CN107710377B - 试样高度调整方法及观察系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在具有带电粒子光学镜筒(2)、第一试样设置部(419)和隔膜(10)的带电粒子线装置中调整隔膜和试样的距离的方法，所述隔膜(10)用于将配置试样(6)的空间从所述带电粒子光学镜筒(2)内部隔离。调整中，使用具有第二试样设置部(400)的光学式装置(402)以及是能够在所述第一试样设置部和所述第二试样设置部共通地设置的形状的高度调整构件(403)。在光学式装置(402)内使用高度调整构件(403)来再现试样(6)与隔膜(10)的位置关系。并且，调整带电粒子显微镜装置的带有Z轴驱动机构的试样台(410)的高度以使试样(6)的表面位于光学式装置(402)的焦点位置。然后，将带有Z轴驱动机构的试样台(410)配置于带电粒子显微镜装置，进行观察。由此，能够安全且简便地调整隔膜与试样的距离。

Description

试样高度调整方法及观察系统

技术领域

本发明涉及能够在大气压下、所希望的气体压力下或气体种类下观察试样的带电粒子线装置以及使用该带电粒子线装置的试样图像取得方法。

背景技术

为了观察物体的微小区域，使用扫描型电子显微镜(SEM)、透射型电子显微镜(TEM)等。一般而言，这些装置将用于配置试样的壳体真空排气，使试样气氛成为真空状态来拍摄试样。然而，生物化学试样、液体试样等因真空而受损，或状态会发生变化。另一方面，想用电子显微镜来观察这种试样这样的需求大，因此强烈期望能够在大气压下、所希望的气体压力下或气体种类下对观察对象试样进行观察的SEM装置。

因此，近年来，已知如下的SEM装置，该SEM装置通过在电子光学系统与试样之间设置能够透射电子束的隔膜、微小孔来隔开电子射线飞行的真空状态和试样气氛，从而能够将试样配置于大气压下、所希望的气体压力下或气体种类下。专利文献1中公开了如下内容：使用配备在隔膜的正下方的试样载台在隔膜与试样非接触的状态下对大气压下的试样进行SEM观察，以及为了观察而调整试样位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2012－221766号公报(美国专利申请公开第2014/0021347号说明书)

发明内容

发明所要解决的课题

在使观察对象试样气氛处于大气压下、所希望的气体压力下或气体种类下时，存在如下的问题：电子束因所导入的隔膜、大气气体、导入气体而受到散射，导致显微镜图像变得不清晰。例如，对以隔膜与试样非接触的状态置于大气压下的试样照射带电粒子线的装置中，如果隔膜与试样的距离长，则带电粒子线因大气中的气体分子而受到散射，变成不清晰的显微镜像。因此，重要的是使隔膜与试样接近而减少由大气的气体分子散射的量。

但是，如果使试样与隔膜过于接近，则会有因试样与隔膜接触而导致隔膜破损的危险。如果知道试样与隔膜的距离，则能够防止隔膜的破损。因此，专利文献1中记载了使用照相机等来监视试样与隔膜的距离的方法。然而，如果隔膜与试样的距离短至数百μm以下，则难以用照相机进行观察。

此外，如上所示，因大气中的气体分子引起的散射的程度会对显微镜图像的分辨率造成很大的影响。由于每次更换试样时都需要移动试样载台，因而隔膜与试样的距离每次都发生变化。因此，为了固定分辨率，需要固定隔膜与试样的距离，但如上所述利用专利文献1的方法，无法以数百μm以下的数量级将隔膜与试样的距离确定为固定距离。

综上所述，以往存在如下的课题：存在想尽量使隔膜与试样的距离接近这样的要求，但另一方面，不知道可以接近的极限。特别是，没有建立使隔膜与试样安全地接近至数百μm以下的距离的方法。因此，以往情况下，难以安全地使试样接近隔膜，并且难以在每次观察时都使隔膜与试样保持固定的距离。

本发明鉴于这样的课题而完成，其目的在于，提供一种带电粒子线装置、以及使用其的试样图像取得方法，所述带电粒子线装置能够正确掌握为了在大气气氛或气体气氛观察试样而设置的隔膜与观察试样之间的距离。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，在本发明的试样高度调整方法及观察系统中，进行以下4个工序。

第一工序：通过使第一试样设置部在带电粒子光学镜筒的光轴方向上移动，从而存储高度调整构件与隔膜或隔膜的基础部接触时的所述第一试样设置部的高度。

第二工序：使光学式装置的至少一部分移动来改变光学式装置与高度调整构件的距离，从而进行调整以使光学式装置固有地确定的、表示从光学式装置起为预定距离的位置的固有点位于高度调整构件的表面。

第三工序：将带有Z轴驱动机构的试样台配置于光学式装置，不改变在第二工序中调整的光学式装置的固有点的位置而调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度，以使试样的表面位于光学式装置的固有点的位置。

第四工序：使用在第一工序存储的第一试样设置部的高度，调整所述带电粒子线装置的所述第一试样设置部的高度或所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度，从而调整所述试样与所述隔膜之间的距离。

也就是说，本发明的试样高度调整方法及观察系统中，使用高度调整构件，将带电粒子线装置中的隔膜相对于该高度调整构件的位置作为光学式装置的固有点，从而在光学式装置中再现高度调整构件与隔膜的位置关系，调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度以使试样的表面位于光学式装置的固有点的位置。

发明效果

根据本发明，能够安全地使隔膜与试样的距离接近，能够降低因试样与隔膜接触而导致破损的概率。由此，能够降低隔膜更换的频率，抑制运营成本。

此外，由于能够掌握隔膜与试样的距离，因此能够简便地调整隔膜与试样的距离，能够使隔膜与试样的距离尽量小，或在每次试样更换时将该距离调整为固定距离。由此，能够便利性良好地取得清晰的图像。

除上述以外的课题、构成和效果通过以下实施方式的说明来阐明。

附图说明

图1为实施例1的带电粒子显微镜的整体构成图。

图2为实施例1中使用高度调整夹具来调整光学显微镜时的操作的说明图。

图3为实施例1中使用光学显微镜来调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度时的操作的说明图。

图4为在实施例1中的带电粒子显微镜中搭载高度调整夹具来存储Z轴驱动机构的刻度的说明图。

图5为实施例1中带电粒子显微镜中配置带有Z轴驱动机构的试样台的操作的说明图。

图6(a)为在实施例1中使用试样载台时的操作步骤的说明图。

图6(b)为在实施例1中使用带有Z轴驱动机构的试样台时的操作步骤的说明图。

图7为说明实施例1中的隔膜与试样间的距离的图。

图8为实施例2中使用高度调整夹具来调整光学显微镜时的操作的说明图。

图9为实施例2中在带电粒子显微镜搭载高度调整夹具来进行视调整的操作的说明图。

图10为在实施例2中在(a)光学显微镜、(b)带电粒子显微镜配置带有Z轴驱动机构的试样台的操作的说明图。

图11为实施例3中高度调整夹具的形状的说明图。

图12为实施例4中在带电粒子显微镜中搭载高度调整夹具而存储Z轴驱动机构的刻度的操作的说明图。

图13为实施例4中使用高度调整夹具来调整光学显微镜时的操作的说明图。

图14为实施例4中在(a)光学显微镜、(b)带电粒子显微镜配置带有Z轴驱动机构的试样台的操作的说明图。

图15为实施例4中的高度调整夹具的形状的说明图。

图16为将实施例4中的环状部件作为高度调整夹具的说明图。

图17为实施例5中观察P点时的操作的说明图。

图18为实施例5中观察Q点时的操作的说明图。

图19为实施例6中的高度调整夹具的形状的说明图。

图20为实施例6中的操作步骤的说明图。

图21为使用实施例7中的高度调整夹具来调整激光装置时的操作的说明图。

图22为使用实施例7中的激光装置来调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度时的操作的说明图。

图23为实施例7中固定激光装置而移动试样载台的构成的说明图。

图24为实施例8的带电粒子显微镜的整体构成图。

图25为实施例9中的试样收纳容器的构成图。

图26为将实施例9中的试样收纳容器配置于带电粒子显微镜内部时的构成图。

图27为使用实施例9中的光学显微镜来调整试样收纳容器的载台的操作的说明图。

图28为使用实施例9中的光学显微镜来记录试样收纳容器的载台位置的说明图。

图29为使用实施例9中的光学显微镜来调整试样收纳容器的载台的操作的说明图。

图30为实施例9中的操作步骤的说明图。

具体实施方式

以下，使用附图对各实施方式进行说明。

以下，作为带电粒子线装置的一个例子，对带电粒子线显微镜进行说明。但这仅是本发明的一个例子，本发明不限于以下说明的实施方式。本发明可以适用于扫描电子显微镜、扫描离子显微镜、扫描透射电子显微镜、它们和试样加工装置的复合装置或应用它们的解析、检查装置。

此外，本说明书中，“大气压”是指大气气氛或预定的气体气氛下处于大气压或与其同等程度的压力环境。具体而言约10⁵Pa(大气压)～约10³Pa程度。

实施例1

本实施例中，对基本的实施方式进行说明。图1中显示本实施例的带电粒子显微镜的整体构成图。另外，以下的实施例中意图对扫描电子显微镜进行说明，但如上所示，本发明不限于此。

图1所示的带电粒子显微镜主要由带电粒子光学镜筒2、与带电粒子光学镜筒2连接并支撑其的壳体(真空室)7、在大气气氛下配置的试样载台5以及控制它们的控制系统构成。在带电粒子显微镜的使用时，带电粒子光学镜筒2和壳体7的内部由真空泵4进行真空排气。真空泵4的启动、停止动作也由控制系统来控制。图中，真空泵4仅显示一个，但也可以存在两个以上。对于带电粒子光学镜筒2和壳体7，由基座270来支撑未图示的柱等。

带电粒子光学镜筒2由产生带电粒子线的带电粒子源8、将已产生的带电粒子线聚集而导向镜筒下部并作为一次带电粒子线扫描试样6的光学透镜1等要素构成。从带电粒子源的寿命等问题出发，一般而言带电粒子源周边的气氛为10^-1Pa以下的气压(以下，称为高真空)。带电粒子光学镜筒2以向壳体7内部突出的方式设置，介由真空密封构件123而固定于壳体7。在带电粒子光学镜筒2的端部配置检测由上述一次带电粒子线的照射而得到的二次带电粒子(二次电子或反射电子)的检测器3。基于由检测器3得到的信号而取得试样的图像。检测器3可以在带电粒子光学镜筒2的外部也可以在内部。带电粒子光学镜筒中，除此以外还可以包含其他的透镜、电极、检测器，也可以一部分与上述不同，带电粒子光学镜筒所包含的带电粒子光学系统的构成不限于此。

本实施例的带电粒子显微镜作为控制系统具备：装置使用者所使用的计算机35、与计算机35连接并进行通信的上位控制部36以及按照从上位控制部36发送的命令对真空排气系统、带电粒子光学系统等进行控制的下位控制部37。计算机35具备显示装置的操作画面(GUI)的显示器、键盘、鼠标等向操作画面的输入设备。上位控制部36、下位控制部37和计算机35分别由通信线43、44连接。

下位控制部37是收发用于控制真空泵4、带电粒子源8、光学透镜1等的控制信号的部位，进而还将检测器3的输出信号转换为数字图像信号而发送至上位控制部36。图中将来自检测器3的输出信号经由前置放大器等放大器154连接至下位控制部37。如果不需要放大器则也可以没有。

