▶ カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-08-16
(45)【発行日】2023-08-24
(54)【発明の名称】走査型プローブ顕微鏡のための装置および方法
(51)【国際特許分類】
G01Q 20/02 20100101AFI20230817BHJP
【ＦＩ】
G01Q20/02
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2022023970
(22)【出願日】2022-02-18
(62)【分割の表示】P 2019553808の分割
【原出願日】2018-03-05
(65)【公開番号】P2022070996
(43)【公開日】2022-05-13
【審査請求日】2022-03-22
(31)【優先権主張番号】102017205528.6
(32)【優先日】2017-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(73)【特許権者】
【識別番号】503263355
【氏名又は名称】カール・ツァイス・エスエムティー・ゲーエムベーハー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【識別番号】100086771
【弁理士】
【氏名又は名称】西島 孝喜
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100158469
【弁理士】
【氏名又は名称】大浦 博司
(72)【発明者】
【氏名】マテイカ ウルリヒ
(72)【発明者】
【氏名】バウアー クリストフ
【審査官】福田 裕司
(56)【参考文献】
【文献】韓国公開特許第１０－２００８－０１１０２３４（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開平０６－２８９０３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００２／０１０４９６３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１５－５２６７３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０３１０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１７－５０８１５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０６６４２５１７（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｑ １０／００～９０／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ａ． 少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）を有する少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）であって、前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の自由端部（１４０）は、第１の測定先端部（１５０）を有している、少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）と、ｂ． 前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の前記自由端部（１４０）の領域に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）であって、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、回折構造（６２０）を有しており、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、入射する少なくとも１つの第１の光ビーム（４４０、８４０、１２４０、１４４０）を少なくとも１つの反射された第１の光ビーム（４４５、８４５）として反射するように、そして、入射する少なくとも１つの第２の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０、１４６０）を少なくとも１つの回折された第２の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）として回折させるように具現化されており、前記少なくとも１つの反射された第１の光ビーム（４４５、８４５）の方向と、前記少なくとも１つの回折された第２の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）の方向と、が互いに異なる、少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）と、
ｃ． 前記第１の測定先端部（１５０）の位置を決定するために、前記少なくとも１つの反射された第１の光ビーム（４４５、８４５）と、前記少なくとも１つの回折された第２の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）と、を使用するように具現化されている、少なくとも２つの第１の干渉計（４７５、４８０、４８５）と
を有する、走査型プローブ顕微鏡のための装置（４００）。
【請求項2】
前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、前記第１の測定先端部（１５０）の反対側にある、前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の側に配置されている、請求項１に記載の装置（４００）。
【請求項3】
対物部（４７０）をさらに有し、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第１の光ビーム（４４０、８４０、１２４０、１４４０）、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第２の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０、１４６０）、前記少なくとも１つの反射された第１の光ビーム（４４５、８４５）、および前記少なくとも１つの回折された第２の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）が、前記対物部（４７０）を通過する、請求項１または２に記載の装置（４００）。
【請求項4】
前記回折構造（６２０）は、リソグラフィーによって前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）の上へ適用されているか、または、前記回折構造は、機械的な加工によって作り出されている、請求項１～３のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項5】
前記回折構造（６２０）は、少なくとも１つのライン回折格子（７２０）を含み、および／または、前記少なくとも１つのライン回折格子（７２０）は、ブレーズド回折格子（９２０）を含む、請求項１～４のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項6】
前記回折構造（６２０）は、互いに対して回転させられて配置されている少なくとも２つのライン回折格子（７２０）を含む、請求項１から５までのいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項7】
少なくとも２つのライン回折格子（７２０）は、±６０°～±１２０°の角度だけ互いに対して回転させられ、および／または、前記少なくとも２つのライン回折格子（７２０）は、カンチレバー長手方向軸線（５１０）に対して±４５°の角度だけ配向されている、請求項６に記載の装置（４００）。
【請求項8】
前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、前記カンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１８１０）の一体的部分である、請求項１～７のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項9】
マルチセグメントフォトダイオード（４９０）をさらに有し、前記マルチセグメントフォトダイオード（４９０）は、前記少なくとも１つの反射された第１の光ビーム（４４５、８４５）から、前記カンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の長手軸（５１０）に対する前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の前記第１の測定先端部（１５０）の傾き、および／または、前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の前記自由端部（１４０）のツイストを検出するように具現化されている、請求項１～８のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項10】
少なくとも１つの走査装置をさらに有し、前記少なくとも１つの走査装置は、サンプル面（１９０５）の上方で前記少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）を走査するように具現化されている、請求項１～９のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項11】
前記走査装置は、隣り合う測定ポイント同士の間の横方向間隔（１９６５、１９７５、１９８５、１９９５）を前記サンプル面（１９０５）の輪郭（１９１０）に適合させるようにさらに具現化されており、隣り合う測定ポイント同士の間の横方向間隔（１９６５、１９７５、１９８５、１９９５）の適合は、サンプル（１９００）の前記輪郭（１９１０）が平らな面（１９１５、１９３２、１９４５、１９５７）から外れるときに隣り合う測定ポイント同士の間の横方向間隔（１９６５、１９７５、１９８５、１９９５）を小さくすることを含む、請求項１０に記載の装置（４００）。
【請求項12】
前記少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）は、サンプル面（１９０５）に向けて傾けられた前記走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中で、前記少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）を据え付けるように具現化されている、請求項１０または１１に記載の装置（４００）。
【請求項13】
ａ． 少なくとも１つの第２のカンチレバー（１１０、４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）を有する少なくとも１つの第２の測定プローブ（１３１５）であって、前記少なくとも１つの第２のカンチレバー（１１０、４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の自由端部は、第２の測定先端部（１５０）を有している、少なくとも１つの第２の測定プローブ（１３１５）をさらに有し、ｂ． 前記少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）および前記少なくとも１つの第２の測定プローブ（１３１５）は、互いに平行に配置されていない、
請求項１～１２のいずれかに記載の装置（４００）。
【請求項14】
前記少なくとも１つの第１の測定プローブ（４１５、１０００）および前記少なくとも１つの第２の測定プローブ（１３１５）は、実質的に逆平行の方式で配置されているか、または、互いに対して９０°だけ実質的に回転させられている、請求項１３に記載の装置（４００）。
【請求項15】
ａ． 少なくとも１つのさらなるカンチレバー（１７１０、１７６０）を有する少なくとも１つのさらなる測定プローブ（１７１５、１７６５）であって、前記少なくとも１つのさらなるカンチレバー（１７１０、１７６０）の自由端部（１４０）は、さらなる測定先端部（１５０）を有している、少なくとも１つのさらなる測定プローブ（１７１５、１７６５）と、ｂ． 前記少なくとも１つのさらなるカンチレバー（１７１０、１７６０）の前記自由端部（１４０）の領域に配置されており、少なくとも１つの第３の光ビーム（４４０、８４０）を反射するように、および、少なくとも１つの第４の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０、１４６０）を回折させるように具現化されている、少なくとも１つのさらなる反射エリア（４２０）であって、少なくとも１つの反射された第３の光ビーム（４４５、８４５）の方向と、少なくとも１つの回折された第４の光ビームの方向と、が互いに異なる、少なくとも１つのさらなる反射エリア（４２０）と、
ｃ． 前記さらなる測定先端部（１５０）の位置を決定するために、前記少なくとも１つの反射された第３の光ビーム（４４５、８４５）と、前記少なくとも１つの回折された第４の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）を使用するように具現化されている少なくとも２つのさらなる干渉計と
をさらに有する、請求項１３または１４に記載の装置（４００）。
【請求項16】
対物部（４７０）をさらに有し、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第１の光ビーム（４４０、８４０、１２４０）、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第２の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０）、前記少なくとも１つのさらなる反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第３の光ビーム（４４０、８４０）、および前記少なくとも１つのさらなる第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第４の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０，１４６０）、
前記第１の反射エリア（４２０）によって反射された前記少なくとも１つの第１の光ビーム（４４５、８４５）、
前記少なくとも１つのさらなる反射エリア（４２０）によって反射された前記少なくとも１つの第３の光ビーム（４４５、８４５）、
