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JP2013178156A - Measuring object support device and shape measuring device - Google Patents

Measuring object support device and shape measuring device Download PDF

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Publication number
JP2013178156A
JP2013178156A JP2012042019A JP2012042019A JP2013178156A JP 2013178156 A JP2013178156 A JP 2013178156A JP 2012042019 A JP2012042019 A JP 2012042019A JP 2012042019 A JP2012042019 A JP 2012042019A JP 2013178156 A JP2013178156 A JP 2013178156A
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JP
Japan
Prior art keywords
measurement object
support
contact portion
contact
support device
Prior art date
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Pending
Application number
JP2012042019A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshimitsu Matsuhashi
淑光 松橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuroda Precision Industries Ltd
Original Assignee
Kuroda Precision Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kuroda Precision Industries Ltd filed Critical Kuroda Precision Industries Ltd
Priority to JP2012042019A priority Critical patent/JP2013178156A/en
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  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

【課題】測定対象物の形状によらず測定対象物の支持と歪み軽減とを両立可能であり、且つ、測定対象物の振動をシンプルな構成で抑制できる測定対象物支持装置及び形状計測器を提供する。
【解決手段】測定物支持装置10は、板状の測定対象物Wの形状計測を行う形状計測器1に用いられ、測定対象物Wを鉛直姿勢にて支持する支持装置である。測定物支持装置10は、測定対象物Wの縁部にそれぞれ当接する少なくとも3つの当接部(12,14,16)と、各当接部(12,14,16)を測定対象物Wに向けて支える少なくとも3つの支持部(20,30,40)と、第1当接部12と該第1当接部12を支える第1支持部20との間において、測定対象物Wの厚さ方向(Y方向)における第1当接部12の両側に設けられる一対の弾性部材22A,22Bとを備える。第1当接部12以外の当接部(14,16)の少なくとも一つは、厚さ方向(Y方向)における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化を許容するようになっている。
【選択図】 図1
[PROBLEMS] To provide a measuring object support device and a shape measuring instrument capable of both supporting a measuring object and reducing distortion irrespective of the shape of the measuring object, and suppressing vibration of the measuring object with a simple configuration. provide.
A measurement object support device 10 is a support device that is used in a shape measuring instrument 1 that measures the shape of a plate-like measurement object W and supports the measurement object W in a vertical posture. The measurement object support device 10 includes at least three abutment portions (12, 14, 16) that abut against the edge of the measurement object W and each abutment portion (12, 14, 16) as the measurement object W. The thickness of the measurement object W between at least three support parts (20, 30, 40) supported toward the first contact part 12 and the first support part 20 supporting the first contact part 12 A pair of elastic members 22A and 22B provided on both sides of the first contact portion 12 in the direction (Y direction). At least one of the contact portions (14, 16) other than the first contact portion 12 allows a change in the posture of the measurement object W due to the displacement of the first contact portion 12 in the thickness direction (Y direction). It is like that.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、測定対象物支持装置及び形状計測器に係り、具体的には板状の測定対象物の形状を計測する計測器に用いられる測定対象物支持装置及びこれを備えた形状計測器に関する。   The present invention relates to a measurement object support device and a shape measuring instrument, and more specifically to a measurement object support apparatus used for a measurement instrument that measures the shape of a plate-shaped measurement object and a shape measurement instrument equipped with the measurement object support apparatus. .

従来から、ウェハや液晶ディスプレイ用のガラス基板等の板状測定対象物の形状計測を行う際、測定対象物を水平姿勢又は鉛直姿勢にて支持する測定対象物支持装置が知られている。
測定対象物を水平姿勢にて支持する場合、重力に起因した測定対象物の歪みが生じ、測定対象物の本来の形状を計測することが困難になる。そのため、測定対象物の形状の計測精度が重要な分野においては、測定対象物を鉛直姿勢にて支持する測定対象物支持装置が望ましいとされている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a measurement object support device that supports a measurement object in a horizontal posture or a vertical posture when measuring the shape of a plate-like measurement object such as a wafer or a glass substrate for a liquid crystal display.
When the measurement object is supported in a horizontal posture, the measurement object is distorted due to gravity, making it difficult to measure the original shape of the measurement object. Therefore, in a field where the measurement accuracy of the shape of the measurement object is important, a measurement object support device that supports the measurement object in a vertical posture is desirable.

特許文献1及び2には、半導体ウェハの形状を計測する際に、半導体ウェハを鉛直姿勢にて支持する支持装置が記載されている。
具体的には、特許文献1に記載の支持装置では、ウェハの厚さ方向における位置を規定する第1の保持爪と、ウェハの中心位置を規定する第2の保持爪と、第2の保持爪に対向して位置する第3の保持爪とを用いて、ウェハを鉛直姿勢にて支持するようになっている。
また特許文献2に記載の支持装置では、固定レスト部材と、該固定レスト部材に近づく方向にばねによって付勢される可動クランプ部材とによりウェハの両面側を挟んで、ウェハを鉛直姿勢にて3点で支持するようになっている。
Patent Documents 1 and 2 describe a support device that supports a semiconductor wafer in a vertical posture when measuring the shape of the semiconductor wafer.
Specifically, in the support device described in Patent Document 1, a first holding claw that defines a position in the thickness direction of the wafer, a second holding claw that defines the center position of the wafer, and a second holding claw. The wafer is supported in a vertical posture by using a third holding claw positioned opposite to the claw.
Further, in the support device described in Patent Document 2, the wafer is held in a vertical posture by sandwiching both sides of the wafer by a fixed rest member and a movable clamp member biased by a spring in a direction approaching the fixed rest member. It comes to support in terms of points.

一方、特許文献3には、方形の基板の下端面に当接する一対の第1保持部材と、基板の上端面を押さえる第2保持部材とにより、基板を鉛直姿勢にて3点で支持する支持装置が記載されている。この支持装置では、第1保持部材及び第2保持部材が、その平坦面において基板の上端面又は下端面と当接して、保持部材の平坦面と基板の端面との間に生じる摩擦力を利用して基板を支持する。また、基板のアライメント時に基板厚さ方向の外力が保持部材から基板に加わると、保持部材の平坦面上を基板が滑るようになっており、アライメント時に生じる外力に起因した基板の歪みが軽減されるようになっている。   On the other hand, in Patent Document 3, a pair of first holding members that are in contact with the lower end surface of a square substrate and a second holding member that holds the upper end surface of the substrate are used to support the substrate at three points in a vertical posture. An apparatus is described. In this support device, the first holding member and the second holding member are brought into contact with the upper end surface or the lower end surface of the substrate on the flat surface, and the frictional force generated between the flat surface of the holding member and the end surface of the substrate is used. And support the substrate. In addition, if an external force in the substrate thickness direction is applied from the holding member to the substrate during substrate alignment, the substrate slides on the flat surface of the holding member, reducing distortion of the substrate due to the external force generated during alignment. It has become so.

特開2005−203661号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-203661 特開2004−320015号公報JP 2004-320015 A 特許第4465690号明細書Japanese Patent No. 4465690

特許文献1及び2に記載の支持装置では、ウェハ厚さ方向に基本的に不動である複数の支持部によりウェハを支持しているため、ウェハ本来の形状を歪めてしまう場合がある。そのため、ウェハ本来のプロファイルが計測結果に反映されない場合が起こり得て、ウェハ本来の形状を高精度に計測することが難しい。   In the support devices described in Patent Documents 1 and 2, since the wafer is supported by a plurality of support portions that are basically immovable in the wafer thickness direction, the original shape of the wafer may be distorted. Therefore, the original profile of the wafer may not be reflected in the measurement result, and it is difficult to measure the original shape of the wafer with high accuracy.

