CN100501322C

CN100501322C - 表面性状测定装置

Info

Publication number: CN100501322C
Application number: CNB2005101171893A
Authority: CN
Inventors: 日高和彦
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2004-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2009-06-17
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: JP4423168B2; EP1653477A3; EP1653477A2; JP2006132971A; CN1769837A; EP1653477B1; US7319528B2; US20060109480A1

Abstract

一种表面性状测定装置，其具有近场测定机构(30)，该近场测定机构(30)具有：近场探针(33)，其在受到激光照射时在顶端部形成近场光；激光源(35)，其发射出照射在该近场探针上的激光；光子检测器(38)，其检测近场探针与被测定物(1)接近时所产生的近场光的散射效果；驱动器(32)，其使近场探针和被测定物朝向彼此接近、离开的方向位移，该表面性状测定装置还具有激光测长机构(20)，该激光测长机构(20)利用激光来测定基准面(24)与位于近场探针的顶端部附近的被测定物之间的相对距离，或者基准位置与近场探针之间的相对距离。

Description

表面性状测定装置

技术领域

本发明涉及一种表面性状测定装置。更详细地说，是涉及一种利用近场光(Evanescent Light：瞬逝光)来测定被测定物的表面性状等的表面性状测定装置。

背景技术

以往，作为利用近场光(瞬逝光)来测定被测定物的表面性状等的表面性状测定装置，公知的有例如日本特开平9-243649号公报所公开的光学显微镜。

该装置具有：光波导探针，其顶端具有口径为波长以下的微小开口部；近场光发光机构，其在试样表面产生近场光；近场光检测机构，在光波导探针接近试样表面附近时，该近场光检测机构对被光波导探针的顶端散射的近场光的散射光进行集光来对其进行检测。

当使光波导探针接近试样表面附近时，产生于试样表面的近场光被光波导探针的顶端散射，利用近场光检测机构对该散射光进行检测。控制试样与探针的距离，即，使探针相对于试样上下移动，使得试样与探针均发生移动而使探针沿试样表面扫描，并保持散射光的强度恒定，这样，探针顶端被保持在距试样面恒定的距离的状态，因此通过测出探针的上下移动量，能够得知试样的表面形状。

以往，在利用近场光的光学显微镜中，为了得到距离信息，需要预先掌握从检测器顶端的探针到被测定物(试样)的距离与随该距离而变化的检测信息之间的关系，具体而言是与近场光的散射光光量之间的关系。然而它们之间的关系对被测定物的材质依存性较高，因此，要在考虑了这些材质依存性的情况下事先掌握这些关系，是极为繁杂和困难的事情。

作为解决该课题的方法，人们想到采用激光干涉计等其他计量装置来进行随时校正。

然而，采用这种方法，则由于必须要将计量装置的机械、光学元件等配置在与近场光学显微镜分开的位置上，所以会产生时间、空间上的校正不准确的问题，尤其是空间上的不准确对于对被测定物进行纳米单位的长度测量的近场光学显微镜而言，是一个严重的问题。

即，计量装置的测长位置与近场光学显微镜所进行的测长位置在性状上的差异之影响较大，或者在为解决此问题而将计量装置移动到近场光学显微镜的测长位置上时，该移动时所产生的移动轴的不准确的影响较大，这样，移动距离长的结构则很可能出现亚微米级的不准确。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种可进行高精度校正的表面性状测定装置。

本发明的表面性状测定装置具有近场测定机构，该近场测定机构具有：近场探针，其在被激光照射时在顶端部形成近场光；激光源，其发射向该近场探针照射的激光；检测元件，其检测上述近场探针与被测定物接近时所产生的近场光的散射效果；驱动器，其使上述近场探针和被测定物朝向彼此接近、离开方向移动，其中，该表面性状测定装置具有激光测长机构，该激光测长机构利用激光来测定基准位置与位于上述近场探针的顶端部附近的被测定物之间的相对距离，或者基准位置与上述近场探针之间的相对距离，该表面性状测定装置还具有校正机构，该校正机构可参照上述激光测长机构所测得的相对距离信息，将上述近场测定机构的驱动器的驱动量变换成距离信息。