前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）によって回折された前記少なくとも１つの第２の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）、および、
前記少なくとも１つのさらなる反射エリア（４２０）によって回折された前記少なくとも１つの第４の光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）
が、前記対物部（４７０）を通過する、請求項１５に記載の装置（４００）。
【請求項17】
走査型プローブ顕微鏡によってサンプル面（１９０５）を検査するための方法であって、ａ． 少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の自由端部（１４０）の領域に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）の上に、少なくとも１つの第１の干渉計（４７５）からの少なくとも１つの第１の光ビーム（４４０、８４０、１２４０、１４４０）を方向付けるステップであって、前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）は、第１の測定先端部（１５０）を有している、ステップであって、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は回折構造（６２０）を有しており、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する少なくとも１つの第１の光ビーム（４４０、８４０、１２４０、１４４０）を少なくとも１つの反射された光ビーム（４４５、８４５）として反射する、ステップと、
ｂ． 前記少なくとも１つの第１のカンチレバー（４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０）の前記自由端部（１４０）の前記領域に配置されている前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）の上に、少なくとも１つの第２の干渉計（４８０、４８５）からの少なくとも１つの第２の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０、１４６０）を方向付けるステップであって、前記回折構造（６２０）を有する前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）は、前記少なくとも１つの第１の反射エリア（４２０）に入射する前記少なくとも１つの第２の光ビーム（４５０、４６０、１２５０、１２６０、１４５０、１４６０）を少なくとも１つの回折された光ビーム（７５５、７６５，８５５、８６５）として回折させ、前記少なくとも１つの反射された光ビーム（４４５、８４５）の方向と、前記少なくとも１つの回折された光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）の方向と、が互いに異なる、ステップと、
ｃ． 前記サンプル面（１９０５）を検査する目的のために、前記少なくとも１つの反射された光ビーム（４４５、８４５）、および、前記少なくとも１つの回折された光ビーム（７５５、７６５、８５５、８６５）を使用するステップと
を含む、方法。
【請求項18】
請求項１～１６のいずれかに記載の装置（４００）によって実行されるときに、請求項１７に記載の方法のステップを前記装置（４００）に実施させる命令を含むコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、２０１７年３月３１日に出願された
という標題の独国特許出願ＤＥ １０ ２０１７ ２０５ ５２８．６の利益を主張し、それは、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。
【0002】
本発明は、走査型プローブ顕微鏡のための装置および方法に関する。
【背景技術】
【0003】
走査型プローブ顕微鏡は、測定プローブを使用し、サンプルまたはその面（ｓｕｒｆａｃｅ）を走査し（ｓｃａｎ）、したがって、サンプル面のトポグラフィーの表現を作り出すための測定データを生み出す。走査型プローブ顕微鏡（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｐｒｏｂｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）は、以降ではＳＰＭと略される。異なるＳＰＭタイプが、測定プローブの測定先端部とサンプル面との間の相互作用のタイプに応じて差別化されている。走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ： ｓｃａｎｎｉｎｇ ｔｕｎｎｅｌｌｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）が使用される場合が多く、走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）では、電圧が、サンプルと測定先端部との間に印加され、それらは、互いに接触せず、結果として生じるトンネル電流が測定される。
【0004】
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ： ａｔｏｍｉｃ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）または走査型力顕微鏡（ＳＦＭ： ｓｃａｎｎｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）と称される顕微鏡では、測定先端部は、サンプル面の原子間力、典型的に引力のファンデルワールス力および／または交換相互作用の反発力によって撓ませられる。測定先端部の撓みは、測定先端部とサンプル面との間に作用する力に比例し、この力は、面トポグラフィーを決定するために使用される。
【0005】
これらの従来のＳＰＭタイプに加えて、たとえば、磁気力顕微鏡、または、光学的および音響的な走査型近接場顕微鏡など、特定の用途の分野のために使用される非常に多数のさらなる器具タイプが存在している。
【0006】
走査型プローブ顕微鏡は、ｚ方向に、すなわち、サンプル面に対して垂直に、＜１ｎｍの分解能によって、サンプル面を走査することができ、１ｎｍの領域の横方向分解能（すなわち、サンプル面の平面内）によって走査することができる。結果的に、ＳＰＭは、マイクロテクノロジーおよびナノテクノロジーの多くの分野に関して将来性のある測定機器である。
【0007】
しかし、ＳＰＭの上述の可能性に伴ういくつかの重大な不利益が存在している。走査型プローブ顕微鏡の目立った不利益は、直列の個々のデータポイントの記録、および、測定プローブの機械的な移動によって引き起こされる低い結像速度にある。不利益な効果を伴うさらなるポイントは、局所的なサンプル高さの頻繁に間接的な測定に見出され、それは、測定データ記録の速度を制限する。典型的に、測定プローブは、カンチレバーを有しており、カンチレバーの先端部から、レーザービームが、カンチレバーの曲げを測定する４分割フォトダイオード（ｆｏｕｒ－ｑｕａｄｒａｎｔ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）の上へ反射される。４分割フォトダイオードの信号は、クローズドループ（閉ループ）に関する制御変数としての役割を果たす。この制御ループは、カンチレバーの曲げがもう一度所定の初期値に対応するまで、圧電アクチュエーターの移動を更新する。サンプル面の高さは、圧電アクチュエーターの移動から決定される。
【0008】
多くの場合、カンチレバーは、追加的に、数１０ｎｍの振幅を伴う高い周波数で振動させられる。カンチレバーに関する励起周波数は、通常、その固有周波数（たとえば、６００ｋＨｚ）に対応しており、または、その固有周波数の付近に存在している。
【0009】
データを記録するときに、アーチファクトが存在しないか、または、数個のアーチファクトだけが存在する場合には、測定プローブとサンプル面との間のｚ距離に関するクローズドコントロール（閉制御）のバンド幅は、現在のところ、カンチレバーの両方の運転モードに関して、１桁の（ｓｉｎｇｌｅ－ｄｉｇｉｔ）キロヘルツ範囲に制限されている。
【0010】
「High speed nano-metrology」, Rev. Sci. Instr., Vol. 82, 043710-1 to 043710-5 (2011)という記事では、著者Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｈｕｍｐｈｒｉｓらは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に関する新規のアプローチを説明しており、そこでは、ｚ方向の、すなわち、サンプル面に対して垂直のＡＦＭのカンチレバーの撓みが、フィードバックループによって動作させられる光学ポインターシステムによって測定されるのではなく、カンチレバーの裏側側部の上に放射する干渉計によって測定される。
【0011】
ＷＯ２０１２／１０４６２５およびＷＯ２０１５／０１１４４８は、動的な動作モードで動作される走査型プローブ顕微鏡を説明しており、そこでは、サンプル面からの測定先端部の距離は、干渉計の支援によって測定される。
【0012】
「Superlubricity of graphite」, Phys. Rev. Lett., Vol. 92, No. 12, p. 126101-1 to 126101-4という記事では、著者Ｍ．Ｄｉｅｎｗｉｅｂｅｌらは、摩擦力顕微鏡（ＦＦＭ： ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の構造、および、摩擦力顕微鏡（ＦＦＭ）を使用してグラファイトに実施された検査を説明している。
【0013】
「Fabrication of a novel scanning probe device for quantitative nanotribology」, Sensors and Actuators, Vol. 84 (2000), p. 18-24という記事では、著者Ｔ．Ｚｉｊｌｓｔｒａらは、先行する段落に説明されている摩擦力顕微鏡に関する摩擦力センサー（「摩擦レバー（ｔｒｉｂｏｌｅｖｅｒ）」）の生産を詳細に説明している。
【0014】
走査型プローブ顕微鏡の結像速度を増加させることに関して上記に列挙された努力にもかかわらず、これらの器具は、依然として、分解能およびデータ記録速度に関して改善の余地を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0015】
【文献】ＷＯ２０１２／１０４６２５
【文献】ＷＯ２０１５／０１１４４８
【非特許文献】
【0016】
【文献】Ａ．Ｄ．Ｌ．Ｈｕｍｐｈｒｉｓ他，「High speed nano-metrology」, Rev. Sci. Instr., Vol. 82, 043710-1 to 043710-5 (2011)
【文献】Ｍ．Ｄｉｅｎｗｉｅｂｅｌ他，「Superlubricity of graphite」, Phys. Rev. Lett., Vol. 92, No. 12, p. 126101-1 to 126101-4
【文献】Ｔ．Ｚｉｊｌｓｔｒａ他，「Fabrication of a novel scanning probe device for quantitative nanotribology」, Sensors and Actuators, Vol. 84 (2000), p. 18-24
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0017】
したがって、本発明は、走査型プローブ顕微鏡の測定データの精度およびその記録速度を増加させるために使用されうる装置および方法を特定する問題に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0018】
本発明の１つの例示的な実施形態によれば、この問題は、請求項１に記載の装置によって解決される。１つの実施形態では、走査型プローブ顕微鏡のための装置は、（ａ）少なくとも１つの第１のカンチレバーを有する少なくとも１つの第１の測定プローブであって、少なくとも１つの第１のカンチレバーの自由端部は、第１の測定先端部を有している、少なくとも１つの第１の測定プローブと、（ｂ）少なくとも１つの第１のカンチレバーの自由端部の領域に配置されており、少なくとも２つの光ビームを異なる方向に反射するように具現化されている、少なくとも１つの第１の反射エリアと、（ｃ）第１の測定先端部の位置を決定するために、少なくとも１つの第１の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビームを使用するように具現化されている少なくとも２つの第１の干渉計とを含む。
【0019】
本発明による反射エリアは、カンチレバーの自由端部の領域に取り付けられており、そこでは、カンチレバーは、測定先端部も有している。本発明による反射エリアの上へ放射する２つ以上の干渉計からの少なくとも２つ以上の光ビームに起因して、および、反射エリアによって反射されている前記光ビームに起因して、測定先端部の位置が、２以上の次元で直接的に決定されうる。測定プローブの測定先端部の位置を決定するための測定は、測定先端部の直ぐ付近において実施されるので、位置は、非常に高い精度で、すなわち、すべての３つの空間的方向に関してサブナノメートルの精度で決定される。そのうえ、干渉計の支援によって、すべての３つの空間的方向に関して測定を実施することは、測定プローブの測定先端部とサンプル面との間の所定の間隔がクローズドループで制御されるときに起こる速度に伴う問題を回避する。
【0020】
本発明による装置は、スプリングビームまたはカンチレバーを有するすべてのタイプの走査型プローブ顕微鏡の中に据え付けられうる。さらに、上記に定義されている装置は、すべてのタイプのサンプルを走査するために使用されうる。半導体技術および／またはフォトリソグラフィックマスクの分野における測定問題に関してそれを使用することは、とりわけ有利である。
【0021】
本発明による装置は、走査型プローブ顕微鏡が測定プローブを動作させる様式から独立して、測定先端部の位置を決定するために使用されうる。これは、本発明による装置は、たとえば、接触モードおよび非接触モードで使用され得、接触モードでは、測定プローブは、サンプル面の上に露出された状態で、サンプル面の上方を走査させられ、非接触モードでは、測定プローブは、振動させられ、そこから所定の間隔においてサンプル面の上方を走査させられるということを意味している。さらに、本発明による装置では、測定先端部の位置は、間欠的な動作モードで使用され得、間欠的な動作モードでは、振動する測定先端部は、振動期間の小さい部分の間にサンプル面に到達し、また、測定先端部の位置は、走査動作モードまたはステップイン走査モードで使用されうる。
