIG. 7 is a diagram for explaining the details of the surface shape measurement in step S102 shown in FIG. In the surface shape measurement according to the prior art, the probe follows the measurement path T specified by the measurement operator as a measurement condition in the control program of the shape measurement apparatus with respect to the measurement surface E of FIG. Measure the shape. Ts indicates the probe scanning start point, that is, the start point of the measurement path T, and Te indicates the probe scanning end point, that is, the end point of the measurement path T.

なお、図7では、XY直交座標系において、Y軸方向をプローブの主走査方向とし、X軸方向を副走査方向とするラスタ走査の測定経路を示しているが、この測定経路はあくまでも一例である。例えばプローブの主走査方向が図中のX軸方向であり、副走査方向がY軸方向となるようなラスタ走査による面形状測定や、プローブの走査経路を被測定面に対し同心円状とする面形状測定なども実施されている。   In FIG. 7, in the XY orthogonal coordinate system, a raster scanning measurement path is shown in which the Y-axis direction is the main scanning direction of the probe and the X-axis direction is the sub-scanning direction. However, this measurement path is merely an example. is there. For example, surface shape measurement by raster scanning in which the main scanning direction of the probe is the X-axis direction in the figure and the sub-scanning direction is the Y-axis direction, or a surface in which the scanning path of the probe is concentric with the surface to be measured Shape measurements are also being implemented.

従来技術においては、あらかじめ測定条件として指定した測定経路Tの開始点Tsから終点Teまで、同経路を全てプローブが走査し、図6におけるステップS102の面形状測定が完了した後に、ステップS103において測定形状解析が実施される。このような測定手順の一例として、特許文献1に開示された形状測定方法が挙げられる。
特開2001−141443号公報
In the prior art, the probe scans all of the path from the start point Ts to the end point Te of the measurement path T specified in advance as the measurement condition, and after the surface shape measurement in step S102 in FIG. 6 is completed, the measurement is performed in step S103. Shape analysis is performed. An example of such a measurement procedure is the shape measurement method disclosed in Patent Document 1.
JP 2001-141443 A

しかしながら、接触式あるいは非接触式のプローブを被測定面に対し倣い走査させて被測定面形状を測定する測定方法では、以下に示す原因で測定が失敗する場合がある。   However, in the measurement method of measuring the shape of the surface to be measured by scanning the surface to be measured with a contact or non-contact type probe, the measurement may fail due to the following reasons.

(1)被測定物の不安定性
(2)測定環境の不安定性
(3)測定領域
(1) Measurement object instability (2) Measurement environment instability (3) Measurement area

まず、第1の被測定物の不安定性が原因となり測定が失敗する場合について、具体的に説明する。   First, the case where measurement fails due to instability of the first object to be measured will be described in detail.

被測定物が金型を使用してプラスチック材あるいはガラス材を成形加工し製作したレンズ、プリズム、ミラーなどの光学素子の場合、素子形状や成形加工条件によっては成形材料が金型内で端部まで充填されないことがある。このとき、光学面の形状については所望の形状が得られていても、光学素子を光学装置に組み込む際に基準となる面、つまり光学面の面位置を規定する際の基準面の形状が、成形材の充填不足により所望の形状が創成されていない場合がある。プラスチック材、あるいはガラス材を成形加工し製作した光学素子の光学面形状を測定する場合、一般的に前記基準面を形状測定装置に対する取り付けでも併用し、形状測定装置との間に測定治具などを介し被測定物を装置に取り付ける方法が知られている。   When the object to be measured is an optical element such as a lens, prism, mirror, etc. manufactured by molding a plastic material or glass material using a mold, the molding material may be the end in the mold depending on the element shape and molding processing conditions. May not be filled. At this time, even if a desired shape is obtained with respect to the shape of the optical surface, the surface used as a reference when incorporating the optical element into the optical device, that is, the shape of the reference surface when defining the surface position of the optical surface, A desired shape may not be created due to insufficient filling of the molding material. When measuring the optical surface shape of an optical element made by molding or manufacturing a plastic material or glass material, the reference surface is generally used in combination with a shape measuring device, and a measuring jig or the like is used between the shape measuring device and the like. There is known a method of attaching an object to be measured to an apparatus via a device.

ここで、被測定物である光学素子の基準面形状が所望の形状に創成されていない場合、測定治具に対し被測定物を安定に取り付けることが困難となる。このとき、特に被測定面に対しプローブを接触させながら測定する接触式のプローブを用いた形状測定装置による測定では、被測定物が受けるプローブ接触荷重が原因となり測定途中に被測定物が測定治具内で動いてしまうことになる。測定途中に被測定物が測定治具内を動くことは、すなわち形状測定装置に対する被測定物の取り付け位置および姿勢が変化することを意味しており、このような場合には高精度な形状測定は不可能である。結果的に測定は失敗となり、再度測定治具に対する被測定物の取り付け状態を再調整し、面形状測定を最初からやり直す必要がある。   Here, when the reference surface shape of the optical element that is the object to be measured is not created in a desired shape, it is difficult to stably attach the object to be measured to the measuring jig. At this time, in particular, in the measurement by the shape measuring device using the contact type probe that measures while bringing the probe into contact with the measurement surface, the measurement object is measured during the measurement due to the probe contact load received by the measurement object. It will move in the tool. The movement of the object to be measured in the measuring jig during the measurement means that the mounting position and posture of the object to be measured with respect to the shape measuring device changes. In such a case, highly accurate shape measurement is performed. Is impossible. As a result, the measurement fails, and it is necessary to readjust the mounting state of the object to be measured with respect to the measuring jig again and start the surface shape measurement from the beginning.

また、被測定物を形状測定装置に直接取り付ける際、あるいは測定治具を介して形状測定装置に取り付ける際に、被測定物の形状や被測定物の保持方法によっては、保持力に起因したいわゆる保持変形が被測定物に発生する場合がある。保持変形が生じた状態で測定した被測定面形状は、被測定物本来の面形状とは異なる形状を測定していることになるため、測定失敗として取り扱われる。   In addition, when the object to be measured is directly attached to the shape measuring apparatus, or when attached to the shape measuring apparatus via the measuring jig, depending on the shape of the object to be measured and the method of holding the object to be measured, a so-called "cause of holding force" Holding deformation may occur in the object to be measured. The measured surface shape measured in the state where the holding deformation has occurred is measured as a measurement failure because the measured surface shape is different from the original surface shape of the object to be measured.

つぎに、第2の測定環境の不安定性が原因で測定失敗となる場合について、具体的に説明する。   Next, the case where measurement fails due to instability of the second measurement environment will be specifically described.

近年、光学素子に求められる形状精度はnmオーダーとなっており、被測定面の形状測定では必然的にnmオーダーの形状測定精度が要求される。このように高精度な測定においては、被測定面上に大きさがμmオーダーのゴミが付着した状態で、接触式あるいは非接触式のプローブが前記ゴミ上を走査した場合には、プローブがゴミ形状を誤って被測定面形状として測定してしまう。また、接触式のプローブによる形状測定では、プローブがゴミに乗り上げた際にプローブ接触面に同ゴミが付着してしまい、ゴミを引きずりながらその後の測定経路上にある被測定面形状を測定してしまう場合もある。いずれの場合に関しても、nmオーダーの形状測定精度に対しμmオーダーの異常形状が測定形状として得られてしまうことから、測定は失敗となり、再度被測定面やプローブ先端を洗浄するなどして、再度面形状測定を実施する必要がある。   In recent years, the shape accuracy required for optical elements is on the order of nm, and shape measurement accuracy on the order of nm is inevitably required for shape measurement of the surface to be measured. In such a high-accuracy measurement, when a contact-type or non-contact type probe scans the dust with dust on the surface to be measured in the order of μm, the probe is The shape is erroneously measured as the shape of the surface to be measured. In the shape measurement using a contact type probe, the dust adheres to the probe contact surface when the probe rides on the dust, and the shape of the surface to be measured on the subsequent measurement path is measured while dragging the dust. Sometimes it ends up. In any case, since an abnormal shape of μm order is obtained as a measurement shape with respect to the shape measurement accuracy of nm order, the measurement fails, and again the surface to be measured and the tip of the probe are washed again. It is necessary to carry out surface shape measurement.

測定環境の不安定性としては、その他にも例えば被測定物周辺の温度変化などが挙げられる。測定途中に被測定物の周辺温度が変化したことにより、被測定物は熱変形を生じ、その変形は被測定物の周辺温度変化に従って変動する。そして被測定物の変形量は、nmオーダーの形状測定精度に対しては無視できない誤差量となる場合がある。   Other examples of instability in the measurement environment include temperature changes around the object to be measured. Due to the change in the ambient temperature of the object to be measured during the measurement, the object to be measured undergoes thermal deformation, and the deformation varies according to the change in the ambient temperature of the object to be measured. The deformation amount of the object to be measured sometimes becomes an error amount that cannot be ignored for the shape measurement accuracy of the nm order.

また、接触式あるいは非接触式のプローブによる形状測定装置において、被測定面形状の座標測定にレーザー測長器を用いた場合は、測定空間である被測定物周辺の温度変化により測長データが変動する。その結果、測定誤差がのった面形状測定データが得られることになる。いずれの場合についても、前記と同様に測定失敗として取り扱われることになる。   In addition, in a shape measuring device using a contact or non-contact type probe, when a laser length measuring device is used to measure the coordinates of the shape of the surface to be measured, the length measurement data is obtained due to temperature changes around the object being measured, which is the measurement space. fluctuate. As a result, surface shape measurement data with a measurement error is obtained. In either case, the measurement failure is treated as described above.

最後に、第3の測定領域に関する測定失敗について、その詳細を説明する。   Finally, details of the measurement failure related to the third measurement region will be described.

