JPH08327511A - Sample capsule for x-ray microscope - Google Patents

Sample capsule for x-ray microscope

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JPH08327511A
JPH08327511A JP7133906A JP13390695A JPH08327511A JP H08327511 A JPH08327511 A JP H08327511A JP 7133906 A JP7133906 A JP 7133906A JP 13390695 A JP13390695 A JP 13390695A JP H08327511 A JPH08327511 A JP H08327511A
Authority
JP
Japan
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ray
sample
transmission window
ray transmission
chip
Prior art date
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Pending
Application number
JP7133906A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Sugizaki
克己 杉崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH08327511A publication Critical patent/JPH08327511A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To provide a sample capsule for X-ray microscope, enabling the whole of a sample chamber to be observed under a visible light and a whole sample image to be grasped. CONSTITUTION: This capsule is equipped with chips 11 facing each other as a pair, each having an X-ray transmission window 104 and a support section 101b for the reinforcement thereof, and a sample chamber formed between the chips 11 kept at a preset distance. In addition, the section 101b is made of a substance allowing the transmission of a visible light.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はX線顕微鏡用試料カプセ
ルに関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a sample capsule for an X-ray microscope.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、急速に進歩している医学や生物工
学の分野では、通常の可視光(波長λ=約400〜80
0nm)を用いる顕微鏡よりも分解能が高く、しかも生
きた試料(以下、生物試料という)、例えば細胞,バク
テリア,精子,染色体,ミトコンドリア,べん毛などを
鮮明に観察することの出来る高解像度顕微鏡を要求する
声が日増しに高まっている。ところが、高い分解能を有
する電子顕微鏡では、生物試料を直接真空中に置かなけ
ればならず、生物試料を生きたままで観察することがで
きなかった。そこで、このような生物試料の観察を可能
とするために、可視光に代えて波長λ=2〜5nmの軟
X線を用いるX線顕微鏡が検討され、具体的にも開発さ
れつつある。
2. Description of the Related Art In the fields of medicine and biotechnology, which have been rapidly advancing in recent years, ordinary visible light (wavelength λ = about 400-80) is used.
A high-resolution microscope that has a higher resolution than a microscope that uses 0 nm) and that can clearly observe living samples (hereinafter referred to as biological samples) such as cells, bacteria, sperms, chromosomes, mitochondria, and flagella. The demand for voice is increasing day by day. However, in an electron microscope having a high resolution, the biological sample had to be placed directly in a vacuum, and the biological sample could not be observed alive. Therefore, in order to enable observation of such a biological sample, an X-ray microscope using soft X-rays having a wavelength λ = 2 to 5 nm instead of visible light has been studied and is being specifically developed.

【0003】軟X線領域では、図9に示すように、物質
によるX線の吸収はX線の波長,物質によって変化す
る。一般に、X線の波長が長いほど吸収されやすく、物
質の原子番号が大きいほど吸収されやすい。特に2.3
〜4.4nmのX線波長域では、水は蛋白質などの炭素
を含んだ有機物に比べて透過率が大きく、水と蛋白質と
の間のX線吸収率の違いからコントラストが生じるた
め、染色することなく細胞の構造を観察することができ
る。このX線波長域を水の窓(Water Window)と呼び、
生物顕微鏡にとって非常に有用な領域である。なお、図
9において、O・端,N・端およびC・端はそれぞれ酸
素,窒素および炭素の吸収端であり、X線の線吸収係数
が極端に小さくなる波長である。
In the soft X-ray region, as shown in FIG. 9, the absorption of X-rays by a substance changes depending on the wavelength of the X-ray and the substance. Generally, the longer the wavelength of X-rays, the easier the absorption, and the larger the atomic number of the substance, the easier the absorption. Especially 2.3
In the X-ray wavelength range of up to 4.4 nm, water has a higher transmittance than organic substances containing carbon such as proteins, and contrast occurs due to the difference in the X-ray absorption rate between water and proteins. It is possible to observe the structure of cells without any. This X-ray wavelength range is called the Water Window,
This is a very useful area for biological microscopes. In addition, in FIG. 9, O-edge, N-edge and C-edge are absorption edges of oxygen, nitrogen and carbon, respectively, and have wavelengths at which the X-ray absorption coefficient becomes extremely small.

【0004】図10は、このようなX線顕微鏡の概略構
成を示したものである。図10において、X線発生器1
の出力光軸上にX線照明光学系2、試料カプセル4が収
納されている試料容器3、X線拡大光学系5およびX線
撮像装置6が、排気装置9を備えた真空容器8の内部に
直列に配置されている。真空容器8は、空気によるX線
の吸収を避けるために、排気装置9により真空に保たれ
る。X線発生器1から射出されたX線は、X線照明光学
系2により集光され試料カプセル4に照射される。X線
は試料カプセル4内の試料を透過し、その透過像がX線
拡大光学系5によって拡大され、この拡大像が撮像装置
6に結像される。なお、X線発生器1からX線撮像装置
6までの光路長は2m程度である。7は撮影モニターで
あり、X線撮像装置6に結像された拡大像を撮影モニタ
ー7により観察する。
FIG. 10 shows a schematic structure of such an X-ray microscope. In FIG. 10, the X-ray generator 1
The X-ray illumination optical system 2, the sample container 3 in which the sample capsule 4 is housed, the X-ray magnifying optical system 5 and the X-ray imaging device 6 are disposed inside the vacuum container 8 provided with the exhaust device 9. Are arranged in series. The vacuum container 8 is kept in vacuum by the exhaust device 9 in order to avoid absorption of X-rays by air. The X-rays emitted from the X-ray generator 1 are condensed by the X-ray illumination optical system 2 and applied to the sample capsule 4. The X-rays pass through the sample in the sample capsule 4, the transmitted image is magnified by the X-ray magnifying optical system 5, and the magnified image is formed on the imaging device 6. The optical path length from the X-ray generator 1 to the X-ray imaging device 6 is about 2 m. Reference numeral 7 denotes a photographing monitor, and the magnified image formed on the X-ray imaging device 6 is observed by the photographing monitor 7.

