JPH0711405B2 - 触針輪郭測定装置の針力調整装置 - Google Patents
触針輪郭測定装置の針力調整装置Info
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- JPH0711405B2 JPH0711405B2 JP60068367A JP6836785A JPH0711405B2 JP H0711405 B2 JPH0711405 B2 JP H0711405B2 JP 60068367 A JP60068367 A JP 60068367A JP 6836785 A JP6836785 A JP 6836785A JP H0711405 B2 JPH0711405 B2 JP H0711405B2
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- coil
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/28—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring contours or curvatures
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B3/00—Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
- G01B3/002—Details
- G01B3/008—Arrangements for controlling the measuring force
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- A Measuring Device Byusing Mechanical Method (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は触針輪郭測定装置の針に負荷される力の調整装
置に関する。
置に関する。
触針輪郭測定装置、その他の段高測定装置は、物体表面
の輪郭を測定する装置である。それらの装置は半導体装
置の表面を調べるのに、又、金属加工，化学，印刷，情
報記憶，その他の産業において用いられている。半導体
を製造する共通の技術は、例えば、基板，即ちウェハー
上にある材料を被着する工程を含む。触針輪郭測定装置
は半導体の所望の操作に必要な被着物のパターンと寸法
を測定する。他の応用として触針輪郭測定装置の針は一
次表面自身に特性を与えるのに用いることができる。
の輪郭を測定する装置である。それらの装置は半導体装
置の表面を調べるのに、又、金属加工，化学，印刷，情
報記憶，その他の産業において用いられている。半導体
を製造する共通の技術は、例えば、基板，即ちウェハー
上にある材料を被着する工程を含む。触針輪郭測定装置
は半導体の所望の操作に必要な被着物のパターンと寸法
を測定する。他の応用として触針輪郭測定装置の針は一
次表面自身に特性を与えるのに用いることができる。
触針輪郭測定装置、及びその他の段高測定装置は測定対
象物の表面に対して狭い直径の針を動かすことによって
いる。針は垂直に移動して表面の特徴、被着物，不整
度，あるいは仕上げ度に適応する。線形の針の移動によ
り、真の輪郭測定がなされる。ここで、『触針輪郭測定
装置』は針と測定対象物の表面が相互に線形に移動する
装置を意味する。針はいわゆる段高測定装置では孤形に
移動する。
象物の表面に対して狭い直径の針を動かすことによって
いる。針は垂直に移動して表面の特徴、被着物，不整
度，あるいは仕上げ度に適応する。線形の針の移動によ
り、真の輪郭測定がなされる。ここで、『触針輪郭測定
装置』は針と測定対象物の表面が相互に線形に移動する
装置を意味する。針はいわゆる段高測定装置では孤形に
移動する。
典型的に、針はアームに装着され、線形可変差動変圧器
（LVDT）に結合される。LVDTは電気機械変換器で変圧器
の一次コイルと二次コイルの内部を移動できるコアの変
位に比例して電気的に出力する。コアは針のアームに結
合される。そして針の垂直移動は針のアームを動かす。
針のアームは変圧器のコイルを移動し、出力電圧を変化
させる。この出力電圧は読取られ、測定対象物の表面の
特徴の高さと位置が測定対象物の運び台部と連合された
装置によって読取られる位置において測定される。
（LVDT）に結合される。LVDTは電気機械変換器で変圧器
の一次コイルと二次コイルの内部を移動できるコアの変
位に比例して電気的に出力する。コアは針のアームに結
合される。そして針の垂直移動は針のアームを動かす。
針のアームは変圧器のコイルを移動し、出力電圧を変化
させる。この出力電圧は読取られ、測定対象物の表面の
特徴の高さと位置が測定対象物の運び台部と連合された
装置によって読取られる位置において測定される。
非常に小さな測定対象物の表面の特徴を正確に測定する
ために、より小さな直径の針を使うことがより望まし
い。より大きな直径の針は多くの誤差を生ぜしめる。針
の下方の力が一定に保たれると仮定して、針の直径が減
少するにつれて、面積当たりの力（圧力）が針直径の減
