Anordnung und Verfahren
zur quasi-parallelen Sondenmikroskopie
BESCHREIBUNG
Technisches Gebiet
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Sondenmikroskopie, von der die Rastersondenmikroskopie die wohl am weitesten bekannte Form darstellt. Am Anfang der letzteren stand die Rasterkraftmikroskopie, ein 1986 entwickeltes Verfahren zur Analyse von und Manipulation auf Oberflächen im
Nanometerbereich. Dabei fährt ein Tastkopf über die zu untersuchende oder zu manipulierende Oberfläche und zeichnet dabei ein Rasterbild der Topographie oder einer anderen Oberflächeneigenschaft auf, oder manipuliert die Oberflächeneigenschaft der Probe. Als Tastköpfe werden Biegebalken einge- setzt, meist als Cantilever bezeichnet, die mikrotechnisch hergestellt werden. Durch die Wechselwirkungskraft zwischen der Balkenspitze und der Probe wird der Biegebalken ausgelenkt. Diese Auslenkung wird mittels eines integrierten oder externen Sensor- oder Detektorsystems gemessen. Beim Betrieb eines Cantilevers als Tastkopf im sogenannten Constant-Force-Mode wird die Auslenkung mittels eines Aktors, also eines Antriebs für den Cantilever, so geregelt, dass die Kraft zwischen der Balkenspitze und der Probe konstant bleibt. Die eingestellte Auslenkung des Balkens stellt dann ein Mass für die Oberflächentopographie dar.
Statt der meist üblichen Cantilever oder Biegebalken finden auch andere, zur sondenmikroskopischen Abtastung geeignete Strukturen Verwendung, beispielsweise entsprechend ausgebildete Brücken- oder Membranstrukturen. Jedoch wird nachfolgend vereinfachend meist die Bezeichnung Cantilever oder Biegebalken benutzt.
Im sogenannten dynamischen Betrieb wird der Biegebalken zu Schwingungen angeregt und seine Schwingungsamplitude oder die Phasenverschiebung zwischen Anregung und Auslenkung gemessen. Kommt der Balken in Kontakt mit der Probe, verändert sich diese Schwingungsamplitude. Mit einem Regler kann nun der Balken zusätzlich so ausgelenkt werden, dass beim Rastern der Probenoberfläche die Amplitude konstant bleibt.
Prinzipiell gleichartige Cantilever-Anordnungen werden auch zur Messung intermolekularer Kräfte benutzt. Dabei erfolgt unter Umständen keine Abtastung der Oberfläche einer Probe, also keine Rasterung im obigen Sinne. Stattdessen wird punktuell gemessen, d.h. es werden punktuell wirkende Kräfte oder andere Eigenschaften, z.B. die Änderung des Schwingungsverhaltens, bestimmt. Diese Art von Untersuchungen spielt besonders im biologischen und medizinischen Bereich eine grosse Rolle. Auch für solche Messungen inter- molekularer Kräfte sind Cantilever-Arrays gut einsetzbar, da sie die gleichzeitige Messwert-Ermittlung in einem grösseren Bereich erlauben.
Stand der Technik
Um den Durchsatz der beschriebenen Rastersysteme zu vergrössern, werden Biegebalken-Arrays eingesetzt, die meist aus einer Vielzahl parallel angeordneter Cantilever bestehen. C.F. Quate et al. haben in "Centimeter scale atomic force microscope imaging and lithography", Appl. Phys. Lett, vol. 73, pp. 1742 -1744, 1998 solch ein Array mit 50 Balken gezeigt. Diese rastern die Oberfläche gleichzeitig und können daher in relativ kurzer Zeit eine grosse Fläche abdecken bzw. untersuchen. Die Balken haben integrierte piezoelektrische Aktoren, die Verbiegungen des Balkens erzeugen, und piezore- sistive Sensoren, die die Auslenkungen detektieren. Um auf konstante Kraft zu regeln, ist jedem Balken ein eigener individueller Regelkreis zugeordnet. Dies führt natürlich bei der grossen Anzahl Balken zu einem hohen Sys- temaufwand und grosser Komplexität.
Despont et al. stellen in "VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage", Sensors and Actuators A 80, pp. 100-107, 2000, ein System vor, in dem 32 x 32 Biegebalken zum Schreiben und Auslesen von Mikro-Vertiefungen auf einem Substrat benutzt werden. Dieses System ist für die Datenspeicherung ausgelegt. Obwohl dieses System keine Regelung der Auslenkung der Biegebalken hat, hat es auf Grund der hohen Zahl von Cantilevern eine ziemlich komplexe Struktur.
