[发明专利]扫描探针显微镜的测量装置和利用扫描探针显微镜对测量样品进行扫描探针显微测试的方法

说明书

本发明涉及测量装置、扫描探针显微镜和对测量样品进行测试的方法。用于扫描探针显微镜的测量装置具有：样品容纳部，其设置成用于容纳要测试的测量样品；测量探针，其设置在探针支架上并且具有探针尖，该测量样品能够利用所述探针尖进行测量；移位装置，其设置成，为了测量所述测量样品使测量探针和样品容纳部相对于彼此运动，使得测量探针为了测量所述测量样品而相对于测量样品在至少一个空间方向上实施扫描运动；控制装置，其与移位装置连接并控制测量探针与样品容纳部之间的相对运动；以及传感器装置，其设置成，检测测量探针和/或样品容纳部的实际运动的运动测量信号并将所述运动测量信号发送给控制装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2019年11月21日提交德国专利商标局的德国专利申请号10 2019131 421.6的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于扫描探针显微镜的测量装置、一种扫描探针显微镜和一种利用扫描探针显微镜对测量样品进行扫描探针显微式测试的方法。

背景技术

这样的扫描探针显微镜以各种不同的实施形式已知。所述扫描探针显微镜用于扫描探针显微式地测试测量样品。这里，为了扫描测量样品，在测量探针的探针尖和样品容纳部之间发生相对运动，用于进行测试的测量样品设置在所述样品容纳部上。测量探针和样品容纳部借助于移位装置相对于彼此运动。探针尖和测量样品发生相互作用。对于这种相互作用探测测量信号。

这种原子力显微镜可以具有能弹性弯曲的杠杆臂，探针尖位于所述杠杆臂的端部上。移位装置具有用于实现探针尖和要测试的测量样品之间的相对移位的驱动器，在扫描显微法中例如使用压电致动器作为驱动器。此外，设有用于测量杠杆臂上的力的探测单元。根据具体实施方案，各构件可以固定在一个或多个支座上。例如当驱动器在测量中实施周期性的振动运动时，驱动器的运动可能独立于其固有的谐振特性由于不同运动轴线的机械耦合而实施非计划的运动或者激励相应的支座结构发生内振动。这会导致样品表面的成像失真或样品的表面特性的成像失真，因为预期的，通过有针对性地操控驱动器产生的轨迹与探针尖和样品之间的实际相对运动不一致。

在探针显微法测试中，测量样品通过测量探针(探针尖)扫描。这里要注意的是，由测量探针在测试中实际实施的扫描也对应于对于测量技术上的测试预先规定的和计划的网格形式，从而在扫描时产生的测量样品的图像不会发生扭曲。在已知的扫描探针显微镜中，在这种情况下，当在移位装置中采用的压电元件导致发生非线性的运动时，则可能出现问题。附加地还会出现所谓的蠕变，这会导致，例如可能设计成悬臂的测量探针和测量样品附加于扫描运动而相对于彼此运动。通常，此时通过传感器测量两个构件之间的偏移，这里由移位装置使其中一个构件运动，相反，另一个构件不运动。此时，在测量数据分析评估时通常假定，移位装置(和其容纳部)与测量探针和测量样品之间相互作用的位置之间的连接是刚性的。在扫描或探测速度(扫描频率)较高时，这种假设通常不再成立并且因此会出现图像失真，传感器不再能识别这种图像失真并且也不能消除这种图像失真。

发明内容

本发明的目的是，给出一种用于扫描探针显微镜的测量装置、一种扫描探针显微镜和一种利用扫描探针显微镜对测量样品进行扫描探针显微测试的方法，其中，能够以更高的精度实施测量样品测试。

为了实现所述目的，提出一种根据独立权利要求1的用于扫描探针显微镜的测量装置以及根据并列独立权利要求14和15的扫描探针显微镜和用于利用扫描探针显微镜对测量样品进行扫描探针显微式测试的方法。各实施形式是从属权利要求的主题。