光学素子の光学面を被測定面とする面形状測定では、測定領域について指定領域に対し高精度にプローブを位置決めして走査することが要求される。例えば、光学有効面全域を測定する必要がある場合、測定領域と指定領域間に位置ずれが発生すると、光学面端部の測定形状評価ができなくなるため、測定失敗となり再測定が必要となる。このような指定領域に対する測定領域の位置ずれは、例えば、単純に形状測定装置本体の制御コンピュータへ事前に設定する測定領域情報について、入力ミスをしたことにより発生する。また、光学素子内で光学面の面位置および姿勢を規定する基準面に対し、実際の光学面が設計形状として規定されている位置からずれた場所に形状創成されている場合もある。この場合には、逆に入力ミスすることなく設計形状に基づき測定領域を指定した結果、同様に測定領域の位置ずれが発生することになる。いずれの場合も、前記した測定形状評価ができなくなることから測定失敗として取り扱われる。   In surface shape measurement using the optical surface of the optical element as the surface to be measured, it is required to position and scan the probe with high accuracy with respect to the specified region in the measurement region. For example, when it is necessary to measure the entire optical effective surface, if a positional deviation occurs between the measurement region and the designated region, the measurement shape evaluation at the end of the optical surface cannot be performed, resulting in measurement failure and remeasurement. Such a positional deviation of the measurement area with respect to the designated area is caused by, for example, an input error with respect to measurement area information that is simply set in advance in the control computer of the shape measuring apparatus main body. In some cases, the actual optical surface is created in a position deviated from the position defined as the design shape with respect to the reference surface that defines the surface position and orientation of the optical surface in the optical element. In this case, conversely, as a result of designating the measurement region based on the design shape without making an input error, the measurement region is similarly displaced. In either case, the measurement shape evaluation described above cannot be performed, so that it is treated as a measurement failure.

以上説明した各種原因による測定失敗は、従来技術による形状測定においては、測定途中、すなわち接触式あるいは非接触式のプローブによる形状測定において、プローブが被測定面上を倣い走査している間には確認が困難である。従って、プローブが測定経路の終点まで走査し面形状測定が終了した後に、測定形状解析を実施した結果はじめて確認できるという共通した特徴がある。   The above-mentioned measurement failures due to various causes are not possible in the shape measurement according to the prior art, during the measurement, that is, during the shape measurement by the contact type or non-contact type probe while the probe is scanning the surface to be measured. Confirmation is difficult. Therefore, after the probe scans to the end point of the measurement path and the surface shape measurement is completed, there is a common feature that it can be confirmed for the first time as a result of the measurement shape analysis.

干渉計を用いた面形状測定などとは異なり、接触式あるいは非接触式のプローブを被測定面に対し倣い走査することで被測定面形状を測定する形状測定では、被測定物の大きさ、測定する座標点数などによって測定時間が増大する場合がある。例えば、被測定面となる光学面の大きさがφ200mmを越えるような被測定面形状を測定する場合には、プローブ走査速度および測定する座標点数によっては、1時間以上の測定時間を要することがある。このように長時間に及ぶ面形状測定を行う際に、前記した各種原因により測定失敗が起きた場合に、その測定失敗を確認できるのは、前記したとおり測定終了後に実施する測定形状解析が完了した段階である。長時間の測定終了後に測定が失敗していることが判明すると、その測定失敗の原因を見極めて条件を修正した上で、再度同じ時間をかけて測定をやり直さなければならない。   Unlike surface shape measurement using an interferometer, the shape measurement that measures the shape of the surface to be measured by scanning the surface to be measured with a contact or non-contact type probe, the size of the object to be measured, The measurement time may increase depending on the number of coordinate points to be measured. For example, when measuring the shape of the surface to be measured such that the size of the optical surface to be measured exceeds φ200 mm, a measurement time of 1 hour or more may be required depending on the probe scanning speed and the number of coordinate points to be measured. is there. When measuring a surface shape over a long period of time in this way, if a measurement failure occurs due to the above-mentioned various causes, the measurement failure can be confirmed because the measurement shape analysis performed after the completion of the measurement is completed as described above. This is the stage. If it becomes clear that the measurement has failed after the end of the long-time measurement, the cause of the measurement failure must be identified, the conditions must be corrected, and then the measurement must be performed again over the same time.

すなわち、従来技術による形状測定においては、被測定面上をプローブが倣い走査する面形状測定が終了するまで、測定失敗の判定を行うことができないことが原因となり、再測定まで含めた被測定物に対する面形状測定タクトを増大させてしまうおそれがあった。   That is, in the shape measurement according to the prior art, the measurement object including the remeasurement is included because the measurement failure cannot be determined until the surface shape measurement in which the probe follows the surface to be measured is completed. There is a risk of increasing the surface shape measurement tact with respect to.

本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであり、光学素子等の形状測定において、各種原因による測定失敗の処理を効率的に行い、測定タクトを大幅に短縮できる形状測定方法および形状測定装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems of the prior art, and in measuring the shape of an optical element or the like, the measurement failure due to various causes can be efficiently processed and the measurement tact time can be greatly shortened. An object is to provide a shape measuring method and a shape measuring apparatus.

上記目的を達成するため、本発明の形状測定方法は、被測定物に対して接触式または非接触式のプローブを二次元的に倣い走査させて被測定面の形状を測定する形状測定方法において、少なくとも3段階以上の測定経路を設定し、設定された各段階の測定経路に従ってプローブを倣い走査させて被測定面の形状を測定し各段階の測定経路の測定データを取得する測定工程と、前記測定工程の、最後の段階ではない少なくとも一つの段階の測定経路の形状測定後に、その形状測定以前に取得した少なくとも一つの測定データのデータ解析を行った解析結果もしくは、その形状測定以前に取得した複数の測定データのデータ解析を行った解析結果の少なくとも2つを互いに比較した比較結果をもとに、前記解析結果または前記比較結果が、予め定められた閾値以下の場合は前記測定工程を続行し、前記閾値を超える場合は強制終了するを選択する選択工程と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the shape measuring method of the present invention is a shape measuring method for measuring the shape of a surface to be measured by two-dimensionally scanning a contact or non-contact type probe with respect to the object to be measured. A measurement process of setting measurement paths of at least three stages, measuring the shape of the surface to be measured by scanning the probe according to the set measurement paths of each stage, and obtaining measurement data of the measurement paths of each stage; After the shape measurement of at least one measurement path that is not the last step in the measurement process, the analysis result obtained by performing data analysis of at least one measurement data obtained before the shape measurement or obtained before the shape measurement based on the result of comparison to each other a plurality of analysis results of the data analysis was carried out of the measurement data of at least two of which were the analyzed result or the comparison result, previously constant If below the threshold that has been and continues the measuring step, when it exceeds the threshold value is characterized by having a selection step of selecting to kill, the.

また、本発明の形状測定装置は、被測定物に対して接触式または非接触式のプローブを少なくとも3段階以上の測定経路に沿って二次元的に倣い走査させて被測定面の形状を測定する形状測定装置において、最終の段階ではない第2段階以後の測定経路に沿った前記プローブの走査中に、前段階の測定経路において得られた測定データに対してデータ解析を行い、前記被測定面の設計形状に対する形状誤差または、その形状測定以前に取得した複数の測定データのデータ解析を行った解析結果の少なくとも2つを互いに比較した比較結果に基づいて前記被測定物のセッティング誤差を算出する第1の演算手段と、前記第1の演算手段によって算出した形状誤差またはセッティング誤差をもとに測定良否を判定する第2の演算手段と、を有し、前記第2の演算手段による判定結果をもとに、前記解析結果または前記比較結果が、予め定められた閾値以下の場合は測定工程を続行し、前記閾値を超える場合は強制終了するを選択することを特徴とする。 In addition, the shape measuring apparatus of the present invention measures the shape of the surface to be measured by two-dimensionally scanning the contact object or non-contact type probe along the measurement path in at least three stages. In the shape measuring apparatus, the data analysis is performed on the measurement data obtained in the previous measurement path during the scanning of the probe along the measurement path after the second stage which is not the final stage, and the measured object Calculates the setting error of the object to be measured based on a comparison result obtained by comparing at least two of the shape error with respect to the design shape of the surface or the analysis result obtained by performing data analysis of a plurality of measurement data obtained before the shape measurement. First calculating means for performing, and second calculating means for determining whether the measurement is good or not based on the shape error or setting error calculated by the first calculating means, Serial based on the determination result by the second calculation means, wherein the analysis result or the comparison result, and continue the measurement process in the case of below a predetermined threshold, when exceeding the threshold value is selected to be killed It is characterized by that.

被測定面上を倣い走査させる接触式あるいは非接触式のプローブの走査経路について、プローブ走査開始点から走査終了点までの間を少なくとも2段階の測定経路に分けて設定する。各段階の測定経路に対するプローブ走査が完了した時点でそこまでに取得した測定データについてデータ解析を実施し、このデータ解析の結果に基づき測定良否を判定する。従って、全測定経路のプローブ走査を完了させることなく測定の成功/失敗を判定し、測定失敗の場合には即座に測定を停止し、測定条件を再調整した上で再測定を行うことができる。   With respect to the scanning path of the contact type or non-contact type probe that scans the surface to be measured, the interval from the probe scanning start point to the scanning end point is set in at least two measurement paths. When the probe scan for the measurement path at each stage is completed, data analysis is performed on the measurement data acquired so far, and the quality of the measurement is determined based on the result of the data analysis. Therefore, it is possible to determine the success / failure of the measurement without completing the probe scan of all the measurement paths, stop the measurement immediately in the case of the measurement failure, and perform the remeasurement after adjusting the measurement conditions again. .

