特許 6876652 観察方法、試料支持体、試料保持具セット、および透過電子顕微鏡

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6876652

(24)【登録日】2021年4月28日

(45)【発行日】2021年5月26日

(54)【発明の名称】観察方法、試料支持体、試料保持具セット、および透過電子顕微鏡

(51)【国際特許分類】

   H01J 37/20 20060101AFI20210517BHJP

   H01J 37/26 20060101ALI20210517BHJP

   H01J 37/22 20060101ALI20210517BHJP

   G01N 1/28 20060101ALI20210517BHJP

【ＦＩ】

   H01J37/20 A

   H01J37/20 C

   H01J37/26

   H01J37/22 501Z

   G01N1/28 W

   G01N1/28 F

【請求項の数】19

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2018-92852(P2018-92852)

(22)【出願日】2018年5月14日

(65)【公開番号】特開2019-200847(P2019-200847A)

(43)【公開日】2019年11月21日

【審査請求日】2019年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004271

【氏名又は名称】日本電子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090387

【弁理士】

【氏名又は名称】布施 行夫

(74)【代理人】

【識別番号】100090398

【弁理士】

【氏名又は名称】大渕 美千栄

(72)【発明者】

【氏名】小入羽 祐治

(72)【発明者】

【氏名】池田 悠太

(72)【発明者】

【氏名】春田 知洋

(72)【発明者】

【氏名】福田 知久

【審査官】 中尾 太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０２６３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０２３２８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０４０５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１０９１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１１９３１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−００８６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１８７９７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０５５９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１２６１１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１３３７５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２６８３２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１５／０１１８１２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／００４２９１２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ ３７／２０

Ｈ０１Ｊ ３７／２２

Ｈ０１Ｊ ３７／２６

Ｇ０１Ｎ １／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を試料支持体の試料支持膜に載置することと、
前記試料支持体をリテーナーに取り付けることと、
前記リテーナーを、光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、前記試料を前記光学顕微鏡で観察することと、
前記リテーナーを、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を透過電子顕微鏡に導入して、前記試料を前記透過電子顕微鏡で観察することと、
を含み、
前記試料支持体は、
基板と、
前記基板で支持された前記試料支持膜と、
を含み、
前記基板には、貫通穴が設けられ、
前記試料支持膜の前記貫通穴と重なる領域には、前記光学顕微鏡および前記透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーが設けられている、観察方法。

【請求項2】

請求項１において、
前記基準マーカーは、複数の相似図形が同心状に配置された形状を含む、観察方法。

【請求項3】

請求項１または２において、
前記基準マーカーは、３つ設けられ、
３つの前記基準マーカーの中心を直線で結んで形成される図形は、直角三角形である、観察方法。

【請求項4】

請求項１において、
前記基準マーカーは、複数設けられ、
複数の前記基準マーカーは、同じ形状を有し、互いに異なる向きで配置されている、観
察方法。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項において、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台は、前記リテーナーが設置される設置面を有し、
前記設置面は、前記リテーナーの表面側および裏面側の両方を設置可能である、観察方法。

【請求項6】

試料を試料支持体の試料支持膜に載置することと、
前記試料支持体をリテーナーに取り付けることと、
前記リテーナーを、光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、前記試料を前記光学顕微鏡で観察することと、
前記リテーナーを、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を透過電子顕微鏡に導入して、前記試料を前記透過電子顕微鏡で観察することと、
を含み、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台は、前記リテーナーが設置される設置面を有し、
前記設置面は、前記リテーナーの表面側および裏面側の両方を設置可能である、観察方法。

【請求項7】

請求項１ないし６のいずれか１項において、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台には、前記光学顕微鏡の対物レンズとの干渉を防ぐ凹部または貫通穴が設けられている、観察方法。

【請求項8】

請求項１ないし７のいずれか１項において、
前記透過電子顕微鏡は、前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台が設けられた試料ホルダーを含み、
前記試料ホルダーは、前記試料を移動させる第１移動機構を含み、
前記第１移動機構は、前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を移動させることで、前記試料を移動させる、観察方法。

【請求項9】

請求項８において、
前記透過電子顕微鏡は、前記試料を移動させる第２移動機構を含み、
前記第２移動機構は、前記試料ホルダーを移動させることで、前記試料を移動させ、
前記第１移動機構は、第１軸に沿って前記試料を移動させ、
前記第２移動機構は、前記第１軸および前記第１軸に直交する第２軸に沿って前記試料を移動させる、観察方法。

【請求項10】

請求項９において、
前記透過電子顕微鏡は、前記第１移動機構および前記第２移動機構を制御する制御部を含み、
前記制御部は、前記第１移動機構による前記試料の移動量、および前記第２移動機構による前記試料の移動量に基づいて、前記透過電子顕微鏡における前記試料の位置座標を特定する、観察方法。

【請求項11】

請求項１０において、
前記第１移動機構で前記試料を移動させたときの前記試料の位置座標の誤差を補正するための誤差補正情報が記憶された記憶部を含み、
前記制御部は、前記第１移動機構で前記試料を移動させた場合に、前記誤差補正情報に基づいて、前記試料の位置座標を補正する、観察方法。

【請求項12】

請求項１ないし５のいずれか１項において、
前記光学顕微鏡における複数の前記基準マーカーの位置座標を取得すること、
前記光学顕微鏡における複数の前記基準マーカーの位置座標を、共通座標系における複数の前記基準マーカーの位置座標に一致させることによって、前記光学顕微鏡における座標系を前記共通座標系に変換すること、
前記透過電子顕微鏡における複数の前記基準マーカーの位置座標を取得すること、
前記透過電子顕微鏡における複数の前記基準マーカーの位置座標を、前記共通座標系における複数の前記基準マーカーの位置座標に一致させることによって、前記透過電子顕微鏡における座標系を前記共通座標系に変換すること、
を含む、観察方法。

【請求項13】

光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に、前記試料を支持する試料支持体であって、
貫通穴が設けられた基板と、
前記基板で支持された試料支持膜と、
前記試料支持膜の前記貫通穴に重なる領域に設けられ、前記光学顕微鏡および前記透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーと、
を含む、試料支持体。

【請求項14】

請求項１３において、
前記基準マーカーは、複数の相似図形を同心状に配置した形状を含む、試料支持体。

【請求項15】

請求項１３または１４において、
前記基準マーカーは、３つ設けられ、
３つの前記基準マーカーの中心を直線で結んで形成される図形は、直角三角形である、試料支持体。

【請求項16】

請求項１３において、
前記基準マーカーは、複数設けられ、
複数の前記基準マーカーは、同じ形状を有し、互いに異なる向きで配置されている、試料支持体。

【請求項17】

光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる試料保持具セットであって、
試料を支持する試料支持体を保持するリテーナーと、
前記リテーナーを保持し、前記光学顕微鏡の試料ステージに取り付け可能な光学顕微鏡用リテーナー保持台と、
前記リテーナーを保持し、前記透過電子顕微鏡に導入可能な透過電子顕微鏡用リテーナー保持台と、
を含み、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台は、前記リテーナーが設置される設置面を有し、
前記設置面は、前記リテーナーの表面側および裏面側の両方を設置可能に構成されている、試料保持具セット。

【請求項18】

請求項１７において、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台には、前記光学顕微鏡の対物レンズとの干渉を防ぐ凹部が設けられている、試料保持具セット。

【請求項19】

光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる透過電子顕微
鏡であって、
試料支持体を含み、
前記試料支持体は、
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に、前記試料を支持する試料支持体であって、
貫通穴が設けられた基板と、
前記基板で支持された試料支持膜と、
前記試料支持膜の前記貫通穴に重なる領域に設けられ、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーと、
を含む、透過電子顕微鏡。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、観察方法、試料支持体、試料保持具セット、および透過電子顕微鏡に関する。

【背景技術】

【0002】

光学顕微鏡と走査電子顕微鏡の試料ホルダーを共通化し、光学顕微鏡で観察した領域を走査電子顕微鏡で観察可能にした相関顕微鏡法（Correlative light and electron microscopy）が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−１０９１７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のように、光学顕微鏡と走査電子顕微鏡において、同一試料を観察可能にした例は知られているが、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において、同一試料を観察可能にした例は知られていない。

