(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定物の表面形状を測定するための測定装置（１０）であって、
測定時にキャリジ駆動部（１６）により測定物表面から距離をおいて移動方向（ｘ）へ直線的に移動させられる測定用キャリジ（１５）と、
前記測定用キャリジ（１５）上に設けられたプローブチップ（２５）であって、前記プローブチップのプローブ自由端（４０）が測定力（Ｆｍ）で測定対象の測定物表面（１１）上に載っており、移動方向（ｘ）に交叉する測定方向（ｚ）に変位可能となっているプローブチップ（２５）と、
前記プローブ自由端（４０）の測定方向（ｚ）への変位（ｚｔ）を示す変位量（ｓ）を検出するための測定値受信器（４５）と、
前記プローブ自由端（４０）と前記測定物表面（１１）との間の測定力（Ｆｍ）の変化を示す測定力変化量（Ｆｄｙｎ）を前記変位量（ｓ）の関数として決定するための解析ユニット（２１）と、
を備え、
前記解析ユニット（２１）は、前記変位量（ｓ）を用いて前記変位（ｚｔ）を決定し、前記解析ユニット（２１）は、前記変位（ｚｔ）を用いて測定方向（ｚ）における前記プローブ自由端（４０）の前記変位量（ｓ）の勾配変化（ａＴ）を決定し、前記解析ユニット（２１）は、前記勾配変化（ａＴ）に比例する前記測定力（Ｆｄｙｎ）を決定し、前記測定力（Ｆｄｙｎ）は、測定力変化値を表し、前記測定力変化値は、静的接触力（Ｆｓｔａｔ）からの前記測定力（Ｆｍ）の偏差を示す、測定装置。
【請求項２】
前記解析ユニット（２１）は前記測定力（Ｆｍ）に対して前以って指定された測定力目標範囲（Ｆｏ，Ｆｕ）を備えており、前記測定力目標範囲（Ｆｏ，Ｆｕ）内で正確な測定が可能であることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記解析ユニット（２１）に接続された作業者インタフェース（５０）が備えられ、作業者が前記作業者インタフェースにより前記測定力目標範囲（Ｆｏ，Ｆｕ）を前以って指定、および／または変更することが可能であることを特徴とする、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記解析ユニット（２１）は、前記測定力（Ｆｍ）が前記測定力目標範囲（Ｆｏ，Ｆｕ）を外れた場合、測定エラー信号を生成することを特徴とする、請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
測定エラー信号は、前記プローブ自由端（４０）が前記測定物表面（１１）から浮き上がるか、および／または前記プローブ自由端（４０）と前記測定物表面（１１）との間の測定力（Ｆｍ）が大きすぎることを示すことを特徴とする、請求項４に記載の測定装置。
【請求項６】
前記解析ユニット（２１）により作動される作業者インタフェース（５０）が備えられ、前記測定エラー信号がある場合に前記解析ユニットが作業者に測定エラー情報を発行することを特徴とする、請求項４に記載の測定装置。
【請求項７】
測定エラー情報は、反復測定のために前記作業者が設定できる、変更されたキャリジ速度（ｖｘ）を含むことを特徴とする、請求項６に記載の測定装置。
【請求項８】
測定エラー信号がある場合に、少なくとも前記変位量（ｓ）のエラーなしの測定値が最後に得られたキャリジ位置にまで前記測定用キャリジ（１５）を戻すようにするために、前記解析ユニット（２１）は前記キャリジ駆動部（１６）を作動させることを特徴とする、請求項４に記載の測定装置。
【請求項９】
前記測定エラー信号がある場合、前記解析ユニット（２１）は前記キャリジ駆動部（１６）のキャリジ速度（Ｖｘ）を更なる測定に適合させることを特徴とする、請求項４に記載の測定装置。
【請求項１０】
前記解析ユニット（２１）により作動可能な力設定装置（３５）が備えられ、前記力設定装置は前記プローブ自由端（４０）と前記測定物表面（１１）との間のそれ以前に指定可能であった静的接触力（Ｆｓｔａｔ）を生成することを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
