JP2010108853A - 試料ホルダ及びこれを用いた試料の観測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光照射による試料の電気特性の変化を検出することができる試料ホルダ及びこの試料ホルダを用いた観測方法を提供する。
【解決手段】試料ホルダ１は、電気特性検出部８と光照射部２７とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、試料ホルダ及びこれを用いた試料の観測方法に関する。

特許文献１に、透過型電子顕微鏡に使用される試料ホルダが記載されている。この試料ホルダは、試料の近傍まで伸びる光ファイバを備え、この光ファイバは、レーザ発振器に接続される。この試料ホルダを用いた試料の観察方法は以下の通りである。まず、試料ホルダの試料保持部に観測対象の試料を保持する。次いで、試料ホルダを電子顕微鏡に挿入する。次いで、光ファイバとレーザ発振器とを接続する。次いで、観測者が電子顕微鏡を用いて試料を観察し、試料上で特に着目すべき箇所を探す。次いで、レーザ発振器にレーザ（光）を発生させる。このレーザは、光ファイバを介して試料に照射される。次いで、観察者は、レーザ照射による上記箇所の変化を観察する。
特許３０４０６６３号公報

しかし、上記の試料ホルダは、試料の電気特性（電気に関する特性、たとえば電流、電圧、抵抗等）を検出する手段がないので、観察者は、レーザ照射（光照射）による試料の電気特性の変化を測定することができなかった。

本願に係る発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、光照射による試料の電気特性の変化を検出することができる試料ホルダ及びこの試料ホルダを用いた観測方法を提供することにある。

本願に係る発明は、試料観察用の荷電粒子線が照射される試料を保持する試料保持部と、試料の電気特性を検出する電気特性検出部と、試料に光を照射する光照射部とを備えることを特徴とする。

本願に係る発明は、電気特性検出部と、光照射部とを備えるので、操作者は、試料への光照射と、試料の電気特性の検出とを並行して行うことができる。これにより、操作者は、光照射による試料の電気特性の変化を検出することができる。

次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る試料ホルダ１の構成を示す平面図である。なお、図１は３次元の座標軸が設定されており、図１中左右方向がＸ軸、上下方向がＹ軸、紙面に垂直な方向がＺ軸となっている。図２は、電気特性検出用プローブ１２周辺の構造を示す斜視図である。図３は、図１のＡＡ’断面図であり、図４は、図１のＢＢ’断面図である。図５は、光照射用プローブ装着部材２９周辺の構造を示す斜視図である。

試料ホルダ１は、サイドエントリ型の電子顕微鏡に使用され、ハウジング１ａと、気密端子１ｂ、１ｃと、試料保持部２と、電気特性検出部８と、光照射部２７とを備える。

ハウジング１ａは、中空構造になっており、中空部分に電気特性検出部８および光照射部２７を収納する。ハウジング１ａの内部は、電子顕微鏡に挿入された後、真空引きされる。気密端子１ｂ、１ｃは、ハウジング１ａに設けられる。気密端子１ｂ、１ｃは、ハウジング１ａの内部の気密性を維持しつつ、ハウジング１ａ内外の導線に接続される。

試料保持部２は、ハウジング１ａの先端に設けられており、試料７を保持する。試料保持部２は、台座３と、連結部材４ａ、４ｂと、電極５ａ、５ｂと、押止部材６とを備える。

台座３には、試料７が載せられる。台座３の両端部には、電極５ａ、５ｂが貫通する貫通穴が形成されている。押止部材６は、試料７をＺ軸の上方（正方向側）から押し止める。したがって、試料７は、台座３と押止部材６とにより挟まれる。押止部材６の両端部には、電極５ａ、５ｂが通る貫通穴が形成されている。連結部材４ａは、台座３と押止部材６との間に配置され、電極５ａと試料７とに接触する。連結部材４ｂは、台座３と押止部材６との間に配置され、電極５ｂと試料７とに接触する。連結部材４ａ、４ｂは、導体で構成されている。電極５ａ、５ｂは、ビス形状となっており、押止部材６をＺ軸上方から台座３に押しつける。電極５ａ、５ｂは、導体で構成されている。試料７は、その一部がハウジング１ａの中空部分に張り出している。