【0022】
そのうえ、上記に定義されている装置は、任意の動作環境において使用され得、すなわち、走査型プローブ顕微鏡の測定プローブは、真空中で、保護ガス雰囲気の中で、たとえば、窒素の中で、反応性周囲の中で、たとえば、酸素周囲の中で、液体の中で、または、大気条件において動作させられうる。
【0023】
そのうえ、上記に説明されている装置は、任意の現在公知のカンチレバードライブ、たとえば、圧電アクチュエーター、熱アクチュエーター、静電気アクチュエーター、または磁気アクチュエーターなどと組み合わせられうる。そのうえ、本発明による装置は、サンプル面を走査するためのすべての現在公知の測定先端部を使用することが可能である。
【0024】
少なくとも１つの第１の反射エリアは、第１の測定先端部の反対側にある、少なくとも１つの第１のカンチレバーの側に配置されうる。
【0025】
結果として、測定プローブのカンチレバーの上に反射エリアを取り付けることは、カンチレバーの著しい変化を必要とせず、したがって、測定プローブの動作挙動の劇的な変化を引き起こさない。
【0026】
少なくとも１つの第１の反射エリアは、異なる方向から第１の測定先端部の上へ方向付けられている少なくとも２つの光ビームを、自分自身の上へ、すなわち、実質的に逆平行（ａｎｔｉｐａｒａｌｌｅｌ）の方向に反射するように具現化されうる。さらに、少なくとも１つの第１の反射エリアは、鏡のように少なくとも１つの第１の光ビームを反射するように具現化され得、また、少なくとも１つの第１の反射エリアの上のある回折次数の角度について所定の角度範囲の中で入射する少なくとも１つの第２の光ビームに関して、この角度範囲の中で生じる回折光ビームを作り出す。この角度範囲は、０°～２０°、好ましくは、０°～１５°、より好ましくは、０°～１０°、および、最も好ましくは、０°～５°を含むことが可能である。
【0027】
少なくとも１つの第１の反射エリアは、少なくとも１つの第１の反射部分および少なくとも１つの第２の反射部分を含むことが可能であり、第１の反射部分および第２の反射部分は、平面内に配置されていない。
【0028】
第１の反射部分は、好ましくは、カンチレバーの上側側部に取り付けられており、それは、ｚ方向に、すなわち、サンプル面に対して垂直に、光ビームを反射する。第２の反射部分および随意的に第３の反射部分は、カンチレバーの測定先端部の上へ斜めに方向付けられた光ビームを反射する。第２の反射された光ビームおよび随意的に第３の反射された光ビームは、横方向（ｌａｔｅｒａｌ）位置成分、すなわち、ｘ方向および／またはｙ方向の成分を含有している。これの結果として、（第１の反射部分を通る）ｚ位置に加えて、第２の反射部分および／または第３の反射部分において反射された光ビームから、３つの空間的方向における測定先端部の位置を決定することが可能である。２つの光ビームが使用される場合には、測定先端部の位置は、２つの空間的方向において決定されうる。例として、これは、測定先端部のｘ座標およびｚ座標だけが非常に正確に測定される必要がある場合には都合がよい。例として、そのような測定問題は、測定ラインが半導体チップの上に構造化するときに起こる。３つの光ビーム、対応する反射エリア、および３つの干渉計が使用される場合には、３つの空間的方向における測定先端部の位置を確認することが可能である。カンチレバーの測定先端部の正確な位置および長さが未知である場合には、これらは、キャリブレーション（ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）測定の支援によって決定されうる。
【0029】
反射部分は、ミラーリング（ｍｉｒｒｏｒｉｎｇ）平面エリアの形態で具現化されうる。しかし、湾曲した反射面を有する結像光学エレメントとして反射部分を具現化することも可能である。
【0030】
反射部分は、好ましくは、カンチレバーの生産プロセスの間に作り出される。このケースでは、反射部分は、測定プローブのカンチレバーの一体の構成部分である。それらの反射性を増加させる目的のために、反射部分は、金属層、たとえば、アルミニウム層もしくは金層、または誘電体反射層によってコーティングされうる。別の実施形態では、反射部分は、また、個別に作り出され、カンチレバーに締結されうる。
【0031】
少なくとも１つの第２の反射部分は、少なくとも１つの第１の反射部分に対して角度βだけ傾けられて配置され得、および／または、少なくとも１つの第２の反射部分は、カンチレバーの長手方向軸線に対して、角度αにわたって回転させられうる。角度αの絶対値は、０°～９０°、好ましくは、１５°～７５°、より好ましくは、３０°～６０°、最も好ましくは、４０°～５０°の範囲を含むことが可能であり、角度βは、１０°～８０°、好ましくは、２０°～７０°、より好ましくは、３０°～６０°、最も好ましくは、４０°～５０°の範囲を含むことが可能である。
【0032】
少なくとも１つの第１の反射エリアは、少なくとも１つの第１の反射部分、少なくとも１つの第２の反射部分、および少なくとも１つの第３の反射部分を有することが可能であり、少なくとも１つの第１の反射部分は、カンチレバーの上側側部の上に配置され得、少なくとも１つの第２の反射部分は、角度α＝＋４５°および角度β＝＋４５°を有することが可能であり、少なくとも１つの第３の反射部分は、角度α＝－４５°および角度β＝＋４５°を有することが可能である。さらに、少なくとも２つの第１の干渉計は、第１の測定先端部の位置を決定する目的のために、少なくとも１つの第１の反射部分、少なくとも１つの第２の反射部分、および少なくとも１つの第３の反射部分によって反射された少なくとも３つの光ビームを使用するように具現化された少なくとも３つの第１の干渉計を含むことが可能である。
【0033】
さらに、装置は、対物部（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）を含むことが可能であり、少なくとも１つの反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、および、少なくとも２つの反射された光ビームが、対物部を通過する。対物部は、開口数（ＮＡ）＞０．６、好ましくは、＞０．７、より好ましくは、＞０．８、最も好ましくは、＞０．９を有することが可能である。一般的に、以下の条件が、対物部のＮＡに適用される：ＮＡObjective＞ｓｉｎ（β）。例として、β＝４５°に関して、これは、ＮＡObjective＞０．７５が適用されなければならないということを意味している。
【0034】
少なくとも１つの第１の反射エリアは、回折構造を有することが可能である。
【0035】
回折構造の形態で具現化されている反射エリアは、最小の変化だけが測定プローブのカンチレバーにおいて実施される必要があるという点において有利である。したがって、測定プローブの動作挙動は、反射エリアによってわずかにだけ修正される。
【0036】
回折構造は、少なくとも１つのライン回折格子（ｌｉｎｅ ｇｒａｔｉｎｇ）を含むことが可能であり、および／または、少なくとも１つのライン回折格子は、ブレーズド回折格子（ｂｌａｚｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）を含むことが可能である。
【0037】
ブレーズド回折格子の形態のライン回折格子を具現化する結果として、用いられる回折次数に関して回折効率を最適化することが可能である。好ましくは、回折次数１次が、第２の反射された光ビームとして、および、随意的に第３の反射された光ビームとして使用される。
【0038】
回折構造は、互いに対して回転させられて配置されている少なくとも２つのライン回折格子を含むことが可能である。少なくとも２つのライン回折格子は、±６０°～±１２０°、好ましくは、±６５°～±１１５°、より好ましくは、±７０°～±１１０°、最も好ましくは、±８０°～±１００°の角度だけ、互いに対して回転させられて配置されうる。さらに、少なくとも２つのライン回折格子は、カンチレバー長手方向軸線に対して±４５°の角度だけ配向されうる。少なくとも２つのライン回折格子の格子定数は、λ／（２・ｃｏｓθ）であることが可能であり、ここで、λは、用いられる光ビームの波長を特定しており、θは、面法線に対して、反射エリアの上のその入射角度を示している。
【0039】
ここで、および、本出願の他のどこかにおいて、「実質的に」という表現は、この測定に関して使用されている先行技術による測定機器によって、測定変数がその公差内にあるという表示を示している。
【0040】
少なくとも１つの反射エリアおよび少なくとも１つのカンチレバーは、一体的な実施形態を有することが可能である。この実施形態は、カンチレバーの生産プロセスの間の反射エリアの生産を促進させる。これは、反射エリアのコスト効率の良い生産を保証する。そのうえ、反射エリアの一体的な生産は、カンチレバーに対するその調節の必要性を無しで済ます。
【0041】
少なくとも１つの反射エリアは、誘電体反射層および／または金属層、たとえば、アルミニウム層、銀層、または金層を含むことが可能であり、それは、第１の測定先端部の反対側に存在する、少なくとも１つの第１のカンチレバーの側に適用され、回折構造がその中に導入されている。回折構造は、リソグラフィーによって少なくとも１つの反射エリアの上へ適用されうる。代替的に、反射エリアの機械的な加工によって回折構造を作り出すことも可能である。
【0042】
カンチレバーの上部側部の上への反射構造の蒸着は、反射エリアの反射が干渉計の露出波長に対して高いという点において有利である。別の実施形態では、回折構造は、カンチレバーの上側側部の上に直接的に発生させられうる。
【0043】
さらに、装置は、マルチセグメントフォトダイオード（ｍｕｌｔｉ－ｓｅｇｍｅｎｔ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を有することが可能であり、マルチセグメントフォトダイオードは、少なくとも２つの反射された光ビームのうちの１つから、カンチレバーの長手方向軸線に対する少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部の傾き、および／または、少なくとも１つの第１のカンチレバーの自由端部のツイスト（ｔｗｉｓｔ）を検出するように具現化されている。
【0044】
マルチセグメントフォトダイオードは、４分割フォトダイオードを含むことが可能である。マルチセグメントフォトダイオードの代わりに、オートコリメーション望遠鏡が使用され得、オートコリメーション望遠鏡は、少なくとも２つの反射された光ビームのうちの１つから、カンチレバーの長手方向軸線に対する少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部の傾き、および／または、少なくとも１つの第１のカンチレバーの自由端部のツイストを検出するように具現化されている。さらに、マルチセグメントフォトダイオードの機能は、少なくとも２つの干渉計によって交換されうる。そのうえ、測定されるカンチレバーの傾きおよび／またはツイストは、また、上述のキャリブレーションプロセスの中でも使用されうる。
【0045】
さらに、装置は、少なくとも１つのデータ処理装置を有することが可能であり、少なくとも１つのデータ処理装置は、少なくとも２つの第１の干渉計の測定信号から、少なくとも２つの空間的方向における走査型プローブ顕微鏡の第１の測定先端部の位置を決定するように具現化されている。
【0046】
さらに、装置は、少なくとも１つの走査装置を有することが可能であり、少なくとも１つの走査装置は、サンプル面の上方において少なくとも１つの第１の測定プローブを走査させるように具現化されている。そのうえ、少なくとも１つの走査装置は、走査の間に、少なくとも、断面において、少なくとも１つのカンチレバーに関してフィードバックを使用しないように具現化されうる。カンチレバーの測定先端部の位置は、２つ以上の干渉計によって、２つのまたは３つの空間的方向に直接的に測定される。したがって、少なくとも、断面において、少なくとも１つの第１のカンチレバーに関するｚ位置に対して、フィードバック無しで済ますことが可能である。結果として、サンプルのｚ位置および／または測定プローブのｚ位置を補正するためにクローズドループコントロール（閉ループ制御）を待つ必要なしに、カンチレバーの測定先端部の高さを読むことが可能になる。
【0047】
サンプル面に対する測定先端部の位置がクローズドフィードバックループ（閉フィードバックループ）の中で決定されないということに起因して、上記に定義されている装置によって走査することは、フィードバックループのバンド幅限界（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ）を受けず、したがって、これに付随するデータ記録速度の制限を受けない。
【0048】
走査装置は、隣り合う測定ポイント同士の間の横方向間隔をサンプル面の輪郭に適合させるようにさらに具現化されうる。
【0049】
ここで説明されているような走査プロセスの実質的な利点は、サンプル面を走査するための個々の測定ポイントが、等距離のインターバルに設置されている必要がないということである。その代わりに、走査ラインに沿った個々の測定ポイント同士の間の間隔は、この領域におけるサンプル面の局所的な輪郭に適合されている。これの結果として、とりわけ、大きいアスペクト比を有するサンプルのケースにおいて、データを記録する精度を増加させることが可能である。アスペクト比は、構造の（最小の）幅に対するその高さまたは深さの比を示している。
【0050】
さらに、装置は、少なくとも１つの回転装置を有することが可能であり、少なくとも１つの回転装置は、少なくとも１つの第１の測定プローブおよびサンプルを互いに対して回転させるように具現化されている。
【0051】
測定プローブが回転させられるか、サンプルが回転させられるか、または、測定プローブおよびサンプルの両方が回転させられるかということは関係がない。
【0052】
少なくとも１つの測定プローブは、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中において、サンプル面に向けて傾けられた、少なくとも１つの第１の測定プローブの据え付けを促進させるように具現化されうる。測定プローブは、自由端部の反対側に存在する締結領域を有することが可能であり、締結領域は、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中に測定プローブを締結するように具現化されている。
【0053】
少なくとも１つの第１の測定プローブの少なくとも１つの第１のカンチレバーは、サンプル面に対して、３°～４０°、好ましくは４°～３５°、より好ましくは、５°～３０°、最も好ましくは、５°～２５°の範囲の中の傾き角度を有することが可能である。
【0054】
そのうえ、装置は、傾き装置を有することが可能であり、傾き装置は、サンプル面に対して少なくとも１つの第１のカンチレバーを傾けるように具現化されている。
【0055】