在上位控制部36和下位控制部37中，模拟电路、数字电路等可以混合存在，此外，上位控制部36和下位控制部37也可以统一为一个。带电粒子显微镜中，除此以外也可以包含控制各部分的动作的控制部。上位控制部36、下位控制部37也可以通过专用的电路基板而作为硬件来构成，也可以通过由计算机35执行的软件来构成。在通过硬件来构成的情况下，可以通过执行处理的多个演算器集成在配线基板上或半导体芯片或封装内来实现。在通过软件来构成的情况下，可以通过在计算机上搭载高速的通用CPU，执行实施所希望的演算处理的程序来实现。另外，图1所示的控制系统的构成只不过是一个例子，控制单元、阀、真空泵或通信用配线等的变形例，只要满足本实施例所意图的功能，则都属于本实施例的SEM或带电粒子线装置的范畴。

壳体7与真空配管16连接，该真空配管16的一端与真空泵4连接，可以将壳体7的内部维持为真空状态。同时，具备用于将壳体内部进行大气开放的泄漏阀14，在维护时等可以将壳体7的内部进行大气开放。泄漏阀14也可以没有，也可以有两个以上。此外，壳体7上的泄漏阀14的配置位置は、不限于图1中所示的部位，也可以配置在壳体7上的其他位置。通过这些构成，能够自如地调整壳体7内部的真空度。

在壳体下表面，在处于上述带电粒子光学镜筒2的正下方的位置具备隔膜10。该隔膜10可以使从带电粒子光学镜筒2的下端放出的一次带电粒子线透射或通过，一次带电粒子线通过隔膜10，最终达到搭载于带有Z轴驱动机构的试样台410上的试样6。由隔膜10从试样载置空间隔离而构成的封闭空间(即，带电粒子光学镜筒2以及壳体7的内部)可真空排气。本实施例中，由于可以通过隔膜10来维持进行真空排气的空间的气密状态，因而能够将带电粒子光学镜筒2维持为真空状态且将试样6周围的气氛维持为大气压而进行观察。此外，即使在照射有带电粒子线的状态下，设置试样的空间也处于大气气氛的或与大气气氛的空间连通，因而在观察中可自由地更换试样6。

隔膜10通过成膜或蒸镀而固定于基础部9上。隔膜10为碳材、有机材、金属材、氮化硅、碳化硅、氧化硅等。基础部9为例如硅、金属构件那样的构件。隔膜10部可以是配置多个的多窗。可以使一次带电粒子线透射或通过的隔膜的厚度为数nm～数μm程度。隔膜需要在用于分离大气压与真空的差压下不破损。因此，隔膜10的面积为从数十μm大至数mm左右的大小。

支撑隔膜10的基础部9设置在隔膜保持构件155上。虽未图示，但基础部9和隔膜保持构件155通过可真空密封的O环、衬垫、粘接剂、双面胶带等来粘接。隔膜保持构件155介由真空密封构件124可装卸地固定于壳体7的下表面侧。在使带电粒子线透射的要求方面考虑，隔膜10是非常薄的，为厚度数nm～数μm程度以下，因此在经时劣化或观察准备时有可能会破损。此外，由于隔膜10和支撑其的基础部9小，因而直接操作是非常困难的。因此，如本实施例那样，将隔膜10及基础部9与隔膜保持构件155一体化，使得可以介由隔膜保持构件155而不是直接操作基础部9，从而隔膜10及基础部9的处理(尤其是更换)变得非常容易。也就是说，在隔膜10破损的情况下，连同隔膜保持构件155一并更换即可。假设在必须直接更换隔膜10的情况下，也可以将隔膜保持构件155取出至装置外部，在装置外部连同与隔膜10一体化了的基础部9一并更换。

此外，虽未图示，但也可以在试样6的正下方或附近配置能够观察试样的光学显微镜。在该情况下，隔膜10处于试样上侧，光学显微镜从试样下侧进行观察。因此，在该情况下，带有Z轴驱动机构的试样台410对于光学显微镜的光需要是透明的。作为透明的构件，为透明玻璃、透明塑料、透明的晶体等。作为更为通常的试样台，有玻璃载片(或标本)、培养碟(或培养皿)等透明试样台等。

此外，也可以具备温度加热器、可以在试样中产生电场的电压施加部等。在该情况下，能够观察试样加热或冷却的样子、对试样施加电场的样子。

此外，隔膜也可以配置两个以上。例如，也可以在带电粒子光学镜筒2的内部存在有隔膜。或者，可以在将真空与大气分离的第一隔膜的下侧具备第二隔膜，试样包含在第二隔膜与试样载台之间。

此外，可以将能够在内包有试样整体的状态下导入真空装置内部的环境室(environmental cell)作为试样。例如，在环境室内部具备试样高度调整机构，在使试样接近用于将真空与大气分离的隔膜的情况下，也可以适用后述的本发明。详细情况在实施例9中后述。本发明中，无论隔膜的数量、种类如何，只要满足本实施例所意图的功能，则都属于本实施例的SEM或带电粒子线装置的范畴。

以下，本说明书中，试样载台指在带电粒子显微镜、光学显微镜的装置主体上固定的试样台的配置部。带电粒子显微镜的试样载台5至少具有在Z轴方向上驱动试样载台的Z轴驱动机构。Z轴方向指沿着带电粒子线光轴200的(平行的)方向。该Z轴驱动机构是为了任意调整试样与隔膜的距离而使用的机构，可以为例如手动的微调整螺纹、马达。Z轴驱动机构是例如能够通过螺纹的刻度、马达的步进数等将Z轴方向的驱动量按照刻度进行数值化的机构。

此外，带电粒子显微镜的试样载台5具备用于配置本实施例中的高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410的试样设置部419。以下本说明书中，试样台是可装卸于试样载台的构件，指直接或间接地载置试样的构件。通过试样台是可装卸的，从而能够在与光学显微镜等其他装置之间以试样载置于试样台上的状态直接移动。如以下的实施例所示，在试样载台5上装卸试样台时，希望每次都能够简单地将所希望的观察位置对准于相同的位置(即带电粒子线光轴200上)。因此，试样设置部419具有用于与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合的定位结构420。该定位结构420在与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合时，能够以固定的位置关系保持试样设置部419的中心轴与高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410的中心轴。以下，使用将设置于试样设置部419的定位结构420设为孔，在高度调整夹具403以及带有Z轴驱动机构的试样台410具备突起的结构来进行说明。试样设置部419所具备的定位结构420的孔的大小、形状(或直径)与高度调整夹具403以及带有Z轴驱动机构的试样台410的突起的大小、直径(或直径)设为同等或前者稍微大，进行说明。通过这样设计，能够使定位结构420的孔的轴与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410的突起的轴的位置关系总是相同。但所述孔与突起的关系可以是相反的，也可以使用槽、突起等其他的结构。

此外，带电粒子显微镜的试样载台5也可以具有在XY平面内驱动试样载台的XY平面驱动机构。XY平面指与前述Z轴垂直的平面。该XY平面移动机构是为了观察试样载台5上的任意部位而使用的机构。由此，能够在试样上寻找任意的观察对象部位并移动至视场中心。

对于能够在大气压下观察的带电粒子显微镜，为了尽量抑制带电粒子线的散射，并且避免隔膜因与试样接触而破损，需要将隔膜与试样的观察对象部位的距离调整为数百至数十μm程度。该操作非常细腻，会显著损害在大气压下进行观察的带电粒子显微镜的便利性。

对于以上的课题，本实施例中，对如下的例子进行说明，即：通过在用带电粒子显微镜观察时的试样高度以及试样的Z轴坐标的调整中利用光学式显微镜(以下，光学显微镜)等，从而提高能够在大气压气氛下观察的带电粒子显微镜的便利性。以下，对于装置构成及使用方法进行说明。

如以下的实施例所说明那样，使用光学显微镜和后述的高度调整夹具以及带有Z轴驱动机构的试样台预先确定用带电粒子显微镜观察时的试样高度以及试样的Z轴坐标。实际上用带电粒子显微镜观察试样时，仅将试样设置于预先确定的试样高度、Z轴坐标即可，无需细腻的试样高度调整以及Z轴坐标调整的作业。由此，能够简便地进行以往需要细腻作业的试样高度调整以及试样的Z轴坐标调整，大幅提高装置的便利性。

使用图2和图3，对于通过光学显微镜402、高度调整夹具403、带有Z轴驱动机构的试样台410来间接地掌握带电粒子显微镜内的隔膜与试样的距离及位置关系的方法进行说明。在此，光学显微镜是指具备光学式透镜的显微镜，也包含使用高倍率的照相机等能够在大气压气氛下以低于带电粒子显微镜的倍率进行观察的装置等。或者，也可以是能够通过取得激光照射的其反射信号来掌握距离的光学激光式距离测定装置。只要是不与试样物理接触而能够掌握试样位置的光学式装置就可以是任何装置，因此也可以简称为“光学式观察装置”或“光学式装置”。本实施例中的光学式装置具有该光学式装置所固有地确定的固有点。该固有点表示从光学式装置起为预定距离的位置，在光学式装置为光学显微镜的情况下是焦点，而在光学式装置为光学激光式距离测定装置的情况下，是该光学激光式距离测定装置的测定基准点。

以下，作为光学式装置的一个例子，对于使用光学显微镜的构成进行以下的说明。

图2为将高度调整夹具设置于光学显微镜，并使用高度调整夹具来调整光学显微镜时的操作的说明图。

光学显微镜402具有物镜412、镜筒413、用于使它们在前述的Z轴方向上移动的光学显微镜位置驱动机构406以及将光学显微镜402相对于装置设置面进行支撑且具备光学显微镜位置驱动机构406的基础部407。另外，光学显微镜402的光轴方向与Z轴方向一致。即光学显微镜402的光轴配置为与带电粒子显微镜的光轴(Z轴)平行。光学显微镜位置驱动机构406是为了对焦于试样的观察对象部位而使用的机构，是使光学显微镜的至少一部分在光轴方向上能够机械地移动的移动机构。光学显微镜402的焦点位置408用图中的虚线的交点来表示。另外，在此，使用物镜412或镜筒413自身在Z轴方向上驱动并调整与试样的距离的构成来进行说明，但也可以是物镜412及镜筒413被固定且在基础部407上存在未图示的试样载台，其在Z轴方向上驱动并调整与试样(或试样设置部400)的距离的构成。

光学显微镜402具备试样设置部400。该试样设置部400与设置在带电粒子显微镜的试样载台5时同样地，具有用于与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合的定位结构。

此外，高度调整夹具403具有可与前述试样设置部400的定位结构401嵌合的结构。也就是说，光学显微镜402所具有的定位结构401与带电粒子显微镜的试样载台的定位结构420为相同形状。由此，可以使用共通的高度调整夹具403。此外，在将高度调整夹具设置于试样设置部400的状态下，高度调整夹具的与隔膜相对的面具有比隔膜的窗框大的上表面(平面或具有后述的凹陷的面)，试样设置部400的上表面和高度调整夹具的上表面的距离固定为t0。以下，将在高度调整夹具403设置于试样设置部400的状态下的试样设置部400的上表面与高度调整夹具403上表面的距离称为“高度调整夹具403的高度”。将高度调整夹具403设置于试样设置部419时或者设置于后述的试样设置部506时的、从各试样设置部至高度调整夹具403上表面为止的距离也同样地称为“高度调整夹具403的高度”。此外，高度调整夹具403的上表面设为充分平坦的面。