在该结构中，使被测定物和近场探针相对移动，以便使得被测定物的测定位置呈与近场探针相对状。在该状态下，由激光测长机构和近场测定机构进行测定。

首先，在由激光测长机构所进行的测定中，用激光来测定例如基准位置与位于近场探针的顶端部附近的被测定物之间的相对距离。或者测定基准位置与近场探针之间的相对距离。

在由近场测定机构所进行的测定中，当激光照射在近场探针时，在近场探针的顶端部形成近场光。在该状态下，使驱动器进行驱动，使例如近场探针接近被测定物时，被测定物使得形成于近场探针顶端部的近场光发生散射，通过检测元件对此时的散射光进行检测。使驱动器保持驱动，直到检测元件的输出变成预先设定的一个定值。即，使近场探针朝向与被测定物接近的方向移动，以便使得近场探针与被测定物之间的相对距离成为一个定值。

如此，在使近场测定机构的近场探针与被测定物之间的相对位置发生了变化的各位置上，在由激光测长机构和近场测定机构进行了测定之后，以由激光测长机构测得的基准位置与近场探针的顶端部附近的被测定物之间的相对距离，或者基准位置与近场探针之间的相对距离为基准，来校正近场测定机构的驱动器的驱动量。即，由于以激光测长机构测得的基准位置与被测定物或近场探针之间的相对距离为基准来校正驱动器的驱动量，所以能够进行高精度的校正。

另外，近场测定机构所进行的测定与激光测长机构所进行的测定既可以同时进行，也可以在不同时间进行。即，由近场测定机构与激光测长机构同时、或在不同时刻对被测定物的大致同一位置进行测定，根据由激光测长机构的测定所得到的距离信息，来对近场测定机构的驱动器的驱动量进行校正，因此可不受被测定物的材质依存性的影响，从而可进行高精度的校正。

在这里，只要近场探针可在顶端部形成近场光，无论是什么结构都可以。例如在顶端部形成微小开口，从该开口漏出的光形成近场光区域的结构；或者通过使光照射悬臂式探针的顶端部，在该顶端部形成近场光区域的结构等，任一种都可以。

另外，由于具有校正机构，该校正机构可参照激光测长机构所测得的相对距离，即基准位置与被测定物的激光照射部位或近场探针之间的相对距离，将近场测定机构的驱动器的驱动量变换成距离信息，所以能够自动进行近场测定机构的校正。

另外，在本发明的表面形状测定装置中，优选上述激光测长机构是激光测长干涉计，其将上述激光分成两束，使一方的激光照射上述近场探针的顶端部附近的被测定物，并使另一方的激光照射作为上述基准位置的参照面，根据来自上述被测定物的反射光与来自上述参照面的反射光的干涉光来测定基准位置与被测定物的激光照射部位之间的相对距离。

根据该结构，采用激光测长干涉计，能够高精度地测定基准位置与被测定物的激光照射部位或者近场探针之间的相对距离信息。

另外，在本发明的表面形状测定装置中，优选上述激光光源发射具有波长λ1的激光，上述激光测长机构采用具有小于波长λ1的波长λ2的激光，上述近场探针具有供来自上述激光光源和激光测长机构的激光输入的开口，该开口的口径形成为直径大于上述波长λ2且小于上述波长λ1。

根据该结构，来自激光光源的激光无法通过近场探针的开口，而在开口附近形成近场光。另一方面，由于激光测长机构的激光经过近场探针的开口而照射在被测定物上，所以可由激光测长机构测出基准位置与被测定物的激光照射部位之间的相对距离。即，由于用激光测长机构来测定位于近场探针的顶端部正下方的被测定物，所以可进行高精度的校正。而且由于激光测长机构使激光经过开口后进行测定，所以具有可排除来自激光照射部位以外的漫反射所引起的干扰这一优点。

另外，本发明的表面性状测定装置最好具有：相对移动机构，该相对移动机构用于使上述近场探针与被测定物均发生移动，从而使近场探针沿被测定物表面相对移动；驱动控制机构，该驱动控制机构用于使上述驱动器进行驱动，以便使上述检测元件的输出成为一个定值。

根据该结构，在进行了上述校正作业之后，若一边使驱动器驱动一边进行测定，以便使得近场探针和被测定物在彼此接近的状态下均发生移动，从而使近场探针沿被测定物表面相对移动，并且使近场测定机构的检测元件的输出为一个定值，则可以高精度地对被测定物的表面形状进行二维或三维测定。