この点、特許文献3に記載の支持装置では、一定以上の大きさの基板厚さ方向の外力が基板に加わると、保持部材の平坦面上において基板が滑って基板の歪みが軽減されるので、基板本来の形状を計測することが原理上可能である。
しかしながら、特許文献3に記載の支持装置は、方形の基板の端面と保持部材の平坦面との間に生じる摩擦力を適度な大きさにすることで基板の支持と歪み軽減とを両立しているから、基板の縁部の形状によっては基板の支持と歪み軽減を同時に実現することが困難な場合がある。例えば、板厚が薄い円形基板の場合、基板の端面と保持部材との接触面積を十分に確保できず、基板の端面と保持部材の平坦面との間に生じる摩擦力を適度な大きさに調節することが難しく、基板の支持と歪み軽減との両立が困難である。
In this respect, in the support device described in Patent Document 3, when an external force in a thickness direction of a certain level or more is applied to the substrate, the substrate slides on the flat surface of the holding member, and the distortion of the substrate is reduced. In principle, it is possible to measure the original shape of the substrate.
However, the supporting device described in Patent Document 3 achieves both support of the substrate and reduction of distortion by appropriately setting the frictional force generated between the end surface of the rectangular substrate and the flat surface of the holding member. Therefore, depending on the shape of the edge of the substrate, it may be difficult to simultaneously support the substrate and reduce distortion. For example, in the case of a circular substrate with a thin plate thickness, a sufficient contact area between the end surface of the substrate and the holding member cannot be secured, and the frictional force generated between the end surface of the substrate and the flat surface of the holding member is set to an appropriate level. It is difficult to adjust, and it is difficult to achieve both substrate support and distortion reduction.

また、測定対象物の形状計測時に、計測器が設置されるフロアから伝わる振動や、計測器周辺の空気の流れに起因する振動が計測結果に影響を及ぼす場合がある。
この点、特許文献2に記載の支持装置では、固定レスト部材及び可動クランプ部材を介してウェハが支持されるフレームにダンパを取り付けて、ウェハに伝わる振動を減衰するようになっているが、支持装置全体の構成が非常に複雑になってしまう。
Further, when measuring the shape of the measurement object, vibration transmitted from the floor where the measuring instrument is installed and vibration caused by the air flow around the measuring instrument may affect the measurement result.
In this respect, in the support device described in Patent Document 2, a damper is attached to the frame on which the wafer is supported via the fixed rest member and the movable clamp member, so that vibration transmitted to the wafer is attenuated. The configuration of the entire apparatus becomes very complicated.

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、測定対象物の形状によらず測定対象物の支持と歪み軽減とを両立可能であり、且つ、測定対象物の振動をシンプルな構成で抑制できる測定対象物支持装置及び形状計測器を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and can support both the support of the measurement object and the reduction of distortion regardless of the shape of the measurement object, and has a simple configuration for vibration of the measurement object. An object of the present invention is to provide a measurement object support device and a shape measuring instrument that can be suppressed by the above.

本発明に係る測定対象物支持装置は、板状の測定対象物の形状計測を行う形状計測器に用いられ、前記測定対象物を鉛直姿勢にて支持する支持装置であって、前記測定対象物の縁部にそれぞれ当接する少なくとも3つの当接部と、各当接部を前記測定対象物に向けて支える少なくとも3つの支持部と、前記当接部のうち第1当接部と該第1当接部を支える第1支持部との間において、前記測定対象物の厚さ方向における前記第1当接部の両側に設けられる一対の弾性部材とを備え、前記当接部のうち前記第1当接部以外の当接部の少なくとも一つは、前記厚さ方向における前記第1当接部の変位に伴う前記測定対象物の姿勢変化を許容することを特徴とする。   A measurement object support device according to the present invention is a support device that is used in a shape measuring instrument for measuring a shape of a plate-like measurement object, and supports the measurement object in a vertical posture, and the measurement object At least three abutting portions that respectively abut against the edges of the first and second support portions, at least three supporting portions that support the abutting portions toward the measurement object, and a first abutting portion and the first of the abutting portions. A pair of elastic members provided on both sides of the first contact portion in the thickness direction of the measurement object between the first support portion supporting the contact portion, and the first of the contact portions. At least one of the abutting portions other than the one abutting portion allows a change in posture of the measurement object due to the displacement of the first abutting portion in the thickness direction.

この測定対象物支持装置では、厚さ方向における第1当接部の両側に一対の弾性部材を設けるとともに、第1当接部以外の当接部の少なくとも一つは厚さ方向における第1当接部の変位に伴う測定対象物の姿勢変化を許容するようになっている。そのため、測定対象物の厚さ方向の外力が当接部から測定対象物に加わろうとしても、各弾性部材の伸縮量に応じて第1当接部が厚さ方向に変位し、その他の当接部の少なくとも一つによって測定対象物の姿勢変化が許容される結果、各当接部から加わる外力に起因した測定対象物の歪みは大幅に軽減される。
また、第1当接部の両側に設けた一対の弾性部材が防振材又はダンパとして機能し、測定対象物の振動をシンプルな構成で抑制することができる。
In this measurement object support device, a pair of elastic members are provided on both sides of the first contact portion in the thickness direction, and at least one of the contact portions other than the first contact portion is the first contact in the thickness direction. The posture change of the measurement object accompanying the displacement of the contact portion is allowed. Therefore, even if an external force in the thickness direction of the measurement object is applied to the measurement object from the contact portion, the first contact portion is displaced in the thickness direction according to the amount of expansion / contraction of each elastic member, and other contact As a result of allowing the posture change of the measurement object to be allowed by at least one of the contact portions, the distortion of the measurement object due to the external force applied from each contact portion is greatly reduced.
In addition, the pair of elastic members provided on both sides of the first contact portion function as a vibration isolator or a damper, and vibration of the measurement object can be suppressed with a simple configuration.

なお、前記支持部のうち前記第1支持部以外の支持部の少なくとも一つは、該支持部から前記測定対象物に延ばした直線を中心軸として該支持部に対応する前記当接部を回動自在に支持してもよい。
これにより、厚さ方向における第1当接部の変位に伴う測定対象物の姿勢変化を効果的に許容できる。
Note that at least one of the support portions other than the first support portion rotates the contact portion corresponding to the support portion with a straight line extending from the support portion to the measurement object as a central axis. You may support it freely.
Thereby, the attitude | position change of the measuring object accompanying the displacement of the 1st contact part in thickness direction can be permitted effectively.

また、前記第1支持部は、各弾性部材を介して前記第1当接部を前記厚さ方向における両側から支える一対の壁を有する枠体を含み、上記測定対象物支持装置は、前記厚さ方向に前記枠体を変位させる変位機構をさらに備えていてもよい。
このように、弾性部材を介して第1当接部を両側から支える壁を有する枠体を厚さ方向に変位可能とする変位機構を設けることで、第1当接部を厚さ方向に変位させて測定対象物の姿勢を調節することができる。例えば、任意の計測点における計測器のレーザ変位計と測定対象物との間の距離を適切な範囲内に収めて、レーザ変位計のレンジオーバーが起こらないように測定対象物の姿勢を調節することも可能になる。
また、第1当接部と第1支持部(枠体)との間に介在する一対の弾性部材の働きによって、変位機構の操作によって生じる過度な外力は第1支持部(枠体)から第1当接部への伝達過程において軽減される。そのため、第1当接部以外の当接部が許容できる程度を超えた過度な測定対象物の姿勢変化を伴う変位機構の操作が行われようとした場合であっても、枠体から第1当接部に伝達される外力は軽減されるから、測定対象物の変形を抑制できる。
The first support part includes a frame having a pair of walls that support the first abutting part from both sides in the thickness direction via the elastic members, and the measurement object support device includes the thickness A displacement mechanism for displacing the frame body in the vertical direction may be further provided.
In this way, the first abutment portion is displaced in the thickness direction by providing a displacement mechanism that can displace the frame body having the walls supporting the first abutment portion from both sides via the elastic member in the thickness direction. Thus, the posture of the measurement object can be adjusted. For example, the distance between the laser displacement meter of the measuring instrument and the measurement object at an arbitrary measurement point is within an appropriate range, and the posture of the measurement object is adjusted so that the range of the laser displacement meter does not occur. It becomes possible.
In addition, due to the action of the pair of elastic members interposed between the first contact portion and the first support portion (frame body), excessive external force generated by the operation of the displacement mechanism is increased from the first support portion (frame body) to the first. This is mitigated in the process of transmission to one abutment. For this reason, even if the operation of the displacement mechanism accompanied by an excessive change in the posture of the measurement object exceeding the allowable level of the contact part other than the first contact part is performed, the first from the frame body. Since the external force transmitted to the contact portion is reduced, the deformation of the measurement object can be suppressed.