少量の２乗の関数として増大する。針から測定対象物の
表面へ伝えられる力が注意深く制御されない限り、針は
測定対象物の表面もしくは表面の特徴を損なわしめ、又
針自身にも過負荷されてしまう。
ために、より小さな直径の針を使うことがより望まし
い。より大きな直径の針は多くの誤差を生ぜしめる。針
の下方の力が一定に保たれると仮定して、針の直径が減
少するにつれて、面積当たりの力（圧力）が針直径の減
少量の２乗の関数として増大する。針から測定対象物の
表面へ伝えられる力が注意深く制御されない限り、針は
測定対象物の表面もしくは表面の特徴を損なわしめ、又
針自身にも過負荷されてしまう。
従来、針の力は、アーム−針複合体の重量を上向きのば
ねの力及び／質量つりあいによってつりあわせるばねつ
りあい又は質量つりあい装置によって制御されてきた。
ばねの力は位置によって変化し、誤差を生ぜしめる。ア
ームは輪郭測定装置の本体に旋回自在に取り付けられて
いるので、ばねは線形にうごかない。ばね係数は輪郭測
定装置を制御された環境下で操作しても変化してしま
う。
ねの力及び／質量つりあいによってつりあわせるばねつ
りあい又は質量つりあい装置によって制御されてきた。
ばねの力は位置によって変化し、誤差を生ぜしめる。ア
ームは輪郭測定装置の本体に旋回自在に取り付けられて
いるので、ばねは線形にうごかない。ばね係数は輪郭測
定装置を制御された環境下で操作しても変化してしま
う。
従来磁石がレコードのアームの針圧をつりあわせ、制御
するために利用されている。例として、米国特許4,138,
121号（1979），及び米国特許3,830,505号（1974）があ
げられる。それらの公報に開示されている装置は針圧を
0.5ないし2.0gの範囲につりあわせる。しかし、触針輪
郭測定装置はミリグラムの範囲でより臨界的な力の調整
の下ではたらくものであり、又、針が垂直に移動するの
で、力は一定に保たれなければならない。
するために利用されている。例として、米国特許4,138,
121号（1979），及び米国特許3,830,505号（1974）があ
げられる。それらの公報に開示されている装置は針圧を
0.5ないし2.0gの範囲につりあわせる。しかし、触針輪
郭測定装置はミリグラムの範囲でより臨界的な力の調整
の下ではたらくものであり、又、針が垂直に移動するの
で、力は一定に保たれなければならない。
そこで本発明が解決しようとする問題点は叙上の従来の
欠点を解消した触針輪郭測定装置の針力調整装置を提供
することである。
欠点を解消した触針輪郭測定装置の針力調整装置を提供
することである。
本発明者は上記の問題点を解決すべく研究の結果、力調
整コイル及び該力調整コイルを励起して磁界を形成する
装置及び操作可能に針を付属せしめられており、且つ力
調整コイルの磁界内に位置せしめられる二次コアよりな
る針力調整装置によれば、針力調整を正確に行うことが
可能となることを見いだし、かかる知見にもとづいて本
発明を完成したものである。
整コイル及び該力調整コイルを励起して磁界を形成する
装置及び操作可能に針を付属せしめられており、且つ力
調整コイルの磁界内に位置せしめられる二次コアよりな
る針力調整装置によれば、針力調整を正確に行うことが
可能となることを見いだし、かかる知見にもとづいて本
発明を完成したものである。
即ち、本発明の要旨は凹凸を有するわずかな表面を有す
る物体の表面輪郭を測定する装置において、測定対象物
を支持するための運び台部と、針と、測定対象物上の針
を支持する針支持装置と、測定対象物の表面に沿って移
動するように運び台部と針を相互に対して移動する平行
移動装置とからなり、針が測定対象物表面の凹凸に出会
うとき、針支持装置は針が測定対象物の表面の方へ移動
したり、表面から離れることができるように構成され、
コイル内のコアの位置によって出力信号を発生する読取
り装置が針に操作可能に連結されている触針輪郭測定装
置の針力調整装置において、力調整コイル及び該力調整
コイルを励起して磁界を形成する装置，及び操作可能に
針に付属せしめられており、且つ力調整コイルの磁界内
に位置せしめられる測定対象物への針の力を制限する二
次コアを有することを特徴とする触針輪郭測定装置の針
力調整装置である。
る物体の表面輪郭を測定する装置において、測定対象物
を支持するための運び台部と、針と、測定対象物上の針
を支持する針支持装置と、測定対象物の表面に沿って移
動するように運び台部と針を相互に対して移動する平行
移動装置とからなり、針が測定対象物表面の凹凸に出会
うとき、針支持装置は針が測定対象物の表面の方へ移動
したり、表面から離れることができるように構成され、
コイル内のコアの位置によって出力信号を発生する読取
り装置が針に操作可能に連結されている触針輪郭測定装
置の針力調整装置において、力調整コイル及び該力調整
コイルを励起して磁界を形成する装置，及び操作可能に
針に付属せしめられており、且つ力調整コイルの磁界内
に位置せしめられる測定対象物への針の力を制限する二
次コアを有することを特徴とする触針輪郭測定装置の針
力調整装置である。
本発明の針力調整装置は測定対象物であるウェハーその
他の物体を支持する運び台部を有する触針輪郭測定装置
において用いられる。針は針アームにとりつけられる。
