TWI658251B - 位移測量裝置、測量系統、及位移測量方法 - Google Patents

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Abstract

一種位移測量裝置及位移測量方法。移位測量裝置具備：投光部，產生光；感測器頭，對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物，以在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射光，且接收所照射的所述光中在所述測量物件面反射的光；存儲部，存儲將感測器頭與測量物件面之間的距離設為變數的函數；以及控制部，基於由感測器頭所接收到的光的波長而算出距離。控制部將感測器頭與測量對象物的測量物件面之間的距離設為變數的值，算出函數的值。控制部使用算出的函數的值，對算出的距離進行校正。

Description

位移測量裝置、測量系統、及位移測量方法
本發明是有關於一種位移測量裝置、測量系統、及位移測量方法。
以往，例如像專利文獻1所示，已知有使用白色共焦方式作為測量方式的位移測量裝置。根據這種位移測量裝置，能夠基於所接收到的光的波長，測量至測量對象物(詳細來說為測量物件面)的距離。
[背景技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-208102號公報
一般來說，在位移測量裝置中，在生產時利用基準工件(workpiece)進行校正，由此確保距離與測定值的線形性。但是，生產過程中的校正是針對基準工件進行，所以當使用者在生產過 程中使用位移測量裝置時，距離與測定值的關係根據工件而有成為非線形的情況。
這種誤差大多為非線形誤差。因此，在利用一次函數對整個測定範圍進行校正的方法中難以降低該誤差。
例如在利用白色共焦方式的位移測量裝置的測量中，將如下所述那樣產生誤差。在測量物件面為形成在基板上的薄膜的正面的情況下，因由薄膜所引起的干涉，導致檢測到的波長偏離於在薄膜正面形成焦點的波長。
另外，在經由玻璃(galss)等透明體測量與測量對象物的測量物件面的距離的情況下，因折射率的波長色散(wavelength dispersion)導致距離與檢測波長的關係發生變化。
進而，即便在測量至玻璃等透明體的正面的距離及至玻璃等透明體的背面的距離來測量透明體的厚度的情況下，其中關於至玻璃等透明體的背面的測量，也會因折射率的波長色散導致距離與檢測波長的關係發生變化。
本發明是鑒於所述問題點而完成的，其目的在於提供一種能夠高精度地測量至測量物件面的距離的位移測量裝置及測量方法。
依據本發明的一實施例，位移測量裝置具備：投光部，產生光；感測器頭(sensor head)，對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物，通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射光，且接收所照射的光中在測量物件面反射的光；存儲部， 存儲著將感測器頭與測量物件面之間的距離設為變數的函數；以及控制部，基於感測器頭所接收到的光的波長而算出距離。控制部將感測器頭與作為測量對象物的第一測量對象物的測量物件面之間的第一距離設為變數的值，而算出函數的值。控制部使用算出的函數的值來對算出的第一距離進行校正。
依據本發明的一實施例，位移測量裝置具備：投光部，產生具有預先規定的波長幅度的光；感測器頭，經由折射率會波長色散的部件，通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射光，且接收所照射的光中在測量物件面反射的光；存儲部，存儲著將感測器頭與測量物件面之間的距離設為變數的函數；以及控制部，基於感測器頭所接收到的光的波長而算出距離。控制部將感測器頭與作為測量對象物的第一測量對象物的測量物件面之間的第一距離設為變數的值，而算出函數的值。控制部使用算出的函數的值來對算出的第一距離進行校正。
依據本發明的一實施例，測量系統具備：位移測量裝置；以及資訊處理裝置，與所述位移測量裝置通信地連接。資訊處理裝置，受理使用者操作，該使用者操作是將在多個位置的各者算出的第二距離與基準距離輸入至資訊處理裝置，且將在多個位置的各者算出的第二距離與基準距離發送給位移測量裝置。
