試料保持体及び試料検査装置並びに試料検査方法
【課題】大量に保持体を形成できる試料保持体、同保持体を用いた試料観察・検査方法、及び、試料観察・検査装置を提供する。
【解決手段】開口１５０ｂが形成された本体部１５０ａと、開口１５０ｂを覆う試料保持膜１５０ｃとを備える試料保持体１５０を用い、支持手段３１１への接触により支持された状態で、試料保持体１５０の試料保持膜１５０ｃにおける開放された第１の面に保持された試料３１５に、試料保持膜１５０ｃにおいて真空雰囲気に接する第２の面側から、試料保持膜１５０ｃを介して、試料観察又は検査のための一次線３２０が照射可能である。
【解決手段】開口１５０ｂが形成された本体部１５０ａと、開口１５０ｂを覆う試料保持膜１５０ｃとを備える試料保持体１５０を用い、支持手段３１１への接触により支持された状態で、試料保持体１５０の試料保持膜１５０ｃにおける開放された第１の面に保持された試料３１５に、試料保持膜１５０ｃにおいて真空雰囲気に接する第２の面側から、試料保持膜１５０ｃを介して、試料観察又は検査のための一次線３２０が照射可能である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子線やイオンビームを用いた試料の観察・検査において、水分などの液体成分を含む試料を高分解能で観察・検査することのできる試料保持体及び試料検査装置並びに試料検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」という）の構成を備える試料検査装置では、観察・検査対象とされる試料は、真空引きにより減圧された試料室内に配置される。そして、このように減圧雰囲気の試料室内に配置された試料に電子線が照射され、当該照射により試料から発生する反射電子（後方散乱電子）や二次電子等の二次的信号が検出される。
【０００３】
また、透過型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」という）、あるいは、走査型透過電子顕微鏡（以下、「ＳＴＥＭという」）の構成を備える試料観察・検査装置でも、観察・検査対象とされる試料は、真空引きにより減圧された試料室内に配置される。ＴＥＭやＳＴＥＭの場合には、試料室内に配置された試料に電子線が照射され、当該試料を透過した透過電子線が検出されることとなる。
【０００４】
このような試料観察・検査装置を用いた試料観察・検査においては、試料室内において試料が減圧雰囲気に晒されることとなる。従って、水分を含有する試料が観察・検査対象であるときには、減圧雰囲気とされた試料室内に試料をそのまま配置すると、試料から水分が蒸発してしまう。この場合には、水分が含まれた状態での試料の観察・検査に支障をきたすこととなる。
【０００５】
このように試料が減圧雰囲気に晒されることなくＳＥＭを用いて試料観察・検査を行う例の一つとして、電子線を透過しかつ気体を透過しない膜を用いて常圧雰囲気と真空雰囲気を分けて、かつ、常圧雰囲気側に試料を配置する方法が示されている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
ここでは、観察・検査を行う際に、真空雰囲気側から当該膜を介して常圧雰囲気側に配置された試料に電子線が照射される。電子線が照射された試料からは反射電子が発生し、この反射電子は当該膜を通過して、真空雰囲気側に設けられた反射電子検出器によって検出される。これにより、ＳＥＭによる像（ＳＥＭ像）が取得されることとなる。
【０００７】
また、電子線が透過する一対の膜を備えるセル構造（試料ホルダ）をＴＥＭの試料室内に設置し、当該セル構造内に試料を配置して電子線を試料に照射し、試料を透過した透過電子線を検出する例は、特許文献３及び特許文献４に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２３７１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３７１２号公報
【特許文献３】特開昭４７−２４９６１号公報
【特許文献４】特開平６−３１８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＳＥＭ用試料保持体においては、特許文献１および特許文献２で薄膜を利用し液体を含む試料を観察・検査しているが、膜厚は１０ｎｍ以上であり、撮像に二次電子を用いることは困難で反射電子（後方散乱電子）を用いている。このため、分解能を向上することはできなかった。
【００１０】
一方、従来のＴＥＭ用試料保持体は、カーボンフィルムとメッシュを使用していた。この場合、試料をある程度減圧をした環境に配置するならば良いが、１気圧の耐性を得ることは容易でなかった。また、試料保持体を完全に手作業で組み立てるため、手間がかかるので大量の試料には対応できない。手作業で組み立てるため、カーボンフィルム間の間隔を狭めることは困難であり、分解能が低下するという問題もあった。
【００１１】
ＳＥＭやＴＥＭに共通の問題点として、試料をフィルターに通す、あるいは、試料に薬液を混合する場合には、１ｍｌ以上の試料が必要であった。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ＭＥＭＳ工程やナノインプリント工程を用いて形成するため、大量に保持体を形成できる試料保持体、同保持体を用いた試料観察・検査方法、及び、試料観察・検査装置を提供することを目的とする。この場合、ＳＥＭ用では、厚さ１０ｎｍ未満の薄い薄膜を用いたときに、２次電子を検出することが可能となり、より高分解能の観察・検査を実現できる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に基く試料保持体は、開口が形成された本体部と、該開口を覆う試料保持膜とを備える試料保持体であって、支持手段への接触により支持された状態で、該試料保持体の試料保持膜における開放された第１の面に保持された試料に、該試料保持膜において真空雰囲気に接する第２の面側から、該試料保持膜を介して、試料観察又は検査のための一次線が照射可能であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に基く試料検査装置は、前記試料保持体を用いて試料の観察又は検査を行う試料検査装置であって、前記試料保持体が載置される載置手段と、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に保持された試料に、該試料保持膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に基く試料検査方法は、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に試料を配置し、該試料に該試料保持膜を介して一次線を照射し、この一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、前記膜を、窒化シリコンを含むMEMSプロセスで形成すること、あるいは、ナノインプリントプロセスで形成することにより、微細加工が可能なため、試料に薬液を混合するなどする場合に試料の量を少なくできる。さらには、MEMSプロセス、あるいは、ナノインプリントプロセスを利用することにより、試料保持体を大量生産できる。
【００１７】
また、前記膜の第１の面を開放し、前記試料保持体の外部から試料に対して、マニピュレータによりアクセス可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の試料保持体、および、これを用いた耐圧実験を行う構成を示す図である。
【図２】実施例１の試料保持体の構成を示す図である。
【図３】実施例１の格子を有する試料保持体の構成を示す図である
【図４】実施例１の試料保持体の耐圧を示す図である。
【図５】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図６】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図７】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図８】実施例３の全体構成を説明する図である。
【図９】実施例４の全体構成を説明する図である。
【図１０】実施例５の試料保持体の構成を示す図である。
【図１１】実施例５の試料保持体にパイプを接続する状態を示す図である。
【図１２】実施例５の全体構成を説明する図である。
【図１３】実施例６の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１４】実施例６の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１５】実施例７の試料保持体の構成を示す図である。
【図１６】実施例７の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１７】実施例７の試料保持体にパイプを接続する状態を示す図である。
【図１８】実施例８の全体構成を説明する図である。
【図１９】実施例９の試料保持体の構成を示す図である。
【図２０】実施例１０の試料保持体の構成を示す図である。
【図２１】実施例１１の試料保持体の構成を示す図である。
【図２２】実施例１２の試料保持体の構成を示す図である。
【図２３】実施例１３の全体構成を説明する図である。
【図２４】実施例１３のステージ傾斜時の全体構成を説明する図である。
【図２５】実施例１４の試料保持体の構成を示す図である。
【図２６】実施例１４の長さの標準パターンの例を示す図である。
【図２７】実施例１５の全体構成を説明する図である。
【図２８】実施例１７の試料保持体の構成を示す図である。
【図２９】実施例１７の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図３０】実施例１７の全体構成を説明する図である。
【図３１】実施例１８の試料保持体の構成を示す図である。
【図３２】実施例１９の試料保持体の構成を示す図である。
【図３３】実施例１９の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図３４】実施例２０の試料保持体の構成を示す図である。
【図３５】実施例２１の試料保持体の構成を示す図である。
【図３６】実施例２２の全体構成を説明する図である。
【図３７】実施例２３の全体構成を説明する図である。
【図３８】実施例２５の試料保持体の構成を示す図である。
【図３９】実施例２６の試料保持体の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明における各実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、本実施例における試料保持体、および、これを用いた耐圧実験を行う構成を示す。試料保持体１０２に形成されている試料保持膜１０１の第一の面に載置されることとなる試料（図示せず）は基本的に大気圧下（大気圧雰囲気）に置かれる。
【００２１】
一方、一次線（電子線やイオン線）は試料保持膜１０１を介して試料に照射されるので、試料保持膜１０１の第二の面に接する雰囲気は一次線を（散乱を防いで）通すために真空にすることが必要となる。その為、試料保持膜１０１は最低でも各面に接する雰囲気の差圧で１気圧の耐性が必要である。本発明では、余裕を持ち、２気圧の耐性が必要であるとし、その条件を見出した。
【００２２】
実験は、図１のように、試料保持体１０２の本体部となる枠状部材１０２ａと、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂを覆う試料保持膜１０１とを具備する試料保持体１０２を、Ｏリング１０３とＯリング１０４で挟み、さらにこれらＯリング１０３と１０４をケース１０５およびケース１０６で押さえ込む。これにより空間１０７と空間１０８の間で気体の流出入が無くなった。ここでは、空間１０８に接する試料保持膜１０２の面を、試料を保持（載置）する第一の面とした。したがって、空間１０８の気圧を上昇させ（空間１０７は大気圧）、試料保持膜１０１が破壊される圧力を測定する。この実験を様々な大きさの試料保持膜（厚みＤ［μｍ］、試料保持膜の試料保持体もしくは格子との境界での周囲長Ｌ［μｍ］がパラメータとなる）で行った。
【００２３】
ここで、Ｌの定義について説明する。図２は試料保持体１０２を空間１０７方向から見た図である。この図でＬは周囲１１０の周囲長となる。すなわち、試料保持膜１０１において、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂを覆っている部分の周囲１１０の長さが、周囲長Ｌである。
【００２４】
また、図３に示すように、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂに、試料保持膜１０１の補強用に格子１１１がある場合、Ｌは周囲１１２の周囲長となる。すなわち、試料保持膜１０１において、格子１１１の開口部１１１ｂを覆っている部分の周囲の長さが、周囲長Ｌである。
【００２５】
実験の結果を図４に示す。この結果、膜の破壊強度とＬ／Ｄは線形の関係であり、２気圧の耐性のある条件はＬ／Ｄ＜２０００００であることが分かった。また、これとは逆に、空間１０８を大気圧として、空間１０７のほうに圧力をかけた場合、図４の結果よりも低い圧力で試料保持膜１０１が破壊されることが分かった。したがって、試料は、空間１０８に接する試料保持膜１０１の面に載置させた方が膜破壊の危険性を低減させることができる。
【００２６】
この実験結果より、Ｌ／Ｄ＜２０００００の場合、耐圧が２気圧以上あることがわかった。現実的なＬの最大値は、歩留まりなどを考えると２０ｍｍ程度であると考えられる。これに対応する最も薄いＤは、１００ｎｍである。これよりＤが厚いと急速に保護膜１０１による散乱が大きくなり、観察・検査の際の分解能が劣化する。このため、Ｄは１００ｎｍ未満とすることが望ましい。
【００２７】
一方、上記実験結果より、厚みが僅かＤ＝１０ｎｍであってもＬ＜２０００μｍ以下、Ｄ＝１ｎｍであってもＬ＜２００μｍであれば、試料保持膜１０１の第一の面に試料を大気圧下で載置して、第二の面を真空にしても試料保持膜１０１が破壊されないことがわかった。この状態で、第二の面から電子線を試料に照射させると、試料から発する二次電子も試料保持膜１０１を透過する（二次電子の平均工程は１０ｎｍ程度）ことととなり、第二の面に接する雰囲気（真空室）に置かれた二次電子検出器で二次電子を検出し、二次電子像を得ることができる。二次電子像は表面に敏感で、高分解能な像が得られることが知られており、本発明でもそれを確認することができる。このため、より望ましくは、Ｄは１０ｎｍ未満とするのが良い。ただし、Ｄを極端に薄くすると歩留まりが悪くなるために、１ｎｍ以上の厚さとすることが望ましい。
【００２８】