【0005】

本発明の目的は、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を容易に観察できる観察方法を提供することにある。また、本発明の目的は、前記観察方法に用いられる、試料支持体、試料保持具セット、および透過電子顕微鏡を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る観察方法の一態様は、
試料を試料支持体の試料支持膜に載置することと、
前記試料支持体をリテーナーに取り付けることと、
前記リテーナーを、光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、前記試料を前記光学顕微鏡で観察することと、
前記リテーナーを、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を透過電子顕微鏡に導入して、前記試料を前記透過電子顕微鏡で観察することと、
を含み、
前記試料支持体は、
基板と、
前記基板で支持された試料支持膜と、
を含み、
前記基板には、貫通穴が設けられ、
前記試料支持膜の前記貫通穴と重なる領域には、前記光学顕微鏡および前記透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーが設けられている。
本発明に係る観察方法の一態様は、
試料を試料支持体の試料支持膜に載置することと、
前記試料支持体をリテーナーに取り付けることと、
前記リテーナーを、光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、前記試料を前記光学顕微鏡で観察することと、
前記リテーナーを、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付けることと、
前記透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を透過電子顕微鏡に導入して、前記試料を前記透過電子顕微鏡で観察することと、
を含み、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台は、前記リテーナーが設置される設置面を有し、
前記設置面は、前記リテーナーの表面側および裏面側の両方を設置可能である。

【0007】

このような観察方法では、リテーナー、光学顕微鏡用リテーナー保持台、および透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を用いるため、リテーナーに試料支持体を取り付けてしまえば、試料や試料支持体に直接触れることなく、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡での観察が可能である。したがって、容易に、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において、同一試料を観察することができる。

【0008】

本発明に係る試料支持体の一態様は、
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に、前記試料を支持する試料支持体であって、
貫通穴が設けられた基板と、
前記基板で支持され、窒化ケイ素膜またはカーボン膜で構成された試料支持膜と、
前記試料支持膜の前記貫通穴に重なる領域に設けられ、前記光学顕微鏡および前記透過
電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーと、
を含む。

【0009】

このような試料支持体では、基準マーカーを含むため、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を容易に関連づけることができる。

【0010】

本発明に係る試料保持具セットの一態様は、
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる試料保持具セットであって、
試料を支持する試料支持体を保持するリテーナーと、
前記リテーナーを保持し、前記光学顕微鏡の試料ステージに取り付け可能な光学顕微鏡用リテーナー保持台と、
前記リテーナーを保持し、前記透過電子顕微鏡に導入可能な透過電子顕微鏡用リテーナー保持台と、
を含み、
前記光学顕微鏡用リテーナー保持台は、前記リテーナーが設置される設置面を有し、
前記設置面は、前記リテーナーの表面側および裏面側の両方を設置可能に構成されている。

【0011】

このような試料支持具セットでは、リテーナーに試料支持体を取り付けてしまえば、試料や試料支持体に直接触れることなく、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡での観察が可能である。

【0012】

本発明に係る透過電子顕微鏡の一態様は、
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる透過電子顕微鏡であって、
試料支持体を含み、
前記試料支持体は、
光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に、前記試料を支持する試料支持体であって、
貫通穴が設けられた基板と、
前記基板で支持された試料支持膜と、
前記試料支持膜の前記貫通穴に重なる領域に設けられ、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカーと、
を含む。

【0013】

このような透過電子顕微鏡は、第１移動機構および第２移動機構を備えるため、試料の観察可能な領域を増大させることができる。そのため、このような透過電子顕微鏡では、光学顕微鏡でも観察対象となるような比較的大きな試料を観察できるため、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に有効である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】実施形態に係る観察方法の一例を示すフローチャート。

【図2】試料支持体を模式的に示す平面図。

【図3】試料支持体を模式的に示す断面図。

【図4】基準マーカーを模式的に示す平面図。

【図5】基準マーカーの変形例を模式的に示す平面図。

【図6】基準マーカーの変形例を模式的に示す平面図。

【図7】試料支持体の製造方法の一例を示すフローチャート。

【図8】試料支持体の製造工程を模式的に示す断面図。

【図9】試料支持体の製造工程を模式的に示す断面図。

【図10】試料支持体の製造工程を模式的に示す断面図。

【図11】試料支持膜の成膜にＬＰ−ＣＶＤを用いた場合の試料支持体の光学顕微鏡写真。

【図12】試料支持膜の成膜にスパッタリングを用いた場合の試料支持体の光学顕微鏡写真。

【図13】実施形態に係る試料支持膜の製造方法を用いて製造した試料支持体の光学顕微鏡写真。

【図14】リテーナーを模式的に示す斜視図。

【図15】リテーナーを模式的に示す上面図。

【図16】リテーナーを模式的に示す下面図。

【図17】リテーナーを模式的に示す断面図。

【図18】試料支持体をリテーナーに取り付けている様子を模式的に示す斜視図。

【図19】光学顕微鏡用リテーナー保持台を模式的に示す上面図。

【図20】光学顕微鏡用リテーナー保持台を模式的に示す下面図。

【図21】光学顕微鏡用リテーナー保持台を模式的に示す断面図。

【図22】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す上面図。

【図23】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す下面図。

【図24】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す断面図。

【図25】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す上面図。

【図26】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す下面図。

【図27】光学顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す断面図。

【図28】透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を模式的に示す平面図。

【図29】透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を模式的に示す断面図。

【図30】透過電子顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す平面図。

【図31】透過電子顕微鏡用リテーナー保持台にリテーナーを取り付けた状態を模式的に示す断面図。

【図32】実施形態に係る透過電子顕微鏡の構成を示す図。

【図33】試料ホルダーを模式的に示す図。

【図34】リテーナーの変形例を模式的に示す平面図。

【図35】リテーナーの変形例を模式的に示す平面図。

【図36】透過電子顕微鏡の２つの移動機構の動作を説明するための図。

【図37】透過電子顕微鏡の座標系について説明するための図。

【図38】透過電子顕微鏡の座標系について説明するための図。

【図39】透過電子顕微鏡の座標系について説明するための図。

【図40】位置Ｐｂを透過電子顕微鏡の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点にした場合を説明するための図。

【図41】透過電子顕微鏡の座標系を説明するための図。

【図42】第１移動機構の動作により生じる座標の誤差を説明するための図

【図43】第１移動機構の動作により生じる座標の誤差を説明するための図

【図44】第１移動機構の動作により生じる座標の誤差を説明するための図

【図45】第１移動機構の動作により生じる座標の誤差を説明するための図

【図46】実施形態に係る観察方法の他の例を示すフローチャート。

【図47】光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける工程の一例を示すフローチャート。

【図48】光学顕微鏡の座標系、共通座標系、および透過電子顕微鏡の座標系を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

１． 観察方法
まず、本実施形態に係る観察方法について、図面を参照しながら説明する。本実施形態に係る観察方法は、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察するための観察方法である。図１は、本実施形態に係る観察方法の一例を示すフローチャートである。

【0017】

図１に示すように、本実施形態に係る観察方法は、試料を試料支持体の試料支持膜に載置する工程Ｓ２と、試料支持体をリテーナーに取り付ける工程Ｓ４と、リテーナーを光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける工程Ｓ６と、光学顕微鏡用リテーナー保持台を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、試料を光学顕微鏡で観察する工程Ｓ８と、リテーナーを透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける工程Ｓ１０と、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台を電子顕微鏡に導入して、試料を透過電子顕微鏡で観察する工程Ｓ１２と、を含む。

【0018】

以下、本実施形態に係る観察方法の詳細について説明する。

【0019】

１．１． 試料を試料支持体に載置する
まず、試料を試料支持体の試料支持膜に載置する。以下、本実施形態に係る観察方法で用いられる試料支持体について説明する。

【0020】

１．１．１． 試料支持体
図２は、試料支持体１００を模式的に示す平面図である。図３は、試料支持体１００を模式的に示す断面図である。

【0021】

試料支持体１００は、図２および図３に示すように、基板１０２と、試料支持膜１０４と、基準マーカー（fiducial marker）１０６と、識別マーカー１０８と、を含む。なお、図２および図３では、便宜上、基準マーカー１０６を簡略化して図示している。