另外，在本发明的表面形状测定装置中，最好使上述近场测定机构的朝向上述近场探针照射的激光的光轴与上述激光测长机构的朝向上述近场探针照射的激光的光轴位于同一轴上。

根据该结构，由于将近场测定机构的朝向近场探针照射的激光的光轴与激光测长机构的朝向近场探针照射的激光的光轴配置在同一轴上，所以能够使装置紧凑。

另外，在本发明的表面形状测定装置中，优选上述近场探针具有第1支承体、与该第1支承体接合的第2支承体、配置于该第1、第2支承体之间的压电元件、配置于第2支承体上与该压电元件相反一侧表面上的平衡器；上述第1支承体具有第1支承部和探针头，该第1支承部具有内部空间，从该第1支承部上的等角度配置位置朝向中央延伸有多根梁，上述探针头通过该多根梁而被支承于上述第1支承部的内部空间中央，且上述探针头在顶端具有形成上述近场光的开口；上述第2支承体具有第2支承部和环状的保持部，该第2支承部与上述第1支承部接合并且具有内部空间，从该第2支承部上的等角度配置位置朝向中央延伸有多根梁，上述保持部通过该多根梁而被支承于上述第2支承部的内部空间中央；上述压电元件配置于上述第1支承体的探针头与上述第2支承体的保持部之间，且呈以贯穿上述第1、第2支承体中央的轴为中心的圆筒状，上述压电元件沿其轴向振动；上述平衡器为与上述压电元件同轴配置的圆筒形，且质量与上述探针头的质量等同。

根据该结构，当使压电元件振动时，近场探针即沿轴向振动。此时，近场探针的轴向振动的频率可以是小于固有频率fc的任意频率。这样，由于从检测元件中输出与近场探针的振动周期相同周期的输出信号，所以通过使用带通滤波器(BPF)或峰值保持(PH)等对该输出信号进行解调后，向驱动器反馈，以便使该解调信号成为一个定值，能够抑制干扰振动。

另外，由于探针头经由从等角度配置于第1、2支承体的第1、2支承部上的位置朝向中央延伸的多根梁而被支承于这些支承部的内部空间中央，所以与通常的悬臂式探针相比，能够激发频率相当高的振动。一般情况下，通过来自传感器的反馈来对探针等的位置进行控制时，若传感器的响应高于固有频率fc，以该高于固有频率fc的响应进行反馈控制时，则会引发振动。这是因为存在着传感器共振频率的提高，将导致相位的严重滞后这一物理上的原因。而在本发明中由于采用上述结构，所以可提高固有频率fc，实现高振动化，从而实现测定的高速化。

此外，由于本发明的近场探针纵向振动，所以不会对光学特性造成影响，与弯曲振动时相比，能够进行高精度的测定。而且，如图3所示，振动模式为上下对称，中央为振动的波节，所以具有抑制支承体的振动的效果，成为所谓的动态吸振器。

附图说明

图1是表示本发明第1实施方式的光学显微镜的图。

图2是表示本发明第2实施方式的光学显微镜主要部分的放大图。

图3是表示本发明第2实施方式的光学显微镜所使用的近场探针的例子的图。

具体实施方式

以下根据附图对本发明的实施方式进行说明。

〖第1实施方式〗

图1表示了第1实施方式的光学显微镜。该光学显微镜包括：放置被测定物1的放置台2、使该放置台2向三维方向(左右、前后、上下方向)移动的相对移动机构3、通过照相机等对被测定物1进行拍照和观察的观察光学机构10、激光测长机构20、近场测定机构30、驱动控制机构40、校正机构50。

观察光学机构10包括：物镜11；半透半反镜12，其配置在该物镜11的光轴L1上；CCD照相机13，其配置于物镜11的光轴L1上，作为照相机构对透过半透半反镜12的光(来自被测定物1的反射光)进行拍照；光源14，其配置于与物镜11的光轴L1正交的光轴L2上，使光入射半透半反镜12。

激光测长机构20由激光测长干涉计构成，该激光测长干涉计采用具有波长λ2的激光，该激光分成两束，一方的激光照射被测定物1，另一方的激光照射参照面，根据来自被测定物1的反射光、与来自参照面的反射光的干涉光来测定被激光照射的被测定物部位的距离信息。