【0005】軟X線は大気に容易に吸収される(1気圧
下で2×10-3μm-1程度の吸収率を有する)ため、X
線顕微鏡の光学系全体をその光路長に応じた高い真空度
に保つ必要がある。また、軟X線光路中に挿入される観
察試料を密封した試料カプセル4は、その試料層の厚さ
を薄くして軟X線の吸収を抑さえるとともに、気密を兼
ねた観察窓材にも軟X線に対する吸収が少ない材料を選
択する必要がある。一般には、観察窓材として軟X線に
対する線吸収係数が小さくて膜強度も高い窒化シリコン
などを薄膜形成したものが用いられる。
Since soft X-rays are easily absorbed in the atmosphere (having an absorptance of about 2 × 10 -3 μm -1 at 1 atmosphere), X
It is necessary to keep the entire optical system of the line microscope at a high degree of vacuum according to the optical path length. Further, the sample capsule 4 that seals the observation sample to be inserted into the soft X-ray optical path suppresses the absorption of soft X-rays by reducing the thickness of the sample layer, and also serves as an observation window material that is also airtight. It is necessary to select a material that absorbs soft X-rays less. Generally, a thin film of silicon nitride or the like having a small linear absorption coefficient for soft X-rays and a high film strength is used as the observation window material.

【0006】図11は、X線顕微鏡に用いられる従来の
試料カプセル4および試料容器3の構造を示す図であ
り、図11(a)は試料カプセル4の試料封入部分の平
面構造を示し、図11(b)は試料容器3とその内部の
試料カプセル4の断面構造を示す。試料カプセル4は、
X線透過窓11cが形成された一対のチップ11の間に
円環状のスペーサ13を挟持したものであり、その内側
の密閉空間である試料室10には観察試料を含んだ培養
液が充填される。チップ11は、シリコン基板11a上
に窒化シリコン(Si34)薄膜11bを形成した後、
X線透過窓11cに対応する部分のシリコン基板をエッ
チングにより除去したものである。X線透過窓11c
は、0.2〜1mm角の正方形であり、その膜厚は0.
05〜0.1μmである。膜厚をこのように薄くするの
は、軟X線の吸収をできるだけ抑さえるためである。
FIG. 11 is a diagram showing the structure of a conventional sample capsule 4 and a sample container 3 used in an X-ray microscope, and FIG. 11 (a) shows the planar structure of the sample encapsulation portion of the sample capsule 4. 11 (b) shows a cross-sectional structure of the sample container 3 and the sample capsule 4 therein. The sample capsule 4 is
An annular spacer 13 is sandwiched between a pair of chips 11 having an X-ray transmission window 11c formed therein, and a sample chamber 10 which is a closed space inside thereof is filled with a culture solution containing an observation sample. It The chip 11 has a silicon nitride (Si 3 N 4 ) thin film 11b formed on a silicon substrate 11a,
The silicon substrate in the portion corresponding to the X-ray transmission window 11c is removed by etching. X-ray transmission window 11c
Is a square of 0.2 to 1 mm square and its film thickness is 0.1.
It is 05 to 0.1 μm. The reason for making the film thickness thin in this way is to suppress absorption of soft X-rays as much as possible.

【0007】スペーサ13は試料室10内の試料層の厚
さを一定に保持しており、用途に応じて1〜15μmの
範囲内の適切な厚さのものが選択される。例えば、軟X
線の波長が2.3nmの軟X線を用い、窒化シリコン薄
膜11bの膜厚をそれぞれ0.1μm、試料層の厚さを
10μmとすれば、それぞれの軟X線透過率は39%、
12.3%となり、全体では約11%の透過率となる。
スペーサ13の表面13a,13bの各々にはシール面
が設けられ、チップ11と密着して試料室10の密封を
行う機能を兼ね備えている。チップ11は、スペーサ1
3と一体に成型される場合もある。試料容器3を構成す
る押さえ板15の凹部15aに試料カプセル4を納めた
後、押さえ板16をネジ17により固定することによ
り、Oリング18を介して試料カプセル4に押圧力を与
えて試料容器3内に保持する。
The spacer 13 keeps the thickness of the sample layer in the sample chamber 10 constant, and an appropriate thickness within the range of 1 to 15 μm is selected according to the application. For example, soft X
If soft X-rays having a wavelength of 2.3 nm are used, and the thickness of the silicon nitride thin film 11b is 0.1 μm and the thickness of the sample layer is 10 μm, the respective soft X-ray transmittances are 39%,
The transmittance is 12.3%, and the total transmittance is about 11%.
A sealing surface is provided on each of the surfaces 13a and 13b of the spacer 13, and also has a function of closely contacting the chip 11 and sealing the sample chamber 10. Chip 11 is spacer 1
In some cases, it may be molded integrally with 3. After the sample capsule 4 is housed in the concave portion 15a of the pressing plate 15 which constitutes the sample container 3, the pressing plate 16 is fixed by the screw 17 to apply a pressing force to the sample capsule 4 via the O-ring 18 and thereby the sample container Hold within 3.

