WO2015198968A1 - 試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置 - Google Patents

試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2015198968A1
WO2015198968A1 PCT/JP2015/067646 JP2015067646W WO2015198968A1 WO 2015198968 A1 WO2015198968 A1 WO 2015198968A1 JP 2015067646 W JP2015067646 W JP 2015067646W WO 2015198968 A1 WO2015198968 A1 WO 2015198968A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sample
moisture
retaining material
chamber
moisture retaining
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/067646
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
雅行 井上
良子 高島
Original Assignee
日本電子株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電子株式会社 filed Critical 日本電子株式会社
Priority to US15/320,912 priority Critical patent/US9916963B2/en
Publication of WO2015198968A1 publication Critical patent/WO2015198968A1/ja

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/20Means for supporting or positioning the objects or the material; Means for adjusting diaphragms or lenses associated with the support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/36Embedding or analogous mounting of samples
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/16Vessels; Containers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/26Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes
    • H01J37/28Electron or ion microscopes; Electron or ion diffraction tubes with scanning beams
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2002Controlling environment of sample
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2007Holding mechanisms
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26Electron or ion microscopes
    • H01J2237/2602Details
    • H01J2237/2605Details operating at elevated pressures, e.g. atmosphere
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/26Electron or ion microscopes
    • H01J2237/28Scanning microscopes
    • H01J2237/2801Details

