(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次荷電粒子線を照射する荷電粒子照射部と、
前記荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が試料に到達する間の少なくとも一部の領域となる真空状態に維持可能な第一空間の少なくとも一部を形成する第一の筐体と、
該第一筐体に具備され前記試料を格納可能な第二空間の少なくとも一部を形成する第二筐体と、
前記第一空間を排気する排気装置と、
前記荷電粒子照射部からの照射により得られる荷電粒子線を検出する検出器と、
前記荷電粒子照射部から照射された一次荷電粒子線が試料上に照射する際の前記荷電粒子照射部の同軸上に配置され、前記第一空間と前記第二空間とを隔てる隔壁部と、
前記試料に対し光を照射する光源と、前記荷電粒子照射部と同方向から前記試料からの光を検出する光学式観察部とを含む光学顕微鏡と、
前記第二空間に具備された前記試料を載置する試料載置部と、を備え、
前記第二空間に配置された状態の前記試料に対して、前記荷電粒子照射部による観察と前記光学式観察部による観察を可能とする検査又は観察装置。
【請求項２】
前記試料載置部を前記荷電粒子照射部から照射された一次荷電粒子線が試料上に照射する第一位置と、前記光学式観察部により前記試料からの光を検出する第二位置との間で移動可能に構成される移動機構を備える請求項１の検査又は観察装置。
【請求項３】
前記検出器は、前記第一空間で前記試料からの荷電粒子線を検出し、
前記光学式観察部は、前記第二空間で前記試料からの光を検出する請求項１の検査又は観察装置。
【請求項４】
前記第二空間にガスを導入するためのガス導入口が具備された請求項１の検査装置又は観察装置。
【請求項５】
前記光学式観察部の一部または全部が前記第二空間に設けられる請求項１の検査又は観察装置。
【請求項６】
前記光学式観察部の一部または全部を前記試料に対して遠近方向に移動させる駆動機構が具備されている請求項１の検査又は観察装置。
【請求項７】
前記光源が、前記第二空間に配置されている請求項１の検査又は観察装置。
【請求項８】
前記光源が、前記光学式観察部と対向して配置されており、前記試料載置部に光が透過可能な透過部が具備される請求項１の検査又は観察装置。
【請求項９】
前記荷電粒子照射部と前記光学式観察部は、前記第二空間から前記試料載置部を取り出す取り出し口の蓋部材の可動方向に垂直な方向に並列されている請求項１の検査又は観察装置。
【請求項１０】
前記光学式観察部が前記第一筐体外及び前記第二筐体外に配置されており、
前記第二筐体の前記光学式観察部に対向する位置に、光を通過させることが可能な窓が具備されている請求項１の検査又は観察装置。
【請求項１１】
前記試料載置部を前記第二空間から着脱する方向に垂直な面内で水平方向に、前記荷電粒子照射部と前記光学式観察部が並んでいる請求項１の検査又は観察装置。
【請求項１２】
前記第二空間に試料を搬送するための試料導入室を具備した請求項１の検査又は観察装置。
【請求項１３】
試料の検査又は観察方法であって、
前記試料が格納可能な第二の空間に具備された試料載置部に載置された試料に対し光を照射し、光学式観察部により前記試料からの光を検出し、
前記試料載置部に載置された試料を、前記第二の空間であって、荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が照射可能な位置に移動させ、
前記試料に対する前記光学式観察部と同方向に設けられた荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が、真空状態に維持可能な第一空間を通り、
前記荷電粒子照射部の同軸上に配置された、前記第一空間と前記第二空間とを隔てる隔壁部を通り、
前記試料載置部に載置された試料に照射し、検出部により荷電粒子線を検出する試料の検査又は観察方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷電粒子技術及び光学技術にて検査又は観察可能な技術に関する。例えば、被観察試料を大気圧あるいは所定のガス雰囲気中で観察可能な荷電粒子顕微鏡及び光学顕微鏡にて観察可能な観察技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の微小な領域を観察するために、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などが用いられる。一般的に、これらの装置では試料が配置するための第二の筐体を真空排気し、試料雰囲気を真空状態にして撮像する。一方、生物化学試料や液体試料など真空によってダメージを受ける、あるいは状態が変わる試料を大気圧下で光学顕微鏡及び電子顕微鏡の両方を用いて観察したいというニーズは大きく、近年、観察対象試料を大気圧下で観察可能なＳＥＭ装置が開発されている。
【０００３】
これらの装置は、原理的には電子光学系と試料の間に電子線が透過可能な隔膜を設けて真空状態と大気状態を仕切るもので、いずれも試料と電子光学系との間に薄膜を設ける点で共通する。
【０００４】
特許文献１には、電子光学鏡筒の電子源側を下向きに配置し、対物レンズ側を上向きに配置し、電子光学鏡筒末端の電子線の出射孔側に電子線が透過できる薄膜を設けた大気圧ＳＥＭが記載されている。特許文献１に記載された発明では、観察対象試料を薄膜上に直接載置し、試料の下面から一次電子線を照射して、反射電子あるいは二次電子を検出してＳＥＭ観察を行う。試料は、薄膜の周囲に設置された環状部材と薄膜上の液体内に配置されており、特に液体中の試料観察に好適な大気圧ＳＥＭが記載されている。また、光学顕微鏡の光軸と電子顕微鏡の光軸とが同軸となるように配置することによって、光学顕微鏡観察と電子顕微鏡観察を行うことができることが記載されている。
【０００５】
また、特許文献２には、光学顕微鏡と隔膜が配置された電子顕微鏡を並べることによって、大気圧下に配置された試料の光学顕微鏡及び電子顕微鏡にて交互に観察する装置構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５３０８６号公報（米国特許公開公報２０１０／００９６５４９号）
【特許文献２】特開２００１−２４１９４０号公報（米国特許公開公報２００１／０００８２７２号）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
大気圧下での観察機能を備えた従来の荷電粒子顕微鏡あるいは荷電粒子線装置は、いずれも大気圧下での観察専用に製造された装置であり、通常の高真空荷電粒子顕微鏡を使用して大気圧／ガス雰囲気下の観察を簡便に行える装置は存在しなかった。
