JPH07174535A - 表面形状測定装置 - Google Patents

表面形状測定装置

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JPH07174535A
JPH07174535A JP32006793A JP32006793A JPH07174535A JP H07174535 A JPH07174535 A JP H07174535A JP 32006793 A JP32006793 A JP 32006793A JP 32006793 A JP32006793 A JP 32006793A JP H07174535 A JPH07174535 A JP H07174535A
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JP
Japan
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characteristic
shape
difference
approximation
measured
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JP32006793A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Fujiwara
藤原  潔
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Advantest Corp
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Advantest Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定可能な面積が限られている表面形状測定
器を用いて広い面積の被測定体の表面形状を測定するこ
とができる表面形状測定装置を提供する。 【構成】 被測定体の面を複数の領域に分割して測定す
る場合において、各測定領域の測定時に互いに隣接する
領域との間に重畳部分を設け、重畳部分における形状特
性の差を差分算出手段12Aによって求め、形状特性の
差から1次近似特性を1次近似特性算出手段12Bによ
って算出し、算出した1次近似特性を一方の測定領域の
形状特性に1次近似特性加算手段12Cによって加算
し、1次近似特性加算手段で加算した結果を記憶する記
憶手段13Aに記憶する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は加工体等の表面の凹凸
を精度よく測定することに利用することができる表面形
状測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図9に表面の凹凸形状を測定する場合等
に利用するレーザ干渉計の概略の構成を示す。図中1は
レーザ光源を示す。このレーザ光源1から出射されたレ
ーザ光2はビームスプリッタ3で90°曲げられレンズ
4で平行光に変換され透過型エレメント5を透過して被
測定体6に照射される。被測定体6で反射したレーザ光
は再び透過型エレメント5に戻り、透過型エレメント5
で反射した光と出合い干渉が起こる。この干渉は透過型
エレメント5の面から被測定体6の面までの距離差によ
って変化する。従って干渉の強弱によって透過型エレメ
ント5の面と被測定体6の面までの距離差、つまり被測
定体6の面の凹凸を測定できることとなる。このことか
ら、透過型エレメント5の面を基準面と呼んでいる。
【0003】干渉像はビームスプリッタ3を直進し、C
ID(チャージ・インデクション・デバイス)カメラ7
に結像する。透過型エレメント5は例えばピエゾ素子5
Aにより光軸方向に振動が与えられる。透過型エレメン
ト5が光軸方向に移動することにより干渉縞が移動す
る。CIDカメラ7は例えば244×388個の受光素
子を持つイメージセンサで構成され、各受光素子で受光
する光の強度から干渉縞を読込む。
【0004】受光素子の各1個ずつが被測定体6に照射
された光の領域内の各点に対応し、受光素子の配列の密
度が被測定体6の表面の凹凸を測定する分解能となる。
干渉縞が移動することにより、隣接する受光素子の相互
間の位相を知ることができ、被測定体6の面の各点の凹
凸形状データが算出される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】レーザ光を用いた表面
形状測定器は原理的に図9に示した構造であるため、測
定可能な面積は透過型エレメント5の面積で決められ有
限である。つまり、1度に測定できる面積には限りがあ
る。このため、大きい面積を持つ被測定体の表面の凹凸
形状を測定するには、測定領域を移動させ、各移動位置
毎に測定を行なう。例えば図10に示すように測定可能
な領域Aに対してこの領域Aより数倍長い形状を持つ被
測定体6の凹凸形状を求めるには、領域A,B,C,
D,E,のように複数回にわたって測定を繰返し、各測
定可能な領域A〜E毎に凹凸形状データを取込む。
【0006】このように複数の領域A〜Eで求めて凹凸
形状データの間には連続性を持たないから、各領域A〜
Eで求めて凹凸形状データをつなぎ合せて被測定体6の
