(57)【要約】【課題】  対象物体の上にプローブを安定して保持することができるプローブ保持装置及び、それを用いた研磨装置、測定装置及び光学装置並びに、安定して測定を行うことができる表面形状測定装置を提供すること。【解決手段】  本発明の一態様にかかるプローブ保持装置は、対象物体３に対してオペレーションを行なうための研磨装置８において、オペレーションに供される加工プローブ１０１を対象物体の上に保持するプローブ保持装置２０１であって、対象物体３との間にエアギャップを設けるよう対象物体３に対して気体を噴出する噴出部２０３と、対象物体３との間に設けられたエアギャップから気体を吸引する吸引部２０２とを備えたものである。【選択図】  図２
2006284435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物体に対してオペレーションを行なうための装置において、前記オペレーションに供されるプローブを前記対象物体の上に保持するプローブ保持装置であって、
前記対象物体との間にエアギャップを設けるよう前記対象物体に対して気体を噴出する噴出部と、
前記対象物体との間に設けられたエアギャップから気体を吸引する吸引部とを備えたプローブ保持装置。
【請求項２】
前記対象物体に対して前記プローブを露出するよう開口部が設けられ、前記開口部を介して前記プローブの一部が前記対象物体に接触するよう当該プローブを保持する請求項１に記載のプローブ保持装置
【請求項３】
前記噴出部が複数設けられ、
前記複数の噴出部から噴出される気体の噴出量を個別に調整することができる請求項１又は２に記載のプローブ保持装置。
【請求項４】
前記吸引部が複数設けられ、
前記複数の吸引部から吸引される気体の吸引量を個別に調整することができる請求項１、２又は３に記載のプローブ保持装置。
【請求項５】
前記プローブが測定プローブ、加工プローブ又は対物レンズであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプローブ保持装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のプローブ保持装置を備え、
前記プローブ保持装置に保持されるプローブが前記対象物体についての測定を行う測定プローブである測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載のプローブ保持装置を備え、
前記プローブ保持装置に保持される前記プローブが前記対象物体についての加工を行う加工プローブである加工装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかに記載のプローブ保持装置を備え、
前記プローブ保持装置に保持される前記プローブが前記光学素子である光学装置。
【請求項９】
光源と、
前記光源からの光を対象物体に集光して照射する対物レンズと、
前記対物レンズを前記対象物体の上に保持する保持具とを備え、
前記保持具に、前記対象物体との間にエアギャップを設けるよう前記対象物体に気体を噴出する噴出部と、前記基準面との間の気体を吸引する吸引部とが設けられている光学装置。
【請求項１０】
前記噴出部から噴出される気体の噴出量及び前記吸引部から吸引される気体の吸引量が略一定とされ、前記対物レンズと前記対象物体との隙間を略一定にする請求項９に記載の光学装置。
【請求項１１】
対象物体に光を集光する対物レンズが設けられたコンフォーカル光学系を備え、
前記対物レンズが前記対象物体の表面に対して合焦点位置となっているときの当該対物レンズの位置に基づいて前記対象物体の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、
前記対象物体の上に浮上するよう設けられたエアパッドと、
前記エアパッドと、前記対物レンズとの鉛直方向の間隔を測定するセンサーとを備え、
前記対物レンズが前記対象物体の表面に対して合焦点位置となっているときの対物レンズの位置を前記センサの測定値によって補正して、前記対象物体の表面形状を測定する表面形状測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプローブ保持装置及びそれを用いた測定装置、加工装置及び光学装置、並びに表面形状測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体装置等の製造工程には様々なプロセスが設けられている。例えば、液晶表示装置や半導体装置の基板を光学的に検査するプロセスや基板に付着した異物などからなる欠陥を修正するプロセスがある。例えば、突起欠陥を修正するプロセスでは、加工プローブなどに設けられた研磨ヘッドを基板の表面に近接して配置させている。そして、研磨ヘッドで突起欠陥を研磨することにより、突起欠陥を修正している（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
また、測定プローブを用いて基板に対する測定を行う測定装置でも、測定プローブに設けられたプローブヘッドを基板に接触又は近接させている。さらに、基板に対して光を照射して光学的な検査を行う検査装置では、基板上に対物レンズなどの測定プローブ（光学プローブ）や光学系を配設している。このように基板に対してオペレーションを行なう装置には、基板の上に様々なプローブを配置するものが多数ある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３１３８７１号公報
【特許文献２】特開昭６３−１７５４３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、基板の大型化によって、プローブを支持する構造体や基板を載置するステージ等も必然的に大きくなる。この結果、光学系やプローブを支持する支持機構の剛性が不足してしまう。したがって、基板の振動や、光学系の振動によって、プローブ等の位置がずれてしまい、正確な加工、測定、検査などを行うことができなくなってしまうという問題点が生じる。
【０００６】
例えば、特許文献１のように基板上に光学系や研磨装置を配設する構成では、対物レンズや研磨装置と基板表面の距離が振動で変化する。そのため、基板が大型化すると、支持機構の剛性が低下してしまい、振動による影響が顕著に表れてしまう。
【０００７】
また、特許文献２にかかる研磨装置では、圧縮流体を噴出し、加工ヘッドと半導体ウエハに微小な隙間を形成している。そして、板バネによって加工ヘッドを半導体ウエハに対して押し付けた状態で、研磨オペレーションを実行している。しかしながら、この研磨装置では、基板が大型化すると、板バネを取り付けるためのアームの剛性が不足してしまう。そのため、装置が振動すると、隙間を一定に保つことができない。よって、過研磨等が発生し、安定して研磨を行なうことができないという問題点があった。
【０００８】
このように従来の支持機構では、安定して研磨プローブや測定プローブ等を保持することができないため、安定したオペレーションを行なうことができないという問題点があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、対象物体の上にオペレーションに供されるプローブを安定して保持することができるプローブ保持装置及び、それを用いた研磨装置、測定装置及び光学装置並びに、安定して測定を行うことができる表面形状測定装置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】
【０００９】
