WO2007041976A1 - Verfahren zum untersuchen eines messobjektes und vorrichtung - Google Patents

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WO2007041976A1
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measuring
scanning
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Torsten JÄHNKE
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Jpk Instruments Ag
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    • G01Q—SCANNING-PROBE TECHNIQUES OR APPARATUS; APPLICATIONS OF SCANNING-PROBE TECHNIQUES, e.g. SCANNING PROBE MICROSCOPY [SPM]
    • G01Q10/00—Scanning or positioning arrangements, i.e. arrangements for actively controlling the movement or position of the probe
    • G01Q10/04—Fine scanning or positioning
    • G01Q10/06—Circuits or algorithms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y35/00—Methods or apparatus for measurement or analysis of nanostructures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01Q30/00—Auxiliary means serving to assist or improve the scanning probe techniques or apparatus, e.g. display or data processing devices
    • G01Q30/02—Non-SPM analysing devices, e.g. SEM [Scanning Electron Microscope], spectrometer or optical microscope
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    • G—PHYSICS
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    • G01Q30/04—Display or data processing devices
    • G01Q30/06—Display or data processing devices for error compensation

Definitions

  • the invention relates to a method for examining a test object, in which the test object with a probe of Rastersondenmeß coupled scanning probe microscopy is examined and in which at least a portion of the test object in an optical measuring system associated observation area is optically examined with the optical measuring system. Furthermore, the invention relates to a device with which the method can be carried out.
  • Scanning Probe Microscopy is a technique in which a probe is scanned over a sample, which may also be referred to as a DUT or object of interest, and a distance-dependent interaction between the probe and the sample.
  • AFM Atomic Force Microscope
  • STM Scanning Tunneling Microscope
  • SPhM Scanning Photon Force Microscope
  • distance spectroscopy is another important method of investigation in all of these techniques.
  • the probe is moved relative to the sample, in particular in the vertical direction or any direction in space or a plane, and measured the interaction.
  • this technique is used to measure the forces between molecules by attaching one molecule to the probe and another molecule to the sample. But it can also be measured intramolecular forces, for example, by lowering the probe to the sample and waiting for a bond. Thereafter, the probe can be removed from the pad on which the sample is placed and the force recorded.
  • further measurements may be provided, and such measurements may also be performed in part, in which an interaction correlated to the distance of two or more points is measured.
  • Optical methods such as fluorescence microscopy are able to provide information about the composition of the sample under investigation, for example by marking particles with specific fluorescent labels.
  • FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer
  • FRET Fluorescence Resonance Energy Transfer
  • an observation area of an optical measuring system which is used for the optical examination of the sample, preferably the focus, must spatially overlap with the optically examined portion of the test object.
  • the measurement object must also be so close to the optical axis that it can be detected by the optical measuring system, for example by means of a measuring objective.
  • the support for the sample is moved by means of a piezoelectric arrangement, for example, in order to vary the distance between the sample and the measuring probe. Now, if the object to be optically examined, in particular a portion of the sample, firmly connected to the sample, so it comes to a defocusing. - The probe is moved by means of a piezoelectric arrangement to vary the distance between the sample and the probe. If the object to be optically examined is firmly connected to the measuring probe, defocusing occurs.
  • the object of the invention is to provide an improved method and an improved apparatus with which a combined examination of a test object by means of a scanning probe measuring device and an optical measuring system is facilitated.
  • a preferred embodiment of the invention provides that when re-arranging the at least one subsection of the measurement object in the observation area of the optical measuring system, the observation area is set changed.
  • the optical measuring system is displaced when the observation area is changed.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that, when re-arranging the at least one displaced partial section of the measurement object in the observation region of the optical measuring system, a positioning of the measurement object is set changed.
  • a preferred development of the invention provides that the at least one partial section of the test object is caused by the scanning probe microscopic examination Verlagerang from the observation area is shifted in at least one of the following ways: spatial displacement and displacement in a two-dimensional plane.
  • a preferred development of the invention provides that the data signals characterizing the displacement are derived using data signals from the scanning probe microscopic examination.
  • the data signals of Rastersonderm ⁇ ikroskopischen investigation data signals for a bending of the probe in the scanning probe microscopic examination are formed comprehensive.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the data signals of the scanning probe microscopic examination comprising data signals for a displacement of a probe recording in the scanning probe microscopic examination are formed.
  • a preferred development of the invention provides that the data signals of the scanning probe microscopic examination are formed comprehensively data signals for a displacement of a support of the test object in the scanning probe microscopic examination.
  • a preferred development of the invention provides that the data signals of the scanning probe microscopic examination are formed comprehensively data signals for a modeled behavior of the test object in the scanning probe microscopic examination.
  • the data signals of the scanning probe microscopic examination data signals for an external change in shape of the measurement object in the scanning probe microscopic examination are formed comprehensive.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the data signals of the scanning probe microscopic examination are formed comprehensively in distance spectroscopy data signals.
  • a preferred further development of the invention provides that the data signals of the scanning probe microscopic examination are formed by atomic force data signals in a comprehensive manner.
  • a preferred development of the invention provides that, in the scanning probe microscopic examination with the scanning probe measuring device, at least one of the following methods is carried out: atomic force microscopy, scanning tunneling microscopy, scanning photon microscopy and scanning near-field microscopy.
  • the optical examination with the optical measuring system at least one of the following methods is carried out: light microscopic examination, fluorescence measuring method and absorption measuring method.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that during the optical examination of the at least one subsection of the test object as the observation area, a focus area of the optical measuring system is used and the at least one displaced subsection of the test object is again arranged in the focus area of the optical measuring system with the aid of the readjustment device becomes.
  • the adjusting device has an adjusting device of the optical measuring system for displacing at least one displaceable part of the optical measuring system.
  • An adjustment of the entire optical measuring system with the aid of the adjusting device can also be provided, namely a spatial displacement of the optical measuring system. This can be provided, for example, when the measuring probe and the subsection of the test object also still move together relative to the observation area in the scanning probe microscopic examination.
  • the adjusting device has an adjusting device of the measuring probe of the scanning probe measuring device for displacing the measuring probe.
  • the adjusting device has an adjusting device of a support for the measurement object for displacing the measurement object.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the adjusting device is associated with a measuring device for measuring a bending of the probe in the rastersondenmikroskopi- examination of the DUT.
  • a preferred development of the invention provides that the adjusting device is assigned a measuring device for measuring a displacement of the receptacle for the test object in the scanning probe microscopic examination of the test object.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the adjusting device is associated with a measuring device for measuring a displacement of the probe of the Rastersondenmeßeinrich- device in the scanning probe microscopic examination of the test object.
