DE4035076A1 - ARRANGEMENT FOR MEASURING LINEAR DIMENSIONS ON A STRUCTURED SURFACE OF A MEASURED OBJECT - Google Patents
ARRANGEMENT FOR MEASURING LINEAR DIMENSIONS ON A STRUCTURED SURFACE OF A MEASURED OBJECTInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung ist zum Messen von linearen Abmessungen auf der Oberfläche eines Meßobjektes anwendbar, insbesondere bei Zweikoordinatenmeßgeräten, bei Meßgeräten für die Ultra-Präzisions-Bearbeitungstechnik, bei Tastschnittgeräten, bei Meßgeräten für die Messung von mikroelektronischen Halbleiterstrukturen, bei Rauheitsmeßgeräten, bei Profilmeßgeräten und zur Erzeugung von Mikrostrukturen auf Oberflächen.The invention is for measuring linear dimensions on the Surface of a measuring object can be used, in particular with two-coordinate measuring devices, for measuring devices for ultra-precision machining technology, with stylus cutters, with measuring devices for the measurement of microelectronic semiconductor structures in roughness measuring devices, in profile measuring devices and for the production of microstructures on surfaces.
Zur Messung linearer Abmessungen von Halbleiterstrukturen sind optische Anordnungen bekannt, die mit Hilfe von optischen Abbildungssystemen und optoelektronischen Empfängern eine lineare Auflösung von ca. 0,7 µm erreichen.For measuring linear dimensions of semiconductor structures Optical arrangements known using optical imaging systems and optoelectronic receivers have a linear resolution 0.7 µm.
Eine wesentliche Steigerung der lateralen Auflösung unter 0,7 µm ist wegen des Wellencharakters des Lichtes nicht möglich. Infolge von optischen Beugungserscheinungen, die für jeden Meßpunkt die wirkliche Lage der Strukturkanten verfälschen, entstehen Meßfehler, insbesondere bei der Messung von Strukturbreiten unter 1 µm. (Feingerätetechnik 32 (1983) 9, S. 402-406; Technisches Messen 54 (1987) 6, S. 243-252; Journal für Optik und Feinmechanik 35 (1988), S. 196-235).A significant increase in lateral resolution below 0.7 µm is not possible due to the wave character of the light. As a result of optical diffraction phenomena, which for each measuring point falsify the actual position of the structure edges, measurement errors occur, especially when measuring structure widths below 1 µm. (Feingerätetechnik 32 (1983) 9, pp. 402-406; technical measuring 54 (1987) 6, pp. 243-252; Journal for optics and precision engineering 35 (1988), pp. 196-235).
Des weiteren sind elektronenmikroskopische Meßanordnungen bekannt, bei denen die Meßobjekte eine elektrisch leitende Oberflächenschicht aufweisen müssen. Der Meßvorgang erfolgt im Vakuum, so daß die bei Wafern übliche Vakuumaufspannung nicht anwendbar ist, und damit Messungen an Wafern mit diesen Anordnungen nur eingeschränkt durchführbar sind. Wie bei einer optischen Meßanordnung entstehen auch hier Meßfehler infolge elektronenoptischer Abbildungsfehler (Reimer, L.; Pfefferkorn, G.: "Raster-Elektronenmikroskopie", Springer-Vlg. Berlin, 1977).Furthermore, electron microscopic measuring arrangements are known in which the test objects have an electrically conductive surface layer must have. The measuring process takes place in a vacuum, so that the usual vacuum clamping for wafers is not applicable, and thus measurements on wafers with these arrangements are only limited are feasible. As with an optical measuring arrangement here too measurement errors due to electron-optical imaging errors (Reimer, L .; Pfefferkorn, G .: "Scanning Electron Microscopy", Springer-Vlg. Berlin, 1977).
Bei Meßanordnungen, die auf dem Prinzip der Raster-Tunnel-Mikroskopie (STM) oder auf der Atom-Kraft-Mikroskopie (AFM) beruhen wird eine nanometerfeine Spitze aus Wolfram, Gold, Diamant o. a. im Abstand von wenigen Nanometern über die Prüflingsoberfläche geführt, so daß sich zwischen Spitze und Oberfläche entweder bei einer Spannung von wenigen Millivolt ein Tunnelstrom von einigen Nanoampere ausbildet (STM) oder zwischenatomare Kräfte wirksam werden (AFM), die über einen Abstandsregler konstant gehalten werden.In measuring arrangements based on the principle of scanning tunnel microscopy (STM) or based on atomic force microscopy (AFM) a nanometer-fine tip made of tungsten, gold, diamond or the like at a distance of a few nanometers over the surface of the test specimen performed so that between tip and surface either at a voltage of a few millivolts, a tunnel current of a few Nanoampere (STM) or interatomic forces are effective are kept constant (AFM) via a distance controller will.