電気特性検出部８は、導線９ａ、９ｂ、１５と、電気特性検出用プローブ１２と、プローブ保持部材１３と、ビス１４と、電気特性検出用プローブ移動部１６とを備える。

導線９ａは、一方の端部が押止部材６と台座３とに挟まれ、かつ電極５ａに接触している。導線９ａの他方の端部は、気密端子１ｂに接続される。導線９ｂは、一方の端部が押止部材６と台座３とに挟まれ、かつ電極５ｂに接触している。導線９ｂの他方の端部は、気密端子１ｂに接続される。

図２に示すように、電気特性検出用プローブ１２、プローブ保持部材１３、およびビス１４は、レバー１７の先端部（Ｘ軸正方向側の端部）に設けられる。レバー１７の先端部には、ビス１４が通る穴１７ａが形成されている。レバー１７の詳細については後述する。

電気特性検出用プローブ１２は、導体で構成され、先端が尖った形状となっている。電気特性検出用プローブ１２は、その先端が試料７に接触可能となっており、レバー１７の先端部と、プローブ保持部材１３とによって挟まれる。

プローブ保持部材１３は、導体で構成され、電気特性検出用プローブ１２および導線１５の一方の端部を上方から押し止める。プローブ保持部材１３には、ビス１４が貫通する貫通穴１３ａが形成されている。ビス１４は、プローブ保持部材１３をレバー１７に押しつける。導線１５は、一方の端部がプローブ保持部材１３とレバー１７とに挟まれ、他方の端部が気密端子１ｂに接続される。

気密端子１ｂは、電気特性測定機器１１と導線１１ａ〜１１ｃで接続されている。導線１１ａは、導線９ａと導通しており、導線１１ｂは、導線９ｂと導通しており、導線１１ｃは、導線１５と導通している。

電気特性測定機器１１は、操作者による操作に応じて、試料７に電流や電圧を供給する。また、電気特性測定機器１１は、電気特性検出用プローブ１２が検出した電気特性を、導線１１ｂを介して取得し、その値を測定する。

電気特性検出用プローブ移動部１６は、図１、図３、および図４に示すように、レバー１７と、球体１９と、球体支持軸２０と、マイクロメータ２１、２３、２５と、ピエゾ素子２２、２４、２６と、バネ１９ａ、２２ｂ、２４ｂ、２６ｂと、導線２２ａ、２２ｃ、２４ａ、２４ｃ、２６ａ、２６ｃとを備える。

レバー１７は、先端部に電気特性検出用プローブ１２が設けられ、基端部（Ｘ軸負方向側の端部）にピエゾ素子２２等が設けられる。詳細は後述するが、レバー１７は、ピエゾ素子２２、２４、２６が伸縮したり、マイクロメータ２１、２３、２５が操作されることで移動する。レバー１７の一方の側面には、Ｖ字溝１８が形成されており、このＶ字溝１８が球体１９に接触する。

球体１９は、レバー１７が移動する際の支点となるものであり、球体支持軸２０により、ハウジング１ａの内部に固定されている。球体支持軸２０は、ハウジング１ａの内部に設けられ、Ｚ軸上下方向に伸び、ハウジング１ａのＺ軸上端面と下端面とに固定される。

バネ１９ａは、球体１９に対してレバー１７の反対側に設けられており、レバー１７とハウジング１ａとを連結する。バネ１９ａは、レバー１７を常に球体１９に押しつける。これにより、レバー１７が球体１９から離れることが防止される。なお、図１では、バネ１９ａは省略されている。

マイクロメータ２１は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ２１の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ２１が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ２１を回転させることで、マイクロメータ２１が前進または後退する。