依據本發明的一實施例，一種位移測量方法包括如下步驟：產生光；從感測器頭對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物，通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射 光；接收所照射的光中在測量物件面反射的光；基於所接收到的光的波長，算出感測器頭與測量物件面之間的距離；將算出的距離作為設距離為變數的函數的變數的值，而算出函數的值；以及使用算出的函數的值，對算出的距離進行校正。
依據本發明的一實施例，一種位移測量方法包括如下步驟：產生具有預先規定的波長幅度的光；從感測器頭經由折射率會波長色散的部件，通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射光；接收所照射的光中在測量物件面反射的光；基於所接收到的光的波長，算出感測器頭與測量物件面之間的距離；將算出的距離作為設距離為變數的函數的變數的值，而算出函數的值；以及使用算出的函數的值，對算出的距離進行校正。
基於上述，根據本發明實施例，能夠高精度地測量至測量物件面的距離。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
1‧‧‧測量系統
2‧‧‧位移感測器
3‧‧‧資訊處理裝置
4‧‧‧載置台
10‧‧‧感測器控制器
11、31‧‧‧控制部
12‧‧‧投光部
13‧‧‧受光部
14、34‧‧‧顯示部
15、35‧‧‧通信IF部
16、32‧‧‧存儲部
19‧‧‧導光部
20‧‧‧感測器頭
33‧‧‧輸入部
131‧‧‧分光器
132‧‧‧檢測器
341‧‧‧畫面
342、343、349‧‧‧圖示
700‧‧‧照射光
701、702、703、704‧‧‧光
800、800A‧‧‧測量對象物
800B‧‧‧玻璃
810‧‧‧基板
820‧‧‧薄膜
821、871‧‧‧正面
851‧‧‧測量物件面
872‧‧‧背面
P1~P7‧‧‧點
SQ2、SQ4、SQ6‧‧‧序列
S12、S14、S16、S18、S102、S104、S106、S108、S110‧‧‧步驟
圖1是表示本實施範例的測量系統的構成的圖。
圖2是用來對用來生成多個連續的一次函數的資料(data)處理進行說明的圖。
圖3是用來對所生成的一次函數進行說明的圖。
圖4是用來對測量值的校正進行說明的圖。
圖5是用來對測量系統的功能性構成進行說明的圖。
圖6A、圖6B是表示在資訊處理裝置的顯示部顯示的畫面例的圖。
圖7是用來對測量系統中的處理流程進行說明的序列圖。
圖8是對圖7的序列(sequence)SQ6中的處理的詳細內容進行說明的流程圖。
圖9是用來對正式測量時的測量值的校正處理進行說明的流程圖。
圖10是用來對所述校正處理的效果進行說明的圖。
圖11是用來對另一實施範例的測量進行說明的圖。
圖12是用來對又一實施範例的測量進行說明的圖。
以下，一邊參照附圖，一邊對本發明的各實施範例進行說明。在以下的說明中，對於相同元件標註相同的符號。它們的名稱及功能也相同。因此，不對它們重複進行詳細說明。
在實施範例1中，對產生由干涉導致的誤差的情況進行說明。在實施範例2、3中，對產生由波長色散導致的誤差的情況進行說明。
詳細來說，在實施範例1、3中，說明對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物進行測量的情況。更詳細來說，在實 施範例1中，列舉測量對象物產生干涉的情況為例進行說明。另外，在實施範例3中，列舉測量對象物的折射率會引起波長色散的情況為例進行說明。
在實施範例2中，對經由折射率會波長色散的部件來對測量對象物進行測量的情況進行說明。
另外，在以下的各實施範例中，列舉使用白色共焦方式的測量為例進行說明。但是，測量方式並不限定於此。
[實施範例1]
<A.系統構成>
圖1是表示本實施範例的測量系統的構成的圖。
參照圖1，測量系統1具備位移感測器2、資訊處理裝置3、及載置台(stage)4。資訊處理裝置3典型來說為個人電腦(personal computer)。
位移感測器2是使用白色共焦方式作為測量方式的位移測量裝置。位移感測器2也被稱為光纖(fiber)同軸位移感測器。位移感測器2具有感測器控制器(sensor controller)10、導光部19、及感測器頭20。感測器頭20包含共焦光學系統。詳細來說，感測器頭20具有物鏡(objective lens)及色像差單元(chromatic aberration unit)。