本発明の第１の態様にかかるプローブ保持装置は、対象物体に対してオペレーションを行なうための装置において、前記オペレーションに供されるプローブを前記対象物体の上に保持するプローブ保持装置であって、前記対象物体との間にエアギャップを設けるよう前記対象物体に対して気体を噴出する噴出部と、前記対象物体との間に設けられたエアギャップから気体を吸引する吸引部とを備えたものである。これにより、安定してプローブを保持することができる。
【００１０】
本発明の第２の態様にかかるプローブ保持装置は、上述のプローブ保持装置において、前記対象物体に対して前記プローブを露出するよう開口部が設けられ、前記開口部を介して前記プローブの一部が前記対象物体に接触するよう当該プローブを保持するものである。これにより、対象物体の損傷を防ぐことができる。
【００１１】
本発明の第３の態様にかかるプローブ保持装置は、上述のプローブ保持装置において、前記噴出部が複数設けられ、前記複数の噴出部から噴出される気体の噴出量を個別に調整することができるものである。これにより、プローブの傾きを調整することができる。
【００１２】
本発明の第４の態様にかかるプローブ保持装置は、上述のプローブ保持装置において、前記吸引部が複数設けられ、前記複数の吸引部から吸引される気体の吸引量を個別に調整することができるものである。これにより、プローブの傾きを調整することができる。
【００１３】
本発明の第５の態様にかかるプローブ保持装置は、上述のプローブ保持装置において、前記プローブが測定プローブ、加工プローブ又は対物レンズであることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第６の態様にかかる測定装置は、上記のいずれかのプローブ保持装置を備え、前記プローブ保持装置に保持されるプローブが前記対象物体についての測定を行う測定プローブであるものである。これにより、安定して測定を行うことができる。
【００１５】
本発明の第７の態様にかかる加工装置は、上記のいずれかのプローブ保持装置を備え、前記プローブ保持装置に保持される前記プローブが前記対象物体についての加工を行う加工プローブである加工装置。これにより、安定して加工を行うことができる。
【００１６】
本発明の第８の態様にかかる光学装置は、上記のいずれかのプローブ保持装置を備え、請求項１乃至５のいずれかに記載のプローブ保持装置を備え、前記プローブ保持装置に保持される前記プローブが前記光学素子であるものである。これにより、光学的なオペレーションを安定して行なうことができる。
【００１７】
本発明の第９の態様にかかる光学装置は、光源と、前記光源からの光を対象物体に集光して照射する対物レンズと、前記対物レンズを前記対象物体の上に保持する保持具とを備え、前記保持具に、前記対象物体との間にエアギャップを設けるよう前記対象物体に気体を噴出する噴出部と、前記基準面との間の気体を吸引する吸引部とが設けられているものである。これにより、光学的なオペレーションを安定して行なうことができる。
【００１８】
本発明の第１０の態様にかかる光学装置は、前記噴出部から噴出される気体の噴出量及び前記吸引部から吸引される気体の吸引量が略一定とされ、前記対物レンズと前記対象物体との隙間を略一定にするものである。これにより、簡易な構成でオートフォーカス機能（自動焦点合わせ機構）を設けることができる。
【００１９】
本発明の第１１の態様にかかる表面形状測定装置は、対象物体に光を集光する対物レンズが設けられたコンフォーカル光学系を備え、前記対物レンズが前記対象物体の表面に対して合焦点位置となっているときの当該対物レンズの位置に基づいて前記対象物体の表面形状を測定する表面形状測定装置であって、前記対象物体の上に浮上するよう設けられたエアパッドと、前記エアパッドと、前記対物レンズとの鉛直方向の間隔を測定するセンサーとを備え、前記対物レンズが前記対象物体の表面に対して合焦点位置となっているときの対物レンズの位置を前記センサの測定値によって補正して、前記対象物体の表面形状を測定するものである。これにより、安定して表面形状の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、対象物体の上にプローブを安定して保持することができるプローブ保持装置及び、それを用いた研磨装置、測定装置及び光学装置並びに、安定して測定を行うことができる表面形状測定装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の実施例ついて以下に図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施例を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施例に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものを実質的に同様の内容を示している。
発明の実施の形態１．
【００２２】
本発明にかかるパターン基板の欠陥を修正する修正装置について図１を用いて説明する。図１は欠陥修正装置１００の全体的な構成を示す図である。１は基台、２はステージ、３は対象物体、４は駆動回路、５は支柱、６は支持レール、７は光学装置、８は突起除去装置、９は昇降機構、１０はモータ制御回路、１１はモータ、１２は処理装置である。
【００２３】
基台１の上にはステージ２が設けられている。このステージ２はＸＹステージであり、ステージ２上に載置された対象物体３を水平方向に移動させる。ステージ２は駆動回路４からの駆動信号により駆動装置（図示せず）を介して既知の方法でＸ方向（紙面内方向）及びこれに直交するＹ方向（紙面と直交する方向）に自在に移動する。対象物体３は、例えば液晶表示装置に用いられるカラーフィルタ基板などのパターン基板である。対象物体３上には、着色層や遮光層などのパターンが形成されている。対象物体３はステージ２の上に真空吸着により固定されてもよい。
【００２４】
基台１の上には支柱５が連結されている。支柱５はステージ２の外側で基台１に固定されている。支柱５は鉛直方向（Ｚ方向）に沿って設けられている。この支柱５の上部には、支持レール６が連結されている。支持レール６は水平方向に沿って設けられている。支持レール６の先端側は対象物体３の上方に位置する。
【００２５】
支持レール６の先端側の下方には光学装置７が取り付けられている。光学装置７は対象物体３上に付着した異物などの欠陥を光学的に検出する。すなわち、光学装置７は対象物体３の欠陥を検出する欠陥検出装置であり、対象物体３上の突起を検出する。光学装置７は対象物体３を照明する光源と、対象物体３で反射された反射光を検出する光検出器と、それらの間の光学系とを備えている。そして、既知の方法で、対象物体３上に異物等が付着して形成された突起を検出する。処理装置１２は光学装置７で検出された突起欠陥のアドレスを記憶する。すなわち、処理装置１２は対象物体上の突起が検出された位置を記憶する。
【００２６】
支持レール６の中央付近には、研磨装置８が設けられている。支持レール６の下方に設けられた研磨装置８は光学装置７と支柱５の間に位置する。研磨装置８は鉛直方向に設けられたボールネジを有する昇降機構９に連結される。ステッピングモータ１１の回転駆動により昇降機構９のボールネジが回転する。これにより、研磨装置８が上下方向に移動する。ステッピングモータ１１はモータ制御回路１０により駆動制御される。処理装置１２はパーソナルコンピュータ等の情報処理装置であり、モータ制御回路１０及び駆動回路４を制御する。処理装置１２は、光学装置７が検出した突起欠陥の位置を記憶している。駆動回路４は処理装置１２からの信号によりステージ２を駆動して、研磨装置８を突起欠陥の位置まで移動させる。そして、ステッピングモータ１１は処理装置１２からの信号により、昇降機構９を駆動して、研磨装置８を対象物体３の近傍まで下降させる。