Lange et al. erläutern in "Parallel scanning AFM with on-chip circuitry in CMOS technology", Proc. IEEE MEMS "99, pp. 447-453, 1999, ein System, bei dem mittels eines Arrays von mehreren Biegebalken eine Oberfläche abgetastet wird. Auch dabei wird jedoch die Auslenkung der Balken nicht geregelt.
Es ist offensichtlich, dass Cantilever-Arrays gegenüber Einzel-Cantilevern eine Reihe von Vorteilen bieten, z.B. schnellere Abtastung grösserer Flächen erlauben. Leider sind diese Vorteile aber mit einem sehr grossen Aufwand verbunden, da im Stand der Technik für jeden Cantilever ein eigener Regelkreis bzw. eine eigene Auswertschaltung vorgesehen ist.
Die Erfindung hat es sich nun zur Aufgabe gesetzt, Cantilever-Arrays der beschriebenen Art zu verbessern, insbesondere den für die Aktivierung der Cantilever und/oder die Detektion ihrer Auslenkung oder andere Messgrössen notwendigen Aufwand zu verringern und dennoch erhöhte Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit der Herstellung zu erzielen.
Ein erster Ansatz zur Erreichung dieses Ziel besteht darin, die Regelung bzw. Steuerung einer Mehrzahl von Tastköpfen oder Cantilevern mit einer Anzahl Regel- oder Steuerkreisen zu ermöglichen, die unter der Anzahl der Tastköpfe liegt. Der sich daraus ergebende Vorteil liegt in der verringerten Anzahl von
Systemkomponenten, was Grosse und Komplexität des Systems offensichtlich reduziert.
Ein zweiter Ansatz zur Erreichung des genannten Ziels besteht darin, eine möglichst robuste Gesamtanordnung eines Cantilever-Arrays zu schaffen, die mit möglicht wenigen externen Anschlüssen auskommt. Externe Anschlüsse stellen stets Fehlerquellen dar, vergrössem die Packungs- und Interkonnek- tionskosten und werden bei grösseren Arrays auch sehr unübersichtlich.
Die Erfindung
Die Erfindung löst nun die o.g. Aufgabe im Prinzip durch zwei voneinander unabhängige Massnahmen, die sowohl separat als auch in Kombination miteinander angewendet werden können:
• Die erste Massnahme besteht darin, eine Art Multiplex-Anordnung für Ak- tivierung und/oder Messgrössen-Detektion eines Cantilevers in einem Array vorzusehen, die einen quasi-parallelen Betrieb ermöglicht.
• Die zweite Massnahme besteht in einer sinnvollen und möglichst weit gehenden Integration des Cantilever-Arrays und der elektronischen Antriebsund/oder Auswertschaltungen auf einem gemeinsamen Chip.
In erster Linie besteht die Erfindung in einer Anordnung zur quasi-parallelen Sondenmikroskopie mittels mehrerer, vorzugsweise parallel angeordneter und in einem Array zusammengefasster Cantilever. Statt meist üblicher Cantilever (oder Biegebalken) können natürlich auch ähnliche, zur Abtastung geeignete Sondenstrukturen verwendet werden, beispielsweise Brücken- oder Membranstrukturen, die wiederum zu Arrays zusammengefasst sind. Der Fachperson sind solche ähnlichen Strukturen bekannt. In der nachfolgenden Beschreibung und den Patentansprüchen wird zur besseren Verständlichkeit meist der Ausdruck "Cantilever" oder "Biegebalken" benutzt.
Jeder Cantilever oder Biegebalken ist mit mindestens einem Detektor zur Auswertung versehen und besitzt normalerweise auch einen zugehörigen Aktor. Allerdings gibt es auch Systeme, bei denen ein Aktor nicht notwendig ist.
Erfindungsgemäss ist dieses Sondenmikroskop mit mindestens einem Auswahlschalter versehen, der in einer Art Multiplexverfahren jeweils nur einen Teil der vorhandenen Cantilever, insbesondere jeweils nur einen einzigen Cantilever, genauer gesgat, dessen Detektor bzw. Aktor selektiv mit Detektor- und/oder Aktorschaltungen verbindet.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist ausserdem mindestens ein Speicher vorgesehen, der Signale für den Aktor oder die Aktoren der nicht selektierten Cantilever enthält, so dass diese entweder auf einer vorgegebenen Einstellung gehalten werden können oder eine vorbestimmte Bewegung ausführen können.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf jedem Cantilever mindestens ein Detektor und mindestens ein Aktor vorgesehen sind und jedem Aktor ein Speicherelement unmittelbar zugeordnet ist. Dies verkürzt die notwendigen Leitungen, das elektrische Übersprechen und die Zugriffszeit.