また、前記形状計測器が、計測方向に沿って移動しながら前記測定対象物の表面までの距離をそれぞれ計測する一対のレーザ変位計および該一対のレーザ変位計の間隔を規定するための基準ゲージを有する場合、前記レーザ変位計の走査方向における前記基準ゲージからの距離が最も大きい当接部を第1当接部とし、この当接部を支える第1支持部を変位機構で変位させてもよい。
これにより、第1当接部以外の当接部の位置が基準ゲージに大よそ一致していれば、第1当接部の位置を変位機構により調節することで、測定対象物の姿勢を変化させてレーザ変位計のレンジオーバーを効率的に防止できる。すなわち、レーザ変位計の走査線上の基準ゲージから最も離れた第1当接部周辺の計測点におけるレンジオーバーさえ防止すれば、走査線上の任意の計測点におけるレンジオーバーの可能性は殆んどないから、レンジオーバー防止のための測定対象物の姿勢調節作業を簡素化できる。なお、第1当接部以外の当接部については、計測器の据え付け時に基準ゲージに対して位置合わせしておけば計測時における位置調節は省略可能である。
In addition, the shape measuring instrument measures a distance to the surface of the object to be measured while moving along the measuring direction, and a reference gauge for defining an interval between the pair of laser displacement meters. If the contact portion having the longest distance from the reference gauge in the scanning direction of the laser displacement meter is the first contact portion, the first support portion supporting the contact portion may be displaced by a displacement mechanism. Good.
As a result, if the position of the contact part other than the first contact part approximately matches the reference gauge, the position of the measurement object is changed by adjusting the position of the first contact part by the displacement mechanism. By doing so, it is possible to efficiently prevent the laser displacement meter from exceeding the range. That is, there is almost no possibility of range over at any measurement point on the scanning line, as long as the range over at the measurement point around the first contact portion farthest from the reference gauge on the scanning line of the laser displacement meter is prevented. Therefore, it is possible to simplify the posture adjustment work of the measurement object for preventing range over. Note that the position adjustment at the time of measurement can be omitted if the contact parts other than the first contact part are aligned with the reference gauge when the measuring instrument is installed.

また上記測定対象物支持装置において、前記当接部のうち下方に位置する当接部は、前記厚さ方向に沿って設けられた支軸と、該支軸を中心として回転自在であり前記測定対象物の前記縁部に当接するローラとを含んでいてもよい。
このように、下方に位置する当接部を、支軸を中心として回転自在なローラを含む構成とすることで、この当接部と測定対象物の縁部との間の摩擦力を低減し、該摩擦力に起因した測定対象物の変形を防止できる。
Further, in the measurement object support device, a contact portion located below the contact portion is a support shaft provided along the thickness direction and is rotatable about the support shaft, and the measurement is performed. A roller that contacts the edge of the object.
In this way, the abutting portion positioned below includes a roller that is rotatable about the support shaft, thereby reducing the frictional force between the abutting portion and the edge of the measurement object. The deformation of the measurement object due to the frictional force can be prevented.

本発明に係る形状計測器は、上記測定対象物支持装置を備えることを特徴とする。
上記測定対象物支持装置では、厚さ方向における第1当接部の両側に一対の弾性部材を設けるとともに、第1当接部以外の当接部の少なくとも一つは厚さ方向における第1当接部の変位に伴う測定対象物の姿勢変化を許容するようになっている。そのため、測定対象物の厚さ方向の外力が当接部から測定対象物に加わろうとしても、各弾性部材の伸縮量に応じて第1当接部が厚さ方向に変位し、その他の当接部の少なくとも一つによって測定対象物の姿勢変化が許容される結果、各当接部から加わる外力に起因した測定対象物の歪みは大幅に軽減される。また、第1当接部の両側に設けた一対の弾性部材が防振材又はダンパとして機能し、測定対象物の振動をシンプルな構成で抑制することができる。
The shape measuring instrument according to the present invention includes the above-described measurement object support device.
In the measurement object support device, a pair of elastic members are provided on both sides of the first contact portion in the thickness direction, and at least one of the contact portions other than the first contact portion is the first contact in the thickness direction. The posture change of the measurement object accompanying the displacement of the contact portion is allowed. Therefore, even if an external force in the thickness direction of the measurement object is applied to the measurement object from the contact portion, the first contact portion is displaced in the thickness direction according to the amount of expansion / contraction of each elastic member, and other contact As a result of allowing the posture change of the measurement object to be allowed by at least one of the contact portions, the distortion of the measurement object due to the external force applied from each contact portion is greatly reduced. In addition, the pair of elastic members provided on both sides of the first contact portion function as a vibration isolator or a damper, and vibration of the measurement object can be suppressed with a simple configuration.

本発明によれば、厚さ方向における第1当接部の両側に一対の弾性部材を設けるとともに、第1当接部以外の当接部の少なくとも一つは厚さ方向における第1当接部の変位に伴う測定対象物の姿勢変化を許容するようにしたので、各当接部から加わる外力に起因した測定対象物の歪みは大幅に軽減される。また、第1当接部の両側に設けた一対の弾性部材が防振材又はダンパとして機能し、測定対象物の振動をシンプルな構成で抑制することができる。   According to the present invention, a pair of elastic members are provided on both sides of the first contact portion in the thickness direction, and at least one of the contact portions other than the first contact portion is the first contact portion in the thickness direction. Since the posture change of the measurement object due to the displacement of the measurement object is allowed, the distortion of the measurement object due to the external force applied from each contact portion is greatly reduced. In addition, the pair of elastic members provided on both sides of the first contact portion function as a vibration isolator or a damper, and vibration of the measurement object can be suppressed with a simple configuration.

形状計測器の全体構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the whole structure of a shape measuring device. 図1に示す形状計測器をA方向から視た正面図である。It is the front view which looked at the shape measuring instrument shown in FIG. 1 from the A direction. 第1当接部及び第1支持部の構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of a 1st contact part and a 1st support part. 第2当接部及び第2支持部の構成例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of a 2nd contact part and a 2nd support part. 第3当接部及び第3支持部周辺の構成例を示す図であり、(a)は第3当接部及び第3支持部周辺の正面図、(b)は図5(a)のBで示す領域の側面図である。It is a figure which shows the structural example of a 3rd contact part and a 3rd support part periphery, (a) is a front view of a 3rd contact part and a 3rd support part periphery, (b) is B of Fig.5 (a). It is a side view of the area | region shown by.

以下、添付図面に従って本発明の実施形態について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention unless otherwise specified, and are merely illustrative examples. Only.

図1は、形状計測器の全体構成の一例を示す斜視図である。図2は、図1に示す形状計測器をA方向から視た正面図である。
なお、ここでは、円形の測定対象物Wの中心を通る水平な直線上における測定対象物Wの形状(プロファイル及び厚さ)を計測することを目的とした形状計測器の構成例について説明するが、計測目的に応じて形状計測器の構成を適宜変更してもよいことは言うまでもない。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of the shape measuring instrument. FIG. 2 is a front view of the shape measuring instrument shown in FIG. 1 viewed from the A direction.
Here, a configuration example of a shape measuring instrument for measuring the shape (profile and thickness) of the measuring object W on a horizontal straight line passing through the center of the circular measuring object W will be described. Needless to say, the configuration of the shape measuring instrument may be appropriately changed according to the measurement purpose.

図1及び2に示すように、形状計測器1は、測定対象物Wを鉛直姿勢にて支持する支持装置(測定対象物支持装置)10と、板状の測定対象物Wの形状を計測するセンサ60とを備える。
測定対象物Wは、厚さに対して十分に大きなサイズ(幅、長さ、直径等)を有する板部材であれば特に限定されず、円形や方形を含む任意の形状の板部材であってもよい。測定対象物Wの具体例として、ウェハ、液晶ディスプレイ用のガラス基板およびそれらのフォトマスク等の板部材を挙げることができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the shape measuring instrument 1 measures the shape of a support device (measurement object support device) 10 that supports a measurement object W in a vertical posture and a plate-like measurement object W. Sensor 60.
The measuring object W is not particularly limited as long as it is a plate member having a sufficiently large size (width, length, diameter, etc.) with respect to the thickness, and is a plate member having an arbitrary shape including a circle and a rectangle. Also good. Specific examples of the measurement object W include wafers, glass substrates for liquid crystal displays, and plate members such as those photomasks.