感測器控制器10產生具有特定的波長寬度(波長幅度)的光。感測器控制器10典型來說產生白色光。該光在導光部19傳輸並到達至感測器頭20。
在感測器頭20中，傳輸的光被物鏡聚光後向測量對象物800照射。照射光700因通過色像差單元而產生軸上色像差，所以從物鏡照射的照射光的焦點位置根據各波長而不同。僅焦點對準測量對象物800的波長的光再次入射至導光部19。
載置台4構成為能夠在照射光700的光軸的方向(圖的箭頭所示的上下方向)上移動。通過感測器控制器10控制載置台4的移動。在載置台4載置測量對象物800。
測量對象物800具有基板(基材)810、及形成在基板810上的薄膜820。此外，正面821是在外部露出的面。
焦點對焦於正面821的波長的光701作為反射光由感測器頭20接收。由感測器頭20接收的反射光經由導光部19入射至感測器控制器10。感測器控制器10基於該反射光，算出從感測器頭20至正面821的距離(位移)。
資訊處理裝置3連接在感測器控制器10。能夠通過資訊處理裝置3對感測器控制器10的各種設定進行變更。另外，在資訊處理裝置3中，能夠顯示通過感測器控制器10算出的距離等資訊。針對資訊處理裝置3的各種功能，將於後文進行敘述。此外，這種設定及顯示也能夠通過感測器控制器10個體來實現。
此外，感測器控制器10、感測器頭20及導光部19的硬體構成與以往相同，所以此處不重複進行它們的說明。
位移感測器2對感測器頭20與薄膜820的正面821之間的距離進行測量，所以因由薄膜820所引起的干涉，導致檢測到 的波長偏離於在薄膜820的正面821形成焦點的波長。因此，必須對測量值進行校正。以下，對校正的內容進行說明。
<B.校正處理>
(b1.概要)
典型來說，通過提前測量而在下述批次(lot)的測量時(以下，也稱為“正式測量時”)之前，位移感測器2生成相同批次(或者同種)的多個測量對象物800的測量時所使用的函數。該函數用來對測量值(距離)進行校正。該函數將能夠通過位移感測器2測量的測量值設為變數。
另外，位移感測器2使用在各位置進行測量時的測量值生成所述函數，該各位置為使載置台4移動至多個位置時的位置。典型來說，位移感測器2生成連續的多個一次函數作為該函數。
位移感測器2測量至作為測量物件面的正面821的距離，並使用與該測量值(距離)對應的一次函數進行校正。具體來說，位移感測器2使用將測量值設為變數的值時的一次函數的值對該測量值進行校正。
以下，列舉具體例對這些處理的詳細內容進行說明。此外，以下，為便於說明，也將如圖1的箭頭所示那樣使載置台4移動時的各載置台4的位置(鉛垂方向的位置)稱為“載置台位置”。
(b2.詳細內容)
(1)一次函數的生成處理
圖2是用來對用來生成多個連續的一次函數的資料處理進行說明的圖。
參照圖2，曲線圖(graph)的橫軸(也稱為“X軸”)表示通過位移感測器2所測量的測量值M。也就是表示通過位移感測器2所測量的感測器頭20與薄膜820的正面821之間的距離。此外，橫軸的值設為對測量值實施了補償後的值。詳細來說，在橫軸中，將通過位移感測器2對測量對象物800進行測量而獲得的測量值的範圍的中央值設為0。
曲線圖的縱軸(也稱為“Y軸”)表示線性(linearity)誤差E。具體來說，縱軸表示從測量值M減去理想值R所得的值(E=M-R)。此處，所謂“理想值R”指的是由使用者設定的值，且為表示從感測器頭20至薄膜820的正面821的理想距離(基準距離)的值。理想值R是根據載置台位置而算出的值。
使用者通過使載置台4移動多次，而在多個載置台位置對感測器頭20與薄膜820的正面821之間的距離進行測量。例如，如圖2所示，為了獲得7個點P1~P7，使用者使用位移感測器2進行7次測量。
此外，以下為便於說明，將點Pi(i為大於等於1且小於等於7的自然數)的X座標記述為“Mi”，且也將Y座標記述為“Ei”。另外，也將點Pi記述為“座標值Pi(Mi，Ei)”。進而，也將獲得測量值Mi時的載置台位置時的理想值R稱為“理想值Ri”。
具體來說，位移感測器2關於通過7次測量而獲得的各測量值Mi，算出測量值Mi減去理想值Ri所得的線性誤差Ei。由此，位移感測器2獲得7個座標值Pi(Mi，Ei)。
圖3是用來對所產生的一次函數進行說明的圖。
