WO2008138329A1 - Verfahren zum rastersondenmikroskopischen untersuchen einer messprobe, messsystem und messsondensystem - Google Patents

Verfahren zum rastersondenmikroskopischen untersuchen einer messprobe, messsystem und messsondensystem Download PDF

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WO2008138329A1
WO2008138329A1 PCT/DE2008/000824 DE2008000824W WO2008138329A1 WO 2008138329 A1 WO2008138329 A1 WO 2008138329A1 DE 2008000824 W DE2008000824 W DE 2008000824W WO 2008138329 A1 WO2008138329 A1 WO 2008138329A1
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probe
measuring
measurement
sample
measuring probe
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Application number
PCT/DE2008/000824
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English (en)
French (fr)
Inventor
Torsten Jaehnke
Original Assignee
Jpk Instruments Ag
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q70/00—General aspects of SPM probes, their manufacture or their related instrumentation, insofar as they are not specially adapted to a single SPM technique covered by group G01Q60/00
    • G01Q70/06—Probe tip arrays

Definitions

  • the invention relates to a method for scanning probe microscopic examination of a test sample, in particular for Rastersondenmicroscopic examination, a measuring system and a probe system.
  • Scanning Probe Microscopy is a measurement and analysis technique in which a probe is scanned over a sample of a test medium to be examined, and a sample topography is determined by a distance-dependent interaction between the probe and the sample
  • AFM Atomic Force Microscope
  • STM Scanning Tunneling Microscope
  • STM Scanning Tunneling Microscope
  • SNOM Scanning Near Field Microscope
  • SPhM Scanning Photon Force Microscope
  • a scanning method associated with scanning probe microscopy is also the acquisition of a force-displacement curve in which the probe is essentially for measurement purposes only along a ver Tical direction is shifted relative to the examined sample.
  • the probe In distance spectroscopy, the probe is displaced relative to the surface of the sample, for example, in a direction vertical to the sample surface, and the interaction between probe and sample is measured to measure the distance-dependent interaction between probe and sample.
  • the sample can also be moved. It may also be provided a relative movement between the probe and sample, in which both the probe and the sample are moved.
  • this distance spectroscopy is used to measure the interaction between probe and sample to measure forces between molecules by binding one molecule to the probe and another molecule to the probe. It can then measure the interaction between the two bound molecules. It can but also intramolecular forces are measured, for example, by lowering the probe to the sample and waiting for a bond. Thereafter, the probe can be removed again from the sample, in which case forces acting on the probe are recorded.
  • further measurements are possible in which an interaction is measured that correlates with an associated distance to two or more locations.
  • atomic force microscopy usually uses a component which is also referred to as a cantilever. With this force can be measured by the deflection of the probe is detected. In order to minimize the interaction volume and thus to improve the lateral resolution, in most cases a measuring tip is attached to the free end of the cantilever. Without limitation of generality, reference is made to a cantilever in the following explanations. The explanations apply correspondingly to other forms of probes in probe microscopy.
  • the cantilevers are usually attached to a base, especially to ensure a reasonable handling.
  • a cell attached to the cantilever coats a portion of the surface of the cantilever. It may be provided here to initially provide the cantilever in the course of the pretreatment with a coating, in particular an adhesion-promoting coating, onto which a substance to be measured is then applied.
  • a coating in particular an adhesion-promoting coating
  • the material applied as part of the pretreatment to the measuring probe, in particular the cantilever is referred to as a probe substance, be it a single material or a combination of several materials comprising, for example, an adhesion-promoting base and a substance arranged thereon and to be examined.
  • a (base) coating applied as part of the pretreatment and covered by the probe substance is also referred to as probe coating.
  • a pretreated cantilever is used in distance spectroscopy, several handling problems arise in practice. Due to any mechanical contact with the sample, the probe substance applied to the probe is usually loaded, so that aging of the probe substance occurs after one or more individual experiments.
  • the term "aging" is used in the present application more generally for a change of a desired state of the probe substance which was induced at the beginning of the distance spectroscopic measurements for the purpose of measurement, but aging can take place not only because of the execution of measurements without such a measurement, for example by the fact that there are no physiological conditions set for the cell in the case of a probe substance in the form of a cell before or during the measurement.
  • the aging of the probe substance can lead to fewer and fewer specific bonds when carrying out the distance spectroscopic measurement
  • the number of individual experiments must be significantly increased. In the case of a less specific single measurement, it must be ensured that the probe still has the probe substance in the required manner in each experiment.
  • a probe substance designed as a hydrophobic coating to be slowly converted into a hydrophilic coating, which would greatly falsify the measurement results.
  • During the execution of the probe substance as a cell coating whereby frequently only one cell fits on the cantilever, it can happen that the cell dies and already changed very strongly before carrying out the measuring experiment, so that the actual measurement can no longer be carried out. Again, it can lead to incorrect results, if this process goes unnoticed. With an untreated cantilever it can happen that an adsorbate is formed by the contact with the sample, so that even non-specific bonds are no longer possible.
  • other measurements are affected by the damage, for example imaging methods, in particular damage to the interaction-relevant probe tip. If, for example, a surface topography is determined, this is influenced in particular by the tip geometry of the measuring probe.
  • Lithography called, for example, with a
  • Tip a structure is scratched into a sample and this is then shown again for inspection. However, since the tip is damaged by the scratching process, good qualitative image can no longer be obtained.
  • the measuring probe is usually replaced.
  • This change of the probe takes time, because this is usually done manually.
  • the probe is a cantilever, it is attached to a base that also serves to position the cantilever without destruction.
  • This base is usually integrated into a probe mount which is held in the scanning probe microscope.
  • the various implementations for this include, for example, a holder with a spring or a holder by means of a vacuum. This holder must now be solved when changing the probe to install a new probe can.
  • contamination of the measurement environment for example of the fluid or even of the sample itself, becomes more likely with each change.
  • the object of the invention is to provide an improved method for scanning probe microscopic examination of a test sample, in particular for Rastersondenmicroscopic examination of a test sample, a measuring system and a probe system, which enable the execution of scanning probe microscopic investigations in a simplified manner and with reduced expenditure of time, in particular consuming changes of a measuring probe should be less frequently necessary.
  • the object is achieved by a method for scanning probe microscopic examination of a test sample according to independent claim 1, a measuring system according to independent claim 13 and a measuring probe system according to independent claim 21.
  • the invention encompasses the idea of carrying out a first and a second scanning probe microscopic measurement on the measurement sample with a measuring probe system in which a measuring probe and another measuring probe are formed on a common probe receptacle in a method for scanning probe microscopy examination of a measurement sample, in particular for Rastersondenmicroscopic examination.
  • the measuring probe is held in a first measuring position relative to the measuring sample and the other measuring probe in another non-measuring position and the measuring sample with the Probe was examined by scanning probe microscopy.
  • the measuring probe is moved from the measuring position to a non-measuring position and the other measuring probe from the other non-measuring position to another measuring position by means of displacement relative to the measuring sample.
  • the measuring position and the other measuring position can at least partially match, as far as the positions are concerned with characterizing positional parameters.
  • the measuring position of the measuring probe in the first measurement and the other measuring position of the other measuring probe in the second measurement relative to elements of the measuring system can be the same. In this way, different sections of the test sample can be examined if the measuring position and the other measuring position differ with regard to their relative positioning to the test sample.
  • test sample is held in its relative position to the measuring system, a repeated examination of a specific section of the test sample takes place in this case.
  • measuring position and the other measuring position can also be completely different with regard to the characterizing position parameters.
  • the measuring probe is then held in the non-measuring position relative to the test sample and the other probe in the other measuring position, and the test sample with the other probe is examined by scanning probe microscopy.
  • the scanning probe microscopic measurement comprising a first measuring phase and a second measuring phase, without the need for a measuring probe change.
  • the measuring probe and the other measuring probe which are both arranged on the common measuring probe receptacle, are brought into the assigned measuring position or the associated non-measuring position, depending on the instantaneous measuring phase.
  • scanning probe microscopic examinations in particular by means of a scanning probe microscope, can be carried out with reduced expenditure of time and more conveniently for the user.
  • a further aspect of the invention relates to a measuring system for scanning probe microscopic examination of a measuring sample, which can be used for the method of scanning probe microscopic examination described above.
  • a measuring probe system is provided, which can be used in the measuring system and in the method for scanning probe microscopic examination of the test sample and is therefore configured in a special way for this purpose.
  • An associated measuring position of a measuring probe is characterized in that in this position an interaction between the measuring probe and the test sample serving for the scanning probe microscopic examination can take place.
  • an interaction between the measuring probe and the sample to be examined does not exist in an assigned non-measuring position which serves for the scanning probe microscopic measurement.
  • the latter can be achieved, for example, by selecting a distance between the measuring probe, in particular a measuring-active measuring probe section, and the test sample to be examined so large that a metrologically relevant interaction does not take place.
  • a non-measuring position can also arise because the measuring-active measuring probe section is pressed onto the test sample, namely in a manner which prevents and suppresses any metrological contribution to the scanning probe microscopic examination.
  • the measuring-active probe section can simply be scraped along a surface portion of the measurement sample.
  • the displacement between the assigned measuring position and the associated non-measuring position of the measuring probe is generally based on a relative movement between the measuring probe and the measuring sample, in particular a surface section of the measuring sample to be examined.
  • a relative movement can be achieved both by displacing the measuring sample and by displacing the measuring probe (s).
  • a combination of these two relative movements can also be provided.
  • the measuring probe and that of the other measuring probe, which are formed on the common measuring probe receiver in a preferred embodiment it may be so-called cantilevers, which are suitable for a scanning probe microscopic examination of the measuring sample.