ピエゾ素子２２は、マイクロメータ２１の先端部に設けられ、レバー１７に接触する。ピエゾ素子２２には、導線２２ａが接続される。導線２２ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線２２ｃで接続され、導線２２ｃは、導線２２ａと導通する。したがって、ピエゾ素子２２は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じてＸ軸方向に伸縮する。

バネ２２ｂは、ピエゾ素子２２に対して、レバー１７の反対側に設けられており、レバー１７とハウジング１ａとを連結する。さらに、バネ２２ｂは、レバー１７を常にＸ軸負方向に押す。これにより、ピエゾ素子２２とレバー１７との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子２２が伸びた際には、バネ２２ｂが縮むことで、レバー１７とピエゾ素子２２との接触が維持され、ピエゾ素子２２が縮んだ際には、バネ２２ｂが伸びることで、レバー１７とピエゾ素子２２との接触が維持される。

したがって、レバー１７は、マイクロメータ２１、ピエゾ素子２２、およびバネ２２ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ２１を前進させるか、または、ピエゾ素子２２が伸びた際に、レバー１７は、ピエゾ素子２２に押され、球体１９との接触を維持しながらＸ軸正方向に移動する。逆に、操作者がマイクロメータ２１を後退させるか、または、ピエゾ素子２２が縮んだ際に、レバー１７は、バネ２２ｂに押され、球体１９との接触を維持しながらＸ軸負方向に移動する。これにより、電気特性検出用プローブ１２がＸ軸方向に移動する。

マイクロメータ２３は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ２３の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ２３が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ２３を回転させることで、マイクロメータ２３が前進または後退する。

ピエゾ素子２４は、マイクロメータ２３の先端部に設けられ、レバー１７に接触する。ピエゾ素子２４には、導線２４ａが接続される。導線２４ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線２４ｃで接続され、導線２４ｃは、導線２４ａと導通する。したがって、ピエゾ素子２４は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じてＹ軸方向に伸縮する。

ハウジング１ａは、レバー１７とレバー３３（レバー３３については後述する）との間に突出する突出部１ｄが形成されている。バネ２４ｂは、ピエゾ素子２４に対して、レバー１７の反対側に設けられており、レバー１７とハウジング１ａの突出部１ｄとを連結する。さらに、バネ２４ｂは、レバー１７を常にＹ軸負方向に押す。これにより、ピエゾ素子２４とレバー１７との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子２４が伸びた際には、バネ２４ｂが縮むことで、レバー１７とピエゾ素子２４との接触が維持され、ピエゾ素子２４が縮んだ際には、バネ２４ｂが伸びることで、レバー１７とピエゾ素子２４との接触が維持される。

したがって、レバー１７は、マイクロメータ２３、ピエゾ素子２４、およびバネ２４ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ２３を前進させるか、または、ピエゾ素子２４が伸びた際に、レバー１７の基端部は、ピエゾ素子２４に押され、球体１９を回転軸として、Ｙ軸正方向に回転する。これに応じて、レバー１７の先端部は、Ｙ軸負方向に回転する。逆に、操作者がマイクロメータ２３を後退させるか、または、ピエゾ素子２４が縮んだ際に、レバー１７の基端部は、バネ２４ｂに押されて、Ｙ軸負方向に回転する。これに応じて、レバー１７の先端部は、Ｙ軸正方向に回転する。これにより、電気特性検出用プローブ１２がＹ軸方向に移動する。

マイクロメータ２５は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ２５の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ２５が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ２５を回転させることで、マイクロメータ２５が前進または後退する。

ピエゾ素子２６は、マイクロメータ２５の先端部に設けられ、レバー１７に接触する。ピエゾ素子２６には、導線２６ａが接続される。導線２６ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線２６ｃで接続され、導線２６ｃは、導線２６ａと導通する。したがって、ピエゾ素子２６は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じてＺ軸方向に伸縮する。