  • the adjusting device comprises a control device for generating Vietnamese data signals, which are derived from data signals that characterize the displacement of at least a sectionab- section of the measurement object from the observation area.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that with the Rastersondenmeß acquired at least one of the following Rastersondenmeß restoreden is implemented: atomic force microscope, scanning tunneling microscope, scanning photon microscope and Rasterternfeldfeldmik- roskop.
  • a preferred development of the invention provides that at least one of the following optical measuring devices is implemented with the optical measuring system: light microscope, fluorescence measuring device and absorption measuring device.
  • the measurement objective can be moved in the same direction and length, for example, with a piezo-driven phaser parallel to the axis.
  • both components preferably have sensors and a corresponding regulation, so that the planned movement actually corresponds to the planned movement and both movements take place uniformly.
  • the control of the optical system it may become necessary to control the control of the optical system to switch the output of the sample movement sensors as their input.
  • this also applies to the adjustment of the optical system.
  • an alternative method performs a known movement to the input signal, can be dispensed with the above proposed sensors.
  • the adjustment of the focal plane can also take place via the movement of a lens in front of the measuring objective. This has the particular advantage that a method such as SPhM works with another upstream lens.
  • the measuring probe is moved, a focusing problem occurs, for example, when the object to be measured is connected to the measuring probe. In this case, the suggestions made above for refocusing apply accordingly.
  • Such a correction may, for example, take place in the cantilever so that the measured deflection of the cantilever depends on the movement of the base. is dragged or added.
  • the prerequisite for this is the calibration of the sensitivity of the structure for bending, which is known as such.
  • the cantilever has been chosen here as an example, as it is a prominent representative of the scanning probes. For other probes with a similar property, the same possibilities exist.
  • the object to be measured will be between the base and the probe and will be moved by the mechanical process. This movement will be dependent on the one hand on the relative movement of the base and the probe to each other, or the part of the probe to which the sample is bound. On the other hand, the movement will also depend on the nature of the entire sample, in which the DUT, for example a fluorophore, is integrated.
  • the movement of the focal plane is then controlled by a method that is analog or preferably digital. This method assumes a model for the sample and can then, for example, from the initial position of the measurement object or other information that are known about the sample, in conjunction with the already mentioned control options, a course of the object to be measured in the vertical Determine direction.
  • a digital solution is preferable to an analog solution because it allows greater flexibility.
  • the invention is therefore able to check models, but in particular to have the DUT at the appropriate moment of the experiment in the focal plane.
  • FIG. 1 a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe on a test object in an initial state
  • FIG. 1b shows a schematic representation of the tensile test with the measuring probe on the test object from FIG. 1a in a drawn state
  • 2a is a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe on a test object in an initial state
  • FIG. 2b is a schematic representation of the tensile experiment with the probe to the test object of Fig. 2a in a pulled state
  • 3a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe on a test object in an initial state
  • FIG. 3b is a schematic representation of the tensile test with the probe to the test object of Fig. 3a in a pulled state, wherein an adjustment has been made
  • FIG. 4a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe on a test object in an initial state
  • FIG. 4b shows a schematic representation of the tensile test with the measuring probe on the test object from FIG. 4a in a drawn state, wherein an adjustment has been made
  • 5a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe on a test object in an initial state
  • FIG. 5b shows a schematic representation of the tensile test with the measuring probe on the test object from FIG. 5a in a drawn state, wherein an adjustment has taken place
  • FIG. 1a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe 10 on a test object 1 in an initial state.
  • FIG. 1b shows a schematic representation of the tensile experiment from FIG. 1a with the measuring probe 10 on the test object 1 in a pulled state.
  • the object to be observed 1 is a section of a cell 2, which is mounted on a base 3, which is also referred to as a support.
  • the pad is fixed to the frame on a frame 20 which is drawn schematically.
  • the test object 1 may lie in another embodiment between the cell 2 and the pad 3 and provide a contact.
  • the cell 2 is then brought into contact with another cell 12, which is fastened to a measuring probe 10 designed as a canver.
  • the cantilever 10 is attached for handling a component 11, which is for example a silicon component, which in turn is connected to a frame 20 via a piezo-component 40. There are usually other components between the component 11 and the piezo-component 40, which are omitted here for the sake of clarity.
  • a measuring objective 30 attached to another frame 20a and optics not further outlined here, for example a commercial inversion sen microscope, designed as a focal plane 31 observation area is set so that the measurement object 1 can be sharply imaged.
  • the measuring objective 30 is part of an optical measuring system, with which the measuring object 1 is optically examined.
  • the piezo-component 40 is shortened such that there is still contact between the two cells 2, 12, then a force acts on the cantilever 10. This bends from the original position, which in FIG Since both cells 2, 12 change their shape, a shape-changed cell 5 and another shape-changed cell 15 are formed.
  • the stroke caused by the piezo-component 40 is defined by the distance from two auxiliary lines 18, 19 marked. These align themselves at the base of the cantilever 10.
  • the measuring object 1 is coupled to the base 3 and thus to another frame 20b, the position of the measuring object 1 does not change. Since the measuring objective 30 is connected to the further frame 20 a, the movement of the cantilever 10 has no consequences for the imaging during the optical examination of the test object 1 with the measuring objective 30.
  • FIG. 2a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe 10 on a test object 1 in an initial state.
  • Fig. 2b shows a schematic representation of the tensile experiment of Fig. 2a with the probe 10 to the measuring object 1 in a pulled state.
  • Fig. 2a The initial position in Fig. 2a corresponds substantially to the situation in Fig. Ia, with the exception that now the component 11 is attached directly to the frame 20 and the pad 3 is attached via another piezo-component 40b to the other frame 20b. Again, the possible further components between the pad 3 and the other piezo-component 40b have been omitted without limiting the generality.
  • FIG. 3a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe 10 on a measuring object 1 in an initial state.
  • FIG. 3b shows a schematic representation of the tensile experiment from FIG. 3a with the measuring probe 10 on the test object 1 in a pulled state, wherein an adjustment has been made.
  • the initial position in Fig. 3 a substantially corresponds to the situation in Fig. 2a.
  • the measuring lens 30 is mounted for optical measurement on a vertical adjustment device 50, which can be moved via a controller 51.
  • a sensor 52 is provided, with which the deflection of the other piezo-component 40b or preferably also the cell 2 can be measured.
  • Fig. 3b a situation is shown in which again the other piezo-component 40b has been shortened.
  • the sensor 52 measures the deflection and transmits corresponding data signals to the controller 51.
  • the controller 51 then causes a movement of the measuring objective 30 via the adjusting device 50, whereby an altered focal plane 33 is formed, so that the measuring object 1 is again in the observation region of the measuring objective 30. This ensures that the measuring object 1 is always in the focus of the measuring objective 30.