  • the probes which in turn are mounted on the common probe mount, between the measuring-active probe section, which takes place in the measurement interaction with the sample, and an associated probe beam, which carries the measuring-active probe section and in turn the probe receptacle couples.
  • the measuring-active measuring probe section has a measuring tip or probe tip.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the displacement relative to the test sample is carried out at least partially by means of a common movement of the measuring probe and the other measuring probe, which optionally comprises a displacement of the probe holder. Since the measuring probe and the other measuring probe are formed on the common measuring probe receptacle, with the aid of a movement of the common measuring probe receptacle it is generally possible to move the measuring probe and the other measuring probe together, for example by displacing the measuring probe receptacle. However, the joint movement of the probe and the other probe is not mandatory in this design, since the probe holder, for example, may be formed of several elements that can be moved both separately and together, which also here each formed probes are separated or jointly displaced.
  • individual block-like elements of the common probe receptacle can be used to respectively receive one or more probes.
  • the block-like elements can be coupled to a respective associated control element.
  • the joint movement of the probe and the other probe may include any type of motion, such as panning, tilting, or shifting, or combinations thereof.
  • the displacement relative to the test sample is carried out at least partially by means of a separate movement of the measuring probe and the other measuring probe, in which at least the measuring probe or at least the other measuring probe is moved.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that at least the measuring probe or at least the other measuring probe is moved by displacing an associated measuring probe bar, optionally by means of a self-deformation.
  • at least the probe or at least the other probe can be achieved by displacement of an associated Meßsondenbalkens, which in turn carries a measuring active Meßsondenabêt, which sometimes also shortened is called a probe.
  • the measuring probe beam is equipped, for example, with a bimetal, the measuring-active measuring probe section can be displaced by means of intrinsic deformation of the measuring probe beam. Such a shift is then also rever- sibel.
  • the displacement in this case relates to the position change between the measuring position and non-measuring position.
  • a development of the invention provides that the displacement of the associated probe beam comprises a pivotal movement of the probe beam, with which an angular position of the associated probe beam is changed.
  • the measuring-active measuring probe section formed thereon is shifted again between the non-measuring position and the measuring position.
  • the pivotal movement of the probe beam can also be at least partially caused by the fact that the common probe mount or a sub-element thereof are selectively moved.
  • the displacement relative to the measurement sample for the probe and / or the other probe comprises a vertical distance to an examination section of the measurement sample changing height adjustment.
  • the relative movement can take place both by displacing the measurement sample and alternatively or additionally by means of displacing the measuring probe. Both relative movements lead to a changed height adjustment of the measuring probe and / or the other measuring probe over the examination section of the measuring sample.
  • a further development of the invention can provide that the height adjustment is carried out as a relative movement along a direction of displacement upright to the examination section of the test sample.
  • a space-saving height adjustment is made possible because the displacement device is formed essentially perpendicular to the surface of the examination section.
  • a height adjustment is basically also possible by means of a displacement along a displacement direction, which occupies an angle of less than 90 ° with the surface of the examination section, so that the height adjustment also includes a lateral relative movement.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the probe is moved relative to the sample for displacement.
  • at least partially overlapping examination sections on the measurement sample are examined by scanning probe microscopy.
  • the scanning probe microscopic examination it may be provided to analyze not only partially overlapping examination sections with different measuring probes in succession several times.
  • design several probes are successively brought into the substantially same measurement position.
  • the measuring positions of the different measuring probes in this case are characterized by a substantially identical relative position to the same section of the measuring sample to be examined.
  • An advantageous Aus collirungsform of the invention provides that at least one displacement movement selected from the following group of displacement movements at least one coarse displacement or at least one fine displacement, which differ with respect to the achievable with the respective displacement positioning accuracy comprises: Relocating the probe between the measurement position and the non -Measurement and displacement of the other probe between the other measuring position and the other non-measuring position.
  • a further development of the invention provides that the measuring probe when displaced between the measuring position and the non-measuring position and the other measuring mode during displacement remain between the other measuring position and the other non-measuring position in an associated measuring volume.
  • the probe is placed when moving from the measurement position in the non-measurement position above a region of the measurement sample, which has been previously investigated by scanning probe microscopy.
  • This has the advantage that the measuring probe in the non-measuring position can not damage sections of the test sample that are still to be examined, since it is positioned in the non-measuring position in regions of the test sample that have already been examined.
  • Such a process design can be achieved, for example, by examining the test sample along a test path with scanning probes microscopically with several measuring probes, the sections along the examination path be examined in a row in a maintained feed direction.
  • This type of examination also makes it possible, for example, for a scanning probe to be simply brought into a non-measuring position after its use for the scanning probe microscopic examination, in which the measuring probe scrapes along the surface of the test sample, with this surface contact taking place only in regions, that have already been examined.
  • a further development of the invention can provide that a measuring probe section with measuring probe and a measuring probe section measuring at the other measuring probe are arranged evenly spaced from an obliquely running edge of the common measuring probe holder.
  • the measuring-active measuring probe section of the measuring probe and the measuring-active section of the other measuring probe can be arranged in a transversely extending series arrangement, so that the measuring-active measuring probe sections are arranged piece by piece offset forwards or backwards.
  • the oblique edge is preferably formed obliquely to a side edge of the common probe receptacle, which in turn is substantially parallel to the longitudinal extent of the probes.
  • a preferred development of the invention provides that in the measuring probe system the measuring probe and the other measuring probe are mounted on an inclined surface formed on the common measuring probe receptacle, which is optionally formed by means of a prismatic component on the probe receptacle.
  • the oblique surface formed on the common measuring probe receptacle is inclined to the plane of the measuring probes, which is spanned by the x and y adjustment direction, in the scanning probe microscopic examination. If the measuring-active measuring probe section of the measuring probe and the measuring-active measuring probe section of the other measuring probe are additionally arranged at different distances from the common measuring probe holder, the displacement between assigned non-measuring position and assigned measuring position is made possible simply by means of a height adjustment.
  • the measuring probe and the other measuring probe are each formed with a bendable measuring probe bar. The bending is preferably reversible.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that in the measuring probe system, the measuring probe and the other measuring probe with respect to at least one probe characteristic selected from the following group of probe properties are formed substantially coincident: spring constant, applied probe substance, probe coating and resonance frequency.
  • the measuring probes be configured individually with respect to the mentioned parameters in such a way that no two measuring probes are really identical.
  • the individual design of the parameters for the probes makes it possible to place different probes at the common probe receptacle, which can then be used for different measuring tasks within the scope of the scanning probe microscopic examination without changing the probe. In particular, this can also be reacted to differing in terms of their properties sections of the sample.
  • the identical expression of at least one of the parameters for example the spring constant, combined with the differing expression with respect to other parameters can be provided. If there is talk of a substantially given identity of properties of the probes, then manufacturing tolerances are to be considered, which occur when manufacturing measuring probes, for example cantilevers. Equality of the parameters is usually given within the manufacturing tolerances.
  • a further development of the invention provides that the measuring probe and the other measuring probe are arranged in a height-adjustable manner by means of the measuring probe displacement device, optionally along a direction of displacement upright to an examination section of the measuring sample.
  • the measuring probe and the other measuring probe are displaceable by means of a common movement.
  • a further development of the invention can provide that the measuring probe and the other measuring probe are displaceable by means of a separate movement.
  • the measuring probe system for a scanning probe microscope can preferably be further developed according to the embodiments of the system of measuring probes provided there in connection with the measuring system.
  • the probe system may be configured so that the probes can be displaced by passive motion or active motion between the measuring position and the associated non-measuring position.
  • the latter is implemented, for example, in that the measuring probes are displaced relative to the common measuring probe receptacle, whereas in the passive bearing in one embodiment the measuring probe receptacle is moved in order to achieve the displacement between the positions of the measuring probes.
  • the further development variants are preferred, which by means of height adjustment, a displacement between the measuring position and non-measuring position, which of course includes a displacement in both directions, allow.
  • 1 shows an arrangement with a measuring probe receptacle on which a plurality of measuring probes are formed together
  • 2 shows an arrangement with a measuring probe receptacle, on which a plurality of measuring probes are arranged, and a measuring probe displacement device, to which the common measuring probe receptacle is coupled;
  • FIG. 3 shows several illustrations for explaining the displacement of measuring probes formed jointly on a measuring probe holder between the measuring position and non-measuring position
  • Fig. 4 is a flowchart
  • FIG. 5 shows a further arrangement with a measuring probe receptacle and a plurality of measuring probes formed thereon.
  • Fig. 1 shows an arrangement with a probe holder 1, which is also referred to as the base shortened, on which a plurality of probes or probes 10, ..., 15 are arranged, which are designed in the illustrated embodiment as so-called cantilevers.
  • the probe holder 1 has essentially a square for simplifying the illustration. derform. However, this is only an example because the probe holder 1 can assume basically any shape, for example, a pyramid shape.
  • the plurality of measuring probes 10,..., 15 extend from a front lower edge 2 of the measuring probe receptacle 1.
  • a deflection of the measuring probes 10,..., 15 triggered as a result of an interaction with the test sample to be examined is measured, for example, by being scanned optically.
  • laser light is used, which is directed to a detector (not shown).
  • Such optical scanning like other methods for detecting the interaction of the measuring probes 10,..., 15 with the measuring sample in various designs is known and can optionally be used depending on the application in connection with the various embodiments of the invention.
  • An auxiliary line 20 shows a (hypothetical) course of a front lower edge of the measuring probes 10,..., 15, which runs parallel to a rear lower edge 3. Not all of the measuring probes 10,..., 15 terminate at the front on an auxiliary line 21, which runs parallel to the auxiliary line 20. Rather, this concerns only one of the measuring probes 10, ..., 15, namely the measuring probe 10. The other probes are staggered back piece by piece. The distance between adjacent measuring probes is indicated by way of example with the help of the further auxiliary line 22.