Definitions

  • the present invention relates to a sample introduction method, a sample stage, and a charged particle beam apparatus.
  • the pressure in the sample chamber must be maintained at about 650 Pa and the temperature of the sample at 0 ° C. to 1 ° C.
  • Patent Document 1 discloses a scanning electron microscope provided with a microinjection device that supplies a small amount of liquid through a thin tube extending from a wall of a sample chamber to a sample stage. Although the sample can be prevented from drying by using the scanning electron microscope disclosed in Patent Document 1, a thin tube connecting the inside and the outside of the sample chamber must be provided, and the apparatus configuration becomes complicated.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and one of the objects according to some aspects of the present invention is to introduce a sample when introducing the sample into a sample chamber of a charged particle beam apparatus. It is an object of the present invention to provide a sample introduction method and a sample stage that can prevent drying of the sample. Another object of some aspects of the present invention is to provide a charged particle beam apparatus including the sample stage.
  • a sample introduction method includes: A sample introduction method for introducing a sample containing water into a sample chamber of a charged particle beam device, Attaching the sample to the sample support; Covering a predetermined region of the sample with a moisture retaining material; Evacuating the sample chamber containing the sample in which the predetermined region is covered with the moisture retaining material; and Exposing the predetermined area covered with the moisture retaining material; including.
  • a sample introduction method since a predetermined region of the sample is covered with a moisture retaining material in the step of evacuating the sample chamber, evaporation of moisture of the sample can be suppressed. Therefore, in such a sample introduction method, it is possible to prevent the sample from being dried when the sample is introduced into the sample chamber. Furthermore, such a sample introduction method can prevent the sample from freezing due to heat of vaporization.
  • the predetermined region may be exposed by relatively moving the sample and the moisture retaining material.
  • a predetermined region of the sample can be easily exposed.
  • the sample support portion In the step of exposing the predetermined region, the sample support portion may be moved to expose the predetermined region.
  • the moisture retaining material may be moved to expose the predetermined region.
  • the sample In the step of evacuating the sample chamber, the sample may be cooled.
  • the water content of the sample can be kept in a liquid phase as compared with the case where the sample is not cooled.
  • a step of accommodating the moisture retaining material in a moisture retaining material accommodating chamber connected to the sample chamber via a gate valve may be included.
  • Such a sample introduction method includes a step of storing the moisture retaining material in the moisture retaining material accommodation chamber connected to the sample chamber via the gate valve, the moisture evaporated from the moisture retaining material during observation and analysis Can be prevented from being supplied to the sample.
  • a step of moving the moisture retaining material from the moisture retaining material storage chamber to the sample chamber, evaporating the moisture of the moisture retaining material in the sample chamber, and supplying moisture to the sample may be included.
  • moisture can be replenished to the sample during observation and analysis.
  • a step of accommodating the moisture retaining material in a container in the sample chamber may be included.
  • Such a sample introduction method includes a step of storing a moisture retaining material in a container in the sample chamber, it is possible to prevent moisture evaporated from the moisture retaining material from being supplied to the sample during observation and analysis. it can.
  • the sample stage according to the present invention is: A sample stage for a charged particle beam device, A sample support for supporting the sample; A holding unit capable of holding a moisture holding material covering a predetermined region of the sample; A moving mechanism for moving the sample support part or the holding part; including.
  • the predetermined region of the sample is exposed from the state in which the predetermined region of the sample is covered with the moisture retaining material by moving the sample support part or the holding part by the moving mechanism. Can do. Therefore, in such a sample stage, when a sample is introduced into the sample chamber, a predetermined region of the sample can be covered with a moisture retaining material to suppress moisture evaporation and prevent the sample from drying and freezing.
  • a predetermined region of the sample it is possible to perform observation or analysis by exposing a predetermined region of the sample.
  • the sample stage according to the present invention is: A sample stage for a charged particle beam device, A sample support for supporting the sample; A moving mechanism for moving the sample support; A regulation unit that regulates movement of the moisture retaining material covering a predetermined region of the sample with the movement of the sample support unit; including.
  • a predetermined region of the sample can be covered with a moisture retaining material to prevent the sample from drying and freezing, and the sample is observed or analyzed. In some cases, a predetermined region of the sample can be exposed for observation or analysis.
  • a charged particle beam device comprises: A sample stage according to the present invention is included.
  • such a charged particle beam apparatus includes the sample stage according to the present invention, drying and freezing of the sample can be prevented when the sample is introduced into the sample chamber of the charged particle beam apparatus. Therefore, in such a charged particle beam apparatus, a sample containing water can be observed or analyzed in a state in which moisture is maintained without being dried or frozen.
  • the charged particle beam apparatus is: A sample stage according to the present invention; A moisture holding material storage chamber that is connected to a sample chamber into which the sample is introduced via a gate valve and can store the moisture holding material; including.
  • Such a charged particle beam device is connected to the sample chamber via a gate valve and includes a moisture retention material accommodation chamber capable of accommodating a moisture retention material. Therefore, moisture evaporated from the moisture retention material during observation and analysis Can be prevented from being supplied to the sample.
  • a gate valve by operating the gate valve, water can be supplied to the sample at a desired timing, and the amount of water supplied to the sample can be adjusted.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the moisture holding material holder of the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a sample introduction method using the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process using the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process using the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a sample introduction process using the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the configuration of the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing a sample introduction process using the sample stage according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sample stage according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sample stage according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of a sample stage according to a modification of the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the configuration of the sample stage according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of the sample stage according to the second embodiment.
  • FIG. 14 is a SEM photograph showing the result of SEM observation of the water-absorbing polymer.
  • FIG. 15 is a SEM photograph showing the result of SEM observation of the water-absorbing polymer.
  • FIG. 16 is a SEM photograph showing the result of SEM observation of the water-absorbing polymer.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating a configuration of a sample stage according to the third embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process using the sample stage according to the third embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram schematically illustrating a main part of the charged particle beam device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of a sample introduction method using the charged particle beam apparatus according to the fifth embodiment.
  • FIG. 22 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of the charged particle beam device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 23 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of the charged particle beam device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 24 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of the charged particle beam device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram schematically illustrating a sample introduction process of the charged particle beam device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam device according to a modification of the fifth embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram schematically illustrating a main part of the charged particle beam device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram schematically illustrating a main part of the charged particle beam device according to the sixth embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam device according to a modification of the sixth embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam device according to a modification of the sixth embodiment.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams schematically showing a configuration of the sample stage 100 according to the first embodiment. 1 and 2 illustrate a state in which the sample stage 100 is accommodated in the sample chamber 2 of the scanning electron microscope. 1 and 2 show the X axis, the Y axis, and the Z axis as three axes orthogonal to each other.
  • the sample stage 100 is a sample stage for a scanning electron microscope.
  • the scanning electron microscope is an apparatus for observing and analyzing the sample S by irradiating the sample S supported by the sample support unit 10 of the sample stage 100 with an electron beam.
  • the sample stage 100 is accommodated in the sample chamber 2 of the scanning electron microscope.
  • the sample chamber 2 is a space for accommodating the sample S and is surrounded by the wall 3.
  • the sample chamber 2 is maintained at a predetermined pressure (for example, 650 Pa) by being evacuated by an evacuation apparatus (not shown).
  • the sample S supported by the sample support unit 10 is subjected to electrons from an electron optical system including an electron beam source 1010, a focusing lens 1022, an objective lens 1024, a scanning deflector 1030 (see FIG. 19 described later), and the like.
  • a line is irradiated.
  • components of the scanning electron microscope other than the sample stage 100 and the objective lens 1024 are not shown.
  • Sample S is a water-containing sample.
  • a water-containing sample is a sample containing water.
  • examples of the sample S include organisms, plants, foods, cosmetics, and the like. More specifically, examples of the sample S include seaweeds such as kumbu, konjac, agar, water-absorbing polymer, contact lenses, lipids, and the like.
  • the sample stage 100 includes a sample support unit 10, a moisture holding material 20, a holding unit 30, moving mechanisms 40X, 40Y, and 40Z, and a cooling unit 50.
  • the sample support unit 10 supports the sample S.
  • the sample support unit 10 is, for example, a plate-like member, and the sample S is placed on the sample support unit 10.
  • the sample S is fixed to the sample support unit 10.
  • the sample support unit 10 is provided on the Y moving mechanism 40Y.
  • the sample support unit 10 can move in the X-axis direction by the operation of the X moving mechanism 40X. Further, the sample support unit 10 can move in the Y-axis direction by the operation of the Y moving mechanism 40Y. Further, the sample support unit 10 is movable in the Z-axis direction by the operation of the Z moving mechanism 40Z. As the sample support unit 10 moves, the sample S supported by the sample support unit 10 moves.
  • the moisture retaining material 20 retains moisture and can cover at least a part of the surface of the sample S.
  • the moisture retaining material 20 is, for example, paper (for example, filter paper), cloth, nonwoven fabric, sponge, water-absorbing polymer, or the like.
  • the moisture retaining material 20 may cover the entire surface of the sample S or may cover a part of the surface of the sample S. In the illustrated example, the moisture retaining material 20 covers the entire upper surface of the sample S, and the surface of the sample S is not exposed. It is desirable that the moisture retaining material 20 covers the entire exposed region of the sample S in a state where the sample S is supported by the sample support unit 10. Thereby, as will be described later, when the sample chamber 2 is evacuated, the evaporation of moisture in the sample S can be further suppressed.
  • the holding unit 30 is configured to hold the moisture holding material 20.
  • the holding unit 30 includes a moisture holding material holder 32 and a holder support member 34.
  • the moisture retaining material holder 32 is a holder for retaining the moisture retaining material 20.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the moisture retaining material holder 32. As shown in FIG. 3, the moisture retaining material holder 32 has a recess, and the moisture retaining material 20 is fitted in the recess. Note that the method of holding the moisture retaining material 20 by the moisture retaining material holder 32 is not particularly limited, and can be appropriately changed depending on the shape and material of the moisture retaining material 20.
  • the holder support member 34 supports the moisture retaining material holder 32.
  • the holder support member 34 is, for example, an arm-shaped member that connects the moisture retaining material holder 32 and the X moving mechanism 40X.
  • the holder support member 34 is provided on the Y-axis direction side of the sample support unit 10 and is not provided on the X-axis direction side. Therefore, the holder support member 34 does not hinder the movement of the sample support unit 10 in the X-axis direction. As shown in FIG. 2, the sample support unit 10 and the holder support member 34 are separated from each other in the Y-axis direction. Therefore, the holder support member 34 does not hinder the movement of the sample support unit 10 in the Y-axis direction.
  • the holder support member 34 Since the holder support member 34 is connected to the fixed X movement mechanism 40X, the moisture holding material holder 32 supported by the holder support member 34 and the moisture holding material 20 held by the moisture holding material holder 32 are fixed.
  • the holder support member 34 may be connected to the wall 3 of the sample chamber 2 or the bottom of the sample chamber 2.
  • the X moving mechanism 40X enables the sample support unit 10 to move in the X axis direction.
  • the X moving mechanism 40X moves the Y moving mechanism 40Y on the X moving mechanism 40X and the sample support unit 10 (sample S) together in the X axis direction.
  • the X moving mechanism 40X moves the sample support unit 10
  • the moisture holding material 20 is held (fixed) by the holding unit 30, so that the upper surface of the sample S covered with the moisture holding material 20 can be exposed. Yes (see FIG. 8).
  • the upper surface of the sample S may be exposed by fixing the sample support unit 10 and moving the holding unit 30 by the holding unit moving mechanism.
  • the upper surface of the sample S can be exposed by relatively moving the sample support unit 10 and the holding unit 30.
  • the Y moving mechanism 40Y enables the sample support unit 10 to move in the Y axis direction.
  • the Y moving mechanism 40Y moves the sample support portion 10 (sample S) on the Y moving mechanism 40Y in the Y-axis direction.
  • the Z moving mechanism 40Z enables the sample support unit 10 to move in the Z-axis direction.
  • the Z moving mechanism 40Z moves the X moving mechanism 40X, the Y moving mechanism 40Y, and the sample support unit 10 (sample S) in the Z-axis direction.
  • the Z moving mechanism 40Z may be configured to include a tilt mechanism that allows the sample support 10 to tilt.
  • the cooling unit 50 cools the sample support unit 10.
  • the cooling unit 50 may cool the sample support unit 10 by circulating a fluid cooled to the sample support unit 10, or may cool the sample support unit 10 with a Peltier element or the like.
  • the sample support unit 10 By cooling the sample support unit 10 by the cooling unit 50, the sample S supported by the sample support unit 10 can be cooled.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of a sample introduction method using the sample stage 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 to 8 are diagrams schematically showing a sample introduction process using the sample stage 100.
  • FIG. 5 to 8 illustrate a state in which the sample stage 100 is accommodated in the sample chamber 2 of the scanning electron microscope.
  • the sample S is attached to the sample support portion 10 (step S100). Accordingly, the sample S is supported by the sample support portion 10 in the sample chamber 2. At this time, the sample support portion 10 is located at the first position P1.
  • the first position P1 is a position in the sample chamber 2 where the sample S supported by the sample support unit 10 is not irradiated with an electron beam.
  • the first position P1 is, for example, a position that avoids a position directly below the objective lens 1024.
  • the sample chamber 2 is at atmospheric pressure.
  • the sample support unit 10 is cooled to about 0 ° C. or more and 1 ° C. or less by the cooling unit 50. Thereby, the sample S supported by the sample support part 10 is cooled.
  • the upper surface (predetermined region) of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 (step S102).
  • the region where the sample S is exposed is covered with the moisture retaining material 20.
  • the moisture retaining material 20 is disposed on the upper surface of the sample S in a state of being fitted in the moisture retaining material holder 32.
  • the moisture content after the upper surface of the sample S is covered with the moisture holding material 20 is described.
  • the sample S whose upper surface is covered with the holding material 20 may be attached to the sample support unit 10.
  • the moisture retaining material 20 is fixed.
  • the moisture retaining material 20 is fixed by fixing the moisture retaining material holder 32 with the holder support member 34. Thereby, even if the sample support part 10 (sample S) moves, it is possible to prevent the moisture retaining material 20 from moving.
  • the sample chamber 2 is evacuated (step S104).
  • the sample chamber 2 is evacuated by an evacuation apparatus connected to the sample chamber 2.
  • the vacuum exhaust device exhausts the sample chamber 2 so that the pressure in the sample chamber 2 is stabilized at about 650 Pa.
  • the upper surface of the sample S is covered with the moisture retaining material 20. Therefore, evaporation of moisture from the sample S can be suppressed. Therefore, drying of the sample S can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the sample S from being frozen by the heat of vaporization.