  • FIG. 4a shows a schematic representation of a tensile experiment with a measuring probe 10 on a test object 1 in an initial state.
  • Fig. 4b shows a schematic representation of the tensile experiment of Fig. 4a with the probe 10 to the test object 1 in a pulled state, with an adjustment has been made.
  • a cantilever bending triggered by the scanning probe microscopic examination is additionally taken into account in this embodiment.
  • Fig. 4a shows the initial situation, which is very similar to the situation in Fig. Ia. Differences exist in the position of the measured object 1 and the focal plane 31 and in the adjusting device with the adjusting device 50, the controller 51, a sensor unit 152nd and a laser 60 and another sensor 61, which is, for example, a 2-segment photodiode.
  • the piezo component 40 is shortened, resulting in a new position for the measurement object 1, which necessitates the changed focal plane 33 (observation region). Due to the bending of the cantilever 10, however, the distance between the focal plane 31 and the modified focal plane 33 is less than the stroke mediated by the piezo-component 40, namely the distance between the two auxiliary lines 18, 19. This circumstance is taken into account by In addition to a data signal from the sensor unit 152, a data signal from the further sensor 61 and thus a measure of the bending of the cantilever 10 is made available.
  • the bending is measured in this exemplary embodiment via a light pointer, in which with the aid of the laser 60, a laser measuring beam 65 is focused on the cantilever 10 and a reflected beam 66 is recorded and evaluated with the other sensor 61.
  • a light pointer in which with the aid of the laser 60, a laser measuring beam 65 is focused on the cantilever 10 and a reflected beam 66 is recorded and evaluated with the other sensor 61.
  • Such a way of measuring the bending of the cantilever 10 is known to those skilled in the art, so that a further detailed illustration is omitted here.
  • other methods for measuring the bending are known and can also be used, for example, the measurement of a deflection with an interferometer.
  • FIG. 5a shows a schematic representation of a tensile test with a measuring probe 10 on a test object 1 in an initial state.
  • Fig. 5b shows a schematic representation of the tensile experiment of Fig. 5a with the probe 10 to the measuring object 1 in a pulled state, with an adjustment has been made.
  • the measuring object 1 is connected to the cell 2 in such a way that it moves through the acting force or the expansion within the cell 2 or at least moves relative to the cantilever 10 and / or the base 3.
  • Fig. 5 a shows again the initial situation, which differs from that in Fig. 4a only by some features.
  • the measurement object 1 is now arranged in the middle of the cell 2.
  • the controller 51 is still connected to a model component 70, for example an electronic memory, the electronically evaluable information for a model of the vertical course of the test object 1 as a function of the acting force and the total deflection in the scanning probe microscopic examination includes. From this information, the position of the measurement object 1 can be determined as a result of the scanning probe microscopic measurement, so that then the focus can be adjusted.
  • the model component 70 and preferably also the controller 51 are preferably implemented with a computer. Further parameters, for example the temperature or the pH of cell 2, are also included; they are not shown here for clarity. A support by an evaluation of the optical signal measured with the optical measuring system can also be provided.
  • Fig. 5b the operation is shown.
  • the measuring object 1 has moved upwards, and the changed focal plane 33 could be successfully adjusted, although the distance of the focal plane 31 at the beginning of the experiment to the new position of the focal plane 33 can deviate greatly from the lifting movement, which by means of the two auxiliary lines 18, 19 is shown. This can now also succeed without involving an evaluation unit of the microscope.
  • An advantage of the invention is that the optical measurement can be made at a specific time, for example, tearing of a contact in the scanning probe microscopic examination, and in the remaining time a shutter prevents, for example, fluorescent molecules from fading.
  • the representation of the two cells 2, 12 on both sides is merely an example configuration.
  • Other possible arrangements such as a cell on the cantilever 10 and a homogeneous coated sample as a substrate can be provided.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen eines Meßobjektes (2, 12), bei dem das Meßobjekt (2, 12) mit einer Meßsonde (10) einer Rastersondenmeßeinrichtung rastersondenmikroskopisch untersucht wird und bei dem zumindest ein Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) in einem optischen Meßsystem zugeordneten Beobachtungsbereich optisch mit dem optischen Meßsystem untersucht wird, wobei eine durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung verursachte Verlagerung des zumindest einen Teilabschnittes (1) des Meßobjektes (2, 12) aus dem Beobachtungsbereich heraus korrigiert wird, derart, daß der zumindest eine verlagerte Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) mit Hilfe einer Nachstelleinrichtung, welche die Verlagerung charakterisierende Datensignale verarbeitet, wieder in dem Beobachtungsbereich angeordnet wird.

Description

Verfahren zum Untersuchen eines Meßobjektes und Vorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen eines Meßobjektes, bei dem das Meßobjekt mit einer Meßsonde einer Rastersondenmeßeinrichtung rastersondenmikroskopisch untersucht wird und bei dem zumindest ein Teilabschnitt des Meßobjektes in einem einem optischen Meßsystem zugeordneten Beobachtungsbereich optisch mit dem optischen Meßsystem untersucht wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, mit der das Verfahren ausgeführt werden kann.
Hintergrund der Erfindung
Die Rastersondenmikroskopie (SPM - „Scanning Probe Microscopy") ist eine Technik, bei der eine Meßsonde über eine Probe, die auch als Meßobjekt oder zu untersuchendes Meßobjekt bezeichnet werden kann, gerastert wird und über eine abstandsabhängige Wechselwir- kung zwischen der Meßsonde und der Probe die Topographie ermittelt wird. Es können aber auch Materialkontraste oder andere Probeninformationen gewonnen werden. Die prominentesten Vertreter dieser Meßtechnik sind das Rasterkraftmikroskop (AFM - ,^itomic Force Microscope") und das Rastertunnelmikroskop (STM - „Scanning Tunneling Microscope"). Weiterer Vertreter ist das Nahfeldmikroskop (SNOM - „Scanning Near Field Microscope"), aber auch das Rasterphotonenmikroskop (SPhM - „Scanning Photon Force Microscope").
