JP2009031170A

JP2009031170A - 表面形状校正装置および表面形状校正方法

Info

Publication number: JP2009031170A
Application number: JP2007196838A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kiyono; 慧清野; Masato Kikuchi; 正人菊地
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP4866807B2

Abstract

【課題】被測定物の表面形状（真直度）をナノレベルで精密に測定する方法およびその測定に用いる表面形状校正装置の提供。
【解決手段】ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージに搭載された３対の変位センサを保持する変位センサ保持具３組の各組変位センサを用い、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規の被測定面（表面および裏面）と変位センサ間距離、固定テーブル上に載置された加工ワークの被測定面と変位センサ間距離を測定し、その距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、被測定面に垂直な直線上に３個の変位センサをセンサの感度方向を合わせてセンサ保持具に設置するセンサ組の２組または３組用い、逐次２点法または逐次３点法による被測定物の表面の表面形状の演算値と、反転法により重力による被測定物のたわみの運動測定誤差とたわみを含まない被測定物の直線形状とを分離し、逐次法と反転法による被測定物の表面形状の演算結果からゼロ点誤差補償量を算出し、そのゼロ点誤差補償量により逐次法によるゼロ点誤差補正を行う表面形状校正方法、およびその校正方法を実施するのに用いる表面形状校正装置に関する。

フォトマスク石英ガラス基板、ステンレス製樹脂押出Ｔ−ダイ、ジルコニア製流延塗布Ｔ−ダイ等、ナノレベルの精密加工が要求される数値制御加工機械において、ワークテーブルやツールテーブル等の長尺体の表面真直度が１．０μｍ／ｍ以下であること、および機械加工されたワーク表面真直度が０．５μｍ／ｍ以下であることが要求されている。よって、これらテーブル表面の真直度や機械加工されたワーク表面の縦方向または横方向の真直度をオートコリメータや複数の変位計センサを用いて長尺体の表面形状（真直度形状９を測定することが行われている。

例えば、図８に示す変位センサＡ，Ｂ，Ｃの感度方向が一直線上に並び、ステージ上の二つの被測定物｛直定規の走査ｆ（ｘ）とワークの走査ｇ（ｘ），ｈ（ｘ）｝と２本の変位センサＢ，Ｃを配置したアッベ的配置による反転法校正装置を用い、変位センサＡ，Ｂ，Ｃの走査における各変位センサの出力｛ｍ_Ａ１（ｘ），ｍ_Ｂ１（ｘ），ｍ_Ｃ１（ｘ），ｍ_Ａ２（ｘ），ｍ_Ｂ２（ｘ），ｍ_Ｃ２（ｘ）｝からローリング角｛ｅ_ｚ１（ｘ），ｅ_ｚ2（ｘ）｝の影響を消去し、ピッチングもローリングも、ヨーイングやｙ方向の並進誤差とともに位置決め誤差要因になるだけで前記センサ感度方向に関しては無視可能なコサイン誤差、すなわち、２次の微少量しかならない校正方法で被測定物の表面形状｛ｆ（ｘ），ｇ（ｘ），ｈ（ｘ）｝を算出する方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。

また、図９に示す零点誤差補正装置１０を用い、逐次３点法によりリニアテーブル２５上に載置した被測定物（ワーク）１００および被測定物（基準直定規）２００の表面形状を、門形の支持台３０より垂下された変位センサ３１〜３３および変位センサ４１，４２を用い、リニアテーブル２０を移動させて変位センサ３１〜３３の検出出力に基づき逐次３点法による被測定物１００の表面形状を演算するとともに、変位センサ４１，４２の検出出力に基づき被測定物２００の表面形状を演算する。ついで、被測定物２００を１８０度反転した後、リニアテーブル２０を移動させて変位センサ４１，４２の検出出力に基づき被測定物２００の表面形状を、変位センサ３２により被測定物１００の表面形状を演算する。なお、被測定物１００の側面１００ａは、零点補償用基準面となるとともに、真直度測定対象面となる。被測定物２００の側面２００ａは、逐次３点法に仕様される変位センサ３１，３２，３３の零点補償用基準面となる。被測定物２００の反転前および反転後における各変位センサの検出出力に基づいて反転法による被測定物１００の表面形状を演算する。これら逐次３点法と反転法による被測定物１００の表面形状の演算結果に基づい
て零点誤差補償量を算出し、該零点誤差補償量により逐次３点法による零点誤差補正を行う被測定物の形状校正方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