【０００８】
例えば、特許文献１に記載の大気圧ＳＥＭは構造的に非常に特殊な装置であり、通常の高真空雰囲気でのＳＥＭ観察は実行不可能である。また、光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向しているために、光学顕微鏡と電子顕微鏡により試料の両面から観察可能な試料としては液体などの透明試料のみと限られるものとなり、使い勝手に問題があった。
【０００９】
例えば、本装置ではシリコン基板上に作成された半導体微細パターンなどの同部位を光学顕微鏡及び電子顕微鏡にて観察することできない。また、同じ試料でも光学顕微鏡と電子顕微鏡とで観察方向が正反対となるため、夫々の観察結果を照合しようとすると複雑な処理が必要となってしまうものである。
【００１０】
特許文献２も構造的に非常に特殊な装置であり、通常の試料を真空下に配置した電子顕微鏡にて観察することはできない。特に、電子ビームレンズが大気にむき出しになっている装置であるため、電子ビームによる試料の的確な観察が困難となり、限られた使用しかできないため、使い勝手に問題があった。
【００１１】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたもので、使い勝手良く試料を荷電粒子技術及び光学技術にて的確に検査又は観察することが可能な検査装置、観察装置、検査方法又は観察方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一態様によれば、一次荷電粒子線を照射する荷電粒子照射部と、前記荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が試料に到達する間の少なくとも一部の領域となる真空状態に維持可能な第一空間の少なくとも一部を形成する第一の筐体と、該第一筐体に具備され前記試料を格納可能な第二空間の少なくとも一部を形成する第二筐体と、前記第一空間を排気する排気装置と、前記荷電粒子照射部からの照射により得られる荷電粒子線を検出する検出器と、前記荷電粒子照射部から照射された一次荷電粒子線が試料上に照射する際の前記荷電粒子照射部の同軸上に配置され、前記第一空間と前記第二空間とを隔てる隔壁部と、前記試料に対し光を照射し、前記荷電粒子照射部と同方向から前記試料からの光を検出する光学式観察部と、前記試料を載置する試料載置部と、を備える検査又は観察装置が提供される。
【００１３】
本発明の他の一態様によれば、試料の検査又は観察方法であって、試料載置部に載置された試料に対し光を照射し、光学式観察部により前記試料からの光を検出し、前記試料載置部に載置された試料を、荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が照射可能な位置に移動させ、前記試料に対する前記光学式観察部と同方向から荷電粒子照射部から放出された一次荷電粒子線が、真空状態に維持可能な第一空間を通り、前記荷電粒子照射部の同軸上に配置された、前記第一空間と第二空間とを隔てる隔壁部を通り、前記試料載置部に載置された試料に照射し、検出部により荷電粒子線を検出する試料の検査又は観察方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、使い勝手良く、試料を荷電粒子技術及び光学技術にて的確に検査又は観察することが可能な検査装置、観察装置、検査方法又は観察方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一の実施形態における光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図２】第二の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図３】第三の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図４】第四の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図５】第五の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図６】第六の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図７】第七の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図８】第八の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図９】第八の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の試料ステージを蓋部材ごと引き出した構成図。
【図１０ａ】第九の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【図１０ｂ】第九の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて各実施形態について説明する。
【００１７】
なお、本発明の一態様としては、荷電粒子顕微鏡に備えられた真空室に対して、内部の圧力を前記真空室の圧力よりも高い状態に維持しつつ前記試料を格納できるアタッチメントを、上記真空室の開口部から挿入及び装着することにより、使い勝手を向上させる。真空室の開口部は、例えば、真空室の側面に設けられる。また、上記のアタッチメントは、一次荷電粒子線をアタッチメント内部に透過あるいは通過させる薄膜を保持する機能を備えており、これにより、真空室とアタッチメント内部との圧力差を確保可能に構成される。さらに光を光源とし光を検出する光学顕微鏡を上記真空室若しくは上記アタッチメントに取り付けることにより、荷電粒子顕微鏡及び光学顕微鏡による観察を行うことが可能となる。
【００１８】
ここで、上記アタッチメントは、上記真空室の開口部から筐体内部に挿入されて使用される。以下の説明では、上記真空室を第１筐体、上記アタッチメントを上記真空室に対する第２筐体と呼ぶこともある。
【００１９】
＜第一の実施形態＞