  • the sample S is cooled to 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower. Therefore, even if the pressure in the sample chamber 2 reaches 650 Pa, the moisture in the sample S can maintain the liquid phase.
  • the upper surface (predetermined region) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 is exposed (step S106).
  • the sample S and the moisture retaining material 20 are relatively moved to expose the upper surface of the sample S.
  • the sample support unit 10 is moved from the first position P1 to the second position P2 by the X moving mechanism 40X, whereby the upper surface of the sample S is moved.
  • the second position P2 is a position where the upper surface of the sample S supported by the sample support unit 10 is irradiated with an electron beam (observation position, analysis position), and is directly below the objective lens 1024 in the illustrated example.
  • the entire upper surface of the sample S is exposed by moving the sample support 10, but a part of the upper surface of the sample S may be exposed.
  • the sample S can be introduced into the sample chamber 2.
  • the upper surface of the sample S is irradiated with an electron beam. Then, by detecting secondary electrons generated from the sample S and characteristic X-rays, SEM observation and elemental analysis can be performed. As described above, since the region of the sample S irradiated with the electron beam (the upper surface of the sample S) can be covered with the moisture retaining material 20 until just before the electron beam is irradiated, the sample S can be dried or frozen. It is possible to perform observation or analysis in a state where moisture is maintained.
  • the sample stage 100 has the following features, for example.
  • the sample stage 100 includes a sample support unit 10 that supports the sample S, a holding unit 30 that can hold a moisture holding material 20 that covers a predetermined region (upper surface) of the sample S supported by the sample support unit 10, and a sample support And an X moving mechanism 40X that moves the unit 10.
  • the predetermined region of the sample S is exposed from the state in which the predetermined region of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 by moving the sample support unit 10 by the X moving mechanism 40 ⁇ / b> X. be able to. Therefore, in the sample stage 100, when the sample S is introduced into the sample chamber 2, a predetermined region of the sample S is covered with the moisture holding material 20 to prevent moisture evaporation and prevent the sample S from drying and freezing.
  • the sample stage 100 includes the cooling unit 50 that cools the sample support unit 10, for example, even when the pressure in the sample chamber 2 is reduced, the moisture of the sample S is in the liquid phase as compared with the case where the sample S is not cooled. Can keep.
  • the pressure in the sample chamber 2 is 650 Pa
  • the moisture of the sample S can be kept in a liquid phase by setting the temperature of the sample S to about 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower.
  • the sample introduction method using the sample stage 100 includes a step of attaching the sample S to the sample support portion 10 (step S100), a step of covering a predetermined region (upper surface) of the sample S with the moisture retaining material 20 (step S102), A step (step S106) of evacuating the sample chamber 2 in which the sample S in which the predetermined region is covered with the moisture holding material 20 is accommodated, and a predetermined region of the sample S covered with the moisture holding material 20 are exposed.
  • Process step S108.
  • a sample introduction method since a predetermined region of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 in the step of evacuating the sample chamber 2, evaporation of moisture of the sample S can be suppressed. Therefore, in such a sample introduction method, it is possible to prevent the sample S from being dried when the sample S is introduced into the sample chamber 2. Furthermore, in such a sample introduction method, the sample S can be prevented from freezing due to the heat of vaporization.
  • the predetermined region of the sample S is exposed by relatively moving the sample S and the moisture retaining material 20 in the step of exposing the predetermined region of the sample S. Accordingly, for example, a predetermined region of the sample S can be easily exposed as compared with the case where the moisture retaining material 20 is removed from the sample S using a manipulator or the like.
  • FIG. 9 and 10 are diagrams schematically showing a configuration of a sample stage 102 according to a modification of the first embodiment.
  • members having the same functions as the constituent members of the sample stage 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.
  • the X moving mechanism 40X moves the sample support 10 to expose the upper surface of the sample S covered with the moisture retaining material 20.
  • the holding unit moving mechanism 42 moves the holding unit 30 to expose the upper surface of the sample S covered with the moisture holding material 20.
  • the sample stage 102 includes a holding unit moving mechanism 42 as shown in FIGS.
  • the holding unit moving mechanism 42 enables the holding unit 30 to move in the X-axis direction.
  • the holding unit moving mechanism 42 is connected to the holder support member 34, and moves the water holding material holder 32 and the water holding material 20 held by the water holding material holder 32 by moving the holder supporting member 34. Since the sample S is fixed to the sample support unit 10, when the holding unit moving mechanism 42 moves the holding unit 30, the moisture holding material 20 moves and the upper surface of the sample S covered with the moisture holding material 20. Can be exposed (see FIG. 11).
  • FIG. 11 is a diagram schematically showing a step of exposing a predetermined region (upper surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 (step S106 shown in FIG. 4).
  • a description will be given with reference to the flowchart shown in FIG.
  • a different point from 1st Embodiment mentioned above is demonstrated, and description is abbreviate
  • the sample S is attached to the sample support portion 10 (step S100). At this time, the sample support portion 10 is located at the second position P2.
  • a predetermined region (upper surface) of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 (step S102).
  • the moisture retaining material 20 is disposed on the sample S in a state of being fitted in the moisture retaining material holder 32.
  • the moisture holding material 20 is held by the holding unit 30.
  • the holder support member 34 is attached to the moisture retaining material holder 32 and the retaining portion moving mechanism 42, and the moisture retaining material 20 is retained by the retaining portion 30. Thereby, the moisture retaining material 20 can be moved by the retaining portion moving mechanism 42.
  • the sample chamber 2 is evacuated (step S104).
  • the vacuum exhaust device exhausts the sample chamber 2 so that the pressure in the sample chamber 2 is stabilized at about 650 Pa.
  • the upper surface of the sample S is covered with the moisture retaining material 20. Therefore, evaporation of moisture from the sample S can be suppressed. Therefore, drying of the sample S can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the sample S from being frozen by the heat of vaporization.
  • the sample S is cooled to 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower. Therefore, even if the pressure in the sample chamber 2 reaches 650 Pa, the moisture in the sample S can maintain the liquid phase.
  • a predetermined region (upper surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 is exposed (step S106).
  • the sample S and the moisture retaining material 20 are relatively moved to expose the upper surface of the sample S.
  • the upper surface of the sample S is exposed by moving the moisture holding material 20 by the holding portion moving mechanism 42 in a state where the sample S is fixed by the sample support portion 10.
  • the sample S can be introduced into the sample chamber 2.
  • sample stage 102 and the sample introduction method using the sample stage 102 can exhibit the same effects as the sample stage 100 and the sample introduction method using the sample stage 100 described above.
  • FIG. 12 is a diagram schematically showing the configuration of the sample stage 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 12 illustrates a state in which the sample stage 200 is accommodated in the sample chamber 2 of the scanning electron microscope.
  • members having the same functions as those of the constituent members of the sample stage 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the sample stage 200 includes a sample support portion 10, a moisture retaining material 20, movement mechanisms 40X, 40Y, and 40Z, and a restriction portion 210.
  • the moisture retaining material 20 is in the form of a sheet, for example, filter paper. Moisture can be retained by soaking the filter paper with water.
  • the moisture retaining material 20 covers the upper surface and side surfaces of the sample S in the illustrated example. Since the moisture retaining material 20 has a sheet shape, the sample S can be easily covered.
  • the regulating unit 210 regulates that the moisture retaining material 20 covering a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S supported by the sample supporting unit 10 moves as the sample supporting unit 10 moves. It is a member.
  • the restriction portion 210 is a thread-like member that connects the wall portion 3 of the sample chamber 2 and the moisture retaining material 20.
  • the regulating part 210 has one end connected to the wall part 3 and the other end connected to the moisture retaining material 20.
  • the restricting unit 210 is, for example, a thread or a wire.
  • the regulating portion (yarn) 210 is installed so that the yarn is stretched when the sample support portion 10 shown in FIG. 12 is located at the first position P1. Thereby, when the sample support part 10 moves to the second position P ⁇ b> 2, the movement of the moisture retaining material 20 is regulated by being pulled by the regulation unit 210, and is covered with the moisture retaining material 20. The upper surface and side surface of the sample S are exposed.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing a step of exposing a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 (step S106 shown in FIG. 4).
  • a description will be given with reference to the flowchart shown in FIG.
  • a different point from 1st Embodiment mentioned above is demonstrated, and description is abbreviate
  • the sample S is attached to the sample support portion 10 (step S100). At this time, the sample support portion 10 is located at the first position P1.
  • a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 (step S102). Specifically, the sheet-like moisture retaining material 20 is covered on the sample S.
  • the regulating part 210 is attached to the moisture retaining material 20. Specifically, one end of the restricting portion 210 is connected (fixed) to the wall portion 3 of the sample chamber 2, and the other end is connected to the moisture retaining material 20. Note that one end of the restricting portion 210 may be sewn to the moisture retaining material 20 in advance, and after covering the sample S with the moisture retaining material 20, the other end of the restricting portion 210 may be connected to the wall 3 of the sample chamber 2. .
  • the sample chamber 2 is evacuated (step S104).
  • the vacuum exhaust device exhausts the sample chamber 2 so that the pressure in the sample chamber 2 is stabilized at about 650 Pa.
  • the upper surface and the side surface of the sample S are covered with the moisture retaining material 20. Therefore, evaporation of moisture from the sample S can be suppressed. Therefore, drying of the sample S can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the sample S from being frozen by the heat of vaporization.
  • the sample S is cooled to 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower. Therefore, even if the pressure in the sample chamber 2 reaches 650 Pa, the moisture in the sample S can maintain the liquid phase.
  • a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 is exposed (step S108).
  • the sample S and the moisture retaining material 20 are relatively moved to expose the upper surface and side surfaces of the sample S.
  • the sample support unit 10 is moved from the first position P1 to the second position P2 by the X moving mechanism 40X.
  • the moisture retaining material 20 is detached from the sample S, and the upper surface and the side surface of the sample S covered with the moisture retaining material 20 are removed. Exposed. *
  • the sample S can be introduced into the sample chamber 2.
  • the restriction unit 210 can restrict the movement of the moisture retaining material 20 covering the predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S along with the movement of the sample support unit 10.
  • the predetermined area of the sample S can be exposed from the state where the predetermined area of the sample S is covered with the moisture retaining material 20. Therefore, in the sample stage 200, when the sample S is introduced into the sample chamber 2, a predetermined region of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 to prevent moisture evaporation and prevent the sample S from being dried and frozen.
  • FIGS. 14 to 16 are SEM photographs showing the results of SEM observation of the water-absorbing polymer containing water and expanded.
  • the water-absorbing polymer expanded with water is attached to a cooled sample stage (0 ° C.), the water-absorbing polymer is covered with a filter paper soaked with water, the sample chamber is evacuated, and the sample chamber is evacuated. It is a photograph of the result of SEM observation with the degree of vacuum set to 650 Pa, the filter paper removed and the surface of the water-absorbent polymer exposed.
  • the SEM photograph shown in FIG. 15 is a photograph of the result of SEM observation in which the water-absorbing polymer containing water and expanded was attached to the sample stage, the sample chamber was evacuated as it was, and the degree of vacuum of the sample chamber was 650 Pa.
  • the SEM photograph shown in FIG. 16 is a result of SEM observation in which a water-absorbing polymer containing water was attached to a cooled sample stage (0 ° C.), the sample chamber was evacuated as it was, and the degree of vacuum of the sample chamber was 650 Pa. It is a photograph of.
  • FIG. 17 is a diagram schematically illustrating the configuration of the sample stage 300 according to the third embodiment.
  • FIG. 17 illustrates a state in which the sample stage 300 is accommodated in the sample chamber 2 of the scanning electron microscope.
  • members having the same functions as those of the constituent members of the sample stage 100 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the sample stage 300 includes a sample support unit 10, a moisture retaining material 20, moving mechanisms 40X, 40Y, and 40Z, and a manipulator 310.
  • the manipulator 310 is disposed in the sample chamber 2.
  • the manipulator 310 can be operated from the outside.
  • the moisture retaining material 20 can be moved by the manipulator 310.
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing a step of exposing a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 (step S106 shown in FIG. 4).
  • a description will be given with reference to the flowchart shown in FIG.
  • a different point from 1st Embodiment mentioned above is demonstrated, and description is abbreviate
  • the sample S is attached to the sample support portion 10 (step S100).
  • step S102 a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 (step S102).
  • the sheet-like moisture retaining material 20 is covered on the sample S.
  • the sample chamber 2 is evacuated (step S104).
  • the vacuum exhaust device exhausts the sample chamber 2 so that the pressure in the sample chamber 2 is stabilized at about 650 Pa.
  • the upper surface and the side surface of the sample S are covered with the moisture retaining material 20. Therefore, evaporation of moisture from the sample S can be suppressed. Therefore, drying of the sample S can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the sample S from being frozen by the heat of vaporization.
  • the sample S is cooled to 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower. Therefore, even if the pressure in the sample chamber 2 reaches 650 Pa, the moisture in the sample S can maintain the liquid phase.
  • step S108 a predetermined region (upper surface and side surface) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 is exposed.
  • the moisture retaining material 20 is removed from the sample S by the manipulator 310 to expose the upper surface and the side surface of the sample S.
  • the sample S can be introduced into the sample chamber 2.
  • the sample introduction method using the sample stage 300 according to the third embodiment can achieve the same operational effects as the sample introduction method using the sample stage 100 according to the first embodiment described above.
  • FIG. 19 is a diagram schematically showing a configuration of a charged particle beam apparatus 1000 according to the fourth embodiment.
  • the charged particle beam apparatus 1000 includes a sample stage according to the present invention.
  • a sample stage according to the present invention an example in which the above-described sample stage 100 is used as the sample stage according to the present invention will be described.
  • the charged particle beam apparatus 1000 includes an electron beam source 1010, an optical system 1020, a scanning deflector 1030, a sample stage 100, a secondary electron detector 1040, a radiation detector 1050, including.
  • the illustration of the wall 3 of the sample chamber 2 is omitted.
  • an electron beam E1 generated by an electron beam source 1010 is focused by an optical system 1020 to form an electron probe.
  • the electron beam E1 is emitted from an irradiation point of the electron probe.
  • the secondary electron detector 1040 detects secondary electrons to form an image.
  • characteristic X-rays generated when the sample S is irradiated with the electron beam E1 are detected by the energy dispersive radiation detector 1050, and the X-rays are discriminated by energy, and the spectrum is detected. Can be obtained. That is, the charged particle beam apparatus 1000 is a scanning electron microscope including an energy dispersive X-ray detector.
  • the charged particle beam apparatus 1000 is an apparatus capable of performing observation and analysis when the degree of vacuum of the sample chamber 2 is about several tens of Pa to several hundred Pa. That is, the charged particle beam apparatus 1000 is a so-called low vacuum SEM.
  • the electron beam source 1010 generates an electron beam (charged particle beam) E1.
  • the electron beam source 1010 is, for example, a known electron gun, and accelerates electrons emitted from the cathode at the anode to emit an electron beam E1.
  • the electron gun used as the electron beam source 1010 is not particularly limited, and for example, a thermionic emission type, a thermal field emission type, a cold cathode field emission type, or the like can be used.
  • the optical system 1020 irradiates the sample S with the electron beam E1 generated by the electron beam source 1010.
  • the optical system 1020 includes a focusing lens 1022 and an objective lens 1024.
  • the converging lens 1022 is disposed downstream of the electron beam source 1010 (on the downstream side of the electron beam E1).
  • the focusing lens 1022 is a lens for focusing the electron beam E1.
