JPH08210803A - 真直度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定誤差を補正して、測定精度を容易にかつ
安価に向上し得る真直度測定装置を提供する。 【構成】 移動装置10の作動により可動体５とともに変
位センサ６を移動させながら、その移動距離を距離検出
部20により検出して変数ｘを得、この変数ｘを基に演算
制御部15において近似式を演算することで測定誤差値ｚ
を求め、変位センサ６による実測値ｙから測定誤差値ｚ
を差し引くことにより、補正した測定値Ｓを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばシリコンウエ
ハや液晶用ガラスの研磨プレートにおける表面の真直度
やうねり形状の測定に適用される真直度測定装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の真直度測定装置として
は、以下のような構成が提供されている。すなわち、セ
ラミックス製のガイドに接触して移動する可動体を設
け、この可動体に、被測定面までの距離を測定する変位
センサを取り付けて、この変位センサを被測定面上で移
動させることにより、被測定面の真直度の測定を行う構
成や、エアースライドをガイドとした構成が提供されて
いる。

【０００３】これらのうち、後者のエアースライドをガ
イドとした構成の真直度測定装置は、精度が高いものと
して市販されているが、その反面、エアー源が必要、高
価格、重い（測定長が１ｍで約50kg）、などデメリット
が多いことから、前者の可動体に変位センサを取り付け
た構成の真直度測定装置が多用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した前者の真直度
測定装置では、ガイドの精度と支持位置によって測定精
度が決まるが、その際に真直度の測定精度（測定誤差）
はガイドの長さが１ｍ以下で５μｍ、それ以上になれば
10μｍ〜20μｍ程度になってしまう。これは、ガイドの
たわみやうねりが主な原因であり、その結果、正確な測
定を行えないことになる。

【０００５】本発明は、このような測定誤差を補正し
て、測定精度を容易にかつ安価に向上し得る真直度測定
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本第１発明の真直度測定装置は、被測定面上に載置され
るガイド部材と、ガイド部材に案内されるととももに移
動装置により移動自在にされた可動体と、可動体に設け
られて被測定面の変位を測定する変位センサとを有する
真直度測定装置であって、真直度測定装置の測定誤差を
あらかじめ可動体の移動距離を変数とする数式で近似し
て、その近似式を入力してなる演算制御部と、可動体の
移動距離を検出する距離検出部とを設け、演算制御部
は、距離検出部により検出された移動距離により近似式
を演算して測定誤差値を求め、変位センサの実測値を測
定誤差値により補正して測定値を得るものである。

【０００７】また本第２発明の真直度測定装置は、被測
定面上に載置されるガイド部材と、ガイド部材に案内さ
れるととももに移動装置により移動自在にされた可動体
と、可動体に設けられて被測定面の変位を測定する変位
センサとを有する真直度測定装置であって、真直度測定
装置の測定誤差値を、あらかじめ基準ゲージを測定する
ことで求めて入力し、この測定誤差値により変位センサ
の実測値を補正して測定値を得る演算制御部を設けてい
る。

【０００８】そして本第３発明の真直度測定装置は、被
測定面上に載置されるガイド部材と、ガイド部材に案内
されるととももに移動装置により移動自在にされた可動
体と、可動体に設けられて被測定面の変位を測定する第
１変位センサとを有する真直度測定装置であって、真直
度測定装置は、ガイド部材に沿ったマスターゲージと、
可動体に設けられてマスターゲージに対する変位量を測
定する第２変位センサと、第２変位センサにより検出さ
れた変位量を測定誤差値として第１変位センサの実測値
を補正し測定値を得る演算制御部を設けている。

【０００９】

【作用】上記した本第１発明の構成によると、移動装置
の作動により可動体とともに変位センサを移動させなが
ら、その移動距離を距離検出部により検出して変数を
得、この変数を基に演算制御部において近似式を演算す
ることで測定誤差値を求め得、そして変位センサによる
実測値から測定誤差値を差し引くことにより、補正した
測定値を得られる。