具体的には、ある点ｘ_ｉの位置での表面形状ｇ(ｘ_ｉ)は、１つ前の点ｘ_ｉ−１の位置(ステップ)での表面形状ｇ(ｘ_ｉ−１)と、中央の変位センサ３２が、点ｘ_ｉ−１の位置に来た時の各変位センサの出力Ｓ_３２から求めたΔｇ(ｘ_ｉ−１)を足したものである。ｇ(ｘ_ｉ)＝ｇ(ｘ_ｉ−１)＋Δｇ(ｘ_ｉ−１)

その１つ先の点ｘ_ｉ＋１の位置(ステップ)での表面形状は、下式で表すことができる。ｇ(x_ｉ＋１)＝ｇ(ｘ_ｉ)＋Δｇ(ｘ_ｉ)

よって、現在得られた情報である式と、既に分かっている情報である式を足していくことにより、１つ先の位置での情報を求めて行くことができる。ある点x_ｉの位置のｉ＝１，２，３，…，ｎというように各位置(ステップ)での表面形状を測定していくとき、測定開始点から、点x_ｎまでの表面形状ｇ_３(ｘ_ｎ)は下式(１−２２)で示される。なお、Ｇ_０は基準高さである。

真直度Δｇ（ｘ_ｎ）は下式（１−２３）で示される。

ところで逐次３点法は、複数の変位センサ３２，４１，４２を使用することから、各変位センサ間に生じるゼロ点誤差を校正すると、被測定物面の表面形状ｇ（x_i）は下式（９）で示されることとなる。

このように、式(９)を使用して反転前後で検出した出力を、数値制御装置（データ解析装置）で演算処理することにより、各点ｘ_ｉの位置での表面形状ｇ(ｘ_ｉ)を求めることができる。この式（９）から分かるように、ここで説明した反転法では、逐次３点法と異なり、前の位置（ステップ）での形状情報に影響されることがなく表面形状ｇ(ｘ)を求めることができる。

清野慧著、「超精密測定−ソフトウエアデータムを中心に」、発行者精密工学会フェロー清野慧、p.７１−ｐ７３、平成１９年３月発行特開２００６−３３７１１２号公報

前記特許文献１に記載の反転法を利用する校正方法は、被測定物の検出される側面１００ａ，２００ａ，２００ｂが重力方向に垂直となるように配置され、被測定物の反転前と反転後での走査運動誤差とたわみが反転前後においてそれぞれほぼ等しいと仮定している。しかし、被測定物（加工ワーク）の形状によっては、その被測定物の支持状態によっては反転前後においてその加工ワークが重力の影響を受けてたわむことがある。また、ナノレベルでの直線形状を問題とするときは、被測定物反転前後のたわみの形状が異なると推測するのが妥当である。

本発明は、更に変位センサの数を増やし、より測定誤差を小さくする反転法と逐次三点法もしくは２点法を併せた表面形状校正方法を提供するものである。また、その校正方法を実施可能な表面形状校正装置を提供することにある。

請求項１の発明は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を提供するものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の表面形状校正装置を用い、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、ついで、基準直定規を１８０度反転させた後に前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値からデータ解析装置が被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出することを特徴とする、表面形状校正方法を提供するものである。