第一の実施形態では、最も基本的な実施形態について説明する。図１には、本実施形態における光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。図１に示される荷電粒子顕微鏡は、主として、一次荷電粒子線を照射する荷電粒子照射部としての荷電粒子光学鏡筒２、荷電粒子光学鏡筒２を装置設置面に対して支持する第１筐体（真空室）７、第１筐体７に挿入して使用される第２筐体（アタッチメント）１２１、光学顕微鏡、及びこれらを制御する制御系によって構成される。第１筐体７は、荷電粒子光学鏡筒２から放出された一次荷電粒子線が試料に到達する間の少なくとも一部の領域となる真空状態に維持可能な第一空間の少なくとも一部を形成する。また、第２筐体１２１は、第１筐体７に具備され、試料を格納可能な第二空間の少なくとも一部を形成する。
【００２０】
荷電粒子顕微鏡の使用時には荷電粒子光学鏡筒２と第１筐体の内部は真空ポンプ４により真空排気される。真空ポンプ４の起動・停止動作も制御系により制御される。図中、真空ポンプ４は一つのみ示されているが、二つ以上あってもよい。
【００２１】
荷電粒子光学鏡筒２は、荷電粒子線を発生する荷電粒子源０、発生した荷電粒子線を集束して鏡筒下部へ導き、一次荷電粒子線として試料６を走査する光学レンズ１などの要素により構成される。荷電粒子光学鏡筒２は第１筐体７内部に突き出すように設置されており、真空封止部材１２３を介して第１筐体７に固定されている。荷電粒子光学鏡筒２の端部には、上記一次荷電粒子線の照射により得られる二次荷電粒子（二次電子あるいは反射電子）を検出する検出器３が配置される。検出部としての検出器３は、好適には図１に示すように第１筐体７の内部に設けると良い。これにより、上記一次荷電粒子線の照射により得られる二次荷電粒子（二次電子あるいは反射電子）を真空中にて検出することが可能となり、より正確に検出することが可能となる。また、好適には、検出器３は、荷電粒子光学鏡筒２内に設けるようにしても良い。また、検出器３は、場合により、第２筐体１２１の内部に配置してもよい。
【００２２】
本実施形態の荷電粒子顕微鏡は、制御系として、装置使用者が使用するパソコン３５、パソコン３５と接続され通信を行う上位制御部３６、上位制御部３６から送信される命令に従って真空排気系や荷電粒子光学系などの制御を行う下位制御部３７を備える。パソコン３５は、装置の操作画面（ＧＵＩ）が表示されるモニタと、キーボードやマウスなどの操作画面への入力手段を備える。上位制御部３６、下位制御部３７およびパソコン３５は、各々通信線４３、４４により接続される。
【００２３】
下位制御部３７は真空ポンプ４、荷電粒子源０や光学レンズ１、光源２０１、鏡筒２００等を制御するための制御信号を送受信する部位であり、さらには検出器３の出力信号をディジタル画像信号に変換して上位制御部３６へ送信する。図では検出器３からの出力信号を下位制御部３７に接続しているが、プリアンプなどの増幅器を間にいれてもよい。
【００２４】
上位制御部３６と下位制御部３７ではアナログ回路やディジタル回路などが混在していてもよく、また上位制御部３６と下位制御部３７が一つに統一されていてもよい。なお、図１に示す制御系の構成は一例に過ぎず、制御ユニットやバルブ、真空ポンプあるいは通信用の配線などの変形例は、本実施形態で意図する機能を満たす限り、本実施形態のＳＥＭないし荷電粒子線装置の範疇に属する。
【００２５】
第１筐体７には、一端が真空ポンプ４に接続された真空配管１６が接続され、内部を真空状態に維持できる。同時に、筐体内部を大気開放するためのリークバルブ１４を備え、メンテナンス時などに、第１筐体７の内部を大気開放することができる。リークバルブ１４は、なくてもよいし、二つ以上あってもよい。また、第１筐体７での配置箇所は、図１に示された場所に限られず、第１筐体７上の別の位置に配置されていてもよい。更に、第１筐体７は、側面に開口部を備えており、この開口部を通って上記第２筐体１２１が挿入される。
【００２６】
第２筐体１２１は、直方体形状の本体部１３１と合わせ部１３２と保持部１３２Ａにより構成されている。本体部１３１は、観察対象である試料６を格納する機能を持ち、上記の開口部を通って第１筐体７内部に挿入される。合わせ部１３２は、第１筐体７の開口部が設けられた側面側の外壁面との合わせ面を構成し、真空封止部材１２６を介して上記側面側の外壁面に固定される。保持部１３２Ａは、光学顕微鏡（鏡筒２００等）を保持するように構成されている。
【００２７】
これによって、第２筐体１２１全体が第１筐体７に嵌合される。上記の開口部は、荷電粒子顕微鏡の真空試料室にもともと備わっている試料の搬入・搬出用の開口を利用して製造することが最も簡便である。つまり、もともと開いている穴の大きさに合わせて第２筐体１２１を製造し、穴の周囲に真空封止部材１２６を取り付ければ、装置の改造が必要最小限ですむ。すなわち、従来の高真空型の荷電粒子顕微鏡の構成を大きく変更することなく、装置の改造をすることができる。
【００２８】
本体部１３１の上面側には、第２筐体１２１全体が第１筐体７に嵌合された場合に上記荷電粒子光学鏡筒２の直下になる位置に薄膜１０を備える。この薄膜１０は、荷電粒子光学鏡筒２の下端から放出される一次荷電粒子線を透過ないし通過させることが可能であり、一次荷電粒子線は、薄膜１０を通って最終的に試料６に到達するよう構成されている。  荷電粒子線が電子線の場合には、薄膜１０の厚さは、好適には、電子線が透過できる程度の厚さ、典型的には２０μｍ程度以下とすると良い。薄膜に替えて、一次荷電粒子線の通過孔を備えるアパーチャ部材を用いてもよく、その場合の孔径は、現実的な真空ポンプで差動排気可能という要請から、面積１mm2程度以下であることが望ましい。荷電粒子線がイオンの場合は、薄膜を破損させる事なしに貫通させることが困難であるため、面積１mm2程度以下のアパーチャを用いる。
【００２９】
図中の一点鎖線は、一次荷電粒子線の光軸２０３を示しており、荷電粒子光学鏡筒２と第１筐体７および薄膜１０は、一次荷電粒子線光軸と同軸に配置されるように構成されている。試料６と薄膜１０との距離は、適当な高さの試料台１７にて調整する。試料台１７は、試料を載置する試料載置部として構成されている。
【００３０】
光学顕微鏡は、第２筐体１２１の保持部１３２Ａに保持されている。光学顕微鏡は、少なくとも光を照射するための光源２０１と光学顕微鏡の鏡筒２００とで構成されている。鏡筒２００は、光学レンズと、画像を検出するための画像検出部とを少なくとも備えている。光学顕微鏡は、画像をディジタル信号などの信号とし、通信線４３でデータ転送するよう構成されている。光学式観察部としての鏡筒２００は、荷電粒子光学鏡筒２と同方向から試料６からの光を検出するよう構成されている。
【００３１】
なお、光学顕微鏡等の光検出部は、光を直接ディジタル信号に変換するＣＣＤ素子のような検出素子で構成されてもよいし、直接目視にて観察できる接眼レンズなどで構成されてもよい。
【００３２】
鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３間の距離は既知の距離として、所定の距離に設定されている。