图3为将带有Z轴驱动机构的试样台410设置于光学显微镜，并使用光学显微镜来调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度时的说明图。带有Z轴驱动机构的试样台410具有搭载试样6的试样搭载部409。试样搭载部409也可以是对于带有Z轴驱动机构的试样台410可装卸。此外，带有Z轴驱动机构的试样台410自身与光学显微镜及带电粒子显微镜的试样载台独立地具有在Z轴(光轴)方向上驱动的Z轴驱动机构411。由此，能够任意调整从试样设置部400的上表面到带有Z轴驱动机构的试样台410上的试样6的观察对象部位为止的距离，即试样6的高度。以下，所谓“试样的高度”是指从试样设置部400的上表面(与光学显微镜的物镜相对的面)到带有Z轴驱动机构的试样台410上的试样的表面为止的距离。此外，带有Z轴驱动机构的试样台410具有能够与前述的试样设置部400的定位结构嵌合的结构。如前所述，光学显微镜402所具有的定位结构401与带电粒子显微镜的试样载台的定位结构420为相同形状，因此对于带电粒子线装置和光学显微镜可使用共通的带有Z轴驱动机构的试样台410。

图2(a)中显示在光学显微镜402的试样设置部400设置了高度调整夹具403的状态。从该状态开始，使光学显微镜位置驱动机构406移动，将光学显微镜402的焦点位置408对准高度调整夹具403的表面。将该状态示于图2(b)。

图3(a)中显示在光学显微镜402配置了搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410的状态。从该状态开始，使带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411移动，可以使光学显微镜402的焦点对准试样的表面。此时，Z轴驱动机构411独立地移动，因此能够在使光学显微镜位置驱动机构406固定的状态下使光学显微镜的焦点对准试样的表面。图3(b)中显示使光学显微镜402的焦点408对准带有Z轴驱动机构的试样台410上的试样6表面的状态。

图4(a)中显示在图1的带电粒子显微镜上配置了高度调整夹具403的状态。从该状态开始，使试样载台5的Z轴驱动机构414移动，可以使高度调整夹具403与隔膜10接近。

图4(b)中显示使高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触的状态。该状态时，可由Z轴驱动机构的刻度获知高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触的位置(图4(b)中为z0)。

另外，为了使带电粒子线通过，隔膜10非常薄，此外，图中与隔膜10相比的上侧为真空，下侧为大气压，因此隔膜10会成为如图所示那样向上侧凹进的状态。此外，如前所述，高度调整夹具403的上表面充分平坦。因此，即使使高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接近或接触，隔膜10破损的可能性也小。

图5(a)中显示在图1的带电粒子显微镜配置了搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410的状态。可以从该状态开始使试样载台5的Z轴驱动机构414移动，使带有Z轴驱动机构的试样台410及试样6与隔膜10接近。图5(b)中显示使带有Z轴驱动机构的试样台410及试样6与隔膜10接近的状态。

利用图6(a)，对于为了使用以上本发明中的装置及技术来使试样6安全地与隔膜10接近的、试样的高度调整的操作步骤中的一个模式进行说明。

首先，作为第一步，实施阶段A。阶段A中，进行如下作业：使用高度调整夹具，确认带电粒子显微镜中的隔膜的Z轴方向的位置。更具体而言，通过利用带电粒子显微镜的试样载台使试样设置部419在带电粒子光学镜筒2的光轴方向上移动，从而存储高度调整夹具与隔膜10的基础部9接触时的试样载台的位置。

首先，如图4(a)那样在带电粒子显微镜的试样设置部419设置高度调整夹具403(工序601)。并且，通过使试样载台5的Z驱动机构414移动(工序602，603)而使试样设置部419接近于隔膜直至如图4(b)那样高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触。如果高度调整夹具403与基础部9接触，则在由带电粒子显微镜取得的图像上可以看出基础部9向上下左右中任一方向稍微移动，因此，能够用带电粒子显微镜观察隔膜10的基础部9来进行接触与否的判定。另外，也可以通过确认电导通来实施接触与否的判定。接触后，停止高度调整夹具的接近(工序604)。存储在高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触的状态下的试样载台的Z轴方向的位置。更具体而言，存储该状态下的Z轴驱动机构414的刻度值(工序605)。关于存储，可以通过手动来进行，也可以存储于与带电粒子显微镜连接的计算机的硬盘、内存等存储介质。此外，也可以将工序602～605的一系列步骤进行编程等来自动实施。将在该状态下的Z轴驱动机构414的刻度值设为z0。然后，将高度调整夹具403从带电粒子显微镜的试样设置部419卸下(工序606)。

接着，作为第二步实施阶段B。在阶段B中，进行通过在阶段A中使用的高度调整夹具403来调整光学显微镜的高度的作业。更具体而言，通过将光学显微镜在Z轴方向上驱动来改变光学显微镜与高度调整夹具的距离，将光学显微镜的焦点调整为对准高度调整夹具403的表面。

在阶段B中，使用高度调整夹具403来进行光学显微镜的高度调整。首先，如图2(a)那样将高度调整夹具403设置于光学显微镜402的试样设置部400(工序607)。开始利用光学显微镜进行观察，使光学显微镜位置驱动机构406移动，使焦点对准高度调整夹具403的表面(工序608)。图2(b)中显示焦点对准了高度调整夹具403表面的状态。然后，使光学显微镜位置驱动机构406保持图2(b)的状态不动，在该状态下将高度调整夹具403从光学显微镜402的试样设置部400卸下(工序609)。

接着，作为第三步，实施阶段C。在阶段C中，利用在阶段B调整好的状态的光学显微镜，进行载置有试样的带有Z轴驱动机构的试样台的高度调整。更具体而言，将带有Z轴驱动机构的试样台410设置于光学显微镜的试样设置部400，不改变在第二阶段调整好的光学显微镜的焦点位置，通过带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411进行调整，以使试样表面位于该焦点位置。

在阶段C中，首先，如图3(a)那样将搭载有试样6的带有Z驱动机构的试样台410设置于光学显微镜402的试样设置部400(工序610)。接着，一边用光学显微镜402观察，一边使带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411移动，以使光学显微镜402的焦点408对准于试样6(工序611)。在此，需要不移动光学显微镜位置驱动机构406而维持在第二阶段调整的状态。焦点408是否对准于试样位置，可以通过光学显微镜402的图像来确认(工序612)。图3(b)为光学显微镜402的焦点408对准于试样6的状态。在试样位于焦点408后，停止Z轴驱动机构411的动作(工序613)。此时的试样高度，与在将高度调整夹具403设置于试样设置部410时的试样设置部400的上表面与高度调整夹具403的上表面的距离t0一致。然后，将搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410从光学显微镜402的试样设置部400卸下(工序614)。此时，使Z轴驱动机构411保持工序613的状态不动，进行卸下作业。

在第四步中实施阶段D。在阶段D中，在带电粒子显微镜内进行试样6的Z轴坐标调整。更具体而言，使用在阶段A存储的带电粒子显微镜中的试样设置部的高度来调整带电粒子显微镜的试样载台的位置，从而调整试样与隔膜的距离。

首先，将搭载有试样6的带有Z驱动机构的试样台410设置于带电粒子显微镜的试样设置部419(工序615)。将该状态示于图5(a)。在此，重要的是，保持在阶段C调整好的Z轴驱动机构411不动。然后，将试样载台5的Z轴驱动机构414的刻度调整为Z轴方向的高度比z0低的(也就是说远离隔膜10的)位置即z0－z1并开始观察，就能够观察试样(图5(b))。另外，z1例如为百～数十μm等，根据试样与隔膜之间的由气体引起的散射的程度来决定即可。

如上所示，利用在带电粒子显微镜装置的外部配置的光学显微镜，介由高度调整夹具403，能够间接地掌握试样高度t0。换言之，本实施例中，在阶段B以及阶段C中利用光学显微镜的焦点位置使高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410的试样高度一致为t0。由此，也可以将用高度调整夹具403测定的在试样载台5的Z轴驱动机构414中的隔膜10的位置，转用于将载置有试样的带有Z轴驱动机构的试样台410设置于试样载台5时。此外，用另一种方式表达的话，本实施例中，通过使高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410的试样高度一致，从而将在阶段A设置于带电粒子显微镜的高度调整夹具403虚假地视为带有Z轴驱动机构的试样台410。由此，能够代替实际上不允许与隔膜接触的试样台，而利用高度调整夹具来与隔膜的基础部接触，掌握隔膜的位置。

此外，上述中，按照“阶段A→阶段B→阶段C→阶段D”的顺序对实施操作的构成进行了说明，但除此之外也可以按照以下3个模式的顺序实施。以下(1)～(3)中的字母表示阶段名。

(1)B→A→C→D

(2)B→C→A→D

(3)B→(并行实施A和C)→D

换言之，只要在阶段B之后实施阶段C，并且在实施阶段A～C的全部之后实施阶段D即可。

在阶段D中，通过调整带电粒子显微镜的试样载台的位置来调整试样与隔膜的距离，但也可以通过调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度来调整试样与隔膜之间的距离。使用图6(b)来说明该情况下的试样的高度调整的操作步骤中的一个模式。

与图6(a)同样地，在第一步实施阶段A，在第二步实施阶段B。

接着，作为第三步，实施阶段E。在阶段E中，与阶段C同样地，进行带有Z轴驱动机构的试样台的高度调整，然后将带有Z轴驱动机构的试样台的高度从t0降低z1。即，调节带有Z轴驱动机构的试样台的高度以使试样表面比光学显微镜的焦点位置低z1。

在阶段E中，首先实施与阶段C的工序610～613完全同样的工序620～624。实施工序624时，试样高度为t0。接着，使带有Z轴驱动机构的试样台的Z轴驱动机构移动(工序625)以使试样高度从t0降低z1。此时，试样高度成为t0－z1。然后，将搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410从光学显微镜402的试样设置部400卸下(工序626)。工序626与工序614同样。

接着，作为第四步，实施阶段F。在阶段F中，与阶段D同样地，在带电粒子显微镜内进行试样6的Z轴坐标调整。

首先，将搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410设置于带电粒子显微镜的试样设置部419(工序627)。在此，重要的是，保持在阶段E调整好的Z轴驱动机构411不动。然后，将试样载台5的Z轴驱动机构414的刻度调整为z0(工序628)并开始观察，就能够观察试样(工序629)。将该状态示于图7。

如上所示，通过调整带有Z轴驱动机构的试样台的高度使试样高度为t0－z1，也能够掌握隔膜的位置。

上述中，对于按照“阶段A→阶段B→阶段E→阶段F”的顺序实施操作的构成进行了说明，但除此之外也可以按照以下3个模式的顺序实施。以下(1)～(3)中的字母表示阶段名。

(1)B→A→E→F

(2)B→E→A→F

(3)B→(并行实施A和E)→F

换言之，只要在阶段B之后实施阶段E，并且在实施阶段A、B、E的全部之后实施阶段F即可。

如上所示，根据本实施例，通过利用光学显微镜402和高度调整夹具403，预先确定用带电粒子显微镜观察时的试样6的高度以及试样6的Z轴坐标，从而能够在不进行细腻的试样6的高度调整及Z轴坐标的作业的情况下，在大气压气氛下用带电粒子显微镜观察试样6。由此，可降低隔膜破损的风险，此外，对隔膜与试样的距离的掌握及控制变得容易，能够在大气压气氛下观察的带电粒子显微镜的便利性得以提高。

此外，根据本实施例，可以预先获知在试样观察中隔膜与试样接触的位置。即，在观察中使试样载台移动时，如果试样载台位置变得比z0高(接近于隔膜10)，则会导致隔膜与试样接触。因此，也可以在通过高度调整夹具403来测定z0的位置的阶段，限制试样载台的移动范围以避免试样载台变得比z0高(接近于隔膜10)。

实施例2

接着，对于高度调整夹具403表面具备目标物416的情况进行说明。在前述的例子中，存在如下课题：用光学显微镜402观察时的视场的XY方向的位置与用带电粒子显微镜观察时的视场的XY方向的位置不一致。因此，对于在光学显微镜402设置移动机构，并使光学显微镜402的视场中心与带电粒子显微镜的视场中心一致来观察试样上的特定部位的方法进行说明。在此例子中使用一种带电粒子显微镜，其具备：具有用光学显微镜402及带电粒子显微镜观察时的目标物416的高度调整夹具403、具有XY平面移动机构415的光学显微镜402以及XY平面移动机构417。在图8、图9和图10中显示必要的构成和将它们组合的状态。以下，对于与前述实施例同样的部分，省略说明。