【請求項１１】
測定エラー信号がある場合、前記解析ユニット（２１）は、前記静的接触力（Ｆｓｔａｔ）を変更するために前記力設定装置（３５）を作動させることを特徴とする、請求項５に関連する請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１２】
前記力設定装置（３５）は線形駆動装置であることを特徴とする、請求項１０に記載の測定装置。
【請求項１３】
測定時に前記キャリジ駆動部（１６）が前記測定用キャリジ（１５）を一定のキャリジ速度で一様に移動させることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
【請求項１４】
測定時に、前記キャリジ駆動部（１６）が前記測定用キャリジ（１５）を、パラメータに依存する前以って指定されたキャリジ速度、特に前記変位量（ｓ）の関数であるキャリジ速度で移動させることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
【請求項１５】
測定物の表面形状を測定する方法であって、
測定時に、測定用キャリジ（１５）が測定物表面（１１）から距離をおいて移動方向（ｘ）へ直線的に移動し、
前記測定用キャリジ（１５）に固定されたプローブチップ（２５）のプローブ自由端（４０）が、測定力（Ｆｍ）で測定対象の前記測定物表面（１１）上に載っていて、移動方向（ｘ）に沿って前記測定物表面（１１）上を滑動し、
変位量（ｓ）が検出され、前記変位量は、移動方向（ｘ）と交叉する測定方向（ｚ）への前記プローブ自由端（４０）の変位（ｚＴ）を表し、
前記プローブ自由端（４０）と前記測定物表面（１１）との間の測定力（Ｆｍ）の実際の変化を示す測定力変化量（Ｆｄｙｎ）が変位量（ｓ）とは無関係に決定され、
解析ユニット（２１）は、前記変位量（ｓ）を用いて前記変位（ｚｔ）を決定し、前記解析ユニット（２１）は、前記変位（ｚｔ）を用いて測定方向（ｚ）における前記プローブ自由端（４０）の前記変位量（ｓ）の勾配変化（ａＴ）を決定し、前記解析ユニット（２１）は、前記勾配変化（ａＴ）に比例する前記測定力（Ｆｄｙｎ）を決定し、前記測定力（Ｆｄｙｎ）は、測定力変化値を表し、前記測定力変化値は、静的接触力（Ｆｓｔａｔ）からの前記測定力（Ｆｍ）の偏差を示す、
測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測定物の表面形状を測定するための測定装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる座標測定装置は、独国特許出願公開第１９７５３３０３（Ａ１）号明細書により知られている。この出願では、空間の３方向に移動可能な走査ヘッド上の走査型触針が、測定対象である測定物表面を移動する。そのために、走査ヘッドは走査型触針を動かそうとする目標輪郭に基づいて決まる軌道に沿って動く。例えば、連続点列とそれに関連する法線ベクトルとによって、目標輪郭は前以って指定されてもよい。走査ヘッドを軌道に沿って動かすことにより、走査型触針に遠心力が作用する。この力は、走査型触針の変位を検出する際に測定結果に影響を与える。この理由で、走査ヘッドの軌道による加速度が求められ、その結果として走査型触針を加速する力が計算されている。この力は、走査型触針と測定物表面との間の所望測定力の目標値補正に利用できる。
【０００３】
この方法において走査ヘッドの軌道の調整を可能とするためには、測定物表面の外形曲線の形状が少なくとも概略的にわかっていることが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、改良された測定装置と改良された測定方法をそれぞれ提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、本発明の請求項１に記載の測定装置と、請求項１６に記載の測定方法とによって実現される。
【０００６】