  • the front lower edges of the plurality of probes 10, ..., 15 must basically not lie on a straight line. Rather, it can also be provided that an offset is formed for adjacent measuring probes, so that a kind of step arrangement results which, on the other hand, can be configured parallel to the rear lower edge 3.
  • Fig. 2 shows an arrangement in which a plurality of measuring probes 10, 11, 12 are formed on the common probe holder 1, which in turn is held on a bottom 4 on a receiving part 40, namely by means of a spring element 41.
  • the attachment in Other embodiments by means of vacuum and / or adhesive bonding, in particular bonding done.
  • the plurality of measuring probes 10, 11, 12 are held above a measuring sample or sample 50, which is to be examined by scanning probe microscopy.
  • the execution of the receiving member 40 and the thereto by means of flat Support mounted measuring probe holder 1 is exemplary.
  • Other embodiments may be provided, for example by means of projections and depressions on the surfaces coming to rest.
  • an angle 100 is formed, which is typically in a range between about 5 ° and about 15 °.
  • an angle 100 is formed, which is typically in a range between about 5 ° and about 15 °.
  • the measuring probe holder 1 is adjusted in height, so that first the measuring probe 10, then the measuring probe 11 and then the measuring probe 12 are brought into a measuring position in which the scanning probe microscopic examination, in particular the scanning probe microscopic examination the measurement sample 50 is executed.
  • the measuring probe 10 is in the measuring position, the measuring probes 11 and 12 are still in a non-measuring position.
  • a further lowering of the measuring probe holder 1 then leads to first bringing the measuring probe 10 out of the measuring position into an associated non-measuring position, in which the measuring probe 10 is pressed against the measuring sample 50 by surmounting any measuring activity and is guided along it in a scraping manner.
  • FIG. 3 shows a plurality of illustrations with further details of the above-described method of scanning probe microscopic examination by means of the plurality of measuring probes 10, 11, 12 according to FIG. Second
  • the measuring probe 10 namely its measuring-active measuring probe section
  • the measuring probe 11 ie its measuring-active measuring probe section
  • the measuring probe 11 passes closer in the region of the measuring sample 50 as shown in illustration b, which simultaneously leads to bending of a measuring probe beam 10a of the measuring probe 10.
  • the measuring probe receptacle 1 becomes even closer to the measuring sample 50 with the measuring probes 11 and 12, it is in accordance with the representations c and d.
  • the arrangement with measuring probe holder 1 and the measuring probes 10, 11, 12 formed thereon is such that the vertical distance between the measuring-active measuring probe sections and the measuring sample 50, which is adjusted with the aid of the adjusting element 45, is dimensioned so that a the scanning probe microscopic examination necessary hub can be accomplished without damaging a not used in the respective measurement phases probe, so they in particular not bring in contact with the sample 50.
  • Fig. 4 is a flowchart for explaining a method of performing a scanning probe microscopic examination.
  • the probe is positioned over a sample site of interest.
  • the probe then approaches the measurement sample.
  • the scanning probe microscopic examination is carried out in a step 62. This may be, for example, measuring a force-distance curve. However, it is also possible to record several curves at the same time in order to make a statistical statement.
  • an evaluation of the acquired data is carried out, which can also be automated, with the aim of checking whether the acquired data is trustworthy (step 70). If a trustworthiness is determined, the question may be asked in a step 71 whether sufficient data has been collected for the current investigation. If this question is answered in the affirmative, the experimental investigation in step 63 can be ended.
  • the causes can be the measuring probe interaction or the measuring probe itself. If such a cause is determined by the user or optionally also automatically, a change of the used measuring probe is carried out according to step 64, which only requires in the selected embodiment to carry out the scanning probe microscopic examination with the next measuring probe. The examination procedure will be continued.
  • the new measuring probe for example by preparing a new cell on the measuring probe according to step 65. This is preferably done without changing the probe holder.
  • step 72 If the cause can not be found in step 72, an individual error analysis must be carried out in accordance with step 66, which can optionally also be done automatically. For example, it may happen that the preparation of a probe coating is faulty.
  • the scanning probe microscopic examination can be continued at any desired location. If it is determined in the test after step 71 that insufficient data have yet been acquired, the scanning probe microscopic examination for collecting further data must be continued, which can first be carried out with the currently used measuring probe. According to step 73, the question may be asked as to whether further experiments are to be carried out in the area of the same examination section of the test sample. On this basis, it is possible to proceed according to step 62 (positive answer) or step 60 (negative answer).
  • FIG. 5 shows a further arrangement with a measuring probe receptacle on which several measuring probes are arranged together.
  • a plurality of measuring probes 80,..., 85, each of which may be designed as a cantilever, are not fastened directly to the measuring probe receptacle 1, but are coupled thereto in each case via an associated actuator 90,.
  • the actuators 90,..., 95 With the aid of the actuators 90,..., 95, the measuring probes 80,..., 85 can be adjusted in particular with regard to their angular position and thus a distance to the measuring sample.
  • the actuators 90,..., 95 are, for example, a piezo material. By applying an associated control voltage then the angle / height adjustment takes place.
  • all measuring probes are aligned so that they end at an auxiliary line 110. With a height adjustment of the probe holder 1, they would all touch the test sample at the same time.
  • the actuators 90, ..., 95 but now an individual adjustment of the probes 80, ..., 85 possible, which is shown by way of example in the illustration b in Fig. 5, in which the measuring probes 81, ... , 85 are raised compared to the measuring probe 80, which is realized by means of the actuators 91, ..., 95.
  • the raised measuring probes 81,..., 85 end at an auxiliary line 111. In this way, the measuring probes 80,..., 85 can be brought one after the other or simultaneously into the assigned measuring position and the associated non-measuring position.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Meßprobe. Bei dem Verfahren werden eine erste und eine zweite rastersondenmikroskopische Messung an der Messprobe mit einem Messsondensystem, bei dem eine Messsonde und eine andere Messsonde an einer gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind, ausgeführt, wobei während der ersten Messung relativ zu der Messprobe die Messsonde in einer ersten Messstellung und die andere Messsonde in einer anderen Nicht-Messstellung gehalten werden und die Messprobe mit der Messsonde rastersondenmikroskopisch untersucht wird, nach der ersten Messung mittels Verlagern relativ zur Messprobe die Messsonde aus der Messstellung in eine Nicht-Messstellung und die andere Messsonde aus der anderen Nicht-Messstellung in eine andere Messstellung gebracht werden und während der zweiten Messung relativ zu der Messprobe die Messsonde in der Nicht-Messstellung und die andere Messsonde in der anderen Messstellung gehalten werden und die Messprobe mit der anderen Messsonde rastersondenmikroskopisch untersucht wird. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Messsondensystem für ein Rastersondenmikroskop.

Description

Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, Messsystem und Messsondensystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, insbesondere zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen, ein Messsystem sowie ein Messsondensystem.
Hintergrund der Erfindung
Die Rastersondenmikroskopie (SPM - „Scanning Probe Microscopy") ist eine Mess- und A- nalysetechnik, bei der eine Messsonde über eine Probe eines zu untersuchenden Messmediums gerastert wird und bei der über eine abstandsabhängige Wechselwirkung zwischen der Messsonde und der Probe eine Topographie der Probe ermittelt wird. Es können aber auch Materialkonstanten oder andere Probeninformationen gewonnen werden. Die prominentesten Vertreter dieser Technik sind das Rasterkraftmikroskop (AFM - ,^4tomic Force Microscope") und das Rastertunnelmikroskop (STM - „Scanning Tunneling Microscope'"'). Weitere Vertreter dieser Technologie sind insbesondere das Rasternahfeldmikroskop (SNOM - „Scanning Near Field Microscope"') und das Rasterphotonenmikroskop (SPhM - „Scanning Photone Force Microscope"). Eine der Rastersondenmikroskopie zugeordnete Untersuchungsmethode ist auch das Aufnehmen einer Kraftabstandskurve, bei der die Messsonde zu Messzwecken im wesentlichen nur entlang einer vertikalen Richtung relativ zur untersuchten Probe verlagert wird.
Zum Messen der abstandsabhängigen Wechselwirkung zwischen Messsonde und Probe wird bei der Abstandsspektroskopie die Messsonde relativ zur Oberfläche der Probe verlagert, beispielsweise in einer zur Probenoberfläche vertikalen Richtung, und die Wechselwirkung zwischen Messsonde und Probe wird gemessen. Alternativ kann auch die Probe bewegt werden. Es kann auch eine Relativbewegung zwischen Messsonde und Probe vorgesehen sein, bei der sowohl die Messsonde als auch die Probe bewegt werden. Bei der RastersondenmikiOskopie wird diese Abstandsspektroskopie zum Messen der Wechselwirkung zwischen Messsonde und Probe beispielsweise dazu genutzt, Kräfte zwischen Molekülen zu messen, indem ein Molekül an die Messsonde bindet und ein weiteres Molekül an die Probe. Es kann dann die Wechselwirkung zwischen den beiden gebundenen Molekülen gemessen werden. Es können aber auch intramolekulare Kräfte gemessen werden, indem beispielsweise die Messsonde auf die Probe abgesenkt und hierbei auf eine Bindung gewartet wird. Danach kann die Messsonde wieder von der Probe entfernt werden, wobei hierbei auf die Messsonde wirkende Kräfte aufgezeichnet werden. Darüber hinaus sind weitere Messungen möglich, bei denen eine Wech- selwirkung gemessen wird, die mit einem zugeordneten Abstand zu zwei oder mehreren Orten korreliert.