激光测长干涉计包括：半透半反镜21，其配置在物镜11的光轴L1上；激光光源22，其配置于与物镜11的光轴L1正交的光轴L3上；半透半反镜23，其配置在光轴L3上，将来自激光光源22的激光分为透射光和反射光两束；参照面24，其作为基准位置配置于与光轴L3正交的光轴L31上，使来自半透半反镜23的反射光(另一方的激光)朝向半透半反镜23反射；反射镜25，其配置于光轴L31上；干涉光检测器26，其接受被上述反射镜25反射的来自被测定物1的反射光、与来自参照面24的反射光的干涉光。

近场测定机构30包括：驱动器32，其使保持物镜11的架31在光轴L1方向上移动；近场探针33，其与架31固定成一体，且与物镜11接近；半透半反镜34，其配置于物镜11的光轴L1上；激光光源35，其配置于与物镜11的光轴L1正交的光轴L4上；半透半反镜36，其配置于光轴L4上；反射镜37，其配置于与光轴L4正交的光轴L41上，使来自半透半反镜36的反射光反射；光子检测器38，其作为检测元件接受来自上述反射镜37的反射光。

近场探针33具有：固定部331，其固定在架31的下端；探针头332，其形成于上述固定部331的中心处，呈朝向下方其内径逐渐变小的锥形筒状，且其顶端具有开口333。固定部331的构造使得来自光源14的光可透过，例如，从架31的下端向中心呈放射状配置多根臂，在其中心保持探针头332。开口333的口径比来自激光光源22的激光的波长λ2长，比来自激光光源35的激光的波长λ1短。在这里，由于来自激光光源22的激光的波长λ2设定为442nm(蓝色激光)，来自激光光源35的激光的波长λ1设定为633nm(氦氖激光)，所以开口333的口径形成为500nm。

因此，由于来自激光光源22的激光经过近场探针33的开口333而照射到被测定物1上，所以通过激光测长机构20可测出被测定物1与参照面24的光路差的变化。当参照面24的位置为固定时，能够测算被测定物1在光轴方向上的变化(距离信息)。

来自激光光源35的激光无法通过近场探针33的开口333，而在开口333附近形成近场光。该近场光在与开口直径大致同样直径大小的球状内产生显著效果。

驱动控制机构40控制相对移动机构3的动作，一边使近场测定机构30的近场探针33与被测定物1均发生移动，从而使近场探针33沿被测定物1的表面相对移动，一边使驱动器32进行驱动，以便使得近场测定机构30的光子检测器38的输出成为一个定值。即，使驱动器32进行驱动，以便使得近场探针33到被测定物1的距离为一个定值。

校正机构50参照激光测长机构20所测得的参照面24与被测定物的激光照射部位之间的相对距离，对近场测定机构30的驱动器32的驱动量进行校正。即，由近场测定机构30和激光测长机构20同时或在不同时刻对被测定物1的同一位置进行测定，以激光测长机构20所测得的相对距离为基准，来校正近场测定机构30的驱动器32的驱动量。

接下来对测定工序的一例进行说明。

首先，通过观察光学机构10搜索被测定物1上欲进行测定的部位，通过相对移动机构3使放置有被测定物1的放置台22移动，从而使上述欲进行测定的部位处于物镜11正下方。在该状态下，一边由激光测长机构20测定参照面24与被测定物之间的相对距离，一边使驱动器32进行驱动，以便使得近场测定机构30的光子检测器的输出成为一个定值。

由激光测长机构20进行的长度测量首先使来自激光光源22的激光分成两束。一方的激光经由半透半反镜23、21、34以及物镜11到达近场探针33，再经过该近场探针33而照射到被测定物1上，另一方的激光照射到参照面24上。来自被测定物1的反射光经由物镜11、半透半反镜34、21而被输入到半透半反镜23，在与来自参照面24的反射光发生干涉之后，经由反射镜25而由干涉光检测器26检测出来。即，检测出被测定物1与参照面24之间光路差的变化。