サンプル面に向けてカンチレバーを傾けることによって、局所的なサンプル法線に対するカンチレバーの測定先端部の角度が低減され、その結果として、測定プローブの測定先端部によってサンプル面を走査する精度が増加させられる。サンプル面の急勾配のまたはオーバーハングしている（ｏｖｅｒｈａｎｇｉｎｇ）壁部は、傾けられたカンチレバーを使用して、とりわけ、サンプルに対する測定プローブの相対的な回転にも関係して、再現可能な方式で測定されうる。
【0056】
そのうえ、装置は、少なくとも１つの第１のカンチレバーに関する傾き角度を決定するように具現化されている少なくとも１つの構造エレメントを有するキャリブレーション装置を有することが可能である。
【0057】
キャリブレーション装置の支援によって、測定プローブによって使用される測定先端部に関して、サンプルの局所的な輪郭を可能な限り最良に走査するための傾き角度を決定することが可能である。
【0058】
さらに、装置は、（ａ）少なくとも１つの第２のカンチレバーを有する少なくとも１つの第２の測定プローブであって、少なくとも１つの第２のカンチレバーの自由端部は、第２の測定先端部を有している、少なくとも１つの第２の測定プローブを有することが可能であり、（ｂ）少なくとも１つの第１の測定プローブおよび少なくとも１つの第２の測定プローブは、互いに平行に配置されていない。
【0059】
そのうえ、装置は、（ａ）少なくとも１つの第２のカンチレバーを有する少なくとも１つの第２の測定プローブであって、少なくとも１つの第２のカンチレバーの自由端部は、第２の測定先端部を有している、少なくとも１つの第２の測定プローブと、（ｂ）少なくとも１つの第２のカンチレバーの自由端部の領域に配置されており、少なくとも２つの光ビームを異なる方向に反射するように具現化されている、少なくとも１つの第２の反射エリアと、（ｃ）第２の測定先端部の位置を決定するために、少なくとも１つの第２の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビームを使用するように具現化されている少なくとも２つの第２の干渉計とを有することが可能であり、（ｄ）少なくとも１つの第１の測定プローブおよび少なくとも１つの第２の測定プローブは、互いに平行に配置されていない。
【0060】
結果的に、第２の測定プローブは、走査型プローブ顕微鏡の測定プローブの公知の動作モードのうちのいずれか１つで動作する従来の測定プローブであることが可能である。しかし、第２の実施形態では、本発明による反射エリアを備えた第２の測定プローブを装備することが可能であり、２つ以上の干渉計から生じる光ビームが、反射エリアに入射する。
【0061】
測定プローブおよび／またはサンプルを回転させることは、機械的に複雑なプロセスであり、これを実施することは、いくらかの時間を必要とする。第２の測定プローブを使用して、大きいアスペクト比を有するサンプル面を走査する目的のために、サンプルと測定プローブとの間の必要な回転の数を著しく低減させることが可能である。
【0062】
さらに、装置は、対物部を有することが可能であり、少なくとも１つの第１の反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、第１の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビーム、少なくとも１つの第２の反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、第２の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビームが、対物部を通過する。
【0063】
さらに、少なくとも１つの走査装置は、第１の測定プローブの第１の測定先端部の隣り合う第１の測定ポイント同士の間の第１の間隔、および、第２の測定プローブの第２の測定先端部の隣り合う第２の測定ポイント同士の間の第２の間隔を、互いに独立して調節するように具現化されうる。これは、大きいアスペクト比を有するサンプル面のパーツを走査するときのフレキシビリティーを増加させる。
【0064】
少なくとも１つの第１の測定プローブおよび少なくとも１つの第２の測定プローブは、実質的に逆平行の方式で配置されうるか、または、互いに対して９０°だけ実質的に回転させられうる。
【0065】
さらに、装置は、（ａ）少なくとも１つのさらなるカンチレバーを有する少なくとも１つのさらなる測定プローブであって、少なくとも１つのさらなるカンチレバーの自由端部は、さらなる測定先端部を有している、少なくとも１つのさらなる測定プローブと、（ｂ）少なくとも１つのさらなるカンチレバーの自由端部の領域に配置されており、少なくとも２つの光ビームを異なる方向に反射するように具現化されている、少なくとも１つのさらなる反射エリアと、（ｃ）さらなる測定先端部の位置を決定するために、少なくとも１つのさらなる反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビームを使用するように具現化されている少なくとも２つのさらなる干渉計とを有することが可能である。
【0066】
少なくとも１つの第１の測定プローブ、少なくとも１つの第２の測定プローブおよび少なくとも１つのさらなる測定プローブは、互いの間に等距離の角度インターバルを備えて配置されうる。
【0067】
互いに対して１２０°の角度を有する３つの測定プローブを備える構成は（測定プローブの測定先端部は、そのような構成の中で互いに隣り合っている）、そのような構成を構築するために必要な費用と、それによって取得可能なデータを記録するときの速度および精度との間の妥協点を表す可能性がある。これは、とりわけ、原子構造もしくは分子構造、または、生物学的な材料を検査するときに適用される。
【0068】
十字形状の配置で互いに対して実質的に９０°の角度を有する４つの測定プローブを備える実施形態は、半導体技術からの多くのサンプルの構造に適合されており、したがって、それは、半導体構造および／またはフォトリソグラフィックマスクを解析するのに都合がよい。
【0069】
そのうえ、装置は、対物部を有することが可能であり、少なくとも１つの第１の反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、第１の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビーム、少なくとも１つの第２の反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、第２の反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビーム、少なくとも１つのさらなる反射エリアに入射する少なくとも２つの光ビーム、および、さらなる反射エリアによって反射された少なくとも２つの光ビームが、対物部を通過する。
【0070】
少なくとも１つの傾き装置は、少なくとも１つの第１の測定プローブ、少なくとも１つの第２の測定プローブ、および少なくとも１つのさらなる測定プローブを、互いに独立して傾けるように具現化されうる。少なくとも１つの走査装置は、サンプル面の上方で、少なくとも１つの第１の測定プローブ、少なくとも１つの第２の測定プローブ、および少なくとも１つのさらなる測定プローブを、順次的（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ）に走査させるように具現化されうる。そのうえ、少なくとも１つのスキャナー装置は、少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部の隣り合う測定ポイント同士の間の第１の間隔、少なくとも１つの第２のカンチレバーの第２の測定先端部の隣り合う測定ポイント同士の間の第２の間隔、および、少なくとも１つのさらなるカンチレバーのさらなる測定先端部の測定ポイント同士の間の少なくとも１つのさらなる間隔を、互いに独立して調節するように具現化されうる。
【0071】
少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部、少なくとも１つの第２のカンチレバーの第２の測定先端部、および、少なくとも１つのさらなるカンチレバーのさらなる測定先端部は、互いから＜１００μｍの間隔、好ましくは、＜５０μｍの間隔、より好ましくは、＜３０μｍの間隔、最も好ましくは、＜１０μｍの間隔を有することが可能である。
【0072】
そのうえ、装置は、データ処理装置を有することが可能であり、データ処理装置は、少なくとも２つの第１の干渉計の測定信号から、少なくとも２つの第２の干渉計の測定信号から、および、少なくとも２つのさらなる干渉計の測定信号から、少なくとも２つの空間的方向における、走査型プローブ顕微鏡の第１の測定先端部の位置、走査型プローブ顕微鏡の第２の測定先端部の位置、および、走査型プローブ顕微鏡のさらなる測定先端部の位置を決定するように具現化されている。
【0073】
さらに、データ処理装置は、少なくとも１つのアルゴリズムを含むことが可能であり、少なくとも１つのアルゴリズムは、少なくとも２つの第１の干渉計の測定信号から、２つの空間的方向における第１の測定先端部の位置を決定するように具現化されており、および／または、３つの干渉計の測定信号から、３つの空間的方向における第１の測定先端部の位置を決定するように具現化されており、少なくとも１つのアルゴリズムは、ハードウェアで、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせで具現化されている。
【0074】
少なくとも１つの第１のカンチレバーの締結領域、少なくとも１つの第２のカンチレバーの締結領域、および、少なくとも１つのさらなるカンチレバーの締結領域は、一体的な実施形態を有することが可能である。少なくとも１つの第１のカンチレバーの締結領域、少なくとも１つの第１のカンチレバー、少なくとも１つの第２のカンチレバーの締結領域、少なくとも１つの第２のカンチレバー、少なくとも１つのさらなるカンチレバーの締結領域、および、少なくとも１つのさらなるカンチレバーは、一体的な実施形態を有することが可能である。少なくとも１つの第１のカンチレバーの締結領域、少なくとも１つの第１のカンチレバー、少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部、少なくとも１つの第２のカンチレバーの締結領域、少なくとも１つの第２のカンチレバー、少なくとも１つの第２のカンチレバーの第２の測定先端部、少なくとも１つのさらなるカンチレバーの締結領域、少なくとも１つのさらなるカンチレバー、および、少なくとも１つのさらなるカンチレバーのさらなる測定先端部は、一体的な実施形態を有することが可能である。
【0075】
さらなる例示的な実施形態によれば、上記に説明されている問題は、走査型プローブ顕微鏡によってサンプル面を検査するための方法によって解決される。走査型プローブ顕微鏡によってサンプル面を検査するための方法は、（ａ）少なくとも１つの第１のカンチレバーの自由端部の領域に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリアの上に、少なくとも１つの第１の干渉計からの少なくとも１つの第１の光ビームを方向付けるステップであって、少なくとも１つの第１のカンチレバーは、第１の測定先端部を有している、ステップと、（ｂ）少なくとも１つのカンチレバーの自由端部の領域に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリアの上に、少なくとも１つの第２の干渉計からの少なくとも１つの第２の光ビームを方向付けるステップであって、少なくとも１つの第１の反射エリアは、少なくとも１つの第１の光ビームおよび少なくとも１つの第２の光ビームを異なる方向に反射する、ステップと、（ｃ）サンプル面を検査する目的のために、少なくとも１つの第１の反射エリアによって反射された少なくとも１つの第１の光ビーム、および、少なくとも１つの第１の反射エリアによって反射された少なくとも１つの第２の光ビームを使用するステップとを含む。
【0076】
本出願において、干渉計は、干渉計のパッシブコンポーネントを示しており、すなわち、光源無しの状態、および、カンチレバーに適用された反射エリア無しの状態になっており、前記反射エリアは、２つ以上の干渉計から生じる２つ以上の光ビームのための反射エレメントとして作用している。
【0077】
方法は、少なくとも１つの第１のカンチレバーの第１の測定先端部によって、サンプル面を走査するステップを含むことが可能である。
【0078】
さらに、方法は、少なくとも１つの第１の走査装置によるフィードバックを使用することなく、少なくとも断面において、サンプル面の上方で少なくとも１つの第１のカンチレバーを走査させるステップを含むことが可能である。
【0079】
さらに、方法は、（ｄ）走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中に所定の傾きで少なくとも１つの第１の測定プローブを据え付けるステップと、（ｅ）少なくとも１つの第１の走査装置によって、傾けられた第１のカンチレバーを用いて走査するステップとを含むことが可能である。
【0080】
さらに、方法は、（ｆ）少なくとも１つの第１の傾き装置によって、サンプル面に対して少なくとも１つの第１のカンチレバーを傾けるステップと、（ｇ）少なくとも１つの第１の走査装置を使用して、傾けられた第１のカンチレバーを用いた走査を繰り返すステップとを含むことが可能である。
【0081】
そのうえ、方法は、少なくとも１つの第１のカンチレバーの傾き有りおよび無しの走査からの測定データを相関付けするステップを含むことが可能である。
【0082】
そのうえ、方法は、（ｈ）互いに対する少なくとも１つの第１のカンチレバーおよびサンプルの回転を実施するステップと、（ｉ）サンプル面の上方で少なくとも１つの第１のカンチレバーの傾けられた状態における走査を繰り返すステップとを含むことが可能である。
【0083】
加えて、方法は、回転有りおよび無しの走査の測定データを相関付けするステップを含むことが可能である。加えて、方法は、少なくとも１つの第１の傾けられたカンチレバーの走査、および、サンプル面の上方での少なくとも１つの第２の傾けられたカンチレバーの走査の測定データを相関付けするステップを含むことが可能であり、少なくとも１つの第１のカンチレバーおよび少なくとも１つの第２のカンチレバーは、互いに平行に配置されていない。
【0084】
別の態様では、コンピュータープログラムは、命令を含み、命令は、上記に特定されている態様のうちの１つによる装置によって実行されるときに、上記に説明されている方法のうちの１つの方法のステップを装置に実施させる。
【0085】