Als Messsonde wird bei der Rasterkraftmikroskopie üblicherweise ein Bauteil verwendet, welches auch als Cantilever bezeichnet wird. Mit diesem können Kräfte gemessen werden, indem die Verbiegung der Messsonde erfasst wird. Zur Minimierung des Wechselwirkungsvolumens und damit zur Verbesserung der lateralen Auflösung ist in den meisten Fällen eine Messspitze am freien Ende des Cantilevers angebracht. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit wird in den nachfolgenden Erläuterungen auf einen Cantilever Bezug genommen. Die Ausführungen gelten entsprechend für andere Formen von Messsonden in der Sondenmikro- skopie. Die Cantilever sind in der Regel an einer Basis befestigt, insbesondere um eine sinnvolle Handhabung zu gewährleisten.
Es ist bekannt, für die Abstandsspektroskopie als Messsonden sowohl unbehandelte als auch vorbehandelte Cantilever zu verwenden. Im Fall eines unbehandelten Cantilevers ist eine Bin- düng der Probe bei der Messung unspezifisch. Beispielsweise geht es hierbei darum, Moleküle mittels Bindung an den Cantilever aus ihrem Umgebungsmedium zu ziehen, um die Wechselwirkung der Moleküle mit dem Umgebungsmedium zu messen. Hierbei können aber auch die Moleküle genauer charakterisiert werden, an denen gezogen wird. So zeigen zum Beispiel DNA-Moleküle eine spezifische Spektroskopiekurve aufgrund einer internen Konformation- sumwandlung.
Mit einem vorbehandelten Cantilever können insbesondere spezifische Bindungen untersucht werden. Ein solche Untersuchung kann vorteilhaft sein, wenn das Ausbilden von ungewünschten Bindungen, die danach unter Umständen kaum noch voneinander getrennt werden können, bei der Messung verhindert werden soll. So ist es gängige Praxis, ein oder mehrere Moleküle an die als Cantilever ausgeführte Messsonde zu binden, welche dann mit dem oder den gebundenen Molekül(en) ein Rezeptor-Ligand-System bildet. Es ist auch bekannt, ganze Zellen an eine als Cantilever gebildete Messsonde zu binden und dieses System in Wechsel- Wirkung mit einer Probe, beispielsweise einem Biomaterial, oder mit anderen Zellen zu bringen. In diesem Fall kann es zum Beispiel günstig sein, einen Cantilever ohne Spitze zu verwenden. Vorbehandlungen von Messsonden, insbesondere von Cantilevern, sind in verschiedenen Ausfuhrungsformen bekannt, beispielsweise in Form des Hydrophobisierens der Mess- sonde.
Bekannte Möglichkeiten zur Vorbehandlung des Cantilevers fuhren allgemein zu einer Be- schichtung der Messsonde, zumindest in Teilbereichen. So beschichtet eine an dem Cantilever angebrachte Zelle einen Teilbereich der Oberfläche des Cantilevers. Es kann hierbei vorgese- hen sein, den Cantilever im Rahmen der Vorbehandlung zunächst mit einer Beschichtung zu versehen, insbesondere einer haftvermittelnden Beschichtung, auf der dann eine zu messende Substanz aufgebracht wird. Allgemein wird im folgenden das im Rahmen der Vorbehandlung auf die Messsonde, insbesondere den Cantilever, aufgebrachte Material als Sondensubstanz bezeichnet, sei es ein einzelnes Material oder eine Kombination von mehreren Materialien, die beispielsweise eine haftvermittelnde Basis und eine hierauf angeordnete und zu untersuchende Substanz umfasst. Eine im Rahmen der Vorbehandlung aufgebrachte und von der Sondensubstanz umfasste (Basis-)Beschichtung wird auch als Sondenbeschichtung bezeichnet.
Wird ein vorbehandelter Cantilever bei der Abstandsspektroskopie verwendet, so ergeben sich in der Praxis mehrere Handhabungsprobleme. Aufgrund jedes mechanischen Kontaktes mit der Probe wird die auf der Messsonde aufgebrachte Sondensubstanz üblicherweise belastet, so dass nach einem oder mehreren Einzelexperimenten eine Alterung der Sondensubstanz auftritt. Der Begriff „Alterung" wird in der vorliegenden Anmeldung ganz allgemein für eine Veränderung eines gewünschten Zustandes der Sondensubstanz verwendet, welcher zu Beginn der abstandsspektroskopischen Messungen zum Zwecke der Messung herbeigeführt wurde. Eine Alterung kann aber nicht nur aufgrund der Ausführung von Messungen stattfinden, sondern auch ohne eine solche Messung, beispielsweise dadurch, dass bei einer als Zelle ausgebildeten Sondensubstanz vor oder auch während der Messung keine für die Zelle einge- stellten physiologischen Bedingungen gegeben sind.
Die Alterung der Sondensubstanz kann dazu führen, dass bei der Durchführung der abstandsspektroskopischen Messung immer weniger spezifische Bindungen stattfinden, wodurch die Anzahl der Einzelexperimente wesentlich erhöht werden muss. Bei einer weniger spezifisch ausgeführten Einzelmessung muss sehr darauf geachtet werden, dass die Messsonde in jedem Experiment die Sondensubstanz noch in der geforderten Art und Weise aufweist. So wäre es beispielsweise für eine als hydrophobe Beschichtung ausgeführte Sondensubstanz möglich, dass sich diese langsam in eine hydrophile umwandelt, wodurch die Messergebnisse stark verfälscht würden. Bei der Ausführung der Sondensubstanz als Zellenbeschichtung, wobei häufig nur eine Zelle auf den Cantilever passt, kann es dazu kommen, dass die Zelle abstirbt und sich bereits vor Durchführung des Messexperimentes sehr stark verändert, so dass die eigentliche Messung nicht mehr durchgeführt werden kann. Auch hier kann es zu falschen Messergebnissen kommen, wenn dieser Vorgang unbemerkt vonstatten geht. Bei einem unbehandelten Cantilever kann es dazu kommen, dass durch den Kontakt mit der Probe ein Adsorbat gebildet wird, so dass selbst unspezifische Bindungen nicht mehr möglich sind.
Neben den oben angesprochenen Messungen sind auch andere Messungen von der Schädi- gung betroffen, zum Beispiel bildgebende Verfahren, insbesondere von einer Schädigung der wechselwirkungsrelevanten Sondenspitze. Wird beispielsweise eine Oberflächentopographie bestimmt, so wird diese insbesondere von der Spitzengeometrie der Messsonde beeinflusst.
Als weiteres wichtiges Beispiel sei die Lithography genannt, bei der zum Beispiel mit einer
Spitze eine Struktur in eine Probe gekratzt wird und diese zur Kontrolle anschließend noch einmal abgebildet werden soll. Da die Spitze aber durch den Kratzprozess geschädigt ist, kann keine gute qualitative Abbildung mehr erhalten werden.
Ist eine die Messung störende oder sogar verhindernde Alterung oder auch eine sonstige nicht gewünschte Schädigung der Messsonde eingetreten, sei sie vorbehandelt oder unbehandelt, so wird die Messsonde üblicherweise ausgewechselt. Dieses Wechseln der Messsonde kostet Zeit, denn dies ist in der Regel manuell auszuführen. Ist die Messsonde beispielsweise ein Cantilever, so ist dieser an einer Basis befestigt, die auch dazu dient, dass der Cantilever ohne Zerstörung positioniert werden kann. Diese Basis ist in der Regel in eine Messsondenaufnahme integriert, die in dem Rastersondenmikroskop gehalten wird. Zu den verschiedenen Imp- lementierungen hierfür gehören zum Beispiel eine Halterung mit einer Feder oder eine Halte- rung mittels Vakuum. Diese Halterung muss beim Wechseln der Messsonde nun gelöst werden, um eine neue Messsonde einbauen zu können. Ein weiterer Nachteil des Sondenwechsels besteht darin, dass eine Kontamination der Messumgebung, zum Beispiel des Fluids oder auch der Probe selbst, mit jedem Wechsel wahrscheinlicher wird.
Weiterhin besteht ein Nachteil darin, dass eine Probenstelle nach einem Wechsel der Basis nicht mehr ohne weiteres wieder zu finden ist. Hier existiert eine Lösung beispielsweise derart, dass die Messsondenbasis strukturiert ist, und diese Struktur im genauen Längeabstand zur Messsondenspitze positioniert ist. Ist nun eine entsprechende Messsondenaufnahme im Rastersondenmikroskop vorhanden, so ist ein Wiederfinden der Struktur mit der Messsonden- spitze ermöglicht. Dieses Vorgehen ist jedoch mit erheblichem Aufwand sowohl auf der Seite der Messsondenherstellung als auch der Geräteausstattung verbunden.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, insbesondere zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, ein Messsystem sowie ein Messsondensystem zu schaffen, welche das Ausführen von rastersondenmikroskopischen Untersuchungen auf vereinfachte Art und Weise und mit vermindertem Zeitaufwand ermöglichen, wobei insbesondere das aufwändige Wech- sein einer Messsonde weniger häufig notwendig sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe nach dem unabhängigen Anspruch 1, ein Messsystem nach dem unabhängigen Anspruch 13 sowie ein Messsondensystem nach dem unabhängigen Anspruch 21 gelöst.