在近场测定机构30所进行的长度测量中，当来自激光光源35的激光(具有波长λ1的激光)经过半透半反镜36、34和物镜11而被输入到近场探针33时，在近场33的顶端开口333处形成近场光。当通过驱动器32的驱动，近场探针33接近被测定物1的表面时，形成于近场33顶端部的近场光被测定物1散射。于是，近场光成为传播光，经由物镜11、半透半反镜34、36以及反射镜37而被光子检测器38检测出来。即，由光子检测器38检测近场光所产生的散射光。使驱动器32进行驱动，直至光子检测器38的输出成为预先设定的一个定值。此外，为减少反射干扰，可考虑在从激光光源35到物镜11之间的光路中的任意一处插入针孔(ピンホ一ル)。

如此，用激光测长机构20和近场测定机构20对被测定物1的多处进行测定后，对由激光测长机构20测定出的被测定物的距离信息(从参照面到被测定物表面之间的距离信息)、和当近场测定机构30的光子检测器38的输出达到预先设定的一个定值时驱动器32的驱动量进行比较，以激光测长机构20测出的被测定物的距离信息为基准，将近场测定机构30的驱动器32的驱动量转换为距离信息。即，对近场测定机构30的驱动器32的驱动量进行校正。

在进行了该校正作业之后，由近场测定机构30来测定被测定物1的表面形状。即，对相对移动机构3的动作进行控制，一边使近场测定机构30的近场探针33与被测定物1均发生移动，从而使近场探针33沿被测定物1的表面相对移动，一边使驱动器32进行驱动，直至近场测定机构30的光子检测器38输出成为一个定值。

在该动作中，若求出由相对移动机构3使被测定物1发生的沿被测定物1的表面进行的相对移动位置、与由驱动器32驱动的近场探针33的移动量，则能够由这些信息求出被测定物1的表面形状。

采用第1实施方式可获得以下作用效果。

(1)采用波长不同的两种激光，波长较长的激光用于近场测定机构30中，波长较短的激光用于激光测长机构20中，对被测定物1的同一位置进行测定，用由激光测长机构20所测得的被测定物的距离信息，对近场测定机构30的驱动器32的驱动量进行校正，因此可消除被测定物1的材质依存性的影响，从而可进行高精度的校正。

即，由近场测定机构30与激光测长机构20对被测定物1的同一位置同时或在不同时刻进行测定，根据这些测得的信息来对近场测定机构30的驱动器32的驱动量进行校正，因此可消除被测定物1的材质依存性的影响，从而可进行高精度的校正。尤其是，若每次更换被测定物1，都进行上述校正作业，之后再进行测定，则可以几乎不受被测定物1的材质依存性的影响。

(2)由于在本实施方式中具有：相对移动机构3，其可使近场探针33与被测定物1在彼此接近的状态下均发生移动，从而使近场探针33沿被测定物1的表面相对移动；驱动控制机构40，其可使驱动器32进行驱动，直至光子检测器38的输出成为一个定值，所以若使近场探针33与被测定物1在彼此接近的状态下均发生移动，从而使近场探针33沿被测定物1的表面相对移动，并使驱动器32进行驱动，直至近场测定机构30的光子检测器38的输出成为一个定值，与此同时进行测定，则能够对被测定物1的表面形状进行二维或三维的高精度测定。

(3)由于具有校正机构50，该校正机构50可参照由激光测长机构20所测定的被测定物的激光照射部位的距离信息，而将近场测定机构30的驱动器32的驱动量变换成距离信息，所以可自动进行近场测定机构30的驱动器32驱动量的校正。

(4)由于近场测定机构30的朝向近场探针33照射的激光的光轴与激光测长机构20的朝向近场探针33照射的激光的光轴配置于同一轴上，所以可使装置结构紧凑。

〖第2实施方式〗

图2是表示第2实施方式的光学显微镜的主要部分概略图。图3是表示第2实施方式所使用的近场探针的放大立体图。在对这些图的说明中，对与第1实施方式中同样的构件标注同样的符号，并省略其说明。

第2实施方式的光学显微镜与第1实施方式的光学显微镜相比，近场探针不同。

第2实施方式的近场探针60具有：第1支承体61、与该第1支承体61结合的第2支承体62、配置于该第1、第2支承体61、62之间的压电元件63、配置于第2支承体62上与该压电元件63相反一侧表面上的平衡器64。