參照圖3，虛線的曲線是作為比較範例的實驗資料。虛線的曲線表示使載置台4連續移動時所獲得的資料。在位移感測器2中，在產品的檢查時等測量處理(也就是正式測量時)中，就高速處理的觀點來說，並非使用這種連續的資料來進行校正，而是使用作為離散的資料的7個點Pi。
位移感測器2由於進行線形插補，所以使用7個座標值Pi(Mi，Ei)來生成6個一次函數Fi(x)。具體來說，利用直線將7個座標值Pi(Mi，Ei)中X座標相鄰的2個座標值彼此連結，由此生成6個連續的一次函數F1(X)~F6(X)。例如，位移感測器2使用座標值P1(M1，E1)與座標值P2(M2，E2)來生成一次函數F1(X)。
各一次函數Fi(x)是由以下的式(1)來表現。
Fi(x)=AX+B…式(1)
此處，在式(1)中，在正式測量時所獲得的測量值M是作為變數X的值代入。
式(1)中的“A”是將X座標相鄰的2個座標值彼此連結而成的線段的斜率。式(1)中的“B”是各線段的左側的端點的線性誤差Ei(=Ri-Mi)的值。
如果具體地表示一次函數F1(X)~F6(X)，那麼如下所述。
F1(X)=((E2-E1)/(M2-M1))×X+E1
F2(X)=((E3-E2)/(M3-M2))×X+E2
F3(X)=((E4--E3)/(M4-M3))×X+E3
F4(X)=((E5-E4)/(M5-M4))×X+E4
F5(X)=((E6-E5)/(M6-M5))×X+E5
F6(X)=((E7-E6)/(M7-M6))×X+E6
如果使用i使這6個一次函數通式化，那麼會變成式(2)那樣。
Fi(x)=((E(i+1)-Ei)/(M(i+1)-Mi))×X+Ei…式(2)
在正式測量時的測量值時，根據X的值(也就是測量值M)而使用的函數不同。例如，在測量值M為包含在M1至M2的範圍的值的情況下，利用一次函數F1(X)。
如果使用i進行通式化，那麼只要測量值M為包含在Mi至M(i+1)的範圍的值，則使用一次函數Fi(x)。
(2)校正的具體範例
位移感測器2如上所述那樣，在正式測量時使用一次函數F1(X)~F6(X)進行測量值的校正。
圖4是用來對測量值的校正進行說明的圖。
參照圖4，在算出的測量值M(距離，變數X的值)為包含在X軸方向的區間Qi(Mi<M<M(i+1))的值的情況下， 位移感測器2使用一次函數Fi(x)進行該測量值M的校正。
具體來說，位移感測器2通過使用以下的式(3)進行校正來獲得校正後的測量值C。
C=M-Fi(x)…式(3)
例如，在如圖示那樣獲得區間Q1的值Mα作為測量值M的情況下，位移感測器2通過從Mα減去將函數F1(X)的X的值設為Mα時的函數的值Vα(=F1(Mα))，獲得校正後的測量值C。
另外，在如圖示那樣獲得區間Q3的值Mβ作為測量值M的情況下，位移感測器2通過從Mβ減去將函數F3(X)的X的值設為Mβ時的函數的值Vβ(=F3(Mβ))，獲得校正後的測量值C。
此外，位移感測器2也可以使用以下的式(4)代替所述式(2)，且使用以下的式(5)代替所述式(3)來進行測量值的校正。
Fi(x)=((-E(i+1)+Ei)/(M(i+1)-Mi))×X-Ei…式(4)
C=M+Fi(x)...式(5)
位移感測器2對測量同一批次等的多個測量對象物800各自的測量物件面所獲得的測量值(距離)，同樣地進行所述校正。
通過這種校正，能夠對因干涉而產生的非線形誤差進行校正。因此，根據位移感測器2，能夠高精度地測量至作為測量物件面的薄膜正面的距離。
<C.功能性構成>
圖5是用來對測量系統1的功能性構成進行說明的圖。
參照圖5，如上所述，測量系統1具備位移感測器2及資訊處理裝置3。位移感測器2具有感測器控制器10、導光部19、及感測器頭20。
感測器控制器10具有控制部11、投光部12、受光部13、顯示部14、通信介面(IF，Inter Face)部15、及存儲部16。受光部13包含分光器131及檢測器132。
在投光部12產生的具有特定波長幅度的照射光，在導光部19傳輸並到達至感測器頭20。再次入射至感測器頭20的反射光沿導光部19傳輸並入射至受光部13。在受光部13，利用分光器131將所入射的反射光分離成各波長成分，並利用檢測器132檢測各波長成分的強度。
控制部11基於檢測器132中的檢測結果，算出從感測器頭20至測量對象物800的測量物件面(例如薄膜820的正面821)的距離(位移)。控制部11生成一次函數Fi(x)，並將其儲存在存儲部16中。控制部11適當讀出一次函數Fi(x)，並使用該一次函數進行測量值的校正。