針アームは次いで触針輪郭測定装置の本体にとりつけら
れる。平行移動装置が運び台部を針に対して移動する。
又、針は測定対象物の上で垂直に上下動する。逆に針が
静止表面を横方向に移動しても良い。針アームは針が表
面の特徴或いは被着物の上を上下動することを可能なら
しめるものである。針アームは線形可変差動変圧器（LV
DT）へ結合されている。LVDTは変圧器内を移動する針ア
ームに結合されたコアを有するものである。コアが運動
する結果、コイルの出力電圧が変化する。
他の物体を支持する運び台部を有する触針輪郭測定装置
において用いられる。針は針アームにとりつけられる。
針アームは次いで触針輪郭測定装置の本体にとりつけら
れる。平行移動装置が運び台部を針に対して移動する。
又、針は測定対象物の上で垂直に上下動する。逆に針が
静止表面を横方向に移動しても良い。針アームは針が表
面の特徴或いは被着物の上を上下動することを可能なら
しめるものである。針アームは線形可変差動変圧器（LV
DT）へ結合されている。LVDTは変圧器内を移動する針ア
ームに結合されたコアを有するものである。コアが運動
する結果、コイルの出力電圧が変化する。
本発明の針力調整装置は二次コイルと二次コアよりな
る。二次コアは二次コイル内に入り、且つ針に操作可能
に結合されて磁気バランスを形成する。二次コアは一定
力を生むように二次コイルから二次コアの移動長さ分突
出している。二次コアの長さは二次コイルの長さより長
く、二次コアが二次コイル内の二次コアの位置如何にか
かわらず均一な磁界のもとにおかれるように形成されて
いる。これによって針の力を制限してそれを最大と最小
のレベル間に維持し、測定対象物の表面もしくは表面の
特徴を損なわしめることを防止し、又針自身にも過負荷
されることを防止する。
る。二次コアは二次コイル内に入り、且つ針に操作可能
に結合されて磁気バランスを形成する。二次コアは一定
力を生むように二次コイルから二次コアの移動長さ分突
出している。二次コアの長さは二次コイルの長さより長
く、二次コアが二次コイル内の二次コアの位置如何にか
かわらず均一な磁界のもとにおかれるように形成されて
いる。これによって針の力を制限してそれを最大と最小
のレベル間に維持し、測定対象物の表面もしくは表面の
特徴を損なわしめることを防止し、又針自身にも過負荷
されることを防止する。
第１図は本発明に係る針力調整装置を結合した質量つり
あい触針輪郭測定装置の断面図、第２図は本発明に係る
針力調整装置を結合したばねつりあい触針輪郭測定装置
の断面図である。
あい触針輪郭測定装置の断面図、第２図は本発明に係る
針力調整装置を結合したばねつりあい触針輪郭測定装置
の断面図である。
第１図及び第２図は一定比例に図示したものではなく、
多くの本質的でない部分を省略して図示したものであ
る。第１図，及び第２図において、同じ部分については
同一の参照番号が付されている。
多くの本質的でない部分を省略して図示したものであ
る。第１図，及び第２図において、同じ部分については
同一の参照番号が付されている。
第３図は測定対象物である表面に輪郭測定装置の針をお
いた状態を示す斜視図である。
いた状態を示す斜視図である。
本発明に係る針力調整装置を結合した触針輪郭測定装置
において、針は測定対象物である基板その他の物体の表
面を移動し、被着物その他の表面の凹凸に出会い、それ
らの凹凸により垂直方向に移動せしめられる。そして垂
直方向の移動は記録される。第３図は代表的な測定対象
物である表面の部分を示す。試験物体10は概して平ら
な、上側の試験表面11を有している。凸部12は側面13と
上面14を有している。
において、針は測定対象物である基板その他の物体の表
面を移動し、被着物その他の表面の凹凸に出会い、それ
らの凹凸により垂直方向に移動せしめられる。そして垂
直方向の移動は記録される。第３図は代表的な測定対象
物である表面の部分を示す。試験物体10は概して平ら
な、上側の試験表面11を有している。凸部12は側面13と
上面14を有している。
試験物体10は運び台部21の上にのせられる。運び台部21
は触針輪郭測定装置18の基台22へ固定される。触針輪郭
測定装置18は触針支持部材であるアーム24を有し、アー
ム24の一端30にはキャリア26が設けられており、このキ
ャリア26に非常に硬い材料よりなる針25がとりつけられ
ている。針25は通常球状のダイヤモンドチップであり、
概してほぼ25ミクロンより大きくなく、しばしば25ミク
ロンよりもずっと小さな直径を有する。
は触針輪郭測定装置18の基台22へ固定される。触針輪郭
測定装置18は触針支持部材であるアーム24を有し、アー
ム24の一端30にはキャリア26が設けられており、このキ
ャリア26に非常に硬い材料よりなる針25がとりつけられ
ている。針25は通常球状のダイヤモンドチップであり、
概してほぼ25ミクロンより大きくなく、しばしば25ミク
ロンよりもずっと小さな直径を有する。
アーム24は支持部27を貫通するシャフト28の水平軸33の
まわりを旋回移動する。軸33の右側にある支持部27のア
ーム31上のつりあいおもり29は軸33の左側のアーム24,
キャリア26,及び針25と重量がつりあうように調整す
る。
まわりを旋回移動する。軸33の右側にある支持部27のア