全測定経路に対するプローブ走査が完了するまで測定失敗を確認できない場合と比較して、測定タクトを大幅に短縮できる。   Compared to the case where measurement failure cannot be confirmed until probe scanning for all measurement paths is completed, the measurement tact time can be greatly reduced.

本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1ないし図3は実施例1を示すものである。図1の形状測定装置は、接触式のプローブ101を備え、プローブ101の先端には、球面形状のプローブ先端球102が設けられる。プローブ先端球102は、プローブ101に対し球を何らかの固定方法により配置した構造であってもよいし、接触式のプローブ101と一体構造になっていてもよい。   1 to 3 show the first embodiment. The shape measuring apparatus of FIG. 1 includes a contact type probe 101, and a probe tip sphere 102 having a spherical shape is provided at the tip of the probe 101. The probe tip sphere 102 may have a structure in which a sphere is arranged with respect to the probe 101 by some fixing method, or may be an integral structure with the contact probe 101.

プローブ101は、被測定物103に対しプローブ先端球102を接触させながら、X、Y、Z軸方向に相対的に移動自在となるように支持されている。この支持構造は、X軸ステージ201、Y軸ステージ202、Z軸ステージ203を有し、Z軸ステージ203が、プローブ101を保持して移動させる移動ステージを構成する。各軸ステージ201、202、203は、それぞれ駆動用モータ204、205、206によって駆動され、被測定物103の形状測定においては、プローブ先端球102を被測定物103の被測定面104に接触させながら相対移動させる。このとき、プローブ先端球102の中心位置の移動軌跡が図示しない位置検出センサにより検出され、データサンプリング装置209に移動軌跡データが転送され、サンプリングされる。位置検出センサとしては、高精度な形状測定を実現するための位置検出方法として、レーザー測長器やリニアスケールエンコーダなどが用いられるが、これらの位置検出センサに限定するものではない。   The probe 101 is supported so as to be relatively movable in the X, Y, and Z axis directions while bringing the probe tip sphere 102 into contact with the object 103 to be measured. This support structure includes an X-axis stage 201, a Y-axis stage 202, and a Z-axis stage 203, and the Z-axis stage 203 constitutes a moving stage that holds and moves the probe 101. Each axis stage 201, 202, 203 is driven by a driving motor 204, 205, 206, respectively, and in measuring the shape of the object 103 to be measured, the probe tip sphere 102 is brought into contact with the surface 104 to be measured of the object 103 to be measured. While moving relative. At this time, the movement locus of the center position of the probe tip sphere 102 is detected by a position detection sensor (not shown), and the movement locus data is transferred to the data sampling device 209 and sampled. As the position detection sensor, a laser length measuring device, a linear scale encoder, or the like is used as a position detection method for realizing highly accurate shape measurement. However, the position detection sensor is not limited to these position detection sensors.

各軸の駆動用モータ204、205、206に対し、XY軸制御装置207およびZ軸制御装置208から駆動制御信号に基づく電力供給がなされることで、駆動用モータ204、205、206がそれぞれ駆動される。XY軸制御装置207およびZ軸制御装置208は、制御/解析用コンピュータ210からの駆動制御信号に応じて動作する。装置本体制御コンピュータである制御/解析用コンピュータ210は、CPUなどを主体として構成される図示しないプロセッサと、同じく図示しないハードディスクドライブやその他の記憶手段とによって構成されるものである。この制御/解析用コンピュータ210は、後述するデータ解析を行う機能と、測定良否判定処理を行う測定良否判定演算手段211を備える形状測定プログラムがインストールされている。この、形状測定プログラムに従い、後述する測定シーケンスの制御が行われる。   The drive motors 204, 205, and 206 are driven by the power supply based on the drive control signals from the XY-axis controller 207 and the Z-axis controller 208 to the drive motors 204, 205, and 206 for each axis. Is done. The XY axis control device 207 and the Z axis control device 208 operate in response to a drive control signal from the control / analysis computer 210. The control / analysis computer 210, which is an apparatus main body control computer, includes a processor (not shown) mainly composed of a CPU and the like, and a hard disk drive and other storage means (not shown). The control / analysis computer 210 is installed with a shape measurement program having a function of performing data analysis, which will be described later, and a measurement pass / fail judgment computing means 211 for performing a measurement pass / fail judgment process. In accordance with this shape measurement program, the measurement sequence described later is controlled.

ここで、形状測定時におけるZ軸ステージ203の駆動について詳細を説明する。図1の形状測定装置においてはプローブ101の被測定物103に対する接触力を検出する機能を備えており、検出した接触力の大きさに応じた接触力信号が出力され、Z軸制御装置208に取り込まれる。Z軸制御装置208には、DSPなどを主体として構成される図示しないプロセッサ、および同じく図示しないROMなどで構成される記憶手段が内蔵されており、前記接触力信号を常に一定に保つような制御を行うための制御プログラムがインストールされている。この制御プログラムに従い、Z軸制御装置208は接触力信号を一定値に維持するようなZ軸駆動電力を出力し、出力された駆動電力はZ軸駆動用モータ206に供給される。さらに、Z軸駆動用モータ206によってZ軸ステージ203が駆動され、プローブ101の被測定物103に対する接触力を一定に維持する。   Here, the details of driving the Z-axis stage 203 during shape measurement will be described. The shape measuring apparatus of FIG. 1 has a function of detecting the contact force of the probe 101 with respect to the object to be measured 103, and a contact force signal corresponding to the magnitude of the detected contact force is output to the Z-axis control device 208. It is captured. The Z-axis control device 208 incorporates a processor (not shown) mainly composed of a DSP and the like and a storage means (not shown) such as a ROM, and controls so that the contact force signal is always kept constant. A control program is installed. In accordance with this control program, the Z-axis control device 208 outputs Z-axis drive power that maintains the contact force signal at a constant value, and the output drive power is supplied to the Z-axis drive motor 206. Further, the Z-axis stage 203 is driven by the Z-axis drive motor 206, and the contact force of the probe 101 to the object 103 to be measured is kept constant.

つぎに、形状測定時におけるX、Y軸ステージ201、202の駆動について詳細を説明する。制御/解析用コンピュータ210は、形状測定時に実行される前記形状測定プログラムの命令に従い、XY軸制御装置207に対し駆動制御信号を送信する。XY軸制御装置207は制御/解析用コンピュータ210から受信した駆動制御信号に基づき、X、Y軸の駆動用モータ204、205に駆動電力を供給する。駆動電力に従い動作するX、Y軸の駆動用モータ204、205によってX軸ステージ201、およびY軸ステージ202が駆動され。これにより、プローブ101、詳しくはプローブ先端球102の中心位置が、被測定物103に対しX、Y軸方向に位置決め制御される。   Next, details of driving the X and Y axis stages 201 and 202 during shape measurement will be described. The control / analysis computer 210 transmits a drive control signal to the XY axis control device 207 in accordance with an instruction of the shape measurement program executed at the time of shape measurement. The XY axis control device 207 supplies drive power to the X and Y axis drive motors 204 and 205 based on the drive control signal received from the control / analysis computer 210. The X-axis stage 201 and the Y-axis stage 202 are driven by X and Y axis drive motors 204 and 205 that operate according to the drive power. As a result, the center position of the probe 101, specifically, the probe tip sphere 102, is controlled in the X and Y axis directions with respect to the object 103 to be measured.

以上説明したX、Y、Z軸ステージ201、202、203の駆動により、形状測定プログラムにより設定される測定経路に従い、被測定物103の被測定面上をプローブ101は走査する。プローブ走査中、プローブ先端球102の中心位置を検出する位置検出センサの出力信号は、データサンプリング装置209によって一定のサンプリング間隔で取り込まれる。取り込まれたデータはデータサンプリング装置209から制御/解析用コンピュータ210へ、形状測定プログラムが設定する測定条件に応じた適切なサンプリング間隔で逐次測定され、被測定面形状データがX、Y、Z座標点群データとして取得される。最終的には、プローブ走査終了後の形状解析処理を実施することで表面形状データ(測定データ)が得られる。   By driving the X, Y, and Z axis stages 201, 202, and 203 described above, the probe 101 scans the surface to be measured of the object 103 to be measured according to the measurement path set by the shape measurement program. During probe scanning, the output signal of the position detection sensor that detects the center position of the probe tip sphere 102 is captured by the data sampling device 209 at a constant sampling interval. The acquired data is sequentially measured from the data sampling device 209 to the control / analysis computer 210 at an appropriate sampling interval according to the measurement conditions set by the shape measurement program, and the measured surface shape data is X, Y, Z coordinates. Acquired as point cloud data. Finally, surface shape data (measurement data) is obtained by performing shape analysis processing after the end of probe scanning.

なお、接触式のプローブ101の代わりに非接触式のプローブを搭載していてもよい。接触式のプローブ101がプローブ先端球102を被測定物103に接触させながら、各軸方向に相対的に移動するのに対し、非接触式のプローブは、被測定物103に対し光波を照射しながら、X、Y、Z軸方向に相対的に移動する。また、接触式のプローブ101は被測定物103に対する接触力を一定に保つようにZ軸を駆動するのに対し、非接触式のプローブは被測定物との距離を検出する機能を備えており、同距離を一定に保つように制御しながらZ軸が駆動される点が異なる。その他の装置構成については、接触式のプローブを備える形状測定装置と同様である。   Note that a non-contact type probe may be mounted instead of the contact type probe 101. The contact probe 101 moves relative to each axial direction while bringing the probe tip sphere 102 into contact with the object 103 to be measured, whereas the non-contact probe irradiates the object 103 with a light wave. However, it moves relatively in the X, Y, and Z axis directions. The contact type probe 101 drives the Z-axis so as to keep the contact force to the measured object 103 constant, whereas the non-contact type probe has a function of detecting the distance to the measured object. The difference is that the Z-axis is driven while controlling to keep the same distance constant. Other apparatus configurations are the same as those of the shape measuring apparatus including a contact type probe.