【００２７】
研磨装置８は加工プローブ及び加工プローブを保持するプローブ保持装置とを備えている。この加工プローブとプローブ保持装置の構成について図２を用いて説明する。図２は加工プローブ１０１及び加工プローブ１０１を保持するプローブ保持装置２０１の構成を模式的に示す側面断面図である。加工プローブ１０１の外側にはプローブ保持装置２０１が設けられている。プローブ保持装置２０１は静圧エアパッドを備えており、対象物体上に静圧浮上する。プローブ保持装置２０１の静圧エアパッドは、対象物体３に対してエアを噴出する噴出部２０３とエアを吸引する吸引部２０２とを備えている。これにより、対象物体３の表面とプローブ保持装置２０１の下面との間に微小隙間（エアギャップ）が形成される。この、プローブ保持装置２０１の構成については後述する。
【００２８】
加工プローブ１０１は研磨ヘッド１０２を備えている。研磨ヘッド１０２は、加工プローブ１０１の中心に設けられている。研磨ヘッド１０２は加工プローブ１０１から下方向に突出して設けられている。研磨ヘッド１０２はプローブ保持装置２０１の下面よりも下方向に突出している。研磨ヘッド１０２が対象物体３の突起欠陥３ａの位置になるよう、ステージ２が移動されている。そして、研磨ヘッド１０２を用いて突起欠陥３ａを研磨することにより、突起欠陥３ａを除去することができる。
【００２９】
加工プローブ１０１の構成について図３を用いて詳細に説明する。図３は加工プローブ１０１の構成を示す図である。加工プローブ１０１には研磨ヘッド１０２が取り付けられた支持部材１０６が設けられている。支持部材１０６には第１のリール１０４と第２のリール１０５とが取り付けられている。第１のリール１０４と第２のリール１０５の中間の下に研磨ヘッド１０２が配置される。第１のリール１０４及び第２のリール１０５は支持部材１０６に対して回転可能に取り付けられている。第１のリール１０４と第２のリール１０５とには研磨テープ１０３が装着されている。研磨テープ１０３は研磨ヘッド１０２を介して第１のリール１０４と第２のリール１０５に装着される。研磨テープ１０３は研磨ヘッド１０２の下面に接するように設けられている。研磨ヘッド１０２の下面は曲面となっている。また研磨テープ１０３の下面は粗面化されている。第１のリール１０４にモータを取り付ける。このモータを駆動させることにより、第１のリール１０４又は第２のリール１０５が矢印の方向に回転する。これにより、研磨テープが第２のリール１０５から研磨ヘッド１０２を介して第１のリール１０４に巻き取られる。すなわち、研磨テープ１０３が研磨ヘッド１０２の下面に沿って、矢印の方向に送り出される。
【００３０】
そして、図２に示すよう突起欠陥３ａの位置で研磨テープ１０３を送り出すことにより、突起欠陥３ａが研磨される。これにより、突起欠陥３ａを除去することができ、欠陥を修正することができる。なお、本発明に用いられる加工プローブ１０１は、上記の構成のものに限られるものではない。すなわち、既知の加工プローブであれば使用することができ、例えば、研磨ヘッドによって直接、突起欠陥３ａを研磨する加工プローブを用いることも可能である。もちろん、これ以外の加工プローブであっても使用することができる。
【００３１】
次に、プローブ保持装置２０１の構成について図４を用いて説明する。図４（ａ）はプローブ保持装置２０１の構成を示す下面図であり、図４（ｂ）はプローブ保持装置２０１の構成を示す側面図である。プローブ保持装置２０１は円板状のベースプレート２０４とベースプレート２０４の下面に取り付けられたエアパッド２０５を備えている。ベースプレート２０４の中央には円形の開口部２０８が設けられている。この開口部２０８に上記の加工プローブ１０１が挿入される。図４（ｂ）の点線に示すように、ベースプレート２０４の開口部２０８に対する内側面は段差が設けられている。すなわち、ベースプレート２０４の内側面の下側が内側に突出している。この突出している箇所に加工プローブ１０１を載置して固定する。これにより、ベースプレート２０４に加工プローブ１０１が取り付けられる。開口部２０８を介して図３に示す加工プローブ１０１が対象物体３側に露出する。
【００３２】
開口部２０８の周り４つのエアパッド２０５が設けられている。４つのエアパッド２０５は同一形状である。それぞれのエアパッド２０５は、開口部２０８の近傍を除いた扇状に形成されている。それぞれのエアパッド２０５の中心角は略９０°になっている。すなわち、エアパッド２０５の平面形状は２つの半径の９０度の円弧で囲まれた形状をしている。この４つのエアパッド２０５をベースプレート２０４の下面に対称に取り付けることによって、開口部２０８の外周の略全体にエアパッド２０５を設けることがきる。なお、エアパッド２０５の形状は図示したものに限られるものではない。例えば、下面が矩形状となっているものを用いることも可能である。
【００３３】
このエアパッド２０５には加工が容易であることから、例えば、アルミナ等のセラミックが用いられる。エアパッド２０５には吸引部２０２と噴出部２０３とが設けられている。噴出部２０３は空気を噴出する多数の微細な噴出孔から構成される。この噴出孔から気体が噴出し、エアパッド２０５が静圧浮上する。吸引部２０２には噴出部２０３を構成する噴出孔を囲うような溝が形成されている。エアパッド２０５に対応する形状に設けられた枠状の溝からエアが吸引される。このように、吸引部２０２を構成する溝の内部に設けられた複数の噴出孔により噴出部２０３が構成される。なお、噴出部２０３の構成は微細な噴出孔に限るものではなく、吸引部２０２の構成は溝状のものに限るものではない。エアパッド２０５の構成については、吸引部２０２と噴出部２０３が設けられているものであればよい。例えば、エアパッド２０５には特開平６−８５０４０号公報や特開２００２−１０６５６２号公報や特開２０００−１２０６８５号公報等に記載されているものを用いることができる。あるいは、細孔から噴出した空気の吸着面に沿った方向の流れによる、ベンチュリー効果を利用していたものであってもよい。もちろん、上記のエアパッド以外のものであってもよい。エアパッド２０５により保持することにより、研磨ヘッド１０２を除いて、加工プローブ１０１が非接触により対象物体上に保持される。よって、対象物体３の損傷を防ぐことができる。また、噴出部２０３を囲むように吸引部２０２を設けることによって、噴出部２０３からのエアの大半を吸引部２０２で吸引することができる。したがって、対象物体３上に気体が流れることがないため、ダストやパーティクルが対象物体３に付着するのを防ぐことができる。
【００３４】
それぞれのエアパッド２０５の側面には気体を吸引するための排気口２０６と気体を供給するための供給口２０７とが設けられている。供給口２０７はエアパッド２０５の内部において噴出部２０３と連通されている。すなわち、エアパッド２０５の内部に設けられた流路（図示せず）を介して供給口２０７と噴出部２０３とが接続される。これにより、エアパッド２０５の側面に設けられた供給口２０７に供給された気体がエアパッドの下面に設けられた噴出部２０３を構成する噴出孔から噴出される。なお、噴出部２０３を構成する噴出孔はエアパッド内部において連通されており、それぞれの噴出孔から同量の気体が噴出される。排気口２０６はエアパッド２０５の内部において、吸引部２０２と連通されている。すなわち、エアパッド２０５の内部に設けられた流路（図示せず）を介して排気口２０６と吸引部２０２とが接続される。排気口２０６からエアパッド２０５内部の気体を排気することによって、吸引部２０２から気体が吸引される。排気口２０６には外部の排気ポンプに取り付けられた配管が接続される。これにより、吸引部２０２から気体を吸引することができる。供給口２０７には、外部のエアタンクに取り付けられた配管が接続される。これにより、噴出部２０３から気体を噴出することができる。