ーム31上のつりあいおもり29は軸33の左側のアーム24,
キャリア26,及び針25と重量がつりあうように調整す
る。
針25が試験物体10の凹凸に出会うと、針25はほぼ垂直に
移動する。実際には針25はアーム24を弧状に旋回移動す
るが、針25から軸33迄の距離に対する弧の長さが小さい
ので、針25は垂直に移動するとみなされるものである。
この近似による誤差は校正により除くことができる。
移動する。実際には針25はアーム24を弧状に旋回移動す
るが、針25から軸33迄の距離に対する弧の長さが小さい
ので、針25は垂直に移動するとみなされるものである。
この近似による誤差は校正により除くことができる。
この触針輪郭測定装置は針の垂直移動を測定する。線形
可変差動変圧器（LVDT）40の可動コア41は短アーム43を
介してキャリア26の上方部にとりつけられている。LVDT
は電気機械変換器で、LVDTのコイル42内の可動コア41の
変位に比例して電気的に出力するものである。コイル42
は一次コイルと対称に配置された２つの二次コイルを有
している。コイル内の可動コア41はコイルを結合する磁
束の通路を提供している。交流電源が一次コイルを励起
して二次コイル内に電圧を誘発する。二次コイルは二次
コイルからの出力電圧が相対する極の電圧であるように
相対して直列に結合されている。二次コイルの電圧の差
は交流電圧計によって読取られる。可動コアは零位を有
する。可動コアが垂直に（第１図のｙ軸方向に）移動す
るとき、可動コア41は２つの二次コイルのうちの一つに
誘発される電圧を増加し、もう一つの二次コイルに誘発
される電圧を減少させ、可動コアの移動に従って直線的
に変化する電圧差を生ぜしめる。
可変差動変圧器（LVDT）40の可動コア41は短アーム43を
介してキャリア26の上方部にとりつけられている。LVDT
は電気機械変換器で、LVDTのコイル42内の可動コア41の
変位に比例して電気的に出力するものである。コイル42
は一次コイルと対称に配置された２つの二次コイルを有
している。コイル内の可動コア41はコイルを結合する磁
束の通路を提供している。交流電源が一次コイルを励起
して二次コイル内に電圧を誘発する。二次コイルは二次
コイルからの出力電圧が相対する極の電圧であるように
相対して直列に結合されている。二次コイルの電圧の差
は交流電圧計によって読取られる。可動コアは零位を有
する。可動コアが垂直に（第１図のｙ軸方向に）移動す
るとき、可動コア41は２つの二次コイルのうちの一つに
誘発される電圧を増加し、もう一つの二次コイルに誘発
される電圧を減少させ、可動コアの移動に従って直線的
に変化する電圧差を生ぜしめる。
触針輪郭測定装置は運び台部21をｚ軸に沿って移動させ
る（第１図及び第２図に模式的に図示する）平行移動装
置49を有する。運び台部はｘ軸に沿っても移動させるこ
とができるが、この実施例はｚ軸方向の移動のみを行う
ものである。針25は（第３図示の）凸部12に出会うと、
上方へ移動し、アーム24をして軸33のまわりを旋回移動
させる。針25を保持するキャリア26は短アーム43を介し
てLVDTの可動コア41に結合される。針25及びキャリア26
の上方への移動はLVDTの可動コア41を上方へ移動させ
る。LVDTの二次コイル42の出力電圧を読取り、且つ運び
台部21及び試験物体10のｚ軸方向の特定位置についての
出力電圧を記録することによって、実際に装置は運び台
部21の各位置における凸部12の高さを読む。
る（第１図及び第２図に模式的に図示する）平行移動装
置49を有する。運び台部はｘ軸に沿っても移動させるこ
とができるが、この実施例はｚ軸方向の移動のみを行う
ものである。針25は（第３図示の）凸部12に出会うと、
上方へ移動し、アーム24をして軸33のまわりを旋回移動
させる。針25を保持するキャリア26は短アーム43を介し
てLVDTの可動コア41に結合される。針25及びキャリア26
の上方への移動はLVDTの可動コア41を上方へ移動させ
る。LVDTの二次コイル42の出力電圧を読取り、且つ運び
台部21及び試験物体10のｚ軸方向の特定位置についての
出力電圧を記録することによって、実際に装置は運び台
部21の各位置における凸部12の高さを読む。
第２図示の実施例において、触針輪郭測定装置19は針支
持部材としてのアーム64を有し、アーム64の一端70には
キャリア66が設けられており、このキャリア66に針25が
とりつけられている。アーム64はピボット点68において
水平軸のまわりを旋回移動する。ばね69はアーム64のキ
ャリア66間に調整連結部73に至る迄伸び、アーム64,キ
ャリア66,及び針25の重量をつりあわせている。連結部7
3の位置は調整してキャリア66へ連結するばね69の端部
の垂直及び水平位置を変化させることができる。
持部材としてのアーム64を有し、アーム64の一端70には
キャリア66が設けられており、このキャリア66に針25が
とりつけられている。アーム64はピボット点68において
水平軸のまわりを旋回移動する。ばね69はアーム64のキ
ャリア66間に調整連結部73に至る迄伸び、アーム64,キ
ャリア66,及び針25の重量をつりあわせている。連結部7
3の位置は調整してキャリア66へ連結するばね69の端部