さらなる例示的な実施形態によれば、上記に説明されている問題は、走査型プローブ顕微鏡の少なくとも１つの第１の測定プローブの走査パラメーターを、検査されることとなるサンプルに適合させるための方法によって解決される。走査型プローブ顕微鏡の少なくとも１つの第１の測定プローブの走査パラメーターを、検査されることとなるサンプルに適合させるための方法は、（ａ）検査されることとなるサンプルの第１のデータを取得するステップと、（ｂ）第１のデータから、検査されることとなるサンプルのサンプル面の少なくとも１つの部分の輪郭を示すための変数を決定するステップと、（ｃ）決定された変数から、走査型プローブ顕微鏡の少なくとも１つの測定プローブの隣り合う測定ポイント同士の間の間隔を決定するステップとを含む。
【0086】
輪郭を示すための変数を決定するステップは、サンプル面の少なくとも１つの部分の１つまたは複数の局所的な勾配を形成するステップを含むことが可能である。
【0087】
さらに、輪郭を示すための変数を決定するステップは、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中での少なくとも１つの第１のカンチレバーの傾けられた据え付けを含むことが可能である。そのうえ、輪郭を示すための変数を決定するステップは、少なくとも１つの第１のカンチレバーを傾けるステップを含むことが可能であり、少なくとも１つの第１のカンチレバーは、第２の測定に関して決定される変数に応じて、その自由端部において、少なくとも１つの測定プローブの第１の測定先端部を有している。
【0088】
加えて、方法は、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中への傾けられたカンチレバーの据え付けのための傾き角度を決定するステップ、および／または、決定される変数に応じて、少なくとも１つの第１の傾き装置のための傾き角度を決定するステップを含むことが可能である。
【0089】
さらに、方法は、さらなる測定に関して決定される変数に依存する様式で、少なくとも１つの測定プローブをサンプルに対して回転させるステップを含むことが可能である。そのうえ、方法は、決定される変数に依存する様式で、少なくとも１つの測定プローブのための回転の角度を決定するステップを含むことが可能である。
【0090】
少なくとも１つの測定プローブは、少なくとも１つの第１の測定プローブおよび少なくとも１つの第２の測定プローブを含むことが可能であり、方法は、決定された変数から、検査されることとなるサンプル面の上方（ｏｖｅｒ）を走査するのに適切な測定プローブを決定するステップをさらに含むことが可能である。
【0091】
第１のデータは、データベースから取得され得、検査されることとなるサンプルの設計データが、データベースの中に記憶されている。
【0092】
第１のデータは、隣り合う測定ポイント同士の間の一定の間隔での、サンプル面の上方の少なくとも１つの第１の測定プローブの走査から取得されうる。第１のデータは、少なくとも１つの測定プローブのカンチレバーの傾き無しで、少なくとも１つの第１の測定プローブの走査から取得されうる。さらに、第１のデータは、カンチレバーの傾き無しで、少なくとも１つの測定プローブの走査と組み合わせて、設計データから決定されうる。
【0093】
最後に、さらなる態様では、コンピュータープログラムは、コンピューターシステムによって実行されるときに、上記に特定された態様のうちの１つの方法のステップをコンピューターシステムに実施させる命令を含む。コンピューターシステムは、上記に定義されている装置のデータ処理装置を含むことが可能である。
【0094】
以下の詳細な説明は、図面を参照して、本発明の現時点で好適な例示的な実施形態を説明している。
【図面の簡単な説明】
【0095】
【図1】測定プローブの概略説明図を通る断面を示す図である。
【図2】先行技術による測定プローブおよび光ポインタシステム（ｌｉｇｈｔ－ｐｏｉｎｔｅｒ ｓｙｓｔｅｍ）の概略説明図を再現する図である。
【図3】部分的な像Ａにおいて、ガラスプレートの対物部および測定プローブの概略表現図を通る断面を示しており、また、部分的な像Ｂにおいて、部分的な像Ａの測定プローブのカンチレバーの上面図を特定する図である。
【図4】部分的な像Ａにおいて、本発明による装置のいくつかの重要なコンポーネントを通る概略断面を再現しており、また、部分的な像Ｂにおいて、３つの反射部分の形態の本発明による反射エリアの実施形態を有するカンチレバーの上面図を表す図である。
【図5】部分的な像Ａにおいて、角度βの定義を明瞭にし、また、部分的な像Ｂにおいて、角度αの定義を明瞭にする図である。
【図6】回折光学エレメントの形態で具現化された反射エリアの概略説明図を図示する図である。
【図7】角度θで入射する放射がこの角度である回折次数を有するように設計されているライン回折格子を通る概略断面を表す図である。
【図8】図７のｌｉｎｋ回折格子を再現する図であり、そこでは、光ビームが、角度δおよび角度θ－δで入射しており、光ビームが、角度δで反射され、回折された光ビームが、角度θ＋δで生じることを示す図である。
【図9】ブレーズド回折格子状（ｂｌａｚｅｄ－ｇｒａｔｉｎｇ－ｌｉｋｅ）の構造の形態の回折光学エレメントを有するカンチレバーを通る断面を特定する図である。
【図10】９０°にわたって回転させられた２つのライン回折格子の実施形態において、反射エリアを有するカンチレバーの概略上面図であり、前記ライン回折格子は、カンチレバーの長手方向軸線に対して４５°の角度にわたって回転させられており、３つの入射光ビームから生じる焦点（ｆｏｃａｌ ｓｐｏｔ）を有していることを示す図である。
【図11】マーキングから、半導体構造またはフォトリソグラフィックマスクの構造エレメントの限界寸法（ＣＤ：ｃｒｉｔｉｃａｌ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）、および、その間隔を決定するための構造を通る概略断面を表す図である。
【図12】サンプル面に向けて傾けられたカンチレバーを通る概略断面を図示する図であり、前記カンチレバーは、本発明による反射エリアを有していることを示す図である。
【図16】２つのカンチレバーの横方向オフセットを決定するためのキャリブレーション装置を通る概略断面を再現する図である。
【図17】部分的な像Ａにおいて、４つの交差したカンチレバーを有する構成を通る断面を再現しており、また、部分的な像Ｂにおいて、４つの交差したカンチレバーの上面図を再現する図である。
【図18】傾き装置を有する装置を通る概略断面を示す図である。
【図19】非常に急勾配の、垂直の、およびオーバーハングしているフランクを備えたサンプルの輪郭の上方の、図１３もしくは図１４または図１７もしくは図１８の構成のうちの１つの１次元の測定ポイント密度の概略断面を図示する図である。
【図20】走査型プローブ顕微鏡によってサンプル面を検査するための方法のフローチャートである。
【図21】走査型プローブ顕微鏡の測定プローブの走査パラメーターを検査されることとなるサンプルに適合させるための方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0096】
従来の走査型プローブ顕微鏡のいくつかの困難は、図１から図３に基づき簡潔に言及されている。それに続いて、本発明による装置の現時点で好適な実施形態、および、本発明による方法の現時点で好適な実施形態が、より詳細に説明されることとなる。
【0097】
図１は、測定プローブ１００の概略説明図を通る縦断面図を示している。測定プローブ１００は、曲げビーム、スプリングビーム、またはカンチレバー１１０を含む。例示的なカンチレバー１１０は、おおよそ２０μｍの長さ（ｘ方向）およびおおよそ１０μｍの幅（ｙ方向）を有している。カンチレバー１１０は、上側側部１２０または表側側部１２０、および、下側側部１３０または裏側側部１３０を有している。カンチレバー１１０は、半導体材料、たとえば、シリコン、化合物半導体、たとえば、窒化ケイ素、または金属から作り出されうる。
【0098】
カンチレバー１１０の右側端部において、カンチレバー１１０は、締結領域１８０、締結プレート１８０、またはハンドルチップ１８０に接続されている。締結領域１８０は、好ましくは、すべての３つの空間的方向に数ミリメートルの領域の中の寸法を有している。多くの場合に、締結領域１８０および測定プローブ１００のカンチレバー１１０は、一体的な方式で作り出され、締結領域１８０およびカンチレバー１１０が実質的に同じ材料組成を有するようになっている。測定プローブ１００は、締結領域１８０の支援によって、走査型プローブ顕微鏡（図１には図示せず）の測定ヘッドのホルダーに締結されている。これは、たとえば、クランピングによって達成されうる。
【0099】
測定先端部１５０が、カンチレバー１１０の自由端部１４０の領域において、カンチレバー１１０の下側側部１３０に適用されている。測定先端部１５０は、カンチレバー１１０の一体の構成部分であることが可能である。この実施形態では、測定先端部１５０の材料組成、および、カンチレバー１１０の材料組成は、実質的に同じである。また、測定先端部１５０は、独立したユニットとして作り出され得、カンチレバー１１０に接続されうる。カンチレバー１１０と同様の様式で、測定先端部１５０は、半導体材料、化合物半導体、または、金属もしくは金属合金から製造されうる。
【0100】
長くて細い先端部１６０（それは、「ウィスカー（ｗｈｉｓｋｅｒ）」と称される）が、追加的に、測定先端部１５０の下側端部に、または、測定先端部１５０の先端部１５５に適用されうる。下記では、長くて細い先端部１６０は、ウィスカーという技術用語によって参照される。例として、ウィスカー１６０は、シリコン、窒化ケイ素、炭化ケイ素、二酸化ケイ素から作り出され得、および／または、カーボンナノチューブ、修正されたカーボンナノチューブ、もしくは、電子ビームによって蒸着されたカーボン構造（電子ビーム蒸着（ＥＢＤ： ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｂｅａｍ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）カーボン）を含むことが可能である。
【0101】
ウィスカー１６０の先端部１７０は、本出願が測定先端部１５０の位置を決定することについて言及するときに、決定されることとなる場所を示す。測定先端部１５０がウィスカー１６０を有していない場合には、測定先端部１５０の先端部１５５が、測定先端部１５０の位置を決定するときに、決定されることとなる場所を示す。
【0102】
間隔１９０は、カンチレバー１１０の自由端部１４０から、測定先端部１５０の先端部１５５、または、ウィスカー１６０の先端部１７０の距離を示す。図３の文脈において説明されることとなるように、間隔１９０は、カンチレバー１１０の上側側部１２０の上に入射する光ビームのスポット寸法よりも大きくなっているべきである。
【0103】
図２のダイアグラム２００は、カンチレバー１１０、締結領域１８０、および、先端部１５５を有する測定先端部１５０を備えた、測定プローブ２１０を通る概略縦断面を示している。さらに、図２は、光ポインタシステム２２０を通る概略縦断面を再現している。光ポインタシステム２２０の光源２３０は、カンチレバー１１０の上側側部１２０の領域２５０の上に光ビーム２４０を放射し、測定先端部１５５は、前記領域において、カンチレバー１１０の裏側側部１３０に取り付けられている。光ビーム２４０は、カンチレバー１１０の上側側部１２０によって反射され、反射された光ビーム２６０として、マルチセグメントフォトダイオード２７０の上に入射する。例として、光ポインタシステム２２０のマルチセグメントフォトダイオード２７０は、４分割フォトダイオードであることが可能である。
【0104】
マルチセグメントフォトダイオード２７０は、測定先端部１５０の先端部１５５とサンプルとの相互作用によって引き起こされるカンチレバー１１０の湾曲の変化を検出する。クローズドループコントロールが、測定プローブ２１０の締結領域１８０を移動させることによって、または、垂直方向に、すなわち、ｚ方向にサンプルを移動させることによって、検出されるカンチレバー１１０の湾曲の変化を補償する（図２には示されていない）。結果的に、サンプル面と測定先端部１５０との間の相互作用は、測定プローブ２１０の移動またはサンプルの移動から間接的に確認される。
【0105】
クローズドコントロールループ（閉制御ループ）において測定先端部１５０の位置を決定するために測定プローブ２１０またはサンプルを移動させることは、時間のかかるプロセスである。測定プローブ２１０のデータ記録は、クローズドループコントロールのバンド幅によって限定され、それは、現在では、１桁のｋＨｚ範囲の中に存在している。
【0106】
図３の中のダイアグラム３００の部分的な像Ａは、検出配置を通る概略断面を示しており、検出配置は、図２の光ポインタシステム２２０と比較して、より速いデータ記録を促進させる。図３に図示されている検出配置では、測定先端部１５０の先端部１７０の位置を決定するための干渉計が使用される。干渉計（図３には示されていない）は、反射された光ビーム３３０から、測定プローブ２１０の測定先端部１５０の先端部１７０のｚ位置を確認し、測定プローブ２１０の締結領域は、明瞭化のために図３および後続の図では表示を控えている。
【0107】
対物部３１０は、カンチレバー１１０の自由端部１４０の上側側部１２０の上に光ビーム３２０を方向付ける。光ビーム３２０は、カンチレバー１１０の上に入射し、反射された光ビーム３３０は、ガラスプレート（ｇｌａｓｓ ｐｌａｔｅ）３４０を通過し、ガラスプレート３４０は、図３のダイアグラムに図示されている例では、対物部３１０における周囲条件から測定プローブ１００の真空領域を分離する。部分的な像Ｂは、測定プローブ２１０のカンチレバー１１０の上側側部１２０および入射光ビーム３２０の焦点３５０の上面図を提示している。図１の文脈においてすでに述べられているように、カンチレバー１１０は、おおよそ１０μｍの幅を有していることが多い。カンチレバー１１０の上に入射する光ビームは、典型的に、数マイクロメートル（たとえば、３μｍ）の焦点直径ＦＷＨＭ（半値全幅： ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）を有している。カンチレバー１１０の自由端部１４０から光ビームの中心の間隔は、焦点の直径の半分よりも大きくなっているべきであり、たとえば、３μｍの焦点直径に関して、３μｍになっている。
【0108】
測定先端部１５０のｚ位置を決定することは、クローズドコントロールループのバンド幅限界を受けず、結果的に、それは、図２に略述されている光ポインタシステムよりも速くて正確である。これらの進歩にかかわらず、測定先端部１５０の位置を確認することは、依然として、データ記録の精度および速度に関して、とりわけ、測定先端部１５０の横方向位置に関して、改善の可能性を有している。
【0109】