バネ２６ｂは、ピエゾ素子２６に対して、レバー１７の反対側に設けられており、レバー１７とハウジング１ａとを連結する。さらに、バネ２６ｂは、レバー１７を常にＺ軸負方向に押す。これにより、ピエゾ素子２６とレバー１７との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子２６が伸びた際には、バネ２６ｂが縮むことで、レバー１７とピエゾ素子２６との接触が維持され、ピエゾ素子２６が縮んだ際には、バネ２６ｂが伸びることで、レバー１７とピエゾ素子２６との接触が維持される。

したがって、レバー１７は、マイクロメータ２５、ピエゾ素子２６、およびバネ２６ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ２５を前進させるか、または、ピエゾ素子２６が伸びた際に、レバー１７の基端部は、ピエゾ素子２６に押され、球体１９を回転軸として、Ｚ軸正方向に回転する。これに応じて、レバー１７の先端部は、Ｚ軸負方向に回転する。逆に、操作者がマイクロメータ２５を後退させるか、または、ピエゾ素子２６が縮んだ際に、レバー１７の基端部は、バネ２６ｂに押されて、Ｚ軸負方向に回転する。これに応じて、レバー１７の先端部は、Ｚ軸正方向に回転する。これにより、電気特性検出用プローブ１２がＺ軸方向に移動する。

光照射部２７は、光照射用プローブ２７ａと、光ファイバ２８と、光照射用プローブ移動部３２とを備える。

光照射用プローブ２７ａは、三角錐の先端がカットされた構造となっている。光ファイバ２８は、先端部（Ｘ軸正方向側の端部）が光照射用プローブ２７ａに接続され、基端部（Ｘ軸負方向側の端部）が光源３１に接続されている。したがって、光ファイバ２８は、光源３１から供給される光Ｌを光照射用プローブ２７ａに供給することができる。

光照射用プローブ移動部３２は、図１、図３〜図５に示すように、光照射用プローブ装着部材２９と、光ファイバ収納パイプ３０と、レバー３３と、球体１９と、球体支持軸２０と、マイクロメータ３５、３７、３９と、ピエゾ素子３６、３８、４０と、バネ１９ｂ、３６ｂ、３８ｂ、４０ｂと、導線３６ａ、３６ｃ、３８ａ、３８ｃ、４０ａ、４０ｃと、ピエゾ素子駆動電源４１とを備える。したがって、球体１９および球体支持軸２０は、電気特性検出用プローブ移動部１６と光照射用プローブ移動部３２との共通の構成要素となっている。もちろん、球体１９および球体支持軸２０を移動部ごとに設けるようにしてもよい。

光照射用プローブ装着部材２９は、レバー３３の先端部（Ｘ軸正方向側の端部）に設けられており、試料７に対向する面からレバー３３に対向する面まで貫通する貫通穴２９ａが形成されている。貫通穴２９ａのうち、試料７側に開口する部分は、試料７側に曲がっている。そして、光照射用プローブ２７ａは、貫通穴２９ａの開口のうち、試料７側の開口から貫通穴２９ａに挿入され、光ファイバ２８は、貫通穴２９ａの開口のうち、レバー３３側の開口から貫通穴２９ａに挿入される。したがって、光照射用プローブ２７ａは、試料７の方向を向く。なお、光照射用プローブ２７ａは、光照射用プローブ装着部材２９に対して着脱可能になっている。光ファイバ収納パイプ３０は、レバー３２の側面に這わせて設けられ、内部に光ファイバ２８を収納する。

レバー３３は、先端部に光照射用プローブ装着部材２９が設けられ、基端部（Ｘ軸負方向側の端部）にピエゾ素子３６等が設けられる。詳細は後述するが、レバー３３は、ピエゾ素子３６、３８、４０が伸縮したり、マイクロメータ３５、３７、３９が操作されることで移動する。レバー３３の一方の側面には、Ｖ字溝３４が形成されており、このＶ字溝３４が球体１９に接触する。