従来、厚い膜しか作れなかったので、二次電子像は不可能で後方散乱電子像を用いており、分解能は低かった。本発明では二次電子を利用できるために、高分解能で観察・検査することができる。また、ＭＥＭＳ工程を用いて形成するため、大量に保持体を形成できる。
【実施例２】
【００２９】
試料保持体の作り方を図５に示す。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する（図５（ａ））。次に、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成した後、本レジストパターンをマスクにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いて選択的に窒化シリコン膜２１１をエッチングする（図５（ｂ））。硫酸でレジストパターン２２１を除去した後、窒化シリコン膜２１１をマスクとしてＫＯＨ液を用いることにより、シリコン基板２０１をウェットエッチングする（図５（ｃ））。
本工程により、窒化シリコン膜２１２を有する試料保持体を形成することができる。
【００３０】
次に、薄膜の上に格子が形成された試料保持体の形成方法について説明する。両面をミラー研磨したＳＯＩ（シリコンオンインシュレーター）ウェハ２０２（図６（ａ））の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する（図６（ａ））。
【００３１】
次に、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成した後、本レジストパターンをマスクにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いて選択的に窒化シリコン膜２１１をエッチングする（図６（ｂ））。硫酸でレジストパターン２２１を除去した後、窒化シリコン膜２１１をマスクとしてＫＯＨ液を用いてシリコン基板２０３をウェットエッチングする。
【００３２】
そして、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いて、酸化シリコン膜２３１を選択的に除去する（図６（ｃ））。スプレーでレジストを塗布した後、リソグラフィーを用いて格子のパターンを形成する。このレジストパターン２２２をマスクとして、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）によりシリコン２０４を選択的にエッチングする（図６（ｄ））。最後に硫酸を用いて、レジストパターン２２２を除去する。
【００３３】
これにより、格子パターンを形成することができる。格子を形成することにより保持膜の周囲長Ｌを小さくできるために、保持膜をより薄くすることができる。
【００３４】
また、格子の別の形成方法についても説明する。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する。その後、片側の面に、ＣＶＤを用いて酸化シリコン膜２３２を形成する。（図７（a））酸化シリコン膜２３２上に、フォトレジストとリソグラフィーを用いて格子のレジストパターン２２３を形成する（図７（ｂ））。
【００３５】
レジストパターン２２３をマスクとして、ＢＨＦを用いたウェットエッチングで酸化シリコン２３２を選択的に除去し、格子パターンを形成する。硫酸を用いて、レジストを除去する（図７（ｃ））。反対側の面にレジストを塗布し、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成する。
【００３６】
これを用いて、格子がない試料保持体を形成したのと同様な方法で、シリコン２０１をエッチングする（図７（ｅ））。ただし、本工程においては、ＫＯＨのかわりに、酸化シリコンをエッチングしないＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）を用いた。本工程を用いると、価格の高いＳＯＩウェハを使わずに格子を形成できる。
【実施例３】
【００３７】
図８に、本発明の一実施例である観察・検査装置の概略構成を示す。本実施例は、電子源３０１、コンデンサーレンズ３０２、対物レンズ３０３、走査ユニット３０４よりなる電子線鏡筒３０５、反射電子検出器３０６、２次電子検出器３０７、真空チャンバー３０８、試料移動機構３０９、及び実施例２に記載の試料保持体１５０より成る。試料保持体１５０はチャンバー３０８にＯリング（試料保持体１５０を支持するための支持手段）３１０、３１１を用いて接触しているため、チャンバー３０８内部を真空あるいは減圧状態にできる。
【００３８】
試料保持体１５０は、上述と同様に、開口１５０ｂが形成された枠状部材（本体部）１５０ａと、開口１５０ｂを覆う試料保持膜１５０ｃから構成されている。試料保持膜１５０ｃには、例えば液体を含む試料３１５が保持される。また、このような構成としているために、大気圧の試料３１５に、試料保持体１５０の試料保持膜１５０ｃを介して電子線３２０を照射した際に、試料３１５から発生する反射電子、および、二次電子を検出することができる。これにより、大気圧雰囲気に配置された試料３１５のＳＥＭ像を高分解能で得られる。
【００３９】
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオン線を用いて観察をすることもできる。特に、集束ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜１５０ｃの劣化が少ない観察を行うことができる。
【実施例４】
【００４０】
図９に、本発明の実施例の概略構成を示す。本実施例は、実施例８と類似である。ただし、試料保持体の配置方法が、実施例３ではＯリング３１０、３１１を用いて試料保持体の上下から固定していたのに対し、試料保持体１５０とチャンバー３０８の間にのみＯリング（支持手段）３１０を配置した点が異なる。また、液体を含む試料３１５がこぼれないように、まわりにシャーレ１３０を配置した点も異なる。これらの結果、チャンバー３０８内を減圧するため、Ｏリング３１０のみで真空を保持できる。これにより、簡単に試料保持体を固定できる。Ｏリング３１０の代わりにグリスを用いることもできる。以下の実施例においても、同様にグリスを用いることができる。
【実施例５】
【００４１】
本実施例の試料保持体１５１の構造を、図１０に示す。図１０（ａ）は保持体を上から見た図であるが、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１０（ｃ）はＢ−Ｂ’断面、図１０（ｄ）はＣ−Ｃ’断面である。試料保持体１５１は、保持体ベース４０１、保持体キャップ４０２より成る。また、図１０に示すように、保持体ベース４０１に入口４０８ａ、出口４０８ｂ、及び流路４０８ｃを設けた。保持体キャップ４０２には、開口４１３ａが形成されており、これにより膜４１１の一部が露出されている。膜４１１の開口４１３ａの下には、試料保持空間４０８ｄが位置している。
【００４２】
試料保持体１５１の形成方法は、実施例２の場合と類似である。保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２をそれぞれ独立に、実施例２と同様な方法で形成する。ただし、保持体ベース４０１を形成する際には、シリコンのエッチングを途中で停止し、流路４０８ｃの深さを制御する。このようにして形成した保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２を、図１０のように接着する。
【００４３】
図１１に示すように、試料保持体１５１の入口４０８ａと出口４０８ｂの双方にパイプを接続して、入口４０８ａに接続されたパイプ４２２ａを介して試料を試料保持体１５１の流路４０８ｃに供給する。流路４０８ｃの出口４０８ｂに接続されたパイプ４２２ｂから、試料が適宜排出される。
【００４４】
上記試料保持体を用いた観察・検査用装置全体の構成を、図１２に示す。基本的な構成は、実施例４の場合と同様である。ただし、シャーレはなく、液体を含む試料がこぼれないようにするために流路を用いている。
【００４５】
このような構造を用いることにより、試料保持体１５１に簡単に試料を入れることができる。また、開口４１３ａを介して、試料保持体１５１内部の流路４０８ｃ内に配置された試料４１４に集束した電子線３２０を照射・走査することができるとともに、この電子線３２０により発生した反射電子、あるいは、二次電子を反射電子検出器３０６、あるいは、二次電子検出器３０７で検出できる。これにより、試料４１４の走査電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）を得ることができる。このような構成とすることにより、液体を含む試料を観察・検査することができる。
【実施例６】
【００４６】
本実施例の構成は、実施例５の場合と類似である。ただし、試料保持体１５１の薄膜部分に、格子構造を配置した点が異なる。このような構造とすることにより、より薄い薄膜を用いることができる。
【００４７】
本試料保持体の形成方法は、次の通りである。実施例２と同様な工程により、保持体キャップ４０２を形成する（図１３参照）。また、保持体ベース４０１を形成する（図１４参照）。最後に保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２を接着する（図１４参照）。
【００４８】
このような構成とすることにより、より薄い薄膜を用いた保持体を形成できる。これにより、液体を含む試料を、高い分解能で観察・検査することができる。
【実施例７】
【００４９】
本実施例は、基本的に実施例５と同様である。ただし、複数の入口４０８ａ、出口４０８ｂ、流路４０８ｃ、試料保持空間４０８ｄを、同一の試料保持体１５２の上に形成した点が異なる (図１５参照)。ただし、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１５（ｃ）はＢ−Ｂ’断面、図１５（ｄ）はＣ−Ｃ’断面である。試料保持体の構成方法は、実施例６の場合と同様であるが、その概略を図１６に示す。また、図１７に、上記セルに試料を導入するためのパイプ４２２を接続する際の概略を示す。このような構成とすることにより、複数の試料を効率よく観察・検査できる。
【実施例８】
【００５０】
本実施例は、実施例５と類似である。ただし、電子線を上から下向きに照射できるようにした点が異なる（図１８参照）。このような構成とすることにより、電子線鏡筒内部にゴミが入るのを低減できる。
【実施例９】
【００５１】
図１９に、本実施例の試料保持体１５３の概略を示す。図１９（ａ）は、試料保持体１５３を上から見た図であるが、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１９（ｃ）はＢ−Ｂ’断面である。本試料保持体１５３は、実施例５と類似な方法で構成する。ただし、入口４０８ａ、出口４０８ｂの他に、引出口４０８ｅを設けた点が異なる。また、流路４０８ｃの他に、分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１、引出路４０８ｆを設けた。ここで、分岐路（流路）の深さ（膜４１１に垂直方向の幅）を流路４０８ｃよりも浅くした点が特徴的である。
【００５２】
特に、膜４１１部分直下の観察部４５５の厚さ、すなわち、膜４１１に垂直方向の幅を１０ｎｍ〜２０μｍ（試料に含まれた構成物の大きさの１．１〜１．２倍にすると特によい）にする。これにより、液体成分を含む試料を試料保持体１５３内部に導入する際に、観察・検査対象となる構造物が膜４１１に近接することとなるので、膜４１１と該構造物との間に介在する液体成分等によって電子線が散乱される度合いを小さくすることができる。これにより、観察領域内部全域で良好な走査電子顕微鏡像を得ることができる。なお、試料に大気が含まれる場合でも同様である。
【００５３】
次に、膜４１１部分直下の観察部４５５の深さ、すなわち、膜４１１に垂直方向の分岐路（流路）４３０、４３１の幅を１０ｎｍ〜５μｍとする。これにより、液体成分を含む試料を試料保持体１５３内部に導入する際に、試料保持体１５３内部における電子線の経路が短くなるために、液体や気体による電子線の散乱を少なくすることができる。これにより、観察領域内部全域で良好な走査電子顕微鏡像を得ることができる。
【実施例１０】
【００５４】
図２０に、本実施例の試料保持体１５４の断面を示す。本試料保持体の構造は、実施例９の場合と類似であるが、分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１の一部の深さ（膜４１１に垂直方向の幅）が連続的に変化している点が異なる。また、このような連続的な深さ制御を行うために、保持体ベース４０３をＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を用いて構成する。
【００５５】
このような構成とすることにより、液体を含む試料中の構造物をスムースに観察部に導くことができる。また、特に観察部直下において連続的に深さを変化させることにより、大きさの異なる構造物を異なる位置に配置できる。これによって、観察・検査を容易にすることができる。
【実施例１１】
【００５６】
本実施例の試料保持体１５５は、実施例９と同様である。ただし、流路４０８ｃに接続されている断面積の小さな分岐路（流路）４３０に、図２１に示すように、フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄをそれぞれ設けた点が異なる。これらのフィルターとして、図２１に示す突起物（円柱）４１５を設けた。フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄで、それぞれ突起物の間隔が異なるフィルターを採用する。
【００５７】
このような構成とすることにより、観察部４５５に大きさの異なる構造物を導くことができる。この結果、大きさの異なる構造物を選択的に観察・検査することができる。なお、突起物としては、円柱形状のものの他に突起（凸部）を配置することもできる。また、ボール（球体）を配置した構造にすることもできる。
【実施例１２】
【００５８】
本実施例の試料保持体１５６は、実施例１１と同様である。ただし、分岐路（流路）４３０の観察部４５５と引出路４０８ｆとの間に位置する部分に、４６２ａ〜４６２ｄとは異なるフィルター４６３ａ、４６３ｂ、４６３ｃ、４６３ｄをそれぞれ設置した点が異なる（図２２参照）。これらのフィルターは、実施例１１と同様に突起で構成する。ただし、４６３ａ−ｄを、上記フィルター４６２ａ−ｄよりも間隔が狭い突起で構成した点が特徴的である。
【００５９】
本実施例の動作は、次のとおりである。最初に、実施例１１と同様に、入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入し、流路４０８ｃを試料で満たす。次に、引き口４０８ｅを減圧し、観察部４５５に連通する分岐路（流路）４３０に試料を満たす。この際、フィルター４６２により、大きさの異なる構造物がそれぞれの観察部４５５の下に入る。