【0008】試料カプセル4に用いるX線透過窓11c
は、X線の吸収率を小さくするために非常に薄くしなけ
ればならず、その強度は非常に弱い。また、試料カプセ
ル4内には、生物試料が通常の状態で存在できるよう
に、培養液などの液体中に生物試料を入れた状態で密封
される。そのため、試料カプセル4内の圧力と真空容器
8内の圧力との差圧による応力がX線透過窓11cに加
わり、X線透過窓11cが膨らんだり、破損したりす
る。X線透過窓11cの膨らみや破損を防ぐためには、
例えば、X線透過窓11cに窒化シリコンを用いた場合
では、X線透過窓11cの大きさを0.5〜0.1mm
角程度まで小さくする必要がある。
X-ray transmission window 11c used for the sample capsule 4
Must be very thin in order to reduce the X-ray absorption rate, and its strength is very weak. In addition, the sample capsule 4 is sealed in a state where the biological sample is contained in a liquid such as a culture solution so that the biological sample can exist in a normal state. Therefore, stress due to the pressure difference between the pressure inside the sample capsule 4 and the pressure inside the vacuum container 8 is applied to the X-ray transmission window 11c, and the X-ray transmission window 11c swells or is damaged. In order to prevent the swelling and damage of the X-ray transmission window 11c,
For example, when silicon nitride is used for the X-ray transmission window 11c, the size of the X-ray transmission window 11c is 0.5 to 0.1 mm.
It is necessary to reduce it to about the corner.

【0009】ところが、X線透過窓11cを小さくする
と観察領域が狭くなるため、例えば、大きな試料の場合
にはX線透過窓11cの部分からは試料の一部分しか観
察できなくなり、一方、試料が小さな場合には、試料カ
プセル4に充填した試料が必ずしもX線透過窓11cの
部分に来ないことがある。図12は試料が大きな場合に
ついて示した図である。図において、703は神経細胞
であり、703aおよび703bはニューロンの先端部
分である。また、領域701は試料室10のX線透過窓
部分の領域で、領域702はシリコン基板部分の領域で
ある。
However, when the X-ray transmission window 11c is made smaller, the observation area becomes narrower. For example, in the case of a large sample, only a part of the sample can be observed from the X-ray transmission window 11c, while the sample is small. In this case, the sample filled in the sample capsule 4 may not always come to the portion of the X-ray transmission window 11c. FIG. 12 is a diagram showing a case where the sample is large. In the figure, 703 is a nerve cell, and 703a and 703b are the tip parts of neurons. Further, a region 701 is a region of the X-ray transmission window portion of the sample chamber 10, and a region 702 is a region of the silicon substrate portion.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、X線顕微鏡
で観察している部分が試料のどの部分であるかを確認す
るために、例えば光学顕微鏡で試料カプセル4を観察し
ても、シリコン基板部分は可視光の透過率が非常に小さ
く不透明であるため、領域702の試料を観察すること
ができない。例えば、神経細胞などの生物試料の観察に
おいては、神経細胞703が図12のような配置になっ
ていた場合、試料の全体像、すなわち、観察している神
経細胞が何本のニューロンを出しているか、ニューロン
の先端703bが他の神経細胞と接続されているか等を
把握する必要がある。しかしながら、上述した従来の試
料カプセル4では、X線透過窓11cの支持部であるシ
リコン基板は、X線に対しても可視光に対しても不透明
であるため、X線顕微鏡,光学顕微鏡のいずれを用いて
も領域702を観察することができないという欠点があ
った。
By the way, in order to confirm which part of the sample is the part observed by the X-ray microscope, the silicon substrate part is observed even when the sample capsule 4 is observed by the optical microscope, for example. Has a very small visible light transmittance and is opaque, so that the sample in the region 702 cannot be observed. For example, in observing a biological sample such as a nerve cell, when the nerve cell 703 is arranged as shown in FIG. 12, the whole image of the sample, that is, how many neurons the nerve cell being observed emits It is necessary to understand whether or not the tip 703b of the neuron is connected to another nerve cell. However, in the above-described conventional sample capsule 4, the silicon substrate, which is the support portion of the X-ray transmission window 11c, is opaque to both X-rays and visible light. However, there is a drawback in that the region 702 cannot be observed even by using.

【0011】本発明の目的は、試料室全体を可視光で観
察することができ、試料の全体像を把握することができ
るX線顕微鏡用試料カプセルを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a sample capsule for an X-ray microscope, which can observe the entire sample chamber with visible light and can grasp the entire image of the sample.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】実施例を示す図1および
図6に対応付けて説明する。図1に対応付けて説明する
と、請求項1の発明は、それぞれがX線透過窓104お
よびそのX線透過窓104を補強する支持部101bを
具備して互いに対向する一対の基板11と、所定距離に
保持した基板11間に形成された試料室とを備えるX線
顕微鏡用試料カプセルに適用され、支持部101bを可
視光を透過する物質で形成したことにより上述の目的を
達成する。図6に対応付けて説明すると、請求項2の発
明の試料カプセルでは、X線透過窓401aおよび支持
部401bは可視光を透過する物質で一体に形成され、
X線透過窓401aの厚さtを0.01μm≦t≦10
μmとした。
An embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 6. To be described in association with FIG. 1, the invention of claim 1 includes a pair of substrates 11 each having an X-ray transmission window 104 and a supporting portion 101b that reinforces the X-ray transmission window 104, and a pair of substrates 11 facing each other. It is applied to a sample capsule for an X-ray microscope provided with a sample chamber formed between substrates 11 held at a distance, and the above-mentioned object is achieved by forming the supporting portion 101b from a substance that transmits visible light. Referring to FIG. 6, in the sample capsule of the invention of claim 2, the X-ray transmission window 401a and the support portion 401b are integrally formed of a substance that transmits visible light.
The thickness t of the X-ray transmission window 401a is 0.01 μm ≦ t ≦ 10.
μm.