図４は、本発明による装置４００の例示的な実施形態のいくつかの本質的なコンポーネントを概略的に示している。部分的な像Ａは、概略縦断面を提示しており、部分的な像Ｂは、測定プローブ４１５のカンチレバー４１０の上側側部１２０の上面図を図示している。カンチレバー４１０の上側側部１２０は、本発明による反射エリア４２０を有している。図３に図示されている例では、反射エリア４２０は、第１の反射部分４２５、第２の反射部分４３０、および第３の反射部分４３５を含む。第１の反射部分４２５は、測定プローブ４１５のカンチレバー４１０の上側側部１２０の上に配置されている。第２の反射部分４３０および第３の反射部分４３５は、カンチレバー４１０の長手軸（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ａｘｉｓ）５１０に対して角度αにわたって回転させられて配置されている。これは、図５の部分的な像Ｂにおいて明瞭にされている。
【0110】
図５の部分的な像Ｂは、ある実施形態を示しており、そこでは、第２の反射部分４３０および第３の反射部分４３５は、カンチレバー４１０の長手軸に対して角度α＝±４５にわたって回転させられている。結果として、カンチレバー４１０の長手軸５１０に対する対称性が維持される。図５の部分的な像Ａは、角度βを定義している。それは、所定の角度を特定しており、第２の反射部分４３０および第３の反射部分４３５は、ｚ方向に対して、すなわち、第１の反射部分４２５の垂線に対して、その角度だけｘｙ平面から外へ傾けられている。図４および図５に提示されている例では、以下が適用される：β＝４５°。
【0111】
再度図４を参照すると、第１の反射部分４２５、第２の反射部分４３０、および第３の反射部分４３５は、好ましくは、装置４００によって使用される光ビームに対して高い反射性を有している。これを実現するために、反射部分４２５、４３０、および、随意的に４３５が金属起源を有していない場合には、反射部分４２５、４３０、および４３５は、好ましくは、金属コーティングまたは誘電体反射コーティングを有している。
【0112】
第１の光ビーム４４０は、第１の反射部分４２５に入射し、それは、第１の反射部分４２５の上に焦点４４２を作り出す。第１の光ビーム４４０は、第１の反射部分４２５によって反射され、反射された第１の光ビーム４４５として対物部４７０を通過し、ビームスプリッター４０２に入射する。第１の光ビーム４４０は、最大光学強度のその中心が測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の上に存在するように、第１の反射部分の上に調節される。
【0113】
ビームスプリッター４０２は、反射された第１の光ビーム４４５を、２つの光ビーム４４６、４４７へ、好ましくは、同じ強度で分割する。光ビーム４４６は、第１の干渉計４７５の中へ進入し、第１の干渉計４７５によって検出される。干渉計４７５は、発生させられた測定信号をデータ処理装置４９５に送信する。データ処理装置４９５は、干渉計４７５の測定信号から、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０のｚ位置を決定する。
【0114】
光ビーム４４７は、４分割フォトダイオード４９０に入射する。４分割フォトダイオード４９０は、２つの目的を満たす。第１に、それは、カンチレバー４１０の反射エリア４２０に対して、対物部４７０を調節する役割を果たす。第２に、４分割フォトダイオード４９０は、カンチレバー４１０の長手軸５１０に対するカンチレバー４１０の測定先端部１５０の傾きの決定を促進させ、および／または、カンチレバー４１０の締結領域１８０に対する、本発明による反射エリア４２０がその中に配置されているカンチレバー４１０の領域のトーション（ｔｏｒｓｉｏｎ：ねじれ）もしくはツイスト（ｔｗｉｓｔ：曲がり、くねり）の決定を促進させ、したがって、ｙ方向への測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の移動を促進させる。測定プローブ４１５のカンチレバー４１０が振動するように励起される、走査型プローブ顕微鏡の動作モードでは、そのうえ、低減する変調振幅に基づいて、測定先端部１５０とサンプルとの間の接触を迅速に検出するために、４分割フォトダイオード４９０を使用することが可能である。
【0115】
第２の干渉計４８０からの第２の光ビーム４５０は、同様に、対物部４７０を通過し、図４の例では、４５°の角度で、ｚ方向に対して、第２の反射部分４３０に入射し、その上に焦点４５２を作り出す。第２の光ビーム４５０は、第２の反射部分４３０を通るその延長が測定先端部１５０の先端部１５５、１７０に入射することとなるように、第２の反射部分４３０の上に調節される。
【0116】
第２の反射部分４３０によって反射された光ビーム４５５は、対物部４７０を通過し、干渉計４８０に進入する。干渉計４８０によって作り出される測定信号は、同様に、データ処理装置４９５に供給される。データ処理装置４９５は、２つの干渉計４８０および４８５の測定信号から、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０のｚ位置および横方向位置を確認する。横方向は、第１の反射部分４２５に対する第２の反射部分４３０のアライメントから決定される。これは、２つの反射部分４２５および４３０が、ｚ方向および横方向（すなわち、ｘｙ平面内の方向）に関して、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置を決定するのに十分であるということを意味している。
【0117】
図４に図示されている例では、第３の干渉計４８５は、測定先端部１５０の先端部１７０の上に第３の光ビーム４６０を方向付けるために使用されている。第３の光ビーム４６０の調節に関して、第２の光ビーム４５０に関して上記に提供されている説明が適用される。２つの干渉計４８０および４８５の選択された角度αおよびβ、または、それらの出て行く光ビーム４５０、４５５（すなわち、反射部分４３０および４３５に入射する光ビーム４５０、４６０）、および、入って来る光ビーム４６０、４６５（すなわち、反射部分４３０、４３５によって反射された光ビーム４５５、４６５）は、部分的な像Ａの断面において一致している。
【0118】
第３の干渉計４８５の光ビーム４６０は、第３の反射部分４３５に入射し、焦点４６２を作り出す。第３の反射部分４３５によって反射された光ビーム４６５は、対物部４７０を通過し、第３の干渉計４８５によって検出される。第３の干渉計４８５によって作り出される測定信号は、データ処理装置４９５へとガイドされる。図４に図示されているように、第２の反射部分４３０に関してα＝β＝４５°になっており、第３の反射部分４３５に関してα＝－４５°およびβ＝＋４５°になっている、第１の反射部分４２５、第２の反射部分４３０、および第３の反射部分４３５の例示的な構成に関して、第２の反射部分４３０および第３の反射部分４３５に入射するビーム４５０および４６０の方向は、以下によって与えられる。
【0119】
【数1】
【0120】
空間的方向に関する符号は、反射されたビーム４５５および４６５に関して反転されている。データ処理装置４９５は、３つの干渉計４７５、４８０、および４８５の測定信号から、３つの空間的方向への測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置を確認することが可能である。実際には、測定先端部１５０の上の入射光ビーム４４０、４５０、および４６０の正確な調節は困難である。これは、とりわけ、測定先端部１５０の横方向位置を決定するときに、測定誤差をもたらす可能性がある。カンチレバー４１０に対する測定先端部１５０の正確な位置決め、および、測定先端部１５０の長さが正確に知られていない場合には、この問題は悪化させられる可能性がある。
【0121】
少なくとも２つの測定値が、これらの困難を克服するために使用されうる。第１に、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置は、キャリブレーション測定の支援によって決定されうる。調節問題は、ｚ方向へのカンチレバー４１０の湾曲を決定するために使用されているマルチセグメントフォトダイオード４９０の信号に起因して拡散されうる。カンチレバー４１０の湾曲は、ｘ方向への測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の移動をもたらす。さらに、カンチレバー４１０は、サンプル面との相互作用の結果として、ツイストまたはトーションを経験する可能性があり、ｙ方向への測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の移動をもたらす。マルチセグメントフォトダイオード４９０によって供給される測定信号は、データ処理装置４９５によって使用され、カンチレバー４１０の自由端部１４０の傾きおよび／またはトーションを確認することが可能であり、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の横方向位置を決定するときに、それを考慮に入れることが可能である。
【0122】
対物部４７０は、好ましくは、０．７～０．９５の範囲にある開口数（ＮＡ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ａｐｅｒｔｕｒｅ）を有している。大きいＮＡの対物部４７０は、光ビーム４４０、４５０、および４６０のためのビームガイダンスをわずかにだけ制限する。対物部４７０のＮＡは、反射エリア４２０に入射する光ビーム４４０、４５０、４６０および反射された光ビーム４４５、４５５、４６５を結像する（ｉｍａｇｅ）ことができるように十分に大きくなければならない。角度β＝４５°で配置されている少なくとも１つの第２の反射部分４３０を備えた水平方向に配置されているカンチレバー４１０に関して、対物部４７０は、少なくとも以下のようなＮＡを有していなければならない：ＮＡ＞ｓｉｎ（β）＝ｓｉｎ４５°＝０，７１。光ビーム４４０、４４５、４５０、４５５、４６０、４６５の発散のための予備を含むので、対物部４７０は、０．８以上のＮＡを有するべきである。下記の図１４から、サンプル面に向けてカンチレバー４１０を傾けることは、必要とされる対物部４７０のＮＡを低減させるということを推量することが可能である。
【0123】
正確で迅速なホモダイン（ｈｏｍｏｄｙｎｅ）干渉計またはヘテロダイン（ｈｅｔｅｒｏｄｙｎｅ）干渉計が、干渉計４７０、４８０、および４８５として使用されうる。便宜上、干渉計４７５、４８０、４８５は、電磁スペクトルの可視範囲の中の波長を使用している。これは、装置４００の調節を簡単化する。例として、６３３ｎｍの波長において放出するヘリウム－ネオンレーザーが、干渉計４７５、４８０、および４８５のための光源として使用されうる。代替的に、５３２ｎｍの波長においてコヒーレント放射を放出する、周波数が２倍のＮｄ－ＹＡＧ（ネオジム－ドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）レーザーが使用されうる。
【0124】
マルチセグメントフォトダイオードの例として、図４の例に図示されている４分割フォトダイオード４９０の代わりに、オートコリメーション望遠鏡、または、少なくとも２つの、好ましくは３つの干渉計の組み合わせが、カンチレバー４１０の湾曲および／またはカンチレバー４１０のツイストを決定するために、すなわち、ｘｙ平面内での測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の移動を確認するために、装置４００の中で使用されうる。
【0125】
データ処理装置４９５は、１つまたは複数のアルゴリズムを有しており、データ処理装置４９５は、干渉計４７５、４８０、および４８５の測定信号から、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置を計算するために、１つまたは複数のアルゴリズムを使用することが可能である。１つまたは複数のアルゴリズムは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、または、それらの組み合わせの形態で具現化されうる。
【0126】
２つの反射部分４２５および４３０、または、３つの反射部分４２５、４３０、および４３５の形態の反射エリア４２０を作り出すことは、複雑なプロセスである。したがって、反射エリア４２０の代替的な実施形態が下記に説明されている。図６は、カンチレバー６１０を提示しており、カンチレバー６１０の反射エリア４２０は、回折構造６２０を有している。
【0127】
図７は、ライン回折格子７２０として具現化されている反射構造４２０をカンチレバー６１０の上に提示している。図７は、回折格子７２０に入射する光ビーム４４０、４５０、４６０、および、回折格子７２０によって反射された光ビーム４４５、ならびに、回折次数１次の回折された光ビームが、互いに対して実質的に逆平行に伝播するように設計されている構成を明瞭にしている。これは、ライン回折格子７２０は、反射されたビーム４４５および回折されたビーム７５５を作り出し、対物部４７０を通るそのビーム経路は、図４に図示されているビーム経路と実質的に同一になっているということを意味している。このケースでは、測定プローブのカンチレバー６１０は、反射エリア４２０として回折構造６２０を有しており、測定プローブは、測定プローブ４１５に関して容易に置き換えられ得、測定プローブ４１５のカンチレバー４１０は、２つの反射部分４２５、４３０または３つの反射部分４２５、４３０、４３５として具現化される反射エリア４２０を有している。図７の部分的な像Ａは、ｚ方向にライン回折格子７２０に入射する光ビーム４４０、および、ライン回折格子７２０によって反射された光ビーム４４５を図示している。反射された光ビーム４４５は、ライン回折格子７２０によって反射されるが、回折されてはいない。
【0128】
図４の文脈において説明されているように、ライン回折格子７２０に入射する３つの光ビーム４４０、４５０、および４６０は、有利には、それらの延長（図７の中の点線７８０によって示されている）がライン回折格子７２０を越えて測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の中で交差するように、互いに調節される。結果として、アッベ誤差（Ａｂｂｅ ｅｒｒｏｒｓ）は、大きく回避される。
【0129】
図７の部分的な像Ｂは、入射角度θで回折格子７２０に入射する第２の光ビーム４５０および／または第３の光ビーム４６０に関する状況を明瞭にしている。ライン回折格子７２０は、格子定数７３０：
を有している。ここで、λは、用いられる光ビーム４５０、４６０の波長を示している。θ＝４５°の光ビーム４５０、４６０のための入射角度に関して、格子定数７２０に関して以下が現れる：
この条件が満たされる場合には、ライン回折格子７２０に入射する光ビーム４５０、４６０、ならびに、回折次数１次（より正確には、回折次数－１次）の回折された光ビーム７５５、７６５が、平行または逆平行に伝播する。回折されていない反射された光ビーム７５０、７６０は、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置を決定するために使用されない。
【数2】
【数3】
【0130】