請求項３の発明は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ２本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）、および、前記基準直定規の１８０度反転時に凹字状アームが前記基準直定規の１８０度反転軸と同軸で１８０度回転し、基準直定規の表面と反転した変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と反転した変位センサ（Ｂ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を用い、前記ｘｙステージの移動により前記２本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、および、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、ついで、基準直定規を１８０度反転させるとともに、変位センサ（Ｂ）を保持する凹字状アームを１８０度反転させた後に前記ｘｙステージの移動により前記２本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、および、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の表面間距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値からデータ解析装置が被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出することを特徴とする、表面形状校正方法を提供するものである。

請求項４の発明は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）、該２対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記２対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）の凹字状アーム２対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を提供するものである。

請求項２の発明の３対の変位センサ保持具に各々３組みの変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃），（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃），（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）を保持させて被校正測定物の変位を測定するので、より精密な真直度に校正できる。また、ｘｙステージの走査範囲以上の長さの被測定物の真直形状や平面形状を測定できる。

請求項３の発明の表面形状校正方法は、請求項１の発明の表面形状校正装置において、３本の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）のうち、前記反転用基準直定規を挿む形で配置されるべき一方の変位センサ（Ｃ）を省略し、前記基準直定規の反転と共に変位センサ（Ｂ）を反転位置に配置することで変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の表面間距離を測定することができるので、変位センサ（Ｃ
₁，Ｃ₂，Ｃ₃）の数を３本減らすことができる。

請求項４の発明の表面形状校正方法は、請求項１の発明の表面形状校正装置において、３組目の３本の変位センサ（Ａ₃，Ｂ₃，Ｃ₃）を省略でき、逐次２点法と反転法を併せて被校正測定物の表面形状校正ができる。

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。図１は逐次３点法・反転法を利用する被校正測定物のｘ軸直線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図、図２は被構成測定物の対角線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図、図３は逐次２点法・反転法を利用する被校正測定物のｘ軸直線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図、図４は検出されたｘ軸方向走査線の接続図、図５は逐次２点法・反転法を利用する被構成測定物の対角線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図、図６は複数検出された走査線の表面校正図、および、図７は図５に示す表面形状校正装置を用い、被校正測定物の外縁付近の走査を示す斜視図である。

図１および図２に示す表面形状校正装置（１）は、ｘ軸リニアスケールおよびｙ軸リニアスケールでｘ座標およびｙ座標位置が測定されているｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ（２）、該ｘｙステージ（２）のｘｙ面（２ａ）を跨いで凹字状アーム（４ａ，４ｂ，４ｃ）がｘｙステージのｘｙ面（２ａ）に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージ（２）に搭載された連結棒（４）、前記ｘｙステージに平行に固定テーブル（５）上に載置された被校正測定物（ｗ）の被測定面（６）、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アーム（４ａ，４ｂ，４ｃ）の凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージ（２）とは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規（７）、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面（２ａ）に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）の群、および、前記ｘｙステージ（２）の移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値｛ｍ_Ａ１，ｍ_Ａ２，ｍ_Ａ３｝、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値｛ｍ_Ｂ１，ｍ_Ｂ２，ｍ_Ｂ３｝、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値｛ｍ_Ｃ１，ｍ_Ｃ２，ｍ_Ｃ３｝をコントローラ（８）より電気信号としてデータ解析装置（９）に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置（９）を有する。

図には示されていないが、基準直定規（７）はロータリーアクチュエータによりその長手方向軸心を１８０度反転可能となっている。また、凹字状アーム底部で変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）を連結する連結棒（４）を固定して搭載するｘｙステージ（２）は、ボールねじの回転でｘ軸方向に移動可能な測定ツールテーブルに固定されるとともに、昇降機構によりｙ軸方向に上下可能となっている。

