JPS5847209A - 表面形状測定装置 - Google Patents

表面形状測定装置

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JPS5847209A
JPS5847209A JP14489181A JP14489181A JPS5847209A JP S5847209 A JPS5847209 A JP S5847209A JP 14489181 A JP14489181 A JP 14489181A JP 14489181 A JP14489181 A JP 14489181A JP S5847209 A JPS5847209 A JP S5847209A
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JP
Japan
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measured
moving table
optical sensor
output
movement amount
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JP14489181A
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Hitoshi Takabayashi
高林 均
Toshio Ichikawa
市川 敏夫
Kenji Matsumaru
松丸 憲司
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Anritsu Corp
Original Assignee
Anritsu Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光センサを用いて被測定物の表面形状を広い面
積にわたって、高速、高精度に測定できるJ:うにした
表面形状測定装置に関する。
被測定物の表面形状(表面の凹凸)を測定する方法とし
て、従来では、被測定物表面に■1の先端を接触させて
、釦又は被測定物を移動させる触11方が用いられてい
る。しかし、この方法では、(イ)接触式であるので表
面を走査する速度を大きくできず測定に時間がかかる。
(ロ)被測定物に傷をつ【ノるおそれがある。
(ハ)被測定物表面に段差があると走査が困難である。
などの欠点があった。
また、被測定物表面にシリコンウェハや平面ガラスをの
せて、被測定物表面に歪みがある場合に生ずる干渉縞に
よって測定1−る王渉法も用いられている。しかし、こ
の方i人では、 (イ)被測定物の表面の粗面の場合には測定が困難で、
測定前に表面を鏡面となるように磨かなければならない
(ロ)波長程度からその数十倍までの変位は測定できる
が、それ以上番ま縞の間隔が狭くなり実用的ではない。
(ハ)広い面積にわたって測定することがt11シい。
などの欠点があった。
本発明は上記の欠点を改め、非接触式に、高速、高精度
に、広い面積にわたって、また粗面であっても段差があ
っても、測定できるJ:うにした表面形状測定装置を提
供することを目的としている。
以下、図面に基いて本発明の一実施例を説明J”る。
第1図は本発明の一実施例にJ、る表面形状測定装置を
示している。
同図において、1は被atll定物Wを据えイ・目プる
平板状の基台であって、この基台1は、X方向移動デー
プル2上を水平方向(X軸り向)にパルスモータ3によ
って移動可能になっており、このX方向移動テーブル2
はX方向と直交JるY方向移動テ=3− 一ブル4上を鉛直方向くY軸方向)にパルスモータ5に
よって移動可能に(1つている。これらの基台1、X方
向移動テーブル2、Y方向移動テーブル4は鉛直に設置
されているため、被測定物Wは基台1の表面に鉛直状態
で据えtIUられる。
基台1の前方には光センサ−6が固定台7上に固定設置
されている。
光センサ6は、第2図に示tJ:うに、指向性の良い光
束ビームを発する光源61と、この光束を絞って被測定
物Wの表面に照射する前側し〕/ズ62と、光軸が照射
レンズ62の光軸か、らある角度でずれ、被測定物Wの
表面の光点からの反射光束を絞って受光素子64の受光
部64 aに反射光点の像を結像さける結像レンズ63
ど、反射光点が被測定物Wの表面の7方向(X−Y平面
に直交する方向)の変位によって変化りる場合の軌跡に
受光部64.8が一致するにうに配置され、受光部6/
Iaにお(プる反射光点の像の位置に応じた二つの信号
11、iユを出力する受光素子64と、受光素子64の
二つの出力 i、  i、ntら被測定物Wの表面の4
− 高さの変化71を として演輝する演算器65とにJ一つで構成されている
第3図に示すように、被測定物Wの表面に7方向(X−
