(57)【要約】【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０３６６１号公報
【特許文献２】特開２００４−３２００１５号公報
【特許文献３】特許第４４６５６９０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】形状計測器の全体構成の一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示す形状計測器をＡ方向から視た正面図である。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【符号の説明】
【００４７】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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