図３に示す表面形状校正装置は、ｘ軸リニアスケールおよびｙ軸リニアスケールでｘ，ｙ座標位置が測定されているｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ（２）、該ｘｙステージ（２）のｘｙ面（２ａ）を跨いで凹字状アーム（４ａ，４ｂ）がｘｙステージのｘｙ面（２ａ）に平行となるように設けられた２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）、該２対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージ（２）に搭載された連結棒（４）、前記ｘｙステージに平行に固定テーブル（５）上に載置された被校正測定物（ｗ）の被測定面（６）、前記２対の変位センサ保持具の凹字状アーム（４ａ，４ｂ）の凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージ（２）とは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規（７）、前記２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）の凹字状アーム２対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面（２ａ）に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）の群、および、前記ｘｙステージ（２）の移動により前記２本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値｛ｍ_Ａ１，ｍ_Ａ２｝、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値｛ｍ_Ｂ１，ｍ_Ｂ２｝、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値｛ｍ_Ｃ１，ｍ_Ｃ２｝をコントローラ（８）より電気信号としてデータ解析装置（９）に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置（９）を有する。

非接触型静電容量型変位センサとしては、日本エー・ディ・イー株式会社のマイクロセンス５０００シリーズ（商品名）、小野測販株式会社の静電容量型変位計ＶＥ−５２１（商品名）、株式会社光洋製作所のアキュメジャー（商品名）、岩通計測株式会社のＳＴ−３５７１Ａ（商品名）、テクノシステム株式会社のＡＴＳシリーズ、ＡＴＭシリーズ（商品名）等が利用できる。非接触型静電容量型変位計に代えて、非接触型レーザ光変位センサを用いてもよい。

基準直定規（７）の材質としては、単結晶石英が一般である。最近は、ジルコニア製基準直定規のようなものも市場に出回っている。よって、加工されるワーク（ｗ）と同種の材質のものを用いてもよい。基準直定規素材はワークの素材の熱線膨張率に近いものを選択することは勿論のことである。但し、変位センサの分解能が１０ｎｍ以下であり、ユ−ザ−が求める真直度が１．０μｍ／１ｍまたは０．５μｍ／１ｍであることから基準直定規の真直度も１０ｎｍ以下であるものを選択する。また、標準直定規（７）は被測定面の対角線の長さ以上のものを用いるのが好ましい。

変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）および連結棒（４）の素材は、剛体材料が用いられる。

次に、図３に示す表面形状校正装置を用い、被校正測定物（ｗ）の表面形状（真直度）を校正するアルゴリズムについて説明する。なお、被校正測定物（ｗ）のｘ軸方向長さはＬ_ｘ、ｙ軸方向長さはＬ_ｙであり、第１の変位センサ群（Ａ_１、Ｂ_１，Ｃ_１）の変位センサ保持具（Ｈ_１）と第２の変位センサ群（Ａ_２、Ｂ_２，Ｃ_２）の変位センサ保持具（Ｈ_２）のｘ軸方向の間隔はｄである。但し、０＜ｄ＜Ｌ_ｘである。

第１の変位センサＢ_１と変位センサＣ_１および第２の変位センサＢ₂と変位センサＣ₂は、不図示のロータリーアクチュエータで両端を支えられた反転可能な基準直定規（７）を挿み、基準直定規の一方または両方の面を測定する。変位センサＡ_１と変位センサＡ₂は被測定面上のラインＳ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）上を走査し、センセＢ_１，変位センサＢ_２はそれぞれ基準直定規の母線ｇ（ｘ＋ｘ_０）、ｇ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）上を走査する。変位センサＣ_１，変位Ｃ_２はそれぞれ基準直定規の母線ｆ（ｘ＋ｘ_０）、ｆ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）上を走査する。ただし、ｘ_０、ｙ_０は定数で、被測定面（６）上の走査開始点および、反転用基準直定規（４）の走査開始点を決める。