【００６０】
次に、入口４０８ａ、出口４０８ｂ、引き口４０８ｅの圧力をほぼ同等にした上で、出口４０８ｂから試料を排出する。この際、観察部４５５に試料が残り、かつ、流路４０８ｃから試料がなくなるようにする。この状態で引き口４０８ｅを減圧することにより、フィルター４６３を介して液体成分のみを分岐路（流路）４３０及び引出路４０８ｆを通じて引き口４０８ｅから排出することができる。これにより、観察部４５５には、液体成分のない構造物だけを選択的に残すことができる。
【００６１】
膜４１１に入射した電子線３２０は、試料保持体１５２内部に液体が有る場合、液体により散乱される。これに対し、本実施例では液体を選択的に排除し構造物だけを観察部４５５に配置することができるために、液体による散乱をなくすことができる。このため電子線３２０の散乱が少なくなるので、観察・検査時の分解能を向上することができる。
【実施例１３】
【００６２】
本実施例は、試料保持体１５１を、真空チャンバー３０８内部に入れた（図２３参照）。また、試料保持体１５１を移動するためのステージ（支持手段）３１３を設置する。さらには、試料保持体１５１は、真空チャンバー３０８に入れる前に入口３０８ａと出口３０８ｂを封止する。
【００６３】
このような構造とすることにより、試料３１５を簡単に傾斜して観察・検査できる（図２４参照）。
【実施例１４】
【００６４】
本実施例は、実施例７と類似である。ただし、試料保持体１５７の一部分に寸法の基準を寸法指標として示す指標パターン１８０を形成した点が異なる。
【００６５】
本実施例による試料保持体１５７の構成を、図２５に示す。試料保持体１５７の表面であって、各観察部４５５の近傍に、長さの標準パターン（指標パターン）１８０を形成する。長さの標準パターンの例を、図２６に示す。間隔や周期の異なるラインアンドスペースなどから成る。
試料観察・検査の際に、このような長さ標準の画像を取得し、試料中の構造物の画像と比較・参照することにより、試料中の構造物の正確な寸法がわかる。
【実施例１５】
【００６６】
本実施例は、実施例４と類似である。ただし、試料３１５に前処理を行い、試料へ蛍光マーカーを付加した点、および、検出器に蛍光検出器３２５を付加した点が異なる（図２７参照）。具体的には、蛍光マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。
【００６７】
試料に集束電子線を照射した際に、上記蛍光マーカーはカソードルミネッセンスにより発光する。これにより発生した光は、蛍光検出器３２５で検出される。本実施例では観察・検査の際に、最初、反射電子あるいは二次電子を検出して電子線３２０のフォーカス・スティグマなどの調整を行った上で、蛍光検出器３２５を用いて蛍光する場所を特定する。
【００６８】
これにより、目的とするタンパク質あるいはその複合体がどの位置にあるのかを知ることができる。その後、再び反射電子あるいは二次電子を検出することにより、蛍光部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例１６】
【００６９】
本実施例は、実施例１５と類似である。ただし、前処理において、金属のマーカー付加処理を行った点が異なる。具体的には、金マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。このとき、直径１０ｎｍ〜５０ｎｍの金粒子をマーカーとして用いる。
【００７０】
試料に集束電子線を照射した際に、上記金属マーカーは生体部分よりも原子量が大きいために、反射電子像として明瞭に観察・検査することができる。これにより、目的とするタンパク質あるいはその複合体がどの位置にあるのかを知ることができる。また、その近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例１７】
【００７１】
図２８に、本実施例に用いた試料保持体１６０の構造を示す。ただし、図２８（ａ）は試料保持体１６０を上から見た図であるが、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＡ−Ａ’断面である。試料の入口４０８ａ、出口４０８ｂ、流路４０８ｃ、分岐路（流路）４３０、４３１、観察部（試料保持空間）４５５を設けた。これらの入口４０８ａと出口４０８ｂには、実施例７と同様に試料の供給と排出用のパイプ４２２を接続することができる。入口４０８ａと出口４０８ｂの間には、流路４０８ｃを設けた。試料は入口４０８ａより注入され、流路４０８ｃを通って出口４０８ｂより抽出される。
【００７２】
流路４０８ｃから分岐する複数の分岐路（流路）４３０を設け、各分岐路（流路）４３０、４３１は観察部４５５に連通する。各観察部４５５は、電子線を透過する対向配置された２つの膜の間隙部から構成される（図２８（ｂ））。これにより、各観察部４５５内に導入された試料は、一方の膜を介して電子線が照射される。また、試料を透過した透過電子線は、他方の膜を介してセル外に到達する。この観察部４５５を用いて、その内部に配置された試料の走査型透過電子顕微鏡観察・検査、あるいは、透過電子顕微鏡観察・検査ができる。
【００７３】
本セルの作成方法を記載する（図２９参照）。樹脂４９１と樹脂４９２に、それぞれ射出整形技術やナノインプリント技術を用いて、流路、分岐路（流路）、および観察部をそれぞれ設けた（図２９（ａ））。樹脂４９１と樹脂４９２の接着面に、それぞれスプレーで接着剤４９３、４９４を塗布し、それぞれの樹脂４９１、４９２に膜４９５、４９６を接着する（図２９（ｂ））。２枚の膜４９５、４９６が薄い隙間をもって接着できるように、一方の膜４９６に接着剤４９７を塗布した後、双方の膜４９５、４９６を接着する。接着剤はメタルマスク４９８を用いることにより、必要な部分のみ塗布する（図２９（ｃ））。接着剤の分量、粘性、接着時の圧力を制御することにより、膜間の隙間を制御することができる（図２９（ｄ））。あるいは、２枚の膜４９５、４９６間にスペーサーを入れて、隙間を制御することもできる。これらの接着を行った後、余分な膜をカットする。さらに別のメタルマスク４９９とイオンビーム５００を用いて、流路の中心付近にある膜を除去する（図２９（ｅ））。流路のキャップになる部分５０１を射出整形、あるいは、ナノインプリントで形成した後、スプレーで接着剤５０２を塗布した上で樹脂４９１と接着する（図２９（ｆ））。これらの工程により、試料保持体１６０を形成する。
【００７４】
走査透過電子像を観察・検査するための全体構成を、図３０に示す。電子源３０１、コンデンサーレンズ３０２、対物レンズ３０３、走査ユニット３０４よりなる電子線鏡筒３０５、真空チャンバー３０８、上部電子線検出器５０３、軸上電子線検出器５０４、軸外電子線検出器５０６、試料保持体１６０、試料保持体１６０を支持するためのステージ（支持手段）５０７より成る。
【００７５】
本構造を用いることにより、試料保持体１６０の観察部４５５内部の試料に集束した電子線３２０を照射・走査することができるとともに、同電子線３２０により発生した反射電子、あるいは、２次電子を上部電子線検出器５０３で検出できる。これにより、試料の走査電子顕微鏡像を得ることができる。また、同時に軸上電子線検出器５０４と軸外電子線検出器５０５を用いることにより、走査透過型電子線顕微鏡像を得ることができる。
【００７６】
さらに、膜４９５、４９６のサポートとして、実施例２と類似な格子構造を配置したものを形成する。この場合、膜の外周を小さくできるために、より薄い膜を用いることができる。これにより、さらに分解能を向上することができる。
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオンを用いて観察をすることもできる。特に、ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜の劣化が少ない観察を行うことができる。この場合、軸上電子線検出器５０４、軸外電子線検出器５０６のかわりに、それぞれ軸上イオン検出器と軸外イオン検出器を用いる。
【実施例１８】
【００７７】
本実施例の試料保持体１６１は、実施例１７と同様である。ただし、実施例９と同様に、流路４０８ｃに連通する入口４０８ａ、出口４０８ｂに加えて、引き口４０８ｅ、引出路４０８ｆを付加した点が異なる。
【００７８】
本実施例の概略構成を、図３１に示す。図３１（ａ）は試料保持体１６１を上から見た図である。入口４０８ａから出口４０８ｂに至る流路４０８ｃに、断面積の小さな分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１が接続されている。これらの分岐路（流路）４３０、４３１は、観察部４５５を通って引出口４０８ｅにつながる引出路４０８ｆに接続されている。入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入することにより、流路４０８ｃには試料が入る。分岐路（流路）４３０、４３１にも通常毛細管現象で試料が入るが、分岐路（流路）４３０、４３１の断面積が著しく小さな場合では、十分な量の試料が観察部４５５に導入されない場合がある。これに対し、本実施例では、引出口４０８ｅの圧力を入口４０８ａ及び出口４０８ｂに対して低くすることにより、分岐路（流路）４３０、４３１を介して観察部４５５に十分な量の試料を入れることができる。
【００７９】
このような構成とすることにより、断面積の小さな分岐路（流路）４３０、４３１を介して観察部４５５に試料を導入することができるので、小さな構造物を観察・検査することができる。
【実施例１９】
【００８０】
本実施例の試料保持体１６２は、実施例１８と同様である。ただし、構成する材料をシリコン系とした点が異なる。具体的な構成を、図３２に示す。図３２（ａ）は、上から見た図であり、図３２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面である。
【００８１】
本試料保持体の形成方法を、図３３を用いて示す。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、CVD法を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する。次に、その片面にCVD法を用いて酸化シリコン膜膜２３１を形成する（図３３（ａ））。次に、窒化シリコン膜のみを形成した側に、フォトレジストとリソグラフィーで形成したマスクとドライエッチングを用いて、窒化シリコン膜２１２をパターン加工する。この窒化シリコン膜のパターンをマスクとして、TMAHを用いてウェットエッチングにより、シリコン基板２０１を途中までエッチングする（図３３（ｂ））。その後、酸化シリコン膜２３１を形成した側に、同様にフォトレジストとリソグラフィーを用いたマスクを用いて酸化シリコン膜２３１を部分的に加工した後、あらたなフォトレジストのマスクを用いて窒化シリコン膜２１１をエッチングする。これにより、図３３（ｃ）の形状を形成する。そして、窒化シリコン膜２１２だけの面と酸化シリコン膜２３１を形成した面の両側を、TMAHを用いてシリコン基板２０１のエッチングを行い、図３３（ｄ）の構造を得る。最後に、このようにして形成した構造を２つ準備し、互いに酸化シリコン膜２３１を形成した面をあわせて接着することにより、試料保持体１６２を完成する（図３３（ｅ））。
【００８２】
なお、対向する２枚の試料保持膜の間隔は、１ｎｍから１μｍの間になるように制御する。１μｍより厚いと試料保持膜による電子線の散乱が大きくなり分解能が大きく劣化し、また、１ｎｍより薄いと試料が膜の間に入らないためである。
【００８３】
このようにシリコン系の材料を用いて試料保持体を形成したため、形成の工程を単純化できる。
【実施例２０】
【００８４】
本実施例は、実施例１９と同様である。ただし、流路４０８ｃに接続されている断面積の小さな分岐路（流路）４３０に、図３４に示すように、フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄをそれぞれ設けた点が異なる。これらのフィルターは、図３４に示す突起物４１５で構成する。フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄで、それぞれ突起物の間隔が異なるフィルターを採用する。
【００８５】
このような構成とすることにより、観察部４５５に大きさの異なる構造物を導くことができる。この結果、大きさの異なる構造物を選択的に観察・検査することができる。
【実施例２１】
【００８６】
本実施例の試料保持体１６３は、実施例２０と同様である。ただし、観察部４５５と引出路４０８ｅとの間にフィルター４６２とは別のフィルター４６３ａ、４６３ｂ、４６３ｃ、４６３ｄをそれぞれ設置した点が異なる（図３５参照）。これらのフィルター４６３は、実施例４０と同様に突起４１５で構成する。ただし、フィルター４６３を、上記フィルター４６２よりも間隔が狭い突起で構成した点が特徴的である。
【００８７】
本実施例の動作は、次のとおりである。最初に、実施例４０と同様に、入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入し、流路４０８ｃを試料で満たす。次に、引き口４０８ｅを減圧し、観察部４５５に連通する分岐路（流路）４３０に試料を満たす。この際、フィルター４６２により、大きさの異なる構造物がそれぞれの観察部４５５の下に入る。
【００８８】
次に、入口４０８ａ、出口４０８ｂ、引出口４０８ｅの圧力をほぼ同等にした上で、出口４０８ｂから試料を排出する。この際、観察部４５５に試料が残り、かつ、流路４０８ｃから試料がなくなるようにする。この状態で引出口４０８ｅを減圧することにより、フィルター４６３を介して液体成分のみを引出路４０８ｆを通じて引出口４０８ｅから排出することができる。これにより、観察部４５５には、液体成分のない構造物だけを選択的に残すことができる。
【００８９】
膜４１１に入射した電子線３２０は、試料保持体１６３内部に液体が有る場合、液体により散乱される。これに対し、本実施例では液体を選択的に排除し構造物だけを観察部４５５に配置することができるために、液体による散乱をなくすことができる。このため電子線３２０の散乱が少なくなるので、観察・検査時の分解能を向上することができる。
【実施例２２】
【００９０】
本実施例は、実施例１７と類似である。ただし、試料を透過した電子を結像するための結像レンズ３３０を付加した点が異なる。（図３６参照）。
【００９１】
このような構成とすることにより、通常の透過型電子顕微鏡像を得ることができる。このため、通常の透過電子顕微鏡で取得した画像と比較をしやすい。なお、図中の３３１は、高感度電子線カメラである。