本発明による測定装置は、測定キャリジを備え、これは測定時にキャリジ駆動部により移動方向軸に沿って直線的に駆動される。測定キャリジは１つの軸に沿う移動方向にのみ動かされる。測定キャリジにはプローブチップが備えられ、プローブチップの自由端がある測定力で測定物表面上に載っている。測定時に測定キャリジを移動することによるプローブチップの測定方向への加速は生じない。測定時にはプローブ端は測定物表面上を移動方向に動き、その時にそれと交叉する測定方向に変位する。測定値受信器がプローブ端の変位を検出し、移動経路に依存する変位量を生成する。この変位量は測定物の表面形状を表している。解析ユニットがこの変位量を用いて、プローブ端と測定物表面との間の測定力の変化を表す、測定力変化量を決定する。このようにして、表面に依存する測定力変化が決定される。この結果、プローブ端にかかる加速度に潜在的に起因する測定誤差が排除される。この測定誤差は測定物表面の形状によるものである。測定力が小さすぎる場合には、プローブ端は測定物表面から持ち上がり、他方、測定力が大きすぎる場合には、測定装置の部品、例えばプローブチップに弾性変形が起きる可能性がある。いずれの場合にも測定結果は損なわれてしまう。この測定装置またはそれを用いる測定方法によって、表面形状の高精度測定が可能となる。
【０００７】
本発明の有利な実施形態は特許請求の範囲の従属項から明らかである。
【０００８】
好適な実施形態を考えると、測定装置は測定方向に約１０ｍｍの測定範囲を持つように設計されており、従って測定物表面の外形高さの差の最大値が約１０ｍｍ程の測定物が測定可能である。測定物表面の外形変化をナノメートル、例えば約６ｎｍの範囲で検出可能である。
【０００９】
有利なことに、解析ユニットは測定力の変化を変位量の勾配変化の関数として判定する。例えば、変位量の二次微分を使って測定力値の変化を判定できる。変位量の二次微分は、測定力変化量に直接比例するので、その結果として変化量を簡単に判定することができる。そのために、測定装置の構成部品で、プローブチップの変位に伴い移動する部品の質量または慣性モーメントによって比例係数が算出される。
【００１０】
さらに、解析ユニットは測定力値に対して前以って指定された測定力の目標範囲を備えていれば有利であり、その範囲内で正確な測定が可能となる。特に、測定力目標範囲は測定力の上限を示し、それを越えた場合に一方で、プローブチップまたはプローブチップにより移動させられるその他の部品が弾性変形をすることによる測定誤差を生じる。また他方では、測定物表面に損傷を潜在的に及ぼす可能性もある。測定力の下限を示すことも可能であって、その下限に届かない場合には、プローブチップのプローブ端が測定物表面と十分な接触をしていないために測定誤差となる。目標測定力は、プローブ端と測定物表面との間の所望の測定力を示し、測定力の目標範囲内にある。
【００１１】
ここで、解析ユニットに接続された作業者インタフェースが備えられ、作業者がその作業者インタフェースにより測定力目標範囲を前以って指定、および／または変更することが好ましい。測定装置の測定パラメータは、作業者インタフェースを介して容易に変更することができる。特に、測定力目標範囲、および／または目標測定力を測定対象の測定物表面の性質に適合させることができる。その性質とは特に硬度または弾性率であって、測定装置、特にプローブチップ、すなわちプローブチップの幾何学的構成に合わせることができる。
【００１２】
好適な実施形態を考慮すると、測定力値が測定力目標範囲を外れた場合、解析ユニットは測定エラー信号を生成する。測定エラー信号が生じた場合、作業者は手動または自動で測定を開始することができる。
【００１３】
測定エラー信号は、例えばプローブ端が測定物表面から浮き上がったか、および／またはプローブ端と測定物表面との間の測定力が大きすぎることを示す。これは測定力目標範囲の上限値を超えるか、測定力目標範囲の下限値に届かないか否かに依存する。その後で、対応して変化させた測定パラメータ、特に適合させたキャリジ速度での、自動または手動での測定を実行することが可能となる。