Diese Lösungen haben den Nachteil, daß die Prüflingsoberfläche beim STM wegen des Tunnelstromes elektrisch leitend sein muß.These solutions have the disadvantage that the test specimen surface STM must be electrically conductive due to the tunnel current.
Die Anordnungen sind so empfindlich, daß nur Flächen von wenigen Mikrometer Größe abgetastet werden können und die Abtastgeschwindigkeiten sehr niedrig sind.The arrangements are so sensitive that only areas of a few Micrometer size can be scanned and the scanning speeds are very low.
Bei diesen Abtastungen entstehen durch die Meßvorgänge auf dem Prüfling Spuren.During these scans, the measurement processes on the DUT tracks.
(Proceedings of SPIE, Vol. 897, 1988, S. 8-15; EP 03 38 083 A1; Physical Review Letters 56 (1986) 9, S. 930-933).(Proceedings of SPIE, Vol. 897, 1988, pp. 8-15; EP 03 38 083 A1; Physical Review Letters 56 (1986) 9, pp. 930-933).
Zur Atom-Kraft-Mikroskopie (AFM) ist eine Anordnung bekannt, bei der auf einem Piezoschwinger eine Tastnadel befestigt ist, deren Spitze hochfrequent schwingend die Oberfläche des Prüflings antastet. An arrangement is known for atomic force microscopy (AFM) a probe is attached to a piezo oscillator, the Tip vibrates at high frequency and probes the surface of the test object.
Eine elektrische Meßschaltung ermittelt die Verschiebung der Resonanzfrequenz des Piezoschwingers, die durch das Berühren der Prüflingsoberfläche mit der Tastnadel hervorgerufen wird.An electrical measuring circuit determines the displacement of the Resonance frequency of the piezo oscillator, which is caused by touching the Test surface is caused with the stylus.
Eine mit der Meßschaltung in Verbindung stehende Regelschaltung, und eine den Piezoschwinger tragende Stelleinheit, dienen der Profilermittlung.A control circuit connected to the measuring circuit, and an actuator unit supporting the piezo oscillator serve the Profiling.
Nachteilig bei einer Anordnung ist, daß die in der Meßanordnung gezeigte würfelförmige Geometrie des Piezoschwingers keine harmonische Schwingung ermöglicht und daß die im Vergleich zum Piezoschwinger massereiche Tastnadel die Eigenresonanz des Piezoschwingers dämpft.A disadvantage of an arrangement is that in the measuring arrangement shown cube-shaped geometry of the piezo oscillator no harmonic Vibration enables and that compared to the Piezo transducer massive probe the natural resonance of the piezo transducer dampens.
Des weiteren ist das angewendete Meßverfahren der Resonanzfrequenzdifferenzmessung zeitlich träge und relativ unempfindlich und deshalb als hochdynamisches und zugleich hochempfindliches Meßprinzip weniger geeignet (EP 02 90 647).Furthermore, the measuring method used is the resonance frequency difference measurement slow and relatively insensitive and therefore as a highly dynamic and at the same time highly sensitive measuring principle less suitable (EP 02 90 647).
Zur mechanischen Abtastung von Halbleiterstrukturen und für Rauheitsmessungen sind Tastschnittgeräte bekannt, die mit einer Diamantspitze als Tastspitze in Abhängigkeit von Tastspitzengeometrie und Meßkraft eine laterale Auflösung von 6 µm erreichen. Nachteilig bei diesen herkömmlichen Tastschnittgeräten ist, daß infolge dynamischer Effekt, z. B. Springen der Tastnadel, nur geringe Meßgeschwindigkeiten möglich sind, die hohe Meßzeiten bedingen. Der ständige Kontakt von Diamantspitzen und Prüflingsoberfläche erfordert Meßkräfte von mindestens 10-5 N, die Verletzungsspuren auf der Oberfläche des Meßobjektes erzeugen können (Sonderdruck aus Kontrolle 11/12, 1987).For the mechanical scanning of semiconductor structures and for roughness measurements, probe cutters are known which, with a diamond tip as a probe tip, achieve a lateral resolution of 6 μm depending on the probe tip geometry and measuring force. A disadvantage of these conventional stylus devices is that due to the dynamic effect, for. B. jumping the stylus, only low measuring speeds are possible, which require long measuring times. The constant contact of diamond tips and the surface of the test specimen requires measuring forces of at least 10 -5 N, which can create traces of injury on the surface of the test object (special print from control 11/12, 1987).