【００１０】また本第２発明の構成によると、基準ゲー
ジの変位出力値の中心線を測定誤差値とした状態で、移
動装置の作動により可動体とともに変位センサを移動さ
せながら、この変位センサによる実測値から測定誤差値
を差し引くことにより、補正した測定値を得られる。

【００１１】そして本第３発明の構成によると、移動装
置の作動により、可動体とともに第１変位センサならび
に第２変位センサを移動させることで、第１変位センサ
により被測定面の変位を測定して実測値を得ると同時
に、第２変位センサによりマスターゲージに対する変位
量を測定して測定誤差値を得る。そして、演算制御部に
おいて、これら実測値と測定誤差値とを演算することで
実際の測定値を得られる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明の第一の実施例を図１〜図５
に基づいて説明する。図１、図２において、１は本発明
に係る真直度測定装置で、たとえばセラミックス製でレ
ール状のガイド部材２を有し、このガイド部材２の両端
部には、被測定物25の被測定面26上に載置される載置用
脚体３，４が取り付けられる。そして、前記ガイド部材
２に案内されて水平方向に移動自在な可動体（センサキ
ャリッジ）５が設けられ、この可動体５には、被測定面
26の変位を測定する変位センサ６が取り付けられてい
る。

【００１３】前記ガイド部材２に対する可動体５のスラ
イド機構としては、リニアガイド方式（ＬＭ）が使用さ
れている。前記変位センサ６としてリニアエンコーダ方
式の接触式の変位センサ６を使用しているが、これは、
たとえば渦電流式、光学式、エアセンサなど非接触式の
変位センサを使用してもよい。

【００１４】両載置用脚体３，４やガイド部材２間に亘
っては、可動体５を移動させるための移動装置10が設け
られる。この移動装置10は、一方の載置用脚体３の外方
においてガイド部材２の一端部に設けられた駆動用プー
リー11と、他方の載置用脚体４に設けられた従動用プー
リー12と、これら両プーリー11，12に亘って巻回される
とともに、その両端部が可動体５に連結された索体（た
とえば、ワイヤーなどが使用される）13と、ガイド部材
２の一端部に取り付けられて前記駆動用プーリー11を回
転させるモータ14などから構成されている。したがっ
て、モータ14を回転させることにより、可動体５に取り
付けられた変位センサ６を、ガイド部材２に沿って水平
方向で移動させ得る。

【００１５】前記真直度測定装置１の測定誤差をあらか
じめ可動体５の移動距離を変数ｘとする数式で近似し
て、その近似式を入力してなる演算制御部（マイクロコ
ンピュータなど）15と、可動体５の移動距離、すなわち
変数ｘを検出する距離検出部20とが設けられる。なお近
似式は、測定装置ごとに異なるが、この場合、下記の数
１に設定されている。

【００１６】

【数１】

【００１７】前記演算制御部15は、距離検出部20により
検出された移動距離、すなわち変数ｘにより近似数１を
演算して測定誤差値ｚを求める第１演算部16や、この第
１演算部16からの測定誤差値ｚにより変位センサ６の実
測値ｙを補正して測定値Ｓを得るための第２演算部17
や、この測定値Ｓと前記可動体５の移動距離である変数
ｘとが入力される記憶部18などを有する。前記距離検出
部20は、たとえばモータ14の回転数をパルスとして取り
出すエンコーダ21と、このエンコーダ21の検出パルスを
変数ｘに変えて出力する移動距離検出器22などにより構
成される。

【００１８】以下に、上記した第一の実施例において、
測定長さを1450mmとして、被測定面26に対する真直度や
うねり形状の測定作業を説明する。まず真直度測定装置
１でマスター原器を測定した場合、図３に示されるよう
な真直形状が得られた。このマスター原器の真直度は１
μｍであるが、それ以上に真直度が悪くなった場合は測
定誤差とすることができる。また変位センサ６の出力値
にはバラツキがあるため、真直度はその中心線で考える
ことにする。そうすると、図３での真直度は19.1μｍで
あり、これがほぼ測定誤差である。この測定誤差は、ガ
イド部材２の精度や両脚体３，４を介しての支持方法
（支持位置）に起因するものである。