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオンを用いて観察をすることもできる。特に、ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜の劣化が少ない観察を行うことができる。この場合、高感度電子線カメラ３３１のかわりに、高感度イオンカメラを用いる。
【実施例２３】
【００９２】
本実施例は、実施例１７と類似である。ただし、前処理の最初に試料への蛍光マーカー付加処理を行った点、および、検出器に蛍光検出器３２５を付加した点が異なる（図３７参照）。具体的には、蛍光マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。
【００９３】
試料に集束電子線を照射した際に、上記蛍光マーカーはカソードルミネッセンスを起こす。これにより発生した光は、蛍光検出器３２５で検出される。本実施例では観察・検査の際に、最初、透過電子を検出して電子線３２０のフォーカス・スティグマなどの調整を行った上で、蛍光検出器３２５を用いて蛍光する場所を特定し、最後に再び透過電子検出器を用いて透過電子像を取得する。このような工程とすることにより、どの部位が蛍光しているかがわかるため、目的としているタンパク質やその複合体がある位置を特定できる。また、透過電子観察・検査を行うことにより、これらの部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例２４】
【００９４】
本実施例は、実施例２３と類似である。ただし、前処理の最初に試料への金属のマーカー付加処理を行った点が異なる。具体的には、金マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。このとき、直径１０ｎｍ〜５０ｎｍの金粒子をマーカーとして用いた。
【００９５】
試料に集束電子線を照射した際に、上記金属マーカーは生体部分よりも原子量が大きいために、透過電子像として明瞭に観察・検査することができる。マーカーを用いることにより、目的としているタンパク質やその複合体がある位置を特定できる。また、透過電子観察・検査を行うことにより、これらの部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例２５】
【００９６】
本実施例の試料保持体は、試料と薬品をセル内で混合できるように、同一の流路４０８ｃに連通する複数の入口４０８ａが設けられ、それぞれの流路４０８ｃ内で試料と薬液とが混合できるように構成されている点が異なる（図３８参照）。
【００９７】
このような構成とすることにより、セル上で試料と薬品の混合を行うことができる。
【００９８】
この混合により生じた物質を、流路４３０を通して試料保持空間４５５に導入する。試料保持空間４５５の周囲の構造は、実施例５あるいは実施例１７のようになっている。セルを走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡の試料室に設置する。セルの試料保持空間に存在する該物質に電子線を照射させ、これにより発生する二次的信号、もしくは透過電子を検出して試料の情報を取得することができる。
【００９９】
本実施例では、試料と一つの薬品を混合する構成としたが、試料と複数の薬品を混合できる構成も可能である。また、流路にディレイ等を配置することにより、薬液の混合タイミングを制御できる。
【実施例２６】
【０１００】
本実施例は、実施例２５と類似である。ただし、薬液と試料の混合過程を観察・検査できるように、薬液と試料が混合される位置の近傍を直接観察・検査できるようにした点が異なる（図３９参照）。また、全体をシリコン系の材料で構成している。このような構造とすることにより、薬液と試料が反応する過程を高分解能で計測できる。
【０１０１】
このように、本発明における試料保持体は、枠状部材１０２ａ，１５０ａの開口１０２ｂ，１５０ｂが膜１０１，１５０ｃにより覆われており、該膜の第１の面に試料３１５を保持するための試料保持体であって、該膜の厚みＤと、該膜において該枠状部材の開口を覆っている部分の周囲長Ｌとの関係が、Ｌ／Ｄ＜２０００００であることを特徴としている。
【０１０２】
また、本発明における試料保持体は、枠状部材１０２ａ，１５０の開口１０２ｂ，１５０ｂに格子１１１が形成され、少なくとも該格子の開口部１１１ｂが膜１０１，１５０ｃにより覆われており、該膜の第１の面に試料３１５を保持するための試料保持体であって、該膜の厚みＤと、該膜において該格子の開口部を覆っている部分の周囲長Ｌとの関係が、Ｌ／Ｄ＜２０００００であることを特徴としている。
【０１０３】
この場合、前記膜の厚みを、１ｎｍ以上１００ｎｍ未満とすることができる。さらに、前記膜の厚みを、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満とすることができる。また、前記膜を、窒化シリコンで形成することができる。
【０１０４】
さらに、上記試料保持体において、前記膜の第１の面を、探針を備えるマニピュレータ（図示せず）により外部からアクセス可能に開放することができる。
【０１０５】
そして、上記試料保持体を構成部材として２つ配置して互いに対向させ、その間に試料を保持することができる。
【０１０６】
また、上記試料保持体と、該試料保持体に対向して配置されたベースとを用意し、該試料保持体と該ベースとの間に試料保持空間を形成して、該試料保持空間に試料を供給する為の流路を設け、該流路を介して外部から試料を該試料保持空間に供給することが可能である。
【０１０７】
この場合、前記流路及び前記試料保持空間のうちの少なくとも一方に、試料中の構成物を分別するフィルター構造を備えることができる。
【０１０８】
また、上記試料保持体を２つ配置して互いに対向させ、その間に試料保持空間を形成し、該試料保持空間に試料を供給する為の流路を設け、該流路を介して外部から試料を該試料保持空間に供給することが可能である。
【０１０９】
この場合にも、前記流路及び前記試料保持空間のうちの少なくとも一方に、試料中の構成物を分別するフィルター構造を備えることができる。
【０１１０】
前記フィルター構造は、試料中の構成物の大きさを分別する機能を備えることができる。さらに、前記フィルター構造は、段差部、傾斜部、幅の長さが特定された部分、柱部、試料中の特定構成物を吸着するための吸着機能を有する部分のうちの少なくとも一つを具備することができる。
【０１１１】
そして、前記試料保持空間に、試料の少なくとも一部分を引き出すための引出路を接続することができる。
【０１１２】
また、互いに対向配置されている前記膜の間隔、若しくは前記膜と前記ベースとの間隔を、０．０１μｍ以上１μｍ以下とすることができる。
【０１１３】
本発明における観察・検査方法は、上記何れかの試料保持体における前記膜の第１の面に保持された試料に、該膜の第２の面を介して一次線を照射し、これにより試料の観察又は検査を行うことを特徴としている。
【０１１４】
この場合、前記膜の第２の面に接する雰囲気を減圧した状態で、前記一次線を照射することができる。
【０１１５】
さらに、前記膜の第１の面を開放し、前記試料保持体の外部から試料に対して、探針を備えるマニピュレータ（図示せず）によりアクセス可能とすることができる。
【０１１６】
また、試料保持体の外側を減圧した状態で、該試料保持体に保持されている試料に一次線を照射し、これにより試料の観察又は検査を行うことができる。
【０１１７】
本発明における観察・検査装置は、上記何れかの試料保持体を支持するための支持手段と、該試料保持体の前記膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射に応じて該試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを有することを特徴としている。
【０１１８】
また、本発明における観察・検査装置は、上記何れかの試料保持体を支持するための支持手段と、該試料保持体の前記膜の第２の面に接する雰囲気を減圧する真空室と、該真空室に接続され、該膜の第１の面に保持された試料に該膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射に応じて該試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを有することを特徴としている。
【０１１９】
ここで、前記一次線を電子線もしくはイオン線とし、前記二次的信号を、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つとすることができる。
【０１２０】
また、本発明の観察・検査装置では、支持手段に支持された試料保持体の前記膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段を備えるとともに、前記一次線の照射により前記試料から発生する二次的信号又は該試料を透過した透過信号を検出して試料の情報を得ることもできる。
【０１２１】
そして、支持手段に支持された試料保持体の前記膜の試料に対面していない側に接する雰囲気を減圧する真空室と、該真空室に接続され該膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段とを備えるとともに、該照射により該試料から発生する二次的信号又は該試料を透過した透過信号を検出して試料の情報を得ることもできる。
【０１２２】
ここで、前記一次線を電子線、もしくはイオン線とし、前記二次的信号を、二次電子、反射電子、もしくは蛍光とすることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１・・・試料保持膜
１０２・・・試料保持体
１０２ａ・・・枠状部材
１０２ｂ・・・開口
１０３、１０４・・・Ｏリング
１０５、１０６・・・ケース
１０７、１０８・・・空間
１１０・・・周囲
１１１・・・格子
１１１ｂ・・・開口部
１１２・・・周囲
１３０・・・シャーレ
１５０・・・試料保持体（単純）
１５０ａ・・・枠状部材
１５０ｂ・・・開口
１５０ｃ・・・試料保持膜
１５１・・・試料保持体（流路付，格子付も含む）
１５２・・・試料保持体（複数流路）
１５３・・・試料保持体（引出路付）
１５４・・・試料保持体（引出路付，樹脂）
１５５・・・試料保持体（フィルター）
１５６・・・試料保持体（ダブルフィルター）
１５７・・・試料保持体（寸法標準付）
１６０・・・試料保持体（TEM用樹脂）
１６１・・・試料保持体（TEM用樹脂 引出路）
１６２・・・試料保持体（TEM用Si系 引出路）
１８０・・・長さの標準パターン
２０１・・・シリコン基板
２０２・・・ＳＯＩ（シリコンオンインシュレーター）ウェハ
２０３、２０４・・・シリコン
２１１、２１２・・・窒化シリコン膜
２２１、２２２、２２３・・・レジストパターン
２３１、２３２・・・酸化シリコン膜
３０１・・・電子源
３０２・・・コンデンサーレンズ
３０３・・・対物レンズ
３０４・・・走査ユニット
３０５・・・電子線鏡筒
３０６・・・反射電子検出器
３０７・・・２次電子検出器
３０８・・・真空チャンバー
３０９・・・試料移動機構
３１０、３１１・・・Ｏリング
３１３・・・ステージ
３１５・・・試料
３２０・・・電子線
３２５・・・蛍光検出器
３３０・・・結像レンズ
３３１・・・高感度電子線カメラ
４０１・・・保持体ベース
４０２・・・保持体キャップ
４０３・・・保持体ベース（PDMS製）
４０８ａ・・・入口
４０８ｂ・・・出口
４０８ｃ・・・流路
４０８ｄ・・・試料保持空間
４０８ｅ・・・引出口
４０８ｆ・・・引出路（流路）
４１１・・・膜
４１３ａ・・・開口
４１４・・・試料
４１５・・・突起物（円柱）
４２２、４２２ａ、４２２ｂ・・・パイプ
４３０、４３１・・・分岐路（流路）
４５５・・・観察部
４６２ａ，４６２ｂ，４６２ｃ，４６２ｄ・・・フィルター
４６３ａ，４６３ｂ，４６３ｃ，４６３ｄ・・・フィルター
４９１、４９２・・・樹脂
４９３，４９４・・・接着剤
４９５，４９６・・・膜
４９７・・・接着剤
４９８、４９９・・・メタルマスク
５００・・・イオンビーム
５０１・・・流路のキャップになる部分
５０２・・・接着剤
５０３・・・上部電子線検出器
５０４・・・軸上電子線検出器
５０６・・・軸外電子線検出器
５０７・・・ステージ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子線やイオンビームを用いた試料の観察・検査において、水分などの液体成分を含む試料を高分解能で観察・検査することのできる試料保持体及び試料検査装置並びに試料検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査型電子顕微鏡（以下、「ＳＥＭ」という）の構成を備える試料検査装置では、観察・検査対象とされる試料は、真空引きにより減圧された試料室内に配置される。そして、このように減圧雰囲気の試料室内に配置された試料に電子線が照射され、当該照射により試料から発生する反射電子（後方散乱電子）や二次電子等の二次的信号が検出される。
【０００３】
また、透過型電子顕微鏡（以下、「ＴＥＭ」という）、あるいは、走査型透過電子顕微鏡（以下、「ＳＴＥＭという」）の構成を備える試料観察・検査装置でも、観察・検査対象とされる試料は、真空引きにより減圧された試料室内に配置される。ＴＥＭやＳＴＥＭの場合には、試料室内に配置された試料に電子線が照射され、当該試料を透過した透過電子線が検出されることとなる。
【０００４】
このような試料観察・検査装置を用いた試料観察・検査においては、試料室内において試料が減圧雰囲気に晒されることとなる。従って、水分を含有する試料が観察・検査対象であるときには、減圧雰囲気とされた試料室内に試料をそのまま配置すると、試料から水分が蒸発してしまう。この場合には、水分が含まれた状態での試料の観察・検査に支障をきたすこととなる。
【０００５】
このように試料が減圧雰囲気に晒されることなくＳＥＭを用いて試料観察・検査を行う例の一つとして、電子線を透過しかつ気体を透過しない膜を用いて常圧雰囲気と真空雰囲気を分けて、かつ、常圧雰囲気側に試料を配置する方法が示されている（特許文献１、２参照）。
【０００６】
ここでは、観察・検査を行う際に、真空雰囲気側から当該膜を介して常圧雰囲気側に配置された試料に電子線が照射される。電子線が照射された試料からは反射電子が発生し、この反射電子は当該膜を通過して、真空雰囲気側に設けられた反射電子検出器によって検出される。これにより、ＳＥＭによる像（ＳＥＭ像）が取得されることとなる。
【０００７】
また、電子線が透過する一対の膜を備えるセル構造（試料ホルダ）をＴＥＭの試料室内に設置し、当該セル構造内に試料を配置して電子線を試料に照射し、試料を透過した透過電子線を検出する例は、特許文献３及び特許文献４に記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２３７１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３７１２号公報
【特許文献３】特開昭４７−２４９６１号公報