顯示部14利用數值表示通過控制部11算出的距離。
構成受光部13的檢測器132的多個受光元件中接收反射光的受光元件，根據相對於感測器頭20的測量對象物800的正面的形狀而變化。因此，能夠根據檢測器132的多個受光元件的檢測結果(圖元資訊)，測量相對於測量對象物800的測量物件面的 距離變化(位移)。由此，能夠通過位移感測器2對測量對象物800的測量物件面的形狀進行測量。
通信IF部15用於與資訊處理裝置3的通信。
資訊處理裝置3具有控制部31、存儲部32、輸入部33、顯示部34、及通信IF部35。
控制部31控制資訊處理裝置3的動作。控制部31在存儲部32中存儲的作業系統(Operating system)上執行特定的應用程式(application program)。針對通過執行應用程式而顯示在顯示部34上的畫面(使用者介面(user interface))的例，將於後文進行敘述。
控制部31受理經由輸入部33的使用者(user)輸入(輸入操作)。另外，控制部31將畫面輸出至顯示部34。控制部31經由通信IF部35與感測器控制器10進行通信。
資訊處理裝置3基於使用者對輸入部33的操作，受理預先規定的個數(在圖2的例中為7個)的測量值M與獲得各測量值M時的各理想值R的輸入。資訊處理裝置3將用來受理這些值的輸入的畫面(參照圖6A與圖6B)顯示在顯示部34。
資訊處理裝置3將所受理的多個值的組合(測量值M與理想值R的組合)發送給感測器控制器10。資訊處理裝置3在圖2的情況下，發送七個組的資料。
感測器控制器10的控制部11基於從資訊處理裝置3接收到的多個值的組合(測量值與理想值的組合)，生成用於校正的 多個一次函數Fi(X)。控制部11在正式測量時，對相同批次的測量對象物，使用所產生的一次函數Fi(X)執行測量值(距離)的校正。
此外，使用者對資訊處理裝置3輸入的資料組(測量值及理想值)的數量並不限定於7個。它們的數量可由使用者任意決定。
<D.使用者介面>
圖6A與圖6B是表示在資訊處理裝置3的顯示部34顯示的畫面例的圖。
參照圖6A與圖6B，資訊處理裝置3的控制部31顯示畫面341，該畫面341要求輸入各載置台位置上的測量值(通過位移感測器2算出的距離)與理想值。典型來說，控制部31將畫面341以與成為基底(base)的畫面重疊的狀態顯示。
在圖6A狀態下，基於使用者操作，顯示完成第5個資料(測量值及理想值)的輸入的狀態。在使用者輸入第6個資料的情況下，選擇圖示(object)342。由此，資訊處理裝置3的控制部31顯示用來輸入第6個資料的畫面。
在使用者判斷五個資料即可的情況下，只要選擇表示結束的圖示343即可。由此，如圖6B狀態所示那樣畫面轉變，校正用的多個資料的輸入結束。
當使用者選擇表示結束的圖示349時，將所輸入的資料組發送給位移感測器2的感測器控制器10。由此，在感測器控制 器10內生成一次函數Fi(X)。
<E.控制構造>
首先，基於圖7及圖8，對用於校正的一次函數Fi(X)的生成進行說明。接下來，基於圖9，對使用所生成的一次函數Fi(X)的正式測量時的測量值的校正處理進行說明。
圖7是用來對測量系統1中的處理流程進行說明的序列圖。
參照圖7，在序列SQ2中，資訊處理裝置3重複受理N次測量值與理想值的輸入。例如，在圖2的情況下，受理7次輸入。
在序列SQ4中，資訊處理裝置3將N個測量值M與N個理想值R發送給位移感測器2。也就是資訊處理裝置3將N組資料發送給位移感測器2。
在序列SQ6中，位移感測器2基於N個測量值M與N個理想值R，生成N-1個一次函數Fi(X)。
圖8是對圖7的序列SQ6中的處理的詳細內容進行說明的流程圖。
參照圖8，在步驟S12中，位移感測器2的控制部11將變數i的值設定為1。在步驟S14中，控制部11使用在資訊處理裝置3中第i個輸入的測量值及理想值與第i+1個輸入的測量值M及理想值R，生成第i個區間Qi(參照圖4)的一次函數Fi(X)。
在步驟S16中，控制部11使i遞增(increment)。也就 是說，控制部11使i的值僅增加1。在步驟S18中，控制部11判斷i是否為大於等於N。此處，N是指位移感測器2從資訊處理裝置3接收到的資料組的數量。
當控制部11判斷i為大於等於N(在步驟S18中為是(YES))時，結束一系列處理。當控制部11判斷i小於N(在步驟S18中為否(NO))時，將處理前進至步驟S14。