本实施例的高度调整夹具403在表面具有用光学显微镜402以及带电粒子显微镜观察时的目标物416。该目标物用于使得用光学显微镜402观察高度调整夹具403时的视场中心与用带电粒子显微镜观察高度调整夹具时的视场中心一致。该目标物416具有不从高度调整夹具403的表面突起的形状，如槽、孔、特定材料的埋入结构等，是可以由光学显微镜402和带电粒子显微镜的双方进行观察的大小以及材料。但对于目标物416，只要能够唯一地确定观察时的视场中心的XY平面上的坐标，则也可以有两个以上(大小不同的同心圆等)，对其形状没有限制。此外，目标物416有时也被称为目标结构或目标标记。另外，在此，对于在高度调整夹具403的中心轴上设置了目标物的结构进行说明，但只要是在表面上，则目标物416的设置位置也可以与中心轴不一致。

本实施例中，光学显微镜402及带电粒子显微镜分别具有XY平面移动机构。该XY平面移动机构是使试样或高度调整夹具在XY平面内方向上移动的机构，可以由例如微调整螺纹、马达构成。XY平面移动机构用于观察试样载台上的任意部位。

图8显示在光学显微镜上设置了高度调整夹具的状态，对应于图6的工序607～609。图8(a)为刚在光学显微镜402上设置了前述高度调整夹具403(工序607)之后的状态。本实施例的光学显微镜402具有XY平面移动机构415。光学显微镜402的XY平面移动机构415设置于例如基础部407之上且试样设置部400之下，是能够使设置于试样设置部400的试样或高度调整夹具403在XY平面方向上移动的机构。由此，能够在试样上寻找任意的观察对象部位而使其移动至光学显微镜402的视场中心。另外，在此，使用光学显微镜402的基础部407具备XY平面移动机构415的构成来进行说明，但也可以是基础部407被固定，而具备使镜筒413和物镜412移动的XY平面移动机构的构成。

从该状态开始，一边用光学显微镜402观察一边使光学显微镜402的XY平面移动机构415移动，能够将高度调整夹具403表面的目标物416移动至光学显微镜402的视场中心。图8(b)中显示高度调整夹具403的表面的目标物416处于光学显微镜402的视场内(优选为视场中心)的状态。本实施例中，与图6的工序608对应的工序中，使光学显微镜位置驱动机构406移动并将焦点对准于高度调整夹具403，除此之外，通过XY平面移动机构415将高度调整夹具403的目标物416调整为进入光学显微镜402的视场内。

图9显示在带电粒子显微镜上设置了高度调整夹具的状态，对应于图6的工序601～606。图9(a)中显示刚在前述带电粒子显微镜上设置了前述高度调整夹具(工序601)后的状态。从该状态开始，一边用带电粒子显微镜观察一边使带电粒子显微镜的试样载台5的XY平面移动机构417移动，从而能够将高度调整夹具403表面的目标物416移动至带电粒子显微镜的视场内(优选视场中心)。图9(b)中显示高度调整夹具403的表面的目标物416处于带电粒子显微镜的视场内(优选视场中心)的状态。本实施例中，除了图6的工序601和工序606之间的任一工序之外，或与任一工序并行地，通过XY平面移动机构417进行调整以使高度调整夹具403的目标物416进入带电粒子显微镜的视场内。

如上所述，介由高度调整夹具402，能够使得用光学显微镜402观察时的视场中心与用带电粒子显微镜观察时的视场中心一致。

图10(a)显示在光学显微镜上设置了带有Z轴驱动机构的试样台410的状态，对应于图6的工序610～614。图10(a)为在光学显微镜402上设置了搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410(工序610)，通过工序611～613而使焦点对准于试样后的状态。

图10(b)显示在带电粒子显微镜上设置了带有Z轴驱动机构的试样台410的状态，对应于图6的工序615～617。图10(b)为通过工序616，使刻度与在工序605中记录的z0错开隔膜与试样之间的所希望的距离z1，使试样载台的Z轴驱动机构的刻度为z0－z1的状态。本实施例中，由于已通过高度调整夹具403使光学显微镜的视场与带电粒子显微镜的视场一致，因而在带电粒子显微镜上设置试样(工序615)时，图10(a)中处于视场中心的试样6的部位与图10(b)中处于视场中心的试样6的部位相一致。由此，无需在带电粒子显微镜上寻找视场，因而在带电粒子显微镜上也能够容易地观察用光学显微镜402观察的试样6的部位。

实施例3

接着，使用图11对于高度调整夹具的形状进行说明。以下，对于与实施例1、2同样的部分，省略说明。

图11为在带电粒子显微镜上设置了高度调整夹具的状态的侧视截面图。图11(a)中显示将目标物416周边不变尖的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜的状态。此外，图11(b)中显示将前端面积小且目标物416周边变尖的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜的状态。如图11(b)所示，高度调整夹具403也可以是目标物416所处的面(即高度调整夹具的上表面，是与隔膜最接近的平面)比试样设置部419的上表面小的形状。将隔膜10的窗框的长度设为a、将基础部9的长度设为b、将高度调整夹具403的上表面的长度设为c时，高度调整夹具403希望是满足下式的形状。

b＞c＞a···数式1

另外，在隔膜10的窗、隔膜的基础部9、高度调整夹具403的上表面的形状为圆形的情况下，a、b、c分别表示圆的直径，这些形状不限于圆形，也可以是例如多边形。多边形的情况下，a、b、c分别是表示该多边形的大小的值(例如外切圆的直径)。

通过设为b＞c，从而在用带电粒子显微镜观察时，能够使可观察的高度调整夹具403的上表面的表面积变小，因而能够简便地使目标物416移动至视场中心。也就是说，由于带电粒子显微镜无法观察隔膜10的面积以上的视场，因而在图11(a)中使高度调整夹具403进入观察视场后，为了使目标物416移动至视场中心，还需要反复进行高度调整夹具403表面上的移动来寻找目标物。而另一方面，在高度调整夹具403的前端面积小的情况下，用于将目标物416移动至视场中心而进行的观察视场的移动仅需要较少的次数。进而，通过设为c＞a，与隔膜10的窗长度a相比高度调整夹具403的上表面的长度c变大，因此能够使高度调整夹具403的前端不接触隔膜10而与基础部9接触。

实施例4

接着，使用图12～图15对于高度调整夹具403的另一变形例进行说明。以下，对于与实施例1～3同样的部分，省略说明。

如以下说明那样，高度调整夹具403也可以在上部前端具有凹陷418。或者，也可以在高度调整夹具403的上部外周具有凸部421。以下，代表高度调整构件的上表面中与隔膜相对的面的外周部与其内部的高度不同的情况，对凹陷418的例子进行说明。凹陷深度h0在凹陷的底面内是固定的，在设置于试样设置部时，从试样设置部的上表面到凹陷418的底部为止的距离固定为t1。例如h0为数μm至数十μm。

在设置前述高度调整夹具403表面的目标物416的情况下，设置于凹陷418的底部。此外，在此，采用高度调整夹具403具有可与试样设置部419的定位结构420嵌合的结构的构成进行说明，但也可以将高度调整夹具403载置于具有可与定位结构420嵌合的结构的试样台来使用。

图12是将具有凹陷418的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜的状态。图12(a)中显示刚刚将具有凹陷418的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜(对应于工序601)后的状态。从该状态开始，使试样载台5的Z轴驱动机构414移动(对应于工序602)，使高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触(对应于工序603、604)。图12(b)中显示高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触的状态。在该状态下，记录或存储Z轴驱动机构414的驱动量(将驱动量设为z0)(对应于工序605)。然后，将高度调整夹具403从带电粒子显微镜卸下(对应于工序606)。

另外，关于本实施例的凹陷418，如图12所示，凹陷的大小d大于隔膜10的窗框的大小a，并且，小于隔膜的基础部9的大小b。本实施例中由于存在这样的凹陷418，因而隔膜10(基础部9的窗部)与高度调整夹具403不接触。在将没有凹陷418的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜的试样载台5上的试样设置部419，并使其与隔膜10的基础部9接触时(图4(b))，有高度调整夹具403与隔膜10接触而导致隔膜10破损的可能性。另一方面，在将具有凹陷418的高度调整夹具403设置于带电粒子显微镜的试样载台5的试样设置部419并使其与隔膜10的基础部9接触的情况下(图12(b))，高度调整夹具403不与隔膜10接触而仅与隔膜10的基础部9的边缘部接触。因此，能够降低因隔膜10与高度调整夹具403接触而导致隔膜10破损的可能性。由此，能够降低因隔膜破损带来的隔膜的更换作业的频率，提高装置的便利性。

图13是在光学显微镜402上设置了前述具有凹陷418的高度调整夹具403的状态。图13(a)是刚在光学显微镜402上设置了本实施例的高度调整夹具403(对应于工序607)后的状态。从该状态开始，使光学显微镜位置驱动机构406移动，将焦点对准于凹陷418的底部(对应于工序608)。图13(b)是焦点已对准的状态。从该状态开始，在使光学显微镜402的光学显微镜位置驱动机构406不移动的状态下卸下高度调整夹具403(对应于工序609)。

然后，在光学显微镜402的试样设置部400设置搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410(对应于工序610)，使Z轴驱动机构411移动(对应于工序611)，将焦点对准于试样6(对应于工序612、613)。图14(a)是焦点已对准的状态。此时，试样高度为t1。

接着，从光学显微镜卸下带有Z轴驱动机构的试样台410(对应于工序614)，设置于带电粒子显微镜(对应于工序615)。并且，如图14(b)所示，将试样载台5的Z轴驱动机构414的刻度设为z0(对应于工序616)，观察试样(对应于工序617)。

在此，本实施例的深度为已知的凹陷418具有如下说明那样的提高操作性的效果。在使用前述的没有凹陷418的高度调整夹具403进行前述试样的高度调整而用带电粒子显微镜观察试样的情况下，在实施带电粒子显微镜的隔膜位置的Z轴坐标确认(在工序605中确认高度z为z0的过程)之后，需要将试样载台5的Z轴驱动机构414刻度设为z0－z1(图5(b))。在此，z1相当于隔膜10与试样6的距离。但是，将Z轴驱动机构414的刻度设为与在图4(b)得到的值z0不同的值(z0－z1)的操作，是导致试样高度调整的操作繁琐的主要原因。另一方面，在使用具有深度(h0)为已知的凹陷418的高度调整夹具403来实施试样6的高度调整以及Z轴坐标调整的情况下，凹陷418的深度h0可以相当于图5(b)的z1。因此，如本实施例那样，在使用具有凹陷418的高度调整夹具来用带电粒子显微镜观察试样的情况下，如果在实施带电粒子显微镜的隔膜位置的Z轴坐标确认(在工序605中确认高度z为z0的过程)之后，将试样载台5的Z轴驱动机构414的刻度设为z0，则隔膜与试样之间的距离始终为凹陷418的深度h0，操作性得以提高。

此外，本实施例的高度调整夹具403也可以是如图15那样前端变尖的形状。即，如在实施例3中说明的那样，也可以设为高度调整夹具403的上表面(凹陷周边的外周部)的大小小于试样设置部419的上表面的大小。

此外，也可以将多个部件与高度调整夹具组合来形成凹陷418、凸部421。例如图16那样，也可以通过将中心开孔的厚度h0的环状部件设置在高度调整夹具403上来形成凹陷、突部。