【特許文献４】特開平６−３１８４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来のＳＥＭ用試料保持体においては、特許文献１および特許文献２で薄膜を利用し液体を含む試料を観察・検査しているが、膜厚は１０ｎｍ以上であり、撮像に二次電子を用いることは困難で反射電子（後方散乱電子）を用いている。このため、分解能を向上することはできなかった。
【００１０】
一方、従来のＴＥＭ用試料保持体は、カーボンフィルムとメッシュを使用していた。この場合、試料をある程度減圧をした環境に配置するならば良いが、１気圧の耐性を得ることは容易でなかった。また、試料保持体を完全に手作業で組み立てるため、手間がかかるので大量の試料には対応できない。手作業で組み立てるため、カーボンフィルム間の間隔を狭めることは困難であり、分解能が低下するという問題もあった。
【００１１】
ＳＥＭやＴＥＭに共通の問題点として、試料をフィルターに通す、あるいは、試料に薬液を混合する場合には、１ｍｌ以上の試料が必要であった。
【００１２】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、ＭＥＭＳ工程やナノインプリント工程を用いて形成するため、大量に保持体を形成できる試料保持体、同保持体を用いた試料観察・検査方法、及び、試料観察・検査装置を提供することを目的とする。この場合、ＳＥＭ用では、厚さ１０ｎｍ未満の薄い薄膜を用いたときに、２次電子を検出することが可能となり、より高分解能の観察・検査を実現できる。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に基く試料保持体は、開口が形成された本体部と、該開口を覆う試料保持膜とを備える試料保持体であって、支持手段への接触により支持された状態で、該試料保持体の試料保持膜における開放された第１の面に保持された試料に、該試料保持膜において真空雰囲気に接する第２の面側から、該試料保持膜を介して、試料観察又は検査のための一次線が照射可能であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に基く試料検査装置は、前記試料保持体を用いて試料の観察又は検査を行う試料検査装置であって、前記試料保持体が載置される載置手段と、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に保持された試料に、該試料保持膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に基く試料検査方法は、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に試料を配置し、該試料に該試料保持膜を介して一次線を照射し、この一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、前記膜を、窒化シリコンを含むMEMSプロセスで形成すること、あるいは、ナノインプリントプロセスで形成することにより、微細加工が可能なため、試料に薬液を混合するなどする場合に試料の量を少なくできる。さらには、MEMSプロセス、あるいは、ナノインプリントプロセスを利用することにより、試料保持体を大量生産できる。
【００１７】
また、前記膜の第１の面を開放し、前記試料保持体の外部から試料に対して、マニピュレータによりアクセス可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の試料保持体、および、これを用いた耐圧実験を行う構成を示す図である。
【図２】実施例１の試料保持体の構成を示す図である。
【図３】実施例１の格子を有する試料保持体の構成を示す図である
【図４】実施例１の試料保持体の耐圧を示す図である。
【図５】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図６】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図７】実施例２の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図８】実施例３の全体構成を説明する図である。
【図９】実施例４の全体構成を説明する図である。
【図１０】実施例５の試料保持体の構成を示す図である。
【図１１】実施例５の試料保持体にパイプを接続する状態を示す図である。
【図１２】実施例５の全体構成を説明する図である。
【図１３】実施例６の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１４】実施例６の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１５】実施例７の試料保持体の構成を示す図である。
【図１６】実施例７の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図１７】実施例７の試料保持体にパイプを接続する状態を示す図である。
【図１８】実施例８の全体構成を説明する図である。
【図１９】実施例９の試料保持体の構成を示す図である。
【図２０】実施例１０の試料保持体の構成を示す図である。
【図２１】実施例１１の試料保持体の構成を示す図である。
【図２２】実施例１２の試料保持体の構成を示す図である。
【図２３】実施例１３の全体構成を説明する図である。
【図２４】実施例１３のステージ傾斜時の全体構成を説明する図である。
【図２５】実施例１４の試料保持体の構成を示す図である。
【図２６】実施例１４の長さの標準パターンの例を示す図である。
【図２７】実施例１５の全体構成を説明する図である。
【図２８】実施例１７の試料保持体の構成を示す図である。
【図２９】実施例１７の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図３０】実施例１７の全体構成を説明する図である。
【図３１】実施例１８の試料保持体の構成を示す図である。
【図３２】実施例１９の試料保持体の構成を示す図である。
【図３３】実施例１９の試料保持体の作製方法を説明する図である。
【図３４】実施例２０の試料保持体の構成を示す図である。
【図３５】実施例２１の試料保持体の構成を示す図である。
【図３６】実施例２２の全体構成を説明する図である。
【図３７】実施例２３の全体構成を説明する図である。
【図３８】実施例２５の試料保持体の構成を示す図である。
【図３９】実施例２６の試料保持体の構成を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明における各実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１に、本実施例における試料保持体、および、これを用いた耐圧実験を行う構成を示す。試料保持体１０２に形成されている試料保持膜１０１の第一の面に載置されることとなる試料（図示せず）は基本的に大気圧下（大気圧雰囲気）に置かれる。
【００２１】
一方、一次線（電子線やイオン線）は試料保持膜１０１を介して試料に照射されるので、試料保持膜１０１の第二の面に接する雰囲気は一次線を（散乱を防いで）通すために真空にすることが必要となる。その為、試料保持膜１０１は最低でも各面に接する雰囲気の差圧で１気圧の耐性が必要である。本発明では、余裕を持ち、２気圧の耐性が必要であるとし、その条件を見出した。
【００２２】
実験は、図１のように、試料保持体１０２の本体部となる枠状部材１０２ａと、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂを覆う試料保持膜１０１とを具備する試料保持体１０２を、Ｏリング１０３とＯリング１０４で挟み、さらにこれらＯリング１０３と１０４をケース１０５およびケース１０６で押さえ込む。これにより空間１０７と空間１０８の間で気体の流出入が無くなった。ここでは、空間１０８に接する試料保持膜１０２の面を、試料を保持（載置）する第一の面とした。したがって、空間１０８の気圧を上昇させ（空間１０７は大気圧）、試料保持膜１０１が破壊される圧力を測定する。この実験を様々な大きさの試料保持膜（厚みＤ［μｍ］、試料保持膜の試料保持体もしくは格子との境界での周囲長Ｌ［μｍ］がパラメータとなる）で行った。
【００２３】
ここで、Ｌの定義について説明する。図２は試料保持体１０２を空間１０７方向から見た図である。この図でＬは周囲１１０の周囲長となる。すなわち、試料保持膜１０１において、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂを覆っている部分の周囲１１０の長さが、周囲長Ｌである。
【００２４】
また、図３に示すように、枠状部材１０２ａの開口１０２ｂに、試料保持膜１０１の補強用に格子１１１がある場合、Ｌは周囲１１２の周囲長となる。すなわち、試料保持膜１０１において、格子１１１の開口部１１１ｂを覆っている部分の周囲の長さが、周囲長Ｌである。
【００２５】
実験の結果を図４に示す。この結果、膜の破壊強度とＬ／Ｄは線形の関係であり、２気圧の耐性のある条件はＬ／Ｄ＜２０００００であることが分かった。また、これとは逆に、空間１０８を大気圧として、空間１０７のほうに圧力をかけた場合、図４の結果よりも低い圧力で試料保持膜１０１が破壊されることが分かった。したがって、試料は、空間１０８に接する試料保持膜１０１の面に載置させた方が膜破壊の危険性を低減させることができる。
【００２６】
この実験結果より、Ｌ／Ｄ＜２０００００の場合、耐圧が２気圧以上あることがわかった。現実的なＬの最大値は、歩留まりなどを考えると２０ｍｍ程度であると考えられる。これに対応する最も薄いＤは、１００ｎｍである。これよりＤが厚いと急速に保護膜１０１による散乱が大きくなり、観察・検査の際の分解能が劣化する。このため、Ｄは１００ｎｍ未満とすることが望ましい。
【００２７】
一方、上記実験結果より、厚みが僅かＤ＝１０ｎｍであってもＬ＜２０００μｍ以下、Ｄ＝１ｎｍであってもＬ＜２００μｍであれば、試料保持膜１０１の第一の面に試料を大気圧下で載置して、第二の面を真空にしても試料保持膜１０１が破壊されないことがわかった。この状態で、第二の面から電子線を試料に照射させると、試料から発する二次電子も試料保持膜１０１を透過する（二次電子の平均工程は１０ｎｍ程度）ことととなり、第二の面に接する雰囲気（真空室）に置かれた二次電子検出器で二次電子を検出し、二次電子像を得ることができる。二次電子像は表面に敏感で、高分解能な像が得られることが知られており、本発明でもそれを確認することができる。このため、より望ましくは、Ｄは１０ｎｍ未満とするのが良い。ただし、Ｄを極端に薄くすると歩留まりが悪くなるために、１ｎｍ以上の厚さとすることが望ましい。
【００２８】
従来、厚い膜しか作れなかったので、二次電子像は不可能で後方散乱電子像を用いており、分解能は低かった。本発明では二次電子を利用できるために、高分解能で観察・検査することができる。また、ＭＥＭＳ工程を用いて形成するため、大量に保持体を形成できる。
【実施例２】
【００２９】
試料保持体の作り方を図５に示す。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する（図５（ａ））。次に、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成した後、本レジストパターンをマスクにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いて選択的に窒化シリコン膜２１１をエッチングする（図５（ｂ））。硫酸でレジストパターン２２１を除去した後、窒化シリコン膜２１１をマスクとしてＫＯＨ液を用いることにより、シリコン基板２０１をウェットエッチングする（図５（ｃ））。
本工程により、窒化シリコン膜２１２を有する試料保持体を形成することができる。
【００３０】
次に、薄膜の上に格子が形成された試料保持体の形成方法について説明する。両面をミラー研磨したＳＯＩ（シリコンオンインシュレーター）ウェハ２０２（図６（ａ））の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する（図６（ａ））。
【００３１】
次に、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成した後、本レジストパターンをマスクにＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）を用いて選択的に窒化シリコン膜２１１をエッチングする（図６（ｂ））。硫酸でレジストパターン２２１を除去した後、窒化シリコン膜２１１をマスクとしてＫＯＨ液を用いてシリコン基板２０３をウェットエッチングする。
【００３２】
そして、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いて、酸化シリコン膜２３１を選択的に除去する（図６（ｃ））。スプレーでレジストを塗布した後、リソグラフィーを用いて格子のパターンを形成する。このレジストパターン２２２をマスクとして、ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）によりシリコン２０４を選択的にエッチングする（図６（ｄ））。最後に硫酸を用いて、レジストパターン２２２を除去する。
【００３３】
これにより、格子パターンを形成することができる。格子を形成することにより保持膜の周囲長Ｌを小さくできるために、保持膜をより薄くすることができる。
【００３４】
また、格子の別の形成方法についても説明する。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、化学的気相成長法（ＣＶＤ）を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する。その後、片側の面に、ＣＶＤを用いて酸化シリコン膜２３２を形成する。（図７（a））酸化シリコン膜２３２上に、フォトレジストとリソグラフィーを用いて格子のレジストパターン２２３を形成する（図７（ｂ））。
【００３５】
レジストパターン２２３をマスクとして、ＢＨＦを用いたウェットエッチングで酸化シリコン２３２を選択的に除去し、格子パターンを形成する。硫酸を用いて、レジストを除去する（図７（ｃ））。反対側の面にレジストを塗布し、フォトレジストとリソグラフィーを用いてレジストパターン２２１を形成する。
【００３６】
これを用いて、格子がない試料保持体を形成したのと同様な方法で、シリコン２０１をエッチングする（図７（ｅ））。ただし、本工程においては、ＫＯＨのかわりに、酸化シリコンをエッチングしないＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液）を用いた。本工程を用いると、価格の高いＳＯＩウェハを使わずに格子を形成できる。
【実施例３】
【００３７】