【0013】[0013]

【作用】請求項1の発明では、可視光はX線透過窓10
4および支持部101bのいずれも透過する。請求項2
の発明では、X線は厚さtが0.01μm≦t≦10μ
mであるX線透過窓401aを透過し、可視光はX線透
過窓401aおよび支持部401bのいずれも透過す
る。
According to the first aspect of the present invention, visible light is transmitted through the X-ray transmission window 10.
Both 4 and the supporting portion 101b are transparent. Claim 2
In the invention, the thickness t of the X-ray is 0.01 μm ≦ t ≦ 10 μ
m is transmitted through the X-ray transmission window 401a, and visible light is transmitted through both the X-ray transmission window 401a and the support portion 401b.

【0014】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。
Incidentally, in the section of means and action for solving the above-mentioned problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used for the sake of easy understanding of the present invention. It is not limited to.

【0015】[0015]

【実施例】以下、図1〜図8を参照して本発明の実施例
を説明する。 −第1実施例− 図1は本発明による試料カプセルの第1実施例を説明す
る図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップの
平面図、(b)は断面図である。図1(a)に示すよう
に、矩形のチップ11の中心部分に円形のX線透過窓1
04が形成されている。X線透過窓104は窒化シリコ
ン層102aからなり、可視光を透過するガラスの支持
部101bによって支持されている。支持部101bは
その両面に窒化シリコン層102aおよび102bが形
成されているが、窒化シリコン層102aおよび102
bの厚さがそれぞれ0.1μm程度であるため可視光の
透過率への影響は非常に小さい。なお、従来と同様、一
対のチップ11を例えばリング状のスペーサを介して対
向配置し、試料カプセルとする。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. -First Example-FIG. 1 is a diagram illustrating a first example of a sample capsule according to the present invention, (a) is a plan view of a chip constituting the sample capsule, and (b) is a sectional view. As shown in FIG. 1A, a circular X-ray transmission window 1 is formed at the center of a rectangular chip 11.
04 are formed. The X-ray transmission window 104 is made of a silicon nitride layer 102a and is supported by a glass support portion 101b that transmits visible light. Although silicon nitride layers 102a and 102b are formed on both surfaces of the support portion 101b, the silicon nitride layers 102a and 102b are formed.
Since the thickness of each b is about 0.1 μm, the influence on the transmittance of visible light is very small. As in the conventional case, a pair of chips 11 are arranged opposite to each other, for example, via a ring-shaped spacer to form a sample capsule.

【0016】図2は図1に示したチップ11の製造方法
を説明する図であり、(a)〜(e)は各製造工程を示
す。図2(a)に示す工程でガラス基板101の表面を
洗浄した後に、図2(b)に示すように、スパッタやL
P−CVD(低圧CVD)により窒化シリコン層102
a,102bをガラス基板101の両面に成膜する。図
2(c)に示す工程では、フォトリソグラフィなどを用
いてX線透過窓104を形成するためのレジストや金属
等のマスクパターン103を窒化シリコン層102b上
に形成する。次いで、図2(d)に示すように、ドライ
エッチングによりマスクパターン103に基づいて窒化
シリコン層102bをエッチングした後、マスクパター
ン103を剥離する。その後、図2(e)に示すよう
に、フッ酸などを用いたエッチングによりX線透過窓部
分のガラス基板を除去し、窒化シリコン層102aによ
るX線透過窓104とそれを支持する支持部101bと
を形成する。このようにして、試料カプセルを構成する
チップ11が得られる。
FIG. 2 is a diagram for explaining a method of manufacturing the chip 11 shown in FIG. 1, and (a) to (e) show respective manufacturing steps. After cleaning the surface of the glass substrate 101 in the step shown in FIG. 2A, as shown in FIG.
Silicon nitride layer 102 by P-CVD (low pressure CVD)
Films a and 102b are formed on both surfaces of the glass substrate 101. In the step shown in FIG. 2C, a mask pattern 103 such as a resist or a metal for forming the X-ray transmission window 104 is formed on the silicon nitride layer 102b by using photolithography or the like. Next, as shown in FIG. 2D, the silicon nitride layer 102b is etched based on the mask pattern 103 by dry etching, and then the mask pattern 103 is peeled off. After that, as shown in FIG. 2E, the glass substrate in the X-ray transmission window portion is removed by etching using hydrofluoric acid or the like, and the X-ray transmission window 104 formed by the silicon nitride layer 102a and the supporting portion 101b for supporting it. To form. In this way, the chip 11 constituting the sample capsule is obtained.

【0017】上述したように、本実施例の試料カプセル
を構成するチップ11では、窒化シリコン層102aの
X線透過窓104をガラスの支持部101bで支持して
いる。ガラスは、その厚さが0.1mm以上の場合には
X線をほとんど透過しないが、可視光に対しては厚さが
数mm以上であっても透過率が十分大きい。そのため、
機械的強度を持たせるために支持部101bの厚さを
0.5mm程度にした場合、X線透過窓104より大き
な試料に対しても光学顕微鏡を用いてその全景を観察す
ることができ、X線顕微鏡で観察した場合に試料のどの
部分を観察しているか容易に把握することができる。ま
た、従来のようにシリコンを支持部に用いた場合には、
異方性エッチングを利用するためX線透過窓の形は矩形
が一般的であるが、支持部にガラスを用いた場合にはエ
ッチングの方向性がないため、従来のような矩形だけで
なく本実施例のように強度のより強い形状である円形に
することができる。また、本実施例ではチップ11の形
状を矩形としたが、チップ11を円形にして試料カプセ
ル内でX線光学系の軸に関して回転できるようにしても
よい。なお、上述した例ではマスクパターン103を剥
離しているが、マスクとして用いたレジストや金属等が
可視光に対して透明であれば剥離しなくてもよい。
As described above, in the chip 11 constituting the sample capsule of the present embodiment, the X-ray transmission window 104 of the silicon nitride layer 102a is supported by the glass supporting portion 101b. When glass has a thickness of 0.1 mm or more, it hardly transmits X-rays, but it has a sufficiently large transmittance for visible light even if the thickness is several mm or more. for that reason,
When the thickness of the support portion 101b is set to about 0.5 mm in order to have mechanical strength, the entire view can be observed using an optical microscope even for a sample larger than the X-ray transmission window 104. When observing with a line microscope, it is possible to easily grasp which part of the sample is being observed. Also, when silicon is used for the support as in the conventional case,
The shape of the X-ray transmissive window is generally rectangular because anisotropic etching is used, but when glass is used for the support, there is no direction of etching, so not only the conventional rectangular shape but also the rectangular shape is used. As in the embodiment, the shape may be circular, which is a stronger shape. Further, although the shape of the chip 11 is rectangular in this embodiment, the chip 11 may be circular so that it can rotate about the axis of the X-ray optical system in the sample capsule. Although the mask pattern 103 is peeled off in the above-mentioned example, it may not be peeled off if the resist or metal used as the mask is transparent to visible light.