图16中，将高度调整夹具403设置在带有Z轴驱动机构的试样台410上，对于该构成在后述实施例6中进行说明。图14的构成中的高度调整夹具403的深度h0(数μm～数十μm)的凹陷418非常浅，因此存在很难精度良好地加工这样的课题。此外，每当凹陷418的周围的凸部遭受磨耗，就需要新的高度调整夹具403，因此在成本方面也存在课题。另一方面，在图16的构成中，由于高度调整夹具403不具有凹陷418，因而能够比较容易地进行加工。此外，在环状部件428遭受磨耗的情况下，仅更换环状部件428就能够再现凹陷418的深度h0的精度，因此能够解决前述的课题。试样台403的直径或大小也可以与环状部件428的直径或大小不同。此外，环状部件428也可以不是环状，只要具有凹陷418，就可以是任何形状。

实施例5

接着，对于为了在用带电粒子线显微镜观察时，使光学显微镜402的视场中心与带电粒子显微镜的视场中心对准而利用光学显微镜等的另一例子进行说明。以下，对于与实施例1～4同样的部分，省略说明。

上述的例子中，在用光学显微镜402观察试样6的特定部位之后，使试样搭载部409在XY平面内移动而观察试样的另一部位的情况下，需要再次使用具有目标物418的高度调整夹具403使光学显微镜402的视场中心与带电粒子显微镜的视场中心对准的操作。因而存在作业变得繁琐这样的课题。于是，在带有Z轴驱动机构的试样台410上设置能够使试样在XY平面内方向上移动的移动机构。以下说明通过该移动机构来移动试样6的观察对象部位的例子。

本实施例中，使用具有XY平面移动机构422的、带有Z轴驱动机构的试样台423。图17和图18中显示必要的构成以及将它们组合的状态。

图17中显示使用本实施例的带有Z轴驱动机构的试样台423对试样6上的特定的观察对象部位进行观察的状态。图17(a)显示在光学显微镜上设置了带有Z轴驱动机构的试样台423的状态，图17(b)显示在带电粒子显微镜上设置了带有Z轴驱动机构的试样台423的状态。本实施例中，使用高度调整夹具来进行Z轴方向的高度对准的处理与前述实施例同样。本实施例的带有Z轴驱动机构的试样台423具有XY平面移动机构422。该XY平面移动机构422是例如具备旋钮424的螺纹机构，可以在X轴方向、Y轴方向(即与作为光轴方向的Z轴垂直的平面内)上自如地移动。通过操作旋钮424使XY平面移动机构422移动，从而能够在光学显微镜402观察下对试样6上的任意部位进行观察，寻找观察对象部位而将其移动至视场中心。在该状态之后观察另一部位的情况下，活动带有Z轴驱动机构的试样台423上的XY平面移动机构422的旋钮424来移动观察对象部位。

图18中，显示通过XY平面移动机构422移动了观察对象部位的状态。在图17中对试样6表面上的P点进行观察，并在图18中对试样6表面上的Q点进行观察。想在观察P点之后观察Q点的情况下，先使搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台423回到光学显微镜402下，一边在光学显微镜402下观察一边使XY平面移动机构422移动，将Q点位置移动至光学显微镜的视场中心。该状态是图18(a)。然后，保持由XY平面移动机构422调整的位置，在该状态下，在带电粒子显微镜上设置带有Z轴驱动机构的试样台423。该状态是图18(b)。如果这样操作，则由于光学显微镜402的视场中心与带电粒子显微镜的视场中心被保持一致，因而仅通过将带有Z轴驱动机构的试样台423设置于带电粒子显微镜，Q点就会处于隔膜10下。也就是说，能够将用光学显微镜402寻找视场而带到视场中心的位置直接带到带电粒子显微镜的隔膜下(光轴上)。

如上所述，能够容易地进行在光学显微镜402下的试样6的观察对象部位的确定和调整，可以大幅提高能够在大气压气氛下观察的带电粒子线显微镜中的观察对象部位移动时的操作性，能够实现进一步的便利性的提高。本实施例中，光学显微镜与带电粒子显微镜是分开的个体，对于需要在其之间将试样台装卸并移动的观察系统而言，是特别有效的。

此外，对于在为了带电粒子线显微镜的观察而进行的定位中使用光学显微镜402的构成进行了说明，通过使用上述构成，还可以实现如下的效果：能够容易地将包含颜色信息的光学显微镜像与更高分辨率的或包含组成信息的带电粒子线图像进行比较。例如，由本发明中的光学显微镜402取得的图像也可以使用CCD照相机等而转换成数字信息，经由数字信号用电缆而显示在显示显微镜图像的计算机35的显示器上。通过光学显微镜像和带电粒子线图像在同一画面上显示，从而能够容易地将两个图像进行比较。

实施例6

在实施例1～5中，对于将高度调整夹具403设置于光学显微镜402的试样设置部400以及带电粒子显微镜409的试样设置部419来使用的构成进行了说明，但也可以如本实施例中说明的那样，将高度调整夹具403设置在带有Z轴驱动机构的试样台410上来进行试样的高度调整。用另一方式表达的话，本实施例中，对于将高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410一体化的例子进行说明。以下，对于使用具有内螺纹的高度调整夹具403、具有内螺纹的试样台425、具有螺纹427的带有Z轴驱动机构的试样台410的例子进行说明，但只要是能够将高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410以可装卸的方式一体化的结构，就不限于此。图19中显示必要的构成以及将它们组合的状态。

本实施例的带有Z轴驱动机构的试样台410在试样搭载部409的上部具有连结机构(例如螺纹427)。螺纹427可以是与带有Z轴驱动机构的试样台410的试样搭载部409一体的，也可以是与试样搭载部409分开的部件，也可以使用螺纹等机构与试样搭载部409连接。螺纹427为例如外螺纹，外螺纹能够与高度调整夹具403以及试样台425所具有的内螺纹嵌合，螺纹427与高度调整夹具416或试样台425可以装卸。

本实施例的高度调整夹具403例如为内螺纹，可以与作为外螺纹的螺纹427嵌合而设置在带有Z轴驱动机构的试样台410上。另外，如前所述，高度调整夹具403也可以具有前述凹陷418和目标物416的任一方或者双方。此外，如在实施例3中说明的那样，设置有目标物416的部分的上表面面积的周边也可以是变尖的形状(图19(a))。首先将高度调整夹具403搭载于带有Z轴驱动机构的试样台410，然后，卸下高度调整夹具403而搭载试样台425。图19(b)中显示使Z轴驱动机构411移动而将焦点对准于试样6的状态。

本实施例的试样台425例如具有内螺纹，可以与作为外螺纹的螺纹427嵌合而设置在带有Z轴驱动机构的试样台410上。在此，试样台425的嵌合部分(例如内螺纹)为与高度调整夹具403的嵌合部分(例如内螺纹)相同的形状。试样台425设置在带有Z轴驱动机构的试样台410上，搭载试样6来使用。

本实施例中，在使高度调整夹具403与试样设置部400嵌合的构成的情况下，特征在于，可以由用户自身来决定对位的绝对值t2。虽然至此说明的高度调整夹具403的高度无法更改，但在使高度调整夹具403与试样设置部400嵌合的构成时，可以更改高度t2。作为能够变更t2的优点如下：有利于想要将用于掌握隔膜与目标物416的距离的值(z0)设为容易识别的值(例如，2.00mm等小数点后2位为0的值)的情况等。在实施例1中的高度调整夹具403的情况下，通过与图4(b)的隔膜10的基础部9接触，高度调整夹具403的表面遭受摩耗时，z0的值会发生变动。另一方面，如果本实施例中的高度调整夹具403与带有Z轴驱动机构的试样台410一体化，则即使高度调整夹具403的高度发生变动，也可以将所述变动的部分通过带有Z轴驱动机构的试样台410来调整。

此外，在使高度调整夹具403与试样设置部400嵌合的构成的情况下，存在如下课题：如果高度调整夹具403与试样设置部400的嵌合、带有Z轴驱动机构的试样台410与试样设置部400的嵌合存在倾斜、位置偏差等差异，则很难将试样高度精度良好地对准为试样设置部400的上表面与高度调整夹具的上表面的距离t2。而另一方面，在本实施例的构成中，由于在高度调整夹具403的使用时和试样台425的使用时，由同一个带有Z轴驱动机构的试样台410与试样设置部400嵌合，因而能够解决前述课题。例如，也可以想到定位结构420在长期使用中遭受摩耗的情况下产生松弛，在该情况下，使用具有能够不产生松弛地进行紧固的螺纹结构的螺纹427的本实施例更为合适。

接着，图20中显示用于实施本实施例的步骤。在此，以高度调整夹具403具有凹陷418和目标物416，前端为变尖的形状的构成(图19(a))为例子进行说明，但如上述各实施例中说明的那样，操作步骤可根据高度调整夹具的结构来适宜变更。作为与图6不同的点，如下的点显著不同：在工序901中，将高度调整夹具403和带有Z轴驱动机构的试样台410一体化；在光学显微镜402上设置并进行对焦的工序(对应于工序909)之后，从该状态开始将高度调整夹具403从螺纹427卸下(对应于工序910)。

在第一阶段中，使用高度调整夹具来进行确认带电粒子显微镜中的隔膜的Z轴方向的位置的作业。

首先，使高度调整夹具403与带有Z轴驱动机构的试样台410的螺纹427嵌合(工序901)。在带电粒子显微镜的试样设置部400设置使高度调整夹具403与螺纹427嵌合后的带有Z轴驱动机构的试样台410(工序902)。如果是图16的构成，则进一步将环状部件428搭载在高度调整夹具403上。并且，使试样载台5的Z驱动机构414移动直至高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触(工序903、904)。接触与否的判定可以与在图6的工序603中说明的方式同样地进行。接触后，停止高度调整夹具的接近(工序905)，存储在高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触的状态下的试样载台的Z轴方向的位置(工序906)。高度调整夹具403与隔膜10的基础部9接触时的Z轴驱动机构414的刻度值为z0。工序905、906分别与图6的工序604、605同样。此外，工序903～906也可以与在实施例1中说明的工序602～605的自动实施方法同样地自动实施。然后，将带有Z轴驱动机构的试样台410从带电粒子显微镜的试样设置部419卸下(工序907)。

在第二阶段中，使用高度调整夹具403来进行光学显微镜的高度调整。首先，将与高度调整夹具403连结的带有Z轴驱动机构的试样台410设置于光学显微镜402的试样设置部400(工序908)。开始观察，使光学显微镜位置驱动机构406移动，将焦点对准于高度调整夹具403(工序909)。焦点已对准的状态就是图19(a)。将从此时的高度调整夹具403的凹陷418(光学显微镜的焦点对准的点)至试样设置部400的上表面位置的距离设为t2。然后，使光学显微镜位置驱动机构406保持前述的状态不移动，通过将高度调整夹具403从螺纹427卸下来使高度调整夹具403与带有Z轴驱动机构的试样台410分离(工序910)。

接着，作为第三阶段，利用在第二阶段调整好的状态的光学显微镜，对载置有试样的带有Z轴驱动机构的试样台进行高度调整。更具体而言，通过带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411进行调整以使试样表面位于在第二阶段调整好的光学显微镜的焦点位置。

在第三阶段中，首先使搭载有试样6的试样台425与带有Z轴驱动机构的试样台410的螺纹427嵌合，从而使两者连结(工序911)。此时从光学显微镜不卸下带有Z轴驱动机构的试样台410而安装试样台425。或也可以先从光学显微镜卸下带有Z轴驱动机构的试样台410并安装试样台425，然后将与试样台425连结的带有Z轴驱动机构的试样台410设置于光学显微镜402的试样设置部400。接着，一边用光学显微镜402观察，一边使带有Z驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411移动，以使光学显微镜402的焦点对准于试样6(工序912)。在工序912中，重要的是，将光学显微镜位置驱动机构406不移动而维持在第二阶段调整好的状态。焦点对准与否的判定(工序913)可以与在图6的工序612中说明的方式同样地进行。图19(b)为光学显微镜402的焦点对准于试样6的状态。当试样位于焦点后，停止Z轴驱动机构411的动作(工序914)。此时的试样高度与工序908中的t2一致。然后，将与载置有试样的试样台425连结的带有Z轴驱动机构的试样台410从光学显微镜402的试样设置部400卸下(工序915)。此时，将Z轴驱动机构411保持工序913的状态不移动而进行卸下作业。