形状計測器1では、架台3上に設置されたベース部材4にフレーム5が固定されている。フレーム5は、支持装置10のX方向における両側に設けられて鉛直方向に延びる一対のコラム5Aと、コラム5Aの上端部を連結するビーム5Bとで構成される。各コラム5Aにはぜんまいバネ6が固定されており、ぜんまいバネ6によって可動テーブル7が吊り下げられている。ぜんまいバネ6は、ストロークによらず張力が略一定である定荷重バネであって、可動テーブル7及び可動テーブル7上に載置される物の重量の総和とバランスする張力を発現しうるものを用いてもよい。これにより、可動テーブル7を小さな力で昇降させることができる。
なお、昇降時における可動テーブル7は、一対のリニアガイド8によって案内される。また、可動テーブル7の上下位置は、ロック機構9によって固定されるようになっている。ロック機構9は、例えば、可動テーブル7側に設けられた凹部に嵌合するロックピンを用いることができる。
In the shape measuring instrument 1, a frame 5 is fixed to a base member 4 installed on the gantry 3. The frame 5 includes a pair of columns 5A provided on both sides in the X direction of the support device 10 and extending in the vertical direction, and beams 5B connecting the upper ends of the columns 5A. A mainspring spring 6 is fixed to each column 5 </ b> A, and a movable table 7 is suspended by the mainspring spring 6. The mainspring spring 6 is a constant load spring whose tension is substantially constant regardless of the stroke, and is capable of expressing tension that balances the movable table 7 and the total weight of the objects placed on the movable table 7. It may be used. Thereby, the movable table 7 can be raised / lowered with a small force.
In addition, the movable table 7 at the time of raising / lowering is guided by a pair of linear guides 8. The vertical position of the movable table 7 is fixed by a lock mechanism 9. As the lock mechanism 9, for example, a lock pin that fits into a recess provided on the movable table 7 side can be used.

センサ60は、測定対象物Wの形状を計測するためのレーザ変位計であり、測定対象物Wの両側に一つずつ設けられる(なお、図1及び2には手前側のセンサ60のみを示している)。センサ60は、テーブル62上に立設されたサポート64によって支持されている。テーブル62は、ベース部材4の下をくぐるようにY方向に延在しており、Y方向における両端部の下方に一対のレール66がX方向に沿って敷設されている(なお、図1及び2には測定対象物Wの手前側のレール66のみを示している)。そのため、一対のレール66に沿ってテーブル62はX方向に可動である。
なお、形状計測器1は円形の測定対象物Wの中心を通る水平な直線上における測定対象物Wの形状(プロファイル及び厚さ)を計測することを目的としているから、センサ60はテーブル62によってX方向に移動可能であれば足り、センサ60をZ方向に移動させる機構は必ずしも設けなくてもよい。
The sensor 60 is a laser displacement meter for measuring the shape of the measurement object W, and is provided on each side of the measurement object W (only the sensor 60 on the near side is shown in FIGS. 1 and 2). ing). The sensor 60 is supported by a support 64 erected on a table 62. The table 62 extends in the Y direction so as to pass under the base member 4, and a pair of rails 66 are laid along the X direction below both ends in the Y direction (see FIG. 1 and FIG. 1). 2 shows only the rail 66 on the near side of the measuring object W). Therefore, the table 62 is movable in the X direction along the pair of rails 66.
The shape measuring instrument 1 is intended to measure the shape (profile and thickness) of the measuring object W on a horizontal straight line passing through the center of the circular measuring object W. A mechanism that moves the sensor 60 in the Z direction is not necessarily provided as long as it can move in the X direction.

また、一対のセンサ60を用いて測定対象物Wの厚さを測定するためには、各センサ60と測定対象物Wとの間の距離を各センサ60の計測結果から求めることに加えて、一対のセンサ60間の距離を知る必要がある。そこで、本実施形態では、測定対象物Wの側方に基準ゲージ68を設け、この基準ゲージ68の各表面に各センサ60の焦点を合わせて一対のセンサ60の間隔を規定するようにしている。
基準ゲージ68は、精密に加工されてなり既知の厚さを有するゲージであり、例えば、セラミックスや金属等の任意の材質からなるブロックゲージを用いることができる。
In addition, in order to measure the thickness of the measuring object W using the pair of sensors 60, in addition to obtaining the distance between each sensor 60 and the measuring object W from the measurement result of each sensor 60, It is necessary to know the distance between the pair of sensors 60. Therefore, in this embodiment, a reference gauge 68 is provided on the side of the measurement object W, and the distance between the pair of sensors 60 is defined by focusing each sensor 60 on each surface of the reference gauge 68. .
The reference gauge 68 is a gauge that is precisely processed and has a known thickness. For example, a block gauge made of an arbitrary material such as ceramics or metal can be used.

支持装置10は、図1及び2に示すように、測定対象物Wの縁部にそれぞれ当接する3つの当接部(12,14,16)と、各当接部(12,14,16)を測定対象物Wに向けて支える3つの支持部(20,30,40)とを備える。
第1当接部12及び第2当接部14は測定対象物Wの下方の縁部に当接し、第3当接部16は測定対象物Wの上方の縁部に当接する。測定対象物Wの縁部に当接した第1〜第3当接部(12,14,16)を第1〜第3支持部(20,30,40)により支えることで、測定対象物Wを鉛直姿勢にて支持するようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the support device 10 includes three contact portions (12, 14, 16) that contact the edges of the measurement object W, and each contact portion (12, 14, 16). Are provided with three support portions (20, 30, 40) that support the measurement object W toward the measurement object W.
The first contact portion 12 and the second contact portion 14 are in contact with the lower edge portion of the measurement object W, and the third contact portion 16 is in contact with the upper edge portion of the measurement object W. The measurement object W is supported by supporting the first to third contact parts (12, 14, 16) that are in contact with the edge of the measurement object W by the first to third support parts (20, 30, 40). Is supported in a vertical posture.

第1支持部20及び第2支持部30は、可動テーブル7上に設けられたレール17に沿ってX方向に可動になっている。例えば、第1支持部20及び第2支持部30をねじ軸(送りねじ)18に取り付けておき、回動ハンドル19によってねじ軸18を回動させることで、第1支持部20及び第2支持部30をレール17に沿ってX方向に移動させてもよい。なお、第1支持部20の雌ねじに螺合するねじ軸18の雄ねじ部18Aを右ねじ(又は左ねじ)とし、第2支持部30の雌ねじに螺合するねじ軸18の雄ねじ部18Bを左ねじ(又は右ねじ)とすることが好ましい。これにより、一組のねじ軸18及び回動ハンドル19を用いて、測定対象物Wの中心に対して対称的に第1支持部20と第2支持部30とをX方向に移動させることができる。
一方、第3当接部16を支える第3支持部40は、フレーム5のビーム5Bに取り付けられている。
The first support portion 20 and the second support portion 30 are movable in the X direction along the rail 17 provided on the movable table 7. For example, the first support portion 20 and the second support portion 30 are attached to the screw shaft (feed screw) 18, and the screw shaft 18 is rotated by the rotation handle 19, whereby the first support portion 20 and the second support portion 20 are supported. The part 30 may be moved along the rail 17 in the X direction. The male screw portion 18A of the screw shaft 18 that is screwed to the female screw of the first support portion 20 is a right screw (or left screw), and the male screw portion 18B of the screw shaft 18 that is screwed to the female screw of the second support portion 30 is left. A screw (or right-handed screw) is preferable. Accordingly, the first support portion 20 and the second support portion 30 can be moved in the X direction symmetrically with respect to the center of the measurement object W by using a set of screw shafts 18 and the rotation handle 19. it can.
On the other hand, the third support portion 40 that supports the third contact portion 16 is attached to the beam 5 </ b> B of the frame 5.