Des weiteren sind Tastschnittgeräte bekannt, deren Tastspitze auf einem piezoelektrischen Seignettekristall mit großer Piezowirkung befestigt ist. Der Kristall wirkt als Biegefeder, die beim Bewegen der Tastspitze über die Oberfläche eines Meßobjektes elektrische Spannungen erzeugt, welche zur Meßwertgewinnung weiterverarbeitet werden. Nachteilig bei diesen Lösungen ist, daß nur eine geringe Meßgeschwindigkeit möglich ist, und daß die Meßkräfte der Tastspitze zu groß sind (Perthen, J.: "Prüfen und Messen der Oberflächengestalt", Carl Hanser Vlg. München, 1949, S. 118-119).Furthermore, stylus cutters are known, the tip of which is open a piezoelectric seignette crystal with a large piezo effect is attached. The crystal acts as a spiral spring when moving the probe tip over the surface of a measuring object electrical Generates voltages, which are further processed to obtain measured values will. The disadvantage of these solutions is that only a small one Measuring speed is possible, and that the measuring forces of the probe tip are too large (Perthen, J .: "Checking and measuring the surface shape", Carl Hanser Vlg. Munich, 1949, pp. 118-119).
Weiterhin bekannt ist eine Anordnung, bei der zur Rauheitsmessung in einem die Oberfläche mit einer Spitze abtastenden Hebel ein Piezokristall integriert ist, dessen ihn belastenden Meßkräfte zur Signalgewinnung verwertet werden. Nachteilig sind die großen Meßkräfte, die ein Abtasten von Mikrostrukturen ohne deren Verletzung erschweren und die nur geringen zulässigen Meßgeschwindigkeiten durch das quasi statische Meßverfahren. (G 86 00 738.6 U1).An arrangement is also known in which the roughness measurement in a lever scanning the surface with a tip Piezocrystal is integrated, the measuring forces stressing it Signal acquisition can be used. The large measuring forces are disadvantageous, the scanning of microstructures without damaging them complicate and the only low permissible measuring speeds through the quasi-static measuring method. (G 86 00 738.6 U1).
Für die Härtemessung und in Anwandlung zur Oberflächenprofilermittlung ist ein Berührungsdetektor bekannt, bei dem der Kontakt zur Oberfläche durch einen piezoelektrischen Stabresonator ermittelt wird, auf dessen Stirnseite eine Tastspitze, bevorzugt aus Diamant, befestigt ist.For hardness measurement and in application of surface profile determination a touch detector is known in which the contact determined to the surface by a piezoelectric rod resonator is on the front side of a probe tip, preferably Diamond is attached.
Der Stabresonator wird über seitliche Elektroden von einem Generator oder Oszillator in Eigenresonanz erregt. Eine elektronische Meßschaltung wertet die bei Berührung der Tastspitze mit der Meßoberfläche auftretenden Frequenz- oder Amplitudenänderungen des Resonators als Kontaktsignal aus, das in Verbindung mit einem Steller zur Profilermittlung dienen kann. Nachteil dieser Anordnung ist, daß der Stabresonator hohe Meßkräfte bewirkt und niedrige Resonanzfrequenzen aufweist, so daß die Meßoberfläche verletzt werden kann und nur geringe Meßgeschwindigkeiten erzielbar sind (WO 89/00672 A1).The rod resonator is operated by a side electrode Generator or oscillator excited in natural resonance. An electronic one Measuring circuit also evaluates when the probe tip is touched frequency or amplitude changes occurring on the measuring surface of the resonator as a contact signal, which in connection with a Steller can serve to determine the profile. Disadvantage of this arrangement is that the rod resonator produces high measuring forces and low ones Has resonance frequencies, so that the measuring surface is injured can be achieved and only low measuring speeds are (WO 89/00672 A1).