如图3所示，第1支承体61具有：第1支承部611，其呈圆环状，其内部具有圆形空间；探针头612，其被支承在该第1支承部611的中央；多根(3根)梁613，其从等角度配置于第1支承部611上的位置(间隔120度的位置)朝向中央延伸，用于将该探针头612与第1支承部611连接。探针头612形成为锥形筒状，其内径随着渐向与压电元件63相反一侧而逐渐变小，并且该探针头612顶端具有开口333。开口333的口径与上述第1实施方式中相关物的口径相同。

如图3所示，第2支承体62具有：第2支承部621，其呈圆环状，且其内部具有圆形空间；保持部622，其被支承在该第2支承部621的中央；多根(3根)梁623，其从等角度配置于第2支承部621上的位置(间隔120度的位置)朝向中央延伸，用于将该保持部622支承在第2支承部621的内部空间中央。

梁613、623截面呈矩形形状，相对于沿光轴L1方向的尺寸(振动方向尺寸)而言，从用CCD照相机13进行观察的方向看到的尺寸(观察方向尺寸)非常小。即用CCD照相机13进行观察时，梁613、623极细，且其形成为能够以高振动频率振动的截面形状。

另外，梁613、623并不仅仅限于120度的间隔，也可以构成为180度间隔的两根、90度间隔的4根，还可以采用以小于上述间隔的间隔构成等其他结构。重要的是，只要满足以比以往的单臂梁结构(悬臂式)的振动频率高的频率振动这一条件即可。

如图3所示，压电元件63配置于第1支承体61的探针头612与第2支承体62的保持部622之间，且呈以贯穿第1、第2支承体61、62中央的轴为中心的圆筒状，其沿其轴向振动。

平衡器64为圆筒形，其与压电元件63同轴配置，且质量与探针头332的质量等同。

采用该近场探针60的光学显微镜与上述实施方式进行同样的校正作业。

首先，通过观察光学机构10大致确认被测定物1上欲进行测定的部位。来自光源14的光经由半透半反镜12、34以及物镜11，从近场探针60的梁613、623之间照射到被测定物1上，通过CCD照相机13观察来自此处的反射光，同时大致确认被测定物1上欲进行测定的位置。此时，由于近场探针60与物镜11接近配置，且从CCD照相机13观察的方向看到的近场探针60的梁613、623的尺寸(观察方向尺寸)较细，因此在通过CCD照相机13观察时，不易看到近场探针60，从而不会妨碍观察，能够清楚地观察到被测定物1。

在通过CCD照相机13大致确认了被测定物1上欲进行测定的位置之后，由近场测定机构30进行测定。本实施方式中的测定在使近场探针60的压电元件63振动的状态下进行。使压电元件63振动时，近场探针60即沿轴向振动。此时，使近场探针60以小于固有频率fc的频率振动。于是，光子检测器38输出与近场探针60的振动周期同周期的输出信号，因此，通过使用带通滤波器(BPF)或峰值保持(PH)等对其进行解调，能够抑制干扰振动。

另外，由于3根梁613、623从等角度配置于第1支承体61、以及第2支承体62的第1、2支承部611、621上的位置朝向中央延伸，而探针头612经由该3根梁613、623被支承于这些支承部611、621的内部空间中央，所以与通常的悬臂式探针相比，能够激发频率相当高的振动。一般情况下，通过来自传感器的反馈来对探针等的位置进行控制时，若传感器的响应高于固有频率fc，以该高于固有频率fc的响应进行反馈控制时，则会引发振动。这是因为存在着传感器共振频率的提高，将导致相位的严重滞后这一物理上的原因。而在本发明中由于采用上述结构，所以可提高固有频率fc，实现高振动化，从而实现测定的高速化。

此外，由于近场探针60纵向振动，所以不会对光学特性造成影响，与弯曲振动时相比，能够进行高精度的测定。而且，如图3所示，振动模式为上下对称，中央为振动的波节，所以具有抑制支承体61、62的振动的效果，成为所谓的动态吸振器。

本发明并不限定于上述实施方式，其还包括在可达到本发明目的的范围内所进行的改型、改良等。

例如，近场探针并不限于上述各例的结构。例如，也可以是通过使光照射悬臂式探针的顶端部，在其顶端部形成近场光区域的结构等。在该情况下，使来自激光测长机构20的激光经过形成于近场探针顶端部的近场光区域即可。