ここで、当接部(12,14,16)および支持部(20,30,40)の具体的な構成例について説明する。
図3は、第1当接部12及び第1支持部20の構成例を示す側面図である。図4は第2当接部14及び第2支持部30の構成例を示す側面図である。図5は、第3当接部16及び第3支持部40周辺の構成例を示す図であり、図5(a)は第3当接部16及び第3支持部40周辺の正面図、図5(b)は図5(a)のBで示す領域の側面図である。
Here, a specific configuration example of the contact portion (12, 14, 16) and the support portion (20, 30, 40) will be described.
FIG. 3 is a side view illustrating a configuration example of the first contact portion 12 and the first support portion 20. FIG. 4 is a side view showing a configuration example of the second contact portion 14 and the second support portion 30. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example around the third contact portion 16 and the third support portion 40, and FIG. 5A is a front view around the third contact portion 16 and the third support portion 40. 5 (b) is a side view of the region indicated by B in FIG. 5 (a).

図3に示すように、第1当接部12は、支軸21に取り付けられたローラであり、支軸21を中心として回転自在である。第1当接部12は、溝13が全周に亘って形成されており、この溝13に測定対象物Wの縁部が嵌合するようになっている。
なお、溝13は任意の形状であってもよいが、図3に示すようにV字形状とすることで測定対象物Wの姿勢変化時における測定対象物Wの縁部と第1当接部12との干渉を回避できる。すなわち、円形ローラ状の第1当接部12の溝13をV字形状にすることで、XYZ方向の3軸周りに測定対象物Wが回転して姿勢変化しても、測定対象物Wの縁部と第1当接部12との干渉はある程度回避できる。これにより、Y方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化が許容されやすくなる。
As shown in FIG. 3, the first contact portion 12 is a roller attached to the support shaft 21, and is rotatable about the support shaft 21. The first abutting portion 12 has a groove 13 formed over the entire circumference, and the edge of the measuring object W is fitted into the groove 13.
Although the groove 13 may have an arbitrary shape, the edge of the measurement object W and the first contact part when the posture of the measurement object W is changed by forming a V shape as shown in FIG. 12 can be avoided. That is, by forming the groove 13 of the circular roller-shaped first contact portion 12 in a V shape, even if the measurement object W rotates around the three axes in the XYZ directions and changes its posture, the measurement object W Interference between the edge portion and the first contact portion 12 can be avoided to some extent. Thereby, the posture change of the measuring object W due to the displacement of the first contact portion 12 in the Y direction is easily allowed.

第1当接部12と第1当接部12を支える第1支持部20との間には、一対の弾性部材22A,22Bが設けられる。弾性部材22A,22Bは、第1当接部12を挟むように、第1当接部12のY方向における両側に設けられる。第1当接部12は、弾性部材22A,22Bを介して第1支持部20に支持されており、弾性部材22A,22Bが伸縮することで第1支持部20(後述の枠体24)に対して相対的にY方向に変位しうるようになっている。
弾性部材22A,22Bは、Y方向に沿った復元力を第1当接部12に付与可能であれば特に限定されないが、ばねやゴム等を用いることができ、例えば図3に示すように支軸21の周りに設けたコイルばねを用いてもよい。
A pair of elastic members 22 </ b> A and 22 </ b> B is provided between the first contact portion 12 and the first support portion 20 that supports the first contact portion 12. The elastic members 22A and 22B are provided on both sides of the first contact portion 12 in the Y direction so as to sandwich the first contact portion 12. The first contact portion 12 is supported by the first support portion 20 via elastic members 22A and 22B, and the elastic members 22A and 22B expand and contract to form the first support portion 20 (frame body 24 described later). On the other hand, it can be displaced in the Y direction relatively.
The elastic members 22A and 22B are not particularly limited as long as a restoring force along the Y direction can be applied to the first contact portion 12, but a spring, rubber, or the like can be used. For example, as shown in FIG. A coil spring provided around the shaft 21 may be used.

第1支持部20は、第1当接部12のY方向における両側に立設された一対の壁23を有する枠体24と、枠体24が固定される一軸ステージ25と、一軸ステージ25の下方に設けられるブロック27とで構成される。
枠体24の一対の壁23は、各弾性部材22A,22Bを介して第1当接部12をY方向における両側から支えている。枠体24が固定された一軸ステージ25は、変位機構70を操作することで、ブロック27に対して相対的にY方向に移動可能である。また、ブロック27は、ねじ軸18(図2参照)が貫通するねじ穴を有しており、このねじ穴の内壁面に形成された雌ねじにねじ軸18の雄ねじ部18Aが螺合するようになっている。そのため、ブロック27は、回動ハンドル19の操作によりレール17に沿ってX方向に移動可能である。
The first support portion 20 includes a frame body 24 having a pair of walls 23 erected on both sides in the Y direction of the first contact portion 12, a uniaxial stage 25 to which the frame body 24 is fixed, and the uniaxial stage 25. It is comprised with the block 27 provided below.
The pair of walls 23 of the frame body 24 support the first contact portion 12 from both sides in the Y direction via the elastic members 22A and 22B. The uniaxial stage 25 to which the frame body 24 is fixed can move in the Y direction relative to the block 27 by operating the displacement mechanism 70. The block 27 has a screw hole through which the screw shaft 18 (see FIG. 2) passes, and the male screw portion 18A of the screw shaft 18 is screwed into a female screw formed on the inner wall surface of the screw hole. It has become. Therefore, the block 27 can move in the X direction along the rail 17 by operating the rotation handle 19.

なお、変位機構70の具体的構成は特に限定されないが、例えば、図3に示すように、操作部としてのシンブル72と、シンブル72と共に回転するスピンドル74と、スピンドル74を覆うスリーブ76とを備えた変位機構70を用いてもよい。スピンドル74の雄ねじ75は、スリーブ76の雌ねじ77と螺合している。また、スピンドル74の先端は一軸ステージ25に固定されており、スリーブ76はブロック27に固定されている。
上記構成の変位機構70によれば、シンブル72の操作によりスピンドル74を回転させ、ブロック27に固定されたスリーブ76に対して相対的にスピンドル74をY方向に進退させることで、ブロック27に対する一軸ステージ25の相対的なY方向の移動が可能である。
Although the specific configuration of the displacement mechanism 70 is not particularly limited, for example, as shown in FIG. 3, a thimble 72 as an operation unit, a spindle 74 that rotates together with the thimble 72, and a sleeve 76 that covers the spindle 74 are provided. Alternatively, the displacement mechanism 70 may be used. The male thread 75 of the spindle 74 is screwed with the female thread 77 of the sleeve 76. The tip of the spindle 74 is fixed to the uniaxial stage 25, and the sleeve 76 is fixed to the block 27.
According to the displacement mechanism 70 configured as described above, the spindle 74 is rotated by the operation of the thimble 72, and the spindle 74 is advanced and retracted in the Y direction relative to the sleeve 76 fixed to the block 27. The relative movement of the stage 25 in the Y direction is possible.

図4に示すように、第2当接部14は、支軸31に取り付けられたローラであり、支軸31を中心として回転自在である。第2当接部14は、溝15が全周に亘って形成されており、この溝15に測定対象物Wの縁部が嵌合するようになっている。
なお、溝15は任意の形状であってもよいが、図4に示すようにV字形状とすることで測定対象物Wの姿勢変化時における測定対象物Wの縁部と第2当接部14との干渉を回避できる。すなわち、円形ローラ状の第2当接部14の溝15をV字形状にすることで、XYZ方向の3軸周りに測定対象物Wが回転して姿勢変化しても、測定対象物Wの縁部と第2当接部14との干渉はある程度回避できる。これにより、Y方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化が許容されやすくなる。
As shown in FIG. 4, the second contact portion 14 is a roller attached to the support shaft 31 and is rotatable about the support shaft 31. The second contact portion 14 has a groove 15 formed over the entire circumference, and the edge of the measurement object W is fitted into the groove 15.
The groove 15 may have an arbitrary shape, but as shown in FIG. 4, the edge portion of the measurement object W and the second contact portion when the posture of the measurement object W is changed by forming a V shape. 14 can be avoided. That is, by forming the groove 15 of the second contact portion 14 in the shape of a circular roller into a V shape, even if the measurement object W rotates around the three axes in the XYZ directions and changes its posture, the measurement object W Interference between the edge and the second contact portion 14 can be avoided to some extent. Thereby, the posture change of the measuring object W due to the displacement of the first contact portion 12 in the Y direction is easily allowed.