【００３３】
光学顕微鏡にて試料を観察した後に、試料台１７を前記所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。
【００３４】
図１に示すように第２筐体１２１の側面は開放面であり、第２筐体１２１の内部（図の点線より右側；以降、第２空間１２とする）に格納される試料６は、観察中、大気圧状態に置かれる。一方、第１筐体７には真空ポンプ４が接続されており、第１筐体７の内壁面と第２筐体１２１の外壁面および薄膜１０によって構成される閉空間（以下、第１空間１１とする）を真空排気可能である。よって、特許文献２に記載のような、電子ビームレンズが大気にむき出しになっている装置ではなく、装置の動作中、荷電粒子光学鏡筒２や検出器３を真空状態に維持でき、かつ試料６を大気圧に維持することができ、試料６の的確な観察が可能となる。また、試料台１７に載置された試料６に対して、光を照射し、鏡筒２００により試料６からの光を検出し、試料台１７に載置された試料６を、荷電粒子光学鏡筒２から放出された一次荷電粒子線が照射可能な位置に移動させ、試料６に対する鏡筒２００と同方向から荷電粒子光学鏡筒２から放出された一次荷電粒子線が、真空状態に維持可能な第１空間１１を通り、荷電粒子光学鏡筒２の同軸上に配置された、第１空間１１と第２空間１２とを隔てる薄膜１０を通り、試料台１７に載置された試料６に照射し、検出器３により荷電粒子線を検出することができ、試料の検査又は試料の観察方法が実現される。
【００３５】
さらに、第２筐体１２１が開放面を有するので、光学顕微鏡または電子顕微鏡で観察中に、試料６を自由に交換できる。
【００３６】
また、比較的大きなサイズの試料であっても大気圧で検査又は観察可能な検査装置又は観察装置が実現される。
【００３７】
なお、好適には、光学顕微鏡の鏡筒２００の光軸２０４と荷電粒子光学鏡筒２の光軸２０３とが平行になるように設けると良い。これにより、さらに同方向から同部位を観察することが可能となる。概ね同方向から同部位を観察可能であれば、鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３とが斜めになるように配置されてもよい。なお、本明細書における荷電粒子光学鏡筒２と同方向から試料６からの光を検出する光学顕微鏡の鏡筒２００とは、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、荷電粒子光学鏡筒２と鏡筒２００とが、試料６に対して上方に配置されていれば、含まれるものとする。
【００３８】
また、薄膜１０は、荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する際の荷電粒子光学鏡筒２の同軸上に配置され、第１空間１１と第２空間１２とを隔てる隔壁部として機能する。
【００３９】
＜第二の実施形態＞
第二の実施形態について、説明する。図２に、第二の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第二の実施形態が、第一の実施形態と異なる点は、概ね、薄膜保持部材４７を備えている点と、第２筐体１２１内が１気圧の大気雰囲気下やガス雰囲気下や真空雰囲気にすることができるように構成されている点、試料載置部としての試料ステージ５が駆動系を備えている点である。以下の説明では、第一の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
【００４０】
本実施形態では、薄膜１０は、第一の実施形態とは異なり、第２筐体１２１の本体部１３１の上面に対して薄膜保持部材４７を介して脱着可能に固定されている。薄膜１０は、薄膜保持部材４７に対して真空シールするように固着されているが、Ｏリングなどの真空封止部材１２４を使用しても良いし、接着剤等の有機材料あるいはテープなどで固着してもよい。
【００４１】
薄膜保持部材４７は、第２筐体１２１の天井板の下面側に真空封止部材を介して脱着可能に固定される。薄膜１０は、電子線が透過する要請上、厚さ２０μｍ程度以下と非常に薄いため、経時劣化あるいは観察準備の際に破損する可能性がある。一方、薄膜１０は薄いため直接ハンドリングすることが非常に困難である。本実施形態のように、薄膜１０を直接ではなく薄膜保持部材４７を介してハンドリングできることで、薄膜１０の取扱い（特に交換）が非常に容易となる。つまり、薄膜１０が破損した場合には、薄膜保持部材４７ごと交換すればよく、万が一薄膜１０を直接交換しなければならない場合でも、薄膜保持部材４７を装置外部に取り出し、薄膜１０の交換を装置外部で行うことができる。なお、薄膜に替えて、面積１mm2以下程度の穴を有するアパーチャ部材を使用できる点は、第一の実施形態と同様である。
【００４２】
第２筐体１２１の開放面を蓋部材１２２で蓋うことができるようになっており、種々の機能が実現できる。以下ではそれについて説明する。
【００４３】
本実施形態の観察装置においては、第２筐体１２１内に置換ガスを供給する機能を備えている。荷電粒子光学鏡筒２の下端から放出された電子線は、高真空に維持された第１空間１１を通過して、図２に示す薄膜１０（あるいはアパーチャ部材）を通過し、更に、大気圧あるいは（第１空間よりも）低真空度に維持された第２空間１２に侵入する。ところが、真空度の低い空間では電子線は気体分子によって散乱されるため、平均自由行程は短くなる。つまり、薄膜１０と試料６の距離が大きいと電子線あるいは電子線照射により発生する二次電子または反射電子が試料まで届かなくなる。一方、電子線の散乱確率は、気体分子の質量数に比例する。従って、大気よりも質量数の軽いガス分子で第２空間１２を置換すれば、電子線の散乱確率が低下し、電子線が試料に到達できるようになる。置換ガスの種類としては、窒素や水蒸気など、大気よりも軽いガスであれば画像Ｓ／Ｎの改善効果が見られるが、質量のより軽いヘリウムガスや水素ガスの方が、画像Ｓ／Ｎの改善効果が大きい。
【００４４】
光学顕微鏡の鏡筒２００は上部分が装置外部の外気空間にあり、下部分、すなわち、少なくとも対物レンズが第２空間１２に配置されるように構成されている。鏡筒２００は、第２筐体１２１に対して真空シールするように固着されているが、Ｏリングなどの真空封止部材１２４を使用しても良いし、接着剤等の有機材料あるいはテープなどで固着してもよい。光学顕微鏡の鏡筒２００の光源２０１は第２空間１２に配置されるように構成されている。
【００４５】