図８に、本発明の一実施例である観察・検査装置の概略構成を示す。本実施例は、電子源３０１、コンデンサーレンズ３０２、対物レンズ３０３、走査ユニット３０４よりなる電子線鏡筒３０５、反射電子検出器３０６、２次電子検出器３０７、真空チャンバー３０８、試料移動機構３０９、及び実施例２に記載の試料保持体１５０より成る。試料保持体１５０はチャンバー３０８にＯリング（試料保持体１５０を支持するための支持手段）３１０、３１１を用いて接触しているため、チャンバー３０８内部を真空あるいは減圧状態にできる。
【００３８】
試料保持体１５０は、上述と同様に、開口１５０ｂが形成された枠状部材（本体部）１５０ａと、開口１５０ｂを覆う試料保持膜１５０ｃから構成されている。試料保持膜１５０ｃには、例えば液体を含む試料３１５が保持される。また、このような構成としているために、大気圧の試料３１５に、試料保持体１５０の試料保持膜１５０ｃを介して電子線３２０を照射した際に、試料３１５から発生する反射電子、および、二次電子を検出することができる。これにより、大気圧雰囲気に配置された試料３１５のＳＥＭ像を高分解能で得られる。
【００３９】
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオン線を用いて観察をすることもできる。特に、集束ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜１５０ｃの劣化が少ない観察を行うことができる。
【実施例４】
【００４０】
図９に、本発明の実施例の概略構成を示す。本実施例は、実施例８と類似である。ただし、試料保持体の配置方法が、実施例３ではＯリング３１０、３１１を用いて試料保持体の上下から固定していたのに対し、試料保持体１５０とチャンバー３０８の間にのみＯリング（支持手段）３１０を配置した点が異なる。また、液体を含む試料３１５がこぼれないように、まわりにシャーレ１３０を配置した点も異なる。これらの結果、チャンバー３０８内を減圧するため、Ｏリング３１０のみで真空を保持できる。これにより、簡単に試料保持体を固定できる。Ｏリング３１０の代わりにグリスを用いることもできる。以下の実施例においても、同様にグリスを用いることができる。
【実施例５】
【００４１】
本実施例の試料保持体１５１の構造を、図１０に示す。図１０（ａ）は保持体を上から見た図であるが、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１０（ｃ）はＢ−Ｂ’断面、図１０（ｄ）はＣ−Ｃ’断面である。試料保持体１５１は、保持体ベース４０１、保持体キャップ４０２より成る。また、図１０に示すように、保持体ベース４０１に入口４０８ａ、出口４０８ｂ、及び流路４０８ｃを設けた。保持体キャップ４０２には、開口４１３ａが形成されており、これにより膜４１１の一部が露出されている。膜４１１の開口４１３ａの下には、試料保持空間４０８ｄが位置している。
【００４２】
試料保持体１５１の形成方法は、実施例２の場合と類似である。保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２をそれぞれ独立に、実施例２と同様な方法で形成する。ただし、保持体ベース４０１を形成する際には、シリコンのエッチングを途中で停止し、流路４０８ｃの深さを制御する。このようにして形成した保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２を、図１０のように接着する。
【００４３】
図１１に示すように、試料保持体１５１の入口４０８ａと出口４０８ｂの双方にパイプを接続して、入口４０８ａに接続されたパイプ４２２ａを介して試料を試料保持体１５１の流路４０８ｃに供給する。流路４０８ｃの出口４０８ｂに接続されたパイプ４２２ｂから、試料が適宜排出される。
【００４４】
上記試料保持体を用いた観察・検査用装置全体の構成を、図１２に示す。基本的な構成は、実施例４の場合と同様である。ただし、シャーレはなく、液体を含む試料がこぼれないようにするために流路を用いている。
【００４５】
このような構造を用いることにより、試料保持体１５１に簡単に試料を入れることができる。また、開口４１３ａを介して、試料保持体１５１内部の流路４０８ｃ内に配置された試料４１４に集束した電子線３２０を照射・走査することができるとともに、この電子線３２０により発生した反射電子、あるいは、二次電子を反射電子検出器３０６、あるいは、二次電子検出器３０７で検出できる。これにより、試料４１４の走査電子顕微鏡像（ＳＥＭ像）を得ることができる。このような構成とすることにより、液体を含む試料を観察・検査することができる。
【実施例６】
【００４６】
本実施例の構成は、実施例５の場合と類似である。ただし、試料保持体１５１の薄膜部分に、格子構造を配置した点が異なる。このような構造とすることにより、より薄い薄膜を用いることができる。
【００４７】
本試料保持体の形成方法は、次の通りである。実施例２と同様な工程により、保持体キャップ４０２を形成する（図１３参照）。また、保持体ベース４０１を形成する（図１４参照）。最後に保持体ベース４０１と保持体キャップ４０２を接着する（図１４参照）。
【００４８】
このような構成とすることにより、より薄い薄膜を用いた保持体を形成できる。これにより、液体を含む試料を、高い分解能で観察・検査することができる。
【実施例７】
【００４９】
本実施例は、基本的に実施例５と同様である。ただし、複数の入口４０８ａ、出口４０８ｂ、流路４０８ｃ、試料保持空間４０８ｄを、同一の試料保持体１５２の上に形成した点が異なる (図１５参照)。ただし、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１５（ｃ）はＢ−Ｂ’断面、図１５（ｄ）はＣ−Ｃ’断面である。試料保持体の構成方法は、実施例６の場合と同様であるが、その概略を図１６に示す。また、図１７に、上記セルに試料を導入するためのパイプ４２２を接続する際の概略を示す。このような構成とすることにより、複数の試料を効率よく観察・検査できる。
【実施例８】
【００５０】
本実施例は、実施例５と類似である。ただし、電子線を上から下向きに照射できるようにした点が異なる（図１８参照）。このような構成とすることにより、電子線鏡筒内部にゴミが入るのを低減できる。
【実施例９】
【００５１】
図１９に、本実施例の試料保持体１５３の概略を示す。図１９（ａ）は、試料保持体１５３を上から見た図であるが、図１９（ｂ）は図１９（ａ）のＡ−Ａ’断面、図１９（ｃ）はＢ−Ｂ’断面である。本試料保持体１５３は、実施例５と類似な方法で構成する。ただし、入口４０８ａ、出口４０８ｂの他に、引出口４０８ｅを設けた点が異なる。また、流路４０８ｃの他に、分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１、引出路４０８ｆを設けた。ここで、分岐路（流路）の深さ（膜４１１に垂直方向の幅）を流路４０８ｃよりも浅くした点が特徴的である。
【００５２】
特に、膜４１１部分直下の観察部４５５の厚さ、すなわち、膜４１１に垂直方向の幅を１０ｎｍ〜２０μｍ（試料に含まれた構成物の大きさの１．１〜１．２倍にすると特によい）にする。これにより、液体成分を含む試料を試料保持体１５３内部に導入する際に、観察・検査対象となる構造物が膜４１１に近接することとなるので、膜４１１と該構造物との間に介在する液体成分等によって電子線が散乱される度合いを小さくすることができる。これにより、観察領域内部全域で良好な走査電子顕微鏡像を得ることができる。なお、試料に大気が含まれる場合でも同様である。
【００５３】
次に、膜４１１部分直下の観察部４５５の深さ、すなわち、膜４１１に垂直方向の分岐路（流路）４３０、４３１の幅を１０ｎｍ〜５μｍとする。これにより、液体成分を含む試料を試料保持体１５３内部に導入する際に、試料保持体１５３内部における電子線の経路が短くなるために、液体や気体による電子線の散乱を少なくすることができる。これにより、観察領域内部全域で良好な走査電子顕微鏡像を得ることができる。
【実施例１０】
【００５４】
図２０に、本実施例の試料保持体１５４の断面を示す。本試料保持体の構造は、実施例９の場合と類似であるが、分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１の一部の深さ（膜４１１に垂直方向の幅）が連続的に変化している点が異なる。また、このような連続的な深さ制御を行うために、保持体ベース４０３をＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）を用いて構成する。
【００５５】
このような構成とすることにより、液体を含む試料中の構造物をスムースに観察部に導くことができる。また、特に観察部直下において連続的に深さを変化させることにより、大きさの異なる構造物を異なる位置に配置できる。これによって、観察・検査を容易にすることができる。
【実施例１１】
【００５６】
本実施例の試料保持体１５５は、実施例９と同様である。ただし、流路４０８ｃに接続されている断面積の小さな分岐路（流路）４３０に、図２１に示すように、フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄをそれぞれ設けた点が異なる。これらのフィルターとして、図２１に示す突起物（円柱）４１５を設けた。フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄで、それぞれ突起物の間隔が異なるフィルターを採用する。
【００５７】
このような構成とすることにより、観察部４５５に大きさの異なる構造物を導くことができる。この結果、大きさの異なる構造物を選択的に観察・検査することができる。なお、突起物としては、円柱形状のものの他に突起（凸部）を配置することもできる。また、ボール（球体）を配置した構造にすることもできる。
【実施例１２】
【００５８】
本実施例の試料保持体１５６は、実施例１１と同様である。ただし、分岐路（流路）４３０の観察部４５５と引出路４０８ｆとの間に位置する部分に、４６２ａ〜４６２ｄとは異なるフィルター４６３ａ、４６３ｂ、４６３ｃ、４６３ｄをそれぞれ設置した点が異なる（図２２参照）。これらのフィルターは、実施例１１と同様に突起で構成する。ただし、４６３ａ−ｄを、上記フィルター４６２ａ−ｄよりも間隔が狭い突起で構成した点が特徴的である。
【００５９】
本実施例の動作は、次のとおりである。最初に、実施例１１と同様に、入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入し、流路４０８ｃを試料で満たす。次に、引き口４０８ｅを減圧し、観察部４５５に連通する分岐路（流路）４３０に試料を満たす。この際、フィルター４６２により、大きさの異なる構造物がそれぞれの観察部４５５の下に入る。
【００６０】
次に、入口４０８ａ、出口４０８ｂ、引き口４０８ｅの圧力をほぼ同等にした上で、出口４０８ｂから試料を排出する。この際、観察部４５５に試料が残り、かつ、流路４０８ｃから試料がなくなるようにする。この状態で引き口４０８ｅを減圧することにより、フィルター４６３を介して液体成分のみを分岐路（流路）４３０及び引出路４０８ｆを通じて引き口４０８ｅから排出することができる。これにより、観察部４５５には、液体成分のない構造物だけを選択的に残すことができる。
【００６１】
膜４１１に入射した電子線３２０は、試料保持体１５２内部に液体が有る場合、液体により散乱される。これに対し、本実施例では液体を選択的に排除し構造物だけを観察部４５５に配置することができるために、液体による散乱をなくすことができる。このため電子線３２０の散乱が少なくなるので、観察・検査時の分解能を向上することができる。
【実施例１３】
【００６２】
本実施例は、試料保持体１５１を、真空チャンバー３０８内部に入れた（図２３参照）。また、試料保持体１５１を移動するためのステージ（支持手段）３１３を設置する。さらには、試料保持体１５１は、真空チャンバー３０８に入れる前に入口３０８ａと出口３０８ｂを封止する。
【００６３】
このような構造とすることにより、試料３１５を簡単に傾斜して観察・検査できる（図２４参照）。
【実施例１４】
【００６４】
本実施例は、実施例７と類似である。ただし、試料保持体１５７の一部分に寸法の基準を寸法指標として示す指標パターン１８０を形成した点が異なる。
【００６５】
本実施例による試料保持体１５７の構成を、図２５に示す。試料保持体１５７の表面であって、各観察部４５５の近傍に、長さの標準パターン（指標パターン）１８０を形成する。長さの標準パターンの例を、図２６に示す。間隔や周期の異なるラインアンドスペースなどから成る。
試料観察・検査の際に、このような長さ標準の画像を取得し、試料中の構造物の画像と比較・参照することにより、試料中の構造物の正確な寸法がわかる。
【実施例１５】
【００６６】
本実施例は、実施例４と類似である。ただし、試料３１５に前処理を行い、試料へ蛍光マーカーを付加した点、および、検出器に蛍光検出器３２５を付加した点が異なる（図２７参照）。具体的には、蛍光マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。
【００６７】
試料に集束電子線を照射した際に、上記蛍光マーカーはカソードルミネッセンスにより発光する。これにより発生した光は、蛍光検出器３２５で検出される。本実施例では観察・検査の際に、最初、反射電子あるいは二次電子を検出して電子線３２０のフォーカス・スティグマなどの調整を行った上で、蛍光検出器３２５を用いて蛍光する場所を特定する。
【００６８】
これにより、目的とするタンパク質あるいはその複合体がどの位置にあるのかを知ることができる。その後、再び反射電子あるいは二次電子を検出することにより、蛍光部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例１６】
【００６９】
本実施例は、実施例１５と類似である。ただし、前処理において、金属のマーカー付加処理を行った点が異なる。具体的には、金マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。このとき、直径１０ｎｍ〜５０ｎｍの金粒子をマーカーとして用いる。
【００７０】
試料に集束電子線を照射した際に、上記金属マーカーは生体部分よりも原子量が大きいために、反射電子像として明瞭に観察・検査することができる。これにより、目的とするタンパク質あるいはその複合体がどの位置にあるのかを知ることができる。また、その近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例１７】
【００７１】
図２８に、本実施例に用いた試料保持体１６０の構造を示す。ただし、図２８（ａ）は試料保持体１６０を上から見た図であるが、図２８（ｂ）は図２８（ａ）のＡ−Ａ’断面である。試料の入口４０８ａ、出口４０８ｂ、流路４０８ｃ、分岐路（流路）４３０、４３１、観察部（試料保持空間）４５５を設けた。これらの入口４０８ａと出口４０８ｂには、実施例７と同様に試料の供給と排出用のパイプ４２２を接続することができる。入口４０８ａと出口４０８ｂの間には、流路４０８ｃを設けた。試料は入口４０８ａより注入され、流路４０８ｃを通って出口４０８ｂより抽出される。