Die Erfindung umfasst den Gedanken, bei einem Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, insbesondere zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen, eine erste und eine zweite rastersondenmikroskopische Messung an der Messprobe mit einem Messsondensystem auszuführen, bei dem eine Messsonde und eine andere Messsonde an einer gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind. Während der ersten Messung werden relativ zu der Messprobe die Messsonde in einer ersten Messstellung und die andere Messsonde in einer anderen Nicht-Messstellung gehalten und die Messprobe mit der Messsonde rastersondenmikroskopisch untersucht. Nachdem die erste Messung ausgeführt wurde, werden mittels Verlagern relativ zur Messprobe die Messsonde aus der Messstellung in eine Nicht-Messstellung und die andere Messsonde aus der anderen Nicht-Messstellung in eine andere Messstellung gebracht. Die Messstellung und die andere Messstellung können, soweit es die Stellungen jeweils charakterisierende Positionsparameter betrifft, wenigstens teilweise übereinstimmen. Beispielsweise können die Messstellung der Messsonde bei der ersten Messung und die andere Messstellung der anderen Messsonde bei der zweiten Messung relativ zu Elementen der Messanlage gleich sein. Auf diese Weise können unterschiedliche Abschnitte der Messprobe untersucht werden, wenn sich die Messstellung und die andere Messstellung hinsichtlich ihrer relativen Positionierung zur Messprobe unterscheiden. Wird hingegen die Messprobe in ihrer relativen Position zur Messanlage festgehalten, erfolgt in diesem Fall eine wiederholte Untersuchung eines bestimmten Abschnitts der Messprobe. Die Messstellung und die andere Messstellung können sich hinsichtlich der charakterisierenden Positionsparameter aber auch vollständig unterscheiden.
Während der zweiten Messung werden dann relativ zur Messprobe die Messsonde in der Nicht-Messstellung und die andere Messsonde in der anderen Messstellung gehalten und die Messprobe mit der anderen Messsonde rastersondenmikroskopisch untersucht. Auf diese Weise ist das Ausführen der rastersondenmikroskopischen Messung, welche eine erste Mess- phase und eine zweite Messphase umfasst ausgefühlt, ermöglicht ohne dass ein Messsondenwechsel stattfinden muss. Vielmehr werden die Messsonde und die andere Messsonde, die beide an der gemeinsamen Messsondenaufnahme angeordnet sind, je nach momentaner Messphase in die zugeordnete Messstellung oder die zugeordnete Nicht-Messstellung gebracht. Auf diese Weise können rastersondenmikroskopische Untersuchungen, insbesondere mittels eines Rastersondenmikroskops, mit vermindertem Zeitaufwand und bequemer für den Benutzer ausgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Messsystem zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, welches für das zuvor beschriebene Verfahren der rasterson- denmikroskopischen Untersuchung nutzbar ist. Darüber hinaus ist ein Messsondensystem vorgesehen, welches bei dem Messsystem und bei dem Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen der Messprobe einsetzbar ist und insofern hierfür in besonderer Weise ausgestaltet ist. Eine zugeordnete Messstellung einer Messsonde ist dadurch charakterisiert, dass in dieser Position eine der rastersondenmikroskopischen Untersuchung dienende Wechselwirkung zwischen Messsonde und zu untersuchender Messprobe stattfinden kann. Demgegenüber ist in einer zugeordneten Nicht-Messstellung eine die rastersondenmikroskopische Messung bedienende Wechselwirkung zwischen Messsonde und zu untersuchender Probe nicht gegeben. Letzteres kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass ein Abstand zwischen Messsonde, insbesondere einem messaktiven Messsondenabschnitt und der zu untersuchenden Messprobe so groß gewählt wird, dass eine messtechnisch relevante Wechselwirkung nicht statt- findet. Eine Nicht-Messstellung kann aber auch dadurch entstehen, dass der messaktive Messsondenabschnitt auf die Messprobe gedrückt wird, nämlich in einer Art und Weise, die jeglichen messtechnischen Beitrag zur rastersondenmikroskopischen Untersuchung verhindert und unterdrückt. Zum Beispiel kann der messaktive Messsondenabschnitt, nachdem er für eine zuvor ausgeführte Messung genutzt wurde, einfach auf einem Oberflächenabschnitt der Messprobe entlang kratzend bewegt werden.
Die Verlagerung zwischen zugeordneter Messstellung und zugeordneter Nicht-Messstellung der Messsonde beruht in der Regel auf einer Relativbewegung zwischen Messsonde und Messprobe, insbesondere einem zu untersuchenden Oberflächenabschnitt der Messprobe. Ei- ne solche Relativbewegung kann sowohl mittels Verlagern der Messprobe als auch mittels Verlagern der Messsonde(n) erreicht werden. Auch eine Kombination dieser beiden Relativbewegungen kann vorgesehen sein.
Bei der Messsonde und der der anderen Messsonde, die an der gemeinsamen Messsondenauf- nähme gebildet sind, kann es sich in einer bevorzugten Ausführungsform um so genannte Cantilever handeln, die für eine rastersondenmikroskopische Untersuchung der Messprobe geeignet sind. Nicht nur in dieser Ausgestaltung kann für die Messsonden, die ihrerseits an der gemeinsamen Messsondenaufnahme gelagert sind, zwischen dem messaktiven Messsondenabschnitt, mit welchem bei der Messung eine Wechselwirkung zur Probe stattfindet, und einem zugeordnetem Messsondenbalken unterschieden werden, welcher den messaktiven Messsondenabschnitt trägt und seinerseits an die Messsondenaufnahme koppelt. In einer möglichen Ausführungsform weist der messaktive Messsondenabschnitt eine Messspitze oder Messsondenspitze auf. Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verlagern relativ zur Messprobe zumindest teilweise mittels einer gemeinsamen Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde durchgeführt wird, die wahlweise ein Verlagern der Messsondenaufnahme umfasst. Da die Messsonde und die andere Messsonde an der gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind, ist mit Hilfe einer Bewegung der gemeinsamen Messsondenaufnahme grundsätzlich eine gemeinsame Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde ermöglicht, beispielsweise indem die Messsondenaufnahme verlagert wird. Das gemeinsame Bewegen der Messsonde und der anderen Messsonde ist bei dieser Bauform jedoch nicht zwingend, da die Messsondenaufnahme beispielsweise aus mehreren Elementen gebildet sein kann, die sowohl getrennt als auch gemeinsam verlagert werden können, wodurch auch hieran jeweils gebildete Messsonden getrennt oder gemeinsam verlagerbar sind. Beispielsweise können einzelne blockartige Elemente der gemeinsamen Messsondenaufnahme zur jeweiligen Aufnahme einer oder mehrerer Messsonden dienen. Die blockartigen Elemente können an ein jeweils zugeordnetes Stellelement gekoppelt sein. Die gemeinsame Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde kann beliebige Bewegungsarten umfassen, beispielsweise ein Schwenken, ein Verkippen oder ein Verschieben oder Kombinationen hiervon.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verla- gern relativ zur Messprobe zumindest teilweise mittels einer getrennten Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde durchgeführt wird, bei der wenigstens die Messsonde oder wenigstens die andere Messsonde bewegt wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens die Messsonde oder wenigstens die andere Messsonde bewegt wird, indem ein zugeordneter Messsondenbalken verlagert wird, wahlweise mittels einer Eigenverformung. Neben einer Verlagerung der Messsonde und / oder der anderen Messsonde mit Hilfe einer Verlagerung der Messsondenaufnahme können alternativ oder ergänzend wenigstens die Messsonde oder wenigstens die andere Messsonde mittels Verlagerung eines zugehörigen Messsondenbalkens erreicht wer- den, welcher seinerseits einen messaktiven Messsondenabschnitt trägt, welcher manchmal verkürzt auch als Messsonde bezeichnet wird. Ist der Messsondenbalken zum Beispiel mit einem Bimetall ausgestattet, kann der messaktive Messsondenabschnitt mittels Eigenverformung des Messsondenbalkens verlagert werden. Eine solche Verlagerung ist dann auch rever- sibel. Die Verlagerung betrifft in diesem Fall den Positionswechsel zwischen Messstellung und Nicht-Messstellung.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass das Verlagern des zugeordneten Messsondenbalkens eine Schwenkbewegung des Messsondenbalkens umfasst, mit der eine Winkelstellung des zugeordneten Messsondenbalkens verändert wird. Mittels Schwenken des Messsondenbalkens wird der hieran gebildete messaktive Messsondenabschnitt wieder zwischen Nicht-Messstellung und Messstellung verlagert. Die Schwenkbewegung des Messsondenbalkens kann auch zumindest teilweise dadurch verursacht sein, dass die gemeinsame Messsondenaufnahme oder ein Teilelement hiervon gezielt bewegt werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Verlagern relativ zur Messprobe für die Messsonde und / oder die andere Messsonde eine einen vertikalen Abstand zu einem Untersuchungsabschnitt der Messprobe verändernden Höhenverstellung umfasst. Dieses stellt eine mit wenig Aufwand realisierbare Möglichkeit zur Relatiwerlage- rung dar, die ihrerseits insbesondere dem Verlagern zwischen Nicht-Messstellung und Messstellung dient. Hierbei kann die Relativbewegung sowohl mittels Verlagern der Messprobe als auch alternativ oder ergänzend mittels Verlagern der Messsonde erfolgen. Beide Relativbewegungen führen zu einer geänderten Höheneinstellung der Messsonde und / oder der ande- ren Messsonde über den Untersuchungsabschnitt der Messprobe.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Höhenverstellung als Relativbewegung entlang einer zu dem Untersuchungsabschnitt der Messprobe aufrecht stehenden Verlagerungsrichtung ausgeführt wird. Hierdurch ist eine Platz sparende Höhenverstellung er- möglicht, da die Verlagerungseinrichtung im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche des Un- tersuchungsabschnitts gebildet ist. Im Unterschied hierzu ist eine Höhenverstellung grundsätzlich auch mittels einer Verlagerung entlang einer Verlagerungsrichtung möglich, die mit der Oberfläche des Untersuchungsabschnitts einen Winkel von weniger als 90° einnimmt, so dass die Höhenverstellung auch eine seitliche Relativbewegung umfasst.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass zum Verlagern relativ zur Messprobe die Messsondenaufnahme bewegt wird. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass in der ersten Messung und der zweiten Messung sich wenigstens teilweise überlappende Untersuchungsabschnitte an der Messprobe rastersondenmikroskopisch untersucht werden. Im Rahmen der rastersondenmikroskopischen Untersuchung kann es vorgesehen sein, sich nicht nur teilweise überlappende Untersuchungsabschnitte mit verschiedenen Messsonden nacheinander mehrfach zu analysieren. Insbesondere bei einer solchen Messverfahrensgestaltung werden mehrere Messsonden nacheinander in die im wesentlichen gleiche Messstellung gebracht. Die Messstellungen der verschiedenen Messsonden sind in diesem Fall durch eine im wesentlichen gleiche Relativposition zu dem gleichen zu untersuchenden Abschnitt der Messprobe charakterisiert.