Ein weiteres bekanntes Tastschnittgerät arbeitet nach einem Impulstastverfahren, bei dem eine Tastnadel impulsförmig von der Oberfläche des Meßobjektes angehoben und wieder abgesenkt wird. Das Gerät arbeitet quasi statisch. Das Anheben der Tastnadel dient der Verminderung von Reibkräften und Tangentialkräften in den Lagerstellen des Meßwerkes. Bei diesem Gerät ist es von Nachteil, daß die Impulsgeschwindigkeit gering ist und daß die Meßkräfte zu hoch liegen.Another known touch probe device works according to a pulse probe method, in which a stylus is pulsed from the Surface of the measurement object is raised and lowered again. The device works almost statically. The lifting of the stylus serves the reduction of frictional and tangential forces in the Bearings of the measuring mechanism. With this device, it is disadvantageous that the pulse speed is low and that the measuring forces too lie high.
(Lehmann, R.: "Leitfaden der Längenmeßtechnik", VEB Vlg. Technik Berlin, 1960, S. 277).(Lehmann, R .: "Guide to Length Measurement Technology", VEB Vlg. Technik Berlin, 1960, p. 277).
Ziel der Erfindung ist die Gebrauchswertsteigerung eines Struktur- und Rauheitsmeßgerätes, insbesondere die Verbesserung der Genauigkeit, die Erhöhung der Meßgeschwindigkeit und die Verringerung der Meßkräfte.The aim of the invention is to increase the utility value of a structural and roughness measuring device, in particular improving the accuracy, increasing the measuring speed and reducing the Measuring forces.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zum Messen linearer Abmessungen auf der Oberfläche eines Meßobjektes zu entwickeln, die es ermöglicht, die Oberfläche mit geringen Meßkräften hochfrequent mit Hilfe eines piezoelektrischen Resonators abzutasten.The invention has for its object an arrangement for Measuring linear dimensions on the surface of a measuring object to develop that enables the surface with low Measuring forces high frequency with the help of a piezoelectric resonator to feel.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer Anordnung, bei der eine die Oberfläche antastende Spitze auf einem Resonator befestigt ist, der parallel zur Oberfläche geführt wird und dessen Positionsbestimmung durch übliche Wegmeßverfahren erfolgt, und der weiterhin mit einer Auswerteschaltung zur Erfassung von Resonanzänderungen und einer angeschlossenen Regelschaltung verbunden ist, welche an senkrecht zur Oberfläche auf den Resonator wirkenden Stellelementen angeschlossen ist, als Auswerteschaltung eine Phasenmeßschaltung vorgesehen ist, die die Phasendifferenz der Wechselspannung zwischen mindestens einer ersten auf dem Resonator angeordneten Elektrode und einem elektrischen Bezugspunkt und der Wechselspannung zwischen mindestens einer weiteren auf dem Resonator angeordneten Elektrode und dem elektrischen Bezugspunkt ermittelt.The object is achieved in that at a Arrangement in which a tip probing the surface on a Resonator is attached, which is guided parallel to the surface and the position of which is determined by customary position measuring methods, and the further with an evaluation circuit for detection changes in resonance and a connected control circuit connected, which is perpendicular to the surface of the resonator acting control elements is connected, as an evaluation circuit a phase measuring circuit is provided which measures the phase difference the alternating voltage between at least a first one electrode arranged on the resonator and an electrical one Reference point and the alternating voltage between at least one further electrode arranged on the resonator and the electrical reference point determined.
Es ist vorteilhaft, wenn als antastende Spitze eine Mikrotastspitze aus Diamant verwendet wird, die verschleißfest ist, wegen ihrer kleinen Masse nicht merklich das Resonanzverhalten des Resonators beeinflußt und deshalb eine Gesamtgröße unter 20 µm aufweisen soll.It is advantageous if a micro-probe tip is used as the probing tip made of diamond, which is wear-resistant, because of their small mass not noticeably the resonance behavior of the Influenced resonators and therefore a total size below 20 microns should have.
Des weiteren ist es vorteilhaft als Resonator Piezoschwinger mit hoher Schwinggüte aus Lithiumniobat als Dickenschwinger, aus Quarz mit AT-Schnitt als Dickenscherschwinger oder aus Quarz als Stabschwinger anzuwenden.Furthermore, it is advantageous as a resonator with a piezo oscillator high vibration quality made of lithium niobate as thickness transducer, made of quartz with AT cut as a Dickenscherschwinger or made of quartz as a rod transducer to apply.
Infolge der Berührung der schwingenden Tastspitze mit der Oberfläche des Meßobjektes treten am Piezoschwinger Resonanzverstimmungen auf, wozu die Auswerteschaltung u. a. eine Einrichtung zur Erfassung von Änderungen der Phase an ein und demselben Resonator, aber verschieden auf ihm angebrachten Elektroden, enthält. As a result of the vibrating tip touching the surface of the test object occur resonance detunings at the piezo oscillator on what the evaluation circuit u. a. a facility for Detection of changes in the phase at one and the same resonator, but contains different electrodes on it.