図８は、入射光ビーム８４０および反射された（回折されていない）光ビーム８４５が回折格子垂線に対して角度δを有するとした場合の、ライン回折格子７２０によって反射されたビーム８４５、８５５、および８６５の生産を図示している。角度θ－δで回折格子７２０に入射する光ビーム４５０、４６０は、角度θ＋δで回折される。上記に説明されているように、反射されたビーム８５０、８６０は、カンチレバー６１０の測定先端部１５０の先端部１７０の位置を決定するために使用されない。その代わりに、角度θ＋δで回折された光ビーム８５５、８６５（それは、図７と同様の様式で、－１次の回折を示す）は、測定先端部１５０、または、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の（横方向）位置を決定するために、干渉計４８０、４８５によって使用される。
【0131】
図９は、カンチレバー６１０を提示しており、カンチレバー６１０の反射エリア４２０は、ブレーズド回折格子９２０のものと同様の実施形態を有している。ブレーズド回折格子９２０の回折効率は、－１次の回折に関して最適化されている。反射された光ビーム７５０、７６０または８５０、８６０の中へ入る、ブレーズド回折格子９２０に入射する光ビーム４５０、４６０の光学強度がそれほど大きくないことに起因して、対物部４７０は、より少ない未使用の放射を収集する。しかし、より重要なことは、－１次の回折の使用可能な強度が、図７および図８に図示されているライン回折格子７２０と比較して増加するということである。ｚ方向における、および、ｘｙ平面内の横方向寸法における測定先端部１５０の位置は、ライン回折格子７２０またはブレーズド回折格子状の構造９２０の支援によって確認されうる。
【0132】
図１０は、測定プローブ１０００のカンチレバー６１０を示しており、その反射されたエリア４２０は、交差ライン回折格子１０２０を有している。２つのライン回折格子１０２０のラインは、図１０に図示されている例では、互いに対して垂直になっている。交差ライン回折格子１０２０の２つのラインは、カンチレバーの長手軸５１０に対して±４５°だけ回転させられている。入射する第２の光ビーム４５０、および、入射する第３の光ビーム４６０は、垂直方向に入射する第１の光ビーム４４０の焦点４４２の中において、交差ライン回折格子（ｃｒｏｓｓｅｄ ｌｉｎｅ ｇｒａｔｉｎｇ）１０２０の上に部分的に重ね合わせられており、前記第１の光ビームは、明瞭化のために図１０では表示を控えている。さらに、測定プローブ１０００の締結領域１８０は、図１０の中では省略されている。
【0133】
干渉計４７５、４８０、および、随意的に４８５が、平行のまたは逆平行の出て行く光ビーム４４０、４５０、および、随意的に４６０、ならびに、入って来る光ビーム４４５、４５５、および、随意的に４６５を有する場合には、図１０の中の測定プローブ１０００のカンチレバー６１０は、多くの調節出費を生じさせることなく、図４の測定プローブ４１５のカンチレバー４１０に代わることが可能である。
【0134】
しかし、交差ライン回折格子１０２０の中の２つのライン回折格子が互いに対して９０°だけ回転させられるという必要はない。むしろ、交差ライン回折格子１０２０を形成する２つのライン回折格子が、たとえば、４５°、６０°、または７５°の角度にわたって、互いに対して回転させられることで十分である。さらに、交差ライン回折格子１０２０に入射する光ビーム４４０、４５０、４６０、ならびに、反射された光ビーム４４５および回折された光ビーム７５５、７６５が、互いに対して平行または逆平行になっている必要はない。また、交差ライン回折格子１０２０は、図８に説明されているビームガイダンスのために使用されうる。好ましくは、交差回折格子（ｃｒｏｓｓｅｄ ｇｒａｔｉｎｇ）１０２０のライン回折格子は、ブレーズド回折格子状の構造９２０の形態で具現化されている。
【0135】
図１１は、構造１１００を通る概略断面を示しており、構造１１００に基づいて、本発明による装置４００の有利な使用が説明されている。例として、構造１１００は、半導体構造またはフォトリソグラフィックマスクを有することが可能である。構造１１００は、基板１１１０を含み、基板１１１０の上に、マーキング１１２０が適用されている。さらに、構造１１００は、構造エレメント１１３０を有しており、構造エレメント１１３０の寸法は、限界寸法（ＣＤ）を表しており、したがって、走査型プローブ顕微鏡の支援によって測定されるべきである。間隔Ｄ1は、マーキングの左側縁部からの構造エレメント１１３０の左側縁部の距離を示しており、間隔Ｄ2は、構造エレメント１１３０の右側縁部と構造１１００のマーキング１１２０の右側縁部との間の距離を表している。
【0136】
図１２は、装置１２００を示しており、装置１２００は、装置４００の対物部４７０、および、測定先端部１５０を備えたカンチレバー１２１０を使用している。カンチレバー１２１０は、反射部分４２５、４３０、もしくは４２５、４３０、４３５の形態の、または、ライン回折格子７２０、ブレーズド回折格子９２０、もしくは交差ライン回折格子１０２０の形態の回折構造６２０の形態の、本発明による反射エリア４２０を有している（図１２もしくは後続の図には図示されていない）。図１２の例では、カンチレバー１２１０は、水平方向に対して実質的に２２°の角度だけサンプル面に向かう方向に傾斜させられている。５°～４５°の範囲にある傾き角度が、有利であるということが見出された。
【0137】
カンチレバー１２１０を傾けられた状態で走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドに取り付けるために、カンチレバーの締結領域１８０の上側側部は、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中に対応する測定プローブを据え付けた後にカンチレバー１２１０がサンプル面に向けて傾けられているように、くさび形状の形態を有することが可能である（図１２には図示されていない）。第２の実施形態では、測定ヘッドの受容部は、斜めの据え付け位置をとり、測定プローブの据え付けの後に、そのカンチレバー１２１０がサンプル（図１２には示されていない）に向けて傾斜させられるかまたは傾けられるようになっている。そのうえ、走査型プローブ顕微鏡の測定ヘッドの中で測定プローブとともにくさび形状の構造を使用することは、さらなる実施形態においても可能である。最後に述べられた例示的な実施形態は、複数のくさび形状の構造が利用可能な状態に維持されることができ、当該複数のくさび形状の構造が、異なる（さまざまな）くさび角度を有しており、検査されることとなるサンプルに適合される様式で測定プローブとともに測定ヘッドの中へ挿入されうるという点において有利である。結果として、異なる（さまざまな）傾き角度は、簡単な様式でカンチレバー１２１０に関して現実化されうる（図１２には再現されていない）。
【0138】
傾けられたまたは傾斜させられたカンチレバー１２１０は、再現可能な様式で、構造エレメント１１３０の基板１１１０の面、および、マーキング１１２０の面を走査することが可能である。傾けられたカンチレバー１２１０は、好ましくは、構造エレメント１１３０の実質的に垂直の右側横方向面を走査するために使用され、また、構造１１００のマーキング１１２０の同様に実質的に垂直の右側側壁部を解析するために使用される。カンチレバー１２１０またはその測定先端部１５０は、そのカンチレバーが傾けられていない測定プローブよりも大きい精度によって、構造１１００のこれらの領域を走査することが可能である。
【0139】
構造エレメント１１３０の左側側壁部、および、マーキング１１２０の左側側壁部を走査する目的のために、カンチレバー１２１０は、構造１１００に対して実質的に１８０°にわたって回転させられる。これは、ｚ軸の周りに構造１１００を回転させることによって、ｚ軸の周りにカンチレバー１２１０を回転させることによって、または、構造１１００およびカンチレバー１２１０の組み合わせられた回転によって実現されうる。１８０°にわたって回転させられる構成によれば、カンチレバー１２１０は、傾けられたカンチレバー１２１０によって、信頼性の高い様式で、図１１に図示されている構造エレメント１１３０の左側側壁部およびマーキング１１２０の左側側壁部を走査するために使用されうる。図４のデータ処理装置４９５は、２つの走査の測定データから、構造１１００の現実的な輪郭を作り出すことが可能である。
【0140】
図１３の装置１３００は、第２のカンチレバー４１０、６１０を備えた図１２の装置１２００を示しており、第２のカンチレバー４１０、６１０は、同様に、本発明による反射エリア４２０を有している。第２のカンチレバー４１０、６１０は、サンプル面に向けて傾けられていない。図１３に図示されている例では、カンチレバー１２１０およびカンチレバー４１０、６１０は、逆平行の配置を有している。しかし、これは、装置１３００が機能するために必要ではない。その代わりに、２つのカンチレバー１２１０および４１０または６１０は、互いに対して任意の角度を含むことが可能である。好適な角度は、０°、６０°、９０°、および１８０°である。
【0141】
反射エリア４２０に入射する光ビーム４４０、４５０、および４６０が、図１３に示されている。第２のカンチレバー４１０、６１０は、３つの目的を満たしている。第１に、それは、未知のサンプルの高速概観走査を促進させる。第２に、それは、基板１１１０、マーキング１１２０、および構造エレメント１１３０の面を走査するときに、より大きい精度を促進させる。その理由は、これらの領域において、図１１に図示されている例示的な構造１１００に関して、サンプル法線およびカンチレバー４１０、６１０の測定先端部１５０が、実質的に平行になっているからである。第３に、カンチレバー４１０、６１０の測定先端部１５０は、幅の狭い深いトレンチ（ｎａｒｒｏｗ ｄｅｅｐ ｔｒｅｎｃｈｅｓ）のベース（ｂａｓｅ）を走査することを促進させ、幅の狭い深いトレンチは、傾きに起因して、傾けられたカンチレバー１２１０の測定先端部１５０によって到達されることはできない。
【0142】
第２の実施形態では（図１３に特定されていない）、第２の測定プローブ１３１５は、従来の測定プローブ１００によって代わられうる。
【0143】
図１４の装置１４００は、図１２の装置１２００と、カンチレバー１２１０に対して逆平行の構成の第２の傾けられたカンチレバー１４１０とを含む構成を表している。傾けられたカンチレバー１２１０および１４１０の両方は、本発明による反射エリア４２０を有している。光ビーム１２４０、１２５０、および、随意的に１２６０は、カンチレバー１２１０の反射エリア４２０に入射しており、光ビーム１４４０、１４５０、および、随意的に１４６０は、カンチレバー１４１０の反射エリア４２０に入射している。装置１４００の利点は、マーキング１１２０および構造エレメント１１３０の左側側壁部および右側側壁部を精密に走査するための回転、ならびに、これに付随する装置１４００の問題が、回避されうるか、または、少なくとも著しく低減されうるという点にある。カンチレバー１２１０および１４１０の反射エリア４２０によって反射された光ビームは、明瞭化のために図１４では表示を控えている。
【0144】
図１３の議論の文脈においてすでに説明されているように、カンチレバー１２１０および１４１０の１つの逆平行の配置は、装置１４００が機能することのために必須ではない。例として、２つのカンチレバー１２１０および１４１０は、代替的な例示的な実施形態では、互いに対して９０°の角度を有している。
【0145】
図１５は、図１１の構造１１００の基板１１１０、マーキング１１２０、および構造エレメント１１３０の上方の、２つの傾けられたカンチレバー１２１０および１４１０の、または、そのウィスカー１６０を備えた測定先端部１５０の、走査１５１０および１５２０を再現している。サンプル面に向けて、または、解析されることとなる構造１１００に向けて、カンチレバー１２１０および１４１０を傾けることによって、局所的なサンプル法線と測定先端部１５０（または、測定先端部１５０の上のウィスカー１６０）との間の角度が低減され、したがって、急勾配の側壁部を備えた構造を走査するときに、精度が増加させられる。測定先端部１５０およびウィスカー１６０を備えたカンチレバー１２１０の走査１５１０は、マーキング１１２０の右側側壁部、および、構造エレメント１１３０の右側側壁部を精密におよび再現可能に走査することが可能であり、一方、マーキング１１２０の左側側壁部、および、構造エレメント１１３０の左側側壁部の走査は、ほとんど可能ではなく、構造１１００のこれらのパーツについての信頼性の高い記述を促進させない。マーキング１１２０および構造エレメント１１３０の左側側壁部および右側側壁部に関する記述は、カンチレバー１４１０のウィスカー１６０の走査１５２０に関して置き換えられる。カンチレバー１２１０または１４１０を傾けることは、構造１１００のパーツ（ｐａｒｔｓ）の走査を改善し、構造１１００に関する測定先端部１５０またはウィスカー１６０は、面に向けて傾けられているが、検査されることとなる構造１１００のパーツに関する分解能を低減させ、サンプル法線に対するその角度は、カンチレバー１２１０、１４１０を傾けることによって増加させられる。
【0146】
データ処理装置４９５は、カンチレバー１２１０によるマーキング１１２０の右側側壁部および構造エレメント１１３０の右側側壁部の走査１５１０の測定データから、ならびに、カンチレバー１４１０によるマーキング１１２０の左側側壁部および構造エレメント１１３０の左側側壁部の走査１５２０の測定データから、構造１１００の現実的な像を作り出すことが可能である。とりわけ、構造エレメント１１３０の幅、厚さ、またはＣＤ、およびその高さ（図１１には図示されていない）が、構造１１００の上方の走査型プローブ顕微鏡の走査１５１０および１５２０のデータから確認されうる。さらに、マーキング１１２０と構造エレメント１１３０との間の間隔が、測定された間隔Ｄ1およびＤ2から計算されうる。最後に特定された用途は、互いに対するカンチレバー１２１０および１４１０の測定先端部１５０の間隔のキャリブレーション無しで済ますことが可能である。
【0147】
図１６は、キャリブレーション装置１６００を通る概略断面を図示している。キャリブレーション装置１６００は、カンチレバー４１０、６１０または１２１０、１４１０の上の測定先端部１５０の配置、および、測定先端部１５０の上のウィスカー１６０の位置決めを決定するために使用されうる。さらに、キャリブレーション装置１６００は、カンチレバー４１０、６１０、１２１０、１４１０の反射エリア４２０から、測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の間隔を確認するために使用されうる。
【0148】
逆平行の配置で２つの傾けられたカンチレバー１２１０および１４１０を備えた図１４の装置１４００は、図１１の２次元の構造１１００に関して（たとえば、ｘｚ－ｐｌａｙｉｎｇ内において）、検査されることとなるサンプルに対するカンチレバー１２１０および１４１０の回転を回避することを促進させる。図１７に略述されている装置１７００は、カンチレバーとサンプルとの間の回転を実施する必要なしに、３次元の構造の精密な検査を可能にする。