Eine vorteilhafte Ausfülirungsform der Erfindung sieht vor, dass wenigstens eine Verlagerungsbewegung ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Verlagerungsbewegungen zumindest eine Grobverlagerung oder zumindest eine Feinverlagerung, welche sich bezüglich der mit der jeweiligen Verlagerung erreichbaren Positioniergenauigkeit unterscheiden, umfasst: Verlagern der Messsonde zwischen der Messstellung und der Nicht-Messstellung und Verlagern der anderen Messsonde zwischen der anderen Messstellung und der anderen Nicht- Messstellung.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass die Messsonde beim Verlagern zwischen der Messstellung und der Nicht-Messstellung sowie die andere Messsode beim Verlagern zwischen der anderen Messstellung und der anderen Nicht-Messstellung in einem zugeordneten Messvolumen verbleiben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messsonde beim Verlagern aus der Messstellung in die Nicht-Messstellung oberhalb eines Bereiches der Messprobe angeordnet wird, welcher zuvor bereits rastersondenmikroskopisch untersucht wurde. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass die Messsonde in der Nicht-Messstellung keinen noch zu untersuchenden Abschnitte der Messprobe beschädigen kann, da sie in der Nicht- Messstellung in Bereichen der Messprobe positioniert ist, die bereits untersucht wurden. Eine solche Verfahrensgestaltung kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Messprobe entlang eines Untersuchungsweges nach und nach mit mehreren Messsonden rastersondenmikroskopisch untersucht wird, wobei die Abschnitte entlang des Untersuchungsweges hintereinander in einer beibehaltenen Vorschubrichtung untersucht werden. Diese Untersuchungsart ermöglicht es zum Beispiel auch, dass eine Messsonde nach ihrer Nutzung für die rastersondenrnikroskopische Untersuchung einfach in eine Nicht-Messstellung gebracht wird, in welcher die Messsonde auf der Oberfläche der Messprobe entlang kratzt, wobei dieser O- berflächenkontakt ja nur in Bereichen stattfindet, die schon untersucht wurden.
Nachfolgend werden zu dem Messsystem zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen der Messprobe bevorzugte Ausgestaltungen erläutert.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass ein messaktiver Messsondenabschnitt an der Messsonde und ein messaktiver Messsondenabschnitt an der anderen Messsonde gleichmäßig beabstandet von einer schräg verlaufenden Kante der gemeinsamen Messsondenaufnahme angeordnet sind. Der messaktive Messsondenabschnitt der Messsonde und der messaktive Abschnitt der anderen Messsonde können hierbei in einer sich quer erstreckenden Reihenanordnung angeordnet sein, so dass die messaktiven Messsondenabschnitte Stück für Stück nach vorne oder nach hinten versetzt angeordnet sind. Die schräg verlaufende Kante ist bevorzugt schräg zu einer Seitenkante der gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet, die ihrerseits im wesentlichen parallel zur Längserstreckung der Messsonden verläuft.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde auf einer schrägen, an der gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildeten Fläche gelagert sind, die wahlweise mittels eines prismenförmigen Bauteils an der Messsondenaufnahme gebildet ist. Die schräge, an der gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildete Fläche ist geneigt zu der von der x- und y- Verstellrichtung aufge- spannten Ebene der Messsonden bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung. Wenn der messaktive Messsondenabschnitt der Messsonde und der messaktive Messsondenabschnitt der anderen Messsonde dann zusätzlich noch in unterschiedlichem Abstand von der gemeinsamen Messsondenaufnahme angeordnet sind, ist das Verlagern zwischen zugeordneter Nicht-Messstellung und zugeordneter Messstellung einfach mittels einer Höhenverstellung ermöglicht. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde jeweils mit einem verbiegbaren Messsondenbalken gebildet sind. Die Verbiegung ist vorzugsweise reversibel.
Eine vorteilhafte Ausfülirungsform der Erfindung sieht vor, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde hinsichtlich wenigstens einer Messsondeneigenschaft ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Messsondeneigenschaften im wesentlichen übereinstimmend gebildet sind: Federkonstante, aufgebrachte Sondensubstanz, Sondenbe- schichtung und Resonanzfrequenz. Neben der im wesentlichen übereinstimmenden Ausbil- düng der Messsonde und der anderen Messsonde kann auch vorgesehen sein, die Messsonden individuell bezüglich der genannten Parameter so auszugestalten, dass keine zwei Messsonden wirklich identisch sind. Die individuelle Ausführung der Parameter für die Messsonden ermöglicht es, an der gemeinsamen Messsondenaufnahme unterschiedliche Messsonden zu platzieren, die dann ohne Messsondenwechsel für verschiedene Messaufgaben im Rahmen der rastersondenmikroskopischen Untersuchung genutzt werden können. Insbesondere kann hierdurch auch auf sich hinsichtlich ihrer Eigenschaften unterscheidende Abschnitte der Messprobe reagiert werden. Aber auch das identische Ausprägen zumindest eines der Parameter, zum Beispiel der Federkonstante, kombiniert mit der abweichenden Ausprägung bezüglich anderer Parameter kann vorgesehen sein. Wenn hier von einer im wesentlichen gegebe- nen Identität von Eigenschaften der Messsonden die Rede ist, so sind Fertigungstoleranzen zu beachten, die beim Herstellen von Messsonden, zum Beispiel von Cantilevern auftreten. Eine Gleichheit der Parameter ist üblicherweise innerhalb der Fertigungstoleranzen gegeben.
Bevorzugt sieht eine Fortbildung der Erfindung vor, dass die Messsonde und die andere Messsonde mittels der Messsondenverlagerungseinrichtung höhenverstellbar angeordnet sind, wahlweise entlang einer zu einem Untersuchungsabschnitt der Messprobe aufrecht stehenden Verlagerungsrichtung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Messson- de und die andere Messsonde mittels einer gemeinsamen Bewegung verlagerbar gebildet sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung kann vorsehen, dass die Messsonde und die andere Messsonde mittels einer getrennten Bewegung verlagerbar gebildet sind. Das Messsondensystem für ein Rastersondenmikroskop kann bevorzugt gemäß den im Zusammenhang mit dem Messsystem erläuterten Ausgestaltungen des dort vorgesehenen Systems von Messsonden weitergebildet werden. Das Messsondensystem kann konfiguriert sein, dass die Messsonden mittels passiver Bewegung oder aktiver Bewegung zwischen Messstellung und zugeordneter Nicht-Messstellung verlagerbar sind. Letzteres wird beispielsweise dadurch implementiert, dass die Messsonden relativ zur gemeinsamen Messsondenaufnahme verlagert werden, während bei der Passiwerlagerung in einer Ausgestaltung die Messsondenaufnahme bewegt wird, um die Verlagerung zwischen den Stellungen der Messsonden zu er- reichen. Insbesondere sind die Weiterbildungsvarianten bevorzugt, welche mittels Höhenverstellung ein Verlagern zwischen Messstellung und Nicht-Messstellung, wobei dieses selbstverständlich eine Verlagerung in beide Richtungen umfasst, erlauben.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine Anordnung mit einer Messsondenaufnahme, an welcher mehrere Messsonden gemeinsam gebildet sind; Fig. 2 eine Anordnung mit einer Messsondenaufnahme, an welcher mehrere Messsonden angeordnet sind, sowie einer Messsondenverlagerungseinrichtung, an die die gemeinsame Messsondenaufnahme koppelt;
Fig. 3 mehrere Darstellungen, zur Erläuterung des Verlagerns von gemeinsam an einer Messsondenaufnahme gebildeten Messsonden zwischen Messstellung und Nicht- Messstellung;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm und
Fig. 5 eine weitere Anordnung mit einer Messsondenaufnahme und mehreren hieran gebildeten Messsonden.
Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einer Messsondenaufnahme 1, die verkürzt auch als Basis bezeichnet wird, an welcher mehrere Messsonden oder Sonden 10, ..., 15 angeordnet sind, die in der dargestellten Ausführungsform als so genannte Cantilever ausgeführt sind. Die Messsondenaufnahme 1 weist zur Vereinfachung der Darstellung im wesentlichen eine Qua- derform auf. Dieses ist jedoch nur beispielhaft, da die Messsondenaufnahme 1 grundsätzlich beliebige Formen annehmen kann, beispielsweise auch eine Pyramidenform. Die mehreren Messsonden 10, ..., 15 erstrecken sich von einer vorderen Unterkante 2 der Messsondenaufnahme 1.