【0022】

基板１０２は、例えば、シリコン基板である。なお、基板１０２として、セラミックス基板、ガラス基板、サファイア基板、合成樹脂基板などの各種の基板を用いてもよい。基板１０２の厚さは、例えば、１００μｍ以上２００μｍ以下である。基板１０２には、貫通穴１０２ａが設けられている。基板１０２の平面形状（基板１０２の厚さ方向から見た形状）は、例えば、長方形である。基板１０２の試料支持膜１０４が設けられた面とは反対側の面には、貫通穴１０２ａを設ける際のマスクとなるマスク層１０３が設けられている。

【0023】

試料支持膜１０４は、基板１０２によって支持されている。試料支持膜１０４は、例えば、窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜である。なお、試料支持膜１０４として、カーボン膜を用いてもよい。試料支持膜１０４の膜厚は、例えば、数十ｎｍ程度である。

【0024】

試料支持膜１０４は、透過電子顕微鏡で観察可能な薄膜領域１０４ａを有している。薄膜領域１０４ａは、基板１０２の厚さ方向から見て（すなわち電子線の入射方向から見て）、基板１０２と重なっていない領域、すなわち、貫通穴１０２ａと重なる領域である。
薄膜領域１０４ａの平面形状は、図示の例では、長方形である。薄膜領域１０４ａの１辺の長さは、例えば、数百μｍ〜数ｍｍ程度である。なお、薄膜領域１０４ａの平面形状は、特に限定されない。試料支持体１００において、試料は、薄膜領域１０４ａに配置される。

【0025】

基準マーカー１０６は、薄膜領域１０４ａに設けられている。基準マーカー１０６は、薄膜領域１０４ａに複数設けられている。図示の例では、基準マーカー１０６は、３つ設けられている。３つの基準マーカー１０６は、長方形の薄膜領域１０４ａの４つの角のうちの、３つの角の近傍に配置されている。３つの基準マーカー１０６の中心を直線で結んで形成される図形は、例えば、直角三角形である。なお、基準マーカー１０６の配置は、図示の例に限定されない。基準マーカー１０６は、後述するように、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づけるために用いられる。

【0026】

識別マーカー１０８は、薄膜領域１０４ａに設けられている。識別マーカー１０８は、試料支持体１００を識別するために用いられる。図示はしないが、識別マーカー１０８は、試料支持膜１０４の基板１０２と重なる領域に設けられていてもよい。識別マーカー１０８は、例えば、英数字、図形、およびその組み合わせであってもよい。

【0027】

基準マーカー１０６および識別マーカー１０８の材質は、例えば、金属であり、好ましくは、貴金属である。貴金属は、可視光に対する反射率が高い。そのため、基準マーカー１０６および識別マーカー１０８を貴金属とすることによって、基準マーカー１０６および識別マーカー１０８を光学顕微鏡で確認しやすくできる。基準マーカー１０６および識別マーカー１０８は、例えば、試料支持膜１０４側から、クロム、金の順で積層したものであってもよい。

【0028】

図４は、基準マーカー１０６を模式的に示す平面図である。

【0029】

基準マーカー１０６は、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡の両方で観察可能である。基準マーカー１０６は、薄膜領域１０４ａに設けられているため、透過電子顕微鏡で観察可能である。

【0030】

基準マーカー１０６は、複数の相似図形が同心状に配置された形状を含む。基準マーカー１０６は、図４に示す例では、４つの円が同心状に配置された形状を有している。なお、基準マーカー１０６における円の数は、特に限定されない。

【0031】

ここで、光学顕微鏡の観察倍率と透過電子顕微鏡の観察倍率には大きさ差がある。基準マーカー１０６が複数の相似図形が同心状に配置された形状を有する場合、低い観察倍率でも、高い観察倍率でも、基準マーカーの中心の位置を特定しやすい。したがって、基準マーカー１０６が複数の相似図形が同心状に配置された形状を含むことにより、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡の両方において、基準マーカー１０６の中心の位置を容易に特定できる。

【0032】

図５および図６は、基準マーカー１０６の変形例を模式的に示す平面図である。

【0033】

図５に示すように、基準マーカー１０６は、４つの長方形が同心状に配置された形状を有していてもよい。また、図６に示すように、複数の基準マーカー１０６は、互いに同じ形状を有しているが、互いに異なる向きで配置されていてもよい。これにより、複数の基準マーカー１０６間の識別を容易に行うことができる。なお、図示はしないが、複数の基準マーカー１０６を互いに異なる形状にして、複数の基準マーカー間の識別を容易にしてもよい。

【0034】

試料支持体１００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0035】

試料支持体１００は、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に試料を支持する試料支持体であって、貫通穴１０２ａが設けられた基板１０２と、基板１０２で支持され、窒化ケイ素膜またはカーボン膜で構成された試料支持膜１０４と、試料支持膜１０４の貫通穴１０２ａに重なる領域（薄膜領域１０４ａ）に設けられ、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡で観察可能な基準マーカー１０６と、を含む。このように、試料支持体１００は、基準マーカー１０６を含むため、後述するように、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を容易に関連づけることができる。

【0036】

試料支持体１００では、基準マーカー１０６は、複数の相似図形を同心状に配置した形状を含む。そのため、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡の両方において、基準マーカー１０６の中心の位置を容易に特定できる。したがって、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を容易に関連づけることができる。

【0037】

試料支持体１００では、図２に示すように、基準マーカー１０６は、３つ設けられ、３つの基準マーカー１０６の中心を直線で結んで形成される図形は、直角三角形である。そのため、試料支持体１００では、３つの基準マーカー１０６間の識別が容易である。したがって、座標系を構成する２つの軸を容易に特定することができ、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を容易に関連づけることができる。

【0038】

試料支持体１００では、図６に示すように、基準マーカー１０６は複数設けられ、複数の基準マーカー１０６は同じ形状を有し、互いに異なる向きで配置されている。そのため、試料支持体１００では、３つの基準マーカー１０６間の識別が容易である。

【0039】

試料支持体１００は、後述する製造方法で形成されるため、試料支持膜１０４の内部応力を引張りにすることができる。この結果、薄膜領域１０４ａの面積を大きくすることができる。したがって、試料支持体１００では、透過電子顕微鏡において、大きな試料を観察することができる。例えば、薄膜領域１０４ａの一辺をミリメートルオーダーとすることにより、光学顕微鏡でも観察対象となるような、大きな試料を支持することができる。また、例えば、より多くの連続切片を薄膜領域１０４ａに配置することができるため、より大きい領域の三次元画像を容易に生成することができる。

【0040】

１．１．２． 試料支持体の製造方法
図７は、試料支持体１００の製造方法の一例を示すフローチャートである。図８〜図１０は、試料支持体１００の製造工程を模式的に示す断面図である。

【0041】

まず、図８に示すように、基板１０２を準備する（Ｓ１００）。

【0042】

次に、基板１０２の上面および下面に窒化ケイ素膜を成膜することによって、基板１０２の上面に試料支持膜１０４を形成し、基板１０２の下面にマスク層１０３を形成する（Ｓ１０２）。

【0043】

窒化ケイ素膜の成膜は、例えば、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着、または、化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition、ＣＶＤ）などで行われる。なお、窒化ケイ素膜の蒸着を、減圧化学気相蒸着（low pressure chemical vapor deposition、ＬＰ−ＣＶＤ）で行うことにより、窒化ケイ素膜の内部応力を引張りにすることができる。この結果、大面積の薄膜領域１０４ａを形成することができる。

【0044】

なお、試料支持膜１０４として、カーボン膜を用いる場合、カーボン膜の成膜は、例えば、真空蒸着、スパッタリングなどで行われる。

【0045】

次に、図９に示すように、試料支持膜１０４上に金属膜１０６ａを成膜する（Ｓ１０４）。金属膜１０６ａの成膜は、例えば、真空蒸着やスパッタリングなどの物理蒸着で行われる。

【0046】

次に、図１０に示すように、金属膜１０６ａをパターニングして、基準マーカー１０６および識別マーカー１０８（図２参照）を形成する（Ｓ１０６）。

【0047】

例えば、図示はしないが、金属膜１０６ａ上にレジストを塗布し、当該レジストをリソグラフィーでパターニングして、マスクを形成する。リソグラフィーを、レーザー描画装置、電子線描画装置などを用いて行うことによって、基準マーカー１０６および識別マーカー１０８を精度よく形成することができる。次に、マスクを用いて、金属膜１０６ａをエッチングする。これにより、基準マーカー１０６および識別マーカー１０８を形成することができる。