【0018】上述した実施例では、支持部101bとし
てガラスを用いているが、ポリカーボネート等のプラス
チック材料や水晶を板状にしたものや、塩化ビニルやポ
リエチレン等をフィルム状にしたものを用いてもよい。
また、X線透過窓材として窒化シリコンを用いたが、酸
化シリコン,窒化ボロン,炭化シリコンおよびベリリウ
ム等を用いてもよい。
Although glass is used as the supporting portion 101b in the above-described embodiment, a plastic material such as polycarbonate or a plate made of crystal, or a film made of vinyl chloride or polyethylene may be used. Good.
Although silicon nitride is used as the X-ray transmission window material, silicon oxide, boron nitride, silicon carbide, beryllium, or the like may be used.

【0019】−第2実施例− 図3は本発明による試料カプセルの第2実施例を説明す
る図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップの
平面図、(b)は断面図である。第1実施例と同様に、
矩形のチップ11の中心部分に円形のX線透過窓206
が形成されている。窒化シリコン層203によるX線透
過窓206は、可視光を透過する物質である熱硬化性樹
脂のジエチレングリコールビスアリルカーボネートから
なる支持部205によって支持されている。
-Second Embodiment-FIG. 3 is a view for explaining a second embodiment of the sample capsule according to the present invention, (a) is a plan view of a chip constituting the sample capsule, and (b) is a sectional view. is there. Similar to the first embodiment,
A circular X-ray transmission window 206 is formed in the center of the rectangular chip 11.
Are formed. The X-ray transmission window 206 formed by the silicon nitride layer 203 is supported by the support portion 205 made of diethylene glycol bisallyl carbonate, which is a thermosetting resin that is a substance that transmits visible light.

【0020】図4は図3に示したチップ11の製造方法
を説明する図であり、(a)〜(f)は各製造工程を示
す。図4(a)の工程でシリコン,ガラス等の基板20
1の表面を洗浄した後、図4(b)に示すように、基板
201のいずれか一方の面にレジスト202を薄く塗布
する。この際、後述する工程でレジスト202を剥離し
やすいように基板201の塗布面に溝パターン等を施し
ておくと良い。次いで、図4(c)に示すようにLP−
CVD等によりレジスト202上に窒化シリコン層20
3を成膜する。そして、図4(d)に示すように、窒化
シリコン層203上のX線透過窓に対応する部分にポリ
シリコン(多結晶シリコン)204を形成した後、図4
(e)に示すように、熱硬化性の樹脂であるジエチレン
グリコールビスアリルカーボネートを均一の厚さに流し
込み、加熱固化させて支持部205を形成する。このと
き、X線透過窓に対応する部分の窒化シリコン層203
はポリシリコン204で覆われているため、この部分に
ジエチレングリコールビスアリルカーボネートが流れ込
むことはない。最後に、図4(f)に示すように、X線
透過窓206の部分を覆っていたポリシリコン204を
除去した後、レジスト202を剥離して基板201を除
去することによりチップ11が得られる。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of manufacturing the chip 11 shown in FIG. 3, and (a) to (f) show respective manufacturing steps. In the process of FIG. 4A, the substrate 20 such as silicon or glass is used.
After cleaning the surface of No. 1, as shown in FIG. 4B, a resist 202 is thinly applied to one surface of the substrate 201. At this time, a groove pattern or the like may be formed on the coating surface of the substrate 201 so that the resist 202 can be easily peeled off in a step described later. Then, as shown in FIG.
Silicon nitride layer 20 is formed on resist 202 by CVD or the like.
3 is deposited. Then, as shown in FIG. 4D, after polysilicon (polycrystalline silicon) 204 is formed on a portion of the silicon nitride layer 203 corresponding to the X-ray transmission window,
As shown in (e), diethylene glycol bisallyl carbonate, which is a thermosetting resin, is poured to a uniform thickness and heated and solidified to form the support portion 205. At this time, the portion of the silicon nitride layer 203 corresponding to the X-ray transmission window
Since it is covered with polysilicon 204, diethylene glycol bisallyl carbonate does not flow into this portion. Finally, as shown in FIG. 4F, after removing the polysilicon 204 covering the portion of the X-ray transmission window 206, the resist 202 is peeled off and the substrate 201 is removed to obtain the chip 11. .