球体１９は、レバー３３が移動する際の支点となるものであり、球体支持軸２０により、ハウジング１ａの内部に固定されている。バネ１９ｂは、球体１９に対してレバー３３の反対側に設けられており、レバー３３とハウジング１ａとを連結する。バネ１９ｂは、レバー３３を常に球体１９に押しつける。これにより、レバー３３が球体１９から離れることが防止される。なお、図１では、バネ１９ｂは省略されている。

マイクロメータ３５は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ３５の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ３５が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ３５を回転させることで、マイクロメータ３５が前進または後退する。

ピエゾ素子３６は、マイクロメータ３５の先端部に設けられ、レバー３３に接触する。ピエゾ素子３６には、導線３６ａが接続される。導線３６ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線３６ｃで接続され、導線３６ｃは、導線３６ａと導通する。したがって、ピエゾ素子３６は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じてＸ軸方向に伸縮する。

バネ３６ｂは、ピエゾ素子３６に対して、レバー３３の反対側に設けられており、レバー３３とハウジング１ａとを連結する。さらに、バネ３６ｂは、レバー３３を常にＸ軸負方向に押す。これにより、ピエゾ素子３６とレバー３３との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子３６が伸びた際には、バネ３６ｂが縮むことで、レバー３３とピエゾ素子３６との接触が維持され、ピエゾ素子３６が縮んだ際には、バネ３６ｂが伸びることで、レバー３３とピエゾ素子３６との接触が維持される。

したがって、レバー３３は、マイクロメータ３５、ピエゾ素子３６、およびバネ３６ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ３５を前進させるか、または、ピエゾ素子３６が伸びた際に、レバー３３は、ピエゾ素子３６に押され、球体１９との接触を維持しながらＸ軸正方向に移動する。逆に、操作者がマイクロメータ３５を後退させるか、または、ピエゾ素子３６が縮んだ際に、レバー３３は、バネ３６ｂに押され、球体１９との接触を維持しながらＸ軸負方向に移動する。これにより、光照射用プローブ２７ａがＸ軸方向に移動する。

マイクロメータ３７は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ３７の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ３７が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ３７を回転させることで、マイクロメータ３７が前進または後退する。

ピエゾ素子３８は、マイクロメータ３７の先端部に設けられ、レバー３３に接触する。ピエゾ素子３８には、導線３８ａが接続される。導線３８ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線３８ｃで接続され、導線３８ｃは、導線３８ａと導通する。したがって、ピエゾ素子３８は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じてＹ軸方向に伸縮する。

バネ３８ｂは、ピエゾ素子３８に対して、レバー３３の反対側に設けられており、レバー３３とハウジング１ａの突出部１ｄとを連結する。さらに、バネ３８ｂは、レバー３３を常にＹ軸正方向に押す。これにより、ピエゾ素子３８とレバー３３との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子３８が伸びた際には、バネ３８ｂが縮むことで、レバー３３とピエゾ素子３８との接触が維持され、ピエゾ素子３８が縮んだ際には、バネ３８ｂが伸びることで、レバー３３とピエゾ素子３８との接触が維持される。

したがって、レバー３３は、マイクロメータ３７、ピエゾ素子３８、およびバネ３８ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ３７を前進させるか、または、ピエゾ素子３８が伸びた際に、レバー３３の基端部は、ピエゾ素子３８に押され、球体１９を回転軸として、Ｙ軸負方向に回転する。これに応じて、レバー３３の先端部は、Ｙ軸正方向に回転する。逆に、操作者がマイクロメータ３７を後退させるか、または、ピエゾ素子３８が縮んだ際に、レバー３３の基端部は、バネ３８ｂに押されて、Ｙ軸正方向に回転する。これに応じて、レバー３３の先端部は、Ｙ軸負方向に回転する。これにより、光照射用プローブ２７ａがＹ軸方向に移動する。