一般的な光学顕微鏡は対物レンズと試料間の距離が近いほうが高倍率で観察できるが、本実施形態では、光学顕微鏡の光源２０１と鏡筒２００の検出部としての対物レンズとが、第２空間１２内に位置するように配置されているので、より近い位置で試料６を観察することができる。
【００４６】
以上の理由から、本実施形態の観察装置では、蓋部材１２２にガス供給管１００の取り付け部（ガス導入部）を設けている。ガス供給管１００は連結部１０２によりガスボンベ１０３と連結されており、これにより第２空間１２内に置換ガスが導入される。ガス供給管１００の途中には、ガス制御用バルブ１０１が配置されており、管内を流れる置換ガスの流量を制御できる。このため、ガス制御用バルブ１０１から下位制御部３７に信号線が伸びており、装置ユーザは、パソコン３５のモニタ上に表示される操作画面で、置換ガスの流量を制御できる。
【００４７】
置換ガスは、軽元素ガスであるため、第２空間１２の上部に溜まりやすく、下側は置換しにくい。そこで、好適には、蓋部材１２２でガス供給管１００の取り付け位置よりも下側（図２では圧力調整弁１０４の取り付け位置）に開口を設けると良い。これにより、ガス導入部から導入された軽元素ガスに押されて大気ガスが下側の開口から排出されるため、第２筐体１２１内を効率的に置換できる。なお、この開口を後述する粗排気ポートと兼用しても良い。
【００４８】
第２筐体１２１あるいは蓋部材１２２に真空排気ポートを設けてもよい。この真空排気ポートに真空ポンプを接続させることで、第２空間１２を真空状態にすることも可能である。こうすることで、通常のＳＥＭでは実現できない例えば０.１気圧などといった超低真空状態での電子顕微鏡観察が可能となる。
【００４９】
また、好適には、真空排気ポートから第２筐体１２１内を一度真空排気してから置換ガスを導入してもよい。この場合の真空排気は、第２筐体１２１内部に残留する大気ガス成分を一定量以下に減らせればよいので高真空排気を行う必要はなく、粗排気で十分である。ただし、生体試料など水分を含む試料などを観察する場合、一度真空状態に置かれた試料は、水分が蒸発して状態が変化する。従って、上述のように、大気雰囲気から直接置換ガスを導入する方が好ましい。上記の開口は、置換ガスの導入後、蓋部材で閉じることにより、置換ガスを効果的に第２空間１２内に閉じ込めることができる。
【００５０】
上記開口の位置に三方弁を取り付ければ、この開口を粗排気ポートおよび大気リーク用排気口と兼用することができる。すなわち、三方弁の一方を蓋部材１２２に取り付け、一方を粗排気用真空ポンプに接続し、残り一つにリークバルブを取り付ければ、上記の兼用排気口が実現できる。
【００５１】
上述の開口の代わりに圧力調整弁１０４を設けても良い。当該圧力調整弁１０４は、第２筐体１２１の内部圧力が１気圧以上になると自動的にバルブが開く機能を有する。このような機能を有する圧力調整弁を備えることで、軽元素ガスの導入時、内部圧力が１気圧以上になると自動的に開いて窒素や酸素などの大気ガス成分を装置外部に排出し、軽元素ガスを装置内部に充満させることが可能となる。なお、図示したガスボンベ１０３は、観察装置に備え付けられる場合もあれば、装置ユーザが事後的に取り付ける場合もある。
【００５２】
次に、試料６の位置調整方法について説明する。本実施形態の観察装置は、観察視野の位置調整手段として試料ステージ５を備えている。試料ステージ５には、面内方向へのＸＹ駆動機構および高さ方向へのＺ軸駆動機構を備えている。蓋部材１２２には試料ステージ５を支持する底板となる支持板１０７が取り付けられており、試料ステージ５は支持板１０７に固定されている。支持板１０７は、蓋部材１２２の第２筐体１２１への対向面に対し第２筐体１２１の内部に向かって延伸するよう取り付けられている。Ｚ軸駆動機構およびＸＹ駆動機構からはそれぞれ支軸が伸びており、各々操作つまみ１０８および操作つまみ１０９と繋がっている。装置ユーザは、これらの操作つまみ１０８および操作つまみ１０９を操作することにより、試料６の第２筐体１２１内での位置を調整する。
【００５３】
試料位置を調整する際には、通常、面内方向の位置を決めてから高さ方向の位置を調整するが、薄膜１０の破損を防止するため、試料６の高さ方向の位置は薄膜１０に近づき過ぎないように調整する必要がある。そこで、本実施形態の観察装置では、光学顕微鏡（光源２０１と鏡筒２００）により、予め試料６と鏡筒２００との距離を測定し、この測定値と、予め求めておいた薄膜１０の下面の高さと鏡筒２００の下端の高さとの関係とに基づいて、試料６と薄膜１０の距離を設定するようにしてもよい。
【００５４】
次に、光学顕微鏡で試料６を観察可能な位置との荷電粒子顕微鏡で試料６を観察可能な位置とで試料ステージ５を移動可能な移動機構について、説明する。本移動機構は、試料載置部を荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する第一位置と、光学顕微鏡の鏡筒２００により試料６からの光を検出する第二位置との間で移動可能に少なくとも構成される。なお、本移動機構は、試料６の交換機能も兼ねることができる。本実施形態の観察装置は、第１筐体７の底面および蓋部材１２２の下端部に、底板２０、蓋部材用支持部材１９をそれぞれ備える。
【００５５】
底板２０には、試料ステージ５の移動の際にガイドとして使用される支柱１８を備える。通常の状態では、支柱１８は底板２０に設けられた格納部に格納されており、試料ステージ５の移動の際に蓋部材１２２の引出し方向に延伸するように構成される。支柱１８及び底板２０に設けられた格納部は、少なくとも試料ステージ５を光学顕微鏡で試料６を観察可能な位置との荷電粒子顕微鏡で試料６を観察可能な位置とで移動可能な長さで構成されている。この移動機構を用いることにより、光学顕微鏡にて試料６を観察した後に、荷電粒子顕微鏡で試料６を観察することができる。つまり、蓋部材１２２の引き出し方向に支柱１８を延伸させる若しくは延伸されたままの状態とすることで、試料ステージ５を、光学顕微鏡で試料６を観察可能な位置、すなわち、光学顕微鏡の鏡筒２００の光軸２０４上に試料６の観察対象部位を配置させることが可能となる。また、蓋部材１２２の引出し方向と反対方向に支柱１８を底板２０の格納部に格納させる若しくは格納されたままの状態とすることで、試料ステージ５を、荷電粒子顕微鏡で試料６を観察可能な位置、すなわち、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子光学鏡筒２の光軸２０３上に試料６の同観察対象部位を配置させることが可能となる。
【００５６】