  • the objective lens 1024 is arranged at the rear stage of the focusing lens 1022.
  • the objective lens 1024 is a final stage electron probe forming lens placed immediately before the sample S.
  • the objective lens 1024 includes a coil 1024a, a yoke 1024b, and a pole piece 1024c.
  • the magnetic lines of force generated by the coil 1024a are confined in a yoke 1024b made of a material having high permeability such as iron, and a notch (lens gap) is formed in a part of the yoke 1024b, thereby achieving high density.
  • the magnetic field lines distributed in are leaked on the optical axis.
  • This notch is constituted by a pole piece 1024c.
  • the sample S is disposed outside the pole piece 1024c.
  • the scanning deflector (scanning coil) 1030 is disposed between the focusing lens 1022 and the objective lens 1024.
  • the scanning deflector 1030 is an electromagnetic coil for scanning the sample S with the electron beam E1 focused by the focusing lens 1022 and the objective lens 1024, for example.
  • the scanning deflector 1030 can scan the electron beam E1 on the sample S by deflecting the electron beam E1.
  • the scanning deflector 1030 scans the electron beam E1 based on a scanning signal from a scanning signal generation unit (not shown).
  • the sample stage 100 can support the sample S and move the sample S.
  • the sample S can be moved in the horizontal direction by the X moving mechanism 40X and the Y moving mechanism 40Y, and the sample S can be moved in the vertical direction by the Z moving mechanism 40Z.
  • a predetermined region of the sample S is covered with the moisture retaining material 20 to suppress moisture evaporation and dry the sample S. Freezing can be prevented, and when observing or analyzing the sample S, a predetermined region of the sample S can be exposed to perform observation or analysis.
  • the secondary electron detector 1040 detects secondary electrons emitted from the sample S by being irradiated with the electron beam E1.
  • the secondary electron detector 1040 includes, for example, a scintillator and a photomultiplier tube.
  • a detection signal (intensity signal) of secondary electrons detected by the secondary electron detector 1040 is stored in a storage unit (not shown) as image data synchronized with the scanning signal of the electron beam E1. With this image data, a scanning electron image (SEM image) of the sample S is generated.
  • the radiation detector 1050 detects characteristic X-rays (radiation) generated from the sample S when irradiated with the electron beam E1.
  • the radiation detector 1050 is an energy dispersive X-ray detector.
  • the radiation detector 1050 includes, for example, a silicon-drift detector (SDD).
  • the charged particle beam apparatus 1000 includes the sample stage 100, drying and freezing of the sample S can be prevented when the sample S is introduced into the sample chamber 2. Therefore, in the charged particle beam apparatus 1000, the sample S can be observed or analyzed while moisture is maintained without being dried or frozen. Therefore, the charged particle beam apparatus 1000 can observe or analyze the water-containing sample in a state close to the original state.
  • the charged particle beam apparatus 1000 is a scanning electron microscope including an energy dispersive radiation detector.
  • the charged particle beam apparatus 1000 according to the present invention is not limited to this, for example, An electronic probe microanalyzer (EPMA) may be used.
  • EPMA electronic probe microanalyzer
  • FIG. 20 is a diagram schematically showing a main part of a charged particle beam device 2000 according to the fifth embodiment. Below, a different point from the example of the sample stage 100 and the charged particle beam apparatus 1000 mentioned above is demonstrated, and description is abbreviate
  • the charged particle beam apparatus 2000 includes a sample stage 400 and a moisture retaining material accommodation chamber 4.
  • the moisture retaining material accommodation chamber 4 is a space for accommodating the moisture retaining material 20.
  • the moisture retaining material accommodation chamber 4 is connected to the sample chamber 2 via a gate valve 5.
  • the gate valve 5 When the gate valve 5 is opened, the water retaining material storage chamber 4 communicates with the sample chamber 2, and when the gate valve 5 is closed, the water retaining material storage chamber 4 becomes a sealed space.
  • the moisture retention material accommodation chamber 4 can accommodate the moisture retention material 20 held in the moisture retention material holder 32 in an airtight manner. By storing the moisture retaining material 20 in the moisture retaining material accommodating chamber 4, the moisture retaining material 20 can be retracted from the sample chamber 2.
  • the sample stage 400 includes a holding unit moving mechanism 42.
  • the holding unit moving mechanism 42 includes a rod that extends from the outside into the moisture holding material accommodation chamber 4 and the sample chamber 2.
  • a water holding material holder 32 is connected to the tip of the rod. By operating the rod from the outside, the water holding material holder 32 is moved from the sample chamber 2 to the water holding material storage chamber 4, or the water holding material is stored. It can be moved from the chamber 4 to the sample chamber 2.
  • the configuration of the holding unit moving mechanism 42 is not particularly limited as long as the moisture holding material holder 32 can be moved between the sample chamber 2 and the moisture holding material storage chamber 4.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of a sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 according to the fifth embodiment.
  • 22 to 25 are diagrams schematically showing a sample introduction process using the charged particle beam apparatus 2000.
  • FIG. 21 is a flowchart showing an example of a sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 according to the fifth embodiment.
  • 22 to 25 are diagrams schematically showing a sample introduction process using the charged particle beam apparatus 2000.
  • the sample S is attached to the sample support portion 10 (step S200).
  • the sample chamber 2 and the moisture retaining material accommodation chamber 4 are at atmospheric pressure.
  • the sample support unit 10 is cooled to about 0 ° C. or more and 1 ° C. or less by the cooling unit 50. Thereby, the sample S supported by the sample support part 10 is cooled.
  • the moisture retaining material 20 is attached to the moisture retaining material holder 32, and the moisture retaining material holder 32 to which the moisture retaining material 20 is attached is attached to the retaining portion moving mechanism 42 (rod) (step S202).
  • the upper surface and side surfaces (predetermined regions) of the sample S are covered with the moisture retaining material 20 (step S204).
  • the moisture holding material 20 is moved to the sample S using the holding unit moving mechanism 42.
  • the sample S is moved up and covered with the moisture retaining material 20.
  • the exposed region of the sample S (the upper surface and the side surface of the sample S) is covered with the moisture retaining material 20.
  • the sample chamber 2 is evacuated (step S206).
  • the sample chamber 2 is evacuated by an evacuation apparatus connected to the sample chamber 2.
  • the vacuum exhaust device exhausts the sample chamber 2 so that the pressure in the sample chamber 2 is stabilized at about 650 Pa.
  • the gate valve 5 is open, and the moisture retaining material accommodation chamber 4 is also evacuated.
  • the upper surface and the side surface of the sample S are covered with the moisture retaining material 20. Therefore, evaporation of moisture from the sample S can be suppressed. Therefore, drying of the sample S can be prevented. Furthermore, it is possible to prevent the sample S from being frozen by the heat of vaporization.
  • the sample S is cooled to 0 ° C. or higher and 1 ° C. or lower. Therefore, even if the pressure in the sample chamber 2 reaches 650 Pa, the moisture in the sample S can maintain the liquid phase.
  • Step S208 the upper surface and side surfaces (predetermined regions) of the sample S covered with the moisture retaining material 20 are exposed (step S208), and the moisture retaining material 20 is accommodated in the moisture retaining material accommodation chamber 4. (Step S210).
  • the moisture retaining material 20 that has covered the sample S is moved by operating the holding unit moving mechanism 42 to expose the upper surface and side surfaces of the sample S. Then, the moisture retaining material 20 is moved to the moisture retaining material accommodation chamber 4. Next, the gate valve 5 is closed and the moisture retaining material 20 is accommodated in the moisture retaining material accommodation chamber 4. By storing the moisture retaining material 20 in the moisture retaining material accommodation chamber 4, it is possible to prevent moisture in the moisture retaining material 20 from evaporating and supplying moisture to the sample S.
  • the sample S can be introduced into the sample chamber 2.
  • the upper surface of the sample S is irradiated with an electron beam. Then, by detecting secondary electrons generated from the sample S and characteristic X-rays, SEM observation and elemental analysis can be performed.
  • the water evaporated from the sample S can be supplied to the sample S by opening the gate valve 5 after step S210.
  • the moisture content of the sample S can be adjusted by opening and closing the gate valve 5 even when the sample chamber 2 is maintained at a predetermined pressure. Therefore, moisture can be supplied to the sample S as needed during observation and analysis.
  • the water retaining material 20 is arranged in the vicinity of the sample S by the holding unit moving mechanism 42, for example, when the gate valve 5 is only opened (that is, The amount of moisture supplied to the sample S per unit time can be increased as compared with a state in which the moisture retaining material 20 is disposed in the moisture retaining material accommodation chamber 4).
  • the charged particle beam device 2000 includes a moisture holding material storage chamber 4 that is connected to the sample chamber 2 into which the sample S is introduced via the gate valve 5 and can store the moisture holding material 20.
  • the water evaporated from the water retaining material 20 can be prevented from being supplied to the sample S.
  • the gate valve 5 by operating the gate valve 5, it is possible to supply moisture to the sample S at a desired timing and to adjust the amount of moisture supplied to the sample S. Furthermore, in the charged particle beam device 2000, damage to the vacuum exhaust device due to exhausting the moisture of the moisture retaining material 20 can be reduced.
  • the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 includes a step of storing the moisture retaining material 20 in the moisture retaining material accommodation chamber 4 connected to the sample chamber 2 via the gate valve 5 (step S210). It is possible to prevent moisture evaporated from the moisture retaining material 20 from being supplied to the sample S during observation and analysis. Furthermore, damage to the vacuum evacuation device due to the evacuation of moisture from the moisture retaining material 20 can be reduced.
  • the moisture retaining material 20 is moved from the moisture retaining material storage chamber 4 to the sample chamber 2 to evaporate the moisture in the moisture retaining material 20 and to cause moisture to the sample S. Since the supplying step is included, water can be replenished to the sample S during observation and analysis.
  • FIG. 26 is a diagram schematically illustrating a configuration of a charged particle beam device 2002 according to a modification of the fifth embodiment.
  • members having the same functions as the constituent members of the above-described charged particle beam apparatus 2000 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.
  • the charged particle beam device 2002 is configured to include a vacuum exhaust device 2010 for vacuum exhausting the moisture retaining material accommodation chamber 4.
  • the moisture holding material accommodation chamber 4 can be evacuated independently of the sample chamber 2 by the evacuation apparatus 2010.
  • the moisture retaining material storage chamber 4 is provided with a door portion 6 for taking out the moisture retaining material 20.
  • the charged particle beam device 2002 includes an evacuation device 2010 for evacuating the moisture holding material storage chamber 4, the exchange of the moisture holding material 20 is performed while the sample chamber 2 is maintained at a predetermined pressure (for example, 650 Pa). In addition, it is possible to supply moisture to the moisture retaining material 20.
  • the moisture retaining material 20 disposed in the sample chamber 2 evacuated by the evacuation apparatus and maintained at a predetermined pressure is moved to the moisture retaining material accommodation chamber 4.
  • the gate valve 5 is closed and the moisture retaining material 20 is accommodated in the moisture retaining material accommodation chamber 4.
  • the moisture retaining material accommodation chamber 4 is opened to the atmosphere, the door 6 is opened, and the moisture retaining material 20 is taken out.
  • the water retaining material 20 is exchanged (water replenishment to the water retaining material 20, etc.)
  • the water retaining material 20 is accommodated in the moisture retaining material accommodation chamber 4.
  • the moisture retaining material 20 can be reintroduced into the sample chamber 2 by evacuating the moisture retaining material accommodating chamber 4 in which the moisture retaining material 20 is accommodated by the evacuation apparatus 2010 and opening the gate valve 5.
  • FIG. 27 is a diagram schematically illustrating a main part of the charged particle beam device 3000 according to the sixth embodiment.
  • differences from the above-described examples of the sample stages 100 and 400 and the charged particle beam apparatuses 1000 and 2000 will be described, and description of similar points will be omitted.
  • the moisture retaining material 20 is accommodated in the moisture retaining material accommodating chamber 4, whereby the moisture in the moisture retaining material 20 evaporates and water is supplied to the sample S. It was preventing that.
  • the moisture retaining material 20 is accommodated in the container 3010, whereby the moisture in the moisture retaining material 20 is evaporated and water is supplied to the sample S. Can be prevented.
  • the container 3010 includes a moisture retaining material holder 32 and a lid member 36.
  • the lid member 36 is connected (fixed) to the wall 3.
  • the lid member 36 together with the moisture retaining material holder 32 constitutes a container 3010 for accommodating the moisture retaining material 20 in an airtight manner.
  • the lid member 36 is a plate-like member, and is configured to close the concave portion of the moisture retaining material holder 32 when the moisture retaining material holder 32 is disposed on the lid member 36. Therefore, the container 3010 can accommodate the moisture retaining material 20 in an airtight manner.
  • the configuration of the container 3010 is not particularly limited as long as the moisture retaining material 20 can be stored in an airtight manner.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing a main part of the charged particle beam apparatus 3000, and shows a state where the sample S is covered with the moisture retaining material 20.
  • FIG. 28 is a diagram schematically showing a main part of the charged particle beam apparatus 3000, and shows a state where the sample S is covered with the moisture retaining material 20.
  • the moisture holding material 20 is moved by operating the holding unit moving mechanism 42 to accommodate the moisture holding material 20 in the container 3010 as shown in FIG. 27, or as shown in FIG.
  • the sample S can be covered with the moisture retaining material 20.
  • the lid member 36 is disposed so that the lid member 36 covers all the openings of the recesses of the moisture retaining material holder 32.
  • the lid member 36 is the moisture retaining material.
  • the lid member 36 may be disposed so as to close a part of the opening of the concave portion of the holder 32.
  • the amount of moisture that is evaporated from the moisture retaining material 20 and supplied to the sample S can also be adjusted by the degree to which the opening of the concave portion of the moisture retaining material holder 32 is blocked.
  • the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 3000 is different from the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 shown in FIG. 21 described above in step S210. Specifically, in the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 described above, the water holding material 20 is stored in the water holding material storage chamber 4 in step S210, whereas the charged particle beam apparatus 3000 is used. In the sample introduction method using, the moisture retaining material 20 is accommodated in the container 3010 in the sample chamber 2. The other steps of the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 3000 are the same as those of the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 2000 shown in FIG.
  • FIG. 29 and FIG. 30 are diagrams schematically showing a configuration of a charged particle beam apparatus 3002 according to a modification of the sixth embodiment. 29 illustrates a state in which the moisture retaining material 20 is accommodated in the container 3010, and FIG. 30 illustrates a state in which the sample S is covered with the moisture retaining material 20.
  • members having the same functions as the constituent members of the above-described charged particle beam apparatus 3000 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. To do.
  • the moisture retaining material 20 is moved in the container 3010 by operating the retaining portion moving mechanism 42 to move the moisture retaining material 20,
  • the sample S was covered with the moisture retaining material 20.
  • the charged particle beam device 3002 operates the lid member moving mechanism 3020 to move the lid member 36, thereby accommodating the moisture retaining material 20 in the container 3010. Or the sample S can be covered with the moisture retaining material 20.
  • the lid member moving mechanism 3020 moves the lid member 36 in the sample chamber 2.
  • the lid member moving mechanism 3020 is composed of, for example, a rod that extends into the sample chamber 2 from the outside.
  • a lid member 36 is connected to the tip of the rod, and the lid member 36 can be moved by operating the rod from the outside.
  • the configuration of the lid member moving mechanism 3020 is not particularly limited as long as the lid member 36 can be moved in the sample chamber 2.
  • the moisture retaining material holder 32 is fixed by a holder support member 34.
  • the lid member moving mechanism 3020 by operating the lid member moving mechanism 3020 to move the lid member 36, the moisture retaining material 20 is accommodated in the container 3010 as shown in FIG. 29, or as shown in FIG.
  • the sample S can be covered with the moisture retaining material 20.
  • the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 3002 and the charged particle beam apparatus 3002 can achieve the same effects as the sample introduction method using the charged particle beam apparatus 3000 and the charged particle beam apparatus 3000 described above.
  • the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment.
  • the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced.
  • the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object.
  • the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