【0021】上述した第2実施例や図1に示した第1実
施例のようにX線透過窓材に窒化シリコンを用いた場合
には、X線透過窓の窒化シリコン層に発生する応力が引
っ張り応力となるため、X線透過窓を容易に形成するこ
とができるが、例えば、X線透過窓材に酸化シリコンを
用いた場合には、酸化シリコンはスパッタリング等の通
常の成膜では圧縮応力となるため、酸化シリコン層のX
線透過窓を形成することは難しい。しかし、本実施例の
チップ製造方法において、支持部205として固化時に
膨張するような樹脂を用いれば、支持部205が固化す
る際にX線透過窓材の酸化シリコン層に引っ張り応力を
与えることができ、酸化シリコン層のX線透過窓を容易
に得ることができる。また、固化時に収縮するような樹
脂を用いた場合であっても、例えば支持部をリング状に
形成してリングの直径と太さとを適当な条件に設定する
ことにより、支持部が収縮したときにリングの内側に形
成されたX線透過窓材が支持部から引っ張り応力を受け
るようにすることができる。
When silicon nitride is used for the X-ray transmission window material as in the second embodiment and the first embodiment shown in FIG. 1, the stress generated in the silicon nitride layer of the X-ray transmission window is Since it becomes a tensile stress, the X-ray transmission window can be easily formed. For example, when silicon oxide is used for the X-ray transmission window material, the silicon oxide has a compressive stress in a normal film formation such as sputtering. Therefore, X of the silicon oxide layer
It is difficult to form a line transparent window. However, in the chip manufacturing method of this embodiment, if a resin that expands during solidification is used as the support 205, a tensile stress can be applied to the silicon oxide layer of the X-ray transparent window material when the support 205 solidifies. Therefore, the X-ray transmission window of the silicon oxide layer can be easily obtained. Even when a resin that shrinks when solidified is used, when the support portion shrinks, for example, by forming the support portion in a ring shape and setting the diameter and thickness of the ring to appropriate conditions. The X-ray transparent window material formed inside the ring can be subjected to tensile stress from the support portion.

【0022】本実施例においても、可視光の透過率が十
分大きな物質を支持部に用いているため、第1実施例と
同様の効果を得ることができる。さらに、第1実施例で
は、予め板状に形成したガラス基板101を支持部10
1bの材料としているが、本実施例では窒化シリコン層
203上に樹脂を硬化させて支持部205を形成してい
るため、第1実施例のように支持部材である樹脂を予め
板状やフィルム状に形成しておかなくても良く、製作コ
ストの低減を図ることができる。なお、本実施例では樹
脂としてジエチレングリコールビスアリルカーボネート
を用いたが、ポリカーボネート,紫外線硬化性樹脂,エ
ポキシ樹脂等の可視光を透過する樹脂を用いてもよい。
Also in this embodiment, since a material having a sufficiently large visible light transmittance is used for the supporting portion, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, in the first embodiment, the glass substrate 101 formed in the plate shape in advance is used as the supporting portion 10.
Although the material of 1b is used, in this embodiment, since the resin is cured on the silicon nitride layer 203 to form the support portion 205, the resin as the support member is previously formed into a plate or a film as in the first embodiment. Since it does not need to be formed in a shape, the manufacturing cost can be reduced. Although diethylene glycol bisallyl carbonate was used as the resin in this embodiment, a resin that transmits visible light such as polycarbonate, ultraviolet curable resin, or epoxy resin may be used.

【0023】−第2実施例の変形例− 図5は第2実施例の変形例であり、(a)〜(e)には
チップ11の各製造工程を示した。チップ11の構造
は、図5(e)に示すように窒化シリコン層302によ
るX線透過窓306を熱硬化性樹脂であるポリカーボネ
ートの支持部305で支持するものであり、第2実施例
と同様の構造であるが、チップ11の製造方法が第2実
施例と異なる。図5(a)に示す工程では、図4(a)
と同様にシリコンの基板301の表面を洗浄した後、基
板301のいずれか一方の面に窒化シリコン層302形
成し、その後、レジスト303,304をそれぞれ塗布
する。次に、図5(b)に示すように、フォトリソグラ
フィによりX線透過窓に対応する部分のレジスト303
aのみを残す。そして、図5(c)に示すように、エッ
チングによりX線透過窓に対応する部分の基板301を
島状に残す。次いで、図5(d)に示すようにポリカー
ボネートを均一の厚さに流し込み、加熱固化させて支持
部305を形成する。最後に、図5(e)に示すように
レジスト303a,304を剥離した後、シリコン基板
301を10〜70wt%程度の水酸化カリウム水溶液
(KOH)でエッチングして除去する。
-Modification of Second Embodiment- FIG. 5 is a modification of the second embodiment, in which (a) to (e) show the respective manufacturing steps of the chip 11. As shown in FIG. 5E, the structure of the chip 11 is such that the X-ray transmission window 306 formed by the silicon nitride layer 302 is supported by the supporting portion 305 of polycarbonate which is a thermosetting resin, and is the same as in the second embodiment. However, the manufacturing method of the chip 11 is different from that of the second embodiment. In the process shown in FIG. 5A, the process shown in FIG.
After the surface of the silicon substrate 301 is washed in the same manner as above, a silicon nitride layer 302 is formed on one surface of the substrate 301, and then resists 303 and 304 are applied respectively. Next, as shown in FIG. 5B, the resist 303 in the portion corresponding to the X-ray transmission window is formed by photolithography.
leave only a. Then, as shown in FIG. 5C, the portion of the substrate 301 corresponding to the X-ray transmission window is left in an island shape by etching. Next, as shown in FIG. 5D, polycarbonate is poured into a uniform thickness and heated and solidified to form a support portion 305. Finally, after removing the resists 303a and 304 as shown in FIG. 5E, the silicon substrate 301 is removed by etching with a potassium hydroxide aqueous solution (KOH) of about 10 to 70 wt%.