第2支持部30は、第2当接部14のY方向における両側に立設された一対の壁33を有する枠体34と、枠体34が固定されるブロック37とで構成される。
枠体34の一対の壁33は、第2当接部14が取り付けられた支軸31をY方向における両側から支えている。また、枠体34が固定されたブロック37は、ねじ軸18(図2参照)が貫通するねじ穴を有しており、このねじ穴の内壁面に形成された雌ねじにねじ軸18の雄ねじ部18Bが螺合するようになっている。そのため、ブロック37は、回動ハンドル19の操作によりレール17に沿ってX方向に移動可能である。
The second support portion 30 includes a frame body 34 having a pair of walls 33 erected on both sides of the second contact portion 14 in the Y direction, and a block 37 to which the frame body 34 is fixed.
The pair of walls 33 of the frame 34 supports the support shaft 31 to which the second contact portion 14 is attached from both sides in the Y direction. The block 37 to which the frame body 34 is fixed has a screw hole through which the screw shaft 18 (see FIG. 2) passes, and a male screw portion of the screw shaft 18 is connected to a female screw formed on the inner wall surface of the screw hole. 18B is screwed together. Therefore, the block 37 can be moved in the X direction along the rail 17 by operating the rotation handle 19.

図5(a)及び(b)に示すように、第3当接部16は、測定対象物Wに対向する面に溝17が形成された略直方体の部材である。第3当接部16の溝17には、測定対象物Wの縁部が嵌合するようになっている。なお、図5(b)には、V字形状の溝17を例示したが、溝17は任意の形状であってもよい。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the third contact portion 16 is a substantially rectangular parallelepiped member in which a groove 17 is formed on a surface facing the measurement object W. The edge of the measurement object W is fitted into the groove 17 of the third contact portion 16. In addition, although the V-shaped groove | channel 17 was illustrated in FIG.5 (b), the groove | channel 17 may be arbitrary shapes.

第3支持部40は、支持ロッド41、コイルばね42、ガイド部材43、下側プレート44、上側プレート45、中央プレート46および一対のロッド47A,47Bにより構成される。なお、第3支持部40のうちビーム5Bよりも上方の部分は、ハウジング54によって覆われている。   The third support portion 40 includes a support rod 41, a coil spring 42, a guide member 43, a lower plate 44, an upper plate 45, a central plate 46, and a pair of rods 47A and 47B. A portion of the third support portion 40 above the beam 5B is covered with the housing 54.

支持ロッド41は、第3当接部16の背面側(溝17が形成された面とは反対側)に設けられ、図5(a)の矢印方向に回動自在に第3当接部16を支持する。例えば、第3当接部16の背面側と支持ロッド41の先端部との間に軸受を介在させて、第3当接部16を回動自在にしてもよい。これにより、Y方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化に追従して第3当接部16が回動し、測定対象物Wの姿勢変化が許容される。
なお、第3当接部16の回動中心は、第3支持部16から測定対象物W(具体的には測定対象物Wの中心)に延ばした直線Lである。
The support rod 41 is provided on the back side of the third contact portion 16 (on the side opposite to the surface on which the groove 17 is formed), and is rotatable in the direction of the arrow in FIG. Support. For example, a bearing may be interposed between the back surface side of the third contact portion 16 and the distal end portion of the support rod 41 so that the third contact portion 16 is rotatable. Accordingly, the third contact portion 16 rotates following the change in posture of the measurement target W accompanying the displacement of the first contact portion 12 in the Y direction, and the change in posture of the measurement target W is allowed.
The rotation center of the third contact portion 16 is a straight line L extending from the third support portion 16 to the measurement object W (specifically, the center of the measurement object W).

支持ロッド41は、ガイド部材43に形成された穴に挿入されており、該穴の壁面によって案内されながらZ方向に摺動可能になっている。また、第3当接部16とガイド部材43との間には、支持ロッド41を取り囲むコイルばね42が設けられており、コイルばね42によって第3当接部16が測定対象物W側に向かって付勢されている。   The support rod 41 is inserted into a hole formed in the guide member 43 and is slidable in the Z direction while being guided by the wall surface of the hole. In addition, a coil spring 42 surrounding the support rod 41 is provided between the third contact portion 16 and the guide member 43, and the third contact portion 16 faces the measuring object W side by the coil spring 42. Is energized.

ガイド部材43が装着される下側プレート44のX方向における両端には、各ロッド47A,47Bの一端部が固定されている。ロッド47A,47Bの他端部は、上側プレート45によって互いに連結されている。また、各ロッド47A,47Bの中央部は、ブシュ48を介して、上側プレート45と下側プレート44との間に位置する中央プレート46によって支持される。
中央プレート46は、図5(a)には示していないが、フレーム5のビーム5Bに固定されており、ビーム5Bに対して不動である。ロッド47Aの外周には、想定される測定対象物Wのサイズに応じて異なる位置に複数の凹部49が形成されている。ロッド47Aの凹部49は、ノブ50に連結された突起52が嵌合可能になっている。なお、ノブ50は固定具51によりビーム5Bの上面に固定されている。そのため、ノブ50を押し込んで突起52をロッド47Aの凹部49に嵌合させればロッド47A,47B、上側プレート45及び下側プレート44はZ方向に不動となる。一方、ノブ50を引っ張って突起52をロッド47Aの凹部49から外せばロッド47A,47B、上側プレート45及び下側プレート44はZ方向に可動となる。
One end of each of the rods 47A and 47B is fixed to both ends in the X direction of the lower plate 44 on which the guide member 43 is mounted. The other ends of the rods 47A and 47B are connected to each other by the upper plate 45. Further, the central portion of each rod 47 </ b> A, 47 </ b> B is supported by a central plate 46 positioned between the upper plate 45 and the lower plate 44 via the bush 48.
Although not shown in FIG. 5A, the center plate 46 is fixed to the beam 5B of the frame 5 and does not move with respect to the beam 5B. On the outer periphery of the rod 47A, a plurality of recesses 49 are formed at different positions depending on the assumed size of the measuring object W. The protrusion 49 connected to the knob 50 can be fitted into the concave portion 49 of the rod 47A. The knob 50 is fixed to the upper surface of the beam 5B by a fixing tool 51. Therefore, when the knob 50 is pushed in and the protrusion 52 is fitted into the concave portion 49 of the rod 47A, the rods 47A, 47B, the upper plate 45, and the lower plate 44 are immovable in the Z direction. On the other hand, when the knob 50 is pulled to remove the protrusion 52 from the concave portion 49 of the rod 47A, the rods 47A, 47B, the upper plate 45, and the lower plate 44 are movable in the Z direction.