【0048】

次に、図３に示すように、基板１０２を基板１０２の下面側からエッチングして、基板１０２を貫通する貫通穴１０２ａを形成する（Ｓ１０８）。

【0049】

貫通穴１０２ａは、例えば、マスク層１０３をパターニングし、パターニングされたマスク層１０３をマスクとして、基板１０２をエッチングすることで形成できる。基板１０２のエッチングは、例えば、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウムなどを用いた、湿式の異方性エッチングで行われる。

【0050】

以上の工程により、試料支持体１００を製造することができる。

【0051】

試料支持体１００の製造方法は、例えば、以下の特徴を有する。

【0052】

試料支持体１００の製造方法では、試料支持膜１０４を、ＬＰ−ＣＶＤで成膜して形成する。そのため、試料支持膜１０４の内部応力を引張りにすることができ、薄膜領域１０４ａを大きくできる。

【0053】

図１１は、試料支持膜の成膜にＬＰ−ＣＶＤを用いた場合の試料支持体の光学顕微鏡写真である。図１２は、試料支持膜の成膜にスパッタリングを用いた場合の試料支持体の光学顕微鏡写真である。

【0054】

図１２に示すように、試料支持膜の成膜にスパッタリングを用いた場合、試料支持膜の内部応力は圧縮となり、試料支持膜にしわが見られた。これに対して、ＬＰ−ＣＶＤを用いた場合、図１１に示すように、試料支持膜の内部応力は引張りとなり、試料支持膜にしわがみられなかった。このように、試料支持膜の成膜にＬＰ−ＣＶＤを用いることにより、しわのない良好な試料支持膜を形成することができる。

【0055】

図１３は、上述した試料支持膜の製造方法を用いて製造した試料支持体の光学顕微鏡写真である。図１３に示すように、上述した試料支持膜の製造方法によって、薄膜領域の面積が大きい試料支持体を製造することができた。具体的には、薄膜領域は、短辺が２ｍｍ、長辺が５ｍｍの長方形に形成できた。また、試料支持膜の厚さは、３０ｎｍであった。このように試料支持膜を薄くすることで、透過電子顕微鏡像における試料支持膜の影響による像の劣化を低減できる。

【0056】

１．２． 試料支持体をリテーナーに取り付ける
次に、試料支持膜１０４上に試料が載置された試料支持体をリテーナーに取り付ける。以下、本実施形態に係る観察方法で用いられるリテーナーについて説明する。

【0057】

１．２．１． リテーナー
図１４は、リテーナー２００を模式的に示す斜視図である。図１５は、リテーナー２００を模式的に示す上面図である。図１６は、リテーナー２００を模式的に示す下面図である。図１７は、リテーナー２００を模式的に示す断面図である。なお、図１７は、図１５のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線断面図である。なお、図１４〜図１７は、リテーナー２００に試料支持体１００が取り付けられた状態を図示している。

【0058】

リテーナー２００は、図１５〜図１７に示すように、ホルダー２１０と、板ばね２２０と、ブロック２３０と、ピン２４０と、ねじ２５０と、を含んで構成されている。

【0059】

ホルダー２１０には、試料支持体１００を保持するための溝２１２が設けられている。溝２１２は、試料支持体１００の形状に応じた形状を有している。図示の例では、試料支持体１００の平面形状は長方形であり、溝２１２の平面形状は試料支持体１００の平面形状と同じ長方形である。これにより、試料支持体１００とホルダー２１０との間の隙間を小さくでき、試料支持体１００をがたつくこと無く固定することができる。溝２１２の底には、図１７に示すように、試料支持体１００が設置される設置面２１４と、貫通穴２１６と、が設けられている。

【0060】

貫通穴２１６は、透過電子顕微鏡において電子線を通過させるための穴である。貫通穴２１６は、試料支持体１００の薄膜領域１０４ａの全体が露出するような大きさに形成されている。これにより、薄膜領域１０４ａの全体を、透過電子顕微鏡で観察可能にできる。図示の例では、貫通穴２１６は、角穴であるが、その形状は特に限定されない。

【0061】

ホルダー２１０には、後述する透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に挿入される突出部２１７が設けられている。突出部２１７には、２つの凹部２６０が設けられている。２つの凹部２６０は、後述するように、リテーナー２００を透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に固定するために用いられる。

【0062】

板ばね２２０は、ねじ２５０でブロック２３０に固定されている。板ばね２２０によって、試料支持体１００をホルダー２１０の設置面２１４に押しつけて固定することができる。ホルダー２１０の先端には、斜めの切欠きからなる斜め形状部２１８が設けられている。板ばね２２０の先端には、斜め形状部２１８に引っ掛かるフック部２２２が設けられている。フック部２２２を斜め形状部２１８に引っかけることにより、板ばね２２０によって試料支持体１００が固定された状態を維持できる。

【0063】

ピン２４０は、ブロック２３０の貫通穴に挿入されている。ピン２４０は、ホルダー２１０に圧入または接着により固定されている。なお、ピン２４０とブロック２３０とは固定されていない。板ばね２２０は、ピン２４０を軸としてブロック２３０とともに回転可能である。

【0064】

１．２．２． 試料支持体の取り付け方法
図１８は、試料支持体１００をリテーナー２００に取り付けている様子を模式的に示す斜視図である。

【0065】

図１８に示すように、ピンセットなどで板ばね２２０をつまみ引き上げる。次に、試料支持体１００を溝２１２に挿入し、設置面２１４に試料支持体１００を設置する。次に、
図１４に示すように、板ばね２２０のフック部２２２をホルダー２１０の斜め形状部２１８に引っかける。これにより、板ばね２２０によって試料支持体１００が設置面２１４に押しつけられて固定される。このようにして、試料支持体１００をリテーナー２００に取り付けることができる。

【0066】

１．３． リテーナーを光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける
次に、試料が載置された試料支持体１００が取り付けられたリテーナー２００を、光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける。以下、本実施形態に係る観察方法で用いられる光学顕微鏡用リテーナー保持台について説明する。

【0067】

１．３．１． 光学顕微鏡用リテーナー保持台
図１９は、光学顕微鏡用リテーナー保持台３００（以下、単に「保持台３００」ともいう）を模式的に示す上面図である。図２０は、保持台３００を模式的に示す下面図である。図２１は、保持台３００を模式的に示す断面図である。なお、図２１は、図１９のＸＸＩ−ＸＸＩ線断面図である。

【0068】

保持台３００は、図１９〜図２１に示すように、板状の部材である。保持台３００は、光学顕微鏡の試料ステージに取り付け可能に構成されている。なお、保持台３００は、光学顕微鏡の試料ステージに直接取り付け可能であってもよいし、不図示のホルダーを介して試料ステージに取り付け可能であってもよい。

【0069】

保持台３００は、光学顕微鏡用のスライドガラスと同様の外形形状を有している。これにより、保持台３００を、光学顕微鏡の試料ステージに、スライドガラスと同様に容易に取り付けることができる。なお、保持台３００の形状はこれに限定されず、光学顕微鏡の試料ステージに取り付け可能であればよい。

【0070】

保持台３００は、上面３０２と、下面３０４と、を有している。

【0071】

保持台３００の上面３０２には、図１９に示すように、リテーナー２００を設置するための溝３１０が設けられている。溝３１０によって、リテーナー２００をがたつくこと無く固定することができる。溝３１０の底には、リテーナー２００が設置される設置面３２０と、貫通穴３３０と、が設けられている。

【0072】

貫通穴３３０は、光学顕微鏡の対物レンズとの干渉を防ぐための第１部分３３２と、リテーナー２００のフック部２２２との干渉を防ぐための第２部分３３４と、リテーナー２００のブロック２３０との干渉を防ぐための第３部分３３６と、を有している。このように、貫通穴３３０に、第１部分３３２、第２部分３３４、および第３部分３３６を設けることにより、リテーナー２００を、板ばね２２０側（表面側）が設置面３２０側に位置するように設置したり、ホルダー２１０側（裏面側）が設置面３２０側に位置するように設置したりすることができる。