Y平面に直交する方向)の変位(即ち表面の凹凸)が存
在すると、黒用レンズ62からの光束が表面で反射され
、結像レンズ63によって結像される反射光点の像Qは
Z方向の変位に対応してZ方向に変位する。この7方向
の反射光点σ゛像Qの変位を検出するために、前記した
ように、受光素子64の受光部64  aはZ方向に叩
lう、反射光点の像Qの軸跡に一致ざUである。
受光素子64としては、例えば第4図に示−!J−J:
うに、Z方向の変位を電気信号に変換する一次元の拡散
型PINダイオードが用いられる。この受光素子64は
7方向の両端に設【プた端子64b164 Cにそれぞ
れ接続した口筒1氏抗器R,Rに流れる受光電流 11
、12の比が、反射光点の像Qの7方向の位置変化に応
じて変化するもので、中心線1゜から光点のFj+Qの
7方向の一距離Z、はむ1−仁、 Z、−に■(1,t、(但L K I Lj定vi)と
して求められる。
X方向移動テーブル2、Y方向移動テーブル4ににるX
方向、Y方向の各移動ff1X、Yは、それぞれパルス
モータ3.5を駆動するXドライバ8、Yドライバ9の
駆動出力を受領するX方向移動量検出器10XY方向移
動狙検出器11にJ:つて検出される。
48号処理器12は、前記光セン1す6の演算器65の
出カフ1と、lliに、前記X方向移動量検出器10、
Y方向移動検出器11の出力X、Yを受領して被測定物
Wの表面形状を演n出力づる機能、Xドライバ8、Yド
ライバ9を制御する制御信号を出力する機能、被測定物
Wの表面の三点の7方向の高さを光セン9″6の出力に
よって記憶し、この三点の7方向の高さが等しい値とな
るように被測定物Wを仮想的に置ぎ挽えた場合の他の任
意の点の7方向高さを出力するように補正する機能、Z
方向の高さから7方向の等高線の位置を出力する機能を
備えている。
上記の如く表面形状測定装置は構成されているので、被
測定物Wを基台1上に据え付け、X方向移動テーブル2
及びY方向移動テーブル4によって基台1をX−Y平面
で移動しつつ光セン(J−6の光源61の光ビームを被
測定物Wの表面に照射する。受光素子64からは信qi
1、 iユが出力され、演算器65は信号 ii、il
受領して被測定物Wの光セン号6の出力Z1及びX、Y
方向移動量検出器10.11からのX、、Yニア’j向
の移動量X、Yは信号処理器12へ出力される。
信号処理器12は光センサ6ににる変位量71とX、Y
方向移動量X、Yを取込んで、被測定物Wの表面形状を
演算して出力する。
第5図は前記光センサ6が7方向移動テーブル13上を
モータ14によってX−Y平面と直交するZ軸方向に移
動可能に設置された場合を示している。このZ方向移動
テーブル13にj;る光センサ6の7方向移動12は周
波数安定化されていな7− いHe−N  f!レーザを使用した光セン1す6の移
動を検出する干渉測長器から成るZ方向移動系検出器1
5によって行われる。
第6図は、第5図に示した如く光センサ6を7方向にも
移動できるようにした場合の表面形状油筒ための構成を
示している。
即ら、信号処理器12は、前記光センサ6の演算器65
の出力Z1と7方向移動間検出器15の出力Zとを加算
して被測定物Wの表面の7方向の高さを演算するとJt
に、前記X方向移動量検出器10、Y方向移i!IIm
検出器11の出力X1Yを受領して被測定物Wの表面形
状を演算出力する機能、Xドライバ8、Yドライバ9の
他に1:−914を駆!IJするZドライバ16を制御
する制御信号を出力する機能、X方向移動テーブル2、
Y方向移動テーブル4の移動に伴って生ずるZ方向のず
れ量(蛇行)72を知るために、予めAプテイカルフラ
ットのような平面疫の良い被測定物を光センサ6によっ
て測定記憶し、前記加締器からの被測定物Wの表面の7
方向の高さを補正する機Oし、被測定8− 物Wの表面の3点の7方向の高さを光センサ6の出力に
よって記憶し、この3点の7方向の高さが等しい値とな
るように被測定物Wを仮想的に置き替えた場合の他の任
意の点の7方向の高さを出力するように補正する機能、
Z方向の高さから7方向の等高線の位置を出力する機能
を備えている。
また、光センサ6のある時点での出ツノを配憶し、この
記憶した値と光センサ6の出力値とを比較して両者がほ
ぼ一致するにうに7方向移動テーブル13のモータ14
を7ドライバ16にJ、って駆動して光センサ6の7方
向(C/置を制御する機能を備えていて、光センサ6の
出力を常にほぼ一定値になるように制御して被測定物W
の7方向の高さを光センサ6の出力と干渉測長器からな
る7方向移動量検出器15の出力との和によって求め、
広い範囲にわたって精密に測定さ「得るようになってい
る。
従って、第5.6図に示した表面形状測定装置では、信