Das Speicherelement kann verschiedene Formen annehmen, z.B. kann es ein analoges Sample&Hold-Glied oder ein digitales Halteglied sein oder aus einem Register und/oder Zähler bestehen.
Vorteilhaft kann es sein, mehrere Aktoren gleichzeitig anzusteuern. Dies kann beispielsweise die Anzahl oder Grosse der notwendigen Speicher verringern oder zur Verbesserung der Zugriffszeit dienen.
Andererseits ist es oft nötig, grosse Flexibilität mit schneller Zugriffszeit zu verbinden. Dies wird damit erreicht, dass jeweils ein Speicherelement pro Aktor eines Cantilevers vorgesehen ist und dass, während ein anderer Cantilever durch den Schalter selektiert ist, dieses Speicherelement mit dem zugeordneten Aktor verbunden ist oder wird. Dabei kann z.B. der Aktor konstant auf einem vorherbestimmten Wert gehalten werden.
Wahlweise kann das pro Aktor vorgesehene Speichereiement permanent mit dem zugeordneten Aktor verbunden und vorzugsweise in dessen räumlicher Nähe, z.B. auf oder unmittelbar am Cantilever angeordnet sein. Insbesondere bei einer Integration der gesamten Anordnung in einen Halbleiter-Chip ist dies eine vorteilhafte Ausführungsform.
Normalerweise wird der Auswahlschalter oder Multiplexer einerseits den Aktor eines selektierten Cantilevers mit der zugehörigen Aktor-Steuerschaltung, andererseits den Detektor des selektierten Cantilevers mit der Auswertschaltung verbinden. Beispielsweise können nun über eine geeignete Schaltung ein oder mehrere, nicht selektierte Aktoren mittels eines vorbestimmten Signals angesteuert werden und entweder in einer vorbestimmten Position gehalten oder sogar in eine vorbestimmte Richtung ausgelenkt werden. Letzteres kann sich als sinnvoll erweisen um z.B. den Drift eines analogen Hold-GIieds auszugleichen.
Der mit dem Gebiet vertrauten Fachperson ist es klar, dass die Anordnung natürlich mit einem optischen Detektor versehen werden kann, beispielsweise mit einer Laser-Lichtquelle und einem Reflektor auf oder am Cantilever.
Ein solches Sondenmikroskops kann als Rasterkraftmikroskop (Atomic Force Microscope, AFM) oder zur Messung intermolekularer Kräfte verwendet wer- den.
Ein zweiter, oben bereits angesprochener Aspekt der Erfindung betrifft die Integration eines Sondenmikroskops, d.h. einen mehr oder minder grossen Teil der Komponenten in einem gemeinsamen Halbleiter-Chip. Dies ist besonders vorteilhaft bei Verwendung mehrerer, vorzugsweise parallel in einem Array angeordneter Cantilever, von denen jeder einen Detektor und einen Aktor aufweist. Als Kandidaten für diese Integration sind besonders geeignet:
• Detektor und Aktor auf oder unmittelbar beim Cantilever;
• das mit dem Aktor verbundene Speicherelement; « die Steuer- oder Regelschaltung für den Aktor, falls vorgesehen;
• die Auswert-Schaltung für den Detektor; und
• natürlich der oder die Multiplexer zur Aktivierung eines selektierten Cantilevers.
Sinnvollerweise wird man nicht nur Aktor und Detektor auf dem jeweiligen Cantilever und das mit dem Aktor verbundene Speicherelement auf oder in unmittelbarer Nähe des jeweiligen Cantilevers anordnen, sondern auch den oder die Multiplexer so platzieren, dass er/sie näherungsweise symmetrisch zu den einzelnen Cantilevern, um gleiche Leitungslängen zu erreichen und damit die Zugriffszeiten zu optimieren.