【0073】

保持台３００の下面３０４には、図２０に示すように、光学顕微鏡の対物レンズとの干渉を防ぐための凹部３４０が設けられている。凹部３４０と溝３１０とは、貫通穴３３０で連通している。

【0074】

保持台３００は、リテーナー２００の表面側および裏面側の両方を設置可能な設置面３２０を有している。ここで、光学顕微鏡として、試料の上方から観察する正立顕微鏡と、試料の下方から観察する倒立顕微鏡と、が知られている。光学顕微鏡で試料を観察する際には、対物レンズを試料に近づけなくてはならない。保持台３００では、設置面３２０をリテーナー２００の表面側および裏面側の両方を設置可能であるため、正立顕微鏡および
倒立顕微鏡の両方において、試料を対物レンズに近づけることができる。

【0075】

１．３．２． リテーナーを光学顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける方法
図２２は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す上面図である。図２３は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す下面図である。図２４は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す断面図である。なお、図２４は、図２２のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。

【0076】

図２２〜図２４は、正立顕微鏡２で試料を観察する場合を図示している。なお、図２４には、正立顕微鏡２の対物レンズの移動範囲を破線で示している。

【0077】

図２２〜図２４に示すように、正立顕微鏡２で試料を観察する場合、リテーナー２００の板ばね２２０側が設置面３２０側に位置するように、リテーナー２００が保持台３００に設置される。このとき、図２４に示すように、リテーナー２００のフック部２２２は、正立顕微鏡２の対物レンズと干渉しない位置に配置される。リテーナー２００の板ばね２２０側が設置面３２０側に位置するようにリテーナー２００が保持台３００に設置されることによって、リテーナー２００に保持された試料支持体１００が正立顕微鏡２の対物レンズ側に配置される。したがって、正立顕微鏡２の対物レンズと試料支持体１００との間の距離を小さくできる。

【0078】

図２５は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す上面図である。図２６は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す下面図である。図２７は、保持台３００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す断面図である。なお、図２７は、図２５のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線断面図である。

【0079】

図２５〜図２７は、倒立顕微鏡４で試料を観察する場合を図示している。なお、図２７には、倒立顕微鏡４の対物レンズの移動範囲を破線で示している。

【0080】

図２５〜図２７に示すように、倒立顕微鏡４で試料を観察する場合、リテーナー２００のホルダー２１０側が設置面３２０側に位置するように、リテーナー２００が保持台３００に設置される。このとき、リテーナー２００のフック部２２２は、倒立顕微鏡４の対物レンズと干渉しないように、貫通穴３３０の第２部分３３４に配置される。リテーナー２００のホルダー２１０側が設置面３２０側に位置するようにリテーナー２００が保持台３００に設置されることによって、リテーナー２００に保持された試料支持体１００が倒立顕微鏡４の対物レンズ側に配置される。したがって、倒立顕微鏡４の対物レンズと試料支持体１００との間の距離を小さくできる。

【0081】

また、保持台３００の下面３０４には、凹部３４０が設けられている。そのため、倒立顕微鏡４の対物レンズを試料支持体１００に、より近づけることができる。このように、保持台３００に凹部３４０を設けることにより、倒立顕微鏡４の対物レンズと試料支持体１００との間の距離を、正立顕微鏡２の対物レンズと試料支持体１００との間の距離と同程度まで、小さくできる。

【0082】

１．４． 試料を光学顕微鏡で観察する
次に、保持台３００を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、試料を光学顕微鏡で観察する。観察に用いる光学顕微鏡が正立顕微鏡２の場合、図２４に示すように、板ばね２２０側が設置面３２０側に位置するように、リテーナー２００が保持台３００に設置された状態で、試料の観察を行う。また、観察に用いる光学顕微鏡が倒立顕微鏡４の場合、図２７に示すように、ホルダー２１０側が設置面３２０側に位置するように、リテーナー２００が保持台３００に設置された状態で、試料の観察を行う。

【0083】

光学顕微鏡で試料の観察を行う際には、基準マーカー１０６の位置座標の情報もあわせて取得する。

【0084】

１．５． リテーナーを透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける
次に、試料が載置された試料支持体１００が取り付けられたリテーナー２００を、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける。以下、本実施形態に係る観察方法で用いられる透過電子顕微鏡用リテーナー保持台について説明する。

【0085】

１．５．１． 透過電子顕微鏡用リテーナー保持台
図２８は、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台４００（以下、単に「保持台４００」ともいう）を模式的に示す平面図である。図２９は、保持台４００を模式的に示す断面図である。なお、図２８では、便宜上、透過電子顕微鏡用の試料ホルダー５１０の先端部のみを図示している。また、図２９は、図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線断面図である。

【0086】

保持台４００は、図２８に示すように、透過電子顕微鏡用の試料ホルダー５１０の先端部に設けられている。保持台４００は、図２８および図２９に示すように、ホルダー４１０と、板ばね４２０と、ねじ４３０と、２つの球４４０と、を含んで構成されている。

【0087】

ホルダー４１０は、試料ホルダー５１０の先端に固定されている。ホルダー４１０には、図２９に示すように、リテーナー２００の突出部２１７（図１４等参照）が挿入される溝４１２が設けられている。また、ホルダー４１０には、球４４０を保持するための穴４１４が設けられている。穴４１４は、２つ設けられており、２つの穴４１４は、溝４１２を挟んで設けられている。板ばね４２０は、リテーナー２００の突出部２１７が溝４１２に挿入された場合に、球４４０をリテーナー２００に押し当てるための力を付与する。球４４０がリテーナー２００の凹部２６０に嵌め込まれ、板ばね４２０によって凹部２６０を規定する面に押し当てられることにより、リテーナー２００は保持台４００に固定される。

【0088】

ねじ４３０は、板ばね４２０をホルダー４１０に固定するために用いられる。ねじ４３０を締め込むことにより、板ばね４２０がホルダー４１０に固定される。

【0089】

１．５．２． リテーナーを透過電子顕微鏡用リテーナー保持台に取り付ける方法
図３０は、保持台４００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す平面図である。図３１は、保持台４００にリテーナー２００を取り付けた状態を模式的に示す断面図である。なお、図３１は、図３０のＸＸＸＩ−ＸＸＸＩ線断面図である。

【0090】

まず、リテーナー２００の突出部２１７を、保持台４００の溝４１２に挿入する。このとき、球４４０は突出部２１７上に持ち上がり、突出部２１７の挿入とともに転がる。そして、リテーナー２００の突出部２１７が、保持台４００の突き当て面４１６に突き当たるまで挿入されると、図３１に示すように、球４４０は、リテーナー２００の凹部２６０に嵌め込まれ、板ばね４２０によって凹部２６０を規定する面に押し当てられる。これにより、リテーナー２００は、保持台４００に固定される。以上の工程により、保持台４００にリテーナー２００を取り付けることができる。

【0091】

１．６． 試料を透過電子顕微鏡で観察する
次に、リテーナー２００が取り付けられた保持台４００を、透過電子顕微鏡に導入して、試料を透過電子顕微鏡で観察する。透過電子顕微鏡で試料の観察を行う際には、基準マーカー１０６の位置座標の情報もあわせて取得する。本実施形態に係る観察方法で用いられる透過電子顕微鏡の詳細については後述する。

【0092】

以上の工程により、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において、同一試料を観察することができる。

【0093】

なお、上記の実施形態では、光学顕微鏡で試料の観察を行った後に、透過電子顕微鏡で試料の観察を行う場合について説明したが、透過電子顕微鏡で試料の観察を行った後に、光学顕微鏡で試料の観察を行ってもよい。また、光学顕微鏡での観察と透過電子顕微鏡での観察を繰り返し行ってもよい。

【0094】

１．７． 特徴
本実施形態に係る観察方法は、例えば、以下の特徴を有する。

【0095】

本実施形態に係る観察方法は、試料を試料支持体１００の試料支持膜１０４に載置することと、試料支持体１００をリテーナー２００に取り付けることと、リテーナー２００を、光学顕微鏡用リテーナー保持台３００に取り付けることと、光学顕微鏡用リテーナー保持台３００を光学顕微鏡の試料ステージに取り付けて、試料を光学顕微鏡で観察することと、リテーナー２００を、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台４００に取り付けることと、透過電子顕微鏡用リテーナー保持台４００を透過電子顕微鏡５００に導入して、試料を透過電子顕微鏡で観察することと、を含む。