【００１９】そこで、この測定誤差を上記した数１によ
り図４に示すように近似した。そして、変位センサ６に
よる実測値ｙから測定誤差値（誤差の近似値）ｚを差し
引いたものを測定値Ｓとしてマスター原器を測定した結
果、図５に示すように真直度（測定精度）は6.9 μｍに
改善された。この数１を図３の測定誤差に近づけるほど
測定精度は改善される。

【００２０】したがって移動装置10の作動により、可動
体５とともに変位センサ６を移動させながら、その移動
距離を距離検出部20により検出して変数ｘを得、この変
数ｘを基に第１演算部16において数１を演算して測定誤
差値ｚを求め、そして前記変位センサ６による実測値ｙ
から、この測定誤差値ｚを差し引くことで補正した測定
値Ｓを得られる。

【００２１】図６〜図８は本発明の第二の実施例を示
す。すなわち演算制御部30は、真直度測定装置１の測定
誤差値ｚを、あらかじめ基準ゲージ（石定盤など）を測
定することで求めて入力してなる測定誤差値設定部31
や、この測定誤差値設定部31からの測定誤差値ｚにより
変位センサ６の実測値ｙを補正して測定値Ｓを得るため
の演算部32や、この測定値Ｓと前記距離検出部20で測定
された可動体５の移動距離値Ｌとが入力される記憶部33
などを有する。

【００２２】すなわち、この第二の実施例では、マスタ
ー原器の変位出力値の中心線（図７）を測定誤差とし
た。そして変位センサ６の実測値ｙから測定誤差値（誤
差の近似値）ｚを差し引いたものを測定値Ｓとしてマス
ター原器を測定した結果、図８に示すように真直度は1.
7 μｍに改善された。

【００２３】したがって移動装置10の作動により、可動
体５とともに変位センサ６を移動させながら、その移動
距離を距離検出部20により検出して移動距離値Ｌを得る
と同時に、前記変位センサ６による実測値ｙから測定誤
差値ｚを差し引くことで補正した測定値Ｓを得られる。

【００２４】図９、図10は本発明の第三の実施例を示
す。すなわち両載置用脚体３，４間には、ガイド部材２
に沿って（平行に）マスターゲージ40が配設されてい
る。そしてガイド部材２に案内される可動体５には、被
測定面26の変位を測定する第１変位センサ41と、マスタ
ーゲージ40に対する変位量を測定する第２変位センサ42
とが設けられている。

【００２５】演算制御部45には、第２変位センサ42によ
り検出された変位量を基準として、すなわち変位量を測
定誤差値ｚとして第１変位センサ41の実測値ｙを補正し
測定値Ｓを得るための演算部46や、この演算部46からの
測定値Ｓと前記可動体５の移動距離値Ｌとが入力される
記憶部47などを有する。

【００２６】次に、上記した第三の実施例において、被
測定面26に対する真直度やうねり形状の測定作業を説明
する。ここで被測定面26の変位を測定する第１変位セン
サ41の出力である実測値ｙと、マスターゲージ40に対す
る変位量を測定する第２変位センサ42の出力である測定
誤差値ｚとにおいて、実際の測定値Ｓは、

【００２７】

【数２】Ｓ＝ｙ−ｚ として計算される。

【００２８】したがって移動装置10の作動により、可動
体５とともに第１変位センサ41ならびに第２変位センサ
42を移動させながら、第１変位センサ41により被測定面
26の変位を測定して実測値ｙを得ると同時に、第２変位
センサ42によりマスターゲージ40に対する変位量を測定
して測定誤差値ｚを得、そして演算部46において、これ
ら実測値ｙと測定誤差値ｚとを前述した数２に基づいて
演算することで実際の測定値Ｓを得られる。この測定値
Ｓは記憶部47に入力され、そして距離検出部20からの移
動距離値Ｌとともに記憶される。

【００２９】

【発明の効果】上記構成の本第１発明によると、移動装
置の作動により可動体とともに変位センサを移動させる
ことで、その移動距離を距離検出部により検出して変数
を得ることができるとともに、この変数を基に演算制御
部において近似式を演算することで測定誤差値を求める
ことができ、そして変位センサによる実測値から測定誤
差値を差し引くことにより、補正した測定値を得ること
ができる。したがって被測定面の全体に亘っての真直度
の測定を、容易にかつ安価にして精度良く行うことがで
きる。