【００１４】
好適な例示的実施形態において、測定エラー信号が生じた際に測定エラー情報を作業者への規準として発行することができる。これは、例えば解析ユニットにより作動される作業者インタフェースにより実行することができる。測定エラー情報は、視覚的または聴覚的に発行することができる。測定エラー情報が、エラーを解決し追加の測定をするための指示を作業者に提供するメッセージを含んでいれば特に有用である。好ましくは、測定エラー情報は、更なる測定に適合したキャリジ速度に関するデータを含んでいる。
【００１５】
測定エラー信号がある場合、解析ユニットが測定エラーのあった表面形状部分をもう一度測定開始させることも可能である。これを実行するために、解析ユニットがキャリジ駆動部を作動させ、少なくとも最後にエラーなしで変位量が測定されたキャリジ位置まで測定キャリジを戻すようにさせることができる。
【００１６】
さらに、解析ユニットにより作動可能な力設定装置が備えられ、この力設定装置がプローブ端と測定物表面との間に以前に指定可能であった静的接触力を生成することが出来れば有利である。この力設定装置の助けがあれば、特に確定された表面依存の測定力変化の関数として、静的接触力を変更可能である。特に、解析ユニットは、測定エラー信号がある場合に静的接触力の適合を開始できる。静的接触力は、実際の測定力を目標の測定力に合うように変更することができる。例えば、線形駆動装置を力設定装置として利用可能である。
【００１７】
結果として、本発明を考慮すれば、プローブ端が浮き上がっている場合にキャリジ速度を低減し、および／または静的接触力を増加させることを手動または自動で行うことが可能である。測定力が大き過ぎる場合、キャリジ速度、および／または静的接触力が手動または自動で低減される。
【００１８】
測定時に、測定キャリジのキャリジ速度を一定に指定することが可能である。その結果、プローブチップに作用する移動方向への加速力もなくなる。その代わりに、測定時の測定キャリジのキャリジ速度をパラメータの関数として前以って指定しておくことも可能である。特に、キャリジ速度を変位量の関数とすることが可能である。この変更を考慮すると、プローブチップの速度を測定物表面に対して一定に保つことが可能である。
【００１９】
本発明のさらなる詳細は、以下の説明、図面、および特許請求範囲で明らかであろう。説明は本発明の実施形態の本質的な詳細およびその他の状況に限定される。図面にはさらなる詳細も含まれ、補足的な参照として利用される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】測定装置の一実施形態を、回路ブロック図と同様に模式的に示す図である。
【図２】測定時の測定力曲線の例示的な形状を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は測定装置１０の好適な実施形態であり、ブロック回路図のように模式的に表示したものである。測定装置１０は測定物の表面形状１１を測定するために使用される。図１に示された測定装置１０はいわゆる表面形状測定装置である。測定装置１０の別の形での実装も可能である。
【００２２】
測定装置１０は、キャリジ駆動部１６に案内されて移動方向ｘへ移動する測定用キャリジ１５を備える。キャリジ駆動部１６は、スピンドル１８を双方向に回転駆動することのできる電気モータ１７を備え、このスピンドルは移動方向ｘに延びている。スピンドル１８には特に図示していないがねじ山があり、その上にスピンドルナット１９が着座している。スピンドルナット１９は測定キャリジ１５に動かないように固定されている。スピンドル１８が回転すると、スピンドルナット１９とそこに固定された測定キャリジ１５がスピンドルに沿って移動方向ｘに移動する。回転角センサ２０がスピンドル１８の回転を検出し、回転角の値Ｄを解析ユニット２１に伝送する。解析ユニット２１は駆動モータ１７を作動させ、モータの回転方向およびモータの回転速度を前以って規定できる。解析ユニット２１の測定キャリジ１５の位置は回転角の値Ｄによって決定できる。