Neben der Abbildung des Meßobjektes ist bei allen diesen Techniken die Abstands- Spektroskopie eine weitere wichtige Untersuchungsmethode. Hierbei wird die Meßsonde relativ zur Probe verfahren, insbesondere in vertikaler Richtung oder einer beliebigen Richtung im Raum oder einer Ebene, und die Wechselwirkung gemessen. Bei der Rasterkraftmikroskopie wird dieses Verfahren zum Beispiel dazu ausgenutzt, die Kräfte zwischen Molekülen zu messen, indem ein Molekül an die Meßsonde und ein weiteres Molekül an die Probe gebunden werden. Es können aber auch intramolekulare Kräfte gemessen werden, indem zum Beispiel die Meßsonde auf die Probe abgesenkt und auf eine Bindung gewartet wird. Danach kann die Meßsonde von der Unterlage, auf weicher die Probe angeordnet ist, entfernt und die Kraft aufgezeichnet werden. Darüber hinaus können weitere Messungen vorgesehen sein, und solche Messungen werden zum Teil auch durchgeführt, bei denen eine Wechselwirkung gemessen wird, die mit dem Abstand zweier oder auch mehrerer Punkte korreliert ist. Optische Methoden wie zum Beispiel die Fluoreszenzmikroskopie sind in der Lage, Informationen über die Zusammensetzung der untersuchten Probe zu liefern, indem zum Beispiel Partikel mit spezifischen Fluoreszenzmarkern markiert werden. Des weiteren ermöglicht zum Beispiel FRET (FRET - „Fluorescence Resonance Energy Transfer") die Lokalisierung von zwei markierten Molekülen zueinander.
Wird SPM als Untersuchungsmethode benutzt, zum Beispiel in dem vorangehend beschriebenen Modus der Abstands-Spektroskopie, so wird hierbei häufig eine Verlagerung des Meßob- jektes erzeugt, die dann auch Auswirkungen auf die Fluoreszenz oder andere optische Eigenschaften der Probe hat. Um diese Eigenschaften optisch beobachten zu können, muß sich ein Beobachtungsbereich eines optischen Meßsystems, welches für die optische Untersuchung der Probe verwendet wird, bevorzugt der Fokus, mit dem optisch untersuchten Abschnitt des Meßobjektes räumlich überlappen. Das Meßobjekt muß auch so dicht an der optischen Achse liegen, daß es vom optischen Meßsystem, beispielsweise mittels eines Meßobjektivs, erfaßt werden kann. Es sind verschiedene Szenarien für die Verlagerung des Meßobjektes aufgrund der rastersondenmikroskopischen Untersuchung möglich, bei denen der Abstand zwischen dem Meßobjekt und dem Meßobjektiv verändert wird, wodurch das Meßobjekt gegebenenfalls aus dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems heraus verlagert wird, bei- spielsweise der Fokusebene eines Meßobjektives:
- Die Auflage für die Probe wird zum Beispiel mittels einer Piezoanordnung bewegt, um den Abstand zwischen Probe und Meßsonde zu variieren. Ist nun das optisch zu untersuchende Objekt, insbesondere ein Teilabschnitt der Probe, fest mit der Probe verbunden, so kommt es zu einer Defokussierung. - Die Meßsonde wird mittels einer Piezoanordnung bewegt, um den Abstand zwischen Probe und Meßsonde zu variieren. Ist das optisch zu untersuchende Objekt fest mit der Meßsonde verbunden, so kommt es zu einer Defokussierung.
- Ist das Meßobjekt ein Bestandteil der Probe, der sich durch die wirkenden Kräfte verändert oder verschiebt, so wird, unabhängig vom sich bewegenden Bauteil, eine Defokussie- rung stattfinden.
Da die Zugweiten bei der Abstandsspektroskopie häufig lOOμm oder mehr betragen können, ist eine Defokussierung nicht akzeptabel für die weitere optische Untersuchung. Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, mit denen eine kombinierte Untersuchung eines Meßobjektes mittels einer Rastersondenmeßeinrichtung und eines optischen Meßsystems erleichtert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie eine Vorrichtung nach dem unabhängigen Anspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Ausges- taltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.
Mit der Erfindung ist eine Möglichkeit geschaffen, ein Meßobjekt sowohl rastersondenrnikro- skopisch als auch optisch zu untersuchen, indem eine Verlagerung des Meßobjektes relativ zu dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems aufgrund der rastersondenmikroskopi- sehen Untersuchung korrigiert wird. Hierdurch wird die optische Untersuchung trotz der gleichzeitig oder in zeitlichem Zusammenhang stattfindenden rastersondenmikroskopischen Untersuchung ermöglicht. Auf diese Weise wird es für den Benutzer vereinfacht, kombiniert Meßmethoden für ein und dasselbe Meßobjekt zu nutzen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß beim Wiederanordnen des zumindest einen Teilabschnittes des Meßobjektes in dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems der Beobachtungsbereich verändert eingestellt wird.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß beim verän- derten Einstellen des Beobachtungsbereiches das optische Meßsystem verlagert wird.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß beim Wiederanordnen des zumindest einen verlagerten Teilabschnittes des Meßobjektes in dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems eine Positionierung des Meßobjektes verändert eingestellt wird.
Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß der zumindest eine Teilabschnitt des Meßobjektes bei der durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung verursachten Verlagerang aus dem Beobachtungsbereich heraus auf zumindest eine der folgenden Arten verlagert wird: räumliche Verlagerung und Verlagerung in einer zweidimensionalen Ebene.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die die Verlagerung charakteri- sierenden Datensignale unter Verwendung von Datensignalen der rastersondenmikroskopi- schen Untersuchung abgeleitet werden.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Datensignale der rastersondermαikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Biegung der Meßsonde bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Verlagerung einer Meßsondenaufnahme bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Verlagerung einer Auflage des Meßobjektes bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für ein modelliertes Verhalten des Meßobjektes bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Daten- Signale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine äußere Formveränderung des Meßobjektes bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Datensignale der raster- sondenmikroskopischen Untersuchung Abstandsspektroskopie-Datensignale umfassend gebildet werden. Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß die Datensignale der rastersonden- mikroskopischen Untersuchung Rasterkraft-Datensignale umfassend gebildet werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß bei der rastersondenmikroskopi- sehen Untersuchung mit der Rastersondenmeßeinrichtung zumindest eines der folgenden Verfahren ausgeführt wird: Rasterkraftmikroskopie, Rastertunnelmikroskopie, Rasterphotonenmikroskopie und Rasternahfeldmikroskopie.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß bei der opti- sehen Untersuchung mit dem optischen Meßsystem zumindest eines der folgenden Verfahren ausgeführt wird: lichtmikroskopische Untersuchung, Fluoreszenzmeßverfahren und Absorptionsmeßverfahren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß bei der optischen Untersu- chung des zumindest einen Teilabschnittes des Meßobjektes als Beobachtungsbereich ein Fokusbereich des optischen Meßsystems genutzt wird und der zumindest eine verlagerte Teilabschnitt des Meßobjektes mit Hilfe der Nachstelleinrichtung wieder in dem Fokusbereich des optischen Meßsystems angeordnet wird.
Nachfolgend werden Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.
Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung des optischen Meßsystems zum Verlagern mindestens eines verlagerbaren Teils des optischen Meßsystems aufweist. Auch ein Nachstellen des gesamten optischen Meß- Systems mit Hilfe der Nachstelleinrichtung kann vorgesehen sein, nämlich eine räumliche Verlagerung des optischen Meßsystems. Dieses kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn sich Meßsonde und der Teilabschnitt des Meßobjektes auch noch gemeinsam relativ zu dem Beobachtungsbereich bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung verlagern.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung der Meßsonde der Rastersondenmeßeinrichtung zum Verlagern der Meßsonde aufweist. Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung einer Auflage für das Meßobjekt zum Verlagern der Meßobjektes aufweist.
Eine vorteilhafte Ausfuhrungsform der Erfindung sieht vor, daß der Nachstelleinrichtung eine Meßeinrichtung zum Messen einer Biegung der Meßsonde bei der rastersondenmikroskopi- schen Untersuchung des Meßobjektes zugeordnet ist.
Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß der Nachstelleinrichtung eine Meß- einrichtung zum Messen einer Verlagerung der Aufnahme für das Meßobjekt bei der raster- sondenmikroskopischen Untersuchung des Meßobjektes zugeordnet ist.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Nachstelleinrichtung eine Meßeinrichtung zum Messen einer Verlagerung der Meßsonde der Rastersondenmeßeinrich- tung bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung des Meßobjektes zugeordnet ist.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Nachstelleinrichtung eine Steuereinrichtung zum Erzeugen von Nachstell-Datensignalen aufweist, welche aus Datensignalen abgeleitet sind, die die Verlagerung des zumindest einen Teilab- Schnittes des Meßobjektes aus dem Beobachtungsbereich heraus charakterisieren.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß mit der Rastersondenmeßeinrichtung zumindest eine der folgenden Rastersondenmeßeinrichtungen implementiert ist: Rasterkraftmikroskop, Rastertunnelmikroskop, Rasterphotonenmikroskop und Rasternahfeldmik- roskop.
Eine bevorzugte Fortbildung der Erfindung sieht vor, daß mit dem optischen Meßsystem zumindest eine der folgenden optischen Meßeinrichtungen implementiert ist: Lichtmikroskop, Fluoreszenzmeßeinrichtung und Absorptionsmeßeinrichtung.
Nachfolgend werden weitere Ausgestaltungen der Erfindung näher erläutert. Wird das Meßobjekt zum Beispiel über ein Piezo-Bauteil bewegt, und das zu betrachtende Meßobjekt ist mit der Probe fest verbunden, so kann das Meßobjektiv zum Beispiel mit einem piezogetriebenen Versteller parallel zur Achse in gleicher Richtung und Länge verfahren werden. Im Fall einer Piezoansteuerung verfugen beide Bauteile vorzugsweise über Sensoren und eine entsprechende Regelung, damit die geplante Bewegung auch tatsächlich der geplanten Bewegung entspricht und beide Bewegungen gleichförmig stattfinden. Für den Fall, daß die Bewegung der Probe vor dem Experiment nicht klar definiert ist, kann es notwendig werden, die Steuerung des optischen Systems derart zu steuern, daß das Ausgangssignal der Sensoren der Probenbewegung als deren Eingang geschaltet wird. Anstatt der Probenbewegung über einen Piezo sind auch andere Methoden denkbar. Dies gilt natürlich auch für die Verstellung des optischen Systems. Für den Fall, daß eine alternative Methode eine zum Eingangssignal bekannte Bewegung durchführt, kann auf die oben vorgeschlagenen Sensoren verzichtet werden.
Alternativ oder ergänzend zu der Verstellung eines Meßobjektives kann die Verstellung der Fokusebene auch über die Bewegung einer Linse vor dem Meßobjektiv stattfinden. Dies hat insbesondere den Vorteil, daß eine Methode wie zum Beispiel SPhM mit einer anderen vorgeschalteten Linse funktioniert.
Wird anstelle der Probe (Meßobjekt) die Meßsonde bewegt, so tritt zum Beispiel dann ein Fokussierproblem auf, wenn das Meßobjekt mit der Meßsonde verbunden ist. In diesem Fall gelten die oben gemachten Vorschläge für die Nachfokussierung entsprechend.
Ein Sonderfall tritt dadurch auf, daß bei einigen Meßsonden, zum Beispiel beim Cantilever im AFM, die Bewegung der Meßsonde nicht gleichförmig ist. So wird die Bewegung über die Basis des Cantilevers vermittelt. Das freie oder an die Probe gebundene Ende des Cantilevers wird durch die wirkenden Kräfte von dem nur durch die Feder vorgegebenen Gleichgewicht ausgelenkt. Dies hat zur Folge, daß je nach aktuell wirkender Kraft das Meßobjekt nicht im Fokus liegt. Daher muß in einem solchen Fall die Bewegung der Fokusebene auf die Bewe- gung des Teils der Meßsonde angepaßt werden, die mit dem Meßobjekt verbunden ist. Dies wird zum Beispiel beim Cantilever in aller Regel ein Gebiet am Cantileverende sein und kann ggf. auch ermittelt werden. Eine solche Korrektur kann zum Beispiel beim Cantilever derart stattfinden, daß von der Bewegung der Basis die gemessene Verbiegung des Cantilevers ab- gezogen oder hinzuaddiert wird. Die Voraussetzung hierfür ist die Kalibrierung der Empfindlichkeit des Aufbaus zur Verbiegung, die als solche bekannt ist. Der Cantilever ist hier als Beispiel gewählt worden, da er ein prominenter Vertreter der Rastersonden ist. Für anderen Meßsonden mit einer ähnlichen Eigenschaft bestehen die gleichen Möglichkeiten.