【0149】
部分的な像Ａは、４つのカンチレバー１２１０、１４１０、１７１０、および１７６０の十字形状の配置の上面図（部分的な像Ｂに示されている）に関して、ライン１７０５に沿った断面を示している。４つのカンチレバー１２１０、１４１０、１７１０、および１７６０のそれぞれは、反射エリア４２０を有している。部分的な像Ａは、２つの第１の干渉計４７５、４８０または３つの第１の干渉計４７５、４８０、４８５の反射エリア４２０に入射する光ビーム１２４０、１２５０、および、随意的に１２６０、ならびに、２つのまたは３つの第２の干渉計の反射エリア４２０に入射する光ビームを表している。第２の干渉計は、図１７に示されていない。
【0150】
部分的な像Ｂは、第１の干渉計４７５からカンチレバー１２１０に入射する第１の光ビーム１２４０の焦点１２４２を表している。焦点１４４２、１７４２、および１７９２は、垂直方向に反射エリア４２０に入射する光ビーム１４４０、１７４０、および１７９０に属している。２つの最後に述べられた光ビームは、図１７には図示されていない。図１７に図示されている装置１７００は、最大で１２個の干渉計を有しており、干渉計は、図１７には示されていないが、カンチレバー１２１０、１４１０、１７１０、および１７６０の測定先端部１５０の先端部１５５、１７０の位置を確認するために使用される。図４の文脈において説明されているように、これは、たとえば、データ処理装置４９５によって達成されうる。
【0151】
図１８は、カンチレバー１８１０を通る断面を概略的に表しており、カンチレバー１８１０は、アクチュエーター１８００によって一時的に傾けられるかまたは曲げられる。カンチレバー１８１０は、異なる材料組成を有する２つの層を有している（図１８には図示されていない）。とりわけ、２つの層は、異なる（便宜上、非常に異なる）熱膨張係数を有している。さらに、カンチレバー１８１０は、本発明による、反射部分４２５、４３０、および、随意的に４３５の形態の反射エリア４２０、または、ライン回折格子７２０、９２０もしくは２つの交差ライン回折格子１０２０の形態の回折構造６２０を有している。反射エリア４２０は、第１の光ビーム４４０、第２の光ビーム４５０、および、随意的に第３の光ビーム４６０によって、対物部４７０を通して照射されている。反射された光ビーム４４５、４５５、および、随意的に４６５は、明瞭化のために表示を控えている。
【0152】
図１８に図示されている例では、アクチュエーター１８００または傾き装置１８００は、光源１８５０を含む。例として、それは、レーザーシステムとして、または、ＬＥＤ（発光ダイオード）として具現化されうる。光源１８５０の光ビーム１８６０は、締結領域１８０の付近において、カンチレバー１８１０の上に、対物部４７０を通して導かれる。吸収された光子は、カンチレバー１８１０を局所的に加熱し、また、カンチレバー１８１０の２つ以上の層の異なる熱膨張係数の結果として、サンプル面に向けて、または、サンプル面から離れるように、所定の様式で、カンチレバー１８１０の自由端部１４０を曲げる。カンチレバー１８１０の曲げは、光ビーム１８６０の強度を介して調節されうる。カンチレバー１８１０の曲げは、光源１８５０によるカンチレバー１８１０の照射をスイッチオフした後に逆にされ、自由端部１４０、ひいては、測定先端部１５０が、その初期状態に戻る。これは、カンチレバー１８１０が、サンプルまたは図１１の構造１１００の上方を、傾けられた状態でおよび傾けられていない状態で走査するために使用されうるということを意味している。
【0153】
光源１８５０の代わりに、活性化可能な傾き装置１８００は、抵抗エレメントを含むことが可能であり、抵抗エレメントは、カンチレバーに適用されているか、または、カンチレバーの中に一体化されている（図１８には示されていない）。抵抗エレメントは、抵抗エレメントを通る調節可能な電流によって、再現可能な様式でカンチレバーの一時的な曲げを促進させ、したがって、カンチレバーの長手軸（ｘ方向）に対してカンチレバーの測定先端部１５０が傾くことまたは曲がることを促進させる。傾き装置１８００は、傾けられたカンチレバー１２１０、１４１０、１７１０、および１７６０の代わりに、または、追加的にもしくは代替的に、図１２～図１４および図１７のカンチレバー４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０の中へ一体化されうる。
【0154】
図１８に提示されている構成は、さらなる傾けられていないカンチレバーを含むことが可能である（図１８には図示されていない）。例として、さらなるカンチレバーの測定先端部１５０の位置は、光ポインタシステム２２０によって、および／または、１つの、２つの、もしくは３つの干渉計によって測定されうる。例として、このさらなるカンチレバーは、上記に説明されている問題（高速概観走査（ｆａｓｔ ｏｖｅｒｖｉｅｗ ｓｃａｎ）、深いトレンチの走査、および／または、サンプルの平面的なエリアもしくはわずかにだけ傾斜させられているエリアの精密な測定）のうちの１つまたは複数に挑むことが可能である。
【0155】
大きいアスペクト比を有するサンプル、または、急勾配の、垂直の、もしくはさらにはオーバーハングしている側壁部を走査するときに生じる困難のうちのいくつかが、図１３から図１５の文脈において議論された。測定プローブのカンチレバー１２１０、１４１０、１７１０、１７６０をサンプル面に向けて傾けることは、これらの困難を克服するかまたは劇的に低減させるための手段として説明された。図１９は、急勾配の壁部の信頼性の高い走査を促進させるさらなる態様を提示している。
【0156】
図１９は、２つの階段形状の隆起部１９２０および１９４０を備えたサンプル１９００のセクションの概略断面を示しており、２つの階段形状の隆起部１９２０および１９４０は、トレンチ１９３０によって分離されている。２つの隆起部は、実質的に平面的な面１９１５および１９４５を有しており、２つのトレンチ１９３０および１９５５は、同様に、実質的に平面的な面１９３２および１９５７を有している。隆起部（ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）１９２０は、急勾配の滑らかな右側側壁部１９２５を有している。第２の隆起部１９４０は、急勾配の粗い左側側壁部１９３５、および、急勾配の部分的にオーバーハングしている右側側壁部１９５０を有している。全体的に、輪郭１９１０、ひいては、サンプル１９００のサンプル面１９０５は、大きいアスペクト比を有している。
【0157】
その測定先端部１５０が面１９１５、１９３２、１９４５、および１９５７に対して垂直に配向されている走査型プローブ顕微鏡の測定プローブによって、サンプル１９００の輪郭１９１０を走査することは、側面１９２５、１９３５、および１９５０の領域において、信頼性の高い測定データを供給しない。図１５の文脈において説明されているように、走査１５１０および１５２０を実施する前に、カンチレバー１２１０および１４１０の測定先端部１５０またはウィスカー１６０を傾けることは、データ記録の精度を著しく改善する。
【0158】
典型的に、サンプルの輪郭１９１０は、等距離の間隔で、サンプル面と相互作用させられている測定プローブの測定先端部１５０に起因して走査される。走査型プローブ顕微鏡のデータ記録の精度は、検査されることとなるサンプル１９００の輪郭１９１０に適合されるように測定ポイントが設定される間隔に起因して、著しく増加させられうる。この方法は、カンチレバー４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０が面１９１５および１９４５に対して傾けられているかまたは傾けられていないかということから独立して適用されうる。
【0159】
図１９は、２つの傾けられたカンチレバー、たとえば、図１４のカンチレバー１２１０および１４１０に関するこの手順を明瞭にしている。破線の矢印１９６０は、サンプル１９００へのカンチレバー１４１０の測定先端部１５０のアプローチの方向を特定している。点線の矢印１９７０は、サンプル１９００の面１９０５へのカンチレバー１２１０の測定先端部１５０のアプローチの経路を象徴している。実質的に平面的な面１９１５、１９３２、１９４５、および１９５７は、カンチレバー１４１０の測定先端部１５０によって、隣り合う測定ポイント同士の間の大きい間隔１９６５で走査され、また、カンチレバー１２１０の測定先端部１５０によって、２つの隣り合う測定ポイント同士の間の大きい間隔１９７５で走査される。カンチレバー１２１０および１４１０に関する隣り合う測定ポイント同士の間の間隔１９６５および１９７５は、同じサイズを有するように、または、異なるように選択されうる。さらに、すべての実質的に平面的な面１９１５、１９３２、１９４５、および１９５７に関する間隔が、同じになるかまたは異なるように選択されうる。そのうえ、カンチレバー１２１０または１４１０に関する測定ポイントの間隔（その測定先端部１５０は、検査されることとなるサンプル面１９０５から離れる方に向いている）は、同様に、たとえば、１つまたは複数の間隔１９６５、１９７５（それによって、平面的な面１９１５、１９３２、１９４５、および１９５７が走査される）のように、大きくなるように選択されうる。
【0160】
走査の間の１次元の測定データ密度は、急勾配の側壁部１９２５、１９３５、１９５０の領域において著しく増加させられ、急勾配の側壁部１９２５、１９３５、１９５０において、カンチレバー１２１０または１４１０の測定先端部１５０は、サンプル面１９０５に向けて指している。図１９では、これは、カンチレバー１２１０が１次元の測定ポイント密度１９８５によって第１の隆起部１９２０の右側側壁部１９２５を走査するケースである。第２の隆起部１９４０の右側側壁部１９５０は、隣り合う測定ポイント同士の間の間隔１９８５で、または、隣り合う測定ポイント同士の間の同様の間隔で、カンチレバー１２１０によって走査されうる。第２の隆起部１９４０の左側側壁部１９３５は、１次元の測定ポイント密度１９９５によって、カンチレバー１４１０の測定先端部１５０によって走査される。カンチレバー１２１０および１４１０の隣り合う測定ポイント同士の間の間隔１９８５および１９９５は、同じであるかまたは異なることが可能である。そのうえ、側壁部１９２５、１９３５、および１９５５の中の隣り合う測定ポイント同士の間の間隔は、変化することが可能であり、または、一定になるように選択されうる。
【0161】
隣り合う測定ポイント同士の間の間隔は、たとえば、サンプル１９００の設計データから確認されうる。次いで、側壁部１９２５、１９３５、および１９５０の急勾配性、ならびに、その高さは、設計データから計算されうる。走査１５１０、１５２０に沿った隣り合う測定ポイント同士の間の間隔は、たとえば、装置４００のデータ処理装置４９５の中で走るアルゴリズムによって、これらのデータから計算されうる。例として、輪郭１９１０の局所的な勾配は、設計データから確認されうる。走査１５１０、１５２０に沿った測定データポイントの１次元の密度は、局所的な勾配から計算され得、または、領域にわたって平均化された局所的な勾配から計算されうる。
【0162】
代替的な実施形態では、場所依存性の間隔１９６５、１９７５、１９８５、および１９９５を決定するために必要とされるデータが、サンプル１９００の面１９０５のおおよその概観走査またはサーベイ走査から記録される。それが容易に可能である場合には、概観走査は、傾けられていないカンチレバー４１０、６１０、８１０を使用して実施される。しかし、概観走査は、また、上記に説明されている例示的な実施形態から、１つまたは複数の傾けられたカンチレバーを使用して実施されうる。
【0163】
さらに、急勾配の側壁部１９２５、１９３５、１９５０を走査するための最良の可能な傾き角度が、局所的な勾配から決定されうる。そのうえ、決定された局所的な勾配は、検査されることとなる輪郭１９１０に対するカンチレバーの回転の理想的な角度を確認するために使用されうる。
【0164】
１次元の測定ポイント密度を決定することは、上記に述べられているように、装置４００のデータ処理装置４９５の中で実施されうるか、または、外部において、データ処理装置４９５によって実施されうる。
【0165】
図２０は、サンプル面１９０５、とりわけ、高いアスペクト比および／または急勾配の側壁部１９２５、１９３５、および１９５０を有する面を検査するために使用されうる方法のフローチャート２０００を再現している。方法は、２０１０において始まる。第１のステップ２０２０において、少なくとも１つの第１の光ビーム４４０が、少なくとも１つの第１の干渉計４７０から、少なくとも１つの第１のカンチレバー４１０、６１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０（それは、第１の測定先端部１５０を有する）の自由端部１４０の領域の中に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリア４２０の上へ方向付けられる。同時に、ステップ２０３０において、少なくとも１つの第２の光ビーム４５０、４６０が、少なくとも１つの第２の干渉計４８０、４９５から、第１のカンチレバー４１０、６１０、１２１０、１２１０、１４１０、１７１０、１７６０、１８１０の自由端部１４０の領域の中に配置されている少なくとも１つの第１の反射エリア４２０の上へ方向付けられ、少なくとも１つの第１の反射エリア４２０が、少なくとも１つの第１の光ビーム４４０および少なくとも１つの第２の光ビーム４５０、４６０を異なる方向に反射する。ステップ２０４０において、少なくとも１つの第１の反射エリア４２０によって反射された少なくとも１つの第２の光ビーム４５０、４６０、および、少なくとも１つの第１の反射エリア４２０によって反射された少なくとも１つの第２の光ビーム４５０、４６０が、サンプル面１９０５を検査する目的のために使用される。方法は、ステップ２０５０において終了する。
【0166】
最後に、図２１は、走査型プローブ顕微鏡の少なくとも１つの測定プローブの走査パラメーターを検査されることとなるサンプル１９００に適合させるために使用される方法のフローチャート２１００を提示している。方法は、ステップ２１１０において始まる。ステップ２１２０において、検査されることとなるサンプル１９００の第１のデータが取得される。データは、データベースから取得され得、検査されることとなるサンプル１９００の設計データは、データベースの中に記憶されている。代替的に、または追加的に、第１のデータが、検査されることとなるサンプル１９００の一部の概観走査から取得されうる。ステップ２１３０において、検査されることとなるサンプル１９００のサンプル面１９０５の少なくとも１つの部分の面輪郭１９１０を説明するための変数が、第１のデータから決定される。ステップ２１４０において、走査型プローブ顕微鏡の少なくとも１つの測定プローブの隣り合う測定ポイント同士の間の間隔が、決定された変数から決定される。方法は、ステップ２１５０において終了する。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】