Das Meßsignal der Auswerteschaltung bildet das Eingangssignal eines Reglers. Das Ausgangssignal des Regelers wirkt auf ein piezoelektrisches oder magnetoelastisches Stellelement, der den Resonator trägt und ihn so in Kontakt mit der Prüflingsoberfläche bringt, daß die Berührungsstöße der Tastspitze stets ein konstantes, sehr geringes Maß von etwa 10-8 N aufweisen.The measurement signal of the evaluation circuit forms the input signal of a controller. The output signal of the controller acts on a piezoelectric or magnetoelastic control element which carries the resonator and brings it into contact with the surface of the test specimen in such a way that the contact shocks of the probe tip are always of a constant, very low dimension of approximately 10 -8 N.
Das Stellelement sollte wegen seiner Hysterese ein Wegmeßsystem aufweisen, um hysteresefreie Meßwerte erhalten zu können.Because of its hysteresis, the actuator should be a position measuring system have in order to obtain hysteresis-free measured values.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtExemplary embodiments of the invention are shown in the drawing, and shows
Fig. 1: ein Ausführungsbeispiel mit einem LiNbO₃-Dickenschwinger, und Fig. 1: an embodiment with a LiNbO₃ thickness transducer, and
Fig. 2: ein Ausführungsbeispiel mit einem Quarz-Dickenscherschwinger. Fig. 2: an embodiment with a quartz Dickerscherschwinger.
Die Anordnung besteht nach Fig. 1 aus einem Gestell 1 an das je ein in Reihe geschalteter Grobsteller 2 und Feinsteller 3 montiert ist. An dem Feinsteller 3 ist ein Dickenschwinger 4 befestigt, auf dem eine Tastspitze 5 angeordnet ist. Die Tastspitze 5 berührt die Oberfläche 6 des Meßobjektes 7. Der mit Elektroden versehene Dickenschwinger 4 steht mit einer Oszillatorschaltung 8 und einer Schaltung 9 zur Erfassung von Änderungen der Phase in Verbindung. Die Schaltung 9 ist mit einer Regelschaltung 10 verbunden, deren Ausgänge jeweils mit dem Grobsteller 2 und dem Feinsteller 3 verbunden sind.The arrangement according to FIG. 1 consists of a frame 1 to which a coarse adjuster 2 and fine adjuster 3 are mounted in series. A thickness transducer 4 is attached to the fine adjuster 3 , on which a probe tip 5 is arranged. The probe tip 5 touches the surface 6 of the measurement object 7 . The thickness transducer 4 provided with electrodes is connected to an oscillator circuit 8 and a circuit 9 for detecting changes in the phase. The circuit 9 is connected to a control circuit 10 , the outputs of which are connected to the coarse adjuster 2 and the fine adjuster 3 , respectively.
Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist der Feinsteller über ein Distanzring 11 mit einem Quarz-Dickenscherschwinger 12 mit AT-Schnitt gekoppelt, an dem wie in Fig. 1 eine Tastspitze 5 befestigt ist. Grobsteller 2 und Feinsteller 3 bewirken eine Verstellung des Resonators 5 in Richtung 13 senkrecht zur Oberfläche 6 des Meßobjektes 7. Der Versteller kann mit einem Wegmeßsystem erfaßt werden. Der Resonator 5 kann in Richtung 14 über die Oberfläche 6 geführt werden. Die Oszillatorschaltung 8 versetzt den Dickenschwinger 4 oder den Dickenscherschwinger 12 in eine Hochfrequenzschwingung im MHz-Bereich. Berührungen der schwingenden Tastspitze 5 mit der Oberfläche 6 rufen am Dickenscherschwinger 12 Resonanzverstimmungen hervor, die als Änderung der Phase durch Schaltung 9 erfaßt werden. Ebenso können durch die Schaltung 9 Resonanzfrequenzänderungen oder Amplitudenänderungen erfaßt werden. Die von der Schaltung 9 erfaßten Resonanzänderungen bilden die Eingangssignale für die Regelschaltung 10, die so auf den Grobsteller 2 und Feinsteller 3 wirkt, daß die Tastspitze 5 nur geringe Meßkräfte auf die Oberfläche 6 ausübt. Infolge der hohen Kreisgüten von 10⁴ bis 10⁵, die Piezoschwinger in Resonanz aufweisen, werden Änderungen der Schwingbedingungen mit hoher Empfindlichkeit registriert.In the arrangement according to FIG. 2, the fine adjuster is coupled via a spacer ring 11 to a quartz Dickenscherschwinger 12 with an AT cut, to which a probe tip 5 is attached, as in FIG. 1. Coarse