在第四阶段中，进行在带电粒子显微镜内的试样6的Z轴坐标调整。首先，在工序914卸下的状态下，直接将带有Z驱动机构的试样台410设置于带电粒子显微镜的试样设置部419(工序916)。然后，将试样载台5的Z轴驱动机构410的刻度对准为z0(工序917)，开始观察(工序918)。另外，在使用没有凹陷418的高度调整夹具的情况下，如图6的工序616那样将Z轴上的位置从z0错开隔膜与试样间的距离即可。工序916至工序918与图6的工序615至工序617几乎同样。

实施例7

在实施例1～6中，对于采用光学显微镜作为光学式观察装置的构成进行了说明，但在本实施例中，对于采用光学式激光装置作为光学式观察装置的例子进行说明。以下，对于与实施例1～6同样的部分，省略说明。

使用图21～23，对于通过光学式激光装置500、高度调整夹具403、带有Z轴驱动机构的试样台410使试样高度与高度调整夹具403的高度t0对准的方法进行说明。在采用光学显微镜的例子中，在使带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411移动来将试样的表面对准于光学显微镜的焦点时，对于焦点对准与否的判断，由操作者通过目视来判断。因此存在试样的高度Z没有定量性这样的课题。而另一方面，本实施例中的光学式激光装置的特征在于，利用激光能够将高度作为绝对值来识别。

本实施例中的光学式激光装置500具备发出激光的发光部502以及受光部503，该受光部503具备取得因激光照射至试样而产生的从试样的反射光的元件。发光部502和受光部503可以在激光装置501内一体化。具有：用于将激光装置501等在Z轴方向上移动的光学式激光装置位置驱动机构504、将光学式激光装置500相对于装置接地面进行支撑并具备光学式激光装置位置驱动机构504的基础部505以及用于显示光学式激光装置501的基准面至激光照射点为止的距离的仪表507。

在光学式激光装置501具备试样设置部506。该试样设置部506与设置在带电粒子显微镜的试样载台5时同样地，具有用于与高度调整夹具403以及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合的定位结构508。

以下，使用预先设定激光照射后进行反射的基准点502并测定从该基准点502的位移的装置来进行说明，但也可以是测定从光学式激光装置自身的基准点到激光被照射的部位为止的绝对距离的装置。使用图21，是将调整夹具403设置于光学式激光装置501并使用高度调整夹具403来调整光学式激光装置500时的操作的说明图。图21(a)中显示在光学式激光装置501的试样设置部506设置了高度调整夹具403的状态。从该状态开始使光学式激光装置位置驱动机构504移动，使高度调整夹具403的表面进入光学式激光装置501的检测距离范围内。将此时的光学式激光装置的仪表的值设为z2。将该状态示于图21(b)。该z2的值可以由用户存储，也可以使仪表507具有将z2的位置对准为0的功能。

图22(a)中，显示在光学式激光装置501配置了搭载有试样6的带有Z轴驱动机构的试样台410的状态。图22(b)中，显示对试样表面照射激光，并使带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构410移动而将仪表507值对准为z2的状态。当使带有Z轴驱动机构的试样台410的Z轴驱动机构411移动而将仪表507的值对准为z2时，试样高度与高度调整夹具403的高度t0一致。此时，Z轴驱动机构411独立地移动，因而能够在使光学式激光装置位置驱动机构504保持固定的状态下，将仪表507对准为z2。如前所述，也可以利用仪表507所具有的功能将z2对准为0。将z2的值调整为0的情况下，在仪表507上在仪表507上会显示从基准点502起的距离，使得移动Z轴驱动机构411的量易于识别。如上所示，根据本实施例，能够定量地确定试样高度。

以上，使用发光部502和受光部503在Z轴方向上驱动并调整与试样之间的距离的构成来进行了说明，但也可以是如图23所示那样，激光装置502被固定，试样载台509存在于基础部505上并在Z轴方向上驱动来调整与试样(或试样设置部506)之间的距离的构成。在该构成的情况下，激光装置501自身无需移动，因此考虑到测量距离z2时，则是能够更加稳定地进行测量的装置构成。

实施例8

图1中对于配置试样6的空间完全处于大气状态的装置进行了说明。在本实施例中，使用图24，对于将上述实施例应用于不仅是大气压下，还能够在比大气压稍处于减压下的状态(约10⁵Pa～约10³Pa)、在所希望的气体气氛下进行观察的带电粒子线装置的构成进行说明。本实施例的带电粒子线装置主要由带电粒子光学镜筒2、将带电粒子光学镜筒相对于装置设置面进行支撑的第一壳体(以下，有时也称为真空室)7、插入第一壳体7而使用的第二壳体(以下，有时也称为配件)121、配置于第二壳体内的试样载台5以及控制它们的控制系统构成。由于控制系统等的基本构成与图1等同，因而省略详细的说明。

第二壳体121的长方体形状的侧面中的至少一个侧面为开放面。第二壳体121的长方体形状(主体部)的侧面中，设置隔膜保持构件155的面以外的面由第二壳体121的壁构成。或者，也可以是第二壳体121自身没有壁，在组入于第一壳体7的状态下由第一壳体7的侧壁构成。第二壳体121通过设于第一壳体7侧壁的开口部而插入于第一壳体7内部，具有在组入于第一壳体7的状态下收纳作为观察对象的试样6的功能。第一壳体7和第二壳体121之间介由真空密封构件126而固定于上述侧面侧的外壁面。第二壳体121可以固定于第一壳体7的侧面或内壁面或带电粒子光学镜筒中的任一方。由此，第二壳体121整体与第一壳体7嵌合。对于第一壳体7的开口部，最简便的是利用带电粒子显微镜的真空试样室原本具备的试样的搬入、搬出用的开口来制造。也就是说，如果按照原本开口的孔的大小来制造第二壳体121，在孔的周围安装真空密封构件126，则装置的改造就可以是必要最小限度。此外，第二壳体121可以从第一壳体7卸下。

第二壳体121的侧面是与大气空间以至少可以使试样进出的大小的面连通的开放面，收纳于第二壳体121内部的试样6在观察中，被置于大气压状态或稍微负压状态或所希望的气体种的状态下。另外，图24为与光轴平行方向的装置截面图，因而仅图示了开放面的一个面，但如果通过图24的纸面向里的方向及向外的方向上的第一壳体的侧面进行真空密封，则第二壳体121的开放面不限于一个面。在第二壳体121组入于第一壳体7的状态下至少具有一面以上的开放面即可。通过第二壳体的开放面，试样可以在第二壳体(配件)内部与外部之间进行搬入和搬出。

在第二壳体121的上表面侧设置有带电粒子线能够透射或通过的隔膜10。该隔膜10可以从第二壳体121装卸。第一壳体7与真空泵4连接，能够对由第一壳体7的内壁面、第二壳体的外壁面以及隔膜10构成的封闭空间(以下，设为第一空间11)进行真空排气。由此，在本实施例中，第一空间11通过隔膜10而被维持于高真空，而另一方面，保持试样的空间(图中由隔膜、第二壳体121、盖构件122包围的空间。以下，设为第二空间12)被维持于大气压或与大气压几乎同等压力的气体气氛，因而能够在装置的动作中将带电粒子光学镜筒2侧维持于真空状态，且能够试样6和前述试样台维持于大气压或预定压力的气氛。隔膜10由隔膜保持构件155保持，隔膜10的更换可以通过更换隔膜保持构件155来进行。

另外，第一空间11可以调整真空度。即，也可以向第一空间内部导入气体分子，形成低真空环境。气体分子通过例如针阀28进行流量限制，可通过大气导入口27来导入。

在本实施例的带电粒子显微镜的情况下，可以用盖构件122来覆盖作为第二壳体121的至少一个侧面的开放面。盖构件122具备试样载台等。

本实施例的带电粒子显微镜具备向第二壳体121内供给置换气体的功能，或具备能够形成与第一空间不同的气压状态的功能。从带电粒子光学镜筒2的下端放出的带电粒子线，通过维持于高真空的第一空间11，并通过图24所示的隔膜10，进而，进入维持于大气压或稍微负压状态的第二空间12。即第二空间与第一空间相比为真空度差(低真空度)的状态。在大气空间，带电粒子线因气体分子而散射，因而平均自由行程变短。也就是说，如果隔膜10与试样6的距离大，则一次带电粒子线或因一次带电粒子线的照射而产生的二次带电粒子、反射带电粒子或透射带电粒子无法到达试样及检测器3。另一方面，带电粒子线的散射概率与气体分子的质量数、密度成正比。因此，如果用质量数比大气轻的气体分子来置换第二空间，或稍微进行抽真空的操作，则带电粒子线的散射概率会降低，从而带电粒子线能够到达试样。此外，也可以不是第二空间整体，至少能够将第二空间中的带电粒子线的路径，即隔膜与试样之间的空间的大气进行气体置换即可。作为置换气体的种类，只要是氮气、水蒸气等比大气轻的气体就能看到图像S/N的改善效果，但在质量更轻的氦气体、氢气的情况下，图像S/N的改善效果更大。

基于以上理由，在本实施例的带电粒子显微镜中在盖构件122设有气体供给管100的安装部(气体导入部)。气体供给管100通过连结部102与气瓶103连结，由此向第二空间12内导入置换气体。在气体供给管100的途中，配置有气体控制用阀101，能够控制在管内流动的置换气体的流量。因此，信号线从气体控制用阀101向下位控制部37延伸，装置用户可以在显示在计算机35的显示器上的操作画面上控制置换气体的流量。此外，气体控制用阀101也可以手动操作进行开关。

置换气体由于使轻元素气体，因而容易积存于第二空间12的上部，而下侧难以置换。因此，在盖构件122上的与气体供给管100的安装位置相比的下侧设置将第二空间内外连通的开口。例如图24中，在压力调整阀104的安装位置设置开口。由此，被由气体导入部导入的轻元素气体推动，大气气体从下侧的开口排出，因此能够将第二壳体121内由气体高效地置换。另外，也可以将该开口与后述的粗排气端口兼用。

此外，即使是如氦气体那样的轻元素气体，也有电子束散射大的情况。此外，在试样表面存在大量水分的情况下，需要使水分稍微蒸发。该情况下，将气瓶103设为真空泵即可。并且，通过稍微进行抽真空，就能够使第二壳体内部成为极低真空状态(即与大气压相近的压力的气氛)，此外，能够仅使试样表面上的水分蒸发。例如，在第二壳体121或盖构件122设置真空排气端口，先将第二壳体121内进行一次真空排气。也可以随后导入置换气体。在该情况下的真空排气，只要将残留于第二壳体121内部的大气气体成分减少至一定量以下即可，因此无需进行高真空排气，粗排气就足够。这是例如约10⁵Pa至约10³Pa的范围等。

但是，在观察生体试样等包含水分的试样等的情况下，先被置于真空状态的试样，水分蒸发而状态发生变化。因此，优选在完全蒸发之前进行观察，或如上所述，从大气气氛直接导入置换气体。对于第二壳体121的开放面，通过在置换气体的导入后由盖构件关闭，从而能够将置换气体有效地封入第二空间内。