の垂直及び水平位置を変化させることができる。
第１図示の実施例と同様に、第２図示の実施例の針が試
験物体10の凹凸に出会うと、針25はほぼ垂直に移動す
る。この針の運動は短アーム74を介してキャリア66の上
方部へ設けられているLVDT40の可動コア41へ伝えられ
る。（第２図示の）触針輪郭測定装置19は（第１図示
の）触針輪郭測定装置18が有するのと同様な平行移動装
置49を有する。
験物体10の凹凸に出会うと、針25はほぼ垂直に移動す
る。この針の運動は短アーム74を介してキャリア66の上
方部へ設けられているLVDT40の可動コア41へ伝えられ
る。（第２図示の）触針輪郭測定装置19は（第１図示
の）触針輪郭測定装置18が有するのと同様な平行移動装
置49を有する。
第１図は一定比例に図示したものではない。この実施例
において、LVDTのコイルと可動コアは次のような概略の
大きさを有する。
において、LVDTのコイルと可動コアは次のような概略の
大きさを有する。
針25の先端は試験物体10の表面11へ力を負荷する。力の
大きさは針25,アーム24,キャリア26,短アーム43,及び可
動コア41の複合された質量による。アーム24及びそれに
連合せしめられる部分が旋回移動するので、アームに沿
った質量の大きさと分布は針25が試験物体10へ負荷する
力に影響する。
大きさは針25,アーム24,キャリア26,短アーム43,及び可
動コア41の複合された質量による。アーム24及びそれに
連合せしめられる部分が旋回移動するので、アームに沿
った質量の大きさと分布は針25が試験物体10へ負荷する
力に影響する。
調整可能なつりあいおもり29の位置を含むピボット点で
ある水平軸33の右側の質量の分布は針が試験物体10へ負
荷する力をつりあわせる。この力は針25の先端の直径及
び形状，及び試験物体10及び凸部12の地形により変化す
るが約50mg以下でなければならない。針25と試験物体10
間の並進運動速度も効果を生ずる。調整装置（図示せ
ず）はつりあいおもり29をｚ軸方向に移動し、ピボット
軸である水平軸33の右側へのつりあい力を調整する。
ある水平軸33の右側の質量の分布は針が試験物体10へ負
荷する力をつりあわせる。この力は針25の先端の直径及
び形状，及び試験物体10及び凸部12の地形により変化す
るが約50mg以下でなければならない。針25と試験物体10
間の並進運動速度も効果を生ずる。調整装置（図示せ
ず）はつりあいおもり29をｚ軸方向に移動し、ピボット
軸である水平軸33の右側へのつりあい力を調整する。
針25の力の調整を改良するために、本発明に係る針力調
整装置は力調整コイルと該力調整コイルを励起し、磁界
をつくる手段と針に操作し得るように付属せしめられ、
且つ力調整コイルからの磁界内に位置せしめられた二次
コアとを含有し、針の測定対象物への力を制限する。ワ
イヤ51は力調整コイル50へ直流電流を送るものである。
第１図示の二次コア53は支持部27のうしろのアーム31か
ら垂直方向に上方へ伸び力調整コイル50は二次コア53が
力調整コイル50の中心軸に位置するように二次コア53の
すぐ上のハウジング22の上方部23内に設けられている。
力調整コイル50と二次コア53の長さ及びそれらの相互の
相対的位置は力調整コイル50と二次コア53間の力がアー
ムが水平軸33のまわりを旋回する量に関係なく均一であ
るようなものでなければならない。それ故、二次コア53
は細長く、大部分は力調整コイル50の底部より下方へ伸
びている。
整装置は力調整コイルと該力調整コイルを励起し、磁界
をつくる手段と針に操作し得るように付属せしめられ、
且つ力調整コイルからの磁界内に位置せしめられた二次
コアとを含有し、針の測定対象物への力を制限する。ワ
イヤ51は力調整コイル50へ直流電流を送るものである。
第１図示の二次コア53は支持部27のうしろのアーム31か
ら垂直方向に上方へ伸び力調整コイル50は二次コア53が
力調整コイル50の中心軸に位置するように二次コア53の
すぐ上のハウジング22の上方部23内に設けられている。
力調整コイル50と二次コア53の長さ及びそれらの相互の
相対的位置は力調整コイル50と二次コア53間の力がアー
ムが水平軸33のまわりを旋回する量に関係なく均一であ
るようなものでなければならない。それ故、二次コア53
は細長く、大部分は力調整コイル50の底部より下方へ伸
びている。
二次コア53とLVDTの可動コア41がピボット軸である水平
軸33の両側にあるので二次コア53はLVDTの可動コア41と
結合して反対方向に移動する。LVDTのコイル42に供給さ
れた交流はつりあい力を生ぜしめないのに対して、二次
コイル50に供給された直流は二次コア53に垂直方向の力
を生ぜしめる。第１図示の装置は、つりあいおもり29の
位置が所望の力以上の力を針25から試験物体10に負荷す
るとき、二次コイル50に供給された直流電流の極性が調
整され、その結果、発生せしめられる磁束が二次コア53
を押すように構成されている。同様につりあいおもり29
が、針25と試験物体10間に力が作用しないように調整さ
れるとき、力調整コイル50に流す直流電流の向きを逆向
きにして生ぜしめられる磁束が二次コア53を引き、水平