【００３５】
次に、噴出部２０３により噴出される気体の噴出量と吸引部２０２から吸引される気体の吸引量を調整するための制御系の構成について図５を用いて説明する。図５は噴出量と吸引量を調整するための構成を示すブロック図である。排気ポンプ２１０は配管を介して吸引量調整手段２１１に接続されている。吸引量調整手段２１１からの配管はエアパッド２０５の排気口２０６に取り付けられる。これにより、排気ポンプ２１０とエアパッド２０５とが吸引量調整手段２１１を介して接続される。吸引量調整手段２１１はコンダクタンスを可変できるコンダクタンス可変バルブやコンダクタンス可変オリフィスを備えている。吸引量調整手段２１１は処理装置１２からの信号により排気口２０６と排気ポンプ２１０との間のコンダクタンスを変化させる。これにより、エアパッド２０５の吸引部２０２から吸引される気体の吸引量を制御することができる。
【００３６】
また、エアコンプレッサなどを備えたエアタンク２２０が配管を介して噴出量調整手段２２１と接続されている。噴出量調整手段２２１からの配管はエアパッド２０５の供給口２０７に接続される。これにより、エアタンク２２０とエアパッド２０５とが噴出量調整手段２２１を介して接続される。噴出量調整手段２２１はコンダクタンスを可変できるコンダクタンス可変バルブやコンダクタンス可変オリフィスを備えている。噴出量調整手段２２１は処理装置１２からの信号により供給口２０７とエアタンク２２０との間のコンダクタンスを変化させる。これにより、エアパッド２０５の噴出部２０３から噴出される気体の噴出量を制御することができる。なお、噴出される気体は空気にかぎらず、窒素など他の気体であってもよい。
【００３７】
なお、図４に示した４つのエアパッドを噴出量及び吸引量の少なくともいずれか一方を独立に制御できるようにすることが好ましい。これにより、対象物体３の表面に対して傾いて加工プローブが配置された場合でも、加工プローブ１０１を水平にすることができる。例えば、対向する２つのエアパッド２０５の噴出量又は吸引量を個別に調整して、２つのエアパッド２０５に対して差を設ける。これにより、加工プローブ１０１の傾きを調整することができる。さらに、加工プローブ１０１の重心位置が中心からずれている場合、重さの分布に応じて吸引量又は噴出量を調整することも可能である。なお、プローブ保持装置２０１に設けるエアパッドの数は、４つに限られるものではない。例えば、２つ以上エアパッド２０５を設けることにより、加工プローブ１０１の傾きを調整することができる。また、１つのエアパッド２０５内の噴出部２０３又は吸引部２０２を分離してもよい。なお、独立して制御しない場合は、一つのエアパッド２０５でもよい。
【００３８】
このエアパッド２０５を備えるプローブ保持装置２０１で加工プローブ１０１を保持することによって、対象物体３と加工プローブ１０１との距離が一定に保たれる。したがって、研磨ヘッド１０２が対象物体３に対して接近しすぎて、過研磨するのを防ぐことができる。これにより、対象物体３の損傷を防ぐことができる。また、対象物体３と研磨ヘッド１０２が離れすぎて、微小突起３ａが十分に研磨されなくなるのを防ぐことができる。これにより、対象物体３に付着した突起欠陥３ａを安定して除去することができる。また、噴出量調整手段２２１により噴出部２０３からの気体の噴出量を制御すること、あるいは、吸引量調整手段２１１により吸引量を制御することによって、容易にエアパッド２０５と対象物体３とのエアギャップを調整することができる。もちろん、噴出量及び吸引量の両方を調整してもよい。このように、対象物体３の突起欠陥３ａの研磨量を容易に調整することができる。気体の噴出量及び吸引量は、加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１の重量、噴出部２０３及び吸引部２０２の面積及び、設定するエアギャップなどを考慮して決定する。エアパッド２０５と基準面（対象物体の表面）との間隔は噴出部２０３から噴出される空気による反発力と吸引部２０２から吸引される空気による吸引力に自重による引力を加えた力との釣り合う場所で一定になる。従って、エアパッド２０５は対象物体３との間に微小隙間（エアギャップ）を有し浮上する。
【００３９】
さらに、エアパッド２０５を用いることにより、対象物体３の表面を平均化することができる。すなわち、対象物体３がカラーフィルタ基板などのパターン基板であるとすると、その表面に微細な凹凸が形成されている。対象物体３の凹凸面の高さは、エアパッドが設けられている領域で平均化される。エアパッド２０５のエアが噴出される領域は十分に広いため、対象物体３の凹部のみ、あるいは、凸部のみにエアが噴出されることはない。換言すると、対象物体３の凹部及び凸部の両方にエアが噴出されるため、凹凸面の高さが平均化される。また、エアパッド２０５のエアを吸引する領域も十分に広いため、同様に対象物体３の凹凸面の高さを平均化することができる。よって、対象物体３の微細な凹凸の影響を低減することができ、対象物体３とエアパッド２０５の下面との距離を一定にすることができる。
【００４０】
本実施の形態では、噴出部２０３のみならず、吸引部２０２を備えているため、剛性を向上することができる。すなわち、噴出部２０３でエアを噴出するのみでは、空中に浮上している状態で拘束力がなく、不安定になってしまう。例えば、外部からの力が加わると対象物体３と研磨ヘッド１０２との距離が容易に変化してしまう。すなわち、ステージ２等に衝撃が加わり、振動すると、対象物体３とエアパッド２０５との間のエアギャップが変化する。この場合、対象物体３と研磨ヘッド１０２とが近づきすぎてしまい、過研磨によって対象物体３が損傷してしまうおそれがある。本発明では、吸引部２０２で対象物体３とエアパッド２０５との間の空気を吸引している。すなわち、吸引部２０２により予圧を加えている。これにより、対象物体３とエアパッド２０５との隙間が小さくなり、上方からの圧縮力及び引張力に耐えられるようになる。これにより、剛性が高くなり、エアギャップを安定させることができる。よって、加工プローブ１０１による加工を安定して行なうことができる。
【００４１】
次に、加工プローブ１０１により加工を行うための手順について説明する。まず、図１に示した光学装置７によって突起欠陥３ａを検出する。そして、突起欠陥３ａが検出された位置を処理装置１２に記憶させておく。欠陥の検査が終了したら、処理装置１２はステージ２を駆動して、研磨装置８の位置に突起欠陥３ａを移動させる。そして、処理装置１２はステッピングモータ１１を駆動して、昇降機構９を動作させる。これにより、研磨装置８が下降する。研磨装置８には、加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１を落下しないようにするストッパーが設けられている。このストッパーにより加工プローブ１０１の位置が規制される。すなわち、加工プローブ１０１は、ストッパーで規制される位置より下方向に移動しないようになっている。従って、上記の加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１は研磨装置８の昇降機構の下降動作に従って下降する。これにより、対象物体３と加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１とが衝突するのを防ぐことができる。