Ein weiterer wichtiger Aspekt der Erfindung ist natürlich ein Verfahren zur quasi-parallelen Sondenmikroskopie mittels mehrerer, vorzugsweise parallel angeordneter und in einem Array zusammengefasster Cantilever, von denen jeder mit mindestens einem Detektor und vorzugsweise einem Aktor versehen ist. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass in einem Multiplexver- fahren jeweils nur ein Teil der vorhandenen Cantilever, insbesondere jeweils nur ein einzelner Cantilever, selektiv mit Detektor- und/oder Aktorschaltungen verbunden wird und insbesondere die Aktoren der nicht selektierten Cantilever währenddessen in einem vorherbestimmten Zustand mittels gespeicherter
Daten gehalten werden oder ggf. den Aktoren solche Signale zugeführt werden, dass, wie oben erwähnt, bestimmte Effekte erzielt oder ausgeglichen werden. So können beispielsweise ein oder mehrere, nicht selektierte Aktoren mittels entsprechender Signale so angesteuert werden, dass sie in einer vor- bestimmten Position gehalten werden oder in eine vorbestimmte Richtung ausgelenkt werden.
Dass bei jedem solchen Verfahren die Cantilever im Resonanz-Modus betrieben werden können, wird der Fachperson unmittelbar klar sein. Wie oben bereits gesagt, ist es für eine Fachperson auch unmittelbar ersichtlich, dass dieselben Anordnungen und Verfahren angewendet werden können, wenn anstelle eines Biegebalkens eine Brückenstruktur oder eine Membran verwendet wird.
Weitere Details und Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Patentansprüchen zu entnehmen.
Beschreibung der Zeichnungen und der Ausführungsbeispiele In der nachfolgenden Beschreibung sind zwei Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnungen beschrieben und erläutert. Auf den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die Fotografie eines integrierten Chips mit 10 Cantilevern und den erfindungsgemäss integrierten Schaltungen;
Fig. 2 ein Beispiel für einen Biegebalken-Array mit einem thermischen
Aktor und einer piezoresistiven Wheatstone-Brücke als Detektor;
Fig. 3 ein System zur Durchführung einer Konstantkraft-Messung, das z.B. zur Messung molekularer Kräfte benutzt werden kann;
Fig. 4 die Darstellung eines Details aus Fig. 3;
Fig. 5 ein Beispiel für die Ansteuerung mehrerer Aktoren aus einem gemeinsamen Speicher;
Fig. 6 ein Beispiel für ein ungeregeltes System, bei dem Aktorsteuerung und Signalauswertung nicht gekoppelt sind; und
Fig. 7 die Darstellung eines Details aus Fig. 6.
Fig. 1 zeigt eine Fotografie einer typischen Anordnung eines gemäss der Erfindung integrierten AFM-Systems für die Rasterkraftmikroskopie. Anhand dieses integrierten AFMs mit zehn Tastköpfen in Gestalt von Biegebalken soll die Erfindung näher erläutert werden. Fig. 2 zeigt das zugehörige Blockdiagramm, in dem die Einzelheiten eines Cantilevers und die Beschaltung dargestellt sind. Fig. 3 zeigt zwei benachbarte Balken K1 und K2, die nacheinander aktiviert werden.
Jeder Biegebalken ist mit einem thermischen Aktor und einer piezoresistiven Wheatstone-Brücke ausgestattet. Der thermische Aktor dient zur Verbiegung, d.h. Krümmung des Balkens mittels eines thermischem Bimorph-Effekts. Der Aktor besteht aus einem Heizwiderstand, der mit Materialien verschiedenen thermischen Ausdehnungskoeffizienten bedeckt ist.
Mit der piezoresistiven Wheatstone-Brücke, gezeigt in Fig. 2, wird der mechanische Stress im Balken gemessen. Dieser Stress resultiert aus der zwischen Probe und Balken auftretenden Kraft. Das Ergebnis ist ein Ausgangssignal, das ein Merkmal für die Wechselwirkungskraft darstellt. Beim Biegebalken
soll im folgenden zwischen einer aktiven und passiven Phase unterschieden werden, der Balken selbst wird als aktiv oder passiv bezeichnet.