【0024】−第3実施例− 図6は本発明による試料カプセルの第3実施例を説明す
る図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップの
平面図、(b)は断面図である。矩形のチップ11はガ
ラスから成り、可視光に対する透過率が十分大きい。4
01aはチップ11の中心部分に形成された円形のX線
透過窓であり、図6(b)に示すように板状のガラス基
板の厚みを0.1μm程度にし、X線透過率が十分大き
くなるようにしている。401bはX線透過窓401a
の周辺部のガラス基板であり、X線透過窓401aの支
持部を形成している。
-Third Embodiment-FIG. 6 is a view for explaining a third embodiment of the sample capsule according to the present invention, (a) is a plan view of a chip constituting the sample capsule, and (b) is a sectional view. is there. The rectangular chip 11 is made of glass and has a sufficiently high transmittance for visible light. Four
Reference numeral 01a denotes a circular X-ray transmission window formed in the central portion of the chip 11, and as shown in FIG. 6B, the plate-shaped glass substrate has a thickness of about 0.1 μm and has a sufficiently large X-ray transmittance. I am trying to become. 401b is an X-ray transmission window 401a
Is a glass substrate in the peripheral portion and forms a support portion for the X-ray transmission window 401a.

【0025】図7は図6に示したチップ11の製造方法
を説明する図であり、(a)〜(d)は各製造工程を示
す。図7(a)に示す工程でガラス基板401の表面を
洗浄した後に、図7(b)に示すように、ガラス基板4
01の両面にレジスト402a,402bを塗布した
後、レジスト402bのX線透過窓に対応する部分を除
去したマスクパターンをフォトリソグラフィにより形成
する。次に、図7(c)に示すように、フッ酸等を用い
てX線透過窓に対応する部分のガラス基板401を、厚
さが0.1μm程度になるまでエチングしてX線透過窓
401aおよび支持部401bを形成する。最後に、図
7(d)に示すように、レジスト402a,402bを
剥離することにより、X線透過窓401aと支持部40
1bとが一体となったチップ11が得られる。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of manufacturing the chip 11 shown in FIG. 6, and (a) to (d) show respective manufacturing steps. After cleaning the surface of the glass substrate 401 in the step shown in FIG. 7A, as shown in FIG.
After coating the resists 402a and 402b on both sides of 01, a mask pattern is formed by photolithography in which the portion corresponding to the X-ray transmission window of the resist 402b is removed. Next, as shown in FIG. 7C, the portion of the glass substrate 401 corresponding to the X-ray transmission window is etched with hydrofluoric acid or the like until the thickness reaches about 0.1 μm, and the X-ray transmission window is opened. 401a and the support part 401b are formed. Finally, as shown in FIG. 7D, the resists 402a and 402b are peeled off to remove the X-ray transmission window 401a and the support portion 40.
A chip 11 integrated with 1b is obtained.

【0026】本実施例では、チップ11のX線透過窓4
01aと支持部401bとを可視光を透過するガラスで
一体に形成し、X線透過窓401aの部分の厚さをX線
透過率が十分大きくなる程度(本実施例では0.1μ
m)に薄くしているため、光学顕微鏡等で試料の全体像
を観察することができる。本実施例ではチップ11の物
質としてガラスを用いたが、ガラスに限らず可視光を透
過する物質で厚さを0.1μm程度にしたときにX線を
十分透過するものであれば良い。その様な物質の例を図
8に数種類示した。図8は、可視光に関して透明な物質
のX線透過率を、X線窓部材として用いられる窒化シリ
コン(Si34)と比較して示したものであり、横軸が
物質の厚みである。この図からも分かるように、各物質
とも厚さが0.1μm程度になるとX線透過率が十分大
きくなるため、X線透過窓401aを通してX線顕微鏡
により試料を観察することができる。なお、図8のデー
タによれば、各物質とも厚さが1μm以上になるとX線
透過率がかなり小さくなっているが、各物質とも低密度
化することで、厚さ10μmでもX線透過率の低下を抑
制することができる。
In this embodiment, the X-ray transmission window 4 of the chip 11 is used.
01a and the support portion 401b are integrally formed of glass that transmits visible light, and the thickness of the portion of the X-ray transmission window 401a is set so that the X-ray transmittance is sufficiently large (0.1 μm in this embodiment).
Since it is thinned to m), the whole image of the sample can be observed with an optical microscope or the like. Although glass is used as the material of the chip 11 in the present embodiment, it is not limited to glass, and any material that transmits visible light and can sufficiently transmit X-rays when the thickness is set to about 0.1 μm is sufficient. Some examples of such substances are shown in FIG. FIG. 8 shows the X-ray transmittance of a substance transparent to visible light in comparison with that of silicon nitride (Si 3 N 4 ) used as an X-ray window member, and the horizontal axis represents the thickness of the substance. . As can be seen from this figure, since the X-ray transmittance becomes sufficiently large when the thickness of each substance is about 0.1 μm, the sample can be observed by the X-ray microscope through the X-ray transmission window 401a. In addition, according to the data in FIG. 8, the X-ray transmittance is considerably small when the thickness of each substance is 1 μm or more, but the low density of each substance makes it possible to obtain the X-ray transmittance even when the thickness is 10 μm. Can be suppressed.

【0027】本実施例において、レジスト402a,4
02bの代りに金属等を用いたマスクパターンを形成す
るようにしてもよい。なお、マスクとして用いたレジス
ト402a,402bがX線および可視光に対して影響
のない程度に十分な透過率を有する場合には、図7
(c)に示す状態でチップとして用いても良い。
In this embodiment, the resists 402a, 402
A mask pattern using metal or the like may be formed instead of 02b. Note that in the case where the resists 402a and 402b used as masks have sufficient transmittance so as not to affect X-rays and visible light, FIG.
It may be used as a chip in the state shown in (c).