軸33の右側に制御された力を供給し、その力が針25と試
験物体10間の力に変えられるようにすることができる。
軸33の両側にあるので二次コア53はLVDTの可動コア41と
結合して反対方向に移動する。LVDTのコイル42に供給さ
れた交流はつりあい力を生ぜしめないのに対して、二次
コイル50に供給された直流は二次コア53に垂直方向の力
を生ぜしめる。第１図示の装置は、つりあいおもり29の
位置が所望の力以上の力を針25から試験物体10に負荷す
るとき、二次コイル50に供給された直流電流の極性が調
整され、その結果、発生せしめられる磁束が二次コア53
を押すように構成されている。同様につりあいおもり29
が、針25と試験物体10間に力が作用しないように調整さ
れるとき、力調整コイル50に流す直流電流の向きを逆向
きにして生ぜしめられる磁束が二次コア53を引き、水平
軸33の右側に制御された力を供給し、その力が針25と試
験物体10間の力に変えられるようにすることができる。
第１図において、二次コア53はアーム31から上方へ伸
び、二次コア53の少なくとも一部の上に力調整コイル50
が設けられているけれども、二次コア53はアーム31から
下方へ伸ばし、力調整コイル50を基台22内に設けても良
い。
び、二次コア53の少なくとも一部の上に力調整コイル50
が設けられているけれども、二次コア53はアーム31から
下方へ伸ばし、力調整コイル50を基台22内に設けても良
い。
第２図において、ばね69は試験物体10に及ぼす針の垂直
方向の力をつりあせる。換言すると、コア72,41の重力
とキャリア66のカム面に対する水平成分の分力は、ばね
69の弾力により釣り合わされ、それらの水平方向の力が
針25に作用するのを防止する。ばね69からの力の垂直成
分は、重力に対抗して作用し，針25が試験物体10の表面
11に及ぼす実際の力を決定する。第１図示の実施例と同
様にその力は50mgよりも大きくあってはならない。その
力の調整は特にばね69の右側端部の連結部73の垂直位置
及び水平位置を移動する調整装置（図示せず）によって
なされる。
方向の力をつりあせる。換言すると、コア72,41の重力
とキャリア66のカム面に対する水平成分の分力は、ばね
69の弾力により釣り合わされ、それらの水平方向の力が
針25に作用するのを防止する。ばね69からの力の垂直成
分は、重力に対抗して作用し，針25が試験物体10の表面
11に及ぼす実際の力を決定する。第１図示の実施例と同
様にその力は50mgよりも大きくあってはならない。その
力の調整は特にばね69の右側端部の連結部73の垂直位置
及び水平位置を移動する調整装置（図示せず）によって
なされる。
第２図示のように力調整コイル76はLVDT40のコイル42の
上方に軸方向をそろえて設けられている。ワイヤ71を通
して力調整コイル76へ直流電流が送られる。二次コア72
がLVDTの可動コア41と同軸に設けられている。小径のロ
ッド75はLVDTの可動コア41に対する二次コア72の位置を
決め、二次コア72と可動コア41を一緒に移動させる。
上方に軸方向をそろえて設けられている。ワイヤ71を通
して力調整コイル76へ直流電流が送られる。二次コア72
がLVDTの可動コア41と同軸に設けられている。小径のロ
ッド75はLVDTの可動コア41に対する二次コア72の位置を
決め、二次コア72と可動コア41を一緒に移動させる。
力調整コイル及び二次コアの大きさはLVDTのそれらと対
応する物と異なる。両実施例の力調整コイル及び二次コ
アの大きさは次の通りである。
応する物と異なる。両実施例の力調整コイル及び二次コ
アの大きさは次の通りである。
第１図は一定比例に図示したものではないが、表２は二
次コア53の長さが力調整コイル50の長さよりも大きいこ
とを示す。この大きさは変えることができるが、力調整
コイル50又は76による磁界は両コアの広範囲の領域にわ
たってコア53又は72に均一に使用すべきである。LVDT40
のコアが力調整コイル53又は72の運動と共にうごくよう
に力調整コイル−コアを針と結合する他の方法も利用す
ることができる。
次コア53の長さが力調整コイル50の長さよりも大きいこ
とを示す。この大きさは変えることができるが、力調整
コイル50又は76による磁界は両コアの広範囲の領域にわ
たってコア53又は72に均一に使用すべきである。LVDT40
のコアが力調整コイル53又は72の運動と共にうごくよう
に力調整コイル−コアを針と結合する他の方法も利用す
ることができる。
以上詳記した通り、本発明によれば、測定対象物に及ぼ
す触針輪郭測定装置の針の負荷を適正に調整することが
できる。
す触針輪郭測定装置の針の負荷を適正に調整することが
できる。
第１図は本発明の針力調整装置を結合した質量つりあい
触針輪郭測定装置の断面図、第２図は本発明の針力調整
装置を結合したばねつりあい触針輪郭測定装置の断面
図、第３図は試験物体10の斜視図である。 10……試験物体、21……運び台部、18,19……触針輪郭
測定装置、24……アーム、25……針、27……支持部、28
……シャフト、33……水平軸、31……支持部のアーム、
29……つりあいおもり、40……線形可変差動変圧器（LV
DT）、41……線形可変差動変圧器の可動コア、42……線