【0096】

このように、本実施形態に係る観察方法では、リテーナー２００、保持台３００、および保持台４００を含む試料保持具セットを用いるため、リテーナー２００に試料支持体１００を取り付けてしまえば、試料や試料支持体１００に直接触れることなく、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡での観察が可能である。したがって、容易に、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において、同一試料を観察することができる。

【0097】

本実施形態に係る観察方法で用いられる試料保持具セットは、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる試料保持具セットであって、試料を支持する試料支持体１００を保持するリテーナー２００と、リテーナー２００を保持し、光学顕微鏡の試料ステージに取り付け可能な光学顕微鏡用リテーナー保持台３００と、リテーナー２００を保持し、透過電子顕微鏡に導入可能な透過電子顕微鏡用リテーナー保持台４００と、を含む。

【0098】

そのため、このような試料支持具セットでは、リテーナー２００に試料支持体１００を取り付けてしまえば、試料や試料支持体１００に直接触れることなく、光学顕微鏡および透過電子顕微鏡での観察が可能である。

【0099】

試料保持具セットでは、光学顕微鏡用リテーナー保持台３００には、光学顕微鏡の対物レンズとの干渉を防ぐ凹部３４０が設けられている。そのため、光学顕微鏡の対物レンズを試料により近づけることができる。

【0100】

試料保持具セットでは、光学顕微鏡用リテーナー保持台３００は、リテーナー２００が設置される設置面３２０を有し、設置面３２０は、リテーナー２００の表面側および裏面側の両方を設置可能に構成されている。そのため、正立顕微鏡および倒立顕微鏡の両方において、試料を対物レンズに近づけることができる。したがって、正立顕微鏡および倒立顕微鏡の両方において、試料の観察ができる。

【0101】

２． 透過電子顕微鏡
２．１． 透過電子顕微鏡の構成
次に、本実施形態に係る透過電子顕微鏡について、図面を参照しながら説明する。図３
２は、透過電子顕微鏡５００の構成を示す図である。図３２は、試料が、透過電子顕微鏡の鏡筒５０２内の試料室に導入された状態を図示している。なお、図３２には、互いに直交する２つの軸として、Ｘ軸（第１軸）およびＹ軸（第２軸）を図示している。

【0102】

透過電子顕微鏡５００では、試料に電子線を照射して、試料を透過した電子で結像して像（ＴＥＭ像）を取得することができる。透過電子顕微鏡５００は、図示はしないが、電子線を放出する電子銃、電子線を集束して試料に照射する照射レンズ系、試料を透過した電子で結像する結像レンズ系、および結像レンズ系で結像された像を撮影する撮像装置を含んで構成されている。照射レンズ系および結像レンズ系は、鏡筒５０２内に配置されている。また、透過電子顕微鏡５００は、試料上で電子線を走査するための走査コイルと、試料を透過した電子を検出する検出器と、を備えていてもよい。すなわち、透過電子顕微鏡５００は、走査透過電子顕微鏡として機能し、走査透過電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ像）を取得可能であってもよい。また、透過電子顕微鏡５００は、エネルギー分散型Ｘ線分光器や波長分散型Ｘ線分光器などの分析装置を備えていてもよい。

【0103】

透過電子顕微鏡５００は、図３２に示すように、第１移動機構を備えた試料ホルダー５１０と、第２移動機構５２０と、制御部５３０と、操作部５４０と、表示部５５０と、記憶部５６０と、を含んで構成されている。

【0104】

試料ホルダー５１０の先端には、保持台４００（図示せず）を介してリテーナー２００が保持されている。試料ホルダー５１０は、保持台４００を移動させることによって、試料を移動させる第１移動機構を備えている。試料ホルダー５１０の詳細については後述する。

【0105】

第２移動機構５２０は、Ｘ移動機構５２２と、Ｙ移動機構５２４と、を有している。Ｘ移動機構５２２およびＹ移動機構５２４は、試料ホルダー５１０を移動させることによって、試料を移動させる。透過電子顕微鏡５００では、Ｘ移動機構５２２およびＹ移動機構５２４によって、試料を二次元的に移動させることができる。

【0106】

Ｘ移動機構５２２は、試料をＸ軸に沿って移動させる。すなわち、Ｘ移動機構５２２は、試料をＸ方向に移動させる。Ｘ移動機構５２２は、レバー５２２ａと、ベアリングを含む軸部材５２２ｂと、駆動部５２２ｃと、を含んで構成されている。Ｘ移動機構５２２では、試料ホルダー５１０に接触しているレバー５２２ａを、軸部材５２２ｂを回転中心として回転させることで、試料ホルダー５１０をＸ方向に移動させる。駆動部５２２ｃは、モーターと、送りねじと、を有し、モーターの回転によって送りねじが直線運動することによって、レバー５２２ａを回転させる。

【0107】

Ｙ移動機構５２４は、試料をＹ軸に沿って移動させる。すなわち、Ｙ移動機構５２４は、試料をＹ方向に移動させる。Ｙ移動機構５２４は、球面軸受け５２４ａと、駆動部５２４ｂと、を含んで構成されている。Ｙ移動機構５２４では、試料ホルダー５１０が挿入された球面軸受け５２４ａを支点として、試料ホルダー５１０を回転させることで、試料をＹ方向に移動させる。駆動部５２４ｂは、モーターと、送りねじと、を有し、モーターの回転によって送りねじが直線運動することによって、試料ホルダー５１０を回転させる。Ｘ移動機構５２２のモーターおよびＹ移動機構５２４のモーターは、制御部５３０に接続され、制御部５３０によって制御される。

【0108】

操作部５４０は、ユーザーからの指示を信号に変換して制御部５３０に送る処理を行う。操作部５４０は、例えば、トラックボール、ボタン、キー、タッチパネル型ディスプレイ、マイクなどの入力機器により実現できる。ユーザーは、操作部５４０を介して、試料の位置座標を変更する指示を入力することができる。

【0109】

表示部５５０は、制御部５３０で生成された画像を出力する。表示部５５０は、例えば、ＬＣＤ（liquid crystal display）などのディスプレイにより実現できる。

【0110】

記憶部５６０は、制御部５３０が各種計算処理や制御処理を行うためのプログラムやデータを記憶している。また、記憶部５６０は、制御部５３０のワーク領域としても用いられる。記憶部５６０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびハードディスクなどにより実現できる。

【0111】

制御部５３０は、Ｘ移動機構５２２およびＹ移動機構５２４を制御する処理を行う。また、制御部５３０は、後述する試料ホルダー５１０の第１移動機構５１２（後述する図３３参照）を制御する処理を行う。また、制御部５３０は、試料の座標情報を表示部５５０に表示させる制御を行う。制御部５３０の機能は、各種プロセッサー（ＣＰＵ（Central Processing Unit）など）でプログラムを実行することにより実現できる。なお、制御部５３０の機能の少なくとも一部を、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などの専用回路により実現してもよい。

【0112】

図３３は、試料ホルダー５１０を模式的に示す図である。試料ホルダー５１０は、第１移動機構５１２を含んで構成されている。

【0113】

第１移動機構５１２は、保持台４００をＸ方向に移動させることによって、試料をＸ方向に移動させる。試料ホルダー５１０が第１移動機構５１２を備えていることにより、試料の観察可能な領域を増大させることができる。

【0114】

第１移動機構５１２は、図３３に示すように、モーター５１３と、スプライン５１４と、を含んで構成されている。第１移動機構５１２は、試料ホルダー５１０に内蔵されたモーター５１３の回転を、スプライン５１４により直線運動に変換する。スプライン５１４の直線運動により、スプライン５１４の先端に取り付けられた保持台４００が移動する。保持台４００の移動によって、リテーナー２００が移動する。モーター５１３は、制御部５３０に接続され、制御部５３０によって制御される。