【００３０】また上記構成の本第２発明によると、基準
ゲージの変位出力値の中心線を測定誤差値とした状態
で、移動装置の作動により可動体とともに変位センサを
移動させながら、この変位センサによる実測値から測定
誤差値を差し引くことにより、補正した測定値を、容易
にかつ安価にして精度良く得ることができる。

【００３１】さらに上記構成の本第３発明によると、移
動装置の作動により、可動体とともに第１変位センサな
らびに第２変位センサを移動させることで、第１変位セ
ンサにより被測定面の変位を測定して実測値を得ること
ができると同時に、第２変位センサによりマスターゲー
ジに対する変位量を測定して測定誤差値を得ることがで
き、そして演算制御部において実測値と測定誤差値とを
演算することで、実際の測定値を、容易にかつ安価にし
て精度良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例における真直度測定装置
の概略全体構成を示す斜視図である。

【図２】同真直度測定装置の要部構成を示す説明図であ
る。

【図３】同マスター原器を測定した結果を示す説明図で
ある。

【図４】同数式による誤差の近似例を示す説明図であ
る。

【図５】同数式を補正値としてマスター原器を測定した
結果を示す説明図である。

【図６】本発明の第二の実施例における真直度測定装置
の要部構成を示す説明図である。

【図７】同測定誤差の実測値を示す説明図である。

【図８】同測定値によりマスター原器を測定した結果を
示す説明図である。

【図９】本発明の第三の実施例における真直度測定装置
の概略全体構成を示す斜視図である。

【図１０】同真直度測定装置の要部構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 真直度測定装置 ２ ガイド部材 ３，４ 載置用脚体 ５ 可動体 ６ 変位センサ 10 移動装置 15 演算制御部 20 距離検出部 26 被測定面 30 演算制御部 31 測定誤差値設定部 40 マスターゲージ 41 第１変位センサ 42 第２変位センサ 45 演算制御部 ｘ 変数（可動体の移動距離） ｚ 測定誤差値 ｙ 変位センサの実測値 Ｓ 測定値 Ｌ 移動距離値

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被測定面上に載置されるガイド部材と、
   このガイド部材に案内されるととももに移動装置により
   移動自在にされた可動体と、この可動体に設けられて被
   測定面の変位を測定する変位センサとを有する真直度測
   定装置であって、この真直度測定装置の測定誤差をあら
   かじめ可動体の移動距離を変数とする数式で近似して、
   その近似式を入力してなる演算制御部と、可動体の移動
   距離を検出する距離検出部とを設け、前記演算制御部
   は、距離検出部により検出された移動距離により近似式
   を演算して測定誤差値を求め、変位センサの実測値を測
   定誤差値により補正して測定値を得ることを特徴とする
   真直度測定装置。
2. 【請求項２】 被測定面上に載置されるガイド部材と、
   このガイド部材に案内されるととももに移動装置により
   移動自在にされた可動体と、この可動体に設けられて被
   測定面の変位を測定する変位センサとを有する真直度測
   定装置であって、この真直度測定装置の測定誤差値を、
   あらかじめ基準ゲージを測定することで求めて入力し、
   この測定誤差値により変位センサの実測値を補正して測
   定値を得る演算制御部を設けたことを特徴とする真直度
   測定装置。
3. 【請求項３】 被測定面上に載置されるガイド部材と、
   このガイド部材に案内されるととももに移動装置により
   移動自在にされた可動体と、この可動体に設けられて被
   測定面の変位を測定する第１変位センサとを有する真直
   度測定装置であって、この真直度測定装置は、ガイド部
   材に沿ったマスターゲージと、前記可動体に設けられて
   マスターゲージに対する変位量を測定する第２変位セン
   サと、この第２変位センサにより検出された変位量を測
   定誤差値として第１変位センサの実測値を補正し測定値
   を得る演算制御部を設けたことを特徴とする真直度測定
   装置。