マイクロメータ３９は、ハウジング１ａを貫通するように設けられる。マイクロメータ３９の外周面と、ハウジング１ａの貫通穴（マイクロメータ３９が貫通する穴）には、互いにかみ合うねじ山が形成されている。したがって、操作者がマイクロメータ３９を回転させることで、マイクロメータ３９が前進または後退する。

ピエゾ素子４０は、マイクロメータ３９の先端部に設けられ、レバー３３に接触する。ピエゾ素子４０には、導線４０ａが接続される。導線４０ａは、気密端子１ｃに接続される。気密端子１ｃとピエゾ素子駆動電源４１とは、導線４０ｃで接続され、導線４０ｃは、導線４０ａと導通する。したがって、ピエゾ素子４０は、ピエゾ素子駆動電源４１から電力を供給されることが可能になっており、ピエゾ素子駆動電源４１から供給される電力に応じて、Ｚ軸方向に伸縮する。

バネ４０ｂは、ピエゾ素子４０に対して、レバー３３の反対側に設けられており、レバー３３とハウジング１ａとを連結する。さらに、バネ４０ｂは、レバー３３を常にＺ軸正方向に押す。これにより、ピエゾ素子４０とレバー３３との接触が維持される。すなわち、ピエゾ素子４０が伸びた際には、バネ４０ｂが縮むことで、レバー３３とピエゾ素子４０との接触が維持され、ピエゾ素子４０が縮んだ際には、バネ４０ｂが伸びることで、レバー３３とピエゾ素子４０との接触が維持される。

したがって、レバー３３は、マイクロメータ３９、ピエゾ素子４０、およびバネ４０ｂにより、以下のように移動する。すなわち、操作者がマイクロメータ３９を前進させるか、または、ピエゾ素子４０が伸びた際に、レバー３３の基端部は、ピエゾ素子４０に押され、球体１９を回転軸として、Ｚ軸負方向に回転する。これに応じて、レバー３３の先端部は、Ｚ軸正方向に回転する。逆に、操作者がマイクロメータ３９を後退させるか、または、ピエゾ素子４０が縮んだ際に、レバー３３の基端部は、バネ４０ｂに押されて、Ｚ軸正方向に回転する。これに応じて、レバー３３の先端部は、Ｚ軸負方向に回転する。これにより、光照射用プローブ２７ａがＺ軸方向に移動する。

ピエゾ素子駆動電源４１は、操作者による操作に応じて、各ピエゾ素子に所望の電力を供給する。

次に、試料ホルダ１を用いた観測方法を図６に示すフローチャートに沿って説明する。ステップＳ１において、操作者は、試料７を試料保持部２に固定する。ステップＳ２において、操作者は、所望の光照射用プローブを光照射用プローブ装着部材２９に装着する。ここでは、一例として、光照射用プローブ２７ａを装着するものとする。

ステップＳ３において、操作者は、試料ホルダ１を、電子顕微鏡にセットする。ステップＳ４において、操作者は、光源３１を光ファイバ２８に接続する。ステップＳ５において、操作者は、試料７を電子顕微鏡にて観察し、試料７上で特に着目すべき着目点を探す。ステップＳ６において、操作者は、着目点に光が照射されるように、光照射用プローブ２７ａを移動させる。具体的には、操作者は、マイクロメータ３５、３７、３９を操作したり、ピエゾ素子駆動電源４１を用いてピエゾ素子３６、３８、４０に電力を供給することで、光照射用プローブ２７ａを移動させる。

ステップＳ７において、操作者は、光源３１を駆動させ、所望の光量の光を着目点に照射させる。さらに、操作者は、光が照射された状態の着目点を、電子顕微鏡を用いて観察する。これにより、操作者は、光照射による着目点の変化を観察することができる。