次に、上記構成の形状計測器1の使用手順について説明する。
支持装置10に測定対象物Wをセットする前に、測定対象物Wのサイズに応じて支持装置10の各当接部(12,14,16)を適切な位置に移動させる。具体的には、ロック機構9を解除した状態で可動テーブル7の高さを測定対象物Wのサイズに応じて調節し、ロック機構9により可動テーブル7を固定する。また、回動ハンドル19を用いてねじ軸18を回動して、測定対象物Wのサイズに応じた位置まで第1支持部20及び第2支持部30をレール17に沿って移動させる。また、ノブ50を引っ張って突起52をロッド47Aの凹部49から外した状態で第3支持部40をZ方向に動かした後、ノブ50を押し込んで突起52を測定対象物Wのサイズに応じた位置にある凹部49に嵌合させる。
この後、第3当接部16をコイルばね42の付勢力に抗して持ち上げて、測定対象物Wの下方の縁部を第1当接部12の溝13と第2当接部14の溝15に嵌め込み、第3当接部16の溝17に測定対象物Wの上方の縁部を嵌め込む。このようにして、測定対象物Wは支持装置10によって鉛直姿勢にて支持される。
また、テーブル62をレール66に沿ってX方向に動かして、一対のセンサ60を基準ゲージ68に対向させる。そして、基準ゲージ68の各表面に各センサ60の焦点を合わせて、一対のセンサ60の間隔を規定する。この後、テーブル62をレール66に沿ってX方向に動かして、一対のセンサ60を走査方向(X方向)に移動させながら測定対象物Wの表面までの距離をそれぞれ計測する。これにより、測定対象物Wの両面のプロファイルが得られる。また、一対のセンサ60の間隔が基準ゲージ68を用いて規定されているため、各センサ60と測定対象物Wの表面までの距離の計測結果から、走査線上における測定対象物Wの厚さ分布も得られる。
Next, a procedure for using the shape measuring instrument 1 having the above configuration will be described.
Before setting the measurement object W on the support device 10, the contact portions (12, 14, 16) of the support device 10 are moved to appropriate positions according to the size of the measurement object W. Specifically, the height of the movable table 7 is adjusted in accordance with the size of the measuring object W with the lock mechanism 9 released, and the movable table 7 is fixed by the lock mechanism 9. Further, the screw shaft 18 is rotated using the rotation handle 19 to move the first support portion 20 and the second support portion 30 along the rail 17 to a position corresponding to the size of the measurement object W. In addition, after the knob 50 is pulled and the projection 52 is removed from the concave portion 49 of the rod 47A, the third support portion 40 is moved in the Z direction, and then the knob 50 is pushed in so that the projection 52 corresponds to the size of the measurement object W. It is made to fit in the recessed part 49 in a position.
Thereafter, the third contact portion 16 is lifted against the urging force of the coil spring 42, and the lower edge of the measurement object W is moved between the groove 13 of the first contact portion 12 and the second contact portion 14. It fits into the groove 15, and the upper edge of the measuring object W is fitted into the groove 17 of the third contact part 16. In this way, the measurement object W is supported in the vertical posture by the support device 10.
Further, the table 62 is moved along the rail 66 in the X direction so that the pair of sensors 60 are opposed to the reference gauge 68. Then, each sensor 60 is focused on each surface of the reference gauge 68 to define the distance between the pair of sensors 60. Thereafter, the table 62 is moved in the X direction along the rail 66, and the distance to the surface of the measurement object W is measured while moving the pair of sensors 60 in the scanning direction (X direction). Thereby, the profile of both surfaces of the measuring object W is obtained. Further, since the distance between the pair of sensors 60 is defined using the reference gauge 68, the thickness distribution of the measurement object W on the scanning line is determined from the measurement results of the distances between the sensors 60 and the surface of the measurement object W. Can also be obtained.

以上説明したように、本実施形態では、測定対象物Wの厚さ方向(Y方向)における第1当接部12の両側に一対の弾性部材22A,22Bを設けるとともに、第1当接部12以外の当接部(第2当接部14及び第3当接部16)はY方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化を許容するようになっている。そのため、測定対象物Wの厚さ方向の外力が当接部(12,14,16)から測定対象物Wに加わろうとしても、各弾性部材22A,22Bの伸縮量に応じて第1当接部12が厚さ方向に変位し、その他の当接部(14,16)によって測定対象物Wの姿勢変化が許容される結果、各当接部(12,14,16)から加わる外力に起因した測定対象物Wの歪みは大幅に軽減される。
また、第1当接部12の両側に設けた一対の弾性部材22A,22Bが防振材又はダンパとして機能し、測定対象物Wの振動をシンプルな構成で抑制することができる。
As described above, in the present embodiment, the pair of elastic members 22A and 22B are provided on both sides of the first contact portion 12 in the thickness direction (Y direction) of the measurement object W, and the first contact portion 12 is provided. Other contact parts (second contact part 14 and third contact part 16) allow the posture change of the measuring object W accompanying the displacement of the first contact part 12 in the Y direction. For this reason, even if an external force in the thickness direction of the measurement target W is applied to the measurement target W from the contact portions (12, 14, 16), the first contact depends on the amount of expansion / contraction of each elastic member 22A, 22B. As a result of the portion 12 being displaced in the thickness direction and the posture change of the measuring object W being allowed by the other contact portions (14, 16), it is caused by the external force applied from each contact portion (12, 14, 16). The distortion of the measured object W is greatly reduced.
Further, the pair of elastic members 22A and 22B provided on both sides of the first contact portion 12 function as a vibration isolating material or a damper, and the vibration of the measuring object W can be suppressed with a simple configuration.

また、第3支持部40は、直線Lを中心軸として第3支持部40に対応する第3当接部16を回動自在に支持するようにしたので、厚さ方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化を効果的に許容できる。   Further, since the third support portion 40 is configured to rotatably support the third contact portion 16 corresponding to the third support portion 40 about the straight line L, the first contact portion in the thickness direction. The posture change of the measuring object W accompanying the 12 displacements can be effectively allowed.

また、各弾性部材22A,22Bを介して第1当接部12を両側から支える壁23を有する枠体24を厚さ方向に変位可能とする変位機構70を設けたので、第1当接部12を厚さ方向に変位させて測定対象物Wの姿勢を調節することができる。そのため、例えば、任意の計測点におけるセンサ60と測定対象物Wとの間の距離を適切な範囲内に収めて、センサ60のレンジオーバーが起こらないように測定対象物Wの姿勢を調節することも可能になる。
また、第1当接部12と第1支持部20(枠体24)との間に介在する弾性部材22A,22Bの働きによって、変位機構70の操作によって生じる過度な外力は第1支持部20(枠体24)から第1当接部12への伝達過程において軽減される。そのため、第1当接部12以外の当接部(第3当接部16)が許容できる程度を超えた過度な測定対象物Wの姿勢変化を伴う変位機構70の操作が行われようとした場合であっても、枠体24から第1当接部12に伝達される外力は軽減されるから、測定対象物Wの変形を抑制できる。
Further, since the frame 24 having the wall 23 that supports the first contact portion 12 from both sides via the elastic members 22A and 22B is provided, the displacement mechanism 70 that can displace in the thickness direction is provided. The posture of the measuring object W can be adjusted by displacing 12 in the thickness direction. Therefore, for example, the distance between the sensor 60 and the measurement object W at an arbitrary measurement point is within an appropriate range, and the posture of the measurement object W is adjusted so that the range of the sensor 60 does not occur. Is also possible.
In addition, excessive external force generated by the operation of the displacement mechanism 70 due to the action of the elastic members 22 </ b> A and 22 </ b> B interposed between the first contact portion 12 and the first support portion 20 (frame body 24) is the first support portion 20. It is reduced in the transmission process from the (frame body 24) to the first contact portion 12. Therefore, the operation of the displacement mechanism 70 accompanied by an excessive change in the posture of the measurement target W beyond the extent that the contact part (third contact part 16) other than the first contact part 12 can be tolerated is about to be performed. Even in this case, since the external force transmitted from the frame body 24 to the first contact portion 12 is reduced, the deformation of the measurement object W can be suppressed.

また、本実施形態では、センサ60の走査方向(X方向)における基準ゲージ68からの距離が最も大きい当接部を第1当接部12とし、該当接部を変位機構70によりY方向に変位可能としている。そのため、第1当接部12以外の当接部(14,16)の位置が基準ゲージ68に一致していれば、第1当接部12の位置を変位機構70により調節することで、測定対象物Wの姿勢を変化させてセンサ60のレンジオーバーを効率的に防止できる。すなわち、センサ60の走査線上の基準ゲージ68から最も離れた第1当接部12周辺の計測点におけるレンジオーバーさえ防止すれば、走査線上の任意の計測点におけるレンジオーバーの可能性は殆んどないから、レンジオーバー防止のための測定対象物Wの姿勢調節作業を簡素化できる。   In this embodiment, the contact portion having the longest distance from the reference gauge 68 in the scanning direction (X direction) of the sensor 60 is defined as the first contact portion 12, and the corresponding contact portion is displaced in the Y direction by the displacement mechanism 70. It is possible. Therefore, if the positions of the contact parts (14, 16) other than the first contact part 12 coincide with the reference gauge 68, the position of the first contact part 12 is adjusted by the displacement mechanism 70. The range of the sensor 60 can be efficiently prevented by changing the posture of the object W. In other words, as long as the range over at the measurement point around the first contact portion 12 farthest from the reference gauge 68 on the scanning line of the sensor 60 is prevented, there is almost no possibility of range over at any measurement point on the scanning line. Therefore, the posture adjustment work of the measuring object W for preventing the range over can be simplified.