【0028】以上説明した実施例と特許請求の範囲との
対応において、チップ11は基板を構成する。
In the correspondence between the embodiment described above and the claims, the chip 11 constitutes a substrate.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
試料カプセルの支持部が可視光を透過するため、可視光
を用いて試料の全体像を観察することができ、X線顕微
鏡で観察している部分が試料全体のどの部分か把握する
ことができる。
As described above, according to the present invention,
Since the supporting portion of the sample capsule transmits visible light, the entire image of the sample can be observed using visible light, and which part of the entire sample is being observed with the X-ray microscope can be grasped. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による試料カプセルの第1実施例を説明
する図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップ
11の平面図、(b)は断面図である。
1A and 1B are diagrams illustrating a first embodiment of a sample capsule according to the present invention, FIG. 1A is a plan view of a chip 11 that constitutes the sample capsule, and FIG.

【図2】図1のチップ11の製造方法を説明する図であ
り、(a)〜(e)は各製造工程を示す。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method of manufacturing the chip 11 of FIG. 1, in which (a) to (e) show respective manufacturing steps.

【図3】本発明による試料カプセルの第2実施例を説明
する図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップ
11の平面図、(b)は断面図である。
3A and 3B are views for explaining a second embodiment of the sample capsule according to the present invention, FIG. 3A is a plan view of a chip 11 constituting the sample capsule, and FIG. 3B is a sectional view.

【図4】図3のチップ11の製造方法を説明する図であ
り、(a)〜(f)は各製造工程を示す。
4A to 4F are diagrams illustrating a method of manufacturing the chip 11 of FIG. 3, in which (a) to (f) show respective manufacturing steps.

【図5】第2実施の変形例を説明する図で、チップ11
の製造方法を示しており、(a)〜(e)は各製造工程
を示す。
FIG. 5 is a diagram illustrating a modified example of the second embodiment, in which the chip 11 is used.
And (a) to (e) show respective manufacturing steps.

【図6】本発明による試料カプセルの第3実施例を説明
する図であり、(a)は試料カプセルを構成するチップ
11の平面図、(b)は断面図である。
6A and 6B are views for explaining a third embodiment of the sample capsule according to the present invention, FIG. 6A is a plan view of a chip 11 constituting the sample capsule, and FIG. 6B is a sectional view.

【図7】図6のチップ11の製造方法を説明する図であ
り、(a)〜(d)は各製造工程を示す。
7A to 7D are diagrams illustrating a method of manufacturing the chip 11 of FIG. 6, and FIGS. 7A to 7D show each manufacturing process.

【図8】物質の厚みとX線透過率の関係を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a material thickness and X-ray transmittance.

【図9】物質によるX線の線吸収係数を説明する図。FIG. 9 is a diagram illustrating a linear absorption coefficient of X-rays by a substance.

【図10】X線顕微鏡の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of an X-ray microscope.

【図11】従来の試料カプセルおよび試料容器の構造を
示す図であり、(a)は平面図、(b)は断面図であ
る。
11A and 11B are diagrams showing the structures of a conventional sample capsule and sample container, in which FIG. 11A is a plan view and FIG. 11B is a sectional view.

【図12】従来の試料カプセルを用いたときの観察領域
を説明する図。
FIG. 12 is a diagram illustrating an observation area when a conventional sample capsule is used.

【符号の説明】 4 試料カプセル 10 試料室 11 チップ 101b,205,305,401b 支持部 104,206,306,401a X線透過窓[Explanation of reference symbols] 4 sample capsule 10 sample chamber 11 chip 101b, 205, 305, 401b support portion 104, 206, 306, 401a X-ray transmission window

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれがX線透過窓およびそのX線透
過窓を補強する支持部を具備して互いに対向する一対の
基板と、所定距離に保持した前記基板間に形成された試
料室とを備えるX線顕微鏡用試料カプセルにおいて、 前記支持部を可視光を透過する物質で形成したことを特
徴とするX線顕微鏡用試料カプセル。
1. A pair of substrates, each of which has an X-ray transmission window and a support portion that reinforces the X-ray transmission window and faces each other, and a sample chamber formed between the substrates held at a predetermined distance. The sample capsule for an X-ray microscope, comprising the support part formed of a substance that transmits visible light.
【請求項2】 請求項1に記載のX線顕微鏡用試料カプ
セルにおいて、 前記X線透過窓および前記支持部は可視光を透過する物
質で一体に形成され、前記X線透過窓の厚さtを0.0
1μm≦t≦10μmとしたことを特徴とするX線顕微
鏡用試料カプセル。
2. The sample capsule for an X-ray microscope according to claim 1, wherein the X-ray transmission window and the support portion are integrally formed of a substance that transmits visible light, and the thickness t of the X-ray transmission window is t. To 0.0
A sample capsule for an X-ray microscope, wherein 1 μm ≦ t ≦ 10 μm.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011007766A (en) * 2009-05-22 2011-01-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Sample support member for x-ray microscope, sample-housing cell, x-ray microscope, and method for observing x-ray microscopic image
JP2013228403A (en) * 2007-03-02 2013-11-07 Protochips Inc Membrane supports with reinforcement features

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013228403A (en) * 2007-03-02 2013-11-07 Protochips Inc Membrane supports with reinforcement features
US9040939B2 (en) 2007-03-02 2015-05-26 Protochips, Inc. Membrane supports with reinforcement features
JP2011007766A (en) * 2009-05-22 2011-01-13 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Sample support member for x-ray microscope, sample-housing cell, x-ray microscope, and method for observing x-ray microscopic image

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