【0115】

透過電子顕微鏡５００は、第１移動機構５１２および第２移動機構５２０を備えているため、試料の観察可能な領域を増大させることができる。

【0116】

図３４および図３５は、リテーナー２００の変形例を模式的に示す平面図である。

【0117】

上述したように、透過電子顕微鏡５００では、試料ホルダー５１０が第１移動機構５１２を備えるため、Ｘ方向に観察可能な領域を増大できる。そのため、図３４および図３５に示すように、Ｘ方向に長いリテーナー２００を用いることができる。図３４に示す例では、Ｘ方向に数ｃｍに及ぶ薄膜領域１０４ａを有する試料支持体１００を、リテーナー２００に取り付けている。また、図３５に示す例では、Ｘ方向に複数の試料支持体１００を並べて、リテーナー２００に取り付けている。これにより、複数の試料を同時に透過電子顕微鏡５００に導入可能である。

【0118】

２．２． 透過電子顕微鏡における試料の位置座標の特定
透過電子顕微鏡５００では、制御部５３０は、第１移動機構５１２による試料の移動量、および第２移動機構５２０による試料の移動量に基づいて、透過電子顕微鏡における試料の位置座標を特定する。制御部５３０は、例えば、以下で説明する第１の手法および第２の手法の少なくとも一方を用いて、試料の位置座標を特定する。以下、制御部５３０における試料の位置座標を特定する手法について説明する。

【0119】

２．２．１． 第１の手法
図３６は、第１移動機構５１２および第２移動機構５２０の動作を説明するための図である。なお、以下では、便宜上、図３４に示すリテーナー２００を用いた場合について説明する。

【0120】

図３６に示すように、透過電子顕微鏡５００では、第１移動機構５１２の動作によって、Ｘ方向に観察可能な領域を広げることができる。なお、第１移動機構５１２の動作によって、Ｙ方向の観察可能な領域は変わらない。図３６に示す例では、第２移動機構５２０の動作によって領域Ａ５２０だけ観察可能であるが、第１移動機構５１２の動作によって試料はＸ方向に距離Ｌだけ移動可能となったため、観察可能な領域もＸ方向に距離Ｌだけ広がる。

【0121】

図３７、図３８、および図３９は、透過電子顕微鏡５００の座標系について説明するための図である。以下、第１移動機構５１２の座標系をＸ１で表し、第２移動機構５２０の座標系を（Ｘ２，Ｙ２）で表し、透過電子顕微鏡５００の座標系を（Ｘ，Ｙ）で表す。

【0122】

透過電子顕微鏡５００では、２つの移動機構がそれぞれ座標系を持つ。具体的には、第１移動機構５１２は座標系Ｘ１を持ち、第２移動機構５２０は座標系（Ｘ２，Ｙ２）を持つ。透過電子顕微鏡５００の座標系と光学顕微鏡の座標系を関連づけるためには、透過電子顕微鏡５００の試料の位置座標は、１つの座標系で表されることが好ましい。透過電子顕微鏡５００では、第１移動機構５１２の座標系Ｘ１における試料の位置座標と、第２移動機構５２０の座標系（Ｘ２，Ｙ２）における試料の位置座標と、を加算した形で表される座標系（Ｘ，Ｙ）＝（Ｘ１＋Ｘ２，Ｙ２）を用いて、試料の位置座標を表す。以下、図３７および図３８に示す例を用いて説明する。

【0123】

図３７に示す試料の位置Ｐａは、座標Ｘ１＝０、座標（Ｘ２，Ｙ２）＝（０，０）であるものとする。すなわち、位置Ｐａを透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点とする。また、図３８に示す試料の位置Ｐｂは、座標Ｘ１＝＋６０００μｍ、座標（Ｘ２，Ｙ２）＝（０，０）であるものとする。

【0124】

ここで、第２移動機構５２０により試料が移動可能な範囲を±１０００μｍとする。このとき、図３９に示すように、位置Ｐａでは、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは−１０００μｍ〜＋１０００μｍの値をとる。また、位置Ｐｂでは、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは＋５０００μｍ〜＋７０００μｍの値をとる。

【0125】

このように、透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）における位置座標は、第２移動機構５２０の座標系（Ｘ２，Ｙ２）における位置座標と、第１移動機構５１２の座標系Ｘ１における位置座標と、を加算した形で表すことができる。

【0126】

なお、上記では、位置Ｐａの座標を透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点としたが、透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点は任意の位置に設定できる。

【0127】

図４０は、図３８に示す位置Ｐｂを、透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点にした場合を説明するための図である。

【0128】

図４０に示す例では、図３８に示す位置Ｐｂを透過電子顕微鏡５００の座標系（Ｘ，Ｙ）の原点に設定した例では、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは−１０００μｍ〜＋１０００μｍの値をとる。また、図３７に示す位置Ｐａでは、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは−７０００μｍ〜−５０００μｍの値をとる。

【0129】

透過電子顕微鏡５００では、第１移動機構５１２による試料の移動量を、図３９および図４０に示すように、第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲よりも大きく設定することができる。この場合、第１移動機構５１２を動作させて試料を移動させでも、移動前の第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲と、移動後の第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲とは重ならない。したがって、第２移動機構５２０の座標系（Ｘ２，Ｙ２）と第１移動機構５１２の座標系Ｘ１とを加算することで、一義的に試料の位置座標を特定できる。

【0130】

しかしながら、上記のように、第１移動機構５１２による試料の移動量を、第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲よりも大きく設定した場合、第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲よりも大きい範囲に渡る連続した画像を撮影することができない。

【0131】

そのため、透過電子顕微鏡５００では、第１移動機構５１２による試料の移動量を、第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲よりも小さく設定することもできる。このとき、第１移動機構５１２を動作させて試料を移動させると、移動前の第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲と、移動後の第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲とが重なる場合がある。以下、この場合の座標系について説明する。

【0132】

２．２．２． 第２の手法
図４１は、透過電子顕微鏡の座標系を説明するための図である。なお、図４１に示す例では、第１移動機構５１２による試料の移動量を１６００μｍとする。また、第２移動機構５２０による試料の移動可能範囲は、±１０００μｍとする。

【0133】

図４１に示す位置Ｐ１を、座標Ｘ１＝０、座標Ｘ２＝０とする。すなわち、位置Ｐ１は、座標Ｘ＝０（原点）となる。このとき、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは、−１０００μｍ〜＋１０００μｍの値をとる。すなわち、位置Ｐ１では、座標Ｘの最小値Ｘ_{１＿ｍｉｎ}＝−１０００μｍ、座標Ｘの最大値Ｘ_{１＿ｍａｘ}＝＋１０００μｍとなる。

【0134】

位置Ｐ１から第１移動機構５１２により試料を１６００μｍ移動させた位置Ｐ２では、座標Ｘ１＝＋１６００μｍ、座標Ｘ２＝０となる。すなわち、位置Ｐ２では、座標Ｘ＝＋１６００μｍとなる。このとき、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは、＋６００μｍ〜＋２６００μｍの値をとる。すなわち、位置Ｐ２では、座標Ｘの最小値Ｘ_{２＿ｍｉｎ}＝＋６００μｍ、座標Ｘの最大値Ｘ_{２＿ｍａｘ}＝＋２６００μｍとなる。

【0135】

位置Ｐ２から第１移動機構５１２により試料を１６００μｍ移動させた位置Ｐ３では、座標Ｘ１＝＋３２００μｍ、座標Ｘ２＝０となる。すなわち、位置Ｐ３では、座標Ｘ＝＋３２００μｍとなる。このとき、第２移動機構５２０の動作によって、座標Ｘは、＋２２００μｍ〜＋４２００μｍの値をとる。すなわち、位置Ｐ３では、座標Ｘの最小値Ｘ_{３＿ｍｉｎ}＝＋２２００μｍ、座標Ｘの最大値Ｘ_{３＿ｍａｘ}＝＋４２００μｍとなる。

【0136】

ここで、第２移動機構５２０を用いて位置Ｐ１から＋８００μｍ移動させた場合と、位置Ｐ２から−８００μｍ移動させた場合では、理想的には、同じ位置Ｐ_１−２（Ｘ＝＋８００μｍ）に位置する。同様に、位置Ｐ２から＋８００μｍ移動させた場合と、位置Ｐ３から−８００μｍ移動させた場合では、理想的には、同じ位置Ｐ_２−３（Ｘ＝＋２４００μｍ）に位置する。