全体の凹凸形状特性を得ることができない不都合があ
る。つまり、被測定体6の表面の端から端までの連続し
た累積値が規定した許容値に入っているか否か等の評価
を行なうことができない不都合がある。
【0007】この発明の目的は1度の測定により測定で
きる面積が有限であってもその測定可能な面より大きい
面の凹凸形状を連続した面として評価することができる
凹凸形状測定装置を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明では被測定体の
表面を複数回に分けて凹凸形状を測定する形状測定装置
において、隣接する測定領域相互の間に重畳部分を設け
ると共にこの重畳部分の各凹凸形状特性の差を求める差
分算出手段と、この差分算出手段で算出した差分特性か
ら1次近似特性を求める1次近似特性算出手段と、この
1次近似特性算出手段で算出して1次近似特性をつなぎ
合せるべき隣接する領域の形状特性に加算する1次近似
特性加算手段と、この1次近似特性加算手段で加算した
結果を記憶する記憶器によって構成して、形状測定装置
を提案するものである。
【0009】
【作用】この発明の構成によれば隣接する第1の測定領
域と第2の測定領域の間に重畳部を設け、この重畳部分
の凹凸形状特性の差を求め、その差の特性から1次近似
特性を求めたが、この1次近似特性は第1の測定領域と
第2の測定領域の傾むきの差を表わしている。この傾む
きの差を第2の測定領域の凹凸形状特性に加算すること
により、第2の測定領域の傾むきを第1の測定領域の傾
むきに合致させることができる。第3の測定領域の凹凸
形状特性を第2の凹凸形状特性につなぐ場合も第2の測
定領域と第3の測定領域の間に設けた重畳部分で差を求
め、この差の特性から1次近似特性を算出し、この算出
結果を第3の測定領域の凹凸形状特性に加えればよい。
【0010】このようにしてこの発明によれば隣接する
測定領域毎に測定した凹凸形状特性を順次つなぎ合せる
ことができるから、被測定体の表面の面積が測定可能な
領域より大きくても、その全面積内の連続した凹凸形状
特性を得ることができる。よってこの凹凸形状特性によ
り、被測定体の表面の全体の凹凸を評価することができ
る。
【0011】
【実施例】図1にこの発明の実施例を示す。図1に示す
7は図9に示したと同じCIDカメラを示す。このCI
Dカメラ7から例えば240×383個の受光素子の各
受光データがAD変換器8を介してこの発明による表面
形状測定装置9に入力される。この発明による表面形状
測定装置9は例えばコンピュータによって構成すること
ができる。コンピュータはよく知られているように、中
央演算処理装置11と、この中央演算処理装置11を動
作させるためのプログラム等を収納したROM12と、
入力されたデータを一時記憶したり、演算結果を一時記
憶する等の動作を行なうRAM13と、入力ポート1
4、出力ポート15とによって構成される。
【0012】入力ポート14にはAD変換器8が接続さ
れ、このAD変換器8からCIDカメラ7の各受光素子
の受光データが時分割されて線順次信号として入力され
る。中央演算処理装置11はこの線順次に取込んだ各受
光素子のデータをRAM13(又は外部に接続したフロ
ッピーディスク或はバードデイスク)等に取込まれる。
従って図2に示した測定可能領域A〜Eの各凹凸形状デ
ータは予め測定され、これら外部記憶装置(特に図示し
ない)或は内蔵したRAM13に記憶されているものと
する。記憶されている凹凸形状データを選択して読出す
ことにより例えば図2に示すA−A′線上の凹凸形状特
性を求めることができる。図3に測定領域A,B,Cに
おけるA−A′線上の凹凸形状特性y=f1 (x),y
=f2 (x),y=f3 (x)を示す。
【0013】この発明では各測定可能領域A〜Eで測定
した凹凸形状特性の互に隣接する領域の間に図2に示す
ように重畳部分AB,BC,CD,DEを設けると共
に、この重畳部分AB,BC,CD,DEにおいて、こ
の重畳部分AB,BC,CD,DE内の特定した線上の
凹凸形状特性(図2ではA−A′線上の凹凸形状特性の
差を算出する差分算出手段12Aと、この差分算出手段
12Aで算出した差分特性から1次近似特性を算出する
1次近似特性算出手段12Bと、この1次近似特性算出
手段12Bで算出した1次近似特性を隣接する測定可能
領域の凹凸形状データに加算する手段12Cと、この加
算結果を記憶する記憶手段13Aとを設けた構造とした
ものである。
【0014】差分算出手段12Aは図2に示すように測
定可能領域AとBの間に設けられる重畳部分AB内にお
いて、領域Aの凹凸形状特性y=f1 (x)と、領域B
の凹凸形状特性y=f2 (x)の差分特性Y1 (図4)
を求める。 Y1 =f1 (x)−f2 (x) この差分特性Y1 について1次近似特性算出手段12B
で1次の多項式近似を行ない、1次近似特性y=g
2 (x)(図5)を求める。
【0015】1次近似特性y=g2 (x)に測定領域B
の形状特性y=f2 (x)を近似特性加算手段12Cで
加算し、その加算結果をRAM13に設けた記憶手段1
3Aに記憶する。図5に測定領域Aの凹凸形状特性y=
1 (x)と、測定領域Bの凹凸形状特性y=f
2 (x)をつなぎ合せた特性y=F2 (x)を示す。次