【００４２】
ある一定の位置まで加工プローブ１０１を下降させたら、処理装置１２は噴出量調整手段２２１を制御して、エアパッド２０５からエアを噴出させる。このとき、噴出量は通常の研磨処理時よりも高くしておく。プローブ保持装置２０１からのエアの噴出により、加工プローブ１０１はストッパーから浮上する。したがって、研磨装置８の下方向の移動に、加工プローブ１０１が追従しなくなる。そして、ストッパーを加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１と緩衝しない位置まで下降させる。すなわち、昇降機構９の下降動作によって研磨装置８を下降させて、加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１とストッパーとを接触させないようにする。そして、噴出量を徐々に弱くし、さらに、供給量を徐々に高くして、プローブ保持装置２０１と対象物体３と距離を所定の距離にする。そして、供給量及び噴出量が一定になるように噴出量調整手段２２１と吸引量調整手段２１１を制御する。これにより、エアパッド２０５と対象物体３とが所定のエアギャップだけ浮上した状態で保持される。そして、研磨テープ１０３を送り出して、突起欠陥３ａを研磨する。突起欠陥３ａはエアギャップに応じた研磨量だけ研磨され、突起欠陥３ａを修正することができる。エアギャップを調整することにより、突起欠陥３ａの研磨される部分の高さを容易に制御することができ、安定した欠陥修正を行うことができる。このように、本実施の形態では、研磨時において研磨装置８及び支持レール６から加工プローブ１０１を解放した状態で、研磨オペレーションを行なっている。これにより、対象物体３が大型化して、支持レール６等が大きくなった場合でも、振動による影響を低減することができる。
【００４３】
突起欠陥３ａの修正が終了したら、研磨装置８が別の突起欠陥３ａの位置となるようステージ２を移動する。ステージ２を移動するときは、対象物体３の表面が損傷しないように研磨装置８を上昇させておいてもよい。あるいは、噴出量を高くして、対象物体３と研磨ヘッド１０２の距離を離してもよい。ステージ２を移動させることにより、研磨装置８を水平方向に移動させるための駆動機構が不要となる。これにより、装置構成を簡素化することができ、コストダウンを図ることができる。なお、研磨装置８に対する対象物体３の移動はステージ２による移動に限られるものではない。例えば、研磨装置８を支持レール６に対してスライド可能に設けることにより、研磨装置８を支持レール６が設けられている方向に沿って移動させることが可能である。さらに支持レール６を支柱５に対して移動可能に設けることによって、対象物体３上の研磨装置８を移動させることができる。このように研磨装置８を移動可能に設けることによって、研磨装置８と対象物体３との相対位置を移動させることができる。なお、同様に光学装置７を移動可能に設けてもよい。
【００４４】
なお、上記の説明では、加工プローブ１０１の位置の規制をストッパーによっておこなったが、これに限るものではない。例えば、研磨装置８に加工プローブ１０１及びプローブ保持装置２０１を保持状態及び解放状態にする保持解放機構を設けてもよい。そして、研磨中は加工プローブ１０１及び及びプローブ保持装置２０１を解放状態とすればよい。また、研磨装置８にガイドを設け、加工プローブ１０１を水平方向に位置決めしてもよい。例えば、加工プローブ１０１又はプローブ保持装置２０１の外周にガイドを設けることによって、加工プローブ１０１を位置決めすることができる。この場合、加工プローブ１０１の上下方向の位置は移動可能な状態となるが、水平方向の位置は研磨装置８に対して固定された状態となる。これにより、加工プローブ１０１が振動などによって水平方向にずれることがなくなるため、安定して欠陥を修正することができる。このように、吸引部を有する静圧エアパッドを用いて加工プローブを保持することにより、安定した加工を行なうことができる。
発明の実施の形態２．
【００４５】
本実施の形態にかかるプローブ及びプローブ保持装置について図６を用いて説明する。図６は本実施の形態にかかるプローブ及びプローブ保持装置の構成を示す側面断面図である。実施の形態１では加工プローブを保持したが、本実施の形態では測定プローブ１１０を保持している。すなわち、測定プローブ１１０を有する測定装置に実施の形態１で示したプローブ保持装置２０１を用いている。換言すると、実施の形態１と同様のプローブ保持装置２０１によって本実施の形態にかかる測定装置の測定プローブ１１０が保持されている。従って、実施の形態１で説明した構成については、同様の構成を用いることができるため説明を省略する。
【００４６】
測定プローブ１１０の下面には、接触式のプローブヘッド１１１が設けられている。このプローブヘッド１１１を対象物体３に接触させて測定を行う。プローブヘッド１１１は例えば、走査型トンネル顕微鏡（ＳＰＭ）や原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）等の走査型プローブ顕微鏡のプローブヘッド１１１である。さらに、線形可変差動変圧器（ＬＶＤＴ）に用いられる差動プローブや段差測定用プローブや膜厚測定用プローブのプローブヘッドであってもよい。もちろん、プローブ保持装置２０１は、上記のプローブに限らず、様々な測定プローブを保持することができる。そしてのプローブヘッド１１１は図４に示した開口部２０８によって、対象物体３側に露出している。プローブヘッド１１１は、プローブ保持装置２０１の下面から突出している。これにより、エアパッド２０５と対象物体３との間にエアギャップを形成するよう静圧浮上させた場合でも、対象物体３とプローブヘッド１１１とが接触する。
【００４７】
ここで、測定プローブ１１０の内部に圧電体などを配設し、プローブヘッド１１１を伸縮自在及び走査自在に設ける。例えば、測定プローブ１１０を走査型プローブ顕微鏡のプローブとした場合、測定プローブ１１０を水平方向に走査して、表面形状の測定を行なう。この場合、図１で示した研磨装置８の代わりに測定プローブを有する測定装置を配設する。そして、測定プローブ１１０内にプローブヘッドを水平方向の位置を規制するガイド及び、水平方向に走査する走査手段を設けておく。これにより、プローブヘッドを走査することができる。また、測定プローブ１１０に対してプローブヘッド１１１を上下方向に移動可能に設けてもよい。
【００４８】
測定プローブ１１０は実施の形態１と同様に静圧エアパッドによって保持されているため、対象物体３を損傷するのを防ぐことができる。したがって、加工プローブ１１０と対象物体３との間の距離を一定にすることができる。これにより、安定した測定を行うことができる。なお、本発明によって保持されるプローブは上述した測定プローブ１１０及び加工プローブ１０１に限られるものではない。上記のプローブ保持装置２０１によってプローブを保持することにより、外部の振動等があった場合でも、対象物体３に対して安定したオペレーションを実行することができる。さらに、上記のプローブ保持装置２０１によって、接触式のプローブを保持することによって、対象物体３の損傷を防ぐことができる。
発明の実施の形態３．
【００４９】