図2は、一変形例による形状測定装置を示す。この形状測定装置においては、図1の装置の制御/解析用コンピュータ210の代わりに、制御用コンピュータ310と、測定良否判定演算手段211がインストールされている解析用コンピュータ311が分離して接続されている。このように、装置本体制御コンピュータである制御用コンピュータ310と解析用コンピュータ311が別々に備えられている構成でも、両コンピュータは双方向に通信可能な形態で接続されていればよい。形状測定方法は、図1に示す形状測定装置を用いた場合と全く同様に実施される。なお、図2に示す形状測定装置においても、図1の装置と同様に、接触式のプローブ101の代わりに非接触式のプローブを搭載していてもよい。また、測定良否判定演算手段211は、解析用コンピュータ311ではなく制御用コンピュータ310にインストールされている装置構成であってもよい。   FIG. 2 shows a shape measuring apparatus according to a modification. In this shape measuring apparatus, instead of the control / analysis computer 210 of the apparatus of FIG. 1, a control computer 310 and an analysis computer 311 in which the measurement pass / fail judgment calculation means 211 is installed are connected separately. Yes. As described above, even if the control computer 310 and the analysis computer 311 which are apparatus main body control computers are separately provided, the two computers may be connected in a form capable of bidirectional communication. The shape measuring method is carried out in the same manner as when the shape measuring apparatus shown in FIG. 1 is used. 2, the non-contact type probe may be mounted instead of the contact type probe 101 similarly to the apparatus of FIG. Further, the measurement pass / fail judgment calculation means 211 may be an apparatus configuration installed in the control computer 310 instead of the analysis computer 311.

図3は、図1または図2の形状測定装置を用いて、光学素子あるいは光学素子成形用金型の光学面形状を測定する工程を示すフローチャートである。ステップS1において形状測定を開始し、ステップS2以後にて、図1の制御/解析用コンピュータ210、または図2の制御用コンピュータ310に測定条件として入力した測定経路情報に従い、被測定面上をプローブ101を倣い走査させて、形状測定を行う。   FIG. 3 is a flowchart showing a process of measuring an optical surface shape of an optical element or an optical element molding die using the shape measuring apparatus of FIG. 1 or FIG. In step S1, shape measurement is started, and in step S2 and subsequent steps, a probe is measured on the surface to be measured in accordance with measurement path information input as a measurement condition to the control / analysis computer 210 in FIG. 1 or the control computer 310 in FIG. The shape is measured by scanning 101.

図1の(b)は、被測定物103の被測定面104上のプローブ走査経路を示すもので、同図においてX、Y軸は、図1の(a)に示した直交座標系のX軸およびY軸の方向と一致する。被測定面104上のプローブ走査経路は、実線で示す第1(段階)の測定経路105、一点鎖線で示す第2(段階)の測定経路106、破線で示す第3(段階)の測定経路107の3段階に分割される。第1の測定経路105は、第1の測定経路開始点105s、第1の測定経路終点105eを有する。同様に第2の測定経路106は、第2の測定経路開始点106sおよび第2の測定経路終点106e、第3の測定経路107は、第3の測定経路開始点107sおよび第3の測定経路終点107eを有する。被測定面104の面形状を測定する際に、プローブ101を第1の測定経路105、第2の測定経路106、第3の測定経路107の順に走査する。ここでのプローブ走査は各測定経路間で中断することなく連続的に走査する。従って、プローブ走査開始点は第1の測定経路105の測定経路開始点105sであり、プローブ走査終了点は第3の測定経路107の測定経路終点107eとなる。   FIG. 1B shows a probe scanning path on the measurement surface 104 of the object 103 to be measured. In FIG. 1, the X and Y axes indicate X in the orthogonal coordinate system shown in FIG. It coincides with the direction of the axis and the Y axis. The probe scanning path on the measurement surface 104 includes a first (stage) measurement path 105 indicated by a solid line, a second (stage) measurement path 106 indicated by an alternate long and short dash line, and a third (stage) measurement path 107 indicated by a broken line. It is divided into three stages. The first measurement path 105 has a first measurement path start point 105s and a first measurement path end point 105e. Similarly, the second measurement path 106 includes a second measurement path start point 106s and a second measurement path end point 106e, and the third measurement path 107 includes a third measurement path start point 107s and a third measurement path end point. 107e. When measuring the surface shape of the measurement surface 104, the probe 101 is scanned in the order of the first measurement path 105, the second measurement path 106, and the third measurement path 107. The probe scanning here is continuously performed without interruption between the measurement paths. Accordingly, the probe scan start point is the measurement path start point 105 s of the first measurement path 105, and the probe scan end point is the measurement path end point 107 e of the third measurement path 107.

このように、被測定面に対してプローブを倣い走査させて測定する形状測定方法において、従来は図7に示すようにプローブ走査開始点から走査終了点までの経路で設定していたのに対し、実施例1による形状測定方法においては、3段階の測定経路に分割する。   In this way, in the shape measuring method for measuring by scanning the probe with respect to the surface to be measured, the conventional method is to set the path from the probe scanning start point to the scanning end point as shown in FIG. In the shape measuring method according to the first embodiment, the measurement path is divided into three stages.

ステップS2では、第1の測定経路情報に従い、被測定面104に対してプローブ101を倣い走査させて被測定面形状を測定する。すなわち、第1の測定経路開始点105sから第1の測定経路終点105eまでプローブ101を走査して被測定面形状を測定する。   In step S2, according to the first measurement path information, the surface to be measured is measured by scanning the probe 101 with respect to the surface to be measured 104. That is, the shape of the surface to be measured is measured by scanning the probe 101 from the first measurement path start point 105s to the first measurement path end point 105e.

ステップS2終了後、プローブ101は第1の測定経路終点105eから第2の測定経路106の測定経路開始点106sまで、動作を中断することなく移動する。ステップS3で、上記と同様に、図1の制御/解析用コンピュータ210、または図2の制御用コンピュータ310に測定条件として入力した第2の測定経路情報に従い、被測定面104上をプローブ101を倣い走査させて、被測定面形状を測定する。   After step S2, the probe 101 moves from the first measurement path end point 105e to the measurement path start point 106s of the second measurement path 106 without interrupting the operation. In step S3, in the same manner as described above, the probe 101 is placed on the measured surface 104 according to the second measurement path information input as the measurement conditions to the control / analysis computer 210 in FIG. 1 or the control computer 310 in FIG. The surface to be measured is measured by scanning.

ステップS2終了後、ステップS3と同時にステップS4で第1の測定経路105の測定データに対する測定形状解析(データ解析)を実施する。ここで行われる測定形状解析は、一般的にカーブフィッティング計算などと呼ばれている計算処理である。例えば最小二乗法などのアルゴリズムを適用し、被測定面104の設計形状に対する測定形状の形状誤差が最小となるような推定計算を行う。この推定計算を実施することで、被測定物103の形状測定装置に対するセッティング誤差(取り付け誤差)および被測定面104の測定形状についてセッティング誤差を除去した状態での設計形状に対する形状誤差が求められる。一般的に高精度な形状精度が要求される光学素子や光学素子成形用金型においては、前記形状誤差がnmオーダーで算出される。   After step S2, the measurement shape analysis (data analysis) is performed on the measurement data of the first measurement path 105 in step S4 simultaneously with step S3. The measurement shape analysis performed here is a calculation process generally called a curve fitting calculation. For example, an algorithm such as a least square method is applied to perform an estimation calculation that minimizes the shape error of the measurement shape with respect to the design shape of the measurement target surface 104. By performing this estimation calculation, a setting error (attachment error) with respect to the shape measuring device of the object 103 to be measured and a shape error with respect to the design shape in a state where the setting error is removed with respect to the measured shape of the measurement surface 104 are obtained. In general, in an optical element or a mold for molding an optical element that requires high precision in shape accuracy, the shape error is calculated in nm order.

この測定形状解析は、図1の制御/解析用コンピュータ210あるいは図2の解析用コンピュータ311にインストールされている、第1の演算手段である形状解析手段(形状解析用コンピュータプログラム)により行われる。   This measurement shape analysis is performed by shape analysis means (a computer program for shape analysis) which is a first calculation means installed in the control / analysis computer 210 of FIG. 1 or the analysis computer 311 of FIG.

実施例1による形状測定装置は、ステップS2、ステップS3で実行中の被測定面形状測定を制御している形状測定プログラムから、ステップS2完了後に前記形状解析手段へプログラム実行命令が渡され、自動的に測定解析が実施される機能を有する。また、ステップS2完了後、図1の制御/解析用コンピュータ210、または図2の制御用コンピュータ310および解析用コンピュータ311に接続されたディスプレイ装置(表示手段)にステップS2の測定が完了したことを画面出力する機能を設けてもよい。この場合は、測定オペレータが同出力結果を確認後、ステップS4の測定形状解析を実行する。   In the shape measuring apparatus according to the first embodiment, a program execution command is passed from the shape measuring program that controls the measurement of the shape of the surface to be measured being executed in steps S2 and S3 to the shape analyzing means after step S2 is completed. It has a function to perform measurement analysis automatically. In addition, after step S2 is completed, the measurement in step S2 is completed on the control / analysis computer 210 in FIG. 1 or the display device (display means) connected to the control computer 310 and the analysis computer 311 in FIG. A function for screen output may be provided. In this case, after the measurement operator confirms the output result, the measurement shape analysis in step S4 is executed.