ステップＳ８において、操作者は、光照射を一時停止し、電気特性検出用プローブ１２の先端が着目点に接触するように、電気特性検出用プローブ１２を移動させる。具体的には、操作者は、マイクロメータ２１、２３、２５を操作したり、ピエゾ素子駆動電源４１を用いてピエゾ素子２２、２４、２６に電力を供給することで、電気特性検出用プローブ１２を移動させる。このときの様子の一例を図７に示す。図７では、着目点は点Ｐとなっている。

ステップＳ９において、操作者は、電気特性測定機器１１を用いて、着目点の電気特性を測定する。たとえば、操作者は、電気特性測定機器１１を用いて、電極５ａ、５ｂ間に特定の電圧をかける。このとき、電気特性検出用プローブ１２は、着目点の電流を検出する。検出された電流は、導線１５、１１ｂを介して、電気特性測定機器１１に入力される。電気特性測定機器１１は、入力された電流の量を測定し、画面表示する。これにより、操作者は、試料７に特定の電圧をかけたときに着目点に発生する電流の量を測定することができる。また、操作者は、電気特性測定機器１１を用いて、導線１１ａから特定の電流を試料７に流す。この電流は、電気特性検出用プローブ１２、導線１５、１１ｂを介して、電気特性測定機器１１に入力される。電気特性測定機器１１は、この電流を流すのに必要な電圧（すなわち、着目点における電圧降下）に基づいて、着目点の抵抗値を測定する。電気特性測定機器１１は、測定された抵抗値を画面表示する。これにより、操作者は、着目点の抵抗値を測定する。すなわち、この場合、電気特性検出用プローブ１２は、着目点の電気特性として、着目点の電圧降下を検出する。

次いで、操作者は、着目点に光を照射した状態で、電気特性測定機器１１を用いて、着目点の電気特性を測定する。これにより、操作者は、光照射による着目点の電気特性の変化を観測することができる。このときの様子の一例を図８に示す。図８でも、着目点は点Ｐとなっており、点Ｐに光Ｌが照射されている。さらに、試料７に特定の電流Ｉが流される。

さらに、操作者は、着目点に照射する光量を変化させて、着目点の電気特性を測定する。これにより、操作者は、光量の変化による着目点の電気特性の変化を観測することができる。

操作者は、光照射用プローブ２７ａとは異なる光照射用プローブを光照射用プローブ装着部材２９に装着し、上記と同様の処理を行うこともできる。図９に、他の光照射用プローブの一例として、光照射用プローブ２７ａ−１を示す。光照射用プローブ２７ａ−１は、試料７の全体に光Ｌを照射する。

以上により、本実施の形態によれば、試料ホルダ１は、電気特性検出部８と、光照射部２７とを備えるので、操作者は、試料７への光照射と、試料の電気特性の検出とを並行して行うことができる。これにより、操作者は、光照射による試料７の電気特性の変化を検出することができる。さらに、検出された電気特性は、電気特性測定機器１１に入力されるので、操作者は、電気特性測定機器１１を用いて、検出された電気特性の値を測定することができる。

さらに、電気特性検出部８は、電気特性検出用プローブ１２と、電気特性検出用プローブ移動部１６とを備えるので、操作者は、電気特性検出用プローブ移動部１６を操作することで、電気特性検出用プローブ１２を試料７の所望の部分（たとえば、図７に示す点Ｐ）に移動させることができる。したがって、操作者は、当該所望の部分における電気特性を検出し、その値を測定することができる。

さらに、光照射部２７は、光照射用プローブ２７ａと、光照射用プローブ移動部３２とを備えるので、操作者は、光照射用プローブ移動部３２を操作することで、光照射用プローブ２７ａを所望位置（たとえば、図７に示す点Ｐに光が照射される位置）に移動させることができる。したがって、操作者は、試料７の所望の部分に光を照射し、この状態における当該所望の部分の電気特性を検出し、その値を測定することができる。