本実施の形態にかかるプローブ保持装置について図７を用いて説明する。本実施の形態では、上記のプローブ保持装置２０１によって、干渉計の参照面となる参照物体１２１（リファレンスミラー）を保持している。すなわち、本実施の形態では参照物体１２１が干渉測定用の測定プローブ（光学プローブ）となる。ここでは、参照物体１２１として透明なガラス板を用いた例について説明する。実施の形態１と同様のプローブ保持装置２０１によって本実施の形態にかかる光学装置の参照物体１２１が保持されている。実施の形態１で説明した構成については、同様の構成を用いることができるため説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態では、干渉光学系を用いた光学装置に対して上記のプローブ保持装置２０１を用いている。対象物体３の上にはプローブ保持装置２０１によって保持された参照物体１２１が設けられている。参照物体１２１の上には光学装置の対物レンズ１３１が配設されている。対物レンズ１３１は２本の干渉ビームの一方を対象物体３に集光し、他方を参照物体１２１に集光する。例えば、所定の干渉光学系により、互いに可干渉性を有する２本の干渉ビームを発生させる。そして、そのうちの一方を測定光１３２とし、他方を参照光１３３として、対物レンズ１３１に入射させる。ここで、測定光１３２と参照光１３３との焦点位置を光軸方向にそってずらすよう、干渉光学系の中のレンズ等の光学部材を配置している。そして、対物レンズ１３１は測定光１３２を対象物体３の表面に集光し、参照光１３３を参照物体１２１の下面に集光する。これらの面の反射光を干渉光学系の中で合成して、干渉測定を行う。干渉測定では、対象物体３の表面で反射した測定光１３２と、参照物体１２１の対象物体３側の面で反射した参照光１３３との位相差に基づいて対象物体３の表面形状を測定する。さらに、干渉ビームを走査して、対象物体３の３次元形状の干渉測定を行う。上記の干渉光学系は例えば、図１で示した光学装置７のように取り付けてもよい。
【００５１】
本実施の形態では、プローブ保持装置２０１により干渉光学系における参照物体１２１を対象物体３の上に保持している。このように、参照物体１２１を保持することによって、参照物体１２１と対象物体３との間の距離を一定にすることができる。よって、干渉測定を安定して行なうことができる。また、参照物体１２１が対象物体に対して傾いていた場合でも、複数のエアパッド２０５を独立に制御することにより、傾きを補正することができる。なお、参照物体以外の光学素子をプローブとして、上記のプローブ保持装置２０１によって保持してもよい。光学素子としてはレンズ、ミラー、プリズム、フィルター、回折格子などを用いることができる。
発明の実施の形態４．
【００５２】
本実施の形態では、光学装置の対物レンズを上記のプローブ保持装置により保持している。すなわち、対物レンズを測定プローブ（光学プローブ）として、プローブ保持装置により保持している。本実施の形態にかかる光学装置の構成について図８を用いて説明する。なお、実施の形態１と同様のプローブ保持装置２０１によって本実施の形態にかかる光学装置の対物レンズ３０５が保持されている。従って、実施の形態１で説明した構成については、同様の構成を用いることができるため説明を省略する。
【００５３】
光学装置３００は光源３０１と、レンズ３０２と、レンズ３０３と、ビームスプリッタ３０４と、対物レンズ３０５と、レンズ３０６と、検出器３０７とを備えている。光源３０１は例えば、レーザ光源であり、ステージ２上の対象物体３を照明する照明光を出射する。光源３０１はレンズ３０２及びレンズ３０３に入射する。レンズ３０２及びレンズ３０３はビームエキスパンダであり、光源３０１からの光ビームの径を拡大して出射する。また、レンズ３０２及びレンズ３０３によって光源からの光ビームは平行光束になってビームスプリッタ３０４に出射する。ビームスプリッタ３０４は入射した光ビームのうちの一部を対物レンズ３０５の方向に反射する。ビームスプリッタ３０４によって反射された平行光束は、対物レンズ３０５で対象物体３の表面に集光される。そして、対象物体３で反射された反射光の一部は対物レンズ３０５及びビームスプリッタ３０４を通過してレンズ３０６に入射する。レンズ３０６は入射した反射光を検出器３０７の受光面に結像する。検出器３０７はＣＣＤカメラなどの撮像素子であり、対象物体３の像を撮像する。これらの光学系は図１で示した光学装置７のように取り付けてもよい。光学系の構成は図８に図示したもの限るものではない。さらに、光ビームを走査する走査手段を設けてもよい。
【００５４】
ここで、対物レンズ３０５は上記のプローブ保持装置２０１によって対象物体３の上に保持されている。この対物レンズ３０５及びプローブ保持装置２０１の構成について図９を用いて説明する。図９に示すように対象物体３の上に配設された対物レンズ３０５は実施の形態１と同様のプローブ保持装置２０１によって保持されている。したがって、対象物体３と対物レンズ３０５との距離は一定に保たれる。これにより、安定した撮像及び観察を行なうことができる。さらに、対物レンズ３０５に平行な照明光を入射させると常に対象物体３の表面に集光される。すなわち、プローブ保持装置２０１によって対物レンズ３０５を保持することで。光学装置３００はオートフォーカス機能を有することになる。したがって、オートフォーカスのためのサーボループ系が不要となり、簡易な構成でオートフォーカス機能を実現することができる。このように、対物レンズ３０５をプローブとしてプローブ保持装置で保持することによって、安定した観察、撮像を行なうことができる。
【００５５】
なお、対物レンズ３０５は水平方向に対して位置を規制することが好ましい。すなわち、光軸がずれないように、対物レンズ３０５の水平方向の位置を位置決めすることが好ましい。対物レンズ３０５を水平方向に対して位置決めするための構成について図１０を用いて説明する。図１０（ａ）は対物レンズ３０５の水平方向の位置を位置決めする位置決め機構の構成を示す上面図であり、図１０（ｂ）はその側面断面図である。
【００５６】
対物レンズ３０５の側面には２つのレール３２１が取り付けられている。レール３２１は対物レンズ３０５の対向する位置にそれぞれ設けられている。さらに、このレール３２１と対向するようにレール３２２が設けられている。すなわち、２つのレール３２１の外側にはそれぞれレール３２２が対向するように設けられている。レール３２２は上記の光学系に固定されている。すなわち、レール３２２の上部がレンズ３０６やビームスプリッタ３０４等を有する光学系に固定されている。レール３２１とレール３２２の間には複数のボール３２３が配設されている。すなわち、ボール３２３はレール３２１とレール３２２との間に挟持される。レール３２１とレール３２２とのボール側の面はボールを挟持するようにくの字状の設けられている。ボール３２３はレール３２１とレール３２２とに接している。したがって、対物レンズ３０５は水平方向に対して位置決めされる。一方、ボールが回転することによって、レール３２１がレール３２２に対して上下にスライドする。よって、対物レンズ３０５は上下方向に移動可能に設けられ、プローブ保持装置２０１を静圧浮上させることができる。また、レール３２２はＬ字形に設けられている。すなわち、レール３２２の下部は内側に９０°屈曲しており、内側に屈曲した部分はレール３２１まで延設されている。レール３２１は内側に屈曲した部分までしか下がることができないため、屈曲した部分の内側がストッパーとなる。このような位置決め機構により、対物レンズ３０５が上下方向に移動可能に設けられた状態で、水平方向に固定される。
【００５７】