ステップS4終了後、ステップS4の測定形状解析結果に基づいた測定良否判定処理が行われる(ステップS5)。測定良否判定処理は、具体的には図1および図2に示す測定良否判定処理演算手段(測定成功/失敗自動判定コンピュータプログラム)211により行われる。ここで行われる演算処理の詳細は、つぎのとおりである。   After step S4 is completed, measurement pass / fail determination processing based on the measurement shape analysis result of step S4 is performed (step S5). Specifically, the measurement pass / fail determination process is performed by the measurement pass / fail determination processing computing means (measurement success / failure automatic determination computer program) 211 shown in FIGS. Details of the arithmetic processing performed here are as follows.

前述した測定失敗を引き起こす各種原因のうち、ステップS5において定量的な評価に基づいた測定成功/失敗の判定が可能なものとして、被測定面104上に付着したゴミによる測定失敗が挙げられる。また、接触式のプローブを備えた形状測定装置におけるプローブ先端球102の表面に付着したゴミが原因となり引き起こされる測定失敗と、セッティング誤差に起因した測定領域誤差に関する測定失敗と、が挙げられる。   Among the various causes that cause the measurement failure described above, measurement failure due to dust adhering to the measurement surface 104 can be cited as a possible measurement success / failure determination based on the quantitative evaluation in step S5. Further, there are measurement failure caused by dust attached to the surface of the probe tip sphere 102 in the shape measuring apparatus having a contact type probe, and measurement failure related to a measurement region error caused by a setting error.

被測定面104の設計形状に対する形状誤差については、そのPV値(被測定面内における形状誤差の最大値から最小値を差し引いた値)が数nmから数100nmに収まっていることが予想されるケースがある。このような場合、ゴミによる測定失敗の判定条件として例えば1μmという値を閾値とし、これを、測定開始前に測定良否判定演算手段211に設定しておく。ステップS5で、ステップS4終了後に算出される形状誤差からPV値を測定良否判定演算手段211によって計算し、算出したPV値が設定した閾値(ここでは1μm)を越えた場合には、ステップS2で行われた測定は失敗であると自動的に判定する。   Regarding the shape error with respect to the design shape of the surface to be measured 104, the PV value (the value obtained by subtracting the minimum value from the maximum value of the shape error in the surface to be measured) is expected to be within a range from several nm to several hundred nm. There is a case. In such a case, as a determination condition for measurement failure due to dust, for example, a value of 1 μm is set as a threshold, and this is set in the measurement pass / fail determination calculation means 211 before the measurement is started. In step S5, the PV value is calculated from the shape error calculated after the end of step S4 by the measurement pass / fail judgment calculating means 211. If the calculated PV value exceeds a set threshold value (here, 1 μm), the PV value is determined in step S2. It is automatically determined that the measurement made is a failure.

測定領域誤差については、ステップS4の測定形状解析において算出されるセッティング誤差から、即座に判定可能である。すなわち、測定領域を決定する最外周の測定点群は、算出されたセッティング誤差に基づき座標変換されるため、測定条件として指定した測定領域からセッティング誤差分だけずれた領域が、被測定面104に対し実際に測定が行われた測定領域として算出される。これより、例えば図1の(b)において、XY座標系に対する測定領域の許容誤差について、指定領域に対し±10μm以内という値を閾値として、測定開始前に測定良否判定演算手段211に設定しておく。ステップS5において、ステップS4終了後に算出されるセッティング誤差のX軸あるいはY軸方向平行移動成分が同許容範囲を超える値となった場合、必然的にセッティング誤差補正後の測定領域は前記許容誤差内に収まらない。従って、ステップS2で行われた被測定面形状測定は失敗であると自動的に判定する。   The measurement area error can be immediately determined from the setting error calculated in the measurement shape analysis in step S4. That is, the outermost measurement point group that determines the measurement area is coordinate-converted based on the calculated setting error, and therefore, an area shifted from the measurement area specified as the measurement condition by the setting error is present on the measurement surface 104. On the other hand, it is calculated as a measurement region in which measurement is actually performed. Thus, for example, in FIG. 1B, the allowable error of the measurement area with respect to the XY coordinate system is set in the measurement pass / fail judgment calculation means 211 before the measurement as a threshold value within ± 10 μm with respect to the designated area. deep. In step S5, if the X-axis or Y-axis direction translational component of the setting error calculated after step S4 ends exceeds the allowable range, the measurement region after setting error correction is inevitably within the allowable error. Does not fit. Accordingly, it is automatically determined that the measurement target surface shape measurement performed in step S2 has failed.

なお、これまではステップS4で算出されるセッティング誤差の影響で実際の測定領域がずれることを説明したが、仮にセッティング誤差が全くない状態で被測定面形状の測定ができた場合を想定する。このとき算出されるセッティング誤差は、被測定物103である光学素子等の被測定面104となる光学面の位置および姿勢を規定する基準面に対し、実際の光学面がどれだけずれた位置および姿勢に形状創成されているかを表わす。   Heretofore, it has been described that the actual measurement region is shifted due to the influence of the setting error calculated in step S4. However, it is assumed that the shape of the surface to be measured can be measured without any setting error. The setting error calculated at this time is the position where the actual optical surface is deviated from the reference surface that defines the position and orientation of the optical surface to be measured 104 such as the optical element that is the measured object 103, and Indicates whether the shape is created in the posture.

一方、実際にはセッティング誤差は必ず存在する。すなわち、ステップS4で求められるセッティング誤差の中には、被測定物内の基準面に対する被測定面104の位置および姿勢誤差と、形状測定装置に対するセッティング誤差、多くの場合は測定治具に対する被測定物103の取り付け誤差が混在する。しかしながら、ここで解決しようとしている課題は、被測定面104である光学面の測定領域が指定領域に対し位置ずれし、その結果光学面端部の測定形状評価ができなくなることである。従って、実際のセッティング誤差と基準面に対する光学面の位置および姿勢誤差が合わさった結果発生する測定領域の位置ずれを把握していればよいから、ステップS4で算出されるセッティング誤差に基づく測定領域の判定処理は、適切かつ十分な処理である。   On the other hand, there is always a setting error. That is, among the setting errors obtained in step S4, the position and orientation errors of the surface to be measured 104 with respect to the reference surface in the object to be measured, the setting errors for the shape measuring device, and in many cases the object to be measured for the measuring jig. A mounting error of the object 103 is mixed. However, the problem to be solved here is that the measurement area of the optical surface which is the surface to be measured 104 is displaced with respect to the designated area, and as a result, the measurement shape evaluation of the end portion of the optical surface cannot be performed. Therefore, it is only necessary to grasp the positional deviation of the measurement region that occurs as a result of the combination of the actual setting error and the position and orientation error of the optical surface with respect to the reference surface, so that the measurement region based on the setting error calculated in step S4 is determined. The determination process is an appropriate and sufficient process.

以上がステップS5において実施される測定良否判定演算処理の詳細である。前述のとおり、ここで解決しようとしている課題は、被測定面形状の測定失敗を短時間で明らかにし、再測定まで含めた被測定物103の面形状測定タクトの短縮を図ることである。   The above is the details of the measurement pass / fail determination calculation process performed in step S5. As described above, the problem to be solved here is to clarify the measurement failure of the surface shape to be measured in a short time and to shorten the surface shape measurement tact of the device to be measured 103 including remeasurement.

測定失敗を引き起こす原因によっては、図1および図2に示した測定良否判定演算手段211では判定が困難なものがある。このように、定量的な評価に基づいた測定成功/失敗の判定が難しい場合の測定失敗の原因として、被測定物103の不安定性と、被測定物103の周辺環境の不安定性と、測定領域設定ミスとが挙げられる。以下に、これらのケースにおける測定良否判定処理の具体的な方法を説明する。   Depending on the cause of the measurement failure, it is difficult to determine with the measurement pass / fail determination computing means 211 shown in FIGS. As described above, as the causes of the measurement failure when it is difficult to determine the success / failure of the measurement based on the quantitative evaluation, the instability of the measurement object 103, the instability of the surrounding environment of the measurement object 103, and the measurement region Setting mistakes can be mentioned. Below, the specific method of the measurement quality determination process in these cases is demonstrated.

ステップS4で算出するセッティング誤差補正計算後の被測定面形状(設計形状に対する形状誤差)を、制御/解析用コンピュータ210、あるいは制御用コンピュータ310および解析用コンピュータ311に接続されたディスプレイ装置に画面出力する。同時に、測定良否判定演算手段211の計算結果を画面出力する。   The measured surface shape after calculation of setting error correction calculated in step S4 (shape error with respect to the design shape) is output to the control / analysis computer 210 or a display device connected to the control computer 310 and the analysis computer 311. To do. At the same time, the calculation result of the measurement pass / fail judgment calculation means 211 is output on the screen.

形状測定装置に対する被測定物103の取り付け安定性、すなわち測定中に被測定物103が測定治具内で動いたかどうかの判定は、ステップS5においては定量的判定が困難である。そこで、測定オペレータは前記ディスプレイ画面に出力されたステップS4の解析結果である被測定面形状を参照し、被測定物103が測定治具内を動いたかどうかを判定する。なお、被測定物103の取り付け安定性に関する定量的な評価は、後述するステップS11の測定良否判定処理では可能となる。   In step S5, it is difficult to quantitatively determine the attachment stability of the object to be measured 103 to the shape measuring apparatus, that is, whether or not the object to be measured 103 has moved in the measurement jig during measurement. Therefore, the measurement operator refers to the shape of the surface to be measured, which is the analysis result of step S4 output to the display screen, and determines whether or not the object 103 to be measured has moved in the measurement jig. It should be noted that quantitative evaluation regarding the mounting stability of the DUT 103 is possible in the measurement pass / fail determination process in step S11 described later.