また当接部(12,14,16)のうち下方に位置する当接部(12,14)は、厚さ方向に沿って設けられた支軸(21,31)を中心として回転自在であり測定対象物Wの縁部に当接するローラとして構成したので、当接部(12,14)と測定対象物Wの縁部との間の重力に起因した摩擦力を低減し、測定対象物Wの変形を防止できる。   Of the contact portions (12, 14, 16), the contact portions (12, 14) located below are rotatable about the support shafts (21, 31) provided along the thickness direction. Since the roller is configured to abut against the edge of the measurement object W, the frictional force caused by gravity between the abutment portions (12, 14) and the edge of the measurement object W is reduced, and the measurement object W is reduced. Can be prevented from being deformed.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and deformation | transformation may be performed.

例えば上述の実施形態では、V字形状の溝15を有するローラにより第2当接部14を構成し、第3支持部16を回動自在に支持ロッド41で支持することによって、Y方向における第1当接部12の変位に伴う測定対象物Wの姿勢変化を第1当接部12以外の当接部(14,16)で許容する例について説明した。しかし、測定対象物Wの縁部と各当接部(12,14,16)の接触状態(線接触、線接触又は面接触)によっては、第1当接部12以外の当接部(14,16)のいずれか一方のみを、測定対象物Wの姿勢変化を許容可能な構成としてもよい。   For example, in the above-described embodiment, the second contact portion 14 is configured by a roller having the V-shaped groove 15, and the third support portion 16 is rotatably supported by the support rod 41. The example in which the change in the posture of the measurement object W due to the displacement of the first contact portion 12 is allowed by the contact portions (14, 16) other than the first contact portion 12 has been described. However, depending on the contact state (line contact, line contact or surface contact) between the edge of the measuring object W and each contact part (12, 14, 16), the contact part (14) other than the first contact part 12 (14). , 16) may be configured to allow the posture change of the measuring object W.

1 形状計測器
3 架台
4 ベース部材
5 フレーム
5A コラム
5B ビーム
6 ぜんまいバネ
7 可動テーブル
8 リニアガイド
9 ロック機構
10 支持装置(測定対象物支持装置)
12 第1当接部
13 溝
14 第2当接部
15 溝
16 第3当接部
17 溝
18 ねじ軸
18A 雄ねじ部
18B 雄ねじ部
19 回動ハンドル
20 第1支持部
21 支軸
22A 弾性部材
22B 弾性部材
23 壁
24 枠体
25 一軸ステージ
27 ブロック
30 第2支持部
31 支軸
33 壁
34 枠体
37 ブロック
40 第3支持部
41 支持ロッド
42 コイルばね
43 ガイド部材
44 下側プレート
45 上側プレート
46 中央プレート
47A ロッド
47B ロッド
48 ブシュ
49 凹部
50 ノブ
52 突起
60 センサ
62 テーブル
64 サポート
66 レール
68 基準ゲージ
70 変位機構
72 シンブル
74 スピンドル
75 雄ねじ
76 スリーブ
77 雌ねじ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shape measuring device 3 Base 4 Base member 5 Frame 5A Column 5B Beam 6 Mainspring spring 7 Movable table 8 Linear guide 9 Lock mechanism 10 Support apparatus (measurement object support apparatus)
12 First contact portion 13 Groove 14 Second contact portion 15 Groove 16 Third contact portion 17 Groove 18 Screw shaft 18A Male screw portion 18B Male screw portion 19 Rotating handle 20 First support portion 21 Support shaft 22A Elastic member 22B Elasticity Member 23 wall 24 frame 25 uniaxial stage 27 block 30 second support portion 31 support shaft 33 wall 34 frame 37 block 40 third support portion 41 support rod 42 coil spring 43 guide member 44 lower plate 45 upper plate 46 center plate 47A Rod 47B Rod 48 Bush 49 Recess 50 Knob 52 Protrusion 60 Sensor 62 Table 64 Support 66 Rail 68 Reference gauge 70 Displacement mechanism 72 Thimble 74 Spindle 75 Male thread 76 Sleeve 77 Female thread

Claims (6)

板状の測定対象物の形状計測を行う形状計測器に用いられ、前記測定対象物を鉛直姿勢にて支持する支持装置であって、
前記測定対象物の縁部にそれぞれ当接する少なくとも3つの当接部と、
各当接部を前記測定対象物に向けて支える少なくとも3つの支持部と、
前記当接部のうち第1当接部と該第1当接部を支える第1支持部との間において、前記測定対象物の厚さ方向における前記第1当接部の両側に設けられる一対の弾性部材とを備え、
前記当接部のうち前記第1当接部以外の当接部の少なくとも一つは、前記厚さ方向における前記第1当接部の変位に伴う前記測定対象物の姿勢変化を許容することを特徴とする測定対象物支持装置。
It is used in a shape measuring instrument that measures the shape of a plate-shaped measurement object, and is a support device that supports the measurement object in a vertical posture,
At least three abutting portions that respectively abut against the edge of the measurement object;
At least three support portions for supporting each contact portion toward the measurement object;
A pair provided on both sides of the first contact portion in the thickness direction of the measurement object between the first contact portion of the contact portions and the first support portion that supports the first contact portion. An elastic member,
At least one of the contact parts other than the first contact part among the contact parts allows a change in the posture of the measurement object accompanying the displacement of the first contact part in the thickness direction. A measuring object support device.
前記第1支持部は、各弾性部材を介して前記第1当接部を前記厚さ方向における両側から支える一対の壁を有する枠体を含み、
前記厚さ方向に前記枠体を変位させる変位機構をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の測定対象物支持装置。
The first support portion includes a frame body having a pair of walls that support the first contact portion from both sides in the thickness direction via each elastic member,
The measuring object support device according to claim 1, further comprising a displacement mechanism that displaces the frame body in the thickness direction.
前記形状計測器は、計測方向に沿って移動しながら前記測定対象物の表面までの距離をそれぞれ計測する一対のレーザ変位計および該一対のレーザ変位計の間隔を規定するための基準ゲージを有し、
前記第1当接部は、前記当接部のうち、前記レーザ変位計の走査方向における前記基準ゲージからの距離が最も大きいことを特徴とする請求項2に記載の測定対象物支持装置。
The shape measuring instrument has a pair of laser displacement meters that measure the distance to the surface of the object to be measured while moving along the measurement direction, and a reference gauge for defining the distance between the pair of laser displacement meters. And
The measurement object support device according to claim 2, wherein the first abutting portion has the longest distance from the reference gauge in the scanning direction of the laser displacement meter among the abutting portions.
前記支持部のうち前記第1支持部以外の支持部の少なくとも一つは、該支持部から前記測定対象物に延ばした直線を中心軸として該支持部に対応する前記当接部を回動自在に支持することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の測定対象物支持装置。   At least one of the support portions other than the first support portion can freely rotate the contact portion corresponding to the support portion with a straight line extending from the support portion to the measurement object as a central axis. The measurement object support device according to claim 1, wherein the measurement object support device is supported by the measurement object. 前記当接部のうち下方に位置する当接部は、前記厚さ方向に沿って設けられた支軸と、該支軸を中心として回転自在であり前記測定対象物の前記縁部に当接するローラとを含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の測定対象物支持装置。   The contact portion located below the contact portion is rotatable about the support shaft provided along the thickness direction, and contacts the edge of the measurement object. The measuring object support apparatus according to claim 1, further comprising a roller. 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の測定対象物支持装置を備えることを特徴とする形状計測器。   A shape measuring instrument comprising the measurement object support device according to any one of claims 1 to 5.
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