Ziel der in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Anordnung ist es, die Auslenkung der Balken so zu steuern, dass die Kraft auf die Balken konstant bleibt. Wie in Fig. 2 dargestellt, sind die zehn Biegebalken über einen ersten Multiplexer an eine Regelschaltung angeschlossen. Mit diesem ersten Multiplexer wird derjenige Biegebalken (z.B. K1 in Fig. 3) ausgewählt, dessen Wechselwirkungskraft gemessen werden soll und dessen Auslenkung so gesteuert werden soll, dass diese Kraft konstant bleibt. Im ausgewählten, (selektierten) Zustand ist dieser Balken aktiv, die anderen Balken sind währenddessen passiv. Das Ausgangssignal von der Wheatstone-Brücke des aktiven Balkens wird nach Durchlaufen des Multiplexers an einen Regler gegeben. Dieser ermittelt die Regeldifferenz und gibt ein entsprechendes Signal an den thermischen Aktor des aktiven Balkens zur Kompensation der Regeldifferenz. Dazu passiert dieses Signal einen zweiten Multiplexer auf der Eingangsseite des Balkenmoduls. Das Signal erreicht ein Sampie&Hold-GIied mit zugehörigem Treiber, dessen Ausgangssignal schliesslich den thermischen Aktor aktiviert. Während der Biegebalken aktiv ist, schwingt sich dieser Regelkreis ein, und der Sollwert der Auslenkung wird erreicht.
Durch Weiterschalten des Multiplexers wird danach der nächste Balken K2 (Fig. 3) aus dem Array aktiv, der vorher aktive Balken K1 wird nun passiv. Mit dem Balken K2 wird nun der oben beschriebene Vorgang wiederholt. Dazu wird natürlich wieder derselbe Regler benutzt - dieser ist ja erfindungs- gemäss nur einmal vorhanden. Für den jetzt passiven Balken K1 bleibt durch das Sampie&Hold-GIied der Wert des Signals an den Aktor gespeichert; damit behält der Balken K1 seine Auslenkung während der passiven Phase. Wird er wieder aktiviert, muss nur die Differenz der Kraft zwischen der letzten aktiven Phase und der passiven nachgeregelt werden, was die Ausregelzeit sehr kurz
hält. Würde man den Aktor-Wert der letzten Aktivierungsphase nicht speichern, müsste der gesamte Regelbereich durchfahren werden, was einen wesentlich längeren Zeitraum in Anspruch nähme. Ein Verzicht auf das Speicherelement würde dem Biegebalken ausserdem während der passiven Pha- se unkontrollierte Bewegungen ermöglichen, was zu einer Beschädigung der Probe und/oder des Biegebalkens bzw. dessen sensitiver Spitze führen kann. Der nun aktive Balken K2 durchläuft den gleichen Prozess wie zuvor der Balken K1.
Mit dem Array der zehn Biegebalken wird die (nicht dargestellte) Probe in bekannter Weise abgefahren, d.h. gerastert. Die Kräfte auf die Balken werden dabei in schneller Folge geregelt. Als Ergebnis erhält man ein Constant- Force-Mode-Bild von der Probenoberfläche, aufgenommen mit allen zehn Balken.
In einer anderen Ausführung soll nicht die Kraftwirkung der Balken geregelt werden, sondern nur ein Steuersignal an den Aktor eines Balkens gegeben werden. Eine dafür geeignete Schaltung ist, analog zu Fig. 3, in Fig. 4 dargestellt. Dieses Steuersignal kann zur Auslenkung des aktivierten Balkens führen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, einen Stromfluss oder eine Spannung zwischen Probe und Balken zu erzeugen. Ersteres ist beispielsweise bei einem Rastertunnelmikroskop (Scanning Tunneling Microscope, STM) erforderlich. Der Aktor kann auch ein thermischer, magnetischer oder anders gearteter Aktor sein, der die Probe lokal manipuliert. Das Signal an den Aktor bleibt auch in diesem Fall während der passiven Phase erhalten.
Wie in Fig. 5 gezeigt, können auch mehrere Aktoren von einem einzigen Speicherelement betrieben werden. Diese Gruppierung von Aktoren im passiven Zustand ist beispielsweise dann ein gangbarer Weg, wenn die Auslenkungen der Biegebalken klein sind, so dass die Nachregelung bei der
Aktivierung nur wenig Zeit erfordert. Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt in der weiteren Verringerung der notwendigen Komponenten.