号処理器12によって光セン96の出力7tが受領され
、この値が常にほぼ一定値となるように〈即ら受光素子
6/lの受光面64aの中心線I近傍に反射光点のWi
t Qが結像ターるように)、7ドライバ16によって
モータ14が駆動されてZ方面移動テーブル13上を光
[ン4J−6tJ、 1方向に移動される。光レンリ゛
6の7方向の移動用は干渉測長器から成る7方向移動I
δ検出器15で検出される。
X、Y、Z方向移動量検出器10.11.15によって
、′ぞれぞれx、y、Z方向の移動IX。
Y、Zが信号処理器12へ出力される。
信号処理器12は、光センサ6による変位量71と7方
向移動量検出器13による7方向移動吊7とを加算し、
X、Y方向移動ax、yを取込んで被測定物Wの表面形
状を演算して出力する。
なお、基台1に被測定物Wを据え伺(プるhftに、光
セン1〕6の光ビームをAプティカルフラッ1〜のよう
な平面度の良い物体の表面に照射することによって、予
めX方向移動テーブル2、Y方向移動テーブル4の7方
向のずれ量を光センサ6の出力として信号処理器12に
記憶し、前記7、と7とを加算した値からこのずれ吊を
補正するにうにすれば、X方向移動テーブル2、Y方向
移動テーブル4に蛇行があっても無関係に正しい測定値
が得られる。
また、被測定物Wの表面がX −Y平面に対して傾斜し
た平面の場合には、信号処理器12で被測定物Wの表面
の三点の7方向の^ざを光レンリ6の出力によって記憶
し、この三点の7方向の高さが等しい値となるように被
測定物Wを仮想的に首き換えた場合の、他の任意の点の
7方向高さを出力するように補正することもできる。
なお、Z方向の高さから7方向の等高線の位置を出力づ
ることもできる。
、本発明の表面形状測定装置にJ、れぽ、(イ)被接触
式であるので高速走査が行え、高速測定ができる。また
粗面でも測定できる。
(ロ)X方向移動テーブル、Y方向移動テーブルによっ
てX−Y平面を任意に被測定物を移動できるので、広い
面積にわたって測定できる。
=11− (ハ)Z方向移動テーブルによって光センサを移動でき
るので7方向の変位が大きい場合でも高精疫の測定がで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の表面形状測定装置の機構部
を示す斜視図、第2図はその回路部のブロック図、第3
図は光セン9−にj;る測定原即を示す図、第4図は受
光素子の一例を示ず説明図であ動テーブル、3・・・・
・・パルスモータ、4・・・・・・Y方向移動テーブル
、5・・・・・・パルスモータ、6・・・・・・光セン
9”、10・・・・・・X方向移動量検出器、11・・
・・・・Y方向移動171検出器、12・・・・・・信
号処理器、13・・・・・・Z方向移動テーブル、15
・・・・・・Z方向移動邑検出器、16・・・・・・7
ドライバ、61・・・・・・光源、64・・・・・・受
光素子、65・・・・・・演算器。 特許出願人   安立電気株式会社 12−

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被測定物をX方向に移動さVるX方向移動テーブ
    ルど:前記X方向移動テーブルの移動量Xを検出するX
    方向移動量検出器と;被測定物を前記X方向ど直交する
    Y方向に移動させるY方向移動デープルど:前記Y方向
    移動テーブルの移動量Yを検出するY方向移り3M検出
    器と;被測定物表面に光ビームを照射し、での反射光点
    の位置変化を検出することによってX−Y平面と直交す
    るZ方向の被測定物表面までの距離変化量Z1を出力す
    る光センリ−と;前記光センサの出力z1及び前記X方
    向移動量検出器、Y方向移動量検出器の出力X1Yを受
    領して被測定物の表面形状を演算出力する信号処理器と
    を備えた表面形状測定装置。
  2. (2)被測定物をX方向に移動させるX方向移動テーブ
    ルと:前記X方向移動テーブルの移動量X−oA を検出するX方向移動量検出器と;被測定・物を前記X
    方向と直交するY方向に移動さUるY方向移動テーブル
    と;前記Y方向移動テーブルの移動■Yを検出するY方
    向移動量検出器ど;被測定物表面に光ビームを照射し、
    その反射光点の((/ hfl変化を検出することによ
    ってX−Y平面と直交するZ方向の被測定物表面までの
    距11111変化fiiZ1を出力する光センサと;前
    記光セン−すを7方向に移動させる7方向移動デープル
    と;前記Z方向移動テーブルの移動量Zを検出するZ方
    向移動量検出器と:前記光センサの出力Z1と7方向移
    動聞検出器の出力Zとを加締してZ方向の被測定物表面
    の高さの変化を算出すると共に、前記X方向移動量検出