【００２３】
プローブチップ２５は測定キャリジ１５に移動可能に取り付けられている。プローブチップ２５はプローブアーム２６を介して測定キャリジ１５に直接取り付けられている。変位していない非動作位置においては、プローブアーム２６は基本的にトラッキングキャリジ１５から移動方向ｘに延びており、ピボット軸２７を中心に枢動可能なように、トラッキングキャリジ１５上にロッカー２８で支えられている。プローブチップ２５は、プローブアーム２６の測定キャリジ１５とは反対側の端２９において、キャリジを横断する方向、特にそこから直角に、測定物が存在する測定領域３０に向かって延びている。プローブチップ２５は移動方向ｘと交叉する方向に延びており、プローブチップ２５のアライメントはピボット軸２７に対するプローブアーム２６の枢動位置の関数として変化する。
【００２４】
ピボット軸２７の片側にはプローブアーム２６がロッカー２８で結合され、反対側は、ロッカー２８に力設定装置３５が結合されている。この力設定装置は測定キャリジ１５上に配置されている。実施例に従って、この力設定装置３５は線形駆動装置として構成され、ロッカー２８に固定結合されたコイル３７を備えている。このコイルはリング形となっていて磁石３８を取り囲んでいる。コイル３７は解析ユニット２１によって作動可能である。コイル３７の中を電流が流れるとローレンツ力が発生し、この力でピボット軸２７を中心とするトルクが生じる。その結果、力設定装置３５は、測定物表面１１に係わるプローブチップ２５のプローブ端４０を測定物表面１１に押しつける静的接触力Ｆｓｔａｔを始動することが可能となる。静的接触力Ｆｓｔａｔは解析ユニット２１を介して変更することができる。
【００２５】
測定キャリジ１５には測定値受信器４５が備えられ、この測定受信器は、移動方向ｘと交叉し、かつピボット軸２７と交叉する測定方向ｚ内でのプローブ端４０の変位を表す変位量ｓを生成する。好適な例示的実施形態において、変位量ｓは、それぞれ独立して検出される２つの別々の測定値ｓ１、ｓ２から成る。こ２つの測定値ｓ１、ｓ２は、解析ユニット２１へ出力され、測定値受信器４５により伝送される変位量ｓに基づいて、測定方向ｚへのプローブ端４０の変位が決定される。
【００２６】
例えば、測定値受信器４５は２つの独立した測定ユニット４６から構成され、ここに示す例示的実施形態では、誘導測定ユニット４６で構成されている。そのそれぞれはコイル４７とそのコイルに対して相対移動可能なコア４８で構成されている。例示的な実施形態において、コア４８はロッカー２８に恒久的に結合されている。ロッカー２８がピボット軸２７を中心に枢動すると、コア４８がそれぞれに割り当てられた測定コイル４７に対して相対的に移動し、対応する測定値ｓ１、ｓ２を解析ユニット２１へ伝える。この代わりに、コイル４７がロッカー２８に結合されていてもよい。
【００２７】
実施例に従えば、測定装置１０はさらに解析ユニット２１と電気的に結合した作業者インタフェース５０を備えている。この結合は双方向的であり、解析ユニット２１は作業者インタフェース５０を通して情報を作業者へ出力することが可能であり、その逆に作業者は作業者インタフェース５０を通して解析ユニット２１へ入力またはデフォルトを伝えることができる。
【００２８】
測定物表面１１の表面形状を測定するために、キャリジ駆動部１６が作動され、測定キャリジ１５が、例えば一定キャリジ速度で移動方向ｘに測定物表面１１からある距離を保持して移動する。プローブチップ２５のプローブ端４０は、測定物表面に載って、プローブキャリジ１５によって測定物表面１１上をドラッグされる。代わりに、パラメータの関数としてキャリジ速度を変化させることも可能である。例えば、利用されるパラメータはプローブアーム２６の変位あるいは枢動の度合いであってもよい。その結果、測定物表面に対するプローブ端４０の相対速度が、例えば一定に保持されてもよい。
【００２９】