 荷電粒子線装置の試料室に水分を含む試料を導入するための試料導入方法であって、試料を試料支持部に取り付ける工程(S100)と、試料の所定の領域を水分保持材で覆う工程(S102)と、所定の領域が水分保持材で覆われた試料が収容された試料室を真空排気する工程(S104)と、水分保持材で覆われた所定の領域を露出させる工程(S106)と、を含む。

Description

試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置
 本発明は、試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置に関する。
 従来、含水試料を走査電子顕微鏡(SEM)で観察する際には、試料を凍らせて観察していた。試料を凍らせて観察しても、水が液体として試料中に存在している状態とは異なるため、試料本来の状態を観察しているとはいえない。
 含水試料の本来の状態を観察するためには、水を液体の相に保持しなければならない。低真空モードの走査電子顕微鏡において水を液体の相に保持するためには、例えば、試料室の圧力を約650Pa、試料の温度を0℃~1℃に保たなければならない。
 しかしながら、走査電子顕微鏡で含水試料を観察する際に、含水試料をそのまま試料室に導入すると、観察条件に至るまでの真空排気の過程で水分が蒸発して乾燥してしまう場合がある。また、試料の水分が蒸発することによる気化熱で試料温度が下がってしまい、試料が凍結する場合がある。
 例えば、特許文献1には、試料室の壁から試料台に至る細管を通して微量の液体を供給する微量注入装置を備えた走査電子顕微鏡が開示されている。特許文献1に開示された走査電子顕微鏡を用いることで、試料の乾燥を防ぐことができるが、試料室の内と外とを繋ぐ細管を設けなければならず、装置構成が複雑化してしまう。
特開平10-241620号公報
 本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、荷電粒子線装置の試料室に試料を導入する際に、試料の乾燥を防ぐことができる試料導入方法および試料ステージを提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記試料ステージを含む荷電粒子線装置を提供することにある。
 (1)本発明に係る試料導入方法は、
 荷電粒子線装置の試料室に水を含む試料を導入するための試料導入方法であって、
 前記試料を試料支持部に取り付ける工程と、
 前記試料の所定の領域を水分保持材で覆う工程と、
 前記所定の領域が前記水分保持材で覆われた前記試料が収容された前記試料室を真空排気する工程と、
 前記水分保持材で覆われた前記所定の領域を露出させる工程と、
を含む。
 このような試料導入方法では、試料室を真空排気する工程において、試料の所定の領域が水分保持材で覆われているため、試料の水分の蒸発を抑制することができる。したがって、このような試料導入方法では、試料室に試料を導入する際に、試料の乾燥を防ぐことができる。さらに、このような試料導入方法では、気化熱によって試料が凍結することを防ぐことができる。
 (2)本発明に係る試料導入方法において、
 前記所定の領域を露出させる工程では、前記試料と前記水分保持材とを相対的に移動させて、前記所定の領域を露出させてもよい。
 このような試料導入方法では、容易に、試料の所定の領域を露出させることができる。
 (3)本発明に係る試料導入方法において、
 前記所定の領域を露出させる工程では、前記試料支持部を移動させて、前記所定の領域を露出させてもよい。
 (4)本発明に係る試料導入方法において、
 前記所定の領域を露出させる工程では、前記水分保持材を移動させて、前記所定の領域を露出させてもよい。
 (5)本発明に係る試料導入方法において、
 前記試料室を真空排気する工程では、前記試料は冷却されてもよい。
 このような試料導入方法では、例えば、試料室の圧力を下げた場合でも、試料を冷却しない場合と比べて、試料の水分が液相を保つことができる。
 (6)本発明に係る試料導入方法において、
 前記所定の領域を露出させる工程の後に、前記水分保持材を前記試料室と仕切り弁を介して接続された水分保持材収容室に収容する工程を含んでいてもよい。
 このような試料導入方法では、水分保持材を試料室と仕切り弁を介して接続された水分保持材収容室に収容する工程を含むため、観察や分析の際に、水分保持材から蒸発した水分が試料に供給されることを防ぐことができる。
 (7)本発明に係る試料導入方法において、
 前記水分保持材を前記水分保持材収容室から前記試料室に移動させ、前記試料室において前記水分保持材の水分を蒸発させて前記試料に水分を供給する工程を含んでいてもよい。
 このような試料導入方法では、観察や分析の際に、試料に水分を補給することができる。
 (8)本発明に係る試料導入方法において、
 前記所定の領域を露出させる工程の後に、前記試料室において、前記水分保持材を容器に収容する工程を含んでいてもよい。
 このような試料導入方法では、試料室において、水分保持材を容器に収容する工程を含むため、観察や分析の際に、水分保持材から蒸発した水分が試料に供給されることを防ぐことができる。
 (9)本発明に係る試料ステージは、
 荷電粒子線装置用の試料ステージであって、
 試料を支持する試料支持部と、
 前記試料の所定の領域を覆う水分保持材を保持可能な保持部と、
 前記試料支持部または前記保持部を移動させる移動機構と、
を含む。
 このような試料ステージでは、移動機構によって試料支持部または保持部を移動させることで、試料の所定の領域を水分保持材で覆った状態から、試料の所定の領域を露出させた状態にすることができる。したがって、このような試料ステージでは、試料を試料室に導入する際には、試料の所定の領域を水分保持材で覆って水分の蒸発を抑制して試料の乾燥、凍結を防ぐことができ、試料の観察または分析を行う際には、試料の所定の領域を露出させて観察または分析を行うことができる。
 (10)本発明に係る試料ステージは、
 荷電粒子線装置用の試料ステージであって、
 試料を支持する試料支持部と、
 前記試料支持部を移動させる移動機構と、
 前記試料の所定の領域を覆う水分保持材が前記試料支持部の移動に伴って移動することを規制する規制部と、
を含む。
 このような試料ステージでは、規制部によって試料の所定の領域を覆った水分保持材が試料支持部の移動に伴って移動することを規制することができるため、試料の所定の領域を水分保持材で覆った状態から、試料の所定の領域を露出させた状態にすることができる。したがって、このような試料ステージでは、試料を試料室に導入する際には、試料の所定の領域を水分保持材で覆って試料の乾燥、凍結を防ぐことができ、試料の観察または分析を行う際には、試料の所定の領域を露出させて観察または分析を行うことができる。
 (11)本発明に係る荷電粒子線装置は、
 本発明に係る試料ステージを含む。
 このような荷電粒子線装置では、本発明に係る試料ステージを含むため、荷電粒子線装置の試料室に試料を導入する際に、試料の乾燥、凍結を防ぐことができる。したがって、このような荷電粒子線装置では、水を含む試料を、乾燥させたり凍結させたりすることなく、水分を保った状態で観察または分析を行うことができる。
 (12)本発明に係る荷電粒子線装置は、
 本発明に係る試料ステージと、
 前記試料が導入される試料室と仕切り弁を介して接続され、前記水分保持材を収容可能な水分保持材収容室と、
を含む。
 このような荷電粒子線装置は、試料室と仕切り弁を介して接続され、水分保持材を収容可能な水分保持材収容室を含むため、観察や分析の際に、水分保持材から蒸発した水分が試料に供給されることを防ぐことができる。また、このような荷電粒子線装置では、仕切り弁を操作することにより、所望のタイミングで試料に水分を供給することができるとともに、試料に供給される水分量を調整することができる。
図1は、第1実施形態に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図2は、第1実施形態に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図3は、第1実施形態に係る試料ステージの水分保持材ホルダーを模式的に示す断面図である。 図4は、第1実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入方法の一例を示すフローチャート。 図5は、第1実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入工程を模式的に示す図である。 図6は、第1実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入工程を模式的に示す図である。 図7は、第1実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入工程を模式的に示す図である。 図8は、第1実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入工程を模式的に示す図である。 図9は、第1実施形態の変形例に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図10は、第1実施形態の変形例に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図11は、第1実施形態の変形例に係る試料ステージの試料導入工程を模式的に示す図である。 図12は、第2実施形態に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図13は、第2実施形態に係る試料ステージの試料導入工程を模式的に示す図である。 図14は、吸水性ポリマーをSEM観察した結果を示すSEM写真である。 図15は、吸水性ポリマーをSEM観察した結果を示すSEM写真である。 図16は、吸水性ポリマーをSEM観察した結果を示すSEM写真である。 図17は、第3実施形態に係る試料ステージの構成を模式的に示す図である。 図18は、第3実施形態に係る試料ステージを用いた試料導入工程を模式的に示す図である。 図19は、第4実施形態に係る荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図である。 図20は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の要部を模式的に示す図である。 図21は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置を用いた試料導入方法の一例を示すフローチャート。 図22は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の試料導入工程を模式的に示す図である。 図23は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の試料導入工程を模式的に示す図である。 図24は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の試料導入工程を模式的に示す図である。 図25は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の試料導入工程を模式的に示す図である。 図26は、第5実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図である。 図27は、第6実施形態に係る荷電粒子線装置の要部を模式的に示す図である。 図28は、第6実施形態に係る荷電粒子線装置の要部を模式的に示す図である。 図29は、第6実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図である。 図30は、第6実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置の構成を模式的に示す図である。
 以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
 1. 第1実施形態
 1.1. 試料ステージ
 まず、第1実施形態に係る試料ステージについて図面を参照しながら説明する。図1および図2は、第1実施形態に係る試料ステージ100の構成を模式的に示す図である。なお、図1および図2は、試料ステージ100が走査電子顕微鏡の試料室2に収容されている状態を図示している。また、図1および図2には、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。
 試料ステージ100は、走査電子顕微鏡用の試料ステージである。走査電子顕微鏡は、試料ステージ100の試料支持部10に支持された試料Sに電子線を照射して試料Sの観察や、分析を行う装置である。
 試料ステージ100は、走査電子顕微鏡の試料室2に収容されている。試料室2は、試料Sを収容するための空間であり、壁部3によって囲まれている。試料室2は、真空排気装置(図示せず)によって真空排気されることで、所定の圧力(例えば650Pa)に維持される。試料室2において、試料支持部10で支持された試料Sに、電子線源1010、集束レンズ1022、対物レンズ1024、走査偏向器1030(後述する図19参照)等からなる電子光学系からの電子線が照射される。なお、図1および図2では、試料ステージ100および対物レンズ1024以外の走査電子顕微鏡の構成部材の図示を省略している。
 試料Sは、含水試料である。含水試料とは、水を含んだ試料である。試料Sとしては、例えば、生物、植物、食品、化粧品等が挙げられる。より具体的には、試料Sとしては、例えば、こんぶ等の海草、こんにゃく、寒天、吸水性ポリマー、コンタクトレンズ、脂質等が挙げられる。
 試料ステージ100は、図1および図2に示すように、試料支持部10と、水分保持材20と、保持部30と、移動機構40X,40Y,40Zと、冷却部50と、を含む。
 試料支持部10は、試料Sを支持する。試料支持部10は、例えば、板状の部材であり、試料支持部10上に試料Sが載置される。試料Sは、試料支持部10に固定される。試料支持部10は、Y移動機構40Y上に設けられている。
 試料支持部10は、X移動機構40Xの動作によってX軸方向に移動可能である。また、試料支持部10は、Y移動機構40Yの動作によってY軸方向に移動可能である。また、試料支持部10は、Z移動機構40Zの動作によってZ軸方向に移動可能である。試料支持部10の移動に伴って、試料支持部10で支持された試料Sが移動する。
 水分保持材20は、水分を保持し、かつ、試料Sの表面の少なくとも一部を覆うことができる。水分保持材20は、例えば、紙(例えばろ紙)、布、不織布、スポンジ、吸水性ポリマー等である。
 水分保持材20は、試料Sの表面の全部を覆ってもよいし、試料Sの表面の一部を覆ってもよい。図示の例では、水分保持材20は、試料Sの上面の全部を覆っており、試料Sの表面は露出していない。水分保持材20は、試料Sが試料支持部10に支持された状態で、試料Sの露出した領域の全部を覆っていることが望ましい。これにより、後述するように、試料室2を真空排気する際に、試料Sの水分の蒸発をより抑制することができる。
 保持部30は、水分保持材20を保持可能に構成されている。保持部30は、水分保持材ホルダー32と、ホルダー支持部材34と、を有している。
 水分保持材ホルダー32は、水分保持材20を保持するためのホルダーである。図3は、水分保持材ホルダー32を模式的に示す断面図である。水分保持材ホルダー32は、図3に示すように、凹部を有しており、当該凹部に水分保持材20がはめ込まれている。なお、水分保持材ホルダー32が水分保持材20を保持する手法は特に限定されず、水分保持材20の形状や材質によって適宜変更可能である。
 ホルダー支持部材34は、水分保持材ホルダー32を支持している。ホルダー支持部材34は、例えば、水分保持材ホルダー32とX移動機構40Xとを接続するアーム状の部材である。ホルダー支持部材34は、試料支持部10のY軸方向側に設けられており、X軸方向側には設けられていない。そのため、ホルダー支持部材34は、試料支持部10のX軸方向の移動を妨げない。また、図2に示すように、試料支持部10とホルダー支持部材34とは、Y軸方向において、離間している。そのため、ホルダー支持部材34は、試料支持部10のY軸方向の移動を妨げない。
 ホルダー支持部材34は、固定されたX移動機構40Xに接続されているため、ホルダー支持部材34に支持された水分保持材ホルダー32および水分保持材ホルダー32に保持された水分保持材20は固定される。なお、図示はしないが、ホルダー支持部材34は、試料室2の壁部3や、試料室2の底部に接続されていてもよい。
 X移動機構40Xは、試料支持部10をX軸方向に移動可能にする。X移動機構40Xは、X移動機構40X上のY移動機構40Yおよび試料支持部10(試料S)を一体としてX軸方向に移動させる。X移動機構40Xが試料支持部10を移動させると、水分保持材20は保持部30で保持(固定)されているため、水分保持材20で覆われていた試料Sの上面を露出させることができる(図8参照)。
 なお、ここでは、保持部30を固定し、X移動機構40Xによって試料支持部10を移動させることで、試料Sの上面を露出させる例について説明したが、後述する「1.3. 変形例」で説明するように、試料支持部10を固定し、保持部移動機構によって保持部30を移動させることで、試料Sの上面を露出させてもよい。このように、試料支持部10と保持部30とを相対的に移動させることで、試料Sの上面を露出させることができる。
 Y移動機構40Yは、試料支持部10をY軸方向に移動可能にする。Y移動機構40Yは、Y移動機構40Y上の試料支持部10(試料S)をY軸方向に移動させる。
 Z移動機構40Zは、試料支持部10をZ軸方向に移動可能にする。Z移動機構40Zは、X移動機構40X、Y移動機構40Y、および試料支持部10(試料S)を、Z軸方向に移動させる。なお、Z移動機構40Zは、試料支持部10を傾斜可能とする傾斜機構を含んで構成されていてもよい。
 冷却部50は、試料支持部10を冷却する。冷却部50は、例えば、試料支持部10に冷却された流体を循環させることで試料支持部10を冷却してもよいし、ペルチエ素子等で試料支持部10を冷却してもよい。冷却部50によって試料支持部10を冷却することにより、試料支持部10に支持された試料Sを冷却することができる。
 1.2. 試料導入方法
 次に、第1実施形態に係る試料ステージ100を用いた試料導入方法について図面を参照しながら説明する。図4は、第1実施形態に係る試料ステージ100を用いた試料導入方法の一例を示すフローチャートである。
 図5~図8は、試料ステージ100を用いた試料導入工程を模式的に示す図である。なお、図5~図8は、試料ステージ100を走査電子顕微鏡の試料室2に収容した状態を図示している。
 まず、図5に示すように、試料Sを試料支持部10に取り付ける(ステップS100)。これにより、試料室2内において、試料Sは試料支持部10で支持される。このとき、試料支持部10は第1位置P1に位置している。第1位置P1は、試料室2において、試料支持部10に支持された試料Sに電子線が照射されない位置である。第1位置P1は、例えば、対物レンズ1024の直下を避けた位置である。なお、本工程では、試料室2は、大気圧である。また、試料支持部10は、冷却部50によって0℃以上1℃以下程度に冷却されている。これにより、試料支持部10に支持された試料Sが冷却される。
 次に、図6に示すように、試料Sの上面(所定の領域)を水分保持材20で覆う(ステップS102)。本工程では、試料Sを試料支持部10に取り付けた際に、試料Sの露出している領域(試料Sの上面)を、水分保持材20で覆う。水分保持材20は、水分保持材ホルダー32にはめ込まれた状態で試料Sの上面に配置される。