In sehr vielen Fällen wird sich das Meßobjekt zwischen der Unterlage und der Meßsonde befinden und durch den mechanischen Prozeß bewegt werden. Diese Bewegung wird einerseits abhängig sein von der relativen Bewegung der Unterlage und der Meßsonde zueinander, oder dem Teil der Meßsonde, an den die Probe gebunden ist. Andererseits wird die Bewegung aber auch abhängig sein von der Beschaffenheit der gesamten Probe, in welche das Meßobjekt, zum Beispiel ein Fluorophor, eingebunden ist. Die Bewegung der Fokusebene wird dann über ein Verfahren gesteuert, das analog oder vorzugsweise digital ausgeführt wird. Dieses Verfahren nimmt ein Modell für die Probe an und kann dann zum Beispiel aus der Anfangslage des Meßobjektes oder auch anderen Informationen, die über die Probe bekannt sind, in Verbin- düng mit den schon oben erwähnten Steuerungsmöglichkeiten, einen Verlauf, des Meßobjektes in der vertikalen Richtung ermitteln. Eine digitale Lösung ist einer analogen Lösung vorzuziehen, da hier eine größere Flexibilität möglich ist. Die Erfindung ist demnach in der Lage, Modelle zu überprüfen, insbesondere aber das Meßobjekt im geeigneten Moment des Experimentverlaufs in der Fokusebene zu haben.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen: Fig. Ia eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde an einem Meßobjekt in einem Ausgangszustand,
Fig. Ib eine schematische Darstellung des Zugexperimentes mit der Meßsonde an dem Meßobjekt aus Fig. Ia in einem gezogenen Zustand,
Fig. 2a eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde an einem Meßobjekt in einem Ausgangszustand,
Fig. 2b eine schematische Darstellung des Zugexperimentes mit der Meßsonde an dem Meßobjekt aus Fig. 2a in einem gezogenen Zustand, Fig. 3a eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde an einem Meßobjekt in einem Ausgangszustand,
Fig. 3b e eine schematische Darstellung des Zugexperimentes mit der Meßsonde an dem Meßobjekt aus Fig. 3a in einem gezogenen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist,
Fig. 4a eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde an einem Meßobjekt in einem Ausgangszustand,
Fig. 4b eine schematische Darstellung des Zugexperimentes mit der Meßsonde an dem Meßobjekt aus Fig. 4a in einem gezogenen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist,
Fig. 5a eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde an einem Meßobjekt in einem Ausgangszustand, und
Fig. 5b eine schematische Darstellung des Zugexperimentes mit der Meßsonde an dem Meßobjekt aus Fig. 5a in einem gezogenen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist,
Fig. Ia zeigt eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde 10 an einem Meßobjekt 1 in einem Ausgangszustand. Fig. Ib zeigt eine schematische Darstellung des Zugexperimentes aus Fig. Ia mit der Meßsonde 10 an dem Meßobjekt 1 in einem gezoge- nen Zustand.
Das zu beobachtende Meßobjekt 1 ist ein Teilabschnitt einer Zelle 2, die auf einer Unterlage 3 befestigt ist, die auch als Auflage bezeichnet wird. Die Unterlage ist gestellfest an einem Gestell 20, das schematisch gezeichnet ist. Das Meßobjekt 1 kann in einer anderen Ausführung zwischen der Zelle 2 und der Unterlage 3 liegen und einen Kontakt vermitteln.
Die Zelle 2 wird nun mit einer anderen Zelle 12 in Verbindung gebracht, die an einer als Can- tilever ausgeführten Meßsonde 10 befestigt ist. Der Cantilever 10 ist für die Handhabung an einem Bauteil 11, das zum Beispiel ein Siliziumbauteil ist, befestigt, welches seinerseits über ein Piezo-Bauteil 40 mit einem Gestell 20 verbunden ist. Zwischen dem Bauteil 11 und dem Piezo-Bauteil 40 befinden sich in der Regel noch weitere Bauteile, die hier der Übersichtlichkeit halber weggelassen sind. Mit einem an einem weiteren Gestell 20a befestigten Meßobjektiv 30 und einer hier nicht weiter skizzierten Optik, zum Beispiel einem kommerziellen inver- sen Mikroskop, wird ein als Fokusebene 31 ausgeführter Beobachtungsbereich so eingestellt, daß das Meßobjekt 1 scharf abgebildet werden kann. Das Meßobjektiv 30 ist Teil eines optischen Meßsystems, mit dem das Meßobjekt 1 optisch untersucht wird.
Wird nun, wie in Fig. Ib gezeigt, das Piezo-Bauteil 40 derart verkürzt, daß noch Kontakt zwischen den beiden Zellen 2, 12 besteht, so wirkt eine Kraft auf den Cantilever 10. Dieser verbiegt sich von der ursprünglichen Lage, die in Fig. Ib gestrichelt eingezeichnet ist, zu einer geänderten Lage 14. Da beide Zellen 2, 12 ihre Form ändern, entstehen ein formveränderte Zelle 5 sowie eine weitere formveränderte Zelle 15. Der durch das Piezo-Bauteil 40 verur- sachte Hub ist durch den Abstand von zwei Hilfslinien 18, 19 gekennzeichnet. Diese richten sich aus an der Basis des Cantilevers 10.
Da in diesem Fall das Meßobjekt 1 an die Unterlage 3 und damit an ein anderes Gestell 20b gekoppelt ist, ändert sich die Lage des Meßobjekts 1 nicht. Da das Meßobjektiv 30 mit dem weiteren Gestell 20a verbunden ist, hat die Bewegung des Cantilevers 10 keine Folgen für die Abbildung bei der optischen Untersuchung des Meßobjekts 1 mit dem Meßobjektiv 30.
Fig. 2a zeigt eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde 10 an einem Meßobjekt 1 in einem Ausgangszustand. Fig. 2b zeigt eine schematische Darstellung des Zugexperimentes aus Fig. 2a mit der Meßsonde 10 an dem Meßobjekt 1 in einem gezogenen Zustand.
Die Ausgangslage in Fig. 2a entspricht im wesentlichen der Situation in Fig. Ia, mit der Ausnahme, daß nun das Bauteil 11 direkt am Gestell 20 befestigt ist und die Unterlage 3 über ein anderes Piezo-Bauteil 40b an dem anderen Gestell 20b befestigt ist. Auch hier gilt, das eventuelle weitere Bauteile zwischen der Unterlage 3 und dem anderen Piezo-Bauteil 40b ohne Einschränkung der Allgemeinheit weggelassen wurden.
Wird nun, wie in Fig. 2b gezeigt, das andere Piezo-Bauteil 40b verkürzt, verbiegen sich wie- derum der Cantilever 10 und die Zellen 2, 12. Allerdings befindet sich nun das Meßobjekt 1 nicht mehr in der Fokusebene 31 sondern in einer Ebene 32 und wird demnach optisch schlechter abgebildet durch das Meßobjektiv 30. Die Güte der Abbildung hängt naturgemäß stark vom Hub ab, der hier wieder durch die beiden Hilfslinien 18, 19 dargestellt ist. Fig. 3 a zeigt eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde 10 an einem Meßobjekt 1 in einem Ausgangszustand. Fig. 3b zeigt eine schematische Darstellung des Zugexperimentes aus Fig. 3a mit der Meßsonde 10 an dem Meßobjekt 1 in einem gezoge- nen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist.
Die Ausgangslage in Fig. 3 a entspricht im wesentlichen der Situation in Fig. 2a. Der einzige Unterschied ist, daß nun das Meßobjektiv 30 zur optischen Messung auf einer vertikalen Verstelleinrichtung 50 angebracht ist, die über eine Steuerung 51 bewegt werden kann. Darüber hinaus ist ein Sensor 52 vorgesehen, mit dem die Auslenkung des anderen Piezo-Bauteils 40b oder vorzugsweise auch der Zelle 2 gemessen werden können.