形可変差動変圧器のコイル、49……平行移動装置、12…
…試験物体の凸部、69……ばね、50……力調整コイル、
53……二次コア、76……力調整コイル、72……二次コ
ア、75……ロッド。
触針輪郭測定装置の断面図、第２図は本発明の針力調整
装置を結合したばねつりあい触針輪郭測定装置の断面
図、第３図は試験物体10の斜視図である。 10……試験物体、21……運び台部、18,19……触針輪郭
測定装置、24……アーム、25……針、27……支持部、28
……シャフト、33……水平軸、31……支持部のアーム、
29……つりあいおもり、40……線形可変差動変圧器（LV
DT）、41……線形可変差動変圧器の可動コア、42……線
形可変差動変圧器のコイル、49……平行移動装置、12…
…試験物体の凸部、69……ばね、50……力調整コイル、
53……二次コア、76……力調整コイル、72……二次コ
ア、75……ロッド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブン・エー・リリー アメリカ合衆国 93111 カリフオルニア 州 サンタ・バーバラ ノース・サン・マ ルコス 872 (72)発明者 ロバート・ジー・リゾス アメリカ合衆国 93426 カリフオルニア 州 ブエルトン ケンダル・ロード 484 (56)参考文献 特開 昭58−28602（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−123647（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】凹凸を有するわずかな表面を有する物体の
表面輪郭を測定する装置において、測定対象物を支持す
るための運び台部と、針と、測定対象物上の針を支持す
る針支持装置と、測定対象物の表面に沿って移動するよ
うに運び台部と針を相互に対して移動する平行移動装置
とからなり、針が測定対象物表面の凹凸に出会うとき、
針支持装置は針が測定対象物の表面の方へ移動したり、
表面から離れることができるように構成され、コイル内
のコアの位置によって出力信号を発生する読取り装置が
針に操作可能に連結されている触針輪郭測定装置の針力
調整装置において、力調整コイル及び該力調整コイルを
励起して磁界を形成する装置，及び針支持装置に結合さ
れ、且つ力調整コイルの磁界内に位置せしめられる測定
対象物への針の力を制限する二次コアを有することを特
徴とする触針輪郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項２】二次コアが少なくとも一部分力調整コイル
内に設けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の触針輪郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項３】読取り装置がコイルと針の移動に対応して
移動するコアを有する線形可変差動変圧器よりなり、二
次コアが線形可変差動変圧器のコアに機械的に結合され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の触
針輪郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項４】針が凹凸に出会うとき、針支持装置が軸の
まわりを旋回するように設けられ、且つ二次コアが旋回
軸の針とは反対側に位置して針支持装置に設けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の触針輪
郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項５】二次コアが針支持装置から上方へ伸びてお
り、且つ二次コアは力調整コイルから部分的に外方へ伸
びていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
触針輪郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項６】針支持装置が旋回軸の針と反対側に針支持
装置をつりあわせるつりあいおもりを有することを特徴
とする特許請求の範囲第５項記載の触針輪郭測定装置の
針力調整装置。 - 【請求項７】力調整コイルの軸が線形可変差動変圧器の
コイルの軸と同軸であることを特徴とする特許請求の範
囲第３項記載の触針輪郭測定装置の針力調整装置。 - 【請求項８】二次コアと線形可変差動変圧器のコアが同
軸に設けられ、且つ線形可変差動変圧器のコアは二次コ
アと針の間に位置せしめられていることを特徴とする特
許請求の範囲第３項記載の触針輪郭測定装置の針力調整
装置。 - 【請求項９】二次コアは磁場内に置かれてその二次コア
と力調整コイル間の力が均一に作用することを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の触針輪郭測定装置の針力
調整装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/596,036 US4669300A (en) | 1984-03-30 | 1984-03-30 | Electromagnetic stylus force adjustment mechanism |