変位センサＡ_１，Ｂ_１，Ｃ_１および変位センサＡ₂，Ｂ₂，Ｃ₂の出力をそれぞれ、ｍ_Ａ１、ｍ_Ｂ１、ｍ_Ｃ１、ｍ_Ａ２、ｍ_Ｂ２、ｍ_Ｃ２、とすれば、ｘｙステージの移動に伴う高さ方向(ｚ軸方向)の運動誤差をｚ（ｘ）、ピッチング誤差をφ（ｘ）として、それぞれ次式の様に表される。ただし、図３では、ｘ_０＝０として、被測定面（６）のｘ軸方向の端からの断面直線を測定する様子を示す。ｍ_Ａ１＝Ｓ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）＋ｚ（ｘ）ｍ_Ｂ１＝ｇ（ｘ＋ｘ_０）＋ｚ（ｘ）ｍ_Ｃ１＝ｆ（ｘ＋ｘ_０）−ｚ（ｘ）ｍ_Ａ２＝Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）＋ｚ（ｘ）＋φ（ｘ）ｄｍ_Ｂ２＝ｇ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）＋ｚ（ｘ）＋φ（ｘ）ｄｍ_Ｃ２＝ｆ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）―ｚ（ｘ）―φ（ｘ）ｄ

基準直定規（７）を１８０度反転して再度、被測定面を測定するとき、その反転後に変化のある出力等を添え字ｒで区別して表すとそれらは以下のとおりである、ｍ_Ａ１ｒ＝Ｓ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）＋ｚ_ｒ（ｘ）ｍ_Ｂ１ｒ＝ｆ（ｘ＋ｘ_０）＋ｚ_ｒ（ｘ）ｍ_Ｃ１ｒ＝ｇ（ｘ＋ｘ_０）−ｚ_ｒ（ｘ）ｍ_Ａ２ｒ＝Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）＋ｚ_ｒ（ｘ）＋φ_ｒ（ｘ）ｄｍ_Ｂ２ｒ＝ｆ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）＋ｚ_ｒ（ｘ）＋φ_ｒ（ｘ）ｄｍ_Ｃ２ｒ＝ｇ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ）―ｚ_ｒ（ｘ）―φ_ｒ（ｘ）ｄ

以上の式群より、それぞれの変位センサの走査線上の形状、運動誤差が計算によって分離できる。

走査運動誤差はｚ（ｘ）＋ｚ_ｒ（ｘ）＝ｍ_Ｂ１−ｍ_Ｃ１ｒ＝ｍ_Ｂ１ｒ−ｍ_Ｃ１ｚ（ｘ）＋φ（ｘ）ｄ＋ｚ_ｒ（ｘ）＋φ_ｒ（ｘ）ｄ＝ｍ_Ｂ２−ｍ_Ｃ２ｒ＝ｍ_Ｂ２ｒ−ｍ_Ｃ２などとなる。

被測定面上の断面直線形状は、次式で与えられる。Ｓ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）＝（ｍ_Ａ１＋ｍ_Ａ１ｒ）／２−{(ｍ_Ｂ１−ｍ_Ｃ１ｒ)＋(ｍ_Ｂ１ｒ−ｍ_Ｃ１)}/４Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）＝(ｍ_Ａ２＋ｍ_Ａ２ｒ)/２−{(ｍ_Ｂ２−ｍ_Ｃ２ｒ)+ (ｍ_Ｂ２ｒ−ｍ_Ｃ２)}/４

すべてを示すことは省略するが、たとえば、被校正測定面（６）の距離ｄ離れた位置の変位（
真直形状）は、次式で表される。｛Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）−Ｓ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）｝

上述の逐次２点法・反転法は、変位センサＣ_１，変位センサＣ_２を用いたが、基準直定規（７）を反転する際に変位センサＢ_１、変位Ｂ_２を反転するのであれば、変位センサＣ_１，変位センサＣ_２を用いなくても被校正測定面（６）の真直形状を校正できる。また、二組のセンサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）を用い、第三組目の変位センサ群（Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）を省略し、図３および図５に示すように、ｘｙステージ２を移動させることにより被校正測定面（６）の真直形状をそれぞれの変位センサ群で測定した値の重なり合うエリア部分を図４および図６に示すように重なり合わせて求めることもできる。

図４は、二組の変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）で得たｘ軸方向の真直形状を接続する重ね合わせの様子を示す。