In Fig. 3b wird nun eine Situation gezeigt, bei der wiederum das andere Piezo-Bauteil 40b verkürzt wurde. Mit dem Sensor 52 werden die Auslenkung gemessen und entsprechende Datensignale an die Steuerung 51 übertragen. Die Steuerung 51 veranlaßt dann eine Bewegung des Meßobjektivs 30 über die Verstelleinrichtung 50, wodurch eine veränderte Fokusebene 33 entsteht, so daß sich das Meßobjekt 1 wieder in dem Beobachtungsbereich des Meßobjektivs 30 befindet. Hiermit wird gewährleistet, daß das Meßobjekt 1 immer im Fokus des Meßobjektives 30 liegt.
Fig. 4a zeigt eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde 10 an einem Meßobjekt 1 in einem Ausgangszustand. Fig. 4b zeigt eine schematische Darstellung des Zugexperimentes aus Fig. 4a mit der Meßsonde 10 an dem Meßobjekt 1 in einem gezogenen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist.
Neben der Bewegung des Cantilevers 10 wird bei dieser Ausführungsform zusätzlich noch eine durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung ausgelöste Cantileververbiegung berücksichtigt.
In Fig. 4a zeigt die Ausgangssituation, die sehr ähnlich der Situation in Fig. Ia ist. Unterschiede bestehen in der Lage des Meßobjektes 1 und der Fokusebene 31 sowie in der Nachstelleinrichtung mit der Verstelleinrichtung 50, der Steuerung 51, einer Sensoreinheit 152 sowie einem Laser 60 und einem weiteren Sensor 61, bei dem es sich beispielsweise um eine 2-Segment-Photodiode handelt.
In Fig. 4b wird nun das Piezo-Bauteil 40 verkürzt, wodurch sich eine neue Lage für das Me- ßobjekt 1 ergibt, die die veränderte Fokusebene 33 (Beobachtungsbereich) notwendig macht. Durch die Verbiegung des Cantilevers 10 ist aber der Abstand zwischen der Fokusebene 31 und der veränderten Fokusebene 33 weniger groß als der durch das Piezo-Bauteil 40 vermittelte Hub, nämlich der Abstand zwischen den zwei Hilfslinien 18, 19. Diesem Umstand wird Rechnung getragen, indem neben einem Datensignal von der Sensoreinheit 152 auch ein Da- tensignal von dem weiteren Sensor 61 und somit ein Maß für die Verbiegung des Cantilevers 10 zur Verfügung gestellt wird. Die Verbiegung wird in diesem Ausfuhrungsbeispiel über einen Lichtzeiger gemessen, bei dem mit Hilfe des Lasers 60 ein Lasermeßstrahl 65 auf den Cantilever 10 fokussiert wird und ein reflektierter Strahl 66 mit dem weiteren Sensor 61 aufgenommen und ausgewertet wird. Eine solche Art des Messens der Verbiegung des Cantile- vers 10 ist dem Fachmann als solche bekannt, so daß eine weitere detaillierte Darstellung hier unterbleibt. Neben dem Lichtzeigerprinzip sind weitere Methoden zur Messung der Verbiegung bekannt und können ebenfalls eingesetzt werden, beispielsweise die Messung einer Auslenkung mit einem Interferometer.
Fig. 5a zeigt eine schematische Darstellung eines Zugexperimentes mit einer Meßsonde 10 an einem Meßobjekt 1 in einem Ausgangszustand. Fig. 5b zeigt eine schematische Darstellung des Zugexperimentes aus Fig. 5a mit der Meßsonde 10 an dem Meßobjekt 1 in einem gezogenen Zustand, wobei eine Nachstellung erfolgt ist.
Das Meßobjekt 1 ist derart mit der Zelle 2 verbunden, daß es sich durch die wirkende Kraft oder die Ausdehnung innerhalb der Zelle 2 bewegt oder zumindest relativ zum Cantilever 10 und / oder zur Unterlage 3 bewegt.
In Fig. 5 a zeigt wieder die Ausgangssituation, die sich von der in Fig. 4a nur durch einige Merkmale unterscheidet. Zum einen ist das Meßobjekt 1 nun mitten in der Zelle 2 angeordnet. Des weiteren ist die Steuerung 51 noch mit einem Modell-Bauteil 70, beispielsweise einem elektronischen Speicher, verbunden, das elektronisch auswertbare Informationen für ein Modell des vertikalen Verlaufes des Meßobjekts 1 in Abhängigkeit von der wirkenden Kraft und der Gesamtauslenkung bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung beinhaltet. Aus diesen Informationen kann die Position des Meßobjektes 1 infolge der rastersondenmikroskopischen Messung ermittelt werden, sodaß dann der Fokus nachgestellt werden kann. Das Modell-Bauteil 70 und vorzugsweise auch die Steuerung 51 sind bevorzugt mit einem Computer implementiert. Weitere Parameter, zum Beispiel die Temperatur oder der pH- Wert der Zelle 2, seien ebenfalls eingeschlossen; sie werden hier aber aufgrund der Übersichtlichkeit nicht gezeigt. Auch eine Unterstützung durch eine Auswertung des mit dem optischen Meßsystem gemessenen, optischen Signals, kann vorgesehen sein.
In Fig. 5b wird die Wirkungsweise gezeigt. Das Meßobjekt 1 hat sich nach oben bewegt, und die veränderte Fokusebene 33 konnte erfolgreich eingestellt werden, obwohl der Abstand der Fokusebene 31 zu Beginn des Experiments zu der neuen Lage der Fokusebene 33 stark von der Hubbewegung abweichen kann, die mittels der beiden Hilfslinien 18, 19 gezeigt ist. Dies kann nun auch gelingen, ohne das eine Auswerteeinheit des Mikroskops beteiligt ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die optische Messung zu einem ganz bestimmten Zeitpunkt, zum Beispiel einem Abreißen eines Kontakts in der rastersondenmikroskopischen Untersuchung gemacht werden kann, und in der restlichen Zeit verhindert ein Shutter, daß beispielsweise Fluoreszenzmoleküle ausbleichen.
Würde bei dieser Konfiguration die Unterlage 3 anstelle des Cantilevers 10 bewegt oder wäre das Meßobjekt 1 an der oberen Zelle 12 gebunden oder gar zwischen beiden Zellen 2, 12, wäre die Situation ähnlich, das heißt es müßte ein Modell herangezogen werden, daß unter Zuhilfenahme der Auslenkung und der Cantileververbiegung und eventuell weiterer Parame- ter einen Verlauf des Meßobjekts 1, nämlich dessen Ortsposition, mit geeigneter Genauigkeit vorausberechnen kann.