【００７２】
流路４０８ｃから分岐する複数の分岐路（流路）４３０を設け、各分岐路（流路）４３０、４３１は観察部４５５に連通する。各観察部４５５は、電子線を透過する対向配置された２つの膜の間隙部から構成される（図２８（ｂ））。これにより、各観察部４５５内に導入された試料は、一方の膜を介して電子線が照射される。また、試料を透過した透過電子線は、他方の膜を介してセル外に到達する。この観察部４５５を用いて、その内部に配置された試料の走査型透過電子顕微鏡観察・検査、あるいは、透過電子顕微鏡観察・検査ができる。
【００７３】
本セルの作成方法を記載する（図２９参照）。樹脂４９１と樹脂４９２に、それぞれ射出整形技術やナノインプリント技術を用いて、流路、分岐路（流路）、および観察部をそれぞれ設けた（図２９（ａ））。樹脂４９１と樹脂４９２の接着面に、それぞれスプレーで接着剤４９３、４９４を塗布し、それぞれの樹脂４９１、４９２に膜４９５、４９６を接着する（図２９（ｂ））。２枚の膜４９５、４９６が薄い隙間をもって接着できるように、一方の膜４９６に接着剤４９７を塗布した後、双方の膜４９５、４９６を接着する。接着剤はメタルマスク４９８を用いることにより、必要な部分のみ塗布する（図２９（ｃ））。接着剤の分量、粘性、接着時の圧力を制御することにより、膜間の隙間を制御することができる（図２９（ｄ））。あるいは、２枚の膜４９５、４９６間にスペーサーを入れて、隙間を制御することもできる。これらの接着を行った後、余分な膜をカットする。さらに別のメタルマスク４９９とイオンビーム５００を用いて、流路の中心付近にある膜を除去する（図２９（ｅ））。流路のキャップになる部分５０１を射出整形、あるいは、ナノインプリントで形成した後、スプレーで接着剤５０２を塗布した上で樹脂４９１と接着する（図２９（ｆ））。これらの工程により、試料保持体１６０を形成する。
【００７４】
走査透過電子像を観察・検査するための全体構成を、図３０に示す。電子源３０１、コンデンサーレンズ３０２、対物レンズ３０３、走査ユニット３０４よりなる電子線鏡筒３０５、真空チャンバー３０８、上部電子線検出器５０３、軸上電子線検出器５０４、軸外電子線検出器５０６、試料保持体１６０、試料保持体１６０を支持するためのステージ（支持手段）５０７より成る。
【００７５】
本構造を用いることにより、試料保持体１６０の観察部４５５内部の試料に集束した電子線３２０を照射・走査することができるとともに、同電子線３２０により発生した反射電子、あるいは、２次電子を上部電子線検出器５０３で検出できる。これにより、試料の走査電子顕微鏡像を得ることができる。また、同時に軸上電子線検出器５０４と軸外電子線検出器５０５を用いることにより、走査透過型電子線顕微鏡像を得ることができる。
【００７６】
さらに、膜４９５、４９６のサポートとして、実施例２と類似な格子構造を配置したものを形成する。この場合、膜の外周を小さくできるために、より薄い膜を用いることができる。これにより、さらに分解能を向上することができる。
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオンを用いて観察をすることもできる。特に、ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜の劣化が少ない観察を行うことができる。この場合、軸上電子線検出器５０４、軸外電子線検出器５０６のかわりに、それぞれ軸上イオン検出器と軸外イオン検出器を用いる。
【実施例１８】
【００７７】
本実施例の試料保持体１６１は、実施例１７と同様である。ただし、実施例９と同様に、流路４０８ｃに連通する入口４０８ａ、出口４０８ｂに加えて、引き口４０８ｅ、引出路４０８ｆを付加した点が異なる。
【００７８】
本実施例の概略構成を、図３１に示す。図３１（ａ）は試料保持体１６１を上から見た図である。入口４０８ａから出口４０８ｂに至る流路４０８ｃに、断面積の小さな分岐路（流路）４３０、分岐路（流路）４３１が接続されている。これらの分岐路（流路）４３０、４３１は、観察部４５５を通って引出口４０８ｅにつながる引出路４０８ｆに接続されている。入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入することにより、流路４０８ｃには試料が入る。分岐路（流路）４３０、４３１にも通常毛細管現象で試料が入るが、分岐路（流路）４３０、４３１の断面積が著しく小さな場合では、十分な量の試料が観察部４５５に導入されない場合がある。これに対し、本実施例では、引出口４０８ｅの圧力を入口４０８ａ及び出口４０８ｂに対して低くすることにより、分岐路（流路）４３０、４３１を介して観察部４５５に十分な量の試料を入れることができる。
【００７９】
このような構成とすることにより、断面積の小さな分岐路（流路）４３０、４３１を介して観察部４５５に試料を導入することができるので、小さな構造物を観察・検査することができる。
【実施例１９】
【００８０】
本実施例の試料保持体１６２は、実施例１８と同様である。ただし、構成する材料をシリコン系とした点が異なる。具体的な構成を、図３２に示す。図３２（ａ）は、上から見た図であり、図３２（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面である。
【００８１】
本試料保持体の形成方法を、図３３を用いて示す。両面をミラー研磨したシリコン基板２０１の両面に、CVD法を用いて窒化シリコン膜２１１、２１２を形成する。次に、その片面にCVD法を用いて酸化シリコン膜膜２３１を形成する（図３３（ａ））。次に、窒化シリコン膜のみを形成した側に、フォトレジストとリソグラフィーで形成したマスクとドライエッチングを用いて、窒化シリコン膜２１２をパターン加工する。この窒化シリコン膜のパターンをマスクとして、TMAHを用いてウェットエッチングにより、シリコン基板２０１を途中までエッチングする（図３３（ｂ））。その後、酸化シリコン膜２３１を形成した側に、同様にフォトレジストとリソグラフィーを用いたマスクを用いて酸化シリコン膜２３１を部分的に加工した後、あらたなフォトレジストのマスクを用いて窒化シリコン膜２１１をエッチングする。これにより、図３３（ｃ）の形状を形成する。そして、窒化シリコン膜２１２だけの面と酸化シリコン膜２３１を形成した面の両側を、TMAHを用いてシリコン基板２０１のエッチングを行い、図３３（ｄ）の構造を得る。最後に、このようにして形成した構造を２つ準備し、互いに酸化シリコン膜２３１を形成した面をあわせて接着することにより、試料保持体１６２を完成する（図３３（ｅ））。
【００８２】
なお、対向する２枚の試料保持膜の間隔は、１ｎｍから１μｍの間になるように制御する。１μｍより厚いと試料保持膜による電子線の散乱が大きくなり分解能が大きく劣化し、また、１ｎｍより薄いと試料が膜の間に入らないためである。
【００８３】
このようにシリコン系の材料を用いて試料保持体を形成したため、形成の工程を単純化できる。
【実施例２０】
【００８４】
本実施例は、実施例１９と同様である。ただし、流路４０８ｃに接続されている断面積の小さな分岐路（流路）４３０に、図３４に示すように、フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄをそれぞれ設けた点が異なる。これらのフィルターは、図３４に示す突起物４１５で構成する。フィルター４６２ａ、４６２ｂ、４６２ｃ、４６２ｄで、それぞれ突起物の間隔が異なるフィルターを採用する。
【００８５】
このような構成とすることにより、観察部４５５に大きさの異なる構造物を導くことができる。この結果、大きさの異なる構造物を選択的に観察・検査することができる。
【実施例２１】
【００８６】
本実施例の試料保持体１６３は、実施例２０と同様である。ただし、観察部４５５と引出路４０８ｅとの間にフィルター４６２とは別のフィルター４６３ａ、４６３ｂ、４６３ｃ、４６３ｄをそれぞれ設置した点が異なる（図３５参照）。これらのフィルター４６３は、実施例４０と同様に突起４１５で構成する。ただし、フィルター４６３を、上記フィルター４６２よりも間隔が狭い突起で構成した点が特徴的である。
【００８７】
本実施例の動作は、次のとおりである。最初に、実施例４０と同様に、入口４０８ａから出口４０８ｂに向けて試料を導入し、流路４０８ｃを試料で満たす。次に、引き口４０８ｅを減圧し、観察部４５５に連通する分岐路（流路）４３０に試料を満たす。この際、フィルター４６２により、大きさの異なる構造物がそれぞれの観察部４５５の下に入る。
【００８８】
次に、入口４０８ａ、出口４０８ｂ、引出口４０８ｅの圧力をほぼ同等にした上で、出口４０８ｂから試料を排出する。この際、観察部４５５に試料が残り、かつ、流路４０８ｃから試料がなくなるようにする。この状態で引出口４０８ｅを減圧することにより、フィルター４６３を介して液体成分のみを引出路４０８ｆを通じて引出口４０８ｅから排出することができる。これにより、観察部４５５には、液体成分のない構造物だけを選択的に残すことができる。
【００８９】
膜４１１に入射した電子線３２０は、試料保持体１６３内部に液体が有る場合、液体により散乱される。これに対し、本実施例では液体を選択的に排除し構造物だけを観察部４５５に配置することができるために、液体による散乱をなくすことができる。このため電子線３２０の散乱が少なくなるので、観察・検査時の分解能を向上することができる。
【実施例２２】
【００９０】
本実施例は、実施例１７と類似である。ただし、試料を透過した電子を結像するための結像レンズ３３０を付加した点が異なる。（図３６参照）。
【００９１】
このような構成とすることにより、通常の透過型電子顕微鏡像を得ることができる。このため、通常の透過電子顕微鏡で取得した画像と比較をしやすい。なお、図中の３３１は、高感度電子線カメラである。
本実施例では電子線を用いた構成を示したが、イオンを用いて観察をすることもできる。特に、ヘリウムイオンを用いることにより、前記試料保持膜の劣化が少ない観察を行うことができる。この場合、高感度電子線カメラ３３１のかわりに、高感度イオンカメラを用いる。
【実施例２３】
【００９２】
本実施例は、実施例１７と類似である。ただし、前処理の最初に試料への蛍光マーカー付加処理を行った点、および、検出器に蛍光検出器３２５を付加した点が異なる（図３７参照）。具体的には、蛍光マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。
【００９３】
試料に集束電子線を照射した際に、上記蛍光マーカーはカソードルミネッセンスを起こす。これにより発生した光は、蛍光検出器３２５で検出される。本実施例では観察・検査の際に、最初、透過電子を検出して電子線３２０のフォーカス・スティグマなどの調整を行った上で、蛍光検出器３２５を用いて蛍光する場所を特定し、最後に再び透過電子検出器を用いて透過電子像を取得する。このような工程とすることにより、どの部位が蛍光しているかがわかるため、目的としているタンパク質やその複合体がある位置を特定できる。また、透過電子観察・検査を行うことにより、これらの部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例２４】
【００９４】
本実施例は、実施例２３と類似である。ただし、前処理の最初に試料への金属のマーカー付加処理を行った点が異なる。具体的には、金マーカーを付加した抗体を、抗原抗体反応を用いることにより試料に付加する。このとき、直径１０ｎｍ〜５０ｎｍの金粒子をマーカーとして用いた。
【００９５】
試料に集束電子線を照射した際に、上記金属マーカーは生体部分よりも原子量が大きいために、透過電子像として明瞭に観察・検査することができる。マーカーを用いることにより、目的としているタンパク質やその複合体がある位置を特定できる。また、透過電子観察・検査を行うことにより、これらの部位の近傍を詳細に観察・検査できる。
【実施例２５】
【００９６】
本実施例の試料保持体は、試料と薬品をセル内で混合できるように、同一の流路４０８ｃに連通する複数の入口４０８ａが設けられ、それぞれの流路４０８ｃ内で試料と薬液とが混合できるように構成されている点が異なる（図３８参照）。
【００９７】
このような構成とすることにより、セル上で試料と薬品の混合を行うことができる。
【００９８】
この混合により生じた物質を、流路４３０を通して試料保持空間４５５に導入する。試料保持空間４５５の周囲の構造は、実施例５あるいは実施例１７のようになっている。セルを走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、走査型透過電子顕微鏡の試料室に設置する。セルの試料保持空間に存在する該物質に電子線を照射させ、これにより発生する二次的信号、もしくは透過電子を検出して試料の情報を取得することができる。
【００９９】
本実施例では、試料と一つの薬品を混合する構成としたが、試料と複数の薬品を混合できる構成も可能である。また、流路にディレイ等を配置することにより、薬液の混合タイミングを制御できる。
【実施例２６】
【０１００】
本実施例は、実施例２５と類似である。ただし、薬液と試料の混合過程を観察・検査できるように、薬液と試料が混合される位置の近傍を直接観察・検査できるようにした点が異なる（図３９参照）。また、全体をシリコン系の材料で構成している。このような構造とすることにより、薬液と試料が反応する過程を高分解能で計測できる。
【０１０１】
このように、本発明における試料保持体は、枠状部材１０２ａ，１５０ａの開口１０２ｂ，１５０ｂが膜１０１，１５０ｃにより覆われており、該膜の第１の面に試料３１５を保持するための試料保持体であって、該膜の厚みＤと、該膜において該枠状部材の開口を覆っている部分の周囲長Ｌとの関係が、Ｌ／Ｄ＜２０００００であることを特徴としている。
【０１０２】
また、本発明における試料保持体は、枠状部材１０２ａ，１５０の開口１０２ｂ，１５０ｂに格子１１１が形成され、少なくとも該格子の開口部１１１ｂが膜１０１，１５０ｃにより覆われており、該膜の第１の面に試料３１５を保持するための試料保持体であって、該膜の厚みＤと、該膜において該格子の開口部を覆っている部分の周囲長Ｌとの関係が、Ｌ／Ｄ＜２０００００であることを特徴としている。
【０１０３】
この場合、前記膜の厚みを、１ｎｍ以上１００ｎｍ未満とすることができる。さらに、前記膜の厚みを、１ｎｍ以上１０ｎｍ未満とすることができる。また、前記膜を、窒化シリコンで形成することができる。
【０１０４】
さらに、上記試料保持体において、前記膜の第１の面を、探針を備えるマニピュレータ（図示せず）により外部からアクセス可能に開放することができる。
【０１０５】
そして、上記試料保持体を構成部材として２つ配置して互いに対向させ、その間に試料を保持することができる。