同様に、被測定物103の保持変形の発生有無についても、定量的な評価は難しい。このため、測定オペレータは前記ディスプレイ画面に出力された被測定面形状を参照することで、保持変形が原因で測定が失敗していないかを判定する。   Similarly, it is difficult to quantitatively evaluate the presence or absence of the holding deformation of the object to be measured 103. Therefore, the measurement operator refers to the shape of the surface to be measured output on the display screen to determine whether the measurement has failed due to the holding deformation.

また、測定環境の不安定性として挙げられる被測定物周辺の温度変化が原因で発生する被測定面形状の熱変形は、被測定物103の形状、材質、および周辺の温度変化量などによってその影響度が異なり、やはり定量的な判定処理は困難である。従って、被測定物周辺の温度変化による測定失敗の判定は、同様にディスプレイ画面に出力された被測定面形状をもとに測定オペレータが判定する。   In addition, the thermal deformation of the measurement surface shape caused by the temperature change around the object to be measured, which is cited as the instability of the measurement environment, is affected by the shape and material of the object 103 to be measured and the amount of temperature change around the object. The degree is different, and quantitative determination processing is still difficult. Accordingly, the measurement operator determines the measurement failure due to the temperature change around the object to be measured based on the shape of the surface to be measured output on the display screen.

なお、前述のように、被測定面104上あるいは接触式のプローブ先端球102の表面に付着したゴミが原因となり引き起こされる測定失敗について、図1および図2に示す測定良否判定演算手段211により判定可能である。しかし、被測定面の設計形状に対する形状誤差がμmオーダーの被測定物については、単純に形状誤差のPV値で判定する場合、ゴミによる異常形状が被測定面形状誤差に埋もれてしまい、判定できなくなる。このような被測定物については、定量的な判定処理が困難な前記各種測定失敗と同様、測定オペレータがディスプレイ画面に出力された被測定面形状を参照して測定成功/失敗を判定する。   Note that, as described above, the measurement pass / fail determination computing unit 211 shown in FIGS. 1 and 2 determines the measurement failure caused by dust adhering to the measured surface 104 or the surface of the contact-type probe tip sphere 102. Is possible. However, for objects to be measured whose shape error with respect to the design shape of the surface to be measured is on the order of μm, if the PV value of the shape error is simply used, the abnormal shape due to dust is buried in the surface error of the surface to be measured. Disappear. For such an object to be measured, the measurement operator determines the success / failure of the measurement with reference to the shape of the surface to be measured output on the display screen, as in the case of the various measurement failures in which quantitative determination processing is difficult.

このように、ディスプレイ装置に画面出力された、測定良否判定演算手段211による測定良否判定結果と、ステップS4で算出されるセッティング誤差補正後の被測定面形状(設計形状に対する形状誤差)をもとに、測定オペレータが測定成功/失敗を判定する。このとき、測定オペレータは判定結果に基づき、ステップS3の被測定面形状測定を制御中の形状測定プログラムに対し、測定を続行するか、終了させるかについて形状測定プログラムを実行中のコンピュータに対し情報入力する。入力された測定良否判定結果に従い、測定失敗の場合にはステップS6においてyesのフローに進み、ステップS7にて測定は異常終了(強制終了)する。一方、測定成功と判定した場合にはステップS6においてnoのフローに進み、その時点で第2の測定経路106に対する測定工程が続行される(ステップS8)。   In this way, based on the measurement pass / fail judgment result by the measurement pass / fail judgment computing means 211 output to the display device, and the measured surface shape (shape error with respect to the design shape) after the setting error correction calculated in step S4. In addition, the measurement operator determines the success / failure of the measurement. At this time, based on the determination result, the measurement operator informs the computer that is executing the shape measurement program whether to continue or end the measurement with respect to the shape measurement program that is controlling the shape measurement of the surface to be measured in step S3. input. If the measurement is unsuccessful according to the input measurement pass / fail judgment result, the flow proceeds to a yes flow in step S6, and the measurement ends abnormally (forced end) in step S7. On the other hand, if it is determined that the measurement is successful, the process proceeds to the no flow in step S6, and the measurement process for the second measurement path 106 is continued at that time (step S8).

なお、図1および図2に示す測定良否判定演算手段211による演算結果のみに従い、ステップS6におけるフロー制御が行われる形状測定方法であってもよい。この場合、測定良否判定演算手段211の演算結果、すなわちステップS2に示す被測定面形状測定の成功/失敗判定情報(信号)が、ステップS3の被測定面形状測定を制御中の形状測定プログラムに自動的に入力される。ステップS6において、同プログラムは入力された測定良否判定情報に従い、測定失敗の場合にはyesのフローに進みステップS7にて測定を異常終了させる。逆に測定良否判定演算手段211から入力された演算結果が測定成功を表す情報であった場合、ステップS6においてnoのフローに進み、ステップS8にて第2の測定経路106に沿ったプローブ走査による形状測定が続行される。   In addition, the shape measurement method in which the flow control in step S6 is performed only in accordance with the calculation result by the measurement pass / fail determination calculation means 211 shown in FIGS. In this case, the calculation result of the measurement pass / fail determination calculation means 211, that is, the measurement surface shape measurement success / failure determination information (signal) shown in step S2 is the shape measurement program that is controlling the measurement surface shape measurement in step S3. Automatically entered. In step S6, the program follows the input measurement pass / fail judgment information. If the measurement fails, the program proceeds to a yes flow and abnormally ends the measurement in step S7. On the contrary, if the calculation result input from the measurement pass / fail judgment calculation means 211 is information indicating the success of the measurement, the process proceeds to the no flow in step S6, and the probe scan along the second measurement path 106 is performed in step S8. Shape measurement continues.

実施例1では、測定良否判定演算手段211が演算可能な測定失敗の対象として、被測定面上に付着したゴミやプローブ先端球102に付着したゴミが原因で引き起こされる測定失敗と、セッティング誤差に起因した測定領域誤差に関する測定失敗に限定している。その他の原因による測定失敗については演算対象から除外した。しかしながら、測定失敗の対象を特に限定する必要はない。一般的に定量的な評価に基づいた測定成功/失敗の判定が困難でも、定量的な測定良否判定が可能になった場合には、即座にその判定条件を測定良否判定演算手段211に追加することができる。これによって、測定オペレータの判断を必要としない測定良否判定演算手段211の計算結果に従った自動判定処理を実施する形態となる。   In the first embodiment, as measurement failure targets that can be calculated by the measurement pass / fail judgment calculation means 211, measurement failure caused by dust adhering to the surface to be measured or dust adhering to the probe tip sphere 102, and setting error are considered. It is limited to measurement failures related to the measurement area error caused. Measurement failures due to other causes were excluded from calculation. However, it is not necessary to limit the target of measurement failure. In general, even if it is difficult to determine the success / failure of a measurement based on quantitative evaluation, when it is possible to make a quantitative measurement pass / fail determination, the determination condition is immediately added to the measurement pass / fail determination computing means 211. be able to. As a result, an automatic determination process is performed in accordance with the calculation result of the measurement pass / fail determination calculation means 211 that does not require the determination of the measurement operator.

ここで、ステップS5においてステップS2の被測定面形状測定が失敗と判定され、ステップS7において測定が異常終了した場合を考える。従来例では、被測定面上の全ての測定経路をプローブが走査した後に、はじめて本実施例のステップS4およびステップS5で行う測定形状解析結果に基づいた測定良否を判定することができた。このように、従来技術では全ての測定経路を走査完了後に判定可能であった測定良否判定が、本実施例では第1の測定経路105のみを走査し終えた時点で判定可能である。従って、測定失敗の場合には残りの第2および第3の測定経路106、107に対する被測定面形状測定を行わずに測定を停止させられる。測定停止後は、測定が失敗した原因について条件を改めて再測定を実施する。   Here, a case is considered in which it is determined in step S5 that the measurement of the surface shape to be measured in step S2 is unsuccessful and the measurement ends abnormally in step S7. In the conventional example, after the probe scans all the measurement paths on the surface to be measured, it was possible to determine whether or not the measurement was good based on the measurement shape analysis result performed in step S4 and step S5 of the present example. In this way, the measurement pass / fail determination that can be determined after the scanning of all the measurement paths is completed in the conventional technique can be determined at the time when only the first measurement path 105 is scanned in the present embodiment. Therefore, in the case of measurement failure, the measurement can be stopped without performing measurement of the surface shape to be measured for the remaining second and third measurement paths 106 and 107. After stopping the measurement, re-measure the conditions for the cause of the measurement failure.

効率的に測定失敗に対し条件を改めて再測定をするというループを繰り返すことで、指定した全ての測定経路に対する被測定面形状測定が短時間で成功し、全工程が完了することになる。その結果、最終的に測定工程が完了するまでの総時間(測定タクト)が、従来技術と比較して大幅に短縮される。   By repeating the loop of efficiently re-measuring the conditions for measurement failure, measurement of the measured surface shape for all the designated measurement paths succeeds in a short time, and the entire process is completed. As a result, the total time (measurement tact) until the measurement process is finally completed is greatly reduced as compared with the conventional technique.

ステップS8において測定中の、第2の測定経路106に沿ったプローブ走査による被測定面形状測定において、第2の測定経路終点106eまでプローブを走査すると、ステップS3およびステップS8における被測定面形状測定は終了する。その後、プローブ101は第2の測定経路終点106eから第3の測定経路開始点107sまで、動作を中断することなく移動する。移動完了後、図1の制御/解析用コンピュータ210、または図2の制御用コンピュータ310に測定条件として入力した第3の測定経路情報に従い、被測定面104上にプローブ101を倣い走査させて、被測定面形状を測定する(ステップS9)。   In the measurement surface shape measurement by probe scanning along the second measurement path 106 being measured in step S8, when the probe is scanned to the second measurement path end point 106e, the measurement surface shape measurement in step S3 and step S8. Ends. Thereafter, the probe 101 moves from the second measurement path end point 106e to the third measurement path start point 107s without interrupting the operation. After the movement is completed, the probe 101 is scanned on the surface 104 to be measured in accordance with the third measurement path information input as the measurement condition to the control / analysis computer 210 in FIG. 1 or the control computer 310 in FIG. The surface shape to be measured is measured (step S9).