Bei der Durchführung einer Messung wird eine infolge einer Wechselwirkung mit der zu untersuchenden Messprobe ausgelöste Verbiegung der Messsonden 10, ..., 15 gemessen, indem diese beispielsweise optisch abgetastet wird. Hierzu wird beispielsweise Laserlicht verwendet, welches auf einen Detektor (nicht dargestellt) geleitet wird. Eine solche optische Abtas- tung ist wie andere Methoden zur Erfassung der Wechselwirkung der Messsonden 10, ..., 15 mit der Messprobe in verschiedenen Ausführungen bekannt und können wahlweise je nach Anwendung im Zusammenhang mit den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung eingesetzt werden.
Eine Hilfslinie 20 zeigt einen (hypothetischen) Verlauf einer vorderen Unterkante der Messsonden 10, ..., 15, die parallel zu einer hinteren Unterkante 3 verläuft. Nicht alle der Messsonden 10, ..., 15 enden frontseitig an einer Hilfslinie 21, die parallel zur Hilfslinie 20 verläuft. Vielmehr betrifft dieses nur eine der Messsonden 10, ..., 15, nämlich die Messsonde 10. Die übrigen Messsonden sind Stück für Stück zurück versetzt. Der Abstand zwischen be- nachbarten Messsonden ist beispielhaft mit Hilfe der weiteren Hilfslinie 22 angezeigt.
Die vorderen Unterkanten der mehreren Messsonden 10, ..., 15 müssen grundsätzlich nicht auf einer Geraden liegen. Vielmehr kann auch vorgesehen sein, dass für benachbarte Messsonden jeweils ein Versatz gebildet ist, so dass sich eine Art Stufenanordnung ergibt, die ih- rerseits parallel zur hinteren Unterkante 3 ausgeführt sein kann.
Fig. 2 zeigt eine Anordnung, bei der mehrere Messsonden 10, 11, 12 an der gemeinsamen Messsondenaufnahme 1 gebildet sind, die ihrerseits auf einer Unterseite 4 an einem Aufnahmeteil 40 gehalten wird, nämlich mittels eines Federelementes 41. Alternativ oder ergänzend kann die Befestigung in anderen Ausgestaltungen mittels Vakuum und / oder einer Haftverbindung, insbesondere Kleben, erfolgen. Auf diese Weise werden die mehreren Messsonden 10, 11, 12 oberhalb einer Messprobe oder Probe 50 gehalten, die rastersondenmikroskopisch zu untersuchen ist. Die Ausführung des Aufnahmebauteils 40 und der hieran mittels flächiger Auflage gelagerte Messsondenaufnahme 1 ist beispielhaft. Andere Ausführungsformen können vorgesehen sein, beispielsweise mittels Vorsprüngen und Vertiefungen auf den zur Auflage kommenden Oberflächen.
Zwischen der Messprobe 50, nämlich deren Oberfläche, und einer Fläche auf einer Oberseite 5 der Messsondenaufnahme 1 ist ein Winkel 100 gebildet, welcher typischerweise in einem Bereich zwischen etwa 5° und etwa 15° liegt. Auf diese Weise wird beim Ausführen der Messung, in welcher die Messsonden 10, 11, 12 beziehungsweise deren messaktive Messsondenabschnitte in die Nähe der Messprobe 50 gebracht werden, ein unbeabsichtigter Kontakt zwi- sehen dem Federelement 41 und der Messprobe vermieden. Beim rastersondenmikroskopi- schen Untersuchen der Messprobe 50 erfolgt eine Relativbewegung zwischen Messprobe 50 und Messsondenaufnahme 1. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Relativbewegung zumindest teilweise mit Hilfe eines als Piezoelement ausgeführten Stellelementes 45 ausgeführt. Mit Hilfe des Stellelementes 45 wird die Messsondenaufnahme 1 in der Höhe verstellt, so dass zunächst die Messsonde 10, anschließend die Messsonde 11 und danach die Messsonde 12 in eine Messstellung gebracht werden, in welcher die rastersondenmikroskopi- sche Untersuchung, insbesondere die rastersondenmikroskopische Untersuchung, an der Messprobe 50 ausgeführt wird. Wenn die Messsonde 10 in der Messstellung ist, befinden sich die Messsonden 11 und 12 noch in einer Nicht-Messstellung. Ein weiteres Absenken der Messsondenaufnahme 1 führt dann dazu, dass zunächst die Messsonde 10 aus der Messstellung in eine zugeordnete Nicht-Messstellung gebracht wird, in welcher die Messsonde 10 jegliche Messaktivität überwindend auf die Messprobe 50 gedrückt wird und auf dieser kratzend entlang geführt wird. Es ist dann die Messsonde 11 in der zugeordneten Messstellung, um eine rastersondenmikroskopische Untersuchung auszuführen. Im weiteren wird dann schließlich die Messsonde 12 in die Messstellung gebracht, wodurch auch die Messsonde 11 in eine zugeordnete Nicht-Messstellung gebracht wird, nämlich kratzend auf der Messprobe aufliegt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich also für die Messsonde 11 die Nicht-Messstellung während der rastersondenmikroskopischen Untersuchung mit der Messsonde 10 von der der Messsonde 11 zugeordneten Nicht-Messstellung bei der rasterson- denmikroskopischen Untersuchung mittels der Messsonde 12. Fig. 3 zeigt mehrere Darstellungen mit weiteren Details zu dem vorangehend beschriebenen Verfahren des rastersondenmikroskopischen Untersuchens mittels der mehreren Messsonden 10, 11, 12 nach,Fig. 2.
Gemäß der Darstellung a kommt zunächst die Messsonde 10, nämlich deren messaktiver Messsondenabschnitt, mit der Messprobe 50 in Kontakt. In dieser Stellung weist die Messsonde 11, also deren messaktiver Messsondenabschnitt, noch einen Abstand zu der Messprobe 50 auf, welcher mittels der Hilfslinie 51 dargestellt ist. Bei weiterer Annäherung der Messsondenaufnahme 1 an die Messprobe 50 gelangt dann gemäß Darstellung b die Messsonde 11 näher in dem Bereich der Messprobe 50, was gleichzeitig zum Verbiegen eines Messsondenbalkens 10a der Messsonde 10 führt. In gleicher Weise verhält es sich bei einer noch weiteren Annäherung der Messsondenaufnahme 1 zur Messprobe 50 mit den Messsonden 11 und 12 gemäß den Darstellungen c und d.
Die Anordnung mit Messsondenaufnahme 1 und den hieran gemeinsam gebildeten Messsonden 10, 11, 12 ist so beschaffen, dass der vertikale Abstand zwischen den messaktiven Messsondenabschnitten und der Messprobe 50, welcher mit Hilfe des Stellelementes 45 eingestellt wird, so bemessen ist, dass auch ein für die rastersondenmikroskopische Untersuchung notwendige Hub vollzogen werden kann, ohne eine in den jeweiligen Messphasen nicht genutzte Messsonde zu beschädigen, sie also insbesondere nicht in Kontakt mit der Messprobe 50 zu bringen.
Bei der Bestimmung des notwendigen Hubs sind auch Fertigungstoleranzen der Messsonden, eventuelle Abweichungen bei Sondenbeschichtungen sowie die Topographie der Messprobe zu berücksichtigen. Die Ermittlung des Abstandes zwischen den Messsonden 10, 11, 12, nämlich deren messaktiven Messsondenabschnitten, und der Hubbewegung sind über einfache geometrische Beziehungen unter Berücksichtigung der Sondenparameter ohne weiteres möglich.
Fig. 4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens für die Durchführung einer rastersondenmikroskopischen Untersuchung. Zunächst wird, in einem Schritt 60 die Messsonde über eine interessierende Probenstelle positioniert. In einem Schritt 61 erfolgt dann eine Annäherung der Messsonde an die Messprobe. Danach wird die rastersondenmikroskopische Untersuchung in einem Schritt 62 ausgeführt. Hierbei kann es sich beispielsweise um das Messen einer Kraft-Abstands-Kurve handeln. Es können aber auch mehrere Kurven gleichzeitig aufgenommen werden, um so eine statistische Aussage zu treffen. Nach der rastersondenmikroskopischen Untersuchung wird eine Auswertung der erfassten Daten vorgenommen, was auch automatisiert sein kann, mit dem Ziel, zu prüfen, ob die erfassten Daten vertrauenswürdig sind (Schritt 70). Wird eine Vertrauenswürdigkeit festgestellt, kann in einem Schritt 71 die Frage gestellt werden, ob für die laufende Untersuchung ausreichend Daten erfasst wurden. Wird diese Frage mit ja beantwortet, kann die experimentelle Untersuchung gemäß Schritt 63 beendet werden.
Für den Fall, dass die Daten nicht vertrauenswürdig sind, stellt sich die Frage im Schritt 72, was die Ursache hierfür ist. Als Ursachen können die Messsondenwechselwirkung oder auch die Messsonde selbst genannt werden. Wird eine solche Ursache durch den Benutzer oder wahlweise auch automatisch festgestellt, so wird gemäß Schritt 64 ein Wechsel der genutzten Messsonde durchgeführt, der im gewählten Ausführungsbeispiel lediglich erfordert, die rastersondenmikroskopische Untersuchung nun mit der nächsten Messsonde auszuführen. Das Untersuchungsverfahren wird fortgeführt.
Gegebenenfalls kann vorgesehen sein, die neue Messsonde zu behandeln, beispielsweise indem eine neue Zelle auf die Messsonde gemäß Schritt 65 präpariert wird. Dieses erfolgt vorzugsweise ohne Wechsel der Messsondenaufnahme.
Sollte die Ursache im Schritt 72 nicht gefunden werden, muss eine individuelle Fehleranalyse gemäß Schritt 66 ausgeführt werden, was wahlweise auch automatisch erfolgen kann. So kann es zum Beispiel vorkommen, dass die Präparation einer Sondenbeschichtung fehlerhaft ist.