【０１０６】
また、上記試料保持体と、該試料保持体に対向して配置されたベースとを用意し、該試料保持体と該ベースとの間に試料保持空間を形成して、該試料保持空間に試料を供給する為の流路を設け、該流路を介して外部から試料を該試料保持空間に供給することが可能である。
【０１０７】
この場合、前記流路及び前記試料保持空間のうちの少なくとも一方に、試料中の構成物を分別するフィルター構造を備えることができる。
【０１０８】
また、上記試料保持体を２つ配置して互いに対向させ、その間に試料保持空間を形成し、該試料保持空間に試料を供給する為の流路を設け、該流路を介して外部から試料を該試料保持空間に供給することが可能である。
【０１０９】
この場合にも、前記流路及び前記試料保持空間のうちの少なくとも一方に、試料中の構成物を分別するフィルター構造を備えることができる。
【０１１０】
前記フィルター構造は、試料中の構成物の大きさを分別する機能を備えることができる。さらに、前記フィルター構造は、段差部、傾斜部、幅の長さが特定された部分、柱部、試料中の特定構成物を吸着するための吸着機能を有する部分のうちの少なくとも一つを具備することができる。
【０１１１】
そして、前記試料保持空間に、試料の少なくとも一部分を引き出すための引出路を接続することができる。
【０１１２】
また、互いに対向配置されている前記膜の間隔、若しくは前記膜と前記ベースとの間隔を、０．０１μｍ以上１μｍ以下とすることができる。
【０１１３】
本発明における観察・検査方法は、上記何れかの試料保持体における前記膜の第１の面に保持された試料に、該膜の第２の面を介して一次線を照射し、これにより試料の観察又は検査を行うことを特徴としている。
【０１１４】
この場合、前記膜の第２の面に接する雰囲気を減圧した状態で、前記一次線を照射することができる。
【０１１５】
さらに、前記膜の第１の面を開放し、前記試料保持体の外部から試料に対して、探針を備えるマニピュレータ（図示せず）によりアクセス可能とすることができる。
【０１１６】
また、試料保持体の外側を減圧した状態で、該試料保持体に保持されている試料に一次線を照射し、これにより試料の観察又は検査を行うことができる。
【０１１７】
本発明における観察・検査装置は、上記何れかの試料保持体を支持するための支持手段と、該試料保持体の前記膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射に応じて該試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを有することを特徴としている。
【０１１８】
また、本発明における観察・検査装置は、上記何れかの試料保持体を支持するための支持手段と、該試料保持体の前記膜の第２の面に接する雰囲気を減圧する真空室と、該真空室に接続され、該膜の第１の面に保持された試料に該膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射に応じて該試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを有することを特徴としている。
【０１１９】
ここで、前記一次線を電子線もしくはイオン線とし、前記二次的信号を、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つとすることができる。
【０１２０】
また、本発明の観察・検査装置では、支持手段に支持された試料保持体の前記膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段を備えるとともに、前記一次線の照射により前記試料から発生する二次的信号又は該試料を透過した透過信号を検出して試料の情報を得ることもできる。
【０１２１】
そして、支持手段に支持された試料保持体の前記膜の試料に対面していない側に接する雰囲気を減圧する真空室と、該真空室に接続され該膜を介して試料に一次線を照射する一次線照射手段とを備えるとともに、該照射により該試料から発生する二次的信号又は該試料を透過した透過信号を検出して試料の情報を得ることもできる。
【０１２２】
ここで、前記一次線を電子線、もしくはイオン線とし、前記二次的信号を、二次電子、反射電子、もしくは蛍光とすることができる。
【符号の説明】
【０１２３】
１０１・・・試料保持膜
１０２・・・試料保持体
１０２ａ・・・枠状部材
１０２ｂ・・・開口
１０３、１０４・・・Ｏリング
１０５、１０６・・・ケース
１０７、１０８・・・空間
１１０・・・周囲
１１１・・・格子
１１１ｂ・・・開口部
１１２・・・周囲
１３０・・・シャーレ
１５０・・・試料保持体（単純）
１５０ａ・・・枠状部材
１５０ｂ・・・開口
１５０ｃ・・・試料保持膜
１５１・・・試料保持体（流路付，格子付も含む）
１５２・・・試料保持体（複数流路）
１５３・・・試料保持体（引出路付）
１５４・・・試料保持体（引出路付，樹脂）
１５５・・・試料保持体（フィルター）
１５６・・・試料保持体（ダブルフィルター）
１５７・・・試料保持体（寸法標準付）
１６０・・・試料保持体（TEM用樹脂）
１６１・・・試料保持体（TEM用樹脂 引出路）
１６２・・・試料保持体（TEM用Si系 引出路）
１８０・・・長さの標準パターン
２０１・・・シリコン基板
２０２・・・ＳＯＩ（シリコンオンインシュレーター）ウェハ
２０３、２０４・・・シリコン
２１１、２１２・・・窒化シリコン膜
２２１、２２２、２２３・・・レジストパターン
２３１、２３２・・・酸化シリコン膜
３０１・・・電子源
３０２・・・コンデンサーレンズ
３０３・・・対物レンズ
３０４・・・走査ユニット
３０５・・・電子線鏡筒
３０６・・・反射電子検出器
３０７・・・２次電子検出器
３０８・・・真空チャンバー
３０９・・・試料移動機構
３１０、３１１・・・Ｏリング
３１３・・・ステージ
３１５・・・試料
３２０・・・電子線
３２５・・・蛍光検出器
３３０・・・結像レンズ
３３１・・・高感度電子線カメラ
４０１・・・保持体ベース
４０２・・・保持体キャップ
４０３・・・保持体ベース（PDMS製）
４０８ａ・・・入口
４０８ｂ・・・出口
４０８ｃ・・・流路
４０８ｄ・・・試料保持空間
４０８ｅ・・・引出口
４０８ｆ・・・引出路（流路）
４１１・・・膜
４１３ａ・・・開口
４１４・・・試料
４１５・・・突起物（円柱）
４２２、４２２ａ、４２２ｂ・・・パイプ
４３０、４３１・・・分岐路（流路）
４５５・・・観察部
４６２ａ，４６２ｂ，４６２ｃ，４６２ｄ・・・フィルター
４６３ａ，４６３ｂ，４６３ｃ，４６３ｄ・・・フィルター
４９１、４９２・・・樹脂
４９３，４９４・・・接着剤
４９５，４９６・・・膜
４９７・・・接着剤
４９８、４９９・・・メタルマスク
５００・・・イオンビーム
５０１・・・流路のキャップになる部分
５０２・・・接着剤
５０３・・・上部電子線検出器
５０４・・・軸上電子線検出器
５０６・・・軸外電子線検出器
５０７・・・ステージ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口が形成された本体部と、該開口を覆う試料保持膜とを備える試料保持体であって、支持手段への接触により支持された状態で、該試料保持体の試料保持膜における開放された第１の面に保持された試料に、該試料保持膜において真空雰囲気に接する第２の面側から、該試料保持膜を介して、試料観察又は検査のための一次線が照射可能であることを特徴とする試料保持体。
【請求項２】
前記本体部はシリコン基板であり、前記試料保持膜は窒化シリコンであることを特徴とする請求項１記載の試料保持体。
【請求項３】
前記試料保持膜の厚みが１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の試料保持体。
【請求項４】
前記本体部の周囲にシャーレが配置されることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料保持体。
【請求項５】
前記支持手段は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の試料保持体。
【請求項６】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の試料保持体。
【請求項７】
請求項１乃至６何れか記載の試料保持体を用いて試料の観察又は検査を行う試料検査装置であって、前記試料保持体が載置される載置手段と、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に保持された試料に、該試料保持膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを備える試料検査装置。
【請求項８】
前記試料保持膜における第２の面に接する雰囲気を真空雰囲気とするための真空室を備えることを特徴とする請求項７記載の試料検査装置。
【請求項９】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であり、前記二次的信号は、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項７又は８記載の試料検査装置。
【請求項１０】
前記試料保持膜において試料が保持される第１の面が該膜の上面となっており、第２の面が該膜の下面となっていることを特徴とする請求項７乃至９何れか記載の試料検査装置。
【請求項１１】
請求項１乃至６何れか記載の試料保持体の試料保持膜における第１の面に試料を配置し、該試料に該試料保持膜を介して一次線を照射し、この一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出することを特徴とする試料検査方法。
【請求項１２】
前記一次線の照射時には、前記試料保持体の試料保持面における第２の面が真空雰囲気に接しており、該真空雰囲気を通して該一次線が照射されることを特徴とする請求項１１記載の試料検査方法。
【請求項１３】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であり、前記二次的信号は、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の試料検査方法。
【請求項１】
開口が形成された本体部と、該開口を覆う試料保持膜とを備える試料保持体であって、支持手段への接触により支持された状態で、該試料保持体の試料保持膜における開放された第１の面に保持された試料に、該試料保持膜において真空雰囲気に接する第２の面側から、該試料保持膜を介して、試料観察又は検査のための一次線が照射可能であることを特徴とする試料保持体。
【請求項２】
前記本体部はシリコン基板であり、前記試料保持膜は窒化シリコンであることを特徴とする請求項１記載の試料保持体。
【請求項３】
前記試料保持膜の厚みが１ｎｍ以上１００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１又は２記載の試料保持体。
【請求項４】
前記本体部の周囲にシャーレが配置されることを特徴とする請求項１乃至３何れか記載の試料保持体。
【請求項５】
前記支持手段は、Ｏリングであることを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の試料保持体。
【請求項６】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であることを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の試料保持体。
【請求項７】
請求項１乃至６何れか記載の試料保持体を用いて試料の観察又は検査を行う試料検査装置であって、前記試料保持体が載置される載置手段と、前記試料保持体の試料保持膜における第１の面に保持された試料に、該試料保持膜を介して一次線を照射する一次線照射手段と、該一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出する信号検出手段とを備える試料検査装置。
【請求項８】
前記試料保持膜における第２の面に接する雰囲気を真空雰囲気とするための真空室を備えることを特徴とする請求項７記載の試料検査装置。
【請求項９】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であり、前記二次的信号は、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項７又は８記載の試料検査装置。
【請求項１０】
前記試料保持膜において試料が保持される第１の面が該膜の上面となっており、第２の面が該膜の下面となっていることを特徴とする請求項７乃至９何れか記載の試料検査装置。
【請求項１１】
請求項１乃至６何れか記載の試料保持体の試料保持膜における第１の面に試料を配置し、該試料に該試料保持膜を介して一次線を照射し、この一次線の照射により試料から発生する二次的信号を検出することを特徴とする試料検査方法。
【請求項１２】
前記一次線の照射時には、前記試料保持体の試料保持面における第２の面が真空雰囲気に接しており、該真空雰囲気を通して該一次線が照射されることを特徴とする請求項１１記載の試料検査方法。
【請求項１３】
前記一次線は、電子線若しくはイオン線であり、前記二次的信号は、二次電子、反射電子又は蛍光のうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１１又は１２記載の試料検査方法。
【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】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【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】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【公開番号】特開２０１２−２２７１７０（Ｐ２０１２−２２７１７０Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８２８８４（Ｐ２０１２−１８２８８４）
【出願日】平成２４年８月２２日（２０１２．８．２２）
【分割の表示】特願２００７−３３３４８３（Ｐ２００７−３３３４８３）の分割
【原出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月２２日（２０１２．８．２２）
【分割の表示】特願２００７−３３３４８３（Ｐ２００７−３３３４８３）の分割
【原出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００４２７１）日本電子株式会社 (811)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]