また、ステップS8終了後、ステップS9と同時にステップS10で第2の測定経路106の測定データに対する測定形状解析を実施する。ここで行われる測定形状解析は、ステップS4で第1の測定経路105の測定データに対し行う計算処理(カーブフィッティング計算)と同様である。ステップS10では、ステップS2で取得した第1の測定経路105に対する測定データと、ステップS3およびステップS8で得られた第2の測定経路106に対する測定データとを合わせた座標点群データについても、測定形状解析を同様に実施してもよい。ステップS10終了後には、第1の測定経路105上の測定データを対象とした測定形状解析結果と、第2の測定経路106上の測定データを対象とした測定形状解析結果と、測定経路105、106上の測定データを対象とした測定形状解析結果と、が得られる。   Further, after step S8 is completed, measurement shape analysis is performed on the measurement data of the second measurement path 106 in step S10 simultaneously with step S9. The measurement shape analysis performed here is the same as the calculation process (curve fitting calculation) performed on the measurement data of the first measurement path 105 in step S4. In step S10, coordinate point group data obtained by combining the measurement data for the first measurement path 105 obtained in step S2 and the measurement data for the second measurement path 106 obtained in steps S3 and S8 is also measured. The shape analysis may be performed similarly. After step S10, the measurement shape analysis result for the measurement data on the first measurement path 105, the measurement shape analysis result for the measurement data on the second measurement path 106, the measurement path 105, A measurement shape analysis result for the measurement data on 106 is obtained.

なお、ステップS10の具体的な開始方法については、ステップS4の開始方法と同様で、ステップS9を実行中の形状測定プログラムから、ステップS8完了後に前記測定形状解析手段へプログラム実行命令が自動的に渡されて計算を開始する。あるいは、前述のディスプレイ装置に、ステップS8の完了を画面に出力する機能を備えておき、測定オペレータが同出力結果を確認後、ステップS10の測定形状解析を実行する。実施例1の形状測定装置はいずれの機能についても備えており、上記のいずれの方法によってステップS10を開始してもよい。   The specific starting method of step S10 is the same as the starting method of step S4, and a program execution command is automatically sent from the shape measuring program executing step S9 to the measuring shape analyzing means after step S8 is completed. Passed to start the calculation. Alternatively, the display device described above is provided with a function of outputting the completion of step S8 on the screen, and after the measurement operator confirms the output result, the measurement shape analysis of step S10 is executed. The shape measuring apparatus according to the first embodiment has any function, and step S10 may be started by any of the above methods.

ステップS10終了後、この段階で得られている全ての測定形状解析結果に基づいた測定良否判定処理が行われる(ステップS11)。具体的に実施する測定良否判定処理は、ステップS5について説明した処理方法と概ね同様である。異なる点は、測定良否判定演算手段211による測定良否自動判定処理において用いられる測定形状解析結果が、ステップS10で得られる第2の測定経路終点106eまでの測定済み全データを対象とした測定形状解析結果である点である。さらに、ステップS5では定量的な評価が困難であった被測定物103の取り付け安定性に関する判定について、ステップS11では演算可能である点がステップS5とは異なる。以下に、測定中に被測定物103が形状測定装置に対し動いたかどうかの判定処理について、具体的な演算処理方法を説明する。   After step S10 ends, measurement pass / fail determination processing based on all measurement shape analysis results obtained at this stage is performed (step S11). The specific measurement pass / fail determination process is substantially the same as the processing method described for step S5. The difference is that the measurement shape analysis result used in the measurement quality automatic determination process by the measurement quality determination calculation means 211 is the measurement shape analysis for all measured data up to the second measurement path end point 106e obtained in step S10. This is the result. Furthermore, it differs from step S5 in that it can be calculated in step S11 with respect to the determination relating to the mounting stability of the object 103 that has been difficult to quantitatively evaluate in step S5. Hereinafter, a specific calculation processing method will be described for the determination processing of whether or not the object 103 to be measured has moved relative to the shape measuring device during the measurement.

形状測定装置に対する被測定物103の取り付け状態が安定しているとき、被測定物103の形状測定装置に対する取り付け位置、すなわちセッティング誤差は変化しない。つまり、ステップS4の測定形状解析から求められたセッティング誤差と、ステップS10で算出したセッティング誤差は概略一致することになる。この原理を用いて、ステップS8が完了するまでの被測定面形状測定において、被測定物が測定治具内で動いたかどうかを判定可能である。例えば、測定失敗判定条件として1μmという値を閾値にし、測定開始前に測定良否判定演算手段211に設定しておく。ステップS4で求められたセッティング誤差のX、Y、Z軸方向各平行移動成分と、ステップS10で算出する第2の測定経路106上の測定データを対象としたセッティング誤差のX、Y、Z軸方向各平行移動成分を比較する。その差が1μmという設定した閾値を越えた場合には、測定中に被測定物103は形状測定装置に対し動いているため測定失敗であるという判定結果を出力する。同様に、ステップS4で得られるセッティング誤差と、ステップS10で得られる第1および第2の測定経路105、106上の測定データを対象としたセッティング誤差を比較することで、自動判定する機能も備えていてもよい。上記のどちらかの機能、あるいは両方の機能をもとに判定することで、演算処理によって被測定物103の取り付け不安定性が引き起こす測定失敗を自動判定することができる。   When the attachment state of the object to be measured 103 to the shape measuring apparatus is stable, the attachment position of the object to be measured 103 to the shape measuring apparatus, that is, the setting error does not change. That is, the setting error obtained from the measurement shape analysis in step S4 and the setting error calculated in step S10 are approximately the same. Using this principle, it is possible to determine whether or not the object to be measured has moved in the measurement jig in the measurement of the surface shape to be measured until step S8 is completed. For example, a value of 1 μm is set as a threshold value as a measurement failure determination condition, and is set in the measurement pass / fail determination calculation means 211 before the measurement is started. Setting error X, Y, and Z axes for the X, Y, and Z axis direction translational components of the setting error obtained in step S4 and the measurement data on the second measurement path 106 calculated in step S10. Compare each translation component in the direction. When the difference exceeds a set threshold value of 1 μm, a determination result indicating that the measurement is unsuccessful is output because the DUT 103 is moving with respect to the shape measuring apparatus during the measurement. Similarly, an automatic determination function is also provided by comparing the setting error obtained in step S4 with the setting error obtained by measuring data on the first and second measurement paths 105 and 106 obtained in step S10. It may be. By making a determination based on one or both of the above functions, it is possible to automatically determine a measurement failure caused by the instability of attachment of the object to be measured 103 by an arithmetic process.

ステップS11における測定成功/失敗の判定結果に基づき、測定失敗の場合にはステップS12においてyesのフローに進みステップS13にて測定を異常終了させる。一方、測定成功の場合には、ステップS12においてnoのフローに進み、ステップS14にて第3の測定経路107に沿ったプローブ走査による形状測定が続行される。ステップS11からステップS12までの分岐処理詳細については、前記したステップS5からステップS6にかけてのそれと同様である。   Based on the measurement success / failure determination result in step S11, in the case of measurement failure, the flow proceeds to yes in step S12, and the measurement is abnormally terminated in step S13. On the other hand, if the measurement is successful, the flow proceeds to the no flow in step S12, and shape measurement by probe scanning along the third measurement path 107 is continued in step S14. The details of the branch processing from step S11 to step S12 are the same as those from step S5 to step S6 described above.

測定失敗と判定されてステップS13にて測定が異常終了した場合を想定すると、第3の測定経路107上のプローブ走査を完了する前に測定失敗であることを判定できているため、従来技術と比較して大幅に測定タクトを短縮できる。   Assuming that the measurement is failed and the measurement is abnormally terminated in step S13, it is possible to determine that the measurement has failed before the probe scan on the third measurement path 107 is completed. Compared to this, the measurement tact can be greatly shortened.

ステップS14において、測定経路107に沿ったプローブ走査による被測定面形状測定において、第3の測定経路開始点107sから第3の測定経路終点107eまでプローブを走査すると、ステップS15に進み、被測定面104の面形状測定は終了する。   If the probe is scanned from the third measurement path start point 107s to the third measurement path end point 107e in the measurement surface shape measurement by scanning the probe along the measurement path 107 in step S14, the process proceeds to step S15, and the measurement surface is measured. The surface shape measurement at 104 ends.

なお、図1の(b)に示すラスタ走査によるプローブ走査経路、すなわち第1の測定経路開始点105sから第3の測定経路終点107eまでの測定経路はあくまでも一例であり、測定ライン数などは図示した本数に限定するものではない。またプローブ走査方向についても、図中のY軸方向に限定するものではなく、例えばX軸方向を主走査方向とする測定経路であってもよい。   Note that the probe scanning path by raster scanning shown in FIG. 1B, that is, the measurement path from the first measurement path start point 105s to the third measurement path end point 107e is merely an example, and the number of measurement lines and the like are illustrated. The number is not limited. Also, the probe scanning direction is not limited to the Y-axis direction in the figure, and may be a measurement path having the X-axis direction as the main scanning direction, for example.