プローブ端４０が測定物表面上をドラッグされているとき、表面形状の形によって、プローブ端４０は測定方向ｚに上下する。それにより、プローブアーム２６とロッカー２８がそれぞれピボット軸２７を中心として枢動する。枢動運動は測定値受信器４６によって検出され、対応する変位量ｓが解析ユニット２１へ伝送される。解析ユニット２１は変位量ｓを利用して表面形状の形を計算する。この時、プローブ端４０と測定物表面１１との間に静的接触力Ｆｓｔａｔを生成するために、解析ユニット２１は力設定装置３５を作動する。測定物表面１１が平面で移動方向ｘに平行に延在している限りは、測定物表面１１とプローブ端４０との間に実際にかかる測定力Ｆｍは、静的接触力Ｆｓｔａｔに対応する。しかし、測定物表面１１の表面形状によって、プローブ端４０が測定方向ｚに加速される場合には、測定力Ｆｍは変化する。
【００３０】
変位量ｓは解析ユニット２１において測定力変化の判定に利用される。この測定力変化は表面形状の関数である。測定方向ｚにおけるプローブ端４０の変位方向に依存して、力設定装置３５により生成される静的接触力Ｆｓｔａｔに対して測定力Ｆｍが増減する。
【００３１】
好適な例示的実施形態において、変位量ｓを用いて実際の変位ｚＴが計算される。変位ｚＴは特に、測定方向ｚへのプローブ端４０の加速度ａＴを時間に関して２回微分することにより求めることができる。この加速度ａＴは測定物表面１１の表面形状にのみに起因するものである。加速度ａＴは測定力変化量Ｆｄｙｎを表す動的な力Ｆｄｙｎに比例し、この変化量は測定力Ｆｍを表す。求められたプローブ端４０の加速度ａＴと、測定装置１０の加速される成分２５、２６、３７、４８の慣性モーメントまたは質量とを用いて、動的な力Ｆｄｙｎを計算することができる。こうして、プローブ端４０と測定物表面１１との間に実際に存在する測定力Ｆｍは、静的接触力Ｆｓｔａｔと動的力Ｆｄｙｎの和となる。
【００３２】
解析ユニット２１において、測定力値Ｆｍに対する測定力目標範囲が前以って指定されており、この範囲は下限値Ｆｕと上限値Ｆｏとの間にある。この測定力目標範囲内の所望の目標測定力Ｆｓｏｌｌが、プローブ端４０と測定物表面１１との間に掛けられる。測定力目標範囲すなわちその限界値Ｆｕ、Ｆｏは、作業者インタフェース５０を介して作業者が事前設定および変更することができる。測定対象の測定物に応じて、作業者が所望の値を入れることができる。さらに、たとえばキャリジ速度Ｖｘや目標測定力およびその結果として静的接触力Ｆｓｔａｔ、等の他の測定パラメータを前以って設定または適合させることも可能である。
【００３３】
測定時には、動的力Ｆｄｙｎと、これによる実際の測定力Ｆｍが、解析ユニット２１で計算される。実際の測定力Ｆｍが上限値Ｆｏを越える場合には、測定エラー信号が生成される。この場合には、実際の測定力が大きすぎて、プローブチップ２５やプローブアーム２６への弾性応力により測定エラーが生じ得る。解析ユニット２１は、実際の測定力Ｆｍが下限値Ｆｕよりも小さい場合にも、測定エラー信号を起動させる。この場合には、プローブ端４０と測定物表面１１との間の測定力は小さ過ぎて確実な接触が保証されない。従って、この測定は無効となる可能性がある。このようにして、測定力Ｆｍが大き過ぎる場合、またプローブ端が測定物表面１１より浮き上がっている場合を検出することが可能である。
【００３４】
図２は一例として概略的な測定を示している。この図では、時間ｔの経過に対する測定力Ｆｍ、または移動方向ｘに対するプローブ端４０の経路を示している。本実施例では、測定キャリジ１５は一定のキャリジ速度ｖｘで移動する。時刻ｔ０における第１の地点において、測定力Ｆｍは所望の目標の力、すなわち接触力Ｆｓｔａｔにほぼ対応している。時刻ｔ１の第２の地点において、プローブ端４０が測定物表面１１の下り坂部分１１ａ、あるいは跳ね返り部分に到達する。この実施例においてキャリジ速度ｖｘが大き過ぎると仮定する限り、プローブ端４０は測定物表面１１から浮き上がり、測定力Ｆｍはほぼ０に落ちる。静的接触圧Ｆｓｔａｔによりプローブ端４０が測定物表面１１の方へ押し戻されて、時刻ｔ２における第３の地点において再び測定物表面に接触する。プローブ端４０が測定物表面１１に突き当たると、測定力Ｆｍは急上昇して上限値Ｆｏを越える。時刻ｔ２の第３の地点の直後に、測定力Ｆｍは再び減少して所望の測定力目標値となり、その値は動的力Ｆｄｙｎがない場合には静的接触力Ｆｓｔａｔとなる。