また、支柱１８は、取り外しの際にガイドとして使用される機能を備える。取り外しの際に蓋部材１２２の引出し方向に延伸するような機能を備えるように構成される。同時に、支柱１８は蓋部材用支持部材１９に固定されており、蓋部材１２２を第２筐体１２１から取り外した際に、蓋部材１２２と観察装置本体とが完全には分離しないようになっている。これにより、試料ステージ５あるいは試料６の落下を防止することができる。蓋部材１２２は第２筐体１２１に真空封止部材１２５を介して取り外し可能に固定される。一方、蓋部材用支持部材１９も底板２０に対して取り外し可能に固定されており、蓋部材１２２および蓋部材用支持部材１９を丸ごと第２筐体１２１から取り外すことが可能である。
【００５７】
光学顕微鏡にて試料６を観察した後に、荷電粒子顕微鏡で試料６を観察する場合には、まず、試料ステージ５を、光学顕微鏡で試料６を観察可能な位置、すなわち、光学顕微鏡の鏡筒２００の光軸２０４上に試料６の観察対象部位を配置させて、観察する。次に、蓋部材１２２を第２筐体１２１内に押し込み、試料ステージ５を、概ね荷電粒子顕微鏡で試料６を観察可能な位置に試料６を配置させる。図示しない締結部材にて蓋部材１２２を合わせ部１３２に固定後、置換ガスを導入する。次に、試料ステージ５のＺ軸操作つまみを回して試料６を薄膜１０へ近づける等位置調整手段にて位置調整し、荷電粒子顕微鏡にて光学顕微鏡で観察した試料６の同観察対象部位を観察する。以上の操作は、荷電粒子光学鏡筒２の動作を継続したまま実行することができ、従って本実施形態の観察装置は、迅速に観察を開始することができる。
【００５８】
また、第２筐体１２１内に試料を搬入する場合には、まず試料ステージ５のＺ軸操作つまみを回して試料６を薄膜１０から遠ざける。次に、圧力調整弁１０４を開放し、第２筐体内部を大気開放する。その後、第２筐体内部が減圧状態あるいは極端な与圧状態になっていないことを確認後、蓋部材１２２を装置本体とは反対側に引き出す。これにより試料６を交換可能な状態となる。試料交換後は、蓋部材１２２を第２筐体１２１内に押し込み、図示しない締結部材にて蓋部材１２２を合わせ部１３２に固定後、置換ガスを導入する。以上の操作は、荷電粒子光学鏡筒２の動作を継続したまま実行することができ、従って本実施形態の観察装置は、試料交換後、迅速に観察を開始することができる。
【００５９】
本実施形態では、試料ステージ５およびその操作つまみ１０８、１０９、ガス供給管１００、圧力調整弁１０４が全て蓋部材１２２に集約して取り付けられている。従って装置ユーザは、上記操作つまみ１０８、１０９の操作、試料ステージの移動操作、試料の交換作業、あるいはガス供給管１００、圧力調整弁１０４の脱着作業を第１筐体の同じ面に対して行うことができる。よって、上記構成物が試料室の他の面にバラバラに取り付けられている構成の走査電子顕微鏡に比べて操作性や使い勝手を向上させることができる。
【００６０】
＜第三の実施形態＞
第三の実施形態について、説明する。図３に、第三の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第三の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡の鏡筒２００の全てを第２空間１２内に収納し、通信線４３を装置外部に引き出すように構成されている点と、光学顕微鏡の位置を変更するための駆動機構２０５を備えている点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
【００６１】
本実施形態では、第２筐体１２１の保持部１３２Ａの上方側が突起し、保持部１３２Ａの上面の高さ位置と第１筐体７の上面の高さ位置とが概ね一致するように構成されている。保持部１３２Ａの内側壁には、光学顕微鏡を試料６に対し遠近方向（上下方向）へ移動させる駆動機構２０５が備えられている。一般的な光学顕微鏡では対物レンズなどの光学レンズと試料との距離を制御することで画像の焦点を合わせることができる。駆動機構２０５により、光学顕微鏡全体を試料６に対して遠近方向へ移動させることで、試料６の高さ位置を変更することになく焦点を合わせることができる。本実施形態では、特に、光学顕微鏡に備えられた、画像を検出する画像検出部がＣＣＤ素子の場合に好適となる。
【００６２】
なお、駆動機構２０５を、光学顕微鏡の光源２０１と鏡筒２００とを移動可能に構成しても良いし、光源２０１と鏡筒２００の対物レンズなどの光学レンズのみを移動可能に構成しても良いし、光源２０１は移動させずに、鏡筒２００のみを移動可能に構成しても良いし、光源２０１は移動させずに、鏡筒２００の対物レンズなどの光学レンズのみを移動可能に構成しても良い。すなわち、光学顕微鏡の一部または全部を試料６に対して遠近方向に移動させるように構成されると良い。
【００６３】
鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３間の距離は既知の距離として、所定の距離に設定されている。
【００６４】
光学顕微鏡にて試料を観察した後に、試料台１７を前記所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、概ね同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。
【００６５】
＜第四の実施形態＞
第四の実施形態について、説明する。図４に、第四の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第四の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡の光源２０１を試料６の下側に配置するように構成されている点と、試料載置部としての試料ステージ５に光源２０１からの光が透過可能な透過部としての空洞部２０６が構成されている点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
【００６６】
試料６が透明でない場合、光源２０１は試料６の上側から照射させる必要があるが、試料６が透明な場合や光を透過させる場合には、光源２０１を試料６よりも下側に配置することにより、試料６中を光が透過された光学顕微鏡画像を取得することができる。好適には、図４に示すように、光源２０１を試料ステージ５よりも下側に配置すると良い。この場合、光が透過可能なように試料ステージ５に空洞部２０６が構成されている。
【００６７】
なお、光学顕微鏡は、着脱可能として構成してもよい。光学顕微鏡が、保持部１３２Ａからはずされている場合には、装置外部と第２空間１２内部とが雰囲気分離できるように光学顕微鏡が存置されていた箇所に蓋などをかぶせるようにすれば良い。
【００６８】
＜第五の実施形態＞