図4は、実施例2によるプローブ走査経路を示す。これは、実施例1によるラスタ走査の代わりに、被測定面104の中心部を通るように放射線状にプローブ101を走査させる。この場合のプローブ走査経路についても、実施例1と同様に、第1(段階)の測定経路405、第2(段階)の測定経路406、第3(段階)の測定経路407を設定する。そして、第1の測定経路開始点405s、第1の測定経路終点405e、第2の測定経路開始点406s、第2の測定経路終点406e、第3の測定経路開始点407s、第3の測定経路終点407eの順にプローブ走査を行って被測定面形状を測定する。   FIG. 4 shows a probe scanning path according to the second embodiment. In this case, instead of the raster scanning according to the first embodiment, the probe 101 is scanned in a radial manner so as to pass through the center of the measurement target surface 104. For the probe scanning path in this case, similarly to the first embodiment, the first (stage) measurement path 405, the second (stage) measurement path 406, and the third (stage) measurement path 407 are set. Then, the first measurement path start point 405s, the first measurement path end point 405e, the second measurement path start point 406s, the second measurement path end point 406e, the third measurement path start point 407s, and the third measurement path. Probe scanning is performed in the order of the end point 407e to measure the shape of the surface to be measured.

図5は、実施例3によるプローブ走査経路を示す。これは、被測定面104の測定領域に対し同心円状にプローブ101を走査させる。この場合についても、実施例1、2と同様に、第1(段階)の測定経路505、第2(段階)の測定経路506、第3(段階)の測定経路507を設定する。そして、第1の測定経路開始点505s、第1の測定経路終点505e、第2の測定経路開始点506s、第2の測定経路終点506e、第3の測定経路開始点507s、第3の測定経路終点507eの順にプローブ走査し、被測定面形状を測定する。   FIG. 5 shows a probe scanning path according to the third embodiment. This scans the probe 101 concentrically with respect to the measurement region of the measurement surface 104. Also in this case, similarly to the first and second embodiments, the first (stage) measurement path 505, the second (stage) measurement path 506, and the third (stage) measurement path 507 are set. Then, the first measurement path start point 505s, the first measurement path end point 505e, the second measurement path start point 506s, the second measurement path end point 506e, the third measurement path start point 507s, and the third measurement path. Probe scanning is performed in the order of the end point 507e, and the shape of the surface to be measured is measured.

上記実施例では、プローブ走査経路を第1の測定経路から第3の測定経路まで3段階に分割して処理したが、プローブの測定経路を3段階に限定するものではない。少なくとも2段階以上に分割すれば、従来の技術と比較して測定の総時間が短縮される。   In the above embodiment, the probe scanning path is divided into three stages from the first measurement path to the third measurement path, but the probe measurement path is not limited to three stages. If divided into at least two stages, the total measurement time is shortened as compared with the conventional technique.

また、プローブ走査パターンについても、上記のラスタ走査、放射線状および同心円状の走査に限定するものではなく、いかなるプローブ走査パターンであってもよい。このとき、プローブ走査経路を少なくとも2段階に分割し、図3による測定フローによる被測定面形状測定を実施する。同じプローブ走査パターンについて従来例によって被測定面形状を測定する場合に比べて、測定タクトを大幅に短縮できる。   Further, the probe scanning pattern is not limited to the above-described raster scanning, radial scanning and concentric scanning, and any probe scanning pattern may be used. At this time, the probe scanning path is divided into at least two stages, and the shape of the surface to be measured is measured by the measurement flow shown in FIG. Compared to the case where the surface shape to be measured is measured by the conventional example for the same probe scanning pattern, the measurement tact time can be greatly shortened.

実施例1を示すもので、(a)は形状測定装置の構成を示す模式図、(b)はプローブ走査経路を示す平面図である。1A and 1B show a first embodiment, in which FIG. 1A is a schematic diagram illustrating a configuration of a shape measuring apparatus, and FIG. 2B is a plan view illustrating a probe scanning path. 一変形例による形状測定装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the shape measuring apparatus by one modification. 実施例1による形状測定方法を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a shape measuring method according to the first embodiment. 実施例2によるプローブ走査経路を示す平面図である。6 is a plan view showing a probe scanning path according to Embodiment 2. FIG. 実施例3によるプローブ走査経路を示す平面図である。10 is a plan view showing a probe scanning path according to Embodiment 3. FIG. 従来例による形状測定方法を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the shape measuring method by a prior art example. 従来例によるプローブ走査経路を示す平面図である。It is a top view which shows the probe scanning path | route by a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

101 プローブ
102 プローブ先端球
103 被測定物
104 被測定面
105、405、505 第1の測定経路
105s、405s、505s 第1の測定経路開始点
105e、405e、505e 第1の測定経路終点
106、406、506 第2の測定経路
106s、406s、506s 第2の測定経路開始点
106e、406e、506e 第2の測定経路終点
107、407、507 第3の測定経路
107s、407s、507s 第3の測定経路開始点
107e、407e、507e 第3の測定経路終点
201 X軸ステージ
202 Y軸ステージ
203 Z軸ステージ
209 データサンプリング装置
210 制御/解析用コンピュータ
211 測定良否判定演算手段
310 制御用コンピュータ
311 解析用コンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Probe 102 Probe tip sphere 103 Object to be measured 104 Surface to be measured 105, 405, 505 First measurement path 105s, 405s, 505s First measurement path start point 105e, 405e, 505e First measurement path end point 106, 406 , 506 Second measurement path 106s, 406s, 506s Second measurement path start point 106e, 406e, 506e Second measurement path end point 107, 407, 507 Third measurement path 107s, 407s, 507s Third measurement path Start point 107e, 407e, 507e Third measurement path end point 201 X-axis stage 202 Y-axis stage 203 Z-axis stage 209 Data sampling device 210 Control / analysis computer 211 Measurement pass / fail judgment computing means 310 Control computer 311 Analysis computer

Claims (5)

被測定物に対して接触式または非接触式のプローブを二次元的に倣い走査させて被測定面の形状を測定する形状測定方法において、
少なくとも3段階以上の測定経路を設定し、設定された各段階の測定経路に従ってプローブを倣い走査させて被測定面の形状を測定し各段階の測定経路の測定データを取得する測定工程と、
前記測定工程の、最後の段階ではない少なくとも一つの段階の測定経路の形状測定後に、
その形状測定以前に取得した少なくとも一つの測定データのデータ解析を行った解析結果もしくは、その形状測定以前に取得した複数の測定データのデータ解析を行った解析結果の少なくとも2つを互いに比較した比較結果をもとに、前記解析結果または前記比較結果が、予め定められた閾値以下の場合は前記測定工程を続行し、前記閾値を超える場合は強制終了するを選択する選択工程と、を有することを特徴とする形状測定方法。
In a shape measuring method for measuring the shape of a surface to be measured by two-dimensionally scanning a contact or non-contact type probe with respect to the object to be measured,
A measurement process that sets at least three or more measurement paths, scans the probe according to the set measurement paths, measures the shape of the surface to be measured, and acquires measurement data of the measurement paths at each stage;
After measuring the shape of the measurement path of at least one stage that is not the last stage of the measurement process,
Comparison that compares at least two of the analysis results of data analysis of at least one measurement data acquired before the shape measurement or the analysis results of data analysis of multiple measurement data acquired before the shape measurement A selection step of selecting, based on the result, the measurement step if the analysis result or the comparison result is equal to or less than a predetermined threshold value, and forcibly terminating if the measurement result exceeds the threshold value. A shape measuring method characterized by the above.
前記取得した測定データのデータ解析と、次段階の被測定面の形状の測定とは、同時に行われることを特徴とする請求項1記載の形状測定方法。   2. The shape measuring method according to claim 1, wherein the data analysis of the acquired measurement data and the measurement of the shape of the surface to be measured at the next stage are performed simultaneously. それぞれの前記測定経路がラスタ走査で被測定面の全体を計測するように定められていて、前記測定経路が互いに異なることを特徴とする請求項1または2記載の形状測定方法。   3. The shape measuring method according to claim 1, wherein each of the measurement paths is determined so as to measure the entire surface to be measured by raster scanning, and the measurement paths are different from each other. 被測定物に対して接触式または非接触式のプローブを少なくとも3段階以上の測定経路に沿って二次元的に倣い走査させて被測定面の形状を測定する形状測定装置において、最終の段階ではない第2段階以後の測定経路に沿った前記プローブの走査中に、前段階の測定経路において得られた測定データに対してデータ解析を行い、前記被測定面の設計形状に対する形状誤差または、その形状測定以前に取得した複数の測定データのデータ解析を行った解析結果の少なくとも2つを互いに比較した比較結果に基づいて前記被測定物のセッティング誤差を算出する第1の演算手段と、
前記第1の演算手段によって算出した形状誤差またはセッティング誤差をもとに測定良否を判定する第2の演算手段と、を有し、
前記第2の演算手段による判定結果をもとに、前記解析結果または前記比較結果が、予め定められた閾値以下の場合は測定工程を続行し、前記閾値を超える場合は強制終了するを選択することを特徴とする形状測定装置。
In a shape measuring apparatus for measuring the shape of a surface to be measured by two-dimensionally scanning a contact or non-contact type probe along the measurement path in at least three stages with respect to the object to be measured. During the scanning of the probe along the measurement path after the second stage, data analysis is performed on the measurement data obtained in the previous measurement path, and the shape error with respect to the design shape of the surface to be measured or its First calculation means for calculating a setting error of the object to be measured based on a comparison result obtained by comparing at least two analysis results obtained by performing data analysis of a plurality of measurement data obtained before the shape measurement;
Second calculation means for determining the quality of the measurement based on the shape error or setting error calculated by the first calculation means,
Based on the determination result by the second calculation means , select the measurement process if the analysis result or the comparison result is less than or equal to a predetermined threshold value, and forcibly terminate if it exceeds the threshold value A shape measuring apparatus characterized by that.
前記第2の演算手段による判定結果を表示する表示手段を有することを特徴とする請求項4記載の形状測定装置。   5. The shape measuring apparatus according to claim 4, further comprising display means for displaying a determination result by the second calculation means.
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