 なお、ここでは、試料Sを試料支持部10に取り付けた後に、試料Sの上面を水分保持材20で覆った場合について説明したが、試料Sの上面を水分保持材20で覆った後に、水分保持材20で上面が覆われた試料Sを、試料支持部10に取り付けてもよい。
 次に、図7に示すように、水分保持材20を固定する。水分保持材ホルダー32を、ホルダー支持部材34で固定することによって、水分保持材20を固定する。これにより、試料支持部10(試料S)が移動しても、水分保持材20を動かないようにすることができる。
 次に、試料室2を真空排気する(ステップS104)。試料室2の真空排気は、試料室2に接続された真空排気装置によって行われる。真空排気装置は、試料室2の圧力が650Pa程度で安定するように試料室2を排気する。
 試料室2を真空排気する工程では、試料Sの上面は、水分保持材20で覆われている。そのため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。また、試料Sは0℃以上1℃以下に冷却されている。そのため、試料室2の圧力が650Paになっても、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 次に、図8に示すように、水分保持材20で覆われた試料Sの上面(所定の領域)を露出させる(ステップS106)。本工程では、試料Sと水分保持材20とを相対的に移動させて、試料Sの上面を露出させる。具体的には、保持部30によって水分保持材20が固定された状態で、X移動機構40Xによって試料支持部10を第1位置P1から第2位置P2に移動させることで、試料Sの上面を露出させる。第2位置P2は、試料支持部10に支持された試料Sの上面に電子線が照射される位置(観察位置、分析位置)であり、図示の例では、対物レンズ1024の直下である。
 なお、図示の例では、本工程では、試料支持部10を移動させることで、試料Sの上面の全部を露出させたが、試料Sの上面の一部を露出させてもよい。
 以上の工程により、試料Sを試料室2に導入することができる。
 試料Sが試料室2に導入された後、すなわち、試料Sの上面が露出された後、電子線が試料Sの上面に照射される。そして、試料Sから発生した二次電子や、特性X線を検出することで、SEM観察や元素分析を行うことができる。このように、試料Sの電子線が照射される領域(試料Sの上面)を、電子線が照射される直前まで水分保持材20で覆うことができるため、試料Sを乾燥させたり凍結させたりすることなく、水分を保った状態で観察または分析を行うことができる。
 試料ステージ100は、例えば、以下の特徴を有する。
 試料ステージ100は、試料Sを支持する試料支持部10と、試料支持部10で支持された試料Sの所定の領域(上面)を覆う水分保持材20を保持可能な保持部30と、試料支持部10を移動させるX移動機構40Xと、を含む。試料ステージ100では、X移動機構40Xによって試料支持部10を移動させることで、試料Sの所定の領域を水分保持材20で覆った状態から、試料Sの所定の領域を露出させた状態にすることができる。したがって、試料ステージ100では、試料Sを試料室2に導入する際には、試料Sの所定の領域を水分保持材20で覆って水分の蒸発を抑制して試料Sの乾燥、凍結を防ぐことができ、試料Sの観察または分析を行う際には、試料Sの所定の領域を露出させて観察または分析を行うことができる。
 また、試料ステージ100では、試料支持部10を冷却する冷却部50を含むため、例えば試料室2の圧力を下げた場合でも、試料Sを冷却しない場合と比べて、試料Sの水分が液相を保つことができる。例えば、試料室2の圧力が650Paの場合、試料Sの温度を約0℃以上1℃以下程度にすることで、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 試料ステージ100を用いた試料導入方法は、試料Sを試料支持部10に取り付ける工程(ステップS100)と、試料Sの所定の領域(上面)を水分保持材20で覆う工程(ステップS102)と、当該所定の領域が水分保持材20で覆われた試料Sが収容された試料室2を真空排気する工程(ステップS106)と、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域を露出させる工程(ステップS108)と、を含む。このような試料導入方法では、試料室2を真空排気する工程において、試料Sの所定の領域が水分保持材20で覆われているため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、このような試料導入方法では、試料室2に試料Sを導入する際に、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、このような試料導入方法では、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。
 試料ステージ100を用いた試料導入方法では、試料Sの所定の領域を露出させる工程において、試料Sと水分保持材20とを相対的に移動させて、試料Sの所定の領域を露出させる。これにより、例えばマニピュレーター等を用いて試料S上から水分保持材20を取り除く場合と比べて、容易に、試料Sの所定の領域を露出させることができる。
 1.3. 変形例
 次に、第1実施形態に係る試料ステージの変形例について図面を参照しながら説明する。図9および図10は、第1実施形態の変形例に係る試料ステージ102の構成を模式的に示す図である。以下、第1実施形態の変形例に係る試料ステージ102において、第1実施形態に係る試料ステージ100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 上述した試料ステージ100では、図7および図8に示すように、X移動機構40Xが試料支持部10を移動させることによって、水分保持材20で覆われた試料Sの上面を露出させていた。
 これに対して、試料ステージ102では、保持部移動機構42が保持部30を移動させることによって、水分保持材20で覆われた試料Sの上面を露出させる。
 試料ステージ102は、図9および図10に示すように、保持部移動機構42を含む。保持部移動機構42は、保持部30をX軸方向に移動可能にする。保持部移動機構42は、ホルダー支持部材34に接続されており、ホルダー支持部材34を移動させることで、水分保持材ホルダー32、水分保持材ホルダー32で保持された水分保持材20を移動させる。試料Sは試料支持部10に固定されているため、保持部移動機構42が保持部30を移動させると、水分保持材20が移動して、水分保持材20で覆われていた試料Sの上面を露出させることができる(図11参照)。
 次に、本変形例に係る試料ステージ102を用いた試料導入方法について図面を参照しながら説明する。図11は、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面)を露出させる工程(図4に示すステップS106)を模式的に示す図である。以下、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した第1実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
 まず、図9に示すように、試料Sを試料支持部10に取り付ける(ステップS100)。このとき、試料支持部10は第2位置P2に位置している。
 次に、試料Sの所定の領域(上面)を水分保持材20で覆う(ステップS102)。水分保持材20は、水分保持材ホルダー32にはめ込まれた状態で試料S上に配置される。
 次に、水分保持材20を保持部30で保持する。ホルダー支持部材34を、水分保持材ホルダー32および保持部移動機構42に取り付けて、水分保持材20を保持部30で保持する。これにより、保持部移動機構42によって水分保持材20が移動可能となる。
 次に、試料室2を真空排気する(ステップS104)。真空排気装置は、試料室2の圧力が650Pa程度で安定するように試料室2を排気する。
 試料室2を真空排気する工程では、試料Sの上面は、水分保持材20で覆われている。そのため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。また、試料Sは0℃以上1℃以下に冷却されている。そのため、試料室2の圧力が650Paになっても、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 次に、図11に示すように、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面)を露出させる(ステップS106)。本工程では、試料Sと水分保持材20とを相対的に移動させて、試料Sの上面を露出させる。具体的には、試料支持部10によって試料Sが固定された状態で、保持部移動機構42によって水分保持材20を移動させることで、試料Sの上面を露出させる。
 以上の工程により、試料Sを試料室2に導入することができる。
 試料ステージ102および試料ステージ102を用いた試料導入方法では、上述した試料ステージ100および試料ステージ100を用いた試料導入方法と同様の作用効果を奏することができる。
 2. 第2実施形態
 2.1. 試料ステージ
 次に、第2実施形態に係る試料ステージについて、図面を参照しながら説明する。図12は、第2実施形態に係る試料ステージ200の構成を模式的に示す図である。なお、図12は、試料ステージ200が走査電子顕微鏡の試料室2に収容されている状態を図示している。以下、第2実施形態に係る試料ステージ200において、第1実施形態に係る試料ステージ100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 試料ステージ200は、図12に示すように、試料支持部10と、水分保持材20と、移動機構40X,40Y,40Zと、規制部210と、を含む。
 水分保持材20は、シート状であり、例えば、ろ紙である。ろ紙に水をしみこませることで、水分を保持することができる。水分保持材20は、図示の例では、試料Sの上面および側面を覆っている。水分保持材20は、シート状であるため、試料Sを容易に覆うことができる。
 規制部210は、試料支持部10で支持された試料Sの所定の領域(上面および側面)を覆った水分保持材20が、試料支持部10の移動に伴って移動することを規制するための部材である。図12に示す例では、規制部210は、試料室2の壁部3と水分保持材20とを繋ぐ糸状の部材である。規制部210は、一端が壁部3に接続され、他端が水分保持材20に接続されている。規制部210は、例えば、糸や針金等である。
 規制部(糸)210は、図12に示す試料支持部10が第1位置P1に位置しているときに、当該糸が張った状態になるように設置されている。これにより、試料支持部10が第2位置P2に移動したときに、水分保持材20が規制部210によって引っ張られることで水分保持材20の移動が規制され、水分保持材20で覆われていた試料Sの上面および側面が露出する。
 2.2. 試料導入方法
 次に、第2実施形態に係る試料ステージ200を用いた試料導入方法について図面を参照しながら説明する。図13は、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面および側面)を露出させる工程(図4に示すステップS106)を模式的に示す図である。以下、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した第1実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
 まず、図12に示すように、試料Sを試料支持部10に取り付ける(ステップS100)。このとき、試料支持部10は、第1位置P1に位置している。
 次に、試料Sの所定の領域(上面および側面)を水分保持材20で覆う(ステップS102)。具体的には、シート状の水分保持材20を、試料S上に覆いかぶせる。
 次に、水分保持材20に規制部210を取り付ける。具体的には、規制部210の一端を試料室2の壁部3に接続(固定)し、他端を水分保持材20に接続する。なお、予め水分保持材20に規制部210の一端を縫いつけておき、水分保持材20で試料Sを覆った後に、規制部210の他端を試料室2の壁部3に接続してもよい。
 次に、試料室2を真空排気する(ステップS104)。真空排気装置は、試料室2の圧力が650Pa程度で安定するように試料室2を排気する。
 試料室2を真空排気する工程では、試料Sの上面および側面は、水分保持材20で覆われている。そのため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。また、試料Sは0℃以上1℃以下に冷却されている。そのため、試料室2の圧力が650Paになっても、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 次に、図13に示すように、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面および側面)を露出させる(ステップS108)。本工程では、試料Sと水分保持材20とを相対的に移動させて、試料Sの上面および側面を露出させる。具体的には、X移動機構40Xによって試料支持部10を第1位置P1から第2位置P2に移動させる。このとき、水分保持材20は規制部210によって引っ張られることで移動が規制されるため、水分保持材20が試料Sから外れて、水分保持材20で覆われていた試料Sの上面および側面が露出する。 
 以上の工程により、試料Sを試料室2に導入することができる。
 試料ステージ200では、規制部210によって、試料Sの所定の領域(上面および側面)を覆った水分保持材20が試料支持部10の移動に伴って移動することを規制することができるため、上述のように、試料Sの所定の領域を水分保持材20で覆った状態から、試料Sの所定の領域を露出させた状態にすることができる。したがって、試料ステージ200では、試料Sを試料室2に導入する際には、試料Sの所定の領域を水分保持材20で覆って水分の蒸発を抑制して試料Sの乾燥、凍結を防ぐことができ、試料Sの観察または分析を行う際には、試料Sの所定の領域を露出させて観察または分析を行うことができる。
 図14~図16は、水を含み膨張した吸水性ポリマーをSEM観察した結果を示すSEM写真である。
 図14に示すSEM写真は、水を含み膨張した吸水性ポリマーを冷却試料ステージ(0℃)に取り付け、水を含ませたろ紙で吸水性ポリマーを覆い、試料室を真空排気して試料室の真空度を650Paとし、ろ紙を外して吸水性ポリマー表面を露出させてSEM観察を行った結果の写真である。
 図15に示すSEM写真は、水を含み膨張した吸水性ポリマーを試料ステージに取り付け、そのまま試料室を真空排気して試料室の真空度を650Paとし、SEM観察を行った結果の写真である。
 図16に示すSEM写真は、水を含み膨張した吸水性ポリマーを冷却試料ステージ(0℃)に取り付け、そのまま試料室を真空排気して試料室の真空度を650Paとし、SEM観察を行った結果の写真である。
 図15に示すSEM写真では、吸水性ポリマーの水分が完全に抜けて吸水性ポリマーが乾燥してしまっている様子が観察された。
 また、図16に示すSEM写真では、吸水性ポリマーの水分は多少残っているものの、吸水性ポリマーの表面は乾燥し、凍結している様子が観察された。
 これに対して、図14に示すSEM写真では、吸水性ポリマーの表面の水分が液相のまま観察された。また、図14に示すSEM写真から、吸水性ポリマーの水分の凍結が起こっていないことが確認できた。
 3. 第3実施形態
 3.1. 試料ステージ
 次に、第3実施形態に係る試料ステージについて図面を参照しながら説明する。図17は、第3実施形態に係る試料ステージ300の構成を模式的に示す図である。なお、図17は、試料ステージ300が走査電子顕微鏡の試料室2に収容されている状態を図示している。以下、第3実施形態に係る試料ステージ300において、第1実施形態に係る試料ステージ100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 試料ステージ300は、図17に示すように、試料支持部10と、水分保持材20と、移動機構40X,40Y,40Zと、マニピュレーター310と、を含む。
 マニピュレーター310は、試料室2内に配置される。マニピュレーター310は、外部から操作が可能である。マニピュレーター310によって、水分保持材20を移動させることができる。
 3.2. 試料導入方法
 次に、第3実施形態に係る試料ステージ300を用いた試料導入方法について図面を参照しながら説明する。図18は、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面および側面)を露出させる工程(図4に示すステップS106)を模式的に示す図である。以下、図4に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、上述した第1実施形態と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
 まず、図17に示すように、試料Sを試料支持部10に取り付ける(ステップS100)。
 次に、試料Sの所定の領域(上面および側面)を水分保持材20で覆う(ステップS102)。本工程では、シート状の水分保持材20を、試料S上に覆いかぶせる。
 次に、試料室2を真空排気する(ステップS104)。真空排気装置は、試料室2の圧力が650Pa程度で安定するように試料室2を排気する。
 試料室2を真空排気する工程では、試料Sの上面および側面は、水分保持材20で覆われている。そのため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。また、試料Sは0℃以上1℃以下に冷却されている。そのため、試料室2の圧力が650Paになっても、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 次に、図18に示すように、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域(上面および側面)を露出させる(ステップS108)。本工程では、マニピュレーター310によって水分保持材20を試料S上から取り除いて、試料Sの上面および側面を露出させる。
 以上の工程により、試料Sを試料室2に導入することができる。
 第3実施形態に係る試料ステージ300を用いた試料導入方法では、上述した第1実施形態に係る試料ステージ100を用いた試料導入方法と同様の作用効果を奏することができる。
 4. 第4実施形態
 次に、第4実施形態に係る荷電粒子線装置について図面を参照しながら説明する。図19は、第4実施形態に係る荷電粒子線装置1000の構成を模式的に示す図である。
 荷電粒子線装置1000は、本発明に係る試料ステージを含む。ここでは、本発明に係る試料ステージとして上述した試料ステージ100を用いた例について説明する。
 荷電粒子線装置1000は、図19に示すように、電子線源1010と、光学系1020と、走査偏向器1030と、試料ステージ100と、二次電子検出器1040と、放射線検出器1050と、を含む。なお、図19では、試料室2の壁部3の図示を省略している。
 荷電粒子線装置1000は、電子線源1010で発生した電子線E1を光学系1020で絞って電子プローブとし、当該電子プローブで試料S表面を走査したときに電子プローブの照射点から放出される二次電子を二次電子検出器1040で検出して画像化する装置である。また、荷電粒子線装置1000では、電子線E1を試料Sに照射した際に発生する特性X線をエネルギー分散型の放射線検出器1050にて検出して、そのX線をエネルギーで弁別し、スペクトルを得ることができる。すなわち、荷電粒子線装置1000は、エネルギー分散型のX線検出器を備えた走査電子顕微鏡である。
 荷電粒子線装置1000は、試料室2の真空度が数十Pa~数百Pa程度で観察や分析を行うことが可能な装置である。すなわち、荷電粒子線装置1000は、いわゆる低真空SEMである。