这样，在本实施例中，能够将载置有试样的空间控制为大气压(约10⁵Pa)至约10³Pa为止的任意的真空度。以往的所谓的低真空扫描电子显微镜中，由于电子束柱与试样室连通，因而如果降低试样室的真空度而设为与大气压相近的压力，则电子束柱中的压力也连带地发生变化，难以将试样室控制为大气压(约10⁵Pa)～10³Pa的压力。根据本实施例，由于通过薄膜将第二空间12与第一空间11隔离，因而由第二壳体121和盖构件122包围的第二空间中的气氛的压力以及气体种类可以自由控制。因此，能够将试样室控制为以往难以控制的大气压(约10⁵Pa)～约10³Pa的压力。进而，不仅是在大气压(约10⁵Pa)下的观察，还能够是压力连续变化为大气压附近的压力来观察试样的状态。

如果在上述开口的位置安装三通阀，则能够将该开口同时用作粗排气端口和大气泄漏用排气口。即，如果将三通阀的一方安装于盖构件122，将一方连接于粗排气用真空泵，将其余的一方安装泄漏阀，则能够实现上述的兼用排气口。

也可以设置压力调整阀104来代替上述开口。压力调整阀104具有如果第二壳体121的内部压力达到1气压以上，则阀自动打开的功能。通过具备具有这样功能的压力调整阀，从而在轻元素气体的导入时，如果内部压力达到1气压以上则自动打开，能够将氮、氧等大气气体成分排除至装置外部，并使装置内部充满轻元素气体。另外，图示的气瓶或真空泵103有时会配备于带电粒子显微镜，也有时由装置用户事后安装。

盖构件122具备试样载台5。在本试样载台5上具备用于配置本发明中的高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410的试样设置部419。试样设置部419具有用于与高度调整夹具及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合的定位结构420。该定位结构420在与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410嵌合时，能够将试样设置部400的中心轴与高度调整夹具403及带有Z轴驱动机构的试样台410的中心轴保持为固定的位置关系。由于试样载台5固定于盖构件122，因而使盖构件122与第二壳体121的吻合部132密合时，隔膜10与试样载台的位置关系始终是固定的。因此，与图1的装置构成相比，在图24的装置构成的情况下，即使为了更换试样而将试样载台5在纸面的横向上移动，只要使盖构件122与第二壳体121的吻合部132密合，就能够使定位结构420和带电粒子线光轴200与隔膜10的位置关系始终处于相同位置。

实施例9

本发明中的试样与隔膜的距离掌握方法，也可以用于包含在大气空间内且具备隔膜的试样收纳容器。图25、图26中，显示本实施例的试样收纳容器的整体构成图。图25中显示的试样收纳容器主要由收纳容器700、盖701、试样台702、具有用于变更试样台702的位置的驱动机构的试样载台703、用于从试样收纳容器外部移动试样载台703的多个操作部704、操作部704与试样载台703之间的机械要素728、使带电粒子线通过或透射的隔膜10、保持隔膜10的隔膜保持构件706构成。试样6载置在试样台702上，与该试样台一起被收纳于作为封闭空间的收纳容器700内部。为了保持本试样收纳容器的外部和内部的气体种类以及气压状态分离的状态，在盖701与收纳容器700之间具有O环、衬垫等真空密闭构件707。试样载台703的下表面和收纳容器700的底面由未图示的螺纹等来固定。

盖701可以从收纳容器700装卸。如后所述，配置在带电粒子线装置内部的状态下的收纳容器700内部处于大气压或所希望的气体压力空间，收纳容器700外部为真空状态。因此，对于盖701，在从收纳容器700内部按压的方向上作用有力。因此，也可以设为如下的结构：通过与盖701连接的突起709和与收纳容器700连接的突起710的组合，即使作用从收纳容器700内部按压的方向上的力，也可以避免盖701脱落。在该情况下，盖701通过在图中的纸面垂直方向滑动，从而能够进行与收纳容器700的装卸。此外，作为另一例子，盖701和收纳容器700间也可以由未图示的螺纹等固定。此外，作为另一例子，也可以在收纳容器700的盖701自身设置外螺纹及内螺纹进行组合，使其旋转来结合。盖701的固定设备不限于上述的例子，只要盖701与收纳容器700以能够耐受试样收纳容器内外的压力差的程度的力固定即可。

本实施例中，试样载台703构成为：具备能够使试样6的位置在与隔膜接近的方向或远离的方向上驱动的Z轴驱动机构和能够在图中横向上、纸面垂直方向上驱动的XY轴驱动机构。因此，也配置多个操作部704(接口(interface))。可以具有使试样6在试样台上旋转的旋转驱动机构。这些驱动机构设置于试样收纳容器内部，试样载台703经由机械要素728，通过设于试样收纳容器外部的操作部704来操作。机械要素728为例如旋转的轴、棒等。操作部704可以通过旋转、推或拉等来操作。在收纳容器700与机械要素728之间具备O环、衬垫等真空密闭构件707，以避免试样收纳容器的外部和内部的气体种类以及气压状态变化。通过该构成，可维持试样收纳容器内外的压力差，能够在保持试样收纳容器内部的气氛状态(压力、气体种类)的情况下与隔膜10独立地驱动试样6。即，根据上述的位置调整机构，能够将试样6相对于隔膜10的位置从试样收纳容器的外部进行调整。另外，如后所述，试样收纳容器可以配置在带电粒子线装置内部的载台、台等平面部，通过光学显微镜等一边观察试样一边操作操作部704。因此，大多操作部704希望如图所示配置在试样收纳容器侧的面侧。由于试样6与隔膜10为非接触，能够沿着与隔膜10平行的方向使试样与隔膜10独立地移动，因而能够进行非常广范围(至少比隔膜的面积大的范围)的试样的观察。

在试样收纳容器下侧(底面侧)，具有用来配置于后述带电粒子线装置内部的试样载台上的吻合部711。虽然吻合部711图示为凸型，但也可以是凹型，也可以是其他形状。通过吻合部711与试样载台的对应部分结合，从而将试样收纳容器固定于试样载台上。

试样6配置于试样收纳容器内。在设于试样载台703上的试样台702之上搭载试样6。在将试样6从试样收纳容器卸下的情况下，可以仅卸下试样6，也可以连同试样台702一并卸下。

在盖701具备具有隔膜10的隔膜保持构件706。在盖701的隔膜保持构件706之间通过存在粘接剂、双面胶带、真空油脂、O环或衬垫等而保持气密。由于带电粒子线从盖701的图中上部飞来，并带电粒子线照射至隔膜10及试样6，因而盖701具备开口部712。如后所述，用于检测从试样放出的二次带电粒子的检测器配置于盖701的上部。因此，为了高效地检测二次带电粒子，开口部712希望是与盖701的下表面相比上表面的开口面积大的形状。图中，示出将开口部712设为锥形状的构成。

试样收纳容器具备气体导入口714和气体导出口715。它们具备如下的阀机构，所述阀机构能够将试样收纳容器的外部空间的气氛状态与内部空间718的气体气氛状态分离或连通。在通过盖701来封闭收纳容器700的状态下，由气体导入口714导入所希望的气体。但是，如果试样收纳容器内部的压力升得过高，则有隔膜10破裂的危险。因此，在打开气体导出口715的状态下，由气体导入口714导入气体，这样可以不对隔膜10施加压力而使内部空间718被所希望的压力的气体气氛充满。气体导出口715也可以是如当内部空间718的压力变得比试样收纳容器的外部空间高时会自动打开的安全阀等构成。此外，也可以在气体导出口715安装真空泵，在该情况下，能够使试样收纳容器成为所希望的气体种类的低压状态。此外，从上述记载的气体导入口及气体导出口，不仅可以导入气体，还可以导入液体。

试样收纳容器在试样6附近等具备用于收发电信号的电流导入端子716。在电流导入端716与收纳容器700之间设置未图示的粘接剂、O环或衬垫等，保持收纳容器内部的气密状态。从电流导入端子716经由未图示的配线等而在试样6附近收发电信号。为了施加电场、温度加热器、温度测定等可以使用本电流导入端子716。此外，若将检测元件配置于试样收纳容器内部，并将来自检测元件的信号线与电流导入端子716连接，则能够取得在试样收纳容器内部产生的信号。这样，电流导入端子716还可以用作电信号导出端子。具体而言，如果将试样6下的试样台702设为将带电粒子线转换为光、电信号的闪烁器、半导体检测器等检测元件，则能够取得从试样6透射过来的透射带电粒子线，因而能够取得试样内部信息。由于试样收纳容器内部为大气状态或气体状态，因而在检测试样内部信息时，希望将试样与检测元件的距离设为比透射带电粒子线的大部分进行散射的距离短。也就是说，需要使透射的带电粒子线的平均自由程变短。隔膜与试样的距离以及试样与检测器的可容许的距离虽然根据带电粒子线的加速电压等照射条件也发生变化，但现实上，需要为例如1mm以下。因此，希望将试样6直接配置于检测元件上。或者，也可以在厚度1mm以下的薄的网状物等上配置试样。

＜带电粒子线装置的说明＞

接着，在图26中显示将试样收纳容器配置于带电粒子显微镜装置内部的状态。本实施例的带电粒子显微镜的基本构成与图1等同，因此省略详细的说明。

对于壳体7的侧面，可以通过盖构件50来将装置外部与壳体7内部的气压状态进行分离。在盖构件50与壳体7之间具备真空密闭部107，盖构件50通过真空密封构件107以可拆卸的方式固定于壳体7。本实施例的带电粒子显微镜由于在将前述试样收纳容器放入壳体7内部后变更试样与带电粒子光学镜筒的位置关系，因而作为试样收纳容器的移动设备而具备载台5。安装有作为支撑盖构件50的底板的支撑板708，载台5固定于支撑板708。在壳体7的底面以及盖构件50的下表面分别具备盖构件用支撑构件18、底板20。盖构件用支撑构件18以可拆卸的方式固定于底板20，能够将盖构件50和盖构件用支撑构件18一并从壳体7卸下。

在底板20，具备在卸下试样收纳容器时作为盖构件50的抽拉的导件而使用的支柱。构成为，在通常的观察时的状态下支柱被收纳于设于底板20的收纳部中，在卸下时在盖构件50被抽拉的方向延伸。进而，支柱固定于盖构件用支撑构件18，在将盖构件50从壳体7卸下时，盖构件50与带电粒子显微镜主体不会完全分离。由此，能够防止载台5或试样6落下。

支撑板708以向着盖构件50的相对面并向壳体7内部延伸的方式安装。从载台5所具备的Z轴驱动机构以及XY驱动机构分别伸出支轴，分别与盖构件50所具有的操作旋钮51以及操作旋钮52相连。装置用户通过操作这些操作旋钮，能够调整试样收纳容器相对于带电粒子光学镜筒的位置。在此，如上所述，在试样收纳容器内部也具备位置调整机构，该位置调整机构和载台可独立地移动。试样收纳容器内部的位置调整机构被用于试样与隔膜的对位，载台被用于带电粒子线光学镜筒与试样收纳容器的对位。

＜试样观察方法＞

对于通过在以上说明的试样收纳容器内部配置试样后，配置于带电粒子线装置内部从而对处于大气压下或气体气氛下的试样照射带电粒子线为止的方法，记载详细内容。

本实施例中的光学显微镜400具备XY平面移动机构415，关于其他构成、功能，与前实施例等同。

首先，在收纳容器700内配置高度调整夹具403，安装具备隔膜10的盖701。在下一道工序中，在光学显微镜402下设置所述收纳容器700。在下一道工序中，使用光学显微镜402所具备的光学显微镜位置驱动机构406将焦点位置408对准于隔膜10。将此时的状况示于图27(a)。但该工序可以实施也可以不实施。在下一道工序中，使用设置于收纳容器700内的载台703，使高度调整夹具403与隔膜10的隔膜保持构件706接触。如果高度调整夹具403与隔膜保持构件706接触，则可以在由带电粒子显微镜取得的图像上获知基础部9向上下左右的任一方向稍微移动，因而能够用带电粒子显微镜观察隔膜10的隔膜保持构件706来进行接触与否的判定。另外，也可以通过确认电导通来实施接触与否的判定。将此时的状况示于图27(b)。在下一道工序中，使用光学显微镜402所具备的光学显微镜位置驱动机构406将焦点位置408对准于高度调整夹具403。由此，在后述的过程中，能够减小隔膜与试样接触的可能性。