さらに、前述の説明では、変位センサ群を二組同時に用いる場合を示したが、第一組目の第１変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）だけを用いて測定した後、同じ第1変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）を順次、前記第二組目の第２変位センサ群（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）の位置および第三組目の第３変位センサ群（Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）の位置に設置しなおして基準直定規の反転前後の測定を行っても同じ結果が得られる。言い換えれば、図２に示す表面形状校正装置において第1変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）のみを用い、他の２組の変位センサ群を用いず、第１変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）だけを用い、先づ、ｘｙステージ２を移動させて被校正測定面（６）の１／３エリアの真直形状を測定した後、この第1変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）を取り外してピッチｄ離れた第２変位センサ群（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）の位置へ取り付け、再びｘｙステージ２を移動させて被校正測定面（６）の２／３エリア真直形状を測定した後、さらに、前記第１変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）を取り外してピッチ２ｄ離れた第３変位センサ群（Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）の位置へ取り付け、ｘｙステージ２を移動させて被校正測定面（６）の３／３エリアの真直形状を測定し、重なり合うエリア部分の真直形状を図６に示すように合成し、連続した測定値に校正する。

被校正測定面の寸法（横Ｌ_ｘ、縦Ｌ_ｙ）が大型の場合、図１および図２に示す表面形状校正装置１０のように第２組変位センサ（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）より距離ｄだけ第１組変位センサ（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）と反対位置の連結棒に第３組変位センサ（Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）を設置させれば、ｘｙステージ（２）の移動により前記３本の変位センサ組（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２、Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値｛ｍ_Ａ１，ｍ_Ａ２，ｍ_Ａ３｝、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値｛ｍ_Ｂ１，ｍ_Ｂ２，ｍ_Ｂ３｝、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値｛ｍ_Ｃ１，ｍ_Ｃ２，ｍ_Ｃ３｝をコントローラ（８）より電気信号としてデータ解析装置（９）に送信し、ついで、基準直定規（７）を１８０度反転させた後に前記ｘｙステージ（２）の移動により前記３本のセンサ組（Ａ_１、Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２、Ｂ_２，Ｃ_２，Ａ_３、Ｂ_３，Ｃ_３）が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値からデータ解析装置が被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を前述の逐次２点法・反転法に準じて算出することができる。

被測定面上の断面直線形状は、次式で与えられる。Ｓ（ｘ＋ｘ_０，ｙ_０）＝（ｍ_Ａ１＋ｍ_Ａ１ｒ）／２−{(ｍ_Ｂ１−ｍ_Ｃ１ｒ)＋(ｍ_Ｂ１ｒ−ｍ_Ｃ１)}/４Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）＝(ｍ_Ａ２＋ｍ_Ａ２ｒ)/２−{(ｍ_Ｂ２−ｍ_Ｃ２ｒ)+ (ｍ_Ｂ２ｒ−ｍ_Ｃ２)}/４Ｓ（ｘ＋ｘ_０＋ｄ，ｙ_０）＝(ｍ_Ａ３＋ｍ_Ａ３ｒ)/２−{(ｍ_Ｂ３−ｍ_Ｃ３ｒ)+ (ｍ_Ｂ３ｒ−ｍ_Ｃ３)}/４

図２および図５に示す表面形状構成装置に示すように、前述の反転法で校正された基準直定規（７）を被校正測定面（６）の右傾斜上がりの対角線方向（ｘ軸に対してθの角度を持つ方向）に配置すると変位センサＡ_１および変位センサＢ_１の第１組と、変位センサＡ_２および変位センサＢ_２の第２組センサの間隔はｂ／ｃｏｓ(θ)となり、前述の反転法で既知となっている基準直定規の母線形状ｆ（ｘ）またはｇ（ｘ）を基準にして被校正測定面（６）の対角線に双方向の断面直線形状を比較測定することが可能である。