 電子線源1010は、電子線(荷電粒子線)E1を発生させる。電子線源1010は、例えば、公知の電子銃であり、陰極から放出された電子を陽極で加速して電子線E1を放出する。電子線源1010として用いられる電子銃は特に限定されず、例えば熱電子放出型や、熱電界放出型、冷陰極電界放出型などの電子銃を用いることができる。
 光学系1020は、電子線源1010で発生した電子線E1を試料Sに照射する。光学系1020は、集束レンズ1022と、対物レンズ1024と、を含んで構成されている。
 集束レンズ1022は、電子線源1010の後段(電子線E1の下流側)に配置されている。集束レンズ1022は、電子線E1を集束させるためのレンズである。
 対物レンズ1024は、集束レンズ1022の後段に配置されている。対物レンズ1024は、試料Sの直前に置かれた最終段の電子プローブ形成レンズである。対物レンズ1024は、コイル1024aと、ヨーク1024bと、ポールピース1024cと、を含んで構成されている。対物レンズ1024では、コイル1024aで作られた磁力線を、鉄などの透磁率の高い材料で作られたヨーク1024bに閉じ込め、ヨーク1024bの一部に切欠き(レンズギャップ)を作ることで、高密度に分布した磁力線を光軸上に漏洩させる。この切欠き部分はポールピース1024cによって構成されている。図示の例では、試料Sは、ポールピース1024cの外側に配置されている。
 走査偏向器(走査コイル)1030は、集束レンズ1022と対物レンズ1024との間に配置されている。走査偏向器1030は、例えば、集束レンズ1022および対物レンズ1024で集束された電子線E1を試料S上で走査するための電磁コイルである。走査偏向器1030は、電子線E1を偏向させることで、電子線E1を試料S上で走査することができる。走査偏向器1030は、走査信号生成部(図示せず)からの走査信号に基づいて、電子線E1の走査を行う。
 試料ステージ100は、試料Sを支持し、試料Sを移動させることができる。試料ステージ100は、X移動機構40XおよびY移動機構40Yによって試料Sを水平方向に移動させることができ、Z移動機構40Zによって試料Sを垂直方向に移動させることができる。また、試料ステージ100では、上述したように、試料Sを試料室2に導入する際には、試料Sの所定の領域を水分保持材20で覆って水分の蒸発を抑制して試料Sの乾燥、凍結を防ぐことができ、試料Sの観察または分析を行う際には、試料Sの所定の領域を露出させて観察または分析を行うことができる。
 二次電子検出器1040は、電子線E1が照射されることにより試料Sから放出された二次電子を検出する。二次電子検出器1040は、例えば、シンチレーターおよび光電子増倍管を含んで構成されている。二次電子検出器1040で検出された二次電子の検出信号(強度信号)は、電子線E1の走査信号と同期された画像データとして、記憶部(図示せず)に記憶される。この画像データにより、試料Sの走査電子像(SEM像)が生成される。
 放射線検出器1050は、電子線E1が照射されることによって試料Sから発生する特性X線(放射線)を検出する。放射線検出器1050は、エネルギー分散型のX線検出器である。放射線検出器1050は、例えば、シリコンドリフト検出器(silicon-drift detector、SDD)を含んで構成されている。
 荷電粒子線装置1000では、試料ステージ100を含むため、試料室2に試料Sを導入する際に、試料Sの乾燥、凍結を防ぐことができる。したがって、荷電粒子線装置1000では、試料Sを、乾燥させたり凍結させたりすることなく、水分を保った状態で観察または分析を行うことができる。したがって、荷電粒子線装置1000では、含水試料を本来の状態に近い状態で観察または分析することができる。
 なお、ここでは、荷電粒子線装置1000がエネルギー分散型の放射線検出器を備えた走査電子顕微鏡である例について説明したが、本発明に係る荷電粒子線装置1000はこれに限定されず、例えば、電子プローブマイクロアナライザー(EPMA)であってもよい。
 5. 第5実施形態
 5.1. 荷電粒子線装置
 次に、第5実施形態に係る荷電粒子線装置について図面を参照しながら説明する。図20は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置2000の要部を模式的に示す図である。以下では、上述した試料ステージ100および荷電粒子線装置1000の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
 荷電粒子線装置2000は、図20に示すように、試料ステージ400と、水分保持材収容室4と、を含んで構成されている。
 水分保持材収容室4は、水分保持材20を収容するための空間である。水分保持材収容室4は、試料室2に仕切り弁5を介して接続されている。仕切り弁5を開いた場合、水分保持材収容室4は試料室2に連通し、仕切り弁5を閉じた場合、水分保持材収容室4は密閉された空間となる。水分保持材収容室4は、水分保持材ホルダー32に保持された水分保持材20を気密に収容することができる。水分保持材収容室4に水分保持材20を収容することで、試料室2から水分保持材20を退避させることができる。
 試料ステージ400は、保持部移動機構42を含んで構成されている。保持部移動機構42は、図20に示すように、外部から水分保持材収容室4内および試料室2内に延びるロッドで構成されている。ロッドの先端には水分保持材ホルダー32が接続されており、外部からロッドを操作することにより、水分保持材ホルダー32を試料室2から水分保持材収容室4に移動させたり、水分保持材収容室4から試料室2に移動させたりすることができる。なお、保持部移動機構42の構成は、水分保持材ホルダー32を試料室2と水分保持材収容室4との間で移動させることができれば、特に限定されない。
 5.2. 試料導入方法
 次に、第5実施形態に係る荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法について図面を参照しながら説明する。図21は、第5実施形態に係る荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法の一例を示すフローチャートである。図22~図25は、荷電粒子線装置2000を用いた試料導入工程を模式的に示す図である。
 まず、図22に示すように、試料Sを試料支持部10に取り付ける(ステップS200)。このとき、試料室2および水分保持材収容室4は、大気圧である。また、試料支持部10は、冷却部50によって0℃以上1℃以下程度に冷却されている。これにより、試料支持部10に支持された試料Sが冷却される。
 次に、水分保持材20を水分保持材ホルダー32に取り付け、水分保持材20が取り付けられた水分保持材ホルダー32を保持部移動機構42(ロッド)に取り付ける(ステップS202)。
 次に、図23に示すように、試料Sの上面および側面(所定の領域)を水分保持材20で覆う(ステップS204)。図示の例では、ステージ移動機構40X,40Y,40Zを用いて試料Sを水分保持材ホルダー32の移動可能な範囲に移動させた後、保持部移動機構42を用いて水分保持材20を試料S上に移動させて、試料Sを水分保持材20で覆う。本工程では、試料Sを試料支持部10に取り付けた際に、試料Sの露出している領域(試料Sの上面および側面)を、水分保持材20で覆う。
 次に、試料室2を真空排気する(ステップS206)。試料室2の真空排気は、試料室2に接続された真空排気装置によって行われる。真空排気装置は、試料室2の圧力が650Pa程度で安定するように試料室2を排気する。このとき、仕切り弁5は開いており、水分保持材収容室4も真空排気される。
 試料室2を真空排気する工程では、試料Sの上面および側面は、水分保持材20で覆われている。そのため、試料Sの水分の蒸発を抑制することができる。したがって、試料Sの乾燥を防ぐことができる。さらに、気化熱によって試料Sが凍結することを防ぐことができる。また、試料Sは0℃以上1℃以下に冷却されている。そのため、試料室2の圧力が650Paになっても、試料Sの水分が液相を保つことができる。
 次に、図24に示すように、水分保持材20で覆われた試料Sの上面および側面(所定の領域)を露出させ(ステップS208)、水分保持材収容室4に水分保持材20を収容する(ステップS210)。
 具体的には、まず、保持部移動機構42を操作して試料Sを覆っていた水分保持材20を移動させて、試料Sの上面および側面を露出させる。そして、水分保持材20を水分保持材収容室4に移動させる。次に、仕切り弁5を閉じて、水分保持材20を水分保持材収容室4に収容する。水分保持材20を水分保持材収容室4に収容することにより、水分保持材20の水分が蒸発して試料Sに水分が供給されることを防ぐことができる。
 以上の工程により、試料Sを試料室2に導入することができる。
 試料Sの上面および側面が露出された後、電子線が試料Sの上面に照射される。そして、試料Sから発生した二次電子や、特性X線を検出することで、SEM観察や元素分析を行うことができる。
 なお、ステップS210の後に、仕切り弁5を開くことにより、試料Sから蒸発した水分を試料Sに供給することができる。このように、荷電粒子線装置2000では、試料室2が所定の圧力に維持された状態においても、仕切り弁5の開閉によって、試料Sの水分量を調整することができる。そのため、観察や分析の際に、必要に応じて試料Sに水分を供給することができる。
 また、図25に示すように、仕切り弁5を開いた後、保持部移動機構42により水分保持材20を試料Sの近傍に配置することで、例えば仕切り弁5を開いただけの場合(すなわち、水分保持材収容室4に水分保持材20が配置されている状態)と比べて、単位時間あたりに試料Sに供給される水分量を増やすことができる。
 荷電粒子線装置2000では、試料Sが導入される試料室2と仕切り弁5を介して接続され、水分保持材20を収容可能な水分保持材収容室4を含むため、観察や分析の際に、水分保持材20から蒸発した水分が試料Sに供給されることを防ぐことができる。また、荷電粒子線装置2000では、仕切り弁5を操作することにより、所望のタイミングで試料Sに水分を供給することができるとともに、試料Sに供給される水分量を調整することができる。さらに、荷電粒子線装置2000では、水分保持材20の水分を排気することによる、真空排気装置のダメージを低減することができる。
 また、荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法では、水分保持材20を試料室2と仕切り弁5を介して接続された水分保持材収容室4に収容する工程(ステップS210)を含むため、観察や分析の際に、水分保持材20から蒸発した水分が試料Sに供給されることを防ぐことができる。さらに、水分保持材20の水分を排気することによる、真空排気装置のダメージを低減することができる。
 また、荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法では、水分保持材20を水分保持材収容室4から試料室2に移動させて、水分保持材20の水分を蒸発させて試料Sに水分を供給する工程を含むため、観察や分析の際に、試料Sに水分を補給することができる。
 5.3. 変形例
 次に、第5実施形態に係る荷電粒子線装置の変形例について図面を参照しながら説明する。図26は、第5実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置2002の構成を模式的に示す図である。以下、第5実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置2002において、上述した荷電粒子線装置2000の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 荷電粒子線装置2002は、図26に示すように、水分保持材収容室4を真空排気するための真空排気装置2010を含んで構成されている。荷電粒子線装置2002では、真空排気装置2010によって水分保持材収容室4を試料室2とは独立して真空排気することができる。
 また、荷電粒子線装置2002では、水分保持材収容室4には、水分保持材20を取り出すための扉部6が設けられている。
 荷電粒子線装置2002では、水分保持材収容室4を真空排気するための真空排気装置2010を含むため、試料室2を所定の圧力(例えば650Pa)に保った状態で、水分保持材20の交換や、水分保持材20への水分の補給を行うことができる。
 ここで、荷電粒子線装置2002における水分保持材20の交換方法の一例について説明する。まず、真空排気装置により真空排気されて所定の圧力に保たれた試料室2内に配置されていた水分保持材20を水分保持材収容室4に移動させる。次に、仕切り弁5を閉じて水分保持材20を水分保持材収容室4に収容する。次に、水分保持材収容室4を大気開放し、扉部6を開いて、水分保持材20を取り出す。そして、水分保持材20の交換(水分保持材20への水分の補給等)を行った後、水分保持材20を水分保持材収容室4に収容する。水分保持材20が収容された水分保持材収容室4を真空排気装置2010によって真空排気し、仕切り弁5を開くことで、試料室2に再び水分保持材20を導入することができる。
 6. 第6実施形態
 次に、第6実施形態に係る荷電粒子線装置について図面を参照しながら説明する。図27は、第6実施形態に係る荷電粒子線装置3000の要部を模式的に示す図である。なお、以下では、上述した試料ステージ100,400および荷電粒子線装置1000,2000の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。
 上述した荷電粒子線装置2000では、図24に示すように、水分保持材20を水分保持材収容室4に収容することにより、水分保持材20の水分が蒸発して試料Sに水が供給されることを防いでいた。
 これに対して、荷電粒子線装置3000では、図27に示すように、容器3010に水分保持材20を収容することにより、水分保持材20の水分が蒸発して試料Sに水が供給されることを防ぐことができる。
 容器3010は、水分保持材ホルダー32と、蓋部材36と、を含んで構成されている。蓋部材36は、壁部3に接続(固定)されている。蓋部材36は、水分保持材ホルダー32とともに、水分保持材20を気密に収容する容器3010を構成している。図示の例では、蓋部材36は、板状の部材であり、水分保持材ホルダー32が蓋部材36上に配置されたときに、水分保持材ホルダー32の凹部を塞ぐように構成されている。そのため、容器3010は、水分保持材20を気密に収容することができる。なお、容器3010は、水分保持材20を気密に収容することができればその構成は特に限定されない。
 図28は、荷電粒子線装置3000の要部を模式的に示す図であり、水分保持材20で試料Sを覆った状態を図示している。
 荷電粒子線装置3000では、保持部移動機構42を操作して水分保持材20を移動させることで、図27に示すように、水分保持材20を容器3010に収容したり、図28に示すように、水分保持材20で試料Sを覆ったりすることができる。
 なお、図27に示す例では、蓋部材36が水分保持材ホルダー32の凹部の開口の全部を塞ぐように蓋部材36が配置されているが、図示はしないが、蓋部材36が水分保持材ホルダー32の凹部の開口の一部を塞ぐように蓋部材36を配置してもよい。水分保持材ホルダー32の凹部の開口を塞ぐ程度によって、水分保持材20から蒸発して試料Sに供給される水分量を調整することもできる。
 荷電粒子線装置3000を用いた試料導入方法では、上述した図21に示す荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法と、ステップS210の工程が異なる。具体的には、上述した荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法では、ステップS210において、水分保持材収容室4に水分保持材20を収容しているのに対して、荷電粒子線装置3000を用いた試料導入方法では、試料室2において容器3010に水分保持材20を収容する。荷電粒子線装置3000を用いた試料導入方法のその他の工程は、図21に示す荷電粒子線装置2000を用いた試料導入方法と同様でありその説明を省略する。
 荷電粒子線装置3000を用いた試料導入方法は、水分保持材20で覆われた試料Sの所定の領域を露出させる工程の後に、試料室2において、水分保持材20を容器3010に収容する工程を含むため、観察や分析の際に、水分保持材20から蒸発した水分が試料Sに供給されることを防ぐことができる。さらに、水分保持材20の水分を排気することによる、真空排気装置のダメージを低減することができる。
 6.2. 変形例
 次に、第6実施形態に係る荷電粒子線装置の変形例について図面を参照しながら説明する。図29および図30は、第6実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置3002の構成を模式的に示す図である。なお、図29は、水分保持材20を容器3010に収容した状態を図示し、図30は、水分保持材20で試料Sを覆った状態を図示している。以下、第6実施形態の変形例に係る荷電粒子線装置3002において、上述した荷電粒子線装置3000の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
 上述した荷電粒子線装置3000では、図27および図28に示すように、保持部移動機構42を操作して水分保持材20を移動させることで、水分保持材20を容器3010に収容したり、水分保持材20で試料Sを覆ったりしていた。
 これに対して、荷電粒子線装置3002は、図29および図30に示すように、蓋部材移動機構3020を操作して蓋部材36を移動させることで、水分保持材20を容器3010に収容したり、水分保持材20で試料Sを覆ったりすることができる。
 蓋部材移動機構3020は、試料室2内において蓋部材36を移動させる。蓋部材移動機構3020は、例えば、外部から試料室2内に延びるロッドで構成されている。ロッドの先端には蓋部材36が接続されており、外部からロッドを操作することにより、蓋部材36を移動させることができる。なお、蓋部材移動機構3020の構成は、蓋部材36を試料室2内において移動させることができれば、特に限定されない。
 水分保持材ホルダー32は、ホルダー支持部材34によって固定されている。
 荷電粒子線装置3002では、蓋部材移動機構3020を操作して蓋部材36を移動させることで、図29に示すように、水分保持材20を容器3010に収容したり、図30に示すように、水分保持材20で試料Sを覆ったりすることができる。
 荷電粒子線装置3002および荷電粒子線装置3002を用いた試料導入方法では、上述した荷電粒子線装置3000および荷電粒子線装置3000を用いた試料導入方法と同様の作用効果を奏することができる。
 本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
2…試料室、3…壁部、4…水分保持材収容室、5…仕切り弁、6…扉部、10…試料支持部、20…水分保持材、30…保持部、32…水分保持材ホルダー、34…ホルダー支持部材、36…蓋部材、40X…X移動機構、40Y…Y移動機構、40Z…Z移動機構、42…保持部移動機構、50…冷却部、100,102,200…試料ステージ、210…規制部、300…試料ステージ、310…マニピュレーター、400…試料ステージ、1000…荷電粒子線装置、1010…電子線源、1020…光学系、1022…集束レンズ、1024…対物レンズ、1024a…コイル、1024b…ヨーク、1024c…ポールピース、1030…走査偏向器、1040…二次電子検出器、1050…放射線検出器、2000,2002…荷電粒子線装置、2010…真空排気装置、3000,3002…荷電粒子線装置、3010…容器、3020…蓋部材移動機構