Von Schritt 66 ausgehend kann die rastersondenmikroskopische Untersuchung an beliebiger Stelle wieder fortgesetzt werden. Falls bei der Prüfung nach Schritt 71 festgestellt wird, dass noch nicht ausreichend Daten erfasst wurden, muss die rastersondenmikroskopische Untersuchung zur Sammlung weiterer Daten fortgeführt werden, was zunächst mit der zur Zeit genutzten Messsonde durchgeführt werden kann. Gemäß Schritt 73 kann die Frage gestellt werden, ob weitere Experimente im Bereich desselben Untersuchungsabsclinitts der Messprobe durchgeführt werden sollen. Hiervon ausgehend kann gemäß Schritt 62 (positive Antwort) oder gemäß Schritt 60 (negative Antwort) fortge- fahren werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnung mit einer Messsondenaufnahme, an welcher mehrere Messsonden gemeinsam angeordnet sind.
Mehrere Messsonden 80, ..., 85, die jeweils als ein Cantilever ausgeführt sein können, sind nicht direkt an der Messsondenaufnahme 1 befestigt, sondern jeweils über einen zugeordneten Aktor 90, ..., 95 hieran gekoppelt. Mit Hilfe der Aktoren 90, ..., 95 sind die Messsonden 80, ..., 85 insbesondere hinsichtlich ihrer Winkelstellung und somit eines Abstandes zur Messprobe einstellbar. Bei den Aktoren 90, ..., 95 handelt es sich beispielsweise um ein Piezoma- terial. Mittels Beaufschlagen mit einer zugehörigen Steuerspannung erfolgt dann die Winkel- / Höhenverstellung.
Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind alle Messsonden so ausgerichtet, dass sie an einer Hilfslinie 110 enden. Bei einer Höhenverstellung der Messsondenaufnahme 1 würden sie so alle gleichzeitig die Messprobe berühren. Mit Hilfe der Aktoren 90, ..., 95 ist aber nun eine individuelle Einstellung der Messsonden 80, ..., 85 möglich, was beispielhaft in der Darstellung b in Fig. 5 gezeigt ist, in welcher die Messsonden 81, ..., 85 im Vergleich zur Messsonde 80 angehoben sind, was mittels der Aktoren 91, ..., 95 realisiert wird. Die angehobenen Messsonden 81, ..., 85 enden an einer Hilfslinie 111. Auf diese Weise können die Messsonden 80, ..., 85 einzeln oder in Gruppen nacheinander oder gleichzeitig in die zugeordnete Messstellung und die zugeordnete Nicht-Messstellung gebracht werden.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Figuren offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Ver- wirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausfülirungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, bei dem:
- eine erste und eine zweite rastersondenmikroskopische Messung an der Messprobe mit einem Messsondensystem, bei dem eine Messsonde und eine andere Messsonde an einer gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind, ausgeführt werden,
- während der ersten Messung relativ zu der Messprobe die Messsonde in einer ersten Messstellung und die andere Messsonde in einer anderen Nicht-Messstellung gehalten werden und die Messprobe mit der Messsonde rastersondenmikroskopisch untersucht wird,
- nach der ersten Messung mittels Verlagern relativ zur Messprobe die Messsonde aus der Messstellung in eine Nicht-Messstellung und die andere Messsonde aus der anderen Nicht-Messstellung in eine andere Messstellung gebracht werden und
- während der zweiten Messung relativ zu der Messprobe die Messsonde in der Nicht- Messstellung und die andere Messsonde in der anderen Messstellung gehalten werden und die Messprobe mit der anderen Messsonde rastersondenmikroskopische untersucht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, dass das Verlagern relativ zur Messprobe zumindest teilweise mittels einer gemeinsamen Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde durchgeführt wird, die wahlweise ein Verlagern der Messsondenaufnahme umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e nn z e i c h n e t, dass das Verlagern relativ zur Messprobe zumindest teilweise mittels einer getrennten Bewegung der Messsonde und der anderen Messsonde durchgeführt wird, bei der wenigstens die Messsonde oder wenigstens die andere Messsonde bewegt wird.
4. Verfahren nach Ansprach 3, dadurch g e k e nn z e i c h n e t, dass wenigstens die Mess- sonde oder wenigstens die andere Messsonde bewegt wird, indem ein zugeordneter
Messsondenbalken verlagert wird, wahlweise mittels einer Eigenverformung.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlagern des zugeordneten Messsondenbalkens eine Schwenkbewegung des Messsondenbalkens um- fasst, mit der eine Winkelstellung des zugeordneten Messsondenbalkens verändert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verlagern relativ zur Messprobe für die Messsonde und / oder die andere Messsonde eine einen vertikalen Abstand zu einem Untersuchungsabschnitt der Messprobe verändernden Höhenverstellung umfasst.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhenverstellung als Relativbewegung entlang einer zu dem Untersuchungsabschnitt der Messprobe aufrecht stehenden Verlagerungsrichtung ausgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verlagern relativ zur Messprobe die Messsondenaufnahme bewegt wird.
9. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Messung und der zweiten Messung sich wenigstens teilweise überlappende Untersuchungsabschnitte an der Messprobe rastersondenmikroskopisch untersucht werden.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verlagerungsbewegung ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Verlagerungsbewegungen zumindest eine Grobverlagerung oder zumindest eine Feinver- lagerung, welche sich bezüglich der mit der jeweiligen Verlagerung erreichbaren Positioniergenauigkeit unterscheiden, umfasst: Verlagern der Messsonde zwischen der Messstellung und der Nicht-Messstellung und Verlagern der anderen Messsonde zwischen der anderen Messstellung und der anderen Nicht-Messstellung.
11. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde beim Verlagern zwischen der Messstellung und der Nicht- Messstellung sowie die andere Messsode beim Verlagern zwischen der anderen Messstel- lung und der anderen Nicht-Messstellung in einem zugeordneten Messvolumen verbleiben.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nn z e i c hn e t, dass die Messsonde beim Verlagern aus der Messstellung in die Nicht-Messstellung o- berhalb eines Bereiches der Messprobe angeordnet wird, welcher zuvor bereits rasterson- denmikroskopisch untersucht wurde.
13. Messsystem zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen einer Messprobe, insbeson- dere zur Verwendung bei einem Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit:
- einem Messsondensystem, bei dem eine Messsonde und eine andere Messsonde an einer gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind,
- einer Abtastverlagerungseinrichtung, die konfiguriert ist, für das rastersondenmikro- skopische Untersuchen der Messprobe die Messsonde und die andere Messsonde relativ zur Messprobe zu verlagern, und
- einer wenigstens zur Messsondenverlagerung an die Messsonde und die andere Messsonde koppelnden und wahlweise wenigstens teilweise mit der Abtastverlagerungseinrichtung integrierten Messsondenverlagerungseinrichtung, die konfiguriert ist, - während einer ersten rastersondenmikroskopischen Messung relativ zu der Messprobe die Messsonde in einer ersten Messstellung und die andere Messsonde in einer anderen Nicht-Messstellung zu halten,
- nach der ersten rastersondenmikroskopischen Messung die Messsonde aus der Messstellung in eine Nicht-Messstellung und die andere Messsonde aus der ande- ren Nicht-Messstellung in eine andere Messstellung zu bringen und
- während einer zweiten rastersondenmikroskopischen Messung die Messsonde in der Nicht-Messstellung und die andere Messsonde in der anderen Messstellung zu halten.
14. Messsystem nach Anspruch 13, dadurch g e k e nnz e i c hn et, dass ein messaktiver Messsondenabschnitt an der Messsonde und ein messaktiver Messsondenabschnitt an der anderen Messsonde gleichmäßig beabstandet von einer schräg verlaufenden Kante der gemeinsamen Messsondenaufnahme angeordnet sind.
15. Messsystem nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde auf einer schrägen, an der gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildeten Fläche gelagert sind, die wahlweise mit- tels eines prismenförmigen Bauteils an der Messsondenaufnahme gebildet ist.
16. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde jeweils mit einem verbiegbaren Messsondenbalken gebildet sind.
17. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Messsondensystem die Messsonde und die andere Messsonde hinsichtlich wenigstens einer Messsondeneigenschaft ausgewählt aus der folgenden Gruppe von Messsondeneigenschaften im wesentlichen übereinstimmend gebildet sind: Federkonstante, aufgebrachte Sondensubstanz, Sondenbeschichtung und Resonanzfrequenz.
18. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde und die andere Messsonde mittels der Messsondenverlagerungs- einrichtung höhenverstellbar angeordnet sind, wahlweise entlang einer zu einem Untersu- chungsabschnirt der Messprobe aufrecht stehenden Verlagerungsrichtung.
19. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde und die andere Messsonde mittels einer gemeinsamen Bewegung verlagerbar gebildet sind.
20. Messsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Messsonde und die andere Messsonde mittels einer getrennten Bewegung verlagerbar gebildet sind.
21. Messsondensystem für ein Rastersondenmikroskop, bei dem eine Messsonde und wenigstens eine andere Messsonde an einer gemeinsamen Messsondenaufnahme gebildet sind, wobei die Messsonde und die wenigstens eine andere Messsonde jeweils zwischen einer Messstellung und einer Nicht-Messstellung verlagerbar sind.
22. Messsondensystem nach Anspruch 21 , dadurch gekennzeichnet, dass für die Messsonde und die wenigstens eine andere Messsonde jeweils ein messaktiver Messsondenabschnitt gleichmäßig beabstandet von einer schräg verlaufenden Kante der gemeinsamen Messsondenaufnahme angeordnet ist.
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