另外，激光测长机构20也不限于上述实施方式那样的激光测长干涉计，只要是可以用激光来高精度测定距离的装置，也可以采用其他结构、形式。

另外，上述激光测长机构20所进行的测定测出了基准位置(参照面24)与位于近场探针33、60顶端部正下方的被测定物之间的相对距离，但在被测定物接近、远离近场探针33、60的情况下，也可以测定基准位置(参照面24)与近场探针33、60(与开口相反一侧的端部)之间的相对距离。

另外，相对移动机构3并不仅仅限于上述实施方式那样使放置台2左右、前后、上下移动的结构，也可以是使近场探针33、60左右、前后移动的结构。

另外，驱动器32并不仅仅限于上述实施方式那样使近场探针33、60上下移动的结构，也可以是使放置台2沿上下方向(接近、远离近场探针33、60)移动的结构。

Claims

1.一种表面性状测定装置，其具有近场测定机构，该近场测定机构具有：近场探针，其在被激光照射时在顶端部形成近场光；激光源，其发射向该近场探针照射的激光；检测元件，其检测上述近场探针与被测定物接近时所产生的近场光的散射效果；驱动器，其使上述近场探针和被测定物朝向彼此接近、离开方向移动，其特征在于：

该表面性状测定装置具有激光测长机构，该激光测长机构利用激光来测定基准位置与位于上述近场探针的顶端部附近的被测定物之间的相对距离，或者基准位置与上述近场探针之间的相对距离，

该表面性状测定装置还具有校正机构，该校正机构可参照上述激光测长机构所测得的相对距离信息，将上述近场测定机构的驱动器的驱动量变换成距离信息。

2.如权利要求1所述的表面性状测定装置，其特征在于：

上述激光测长机构是激光测长干涉计，其将上述激光分成两束，使一方的激光照射上述近场探针的顶端部附近的被测定物，并使另一方的激光照射作为上述基准位置的参照面，根据来自上述被测定物的反射光与来自上述参照面的反射光的干涉光来测定基准位置与被测定物的激光照射部位之间的相对距离。

3.如权利要求1所述的表面性状测定装置，其特征在于：

上述激光光源发射具有波长λ1的激光，

上述激光测长机构采用具有小于波长λ1的波长λ2的激光，

上述近场探针具有供来自上述激光光源和激光测长机构的激光输入的开口，该开口的口径形成为直径大于上述波长λ2且小于上述波长λ1。

4.如权利要求1所述的表面性状测定装置，其特征在于，

其具有：

相对移动机构，该相对移动机构用于使上述近场探针与被测定物沿被测定物表面相对移动；

驱动控制机构，该驱动控制机构用于使上述驱动器进行驱动，以便使得上述检测元件的输出成为一个定值。

5.如权利要求1所述的表面性状测定装置，其特征在于：

上述近场测定机构的朝向上述近场探针照射的激光的光轴与上述激光测长机构的朝向上述近场探针照射的激光的光轴位于同一轴上。

6.如权利要求1～权利要求5中任一项所述的表面性状测定装置，其特征在于，

上述近场探针具有第1支承体、与该第1支承体接合的第2支承体、配置于该第1、第2支承体之间的压电元件、配置于第2支承体上与该压电元件相反一侧表面上的平衡器；

上述第1支承体具有第1支承部和探针头，该第1支承部具有内部空间，从该第1支承部上的等角度配置位置朝向中央延伸有多根梁，上述探针头通过该多根梁而被支承于上述第1支承部的内部空间中央，且上述探针头在顶端具有形成上述近场光的开口；

上述第2支承体具有第2支承部和环状的保持部，该第2支承部与上述第1支承部接合并且具有内部空间，从该第2支承部上的等角度配置位置朝向中央延伸有多根梁，上述保持部通过该多根梁而被支承于上述第2支承部的内部空间中央；

上述压电元件配置于上述第1支承体的探针头与上述第2支承体的保持部之间，且呈以贯穿上述第1、第2支承体中央的轴为中心的圆筒状，上述压电元件沿其轴向振动；

上述平衡器为与上述压电元件同轴配置的圆筒形，且质量与上述探针头的质量等同。