なお、位置決め機構は上記の構成に限るものではない。例えば、図１１に示す構成のものを用いることも可能である。図１１は他の構成の位置決め機構を示す側面断面図である。図１１に示す位置決め機構では、レール３２２の側面に開口部３２２ａが設けられている。すなわち、レール３２２に、レール３２１の側面にエアを噴出するための開口部３２２ａを設けている。外部から開口部３２２ａにエアを供給し、レール３２１の側面に対してエアを噴出する。この開口部３２２ａを対物レンズ３０５の両側に設けておくことによって、対物レンズ３０５が水平方向に位置決めされる。なお、開口部３２２ａは対物レンズ３０５の外周に対して３箇所以上設けることが好ましい。これにより、対物レンズ３０５がＸＹ方向に対して位置決めされる。なお、図１０及び図１１に示した位置決め機構は上記の実施の形態１〜実施の形態３について用いてもよい。また、位置決め機構は上記の構成のものに限られるものではない。このように位置決め機構を設けることによって、光軸がずれるのを防ぐことができるため、安定した観察及び測定を行うことができる。
【００５８】
なお、本発明において、対象物体の上に配置されるプローブは加工プローブ、測定プローブ以外のプローブであってもよい。ここでプローブとは、対象物体上に配置され、対象物体に対する様々なオペレーションに供される部材のことを示す。プローブは、先端がとがった針状の部材に限定されず、例えば、対物レンズやミラーやフィルターなどの光学素子も含まれる。また、非接触式のプローブでも接触式のプローブでもよい。接触式のプローブを保持することによって、対象物体の損傷を防ぐことができる。本発明によれば、静圧エアパッドをプローブの支持具として用いているため、プローブと対象物体との距離を一定に保つことができる。これにより、加工、測定、検査、修正、検出などの様々なオペレーションを正確に行なうことができる。
【００５９】
また、本発明では、対象物体３の表面に凹凸が設けられていた場合でも、エアパッド２０５によって凹凸が平均化される。したがった、本発明にかかる各装置は、カラーフィルタ基板やフォトマスクなどのパターン基板に対してオペレーションを行なう装置に好適である。さらに、対象物体３やステージ２が振動している場合でも、プローブ保持装置２０１のエアパッド２０５が振動に追従する。これにより、プローブと対象物体３とを一定の間隔に保つことができ、正確にオペレーションを行なうことができる。さらに、エアパッド２０５は対象物体に対して静圧浮上しているため、対象物体が損傷するのを防ぐことができる。
発明の実施の形態５．
【００６０】
本実施の形態にかかる表面形状測定装置の構成について図１２を用いて説明する。図１２は本実施の形態の表面形状測定装置４００の構成を示す図である。本実施の形態にかかる表面形状測定装置４００にはレーザ走査コンフォーカル光学系が用いられている。そして、合焦点位置となるよう対物レンズの位置を変えて、対象物体の観察を行っている。表面形状測定装置４００は光源４０１とビームエキスパンダ４０２と、ビームスプリッタ４０３と、Ｘガルバノミラー４０４と、Ｙガルバノミラー４０５と、リレーレンズ４０６と、対物レンズ４０７と、レンズ４０８と、ピンホール４０９と、検出器４１０とを備えている。
【００６１】
光源４０１は例えば、レーザ光源などの点光源である。光源４０１の光ビームは２枚のレンズにより構成されるビームエキスパンダ４０２によって拡大される。ビームエキスパンダー４０２によってビーム径が拡大された光ビームの一部はビームスプリッタ４０３によりＸガルバノミラー４０４の方向に反射される。ビームスプリッタ４０３からの光ビームはＸガルバノミラー４０４及びＹガルバノミラー４０５によって反射され、リレーレンズ４０６に入射する。光ビームは２枚のリレーレンズ４０６によってリレーされ、対物レンズ４０７に入射する。対物レンズ４０７は対象物体３上に光ビームを集光する。なお、本実施の形態では対物レンズ４０７はプローブ保持装置２０１に取り付けられておらず、コンフォーカル光学系に取り付けられている。
【００６２】
対象物体３で反射された反射光は対物レンズ４０７及びリレーレンズ４０６を介して、Ｙガルバノミラー４０５に入射する。Ｙガルバノミラー４０５に入射した反射光はＹガルバノミラー４０５及びＸガルバノミラー４０４で反射され、ビームスプリッタ４０３に入射する。ビームスプリッタ４０３に入射した反射光の一部は、ビームスプリッタ４０３を透過して、レンズ４０８に入射する。反射光はレンズ４０８によりピンホール４０９上に集光する。ピンホール４０９を通過した反射光は検出器４１０で検出される。検出器４１０はフォトダイオードなどの光検出器である。対物レンズ３の集光面以外からの反射光は、ピンホール４０９によって除去される。
【００６３】
Ｘガルバノミラー４０４はＸ方向に光ビームを走査し、Ｙガルバノミラー４０５はＹ方向に光ビームを走査する。このＸＹのガルバノミラーによって光ビームがラスタスキャンされる。すなわち、Ｘガルバノミラー４０４でＸ方向に１ライン走査した後、ＹガルバノミラーでＹ方向に光ビームを所定の角度だけ偏向する。そして、次の１ラインをＸガルバノミラー４０４で走査する。これを繰り返しラスタスキャンする。なお、ＸＹの走査はラスタスキャンに限らず、ジグザグスキャンであってもよい。
【００６４】
ここで、点光源である光源４０１と対象物体３とは互いに共役な関係になっており、対象物体３とピンホール４０９とは互いに共役な関係になっている。これにより、コンフォーカル光学系を構成することができる。ＸＹ走査中、対象物体３が合焦点位置となっている状態で反射光の検出が行なわれる。コンフォーカル光学系を用いているため、ピンホール４０９を通過する反射光の光量が最も高くなる位置が合焦点位置となる。したがって、検出器４１０の出力信号が最も大きくなるように対物レンズ４０７と対象物体３との距離を変化させる。このように、合焦点位置で観察を行なうよう、対象物体３と対物レンズ４０７との距離を変位させながら光を検出する。そのため、鉛直方向（Ｚ方向）に駆動するための鉛直方向駆動機構が、対物レンズ４０７には設けられている。合焦点位置における対物レンズ４０７の鉛直方向の位置によって、対象物体３の表面形状を測定することができる。すなわち、光ビームを走査しながら、対物レンズ４０７を合焦点位置に移動したときにおける、対物レンズ４０７の位置の変位が対象物体３の表面形状となる。さらに、対物レンズ４０７には、その鉛直方向の位置を測定する測定スケール４１３が設けられている。この測長スケール４１３によって、合焦点位置における対物レンズ４０７の高さを測定することができる。
【００６５】
しかしながら、対象物体３が振動している場合や、対物レンズ４０７を含む光学系が振動している場合、合焦点位置における対物レンズ４０７と対象物体３の間隔が振動によって、ずれてしまう。すなわち、鉛直方向駆動機構における対物レンズ４０７の位置には、振動による位置のずれが含まれていない。したがって、対物レンズ４０７から対象物体３の表面までの距離を正確に測定できない。本実施の形態では、振動を考慮して形状の測定を行っている。このための構成について以下に説明する。
【００６６】
本実施の形態では、上記のエアパッド２０５を利用して、対物レンズ４０７と対象物体３との距離を正確に測定する。そして、この測定した距離に基づいて、コンフォーカル光学系での合焦点位置における対物レンズ４０７と対象物体３との間隔を補正することによって、対象物体３の表面形状を測定する。この表面形状を測定するための構成に付いて図１３を用いて説明する。図１３は上記のプローブ保持装置をプローブターゲット４１２として用いて、対象物体３の表面形状を測定するための構成を示す側面断面図である。
【００６７】