Als weiteres Ausführungsbeispiel soll die Messung von molekularen Wech- selwirkungen zwischen Biegebalken und Probe beschrieben werden. In dieser Anwendung werden prinzipiell dieselben Funktionsblöcke wie bei der Raster- kraftmikroskopie verwendet; die dort gezeigte Regelschleife muss jedoch nicht geschlossen sein. Die Spitzen der Biegebalken, also die Tastköpfe, können vorteilhafterweise mit funktionalisierten Schichten versehen werden zum Ab- tasten ebenfalls funktionalisierter Oberflächen von Proben. Dabei werden die zwischen der Spitze eines Biegebalkens und der Probenoberfläche auftretenden molekularen Kraft-Wechselwirkungen gemessen, die die Spitze des Biegebalkens anziehen oder abstossen. Die entsprechende Änderung der Auslenkung des Biegebalkens wird wieder über die Detektoren ausgelesen. Dieses Messprinzip ist unter dem Begriff "Messung der Force-Distance-Curve" bekannt. Dabei kann jeder Biegebalken desselben Arrays eine andere Schicht an seiner Spitze haben, wodurch unterschiedliche Wechselwirkungen zwischen den Schichten zu mehr Information führen. Eine solche Anordnung beschreiben W. Franks et al. in "Nanochemical Surface Analyser in CMOS Technology", Ultramicroscopy, 2001.
Ziel bei dieser Anwendung ist es, die Auslenkung der Biegebalken so zu steuern, dass die Wechselwirkung zwischen der Spitze des Biegebalkens und der zu untersuchenden Probenschicht als Force-Distance-Curve aufgezeichnet werden kann. Wie bisher sind die zehn Biegebalken über einen Multiplexer an eine Steuerschaltung angeschlossen. Mit Hilfe dieses Multiplexers wird der Biegebalken, hier K1 in Fig. 6, ausgewählt. Der Balken K1 ist also aktiv, die anderen Balken sind passiv. Der Balken K1 wird nun durch ein Steuersignal an das Sampie&Hold-GIied seines aktiven Aktors so weit ausgelenkt, bis die Spitze die zu untersuchende Probenoberfläche berührt. Anschliessend wird
der aktive Biegebalken K1 wieder von der Probe wegbewegt. Das Ausgangssignal der Wheatstone-Brücke wird über einen zweiten Multiplexer an den Ausgang geführt. Sobald die Force-Distance-Curve für den aktiven Cantilever aufgezeichnet ist, wird durch Weiterschalten des Multiplexers der nächste Balken, also K2, aus dem Array aktiv, der vorher aktive Balken K1 wird nun passiv. Mit dem "nächsten" Balken K2 wird nun die oben beschriebene Messung wiederholt. Beim nun passiven Balken K1 bleibt durch das Sampie&Hold-GIied der Wert der letzten Auslenkung gespeichert, womit der Balken K1 seine Auslenkung während der passiven Phase beibehält.
Wie klar aus Fig. 6 zu erkennen ist, findet hier keine Regelung statt, d.h. es gibt keinen geschlossenen Regelkreis, sondern es erfolgt eine Steuerung der gemäss der Erfindung nacheinander aktivierten Biegebalken.
Eine weitere Verwendung einer erfindungsgemässen Anordnung und des Verfahrens besteht in der Messung von Oberflächenstress. Dafür kann im Prinzip der gleiche Funktionsablauf benützt werden, der bereits beim AFM zur Anwendung kam.
In Fig. 7 ist das Prinzip skizziert, wie auf einem Biegebalken Oberflächenstress gemessen werden kann. Dazu wird auf der Oberfläche des Biegebalkens eine funktionalisierte Schicht aufgebracht. Interaktionen zwischen dieser Schicht und Molekülen resultieren in einer Änderung des Oberflächenstresses. Beim AFM würde dies einer Änderung der Kraft entsprechen. Somit kann analog zur Constant-Force-Messung beim AFM hier eine Con- stant-Stress-Messung durchgeführt werden. Dazu wird mit Hilfe des Aktors, der mittels eines ersten Multiplexers (in Fig. 7 nicht dargestellt) in der oben beschriebenen Weise aktiviert wurde, der induzierte Oberflächenstress des aktiven Biegebalkens kompensiert und die dabei ermittelte Messwerten über
einen zweiten Multiplexer, der in Fig. 7 gezeigt ist, einer Schaltung zur Signalauswertung zugeführt und dort ausgewertet.
In ähnlicher Weise kann die Fachperson andere bekannte Verfahren der Son- denmikroskopie so modifizieren, dass die Vorteile der Erfindung auch dafür zum Tragen kommen. Jedenfalls sind weder das erfindungsgemässe Verfahren noch die entsprechenden Anordnungen auf die in dieser Beschreibung beispielhaft aufgeführten Anwendungsfälle beschränkt.