| US596036 | 1984-03-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60225001A JPS60225001A (ja) | 1985-11-09 |
| JPH0711405B2 true JPH0711405B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=24385730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60068367A Expired - Lifetime JPH0711405B2 (ja) | 1984-03-30 | 1985-03-29 | 触針輪郭測定装置の針力調整装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4669300A (ja) |
| JP (1) | JPH0711405B2 (ja) |
| GB (1) | GB2156999B (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US4776211A (en) * | 1987-05-26 | 1988-10-11 | Deere & Company | Uplift sensor |
| JPS63304103A (ja) * | 1987-06-05 | 1988-12-12 | Hitachi Ltd | 走査表面顕微鏡 |
| US4811594A (en) * | 1988-04-25 | 1989-03-14 | Battelle Memorial Institute | Topography sensor |
| JPH0352614U (ja) * | 1989-09-28 | 1991-05-22 | ||
| DE4013742C2 (de) * | 1990-04-28 | 1994-06-30 | Focus Mestechnik Gmbh & Co Kg | Abtastkopf für eine Maschine zum Ausmessen der Mikrooberflächenkontur von Werkstücken |
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| CA2112792A1 (en) * | 1993-01-29 | 1994-07-30 | Donald F. Rogowski | Paper surface roughness analyzer |
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| US2691887A (en) * | 1951-11-16 | 1954-10-19 | Leitz Ernst Gmbh | Apparatus for determining the contour of interior surfaces of workpieces |
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| NL6405121A (ja) * | 1963-05-13 | 1964-11-16 | ||
| US3830505A (en) * | 1971-11-22 | 1974-08-20 | J Rabinow | Vertical stabilizer for phonograph arms |
| DE2242355C2 (de) * | 1972-08-29 | 1974-10-17 | Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim | Elektronischer Mehrkoordinatentaster |
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-
1984
- 1984-03-30 US US06/596,036 patent/US4669300A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-03-26 GB GB08507847A patent/GB2156999B/en not_active Expired
- 1985-03-29 JP JP60068367A patent/JPH0711405B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4669300A (en) | 1987-06-02 |
| GB8507847D0 (en) | 1985-05-01 |
| GB2156999A (en) | 1985-10-16 |
| JPS60225001A (ja) | 1985-11-09 |
| GB2156999B (en) | 1988-06-15 |
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