第五の実施形態について、説明する。図５に、第五の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第五の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡を具備した高真空ＳＥＭとして使用する形態を示す点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
【００６９】
本実施形態で示すように、光学顕微鏡を具備した高真空ＳＥＭとして使用することも可能である。
【００７０】
図５は、蓋部材１２２を第２筐体１２１に固定した状態で、ガス供給管１００と圧力調整弁１０４を蓋部材１２２から取り外した後、ガス供給管１００と圧力調整弁１０４の取り付け位置を蓋部材１３０で塞いだ状態の光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡を示している。この前後の操作で、薄膜保持部材４７を第２筐体１２１から取り外しておけば、第１空間１１と第２空間１２をつなげることができ、第２筐体内部を真空ポンプ４で真空排気することが可能となる。これにより、第２筐体１２１を取り付けた状態で、高真空ＳＥＭ観察が可能となる。
【００７１】
なお、図５の構成の変形例として、薄膜保持部材４７が取り付けてある状態の第２筐体１２１および、光学顕微鏡を丸ごと取り外し、蓋部材１２２を第１筐体７の合わせ面に直接固定してもよい。
【００７２】
本構成によっても第１空間１１と第２空間１２をつなげることができ、第２筐体１２１内部を真空ポンプ４で真空排気することが可能となる。なお、この構成は一般的なＳＥＭ装置の構成と同じである。
【００７３】
以上説明したように、本実施例では、試料ステージ５およびその操作つまみ１０８、操作つまみ１０９、ガス供給管１００、圧力調整弁１０４が全て蓋部材１２２に集約して取り付けられている。従って装置ユーザは、上記操作つまみ１０８、操作つまみ１０９の操作、試料の交換作業、あるいはガス供給管１００、圧力調整弁１０４の脱着作業を第１筐体の同じ面に対して行うことができる。よって、上記構成物が試料室の他の面にバラバラに取り付けられている構成の走査電子顕微鏡に比べて操作性が非常に向上している。
【００７４】
＜第六の実施形態＞
第六の実施形態について、説明する。図６に、第六の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第六の実施形態が、第二の実施形態と異なる点は、概ね、光学顕微鏡が装置外部に配置されている点と、第２筐体１２１の保持部１３２Ａの光学顕微鏡の鏡筒２００に対向する位置に窓２１５が構成されている点である。以下の説明では、第二の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。
【００７５】
図６に示すように、本実施形態では、光学顕微鏡の鏡筒２００および光源２０１、全てを装置外部に配置されており、少なくとも第２筐体１２１の保持部１３２Ａに光を通すための窓２１５が構成されている。
【００７６】
一般的な光学顕微鏡は、対物レンズと試料間距離が短いほうが高倍率で観察できるため、本実施形態の鏡筒２００の配置よりも第一の実施形態〜第五の実施形態で説明した例えば、図１〜図５に示す構成のほうが光学顕微鏡の分解能が高くなるため、好適である。しかしながら、図６の構成では光学顕微鏡全体を装置外（第２空間１２外）に配置できるため、封止部材２０２などで第２筐体を外気と雰囲気遮断する手間が省ける構成とすることができ、より簡便な構成とすることができる。なお、試料６が透明材若しくは光を透過する部材である場合には、図４に示すように光源２０１が試料ステージ５よりも下側に配置されてもよい。
【００７７】
＜第七の実施形態＞
第七の実施形態について、説明する。図７に、第七の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第七の実施形態は、第二の実施形態の変形例であり、第二の実施形態と異なる点は、概ね、支持板１０７に代えて、試料載置部としての試料ステージ５を鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３との間で移動させる試料ステージ移動機構１０７Ａを備えている点と、第２筐体１２１の保持部１３２Ａが、試料ステージ５の鏡筒２００の光軸２０４側への移動が可能なように第２空間１２を大きく構成している点である。
【００７８】
移動機構としての試料ステージ移動機構１０７Ａは、試料ステージ移動機構１０７Ａを駆動させて試料ステージ５を移動させる信号を、通信線４３にて下位制御部３７との間でデータ送受信するよう構成されている。本移動機構は、試料ステージ５を荷電粒子光学鏡筒２から照射された一次荷電粒子線が試料６上に照射する第一位置と、光学顕微鏡の鏡筒２００により試料６からの光を検出する第二位置との間で移動可能に少なくとも構成される。
【００７９】
光学顕微鏡にて試料６を観察した後に、試料ステージ５を試料ステージ移動機構１０７Ａにより、上述した所定の距離分だけ移動させることによって、光学顕微鏡と電子顕微鏡にて同部位を観察することが可能となる。
【００８０】
また、引用文献１に記載のような光学顕微鏡と電子顕微鏡が対向している構成とは異なり、概ね同方向から同部位を観察することが可能となり、使い勝手を向上させることができる。
【００８１】
また、前述の通り、第２筐体１２１は１気圧の大気雰囲気下やガス雰囲気下や真空雰囲気にすることができるため、各種雰囲気条件で光学顕微鏡と電子顕微鏡にて交互に観察することが可能となる。
【００８２】
なお、本実施形態においては、上述した第三の実施形態〜第六の実施形態にも適用可能である。
【００８３】
＜第八の実施形態＞
第八の実施形態について、説明する。図８に、第八の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第八の実施形態は、第六の実施形態の変形例であり、第六の実施形態と異なる点は、概ね、第２筐体１２１の保持部１３２Ａが合わせ部１３２と一体化されている（若しくは、合わせ部１３２が保持部１３２Ａの機能を兼ねている）点と、光学顕微鏡の鏡筒２００が試料６に対し遠近方向（上下方向）に移動する位置調整機構２０９を備えている点である。以下の説明では、第六の実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。図８に示すように、第２筐体１２１の保持部１３２Ａが合わせ部１３２と一体化されており、光学顕微鏡（鏡筒２００及び光源２０１）が試料６に対し遠近方向（上下方向）に移動する位置調整機構２０９が、当該保持部１３２Ａに具備されている。位置調整機構２０９は、光学顕微鏡を保持する保持体２０７と、保持体を支持する支持棒２０８と、支持棒２０８における保持体２０７の上下方向の位置を調整可能に構成される調整部２０９Ａとで構成されている。