adjuster 2 and fine adjuster 3 cause the resonator 5 to be adjusted in the direction 13 perpendicular to the surface 6 of the measurement object 7 . The stage can be measured with a position measuring system. The resonator 5 can be guided in the direction 14 over the surface 6 . The oscillator circuit 8 sets the thickness oscillator 4 or the thickness shear oscillator 12 in a high-frequency oscillation in the MHz range. Touches of the oscillating probe tip 5 with the surface 6 cause resonance detunings on the Dickerscherschwinger 12 , which are detected as a change in phase by circuit 9 . Likewise, changes in resonance frequency or changes in amplitude can be detected by the circuit 9 . The resonance changes detected by the circuit 9 form the input signals for the control circuit 10 , which acts on the coarse adjuster 2 and fine adjuster 3 such that the probe tip 5 exerts only small measuring forces on the surface 6 . As a result of the high circular qualities of 10⁴ to 10⁵, which resonate piezo oscillators, changes in the oscillation conditions are registered with high sensitivity.
Meßverfahren, die auf Änderungen der Resonanzfrequenz oder -amplitude reagieren, erfordern für eine Vergleichsmessung einen unbeeinflußten Referenzschwinger. Die elektronischen Auswerteverfahren hierfür, wie z. B. Frequenzmessung, reagieren zeitlich träge. Sehr empfindlich und schnell reagiert bei Piezoschwingern die Phase auf Änderungen der Resonanzbedingungen. Solche Meßverfahren erfordern nicht unbedingt einen Referenzschwinger, sondern können an ein und demselben Piezoschwinger vorgenommen werden, weil im Piezoschwinger selbst Phasenänderungen auftreten.Measurement method based on changes in resonance frequency or amplitude react, require an uninfluenced for a comparison measurement Reference transducer. The electronic evaluation methods for this, such as B. frequency measurement, react sluggish in time. Very The phase reacts sensitively and quickly to piezo oscillators Changes in the resonance conditions. Such measurement methods require not necessarily a reference transducer, but can be connected to one and the same piezo oscillator can be made because in the piezo oscillator even phase changes occur.
Bei dem in Fig. 1 verwendeten Dickenschwinger 4 wirken der hohe Kopplungsfaktor sowie das Schwingen der Tastspitze 5 senkrecht zur Oberfläche 6 vorteilhaft. Der Dickenschwinger 4 kann an dem Feinsteller 3 so mit einer Kittschicht angekoppelt sein, daß eine hohe Reflexion der Piezoschwingungen an der Stirnfläche des Feinstellers 3 auftritt und seine Schwingung nur wenig durch die Ankopplung gedämpft wird.In the thickness transducer 4 used in FIG. 1, the high coupling factor and the oscillation of the probe tip 5 perpendicular to the surface 6 have an advantageous effect. The thickness transducer 4 can be coupled to the fine adjuster 3 with a kit layer in such a way that a high reflection of the piezo vibrations occurs on the end face of the fine adjuster 3 and its vibration is only slightly damped by the coupling.
Bei dem in Fig. 2 verwendeten Dickenscherschwinger 12 schwingt die Tastspitze 5 parallel zur Oberfläche 6. Der AT-Schnitt des Quarzes bietet den Vorteil einer guten Temperaturkompensation der Resonanzfrequenz. Durch die Ankopplung des Dickenscherschwingers 12 über den peripheren Distanzring 11 besteht zwischen dem zentralen Teil des Dickenscherschwingers 12 und der Stirnfläche des Stellers ein Spalt, der dazu dient, eine möglichst ungedämpfte Dickenscherschwingung des Quarzes zu ermöglichen.In the method used in FIG. 2, the thickness-shear vibrator 12 vibrates the probe tip 5 parallel to the surface 6. The AT cut of the quartz offers the advantage of good temperature compensation of the resonance frequency. Due to the coupling of the thickness shear vibrator 12 via the peripheral spacer ring 11, there is a gap between the central part of the thickness shear vibrator 12 and the end face of the actuator, which serves to enable the thickness shear vibration of the quartz to be as undamped as possible.
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