さらに、光照射用プローブ移動部３２は、複数種類の光照射用プローブを着脱可能となっているので、操作者は、所望の光照射用プローブを光照射用プローブ移動部３２に装着し、試料７に照射することができる。これにより、操作者は、たとえば、図７に示すように、試料７上の着目点Ｐのみに光Ｌを照射したときの電気特性や、図８に示すように、試料７の全体に光Ｌを照射したときの電気特性を検出し、その値を測定することができる。

なお、上記の各実施の形態は本発明の一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができるのはもちろんである。

本発明の実施の形態に係る試料ホルダを示す平断面図である。 本発明の実施の形態に係る電気特性検出用プローブ周辺の構造を示す斜視図である。 図１のＡＡ’断面図である。 図１のＢＢ’断面図である。 光照射用プローブ装着部材周辺の構造を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る観測方法を示すフローチャートである。 試料ホルダの電気特性検出用プローブおよび光照射用プローブが移動する様子を示す平断面図である。 光の照射と電気特性の検出とが並行して行われている様子を示す平断面図である。 光照射用プローブの他の例を示す平断面図である。

符号の説明

１…試料ホルダ
１ａ…ハウジング
１ｂ，１ｃ…気密端子
１ｄ…突出部
２…試料保持部
３…台座
４ａ，４ｂ…連結部材
５ａ，５ｂ…電極
６…押止部材
７…試料
８…電気特性検出部
９ａ，９ｂ…導線
１１…電気特性測定機器
１１ａ〜１１ｃ…導線
１２…電気特性検出用プローブ
１３…プローブ保持部材
１３ａ…貫通穴
１４…ビス
１５…導線
１６…電気特性検出用プローブ移動部
１７…レバー
１７ａ…穴
１８…Ｖ字溝
１９…球体
１９ａ，１９ｂ…バネ
２０…球体支持軸
２１，２３，２５，３５，３７，３９…マイクロメータ
２２，２４，２６，３６，３８，４０…ピエゾ素子
２２ａ，２２ｃ，２４ａ，２４ｃ，２６ａ，２６ｃ，３６ａ，３６ｃ，３８ａ，３８ｃ，４０ａ，４０ｃ…導線
２２ｂ，２４ｂ，２６ｂ，３６ｂ，３８ｂ，４０ｂ…バネ
２７…光照射部
２７ａ…光照射用プローブ
２８…光ファイバ
２９…光照射用プローブ装着部材
２９ａ…貫通穴
３０…光ファイバ収納パイプ
３１…光源
３２…レバー
３２…光照射用プローブ移動部
３３…レバー
３４…Ｖ字溝
４１…ピエゾ素子駆動電源

Claims (5)

1. 試料観察用の荷電粒子線が照射される試料を保持する試料保持部と、
   前記試料の電気特性を検出する電気特性検出部と、
   前記試料に光を照射する光照射部とを備えることを特徴とする試料ホルダ。
2. 前記電気特性検出部は、
   前記試料のいずれかの部分に接触することで、当該部分の電気特性を検出する電気特性検出用プローブと、
   操作者による入力操作に応じて、前記電気特性検出用プローブを前記試料の所望部分に接触させる電気特性検出用プローブ移動部と、を備えることを特徴とする請求項１記載の試料ホルダ。
3. 前記光照射部は、
   前記試料に光を照射する光照射用プローブと、
   操作者による入力操作に応じて、前記光照射用プローブを所望位置に移動させる光照射用プローブ移動部と、を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の試料ホルダ。
4. 前記光照射プローブ移動部は、複数種類の光照射用プローブを着脱可能となっていることを特徴とする請求項３記載の試料ホルダ。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の試料ホルダを用いた試料の観測方法であって、
   試料を前記試料保持部に保持させる保持ステップと、
   前記光照射部から前記試料に光を照射する照射ステップと、
   前記照射ステップと並行して行われ、前記試料の電気特性を前記電気特性検出部を用いて検出する検出ステップと、を含むことを特徴とする試料の観測方法。

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