圖9是用來對正式測量時的測量值M的校正處理進行說明的流程圖。
參照圖9，在步驟S102中，位移感測器2的控制部11獲取測量值M。也就是說，控制部11基於感測器頭20所接收到的光而算出與測量物件面(薄膜820的正面821)的距離。
在步驟S104中，控制部11確定出與測量值M對應的一次函數Fi(X)。也就是說，控制部11從多個一次函數Fi(X)中特定出包含該測量值M的區間Qi的一次函數Fi(X)。
在步驟S106中，控制部11使用所確定出的一次函數Fi(X)對測量值M進行校正。在步驟S108中，控制部11輸出校正後的測量值(測量值C)。例如，控制部11將校正後的測量值顯示在顯示部14中。另外，控制部11將校正後的測量值儲存在未圖示的存儲部16中。
在步驟S110中，控制部11判斷相同批次的測量對象物800是否有剩餘。當控制部11判斷為有剩餘(在步驟S110中為是)時，將處理前進至步驟S102。當控制部11判斷為未有剩餘(在步 驟S110中為否)時，結束一系列處理。
<F.效果>
圖10是用來對所述校正處理的效果進行說明的圖。
參照圖10，針對一測量對象物，將載置台位置變更大於等於50次而獲得測量值。通常不進行這種次數的測量，但這是為了驗證效果而進行的。此外，縱軸是線性誤差E，橫軸表示位移感測器2所測量的測量值M。
虛線的曲線與校正前的線性誤差E(E=M-R)相關。詳細來說，虛線的曲線是利用線段將53個線性誤差E的各點連結而成。此外，該各線段本身相當於用於校正的一次函數。
實線的曲線與校正前的線性誤差E(E=M-R)相關。詳細來說，實線的曲線是利用線段將53個校正後的線性誤差E的各點連結而成。
如果將虛線的曲線與實線的曲線進行對比，那麼得知通過校正而線性誤差E變小。
<G.變化例>
上文中，列舉感測器控制器10生成多個一次函數Fi(X)的構成為例進行了說明，但並不限定於此。所生成的函數並不限定於一次函數。
也可以是二次函數或大於等於三次的高次函數(多次函數)。例如，在圖2的例中，也可以是通過7個點P1~P7的大於等於2次的函數。
另外，並非必須生成通過各點的函數。例如也可以使用最小平方法生成函數。
另外，校正間隔(也就是各點的間隔)也可不為等間隔。
這些變化例也能夠應用在下述實施範例2、3中。
[實施範例2]
在本實施範例中，對經由折射率會波長色散的部件對測量對象物照射白色光的構成進行說明。典型來說，對經由玻璃對測量對象物照射白色光的構成進行說明。
圖11是用來對本實施範例的測量進行說明的圖。
參照圖11，通過位移感測器2對測量對象物800A的測量物件面851進行測量。
焦點對準於測量對象面851的波長的光702作為反射光由感測器頭20接收。由感測器頭20接收的反射光經由導光部19入射至感測器控制器10。感測器控制器10基於該反射光，算出從感測器頭20至測量物件面851的距離(位移)。
此外，在本實施範例的測量中，經由玻璃算出與測量物件面851的距離。在此情況下，因由玻璃所引起的波長色散，導致所檢測出的波長偏離於在假定不存在玻璃的情況下在測量物件面851形成焦點的波長。因此，在本實施範例中，也需要與實施範例1同樣地對測量值進行校正。
具體來說，即便在本實施範例中，也與實施範例1同樣地，通過位移感測器2提前生成用於校正的一次函數Fi(X)。而 且，在正式測量時，使用與所測量出的區間Qi對應的一次函數Fi(X)進行測量值的校正。具體來說，位移感測器2的控制部11使用所述式(3)進行校正。
在這種經由透明體進行測量的情況下，通過進行所述校正，能夠對因透明體中的波長色散而產生的非線形誤差進行校正。因此，根據位移感測器2，能夠高精度地測量至測量物件面851的距離。
[實施範例3]
在本實施範例中，說明與實施範例2同樣地經由折射率會波長色散的部件對測量對象物照射白色光的構成。具體來說，對測量透明體(典型來說為玻璃)的厚度的構成進行說明。
圖12是用來對本實施範例的測量進行說明的圖。
參照圖12，通過位移感測器2測量作為測量對象物的玻璃800B的厚度。具體來說，位移感測器2算出感測器頭20與玻璃800B的正面871之間的距離、及感測器頭20與玻璃800B的背面872之間的距離，由此算出玻璃800B的厚度。此外，所謂“正面”是在外部露出的面，在本例中，且是感測器頭20側的面。所謂“背面”是與載置台4接觸的面，且是較正面遠離感測器頭20的面。