Claims (12)

  1.  荷電粒子線装置の試料室に水を含む試料を導入するための試料導入方法であって、
     前記試料を試料支持部に取り付ける工程と、
     前記試料の所定の領域を水分保持材で覆う工程と、
     前記所定の領域が前記水分保持材で覆われた前記試料が収容された前記試料室を真空排気する工程と、
     前記水分保持材で覆われた前記所定の領域を露出させる工程と、
    を含む、試料導入方法。
  2.  請求項1において、
     前記所定の領域を露出させる工程では、前記試料と前記水分保持材とを相対的に移動させて、前記所定の領域を露出させる、試料導入方法。
  3.  請求項1または2において、
     前記所定の領域を露出させる工程では、前記試料支持部を移動させて、前記所定の領域を露出させる、試料導入方法。
  4.  請求項1または2において、
     前記所定の領域を露出させる工程では、前記水分保持材を移動させて、前記所定の領域を露出させる、試料導入方法。
  5.  請求項1ないし4のいずれか1項において、
     前記試料室を真空排気する工程では、前記試料は冷却される、試料導入方法。
  6.  請求項1ないし5のいずれか1項において、
     前記所定の領域を露出させる工程の後に、前記水分保持材を前記試料室と仕切り弁を介して接続された水分保持材収容室に収容する工程を含む、試料導入方法。
  7.  請求項6において、
     前記水分保持材を前記水分保持材収容室から前記試料室に移動させ、前記試料室において前記水分保持材の水分を蒸発させて前記試料に水分を供給する工程を含む、試料導入方法。
  8.  請求項1ないし5のいずれか1項において、
     前記所定の領域を露出させる工程の後に、前記試料室において、前記水分保持材を容器に収容する工程を含む、試料導入方法。
  9.  荷電粒子線装置用の試料ステージであって、
     試料を支持する試料支持部と、
     前記試料の所定の領域を覆う水分保持材を保持可能な保持部と、
     前記試料支持部または前記保持部を移動させる移動機構と、
    を含む、試料ステージ。
  10.  荷電粒子線装置用の試料ステージであって、
     試料を支持する試料支持部と、
     前記試料支持部を移動させる移動機構と、
     前記試料の所定の領域を覆う水分保持材が前記試料支持部の移動に伴って移動することを規制する規制部と、
    を含む、試料ステージ。
  11.  請求項9または10に記載の試料ステージを含む、荷電粒子線装置。
  12.  請求項9または10に記載の試料ステージと、
     前記試料が導入される試料室と仕切り弁を介して接続され、前記水分保持材を収容可能な水分保持材収容室と、
    を含む、荷電粒子線装置。
PCT/JP2015/067646 2014-06-27 2015-06-18 試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置 WO2015198968A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/320,912 US9916963B2 (en) 2014-06-27 2015-06-18 Specimen loading method, specimen stage, and charged particle beam device

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-132377 2014-06-27
JP2014132377 2014-06-27
JP2015-100252 2015-05-15
JP2015100252A JP6496184B2 (ja) 2014-06-27 2015-05-15 試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015198968A1 true WO2015198968A1 (ja) 2015-12-30

Family

ID=54938053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/067646 WO2015198968A1 (ja) 2014-06-27 2015-06-18 試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9916963B2 (ja)
JP (1) JP6496184B2 (ja)
WO (1) WO2015198968A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6796611B2 (ja) 2018-03-26 2020-12-09 日本電子株式会社 液体試料を観察または分析する方法および電子顕微鏡
CN112630247A (zh) * 2020-12-31 2021-04-09 厦门超新芯科技有限公司 一种扫描电镜冷冻样品台
CN113176287A (zh) * 2021-03-26 2021-07-27 西安理工大学 一种x射线电子能谱仪多功能样品试验台

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0850875A (ja) * 1994-08-05 1996-02-20 Hitachi Ltd 電子顕微鏡
JPH10241620A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Nikon Corp 環境制御型走査型電子顕微鏡
JP2002214091A (ja) * 2001-01-15 2002-07-31 Jeol Ltd 試料凍結方法および冷却ホルダ並びに走査電子顕微鏡
JP2010055988A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Jeol Ltd 薄膜試料観察システム及び冷却試料ホルダ並びに薄膜試料観察方法
JP2014086250A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 分析試料搬送装置及び分析試料搬送方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2365321B1 (en) * 2006-12-19 2013-10-02 JEOL Ltd. Sample inspection apparatus, sample inspection method, and sample inspection system
JP2008311351A (ja) * 2007-06-13 2008-12-25 Hitachi High-Technologies Corp 荷電粒子線装置
JP4553403B2 (ja) * 2008-11-11 2010-09-29 シャープ株式会社 膜電極複合体
JP5452405B2 (ja) * 2010-07-28 2014-03-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ ステージ装置
KR101650054B1 (ko) * 2011-09-09 2016-08-22 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코 생물 시료를 그대로의 모습으로 관찰하기 위한 전자 현미경에 의한 관찰 방법과 그것에 사용되는 진공 하에서의 증발 억제용 조성물, 주사형 전자 현미경, 및 투과형 전자 현미경

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0850875A (ja) * 1994-08-05 1996-02-20 Hitachi Ltd 電子顕微鏡
JPH10241620A (ja) * 1997-02-27 1998-09-11 Nikon Corp 環境制御型走査型電子顕微鏡
JP2002214091A (ja) * 2001-01-15 2002-07-31 Jeol Ltd 試料凍結方法および冷却ホルダ並びに走査電子顕微鏡
JP2010055988A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Jeol Ltd 薄膜試料観察システム及び冷却試料ホルダ並びに薄膜試料観察方法
JP2014086250A (ja) * 2012-10-23 2014-05-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 分析試料搬送装置及び分析試料搬送方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9916963B2 (en) 2018-03-13
JP2016027552A (ja) 2016-02-18
US20170154753A1 (en) 2017-06-01
JP6496184B2 (ja) 2019-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5584819B2 (ja) 電子顕微鏡用ホルダー、電子顕微鏡及び試料観察方法
US9099281B2 (en) Charged particle radiation apparatus, and method for displaying three-dimensional information in charged particle radiation apparatus
Chen et al. The Bionanoprobe: hard X-ray fluorescence nanoprobe with cryogenic capabilities
JP6262453B2 (ja) 粒子光学装置での薄片の調製及び可視化方法
US8410457B2 (en) Sample transfer device and sample transferring method
JP6053113B2 (ja) Etemにおけるサンプルを評価研究する方法
JP6496184B2 (ja) 試料導入方法、試料ステージ、および荷電粒子線装置
US10170275B2 (en) Cryogenic specimen processing in a charged particle microscope
JP6711655B2 (ja) 集束イオンビーム装置
Lam et al. Practical approaches for cryo-FIB milling and applications for cellular cryo-electron tomography
US20230326707A1 (en) Examining, analyzing and/or processing an object using an object receiving container
JP5560033B2 (ja) 冷却試料ホールダ及び試料の冷却加工方法
US10741357B2 (en) Method of observing liquid specimen, method of analyzing liquid specimen and electron microscope
Gorniak et al. Ptychographic x-ray microscopy with the vacuum imaging apparatus HORST
US20170271119A1 (en) Composite charged particle beam apparatus
Sun et al. How to operate a cryo-electron microscope
JP6975022B2 (ja) 検出装置
JP2023026841A (ja) 試料ホルダーおよび荷電粒子線装置
JP2021118056A (ja) 荷電粒子線装置および荷電粒子線装置の調整方法
EP3147929A1 (en) Charged particle microscope with improved spectroscopic functionality

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15812372

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15320912

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15812372

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1