【００３５】
測定力Ｆｍが解析ユニット２１で決められた測定力の目標範囲の外に出てしまう場合、解析ユニット２１によって測定エラー信号が生成される。実施形態の第１の変更では、測定エラー信号は作業者インタフェース５０に送ることができる。その結果対応する測定エラー信号が作業者へ出力され、その信号は視覚信号、ディスプレイ上の文字情報、聴覚信号あるいはこれらの信号の所望の任意の組合わせである。この時文字情報は、測定に欠陥があり測定パラメータを適合させて測定を繰り返す必要があることを作業者に指示してもよい。作業者への出力として、例えば変更された静的接触力Ｆｓｔａｔ、および／または変更されたキャリジ速度ｖｘ等の変更された測定パラメータを解析ユニット２１から作業者インタフェース５０へ送り、作業者がもう一度、エラーのない測定を実行できるようにすることが可能である。
【００３６】
それに代わってあるいはそれに追加して、自動エラー補正を提供することも可能である。この場合には、エラーメッセージが出ると解析ユニット２１が更新されたエラーのない測定を自動的に実行する。
【００３７】
自動エラー補正としては、好適な実施形態における解析ユニット２１が、最後にエラーなしで変位量ｓが測定されたキャリジ位置まで測定キャリジ１５を戻す。あるいはまた、測定キャリジ１５をそのホームポジションにまで戻すこともあり得る。発生したエラーによるが、解析ユニット２１はキャリジ速度ｖｘを低減し、および／または静的接触力Ｆｓｔａｔの適合を始める。駆動モータ１７または力設定装置３５はそれに応じて作動される。図２に示す実施例を参照すると、プローブ端４０が１１ａの部分に至る以前の、測定物表面１１上に載っている位置まで測定キャリジ１５が戻される。その後、キャリジ速度ｖｘを下げて、プローブ端４０が測定物表面１１から浮き上がらないようにして再度測定を実行することができる。
【００３８】
測定時に、プローブ端４０が浮き上がる代わりに、測定力Ｆｍが大きくなりすぎた場合、解析ユニット２１は静的接触力Ｆｓｔａｔを自動的に下げて測定を繰り返す。
【００３９】
表面形状を一度決定した情報があれば、解析ユニット２１はその後の測定に対しては最適な測定パラメータを判定することができる。そして、その測定ではエラーなしでかつ同時に可能な最大速度で表面形状の測定をすることが可能となる。そのために、測定力の目標範囲の上限値Ｆｏを越えることなく、また下限値Ｆｕを下回ることなく、可能な限り大きなキャリジ速度ｖｘが選択される。既知の表面形状１１に基づいて動的力Ｆｄｙｎが計算されれば、表面形状の任意の地点における測定力Ｆｍが解析ユニット２１には既知となる。キャリジ速度ｖｘと共に静的接触力Ｆｓｔａｔは解析ユニット２１で調整可能であり、可能な最短の時間でエラーなしの測定ができるようになる。
【００４０】
本発明は、測定物の表面形状を測定するための測定装置１０とそれに対応する測定方法に係わる。測定時に、測定キャリジ１５は測定物表面からある距離を取って移動方向ｘへ直線的に移動し、その測定装置に備えられたプローブチップ２５は測定キャリジ１５の移動では加速されない。プローブチップ２５のプローブ自由端４０が、測定力Ｆｍで測定物表面１１上に載り、測定中に測定方向ｚへ変位する。この方向は移動方向ｘに対して交叉する方向であり、表面形状に応じてプローブ端４９が軌道依存の変位をする。測定値受信器４５は、測定方向ｚへのプローブ端４０の変位ｚＴを表す変位量ｓを検出する。解析ユニット２１においては、プローブ端４０と測定物表面１１との間の測定力Ｆｍの変化を示す測定力変化量Ｆｄｙｎが変位量ｓの関数として形成される。測定エラーまたは測定の不確かさを測定力変化量Ｆｄｙｎで検出することができる。
【図１】
0005675778.tif 000002
【図２】
0005675778.tif 000003