更詳細來說，焦點對準於正面871的波長的光703作為反射光由感測器頭20接收。由感測器頭20接收的反射光經由導光部19入射至感測器控制器10。感測器控制器10基於該反射光， 算出從感測器頭20至正面871的距離(位移)。
焦點對準於背面872的波長的光704作為反射光由感測器頭20接收。由感測器頭20接收的反射光經由導光部19入射至感測器控制器10。感測器控制器10基於該反射光，算出從感測器頭20至背面872的距離(位移)。
此外，在本實施範例的測量中，關於至背面872的距離的測量(算出)，因由玻璃800B本身所引起的波長色散，導致與實施範例2同樣地，所檢測出的波長偏移。因此，即便在本實施範例中，也需要與實施範例1、2同樣地對測量值M進行校正。
具體來說，即便在本實施範例中，也與實施範例1同樣地，通過位移感測器2提前生成用於校正的一次函數Fi(X)。而且，在正式測量時，使用與所測量出的區間Qi對應的一次函數Fi(X)進行測量值的校正。具體來說，位移感測器2的控制部11使用所述式(3)進行校正。
與實施範例1、2不同之處在於用來生成一次函數Fi(X)的理想值R的設定方法。在實施範例1、2中，理想值R設為根據載置台位置算出的值。在本實施範例中，將至正面871的測量值(距離)加上玻璃800B的理想的厚度所得的值設為理想值R。
如此，在實施範例3中，理想值R的算出方法與實施範例1、2中的理想值R的算出方法不同的原因如下所述。
在僅對背面872進行校正而算出玻璃800B的厚度(從背面872的測量值減去正面871的測量值的情況)下，受到正面871 的線形性誤差的影響而誤差變大。通過根據正面871的測量值求出理想值，能夠進行將正面871的線形性誤差包含在內的校正。其結果能夠降低厚度誤差。
如以上所述，在測量透明體的厚度的情況下進行所述校正，由此能夠對因作為測量對象物的玻璃800B本身的波長色散而產生的非線形誤差進行校正。因此，根據位移感測器2，能夠高精度地測量透明體的厚度(詳細來說為至背面的距離)。
發明所屬領域具備通常知識者應當認為本次所公開的實施範例的全部內容均為例示，而非對本發明的限制。本發明的範圍並非由所述實施範例的說明來表示，而是由權利要求書來表示，且意圖包含與權利要求書均等的意義及範圍內的所有變更。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (14)

  1. 一種位移測量裝置，包括：投光部，產生光；感測器頭，對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物，通過在所述測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射所述光，且接收所照射的所述光中在所述測量物件面反射的光；存儲部，存儲將所述感測器頭與所述測量物件面之間的距離設為變數的函數；以及控制部，基於由所述感測器頭所接收到的光的波長來算出所述距離；且所述控制部，將所述感測器頭與作為所述測量對象物的第一測量對象物的測量物件面之間的第一距離設為所述變數的值，而算出所述函數的值，且使用算出的所述函數的值來對算出的所述第一距離進行校正。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的位移測量裝置，其中作為所述測量對象物的所述第一測量對象物與第二測量對象物，具有產生干涉的薄膜，所述控制部，於在載置台上載置所述第二測量對象物的狀態下使所述載置台移動至多個位置，算出為所述感測器頭與所述薄膜的正面之間的距離的第二距離，該載置台在所述感測器頭的方向上為可移動的，且基於在所述多個位置的各者算出的所述第二距離、與算出所述第二距離時為所述感測器頭與所述正面之間的基準的基準距離，生成所述函數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的位移測量裝置，其中測量對象物是產生波長色散的物體，且具有作為所述測量物件面的第一面與比所述第一面遠離所述感測器頭且作為所述測量物件面的第二面；且所述控制部，於在載置台上載置作為所述測量對象物的第二測量對象物的狀態下使所述載置台移動至多個位置，算出所述感測器頭與所述第二測量對象物的所述測量物件面之間的第二距離，該載置台在所述感測器頭的方向上為可移動的，且基於在所述多個位置的各者算出的所述第二距離、與算出所述第二距離時的基準距離，生成所述函數，所述基準距離是將從所述感測器頭至所述第一面的距離加上所述測量對象物的理想的厚度所得的距離。