【００８４】
図９に試料ステージ５を蓋部材１２２ごと引き出した構成を示す。試料ステージ５を引き出した後に、位置調整機構２０９を用いて試料６を観察できる位置まで光学顕微鏡を試料６に近づけるように移動させて観察する。蓋部材１２２を閉じるときは、位置調整機構２０９を用いて光学顕微鏡を下端の位置が蓋部材１２２の上端よりも高くなるように変更することで観察が可能となる。本構成の場合、第２筐体１２１の合わせ部１３２に例えば、ねじ穴を設け、そのねじ穴に支持棒２０８を取り付けることで光学顕微鏡を装着可能となり、その逆にねじ穴から支持棒２０８と取り外すことで光学顕微鏡を脱離可能となり、光学顕微鏡の着脱が簡便となる。そのため、第二の実施形態の構成と比較し第２筐体１２１の構造が非常に簡素でシンプルなものとすることができる。なお、光学顕微鏡は第１筐体７に支持されるように構成されてもよく、蓋部材１２２にて支持されるように構成されてもよい。
【００８５】
＜第九の実施形態＞
第九の実施形態について、説明する。図１０ａ、図１０ｂに、第九の実施形態おける光学顕微鏡を具備した荷電粒子顕微鏡としての観察装置（検査装置）の全体構成図を示す。第九の実施形態は、図１０ａ、図１０ｂに示すように、概ね、荷電粒子顕微鏡の荷電粒子光学鏡筒２及び光学顕微鏡の鏡筒２００の配置に対する蓋部材１２２の配置（試料ステージ５の移動方向）関係が上述した実施形態とは異なる構成例である。荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００との並んでいる方向に対して試料ステージ５を取り外す方向が水平方向、垂直な方向となっている。試料ステージ５を第２空間１２から着脱する方向に垂直な面内で水平方向に、荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００が並んでいるように構成されている。
【００８６】
以下の説明では、上述した実施形態と重複する部分については極力説明を割愛する。図１０ａ、図１０ｂに示すように、第２筐体１２１は、試料ステージ５を保持する蓋部材１２２を開けて、試料ステージ５を取り出す取出し口が開放された状態で、薄膜１０を配置可能に構成された第２筐体１２１を荷電粒子光学鏡筒２の下側を覆うように配置する。第２筐体１２１の上端と第１筐体７の上部下面との間には、封止部材１２５が具備されている。第１空間１１と第２空間１２が第２筐体１２１により、雰囲気分離されるように構成されている。試料ステージ５を取り出す取出し口が荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００とが対向するように並んでいるため、蓋部材１２２を開けて、試料ステージ５を取り出す取出し口が開放された状態で、荷電粒子光学鏡筒２と光学顕微鏡の鏡筒２００とを容易にメンテナンスすることが可能となる。
【００８７】
なお、第２筐体１２１は図中下側から第１筐体７に対してネジ止めされるように構成されてもよいし、第１筐体７の上部上面側から第１筐体７に対してネジ止めされるように構成されてもよい。
【００８８】
図１０ａ、図１０ｂで示した構成は、第２筐体１２１を取り付けるだけで第２空間１２の圧力が第１空間１１の圧力よりも高い状態で電子顕微鏡観察が可能とすることができる。なお、好適には、光学顕微鏡の鏡筒２００の光軸２０４と荷電粒子光学鏡筒２の光軸２０３とが平行になるように設けると良い。これにより、さらに同方向から同部位を観察することが可能となる。なお、概ね同方向から同部位を観察可能であれば、鏡筒２００の光軸２０４と電子顕微鏡の光軸２０３とが斜めになるように配置されてもよい。
【００８９】
また、光学顕微鏡は取り外しても荷電粒子顕微鏡での観察が可能なように着脱可能としてもよい。
【００９０】
好適には、図１０ａ、図１０ｂに示すように、試料導入室２１０を形成する筐体２１４を配備するように構成しても良い。この場合、好適には、試料ステージ５及び蓋部材１２２を常に固定しておき、試料導入室２１０から第２空間１２へ試料６を搬送可能に構成するとよい。図１０ｂに示したように、試料導入室２１０には、扉２１１と扉２１２、試料導入ロッド２１３が構成されるとよい。なお、光学顕微鏡は、試料導入室２１０に具備されていてもよい。
【００９１】
次に試料導入室２１０を配備するように構成した場合の作用について説明する。
【００９２】
はじめに、扉２１１をあけて、試料６または試料６が搭載された試料ホルダを試料導入室２１０内に配置する。その後、扉２１１を閉じて、扉２１２を開ける。そして、試料導入ロッド２１３にて、試料６または試料６が配置された試料ホルダを試料ステージ５上に搬送する。これにより、試料ステージ５を備えた蓋部材１２２をはずすことなく試料６を第２空間へ搬送することが可能となる。
【００９３】
この構成の特徴としては、第２空間１２内にガス供給口１００経由で軽元素ガスなどが入っている場合に、試料６を交換したとしても第２空間１２内の雰囲気に大気が混入しにくくなり、交換に伴い、大量の軽元素ガスを導入させる必要がなく、当該ガスの使用量、頻度を大幅に減らすことができる。
【符号の説明】
【００９４】
０  荷電粒子源
１  光学レンズ
２  荷電粒子光学鏡筒
３  検出器
４  真空ポンプ
５  試料ステージ
６  試料
７  第１筐体
１０  薄膜
１１  第１空間
１２  第２空間
１４  リークバルブ
１６  真空配管
１８  支柱
１９  蓋部材用支持部材
２０  底板
３５  パソコン
３６  上位制御部
３７  下位制御部
４３、４４  通信線
４７  薄膜保持部材
１００  ガス供給口
１０１  ガス制御用バルブ
１０２  連結部
１０３  ガスボンベ
１０４  圧力調整弁
１０７  支持板
１０８、１０９  操作つまみ
１２１  第２筐体
１２２、１３０  蓋部材
１２３、１２４、１２５、１２６、１２８、２０２  封止部材
１３１  本体部
１３２  合わせ部
２００  鏡筒
２０１  光源
２０３、２０４  光軸
２０５  駆動機構
２０６  空洞部
２０７  保持体
２０８  支持棒
２０９  位置調整機構
２１０  試料導入室
２１１、２１２  扉
２１３  試料導入ロッド
２１４  筐体
２１５  窓
【図１】
0005825964.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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