図５には示さないが、同じ比較測定は、被校正測定面（６）のもう一方の右傾斜下がりの対角線に沿う方向の母線についても、また、ｙ軸方向についても行える。もちろん、ｘｙステージ（２）上でセンサ保持腕の位置を付け替えることで（ｘ_０、ｙ_０）を変化させ、必要な数のｙ軸方向の断面直線についても測定可能である。またこのことは、前記ｘ軸方向の断面直線についても同じように実施できる。これで、２組または３組の変位センサ群を使うときには、ｘｙステージ（２）可動面積より大きな被校正測定面（６）について、図５または図２に示す範囲での断面直線形状が測定できることになる。図２では変位センサ保持具の凹字状アームの連結棒への取り付け位置が、ｘｙステージ面上で見て、ｘｙステージの原点（ｘ＝０，ｙ＝０）と、（ｄ，０）、（０，ｄ）、（ｄ，ｄ／ｃｏｓ(θ)）の位置にある場合を示す。また、凹字状アームの中心がｘｙステージの（ｘ，ｙ）＝（０，０）、(ｄ，０)，（０，ｄ／ｃｏｓ(θ)），（ｄ，ｄ／ｃｏｓ(θ)），（０，ｄ／２）、（ｄ／２，０）、（ｄ，ｄ／ｃｏｓ(θ)／２）、（ｄ／２，ｄ／ｃｏｓ(θ)）、（ｄ／２，ｄ／ｃｏｓ(θ)／２）にある場合を示す。

なお、図６では、一つのセンサ保持具の位置で、ｘ軸，ｙ軸方向の間隔がそれぞれＬ_x／２、Ｌ_y／２で走査線がとられている。必要に応じて走査ラインの密度を高めることもできる。

図６は、中央部以外のラインの比較測定を示すもので、形状が既知となった基準直定規（７）との比較測定を被校正測定面の外縁の断面直線について適用する場合の変位センサと変位センサ保持具の凹字状アームの配置を示す。この場合も、ｘｙステージ（２）のローリングやピッチングの影響は、それぞれの変位センサ群の並進変位ｚ（ｘ）に含まれるだけで被測定面の測定結果には影響しない。

例えば、ｘ_ｉ＝２Ｌ−２ｄからｘ_ｉ＝３Ｌ−２ｄおよびｙ_ｉ＝３Ｌ−２ｄの範囲を走査する変位センサ群（Ａ_２，Ｂ_２）のセンサの出力は、

ｍ_Ａ２＝Ｓ（ｘ＋２Ｌ−２ｄ，ｙ０）＋ｚ（ｘ）＋φ（ｘ）（２Ｌ−２ｄ）＋ψ（ｘ）（３Ｌ−２ｄ）

ｍ_Ｂ２＝ｇ（ｘ_Ｌ−ｄ）＋ｚ（ｘ）＋φ（ｘ）（２Ｌ−２ｄ）＋ψ（ｘ）（３Ｌ−２ｄ）となり、ｇ（ｘ_Ｌ−ｄ）が既知であればｍ_Ｂ２が既知となり、次式より被校正測定面形状が求められる。

Ｓ（ｘ＋２Ｌ−２ｄ，ｙ０）＝ｍ_Ａ２−ｍ_Ｂ２

なお、図５の被測定面の外縁部の走査測定を比較測定でなく、改良型反転法で直接行うことも同様に実施できることは、それぞれ組の変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）の感度方向が一直線上にあれば、その変位センサ群内の変位センサが感じる運動誤差は、すべて、並進誤差ｚ（ｘ）だけとみなしても良いことからも明らかである。

特許文献１に記載の表面形状校正装置より、変位センサの数を増やすことにより、より誤差の小さい表面形状（真直度）に校正できる。また、二組の変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）または三組の変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１、Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２、Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）を用いるので、ｘｙステージより大きい表面を有する被校正測定面の外縁近くの表面形状を第１組変位センサ群（Ａ_１，Ｂ_１，Ｃ_１）の測定値を第２組変位センサ群（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）の測定値あるいは第３変位センサ群（Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３）の測定値に外挿する、あるいは第３変位センサ群（Ａ_３、Ｂ_３，Ｃ_３）の測定値を第２組変位センサ群（Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２）の測定値に外挿することにより校正可能である。