に測定領域Cの凹凸形状特性y=f3 (x)をつなぎ合
せる場合について説明する。図6に示した測定領域Bの
補正された特性y=F2 (x)から測定領域Cの凹凸形
状特性y=f3 (x)を減算し差分特性Y2 (図6)を
求める。
【0016】Y2 =F2 (x)−f3 (x) この差分特性Y2 について1次近似特性算出手段12B
で1次の多項式近似を行ない、1次近似特性y=g
3 (x)(図7)を求める。1次近似特性y=g
3 (x)に測定領域Cの形状特性y=f3 (x)を近似
特性加算手段12Cで加算し、その加算結果をRAM1
3に設けて記憶手段13Aに記憶する。図7に測定領域
Cの凹凸特性y=f3 (x)をつなぎ合せた総合凹凸特
性y=F3 (x)を示す。
【0017】記憶手段13Aに記憶した総合凹凸特性y
=F3 (x)は必要に応じて出力ポート15からモニタ
16又はプリンタ17に出力し、表示することができ
る。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
各測定領域A〜Eで測定した各領域内の凹凸特性y=f
1 (x),y=f2 (x),y=f3 (x)・・・をつ
なぎ合せることができる。この結果、被測定体6の面の
端から端までの累積凹凸特性を求めることができるか
ら、被測定体6の表面の評価を正確に行なうことができ
る。
【0019】尚、上述の説明では被測定体6上のA−
A′線上の凹凸特性についてだけを説明したが、図8に
示すように、A1−A′1線上、A2−A′2線上、A
3−A′3線上及びB1−B′1線上、B2−B′2線
上の各凹凸特性について求めることもできる。この場合
各線上の凹凸形状特性について、それぞれの線が交差す
る参照面上のポイントで同じ値になるように、適宜それ
ぞれの形状特性入力偏差しまたは傾きを加える。例えば
A1−A′1線上の凹凸形状特性を基準にすれば、B1
−B′1線上の凹凸形状特性はA1−A′1とB1−
B′1が交差するポイントでの形状データの差を加えた
特性に修正する。これをA1−A′1線と、B2−B′
2線、A2−A′2線と、B1−B′1,A3−A′3
とB1−B′1に対して順次実行し、最後にA2−A′
2とB2−B′2,A3−A′3とB2−B′2に対し
て矛盾を解消するように、A2−A′2,A3−A′3
に対して1次特性成分を加える。但し、このとき加えら
れた1次特性成分はB1−B′1と交差するポイントの
形状データの値を変えないものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による表面形状測定装置の一実施例を
示すブロック図。
【図2】この発明の動作を説明するための平面図。
【図3】この発明の動作を説明するための特性曲線図。
【図4】図3と同様の特性曲線図。
【図5】図3と同様の特性曲線図。
【図6】図3と同様の特性曲線図。
【図7】図3と同様の特性曲線図。
【図8】この発明による測定装置を利用した他の測定方
法を説明するための平面図。
【図9】レーザ光を利用した干渉計の原理を説明するた
めの図。
【図10】従来の技術の不都合を説明するための平面
図。
【符号の説明】
1 レーザ光源 2 レーザ光 3 ビームスプリッタ 4 レンズ 5 透過型エレメント 6 被測定体 7 CIDカメラ 8 AD変換器 9 表面形状測定装置 11 中央演算処理装置 12 ROM 12A 差分算出手段 12B 1次近似特性算出手段 12C 1次近似特性加算手段 13 RAM 13A 記憶手段 14 入力ポート 15 出力ポート

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を透明な基準面を介して上記基
    準面の面積より大きい面積を持つ被測定体に照射し、被
    測定体からの反射光と、上記基準面における反射光との
    位相差に応じて上記基準面と被測定体の面との間の距離
    を測定し、被測定体の面の凹凸を測定する表面形状測定
    装置において、 上記基準面の面積が被測定面の面積より小さく、被測定
    体の面を複数の領域に分割して測定する場合において、
    各測定領域の測定時に互に隣接する領域との間に重畳部
    分を設けると共に、この重畳部分における形状特性の差
    を求める差分算出手段と、形状特性の差から1次近似特
    性を算出する1次近似特性算出手段と、1次近似特性を
    一方の測定領域の形状特性に加える1次近似特性加算手
    段と、この1次近似特性加算手段で加算した結果を記憶
    する記憶手段を設けたことを特徴とする表面形状測定装
    置。
JP32006793A 1993-12-20 1993-12-20 表面形状測定装置 Pending JPH07174535A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003014449A (ja) * 2001-06-29 2003-01-15 Mitsutoyo Corp 表面性状測定装置の校正方法
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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980922