    器及びY方向移動量検出器の出力X1Yを受領して被測
    定物の表面形状を演算出力する信号処理器どを備えた表
    面形状測定装置。
  3. (3)前記光センかすの出カフ1が常に一定値になるよ
    うに、前記Z方向移動テーブルによって光センサを移動
    させるようにした特許請求の範囲第2項記載の表面形状
    測定装置。 2−
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200109A (ja) * 1984-03-24 1985-10-09 Kanto Jidosha Kogyo Kk 三次元形状の自動測定方法
JPS62235511A (ja) * 1986-03-11 1987-10-15 Kobe Steel Ltd 表面状態検査装置
JPS63163107A (ja) * 1986-12-25 1988-07-06 Toshiba Corp 非接触式真直度測定装置
JPS63191011A (ja) * 1987-02-03 1988-08-08 Mitsubishi Metal Corp 光学式表面粗さ測定装置
JPH01199103A (ja) * 1987-03-13 1989-08-10 Canon Inc 面形状測定装置
JPH03259704A (ja) * 1989-10-20 1991-11-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 3次元形状計測装置
JPH03264804A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Anritsu Corp 表面形状測定装置
JPH03269308A (ja) * 1990-03-20 1991-11-29 Anritsu Corp 形状測定装置
JP2002365026A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Sigma Technos Kk 基板検査装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51124944A (en) * 1975-04-25 1976-10-30 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Device to detect a tangent line of contour line on a three dimentional object

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51124944A (en) * 1975-04-25 1976-10-30 Nippon Kogaku Kk <Nikon> Device to detect a tangent line of contour line on a three dimentional object

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60200109A (ja) * 1984-03-24 1985-10-09 Kanto Jidosha Kogyo Kk 三次元形状の自動測定方法
JPS62235511A (ja) * 1986-03-11 1987-10-15 Kobe Steel Ltd 表面状態検査装置
JPS63163107A (ja) * 1986-12-25 1988-07-06 Toshiba Corp 非接触式真直度測定装置
JPS63191011A (ja) * 1987-02-03 1988-08-08 Mitsubishi Metal Corp 光学式表面粗さ測定装置
JPH01199103A (ja) * 1987-03-13 1989-08-10 Canon Inc 面形状測定装置
JPH03259704A (ja) * 1989-10-20 1991-11-19 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 3次元形状計測装置
JPH03264804A (ja) * 1990-03-15 1991-11-26 Anritsu Corp 表面形状測定装置
JPH03269308A (ja) * 1990-03-20 1991-11-29 Anritsu Corp 形状測定装置
JP2002365026A (ja) * 2001-06-07 2002-12-18 Sigma Technos Kk 基板検査装置

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