Die Darstellung der beiden Zellen 2, 12 auf beiden Seiten ist lediglich eine beispielhafte Konfiguration. Auch andere mögliche Anordnungen, wie zum Beispiel eine Zelle am Cantilever 10 und eine homogene beschichtete Probe als Untergrund können vorgesehen sein.
Die aufgrund der rastersondenmikroskopischen Untersuchung entstehende Verlagerung des Meßobjektes 1 kann auch durch einen Zusammendrücken ausgelöst sein. Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Untersuchen eines Meßobjektes (2, 12), bei dem das Meßobjekt (2, 12) mit einer Meßsonde (10) einer Rastersondenmeßeinrichtung rastersondenmikroskopisch untersucht wird und bei dem zumindest ein Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) in einem einem optischen Meßsystem zugeordneten Beobachtungsbereich optisch mit dem optischen Meßsystem untersucht wird, wobei eine durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung verursachte Verlagerung des zumindest einen Teilabschnittes (1) des Meßobjektes (2, 12) aus dem Beobachtungsbereich heraus korrigiert wird, derart, daß der zumindest eine verlagerte Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) mit Hilfe einer Nachstelleinrichtung, welche die Verlagerung charakterisierende Datensignale verarbeitet, wieder in dem Beobachtungsbereich angeordnet wird.
2. Verfaliren nach Anspruch 1 , dadurch g ek enn z e i chn et, daß beim Wiederanordnen des zumindest einen Teilabschnittes (1) des Meßobjektes (2, 12) in dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems der Beobachtungsbereich verändert eingestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g ek enn z e i chn et, daß beim veränderten Einstellen des Beobachtungsbereiches das optische Meßsystem verlagert wird.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g ek ennz ei chn et, daß beim Wiederanordnen des zumindest einen verlagerten Teilabschnittes (1) des Meßobjektes (2, 12) in dem Beobachtungsbereich des optischen Meßsystems eine Positionierung des Meßobjektes (2, 12) verändert eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nnz e i c hn et, daß der zumindest eine Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) bei der durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung verursachten Verlagerung aus dem Beobachtungsbereich heraus auf zumindest eine der folgenden Arten verlagert wird: räumliche Verla- gerung und Verlagerung in einer zweidimensionalen Ebene.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verlagerung charakterisierenden Datensignale unter Verwendung von Datensignalen der rastersondenmikroskopischen Untersuchung abgeleitet werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Biegung der Meßsonde (10) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Verlagerung einer
Meßsondenaufnahme (11) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine Verlagerung einer Auflage (3) des Meßobjektes (2, 12) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für ein modelliertes Verhalten des Meßobjektes (2, 12) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Datensignale für eine äußere Formveränderung des Meßobjektes (2, 12) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung umfassend gebildet werden.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der rastersondenmikroskopischen Untersuchung Rasterkraft-Datensignale umfassend gebildet werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Datensignale der raster- sondenmikroskopischen Untersuchung Abstandsspektroskopie-Datensignale umfassend gebildet werden.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e nnz e i c hn e t, daß bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung mit der Rastersondenmeßeinrichtung zumindest eines der folgenden Verfahren ausgeführt wird: Rasterkraftmikroskopie, Rastertunnelmikroskopie, Rasterphotonenmikroskopie und Rasternahfeldmikroskopie.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g ek ennz e i chn e t, daß bei der optischen Untersuchung mit dem optischen Meßsystem zumindest eines der folgenden Verfahren ausgeführt wird: lichtmikroskopische Untersuchung, Fluoreszenzmeßverfahren und Absorptionsmeßverfahren.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g ek enn z ei chn et, daß bei der optischen Untersuchung des zumindest einen Teilabschnittes des Meßobjektes (2, 12) als Beobachtungsbereich ein Fokusbereich (31) des optischen Meßsystems genutzt wird und der zumindest eine verlagerte Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) mit Hilfe der Nachstelleinrichtung wieder in dem Fokusbereich (31) des optischen Meßsystems angeordnet wird.
17. Vorrichtung zum Untersuchen eines Meßobjektes (2, 12) mit einer Rastersondenmeßeinrichtung zum rastersondenmikroskopischen Untersuchen des Meßobjektes (2, 12) und ei- nem optischen Meßsystem zum optischen Untersuchen des Messobjektes (2, 12), wobei eine Nachstelleinrichtung vorgesehen ist, die konfiguriert ist, um zumindest einen Teilabschnitt (1) des Messobjektes (2, 12), welcher mit dem optischen Meßsystem in einem dem optischen Meßsystem zugeordneten Beobachtungsbereich optisch untersucht wird, wieder in dem Beobachtungsbereich anzuordnen, wenn der zumindest eine Teilabschnitt (1) des Meßobjektes (2, 12) aufgrund einer durch die rastersondenmikroskopische Untersuchung verursachten Verlagerung aus dem Beobachtungsbereich heraus verlagert ist.
18. Vorrichtung nach 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung (50) des optischen Meßsystems zum Verlagern mindestens eines verlagerbaren Teils (30) des optischen Meßsystems aufweist.
19. Vorrichtung nach 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung (40) der Meßsonde der Rastersondenmeßeinrichtung zum Verlagern der Meßsonde aufweist.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinrichtung eine Stelleinrichtung (40b) einer Auflage (3) für das Meßobjekt
(2, 12) zum Verlagern der Meßobjektes aufweist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachstelleinrichtung eine Meßeinrichtung (60, 61) zum Messen einer Biegung der Meßsonde (10) bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung des Meßobjektes zugeordnet ist.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachstelleinrichtung eine Meßeinrichtung (52) zum Messen einer Verlagerung der Aufnahme für das Meßobjekt bei der rastersondenmikroskopischen Untersuchung des
Meßobjektes zugeordnet ist.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachstelleinrichtung eine Meßeinrichtung (52) zum Messen einer Verlagerung der Meßsonde (10) der Rastersondenmeßeinrichtung bei der rastersondenmikroskopischen
Untersuchung des Meßobjektes zugeordnet ist.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstelleinrichtung eine Steuereinrichtung (51) zum Erzeugen von Nachstell-Daten- Signalen aufweist, welche aus Datensignalen abgeleitet sind, die die Verlagerung des zumindest einen Teilabschnittes (1) des Meßobjektes (2, 12) aus dem Beobachtungsbereich heraus charakterisieren.
25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Rastersondenmeßeinrichtung zumindest eine der folgenden Rastersondenmeßeinrichtungen implementiert ist: Rasterkraftmikroskop, Rastertunnelmikroskop, Rasterpho- tonenmikroskop und Rasternahfeldmikroskop.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem optischen Meßsystem zumindest eine der folgenden optischen Meßeinrichtungen implementiert ist: Lichtmikroskop, Fluoreszenzmeßeinrichtung und Absorptionsmeßein- richtung.
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