逐次３点法・反転法を利用する被校正測定物のｘ軸直線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図である。被構成測定物の対角線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図である。逐次２点法・反転法を利用する被校正測定物のｘ軸直線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図である。検出されたｘ軸方向走査線の接続図である。逐次２点法・反転法を利用する被構成測定物の対角線方向を走査する表面形状校正装置の斜視図複数検出された走査線の表面校正図である。図５に示す表面形状校正装置を用い、被校正測定物の外縁付近の走査を示す斜視図である。アッベ的配置による改良型反転法による表面形状校正装置を説明する図である。（公知）逐次３点法・反転法を利用する被校正測定物の表面形状校正装置を説明する図である。（公知）

符号の説明

１表面形状校正装置２ｘｙステージｗ被校正測定物Ａ静電容量型変位計のセンサプローブＢ静電容量型変位計のセンサプローブＣ静電容量型変位計のセンサプローブＡ_１，Ｂ_１，Ｃ_１第１組変位センサ群Ａ_２，Ｂ_２，Ｃ_２第２組変位センサ群Ａ_３，Ｂ_３，Ｃ_３第３組変位センサ群Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３変位センサ保持具４連結棒４ａ，４ｂ，４ｃ凹字状アーム
７基準直定規８コントローラ９データ解析装置

Claims

ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置。
請求項１に記載の表面形状校正装置を用い、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、ついで、基準直定規を１８０度反転させた後に前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値からデータ解析装置が被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出することを特徴とする、表面形状校正方法。
ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）、該３対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記３対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記３対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３）の凹字状アーム３対の各々にそれぞれ２本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂，Ａ₃）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）、および、前記基準直定規の１８０度反転時に凹字状アームが前記基準直定規の１８０度反転軸と同軸で１８０度回転し、基準直定規の表面と反転した変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）間の距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂，Ｂ₃）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と反転した変位センサ（Ｂ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置を用い、前記ｘｙステージの移動により前記２本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、および、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、ついで、基準直定規を１８０度反転させるとともに、変位センサ（Ｂ）を保持する凹字状アームを１８０度反転させた後に前記ｘｙステージの移動により前記２本のセンサ組が同時に走査して測定した被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、および、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の表面間距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値からデータ解析装置が被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出することを特徴とする、表面形状校正方法。
ｘ軸方向およびｙ軸方向に移動可能なｘｙステージ、該ｘｙステージのｘｙ面を跨いで凹字状アームがｘｙステージのｘｙ面に平行となるように設けられた２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）、該２対の変位センサ保持具を等間隔に凹字状アーム底部で連結し、かつ、前記ｘｙステージに搭載された連結棒、前記ｘｙステージに平行に設けられた被校正測定物の被測定面、前記２対の変位センサ保持具の凹字状アームの凹字空間に挿まれる状態で、かつ、前記ｘｙステージとは独立して１８０度反転可能に保持される基準直定規、前記２対の変位センサ保持具（Ｈ_１，Ｈ_２）の凹字状アーム２対の各々にそれぞれ３本一組の変位センサ（Ａ，Ｂ，Ｃ）の感度がｘｙ面に垂直な直線上にセンサの感度方向を合わせて保持させ、前記の被校正測定物と変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ａ₁，Ａ₂）と、変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）と前記基準直定規の裏面間距離を測定する変位センサ（Ｂ₁，Ｂ₂）、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）間の距離を測定する変位センサ（Ｃ₁，Ｃ₂）の群を備え、および、前記ｘｙステージの移動により前記３本のセンサ組が同時に走査する被校正測定物と変位センサ（Ａ）間の距離値、変位センサ（Ｂ）と前記基準直定規の裏面間距離値、および、前記基準直定規の表面と変位センサ（Ｃ）間の距離値をコントローラより電気信号としてデータ解析装置に送信し、それら送信された距離電気信号値から被校正測定物のｘ座標およびｙ座標の表面形状値を算出するデータ解析装置、を有する表面形状校正装置。