在下一道工序中，在卸下了具备隔膜10的盖701的状态的收纳容器700中搭载试样6。将此时的状况示于图28(a)。在下一道工序中，使用收纳容器700内所具备的载台703使试样移动，以使光学显微镜402的焦点408与试样对准。此时，记录光学显微镜的焦点对准于试样时的载台703的z值(图中z2)。将该z2时的试样位置为假想的隔膜10位置。将此时的状况示于图28(b)。

在下一道工序中，使用载台703而降低z之后，盖上具备隔膜的盖701。将此时的状况示于图29(a)。在下一道工序中，如果将z设为z2，则试样6正好会处于隔膜10的位置。将此时的状况示于图29(b)。这样，通过利用光学显微镜和高度调整夹具，能够掌握试样与隔膜的距离。在下一道工序中，在试样6与隔膜10接近的状态下将试样收纳容器放入带电粒子显微镜装置内。将此时的状况示于图26。在下一道工序中，实施观察。

图30中显示使用以上说明的光学显微镜来掌握隔膜与试样之间的距离的工序。

本实施例中的试样收纳容器可以放入通常的带电粒子显微镜装置，因此具有如下特征：即使不使用图1、图24那样的能够在大气压下观察的带电粒子显微镜装置，也能够在大气压下进行试样的观察。

另外，本发明不限于上述实施例，包含各种变形例。例如，上述实施例是为了清楚地说明本发明而进行了详细说明，并非限定于具备所说明的所有构成的例子。此外，也可以将某一实施例的构成的一部分替换成其他实施例的构成，此外，也可以在某一实施例的构成中加入其他实施例的构成。此外，对于各实施例的构成的一部分，可以进行其他构成的追加、削除、置换。此外，就上述的各构成、功能、处理部、处理设备等而言，可以将它们的一部分或全部通过例如以集成电路方式设计等，从而由硬件来实现。此外，上述的各构成、功能等，与可以通过使处理器解释实现各个功能的程序并执行，从而由软件来实现。

实现各功能的程序、表格、文档等信息可以置于内存、硬盘、SSD(Solid StateDrive，固态硬盘)等记录装置或者IC卡、SD卡、光盘等记录介质中。

此外，对于控制线、信息线，显示了在说明上认为是需要的线，不一定显示了在产品中的所有的控制线、信息线。实际上，可认为几乎所有的构成是相互连接的。

符号说明

1：光学透镜，2：带电粒子光学镜筒，3：检测器，4：真空泵，5：试样载台，6：试样，7：壳体，8：带电粒子源，9：基础部，10：隔膜，11：第一空间，12：第二空间，14：泄漏阀，15：开放面，16：真空配管，17：载台支撑台，18：盖构件用支撑构件，20：底板，35：计算机，36：上位控制部，37：下位控制部，43、44：通信线，50：盖构件，51：操作旋钮，52：操作旋钮，100：气体供给管，101：气体控制用阀，102：连结部，103：气瓶或真空泵，104：压力调整阀，108、109：操作旋钮，121：第二壳体，122：盖构件，123、124、125、126：真空密封构件，131：主体部，132：吻合部，154：信号放大器，155：隔膜保持构件，200：光轴，270：基座，400：试样设置部，401：定位结构，402：光学显微镜，403：高度调整夹具，405：镜筒，406：光学显微镜位置驱动机构，407：基础部，408:焦点位置，409：试样搭载部，410：带有Z轴驱动机构的试样台，411：Z轴驱动机构，412：物镜，413：镜筒，414：Z轴驱动机构，415：XY平面移动机构，416：目标物，417：XY平面移动机构，418：凹陷，419：试样设置部，420：定位结构，421：凸部，422：XY平面移动机构，423：带有Z轴驱动机构的试样台，424：旋钮，425：试样台，427：螺纹，428：环状部件，500：光学式激光装置，501：激光装置，502：发光部，503：受光部，504：光学式激光装置位置驱动机构，505：基础部，506：试样设置部，507：仪表，508：定位结构，509：试样载台，700：收纳容器，701：盖，702：试样台，703：试样载台，704：操作部，705：隔膜，706：隔膜保持构件，707：真空密闭构件，708：支撑板，709：突起部，710：突起部，711：吻合部，712：开口部，713：锥形孔，714：气体导入口，715：气体导出口，716：电流导入端子，718：内部空间，728：机械要素。

Claims (23)

1.一种试样高度调整方法，是在带电粒子线装置中的试样高度调整方法，所述带电粒子线装置具有产生带电粒子线的带电粒子光学镜筒、第一试样设置部、将配置所述第一试样设置部的空间从所述带电粒子光学镜筒的内部隔离的隔膜以及固定有所述隔膜的基础部；

所述试样高度调整方法包含：

第一工序，将高度调整构件配置于所述带电粒子线装置的所述第一试样设置部上，通过使所述第一试样设置部在所述带电粒子光学镜筒的光轴方向上移动，从而存储高度调整构件与所述隔膜或所述基础部接触时的所述第一试样设置部的高度；

第二工序，将高度调整构件配置于光学式装置的第二试样设置部上，使光学式装置的至少一部分移动来改变所述光学式装置与所述高度调整构件的距离，从而进行调整以使所述光学式装置的固有点位于所述高度调整构件的表面，其中，所述固有点表示从该光学式装置起为预定距离的位置，且所述固有点为所述光学式装置所固有地确定的固有点；

第三工序，将带有Z轴驱动机构的试样台配置于所述光学式装置的第二试样设置部上，不改变在所述第二工序中调整的所述光学式装置的固有点的位置而调整所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度，以使所述试样的表面位于所述光学式装置的固有点的位置；以及

第四工序，将带有Z轴驱动机构的试样台配置于所述带电粒子线装置的第一试样设置部上，使用在所述第一工序存储的所述第一试样设置部的高度，调整所述带电粒子线装置的所述第一试样设置部的高度或所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度，从而调整所述试样与所述隔膜之间的距离。

2.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，不改变在所述第三工序中调整的所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度而进行所述第四工序。

3.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

所述光学式装置为光学显微镜，所述光学式装置的固有点为所述光学显微镜的焦点。

4.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

所述光学式装置是利用激光的距离测定装置，所述光学式装置的固有点为所述距离测定装置的距离基准点。

5.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

具有能够使所述光学式装置的至少一部分在该光学式装置的光轴方向上机械地移动的移动机构，

在所述第二工序中，通过使所述移动机构移动来进行调整以使所述光学式装置的固有点位于所述高度调整构件的表面。

6.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

所述高度调整构件具有能够用所述光学式装置以及所述带电粒子线装置观察的目标物，

所述试样高度调整方法具有使所述目标物进入所述光学式装置以及所述带电粒子线装置的视场内的工序。

7.根据权利要求6所述的试样高度调整方法，

所述目标物为不从所述高度调整构件的表面突起的形状。

8.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

作为所述高度调整构件的表面的与所述隔膜最接近的平面的形状比所述隔膜的窗框大，且比所述基础部小。

9.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

作为所述高度调整构件的表面的与所述隔膜相对的面具有凹陷。

10.根据权利要求9所述的试样高度调整方法，

所述凹陷的形状比所述隔膜的窗框大，且比所述基础部小。

11.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

所述带有Z轴驱动机构的试样台具有能够在与所述带电粒子光学镜筒的光轴垂直的平面方向上移动的XY平面移动机构。

12.根据权利要求1所述的试样高度调整方法，

所述带有Z轴驱动机构的试样台能够与所述高度调整构件装卸。

13.一种观察系统，具有：

带电粒子线装置，其具有产生带电粒子线的带电粒子光学镜筒、第一试样设置部、将配置试样的空间从所述带电粒子光学镜筒的内部隔离的隔膜、固定有所述隔膜的基础部；

光学式装置，其为具有第二试样设置部的光学式装置，通过该光学式装置的至少一部分是可移动的，从而能够调整该光学式装置的固有点与所述第二试样设置部的距离，其中，所述固有点表示从该光学式装置起为预定距离的位置，且所述固有点为该光学式装置所固有地确定的固有点；

高度调整构件，与所述隔膜相对的面为比所述隔膜的窗框大的上表面，是能够对所述第一试样设置部和所述第二试样设置部共通地设置的形状；以及

带有Z轴驱动机构的试样台，其具有能够在所述带电粒子光学镜筒的光轴方向移动的机构，是能够对所述第一试样设置部和所述第二试样设置部共通地设置的形状，

其中，如下进行试样高度调整：

第一工序，将高度调整构件配置于所述带电粒子线装置的所述第一试样设置部上，通过使所述第一试样设置部在所述带电粒子光学镜筒的光轴方向上移动，从而存储高度调整构件与所述隔膜或所述基础部接触时的所述第一试样设置部的高度；

第二工序，将高度调整构件配置于所述光学式装置的所述第二试样设置部上，使光学式装置的至少一部分移动来改变所述光学式装置与所述高度调整构件的距离，从而进行调整以使所述光学式装置的固有点位于所述高度调整构件的表面；

第三工序，将带有Z轴驱动机构的试样台配置于所述光学式装置的第二试样设置部上，不改变在所述第二工序中调整的所述光学式装置的固有点的位置而调整所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度，以使所述试样的表面位于所述光学式装置的固有点的位置；以及

第四工序，将带有Z轴驱动机构的试样台配置于所述带电粒子线装置的第一试样设置部上，使用在所述第一工序存储的所述第一试样设置部的高度，调整所述带电粒子线装置的所述第一试样设置部的高度或所述带有Z轴驱动机构的试样台的高度，从而调整所述试样与所述隔膜之间的距离。

14.根据权利要求13所述的观察系统，

所述光学式装置为光学显微镜，所述光学式装置的固有点为所述光学显微镜的焦点。

15.根据权利要求13所述的观察系统，

所述光学式装置为利用激光的距离测定装置，所述光学式装置的固有点为所述距离测定装置的距离基准点。

16.根据权利要求13所述的观察系统，

所述光学式装置具有能够使该光学式装置的至少一部分在该光学式装置的光轴方向上机械地移动的移动机构。

17.根据权利要求13所述的观察系统，

所述高度调整构件具有能够用所述光学式装置以及所述带电粒子线装置观察的目标物，

所述目标物为进入所述光学式装置以及所述带电粒子线装置的视场内的大小。

18.根据权利要求17所述的观察系统，

所述目标物为不从所述高度调整构件的表面突起的形状。

19.根据权利要求13所述的观察系统，

作为所述高度调整构件的表面的与所述隔膜最接近的平面的形状比所述隔膜的窗框大，且比所述基础部小。

20.根据权利要求13所述的观察系统，

作为所述高度调整构件的表面的与所述隔膜相对的面具有凹陷。

21.根据权利要求20所述的观察系统，

所述凹陷的形状比所述隔膜的窗框大，且比所述基础部小。

22.根据权利要求13所述的观察系统，

所述带有Z轴驱动机构的试样台具有能够在与所述带电粒子光学镜筒的光轴垂直的平面方向上移动的XY平面移动机构。

23.根据权利要求13所述的观察系统，

所述带有Z轴驱动机构的试样台能够与所述高度调整构件装卸。