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項所述的位移測量裝置，其中所述控制部基於所述第二距離及所述第二距離與所述基準距離的差而生成所述函數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的位移測量裝置，其中所述控制部，使用在所述多個位置的各者算出的所述第二距離，將所述變數的數值範圍分成多個區間，且針對所述多個區間的各者生成所述函數。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的位移測量裝置，其中各所述區間的所述函數為一次函數。
  7. 一種位移測量裝置，包括：投光部，產生具有預先規定的波長幅度的光；感測器頭，經由折射率會波長色散的部件並通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射所述光，且接收所照射的所述光中在所述測量物件面反射的光；存儲部，存儲將所述感測器頭與所述測量物件面之間的距離設為變數的函數；以及控制部，基於由所述感測器頭所接收到的光的波長來算出所述距離；且所述控制部，將所述感測器頭與作為所述測量對象物的第一測量對象物的測量物件面之間的第一距離作為所述變數的值，而算出所述函數的值，且使用算出的所述函數的值來對算出的所述第一距離進行校正。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的位移測量裝置，其中所述控制部，於在載置台上載置作為所述測量對象物的第二測量對象物的狀態下使所述載置台移動至多個位置，算出為所述感測器頭與所述第二測量對象物的測量物件面之間的距離的第二距離，該載置台在所述感測器頭的方向上為可移動的，基於在所述多個位置的各者算出的所述第二距離、與算出所述第二距離時為所述感測器頭與所述測量物件面之間的基準的基準距離，生成所述函數。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的位移測量裝置，其中所述控制部基於所述第二距離及所述第二距離與所述基準距離的差而生成所述函數。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的位移測量裝置，其中所述控制部，使用在所述多個位置的各者算出的所述第二距離，將所述變數的數值範圍分成多個區間，且針對所述多個區間的各者生成所述函數。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的位移測量裝置，其中各所述區間的所述函數為一次函數。
  12. 一種測量系統，包括：根據申請專利範圍第3項至第8項中任一項所述的位移測量裝置；以及資訊處理裝置，與所述位移測量裝置通信地連接；所述資訊處理裝置，受理使用者操作，該使用者操作是將在所述多個位置的各者算出的所述第二距離與所述基準距離輸入至所述資訊處理裝置，且將在所述多個位置的各者算出的所述第二距離與所述基準距離發送給所述位移測量裝置。
  13. 一種位移測量方法，包括如下步驟：產生光；從感測器頭對測定值與實際位移成為非線形的測量對象物，通過在所述測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射所述光；接收所照射的所述光中在所述測量物件面反射的光；基於所接收到的光的波長，算出所述感測器頭與所述測量物件面之間的距離；將算出的所述距離作為設所述距離為變數的函數的所述變數的值，而算出所述函數的值；以及使用算出的所述函數的值，對算出的所述距離進行校正。
  14. 一種位移測量方法，包括如下步驟：產生具有預先規定的波長幅度的光；從感測器頭經由折射率會波長色散的部件，通過在測量對象物的測量物件面形成焦點的方式照射所述光；接收所照射的所述光中在所述測量物件面反射的光；基於所接收到的光的波長，算出所述感測器頭與所述測量物件面之間的距離；將算出的所述距離作為設所述距離為變數的函數的所述變數的值，而算出所述函數的值；以及使用算出的所述函數的值，對算出的所述距離進行校正。
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