本実施の形態では、プローブターゲット４１２、すなわち、単体で対象物体３上に静圧浮上している。対物レンズ４０７は、プローブターゲット４１２と関係なく、上下方向に移動する。すなわち、プローブターゲット４１２は、対物レンズ４０７の動作に追従していない。ここで、対物レンズ４０７は、鏡基に固定された測長スケール４１３の検出信号に基づいて移動している。従って、対物レンズ４０７は、鏡基に対して上下に移動する。
【００６８】
対物レンズ４０７の側面にはギャップセンサ４１１が設けられている。ギャップセンサ４１１は静電容量センサや光学センサを備えており、プローブターゲット４１２の上面とのギャップを測定する。ギャップセンサ４１１は対物レンズ４０７に取り付けられている。したがって、ギャップセンサ４１１の測定値と測長スケール４１３の測定値と差が、対象物体３と対物レンズ４０７の変位を示している。
【００６９】
このギャップセンサ４１１と測長スケール４１３の測定値により対物レンズ４０７と対象物体３との間隔を算出することができる。すなわち、ギャップセンサ４１１の測定値に、エアギャップとプローブターゲット４１２の高さ及び測長スケール４１３の読み値などを考慮した値が、対物レンズ４０７と対象物体３との間隔となる。対物レンズ４０７と対象物体３との間隔によって、合焦点位置における対物レンズの上下方向の位置の変位を補正する。すなわち、鉛直方向駆動機構で対物レンズ４０７を移動して合焦点位置にした場合の、鉛直方向駆動機構における対物レンズ４０７の高さをギャップセンサ４１１の測定値で補正する。これにより、対象物体３や光学系の振動を考慮した対象物体３の表面形状を測定することができる。すなわち、振動している場合であっても、正確に表面形状を測定することができる。
【００７０】
なお、上記の補正を行うためのギャップセンサ４１１による測定のサンプリングは、振動の周期よりも十分速くすることが好ましい。例えば、Ｘガルバノミラーでの１走査ライン毎に測定を行うようにしてもよい。また、ギャップセンサ４１１を取り付ける箇所は、対物レンズに限らず、エアパッド２０５やプローブターゲット４１２でもよい。また、ギャップセンサ４１１を３つ以上取り付けるようにしてもよい。この場合、３つのギャップセンサ４１１の測定値の平均値に基づいて補正を行う。これにより、エアパッドが傾いている場合でも、高さ方向のギャップを平均化することができるため、より正確に補正を行うことができる。
【００７１】
なお、上記の表面形状の測定では、コンフォーカル光学系における観察中に補正を行うことができるというメリットを有する。さらに、３次元スライス断層画像を撮像中に上記の補正を行うことによって、より正確な測定を行うことができる。このように、表面形状測定装置４００は、対象物体３上に静圧浮上するエアパッド２０５と、対象物体３とエアパッド２０５との鉛直方向の間隔を測定するギャップセンサとを備えている。そして、ギャップセンサの測定値によって、鉛直方向駆動機構における対物レンズ４０７の位置を補正する。これにより、正確な測定を行うことができる。また、エアパッド２０５によって、対象物体の凹凸が平均化されるため、対象物体３がカラーフィルタ基板などのパターン基板であっても正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる欠陥修正装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる欠陥修正装置の加工プローブ周辺の構成を示す側面断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる欠陥修正装置の加工ヘッドの構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１にかかるプローブ保持装置の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１にかかるプローブ保持装置の制御系の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２にかかる測定装置の測定プローブ周辺の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３にかかる光学装置の参照物体周辺の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかる光学装置の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態４にかかる光学装置の対物レンズ周辺の構成を示す側面断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４にかかる光学装置に用いられる位置決め機構の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施の形態４にかかる光学装置に用いられる位置決め機構の別の構成を示す側面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５にかかる表面形状測定装置の構成を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態５にかかる表面形状測定装置において、対物レンズの位置を補正するための構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７３】
１  基台、２  ステージ、３  対象物体、４  駆動回路、５  支柱、６  支持レール、
７  光学装置、８  研磨装置、９  昇降機構、１０  モータ制御回路、１２  処理装置、
１００  欠陥修正装置、１０１  加工プローブ、１０２  研磨ヘッド、
１０３  研磨テープ、１０４  第１のリール、１０５  第２のリール、
１０６  支持部材１１０  加工プローブ、１１１  プローブヘッド、１２１  参照物体、
１３１  対物レンズ、１３２  測定光、１３３  参照光
２０１  プローブ保持装置、２０２  吸引部、２０３  噴出部、
２０４  ベースプレート、２０５  エアパッド、２０６  排気口、２０７  供給口、
２０８  開口部、２１０  排気ポンプ、２１１  吸引量調整手段、２２０  エアタンク、２２１  噴出量調整手段、
３００  光学装置、３０１  光源、３０２  レンズ、３０３  レンズ、
３０４  ビームスプリッタ、３０５  対物レンズ、３０６  レンズ、３０７  検出器、
３２１  レール、３２２  レール、３２３  ボール、
４００  表面形状測定装置、４０１  光源、４０２  ビームエキスパンダ、
４０３  ビームスプリッタ、４０４  Ｘガルバノミラー、４０５  Ｙガルバノミラー、
４０６  リレーレンズ、４０７  対物レンズ、４０８  レンズ、
４０９  ピンホール、４１０  検出器、４１１  ギャップセンサ、
４１２  プローブターゲット、４１３  測長スケール
【図１】
2006284435.tif 000003
【図２】
2006284435.tif 000004
【図３】
2006284435.tif 000005
【図４】
2006284435.tif 000006
【図５】
2006284435.tif 000007
【図６】
2006284435.tif 000008
【図７】
2006284435.tif 000009
【図８】
2006284435.tif 000010
【図９】
2006284435.tif 000011
【図１０】
2006284435.tif 000012
【図１１】
2006284435.tif 000013
【図１２】
2006284435.tif 000014
【図１３】
2006284435.tif 000015