【0137】

第１移動機構５１２および第２移動機構５２０が理想的に動作したときの座標を、下記表に示す。なお、Ｘ_０は、位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３において、座標Ｘ２＝０のときの座標Ｘ
を示している。また、Ｘ_−８００は、Ｘ_０から第２移動機構５２０を用いて−８００μｍ移動させたときの座標Ｘ２を示し、Ｘ_＋８００はＸ_０から第２移動機構５２０を用いて＋８００μｍ移動させたときの座標Ｘを示している。

【0138】

【表1】

【0139】

しかしながら、実際には、第１移動機構５１２のモーターのバックラッシュ等により、例えば、位置Ｐ１のＸ_＋８００＝＋８００と、位置Ｐ２のＸ_−８００＝＋８００と、に誤差が生じる場合がある。同様に、位置Ｐ２のＸ_＋８００＝＋２４００と、位置Ｐ３のＸ_−８００＝＋２４００と、に誤差が生じる場合がある。このような誤差が生じると、同じ座標Ｘにも関わらず視野が異なる、また、同一視野にもかかわらず座標Ｘが異なるといった問題が生じる。以下、この誤差の補正方法について説明する。

【0140】

２．２．３． 誤差補正方法
図４２および図４３は、第１移動機構５１２の動作により生じる座標の誤差を説明するための図である。図４２は、位置Ｐ１から第２移動機構５２０の動作によって＋８００μｍ移動させて得られた画像Ｉ１であり、図４３は、位置Ｐ２から第１移動機構５１２の動作によって−８００μｍ移動させて得られた画像Ｉ２である。画像Ｉ１と画像Ｉ２との比較から、位置Ｐ１を基準とすると、位置Ｐ２におけるＸ_０の座標が−１００μｍずれていることがわかる。この誤差を誤差δ_１−２＝−１００μｍと表す。

【0141】

図４４および図４５は、第１移動機構５１２の動作により生じる座標の誤差を説明するための図である。図４４は、位置Ｐ２から第２移動機構５２０の動作によって＋８００μｍ移動させて得られた画像Ｉ３であり、図４５は、位置Ｐ３から第２移動機構５２０の動作によって−８００μｍ移動させて得られた画像Ｉ４である。画像Ｉ３と画像Ｉ４との比較から、位置Ｐ２を基準とすると、位置Ｐ３におけるＸ_０の座標が＋５０μｍずれていることがわかる。この誤差をδ_２−３＝＋５０μｍと表す。

【0142】

表１に対して、上記の誤差δ_１−２およびδ_２−３を補正して得られた表を以下に示す。

【0143】

【表2】

【0144】

上記表２を用いて、試料の位置座標を特定することで、座標Ｘを一義的に設定することができ、同じ座標Ｘにも関わらず視野が異なる、また、同一視野にもかかわらず座標Ｘが異なるといった問題が生じない。

【0145】

誤差δは、例えば、以下の方法により測定できる。

【0146】

図４２および図４３に示す画像Ｉ１と画像Ｉ２のずれ量をＤ_{Ｉ１−Ｉ２}、位置Ｐ１にお
けるＸ_０の座標をＸ_Ｐ１、画像Ｉ１を撮影する際の位置Ｐ１からの第２移動機構５２０による移動量をｄｘ_１、第１移動機構５１２による試料の移動量（補正前）をΔ、画像Ｉ２を撮影する際の第２移動機構５２０による試料の移動量をｄｘ_２とした場合、第１移動機構５１２による試料の移動量の誤差δ_１−２は、以下のように表される。

【0147】

Ｘ_Ｐ１＋ｄｘ_１＝Ｘ_Ｐ１＋Δ＋δ_１−２＋ｄｘ_２＋Ｄ_{Ｉ１−Ｉ２}
δ_１−２＝ｄｘ_１−ｄｘ_２＋Δ−Ｄ_{Ｉ１−Ｉ２}
上記で求められた誤差δ_１−２を補正量として、第１移動機構５１２による試料の移動量を補正することができる。

【0148】

透過電子顕微鏡５００では、試料の位置座標を補正するための誤差補正情報（表２参照）が記憶部５６０に記憶されている。制御部５３０は、第１移動機構５１２および第２移動機構５２０の移動量の情報を取得し、前記移動量の情報から特定される試料の位置座標を、誤差補正情報で補正して、試料の位置座標を特定する。そして、制御部５３０は、特定された試料の位置座標を、表示部５５０に表示させる制御を行う。

【0149】

例えば、位置Ｐ１から第２移動機構５２０の動作によって＋８００μｍ移動させた場合には、座標Ｘを座標Ｘ＝＋８００μｍとする。また、位置Ｐ２から第２移動機構５２０の動作によって−８００μｍ移動させた場合には、座標Ｘを座標Ｘ＝＋７００とする。

【0150】

２．３． 移動機構の制御方法
第１移動機構５１２は、図３３に示すように、モーター５１３の回転をスプライン５１４により直線運動に変換しているため、バックラッシュが起こる場合がある。バックラッシュが起こると、モーター５１３が回転し、座標が変化しているにもかかわらず、試料が移動しない。透過電子顕微鏡５００では、これを回避するために、制御部５３０が、試料を常に同じ方向に移動させることで目的の位置に位置するように第１移動機構５１２を制御してもよい。これにより、バックラッシュを低減することができ、位置再現性を高めることができる。

【0151】

制御部５３０は、例えば、目的の位置に試料を移動させる際には、最終的に＋Ｘ方向に移動させて目的の位置に試料を移動させる。例えば、図４１に示す試料を位置Ｐ３から位置Ｐ２に移動させる場合には、試料を位置Ｐ３から位置Ｐ１に移動させた後に、位置Ｐ２に移動させる。また、例えば、試料を位置Ｐ２から位置Ｐ１に移動させる場合には、一旦、位置Ｐ１よりも−Ｘ方向に移動させた後に、位置Ｐ１に移動させる。

【0152】

２．４． 試料交換時の試料ホルダーの位置制御機能
透過電子顕微鏡５００では、試料ホルダー５１０が透過電子顕微鏡５００内に導入されていない状態でも、第１移動機構５１２を動作させる機構を有する。

【0153】

例えば、リテーナー２００を保持台４００に取り付ける際には、図３８に示すように、保持台４００が露出する位置にあることが好ましい。そのため、試料ホルダー５１０が透過電子顕微鏡５００に導入されていない状態において、上記機能を用いて、保持台４００が露出する位置になるように第１移動機構５１２を動作させる。

【0154】

また、試料ホルダー５１０を透過電子顕微鏡５００に導入する際には、保持台４００が露出する位置のままでは、透過電子顕微鏡５００の他の部材と干渉してしまう可能性がある。そのため、試料ホルダー５１０を透過電子顕微鏡５００に導入する前に、上記機能を用いて、保持台４００が露出しないように、第１移動機構５１２を動作させる。

【0155】

透過電子顕微鏡５００において、試料ホルダー５１０を透過電子顕微鏡５００内から排
出する際には、保持台４００が露出して試料ホルダー５１０の全長が大きくなっていると、他の部材に干渉してしまう可能性がある。そのため、透過電子顕微鏡５００では、制御部５３０は、ユーザーの試料ホルダー排出指示に応じて、試料ホルダー５１０の全長が最も短くなるように第１移動機構５１２を動作させる。

【0156】

２．５． 特徴
透過電子顕微鏡５００は、例えば、以下の特徴を有する。

【0157】

透過電子顕微鏡５００は、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に用いられる透過電子顕微鏡であって、試料を移動させる第１移動機構５１２を有する試料ホルダー５１０と、試料ホルダー５１０を移動させることで、試料を移動させる第２移動機構５２０と、第１移動機構５１２および第２移動機構５２０を制御する制御部５３０と、を含む。また、第１移動機構５１２は、Ｘ軸に沿って試料を移動させ、第２移動機構５２０は、Ｘ軸およびＹ軸に沿って試料を移動させる。また、制御部５３０は、第１移動機構５１２による試料の移動量、および第２移動機構５２０による試料の移動量に基づいて、試料の位置座標Ｘを特定する。

【0158】

このように、透過電子顕微鏡５００では、２つの移動機構（第１移動機構５１２および第２移動機構５２０）を備えるため、試料の観察可能な領域を増大させることができる。透過電子顕微鏡５００では、光学顕微鏡でも観察対象となるような比較的大きな試料を観察できるため、光学顕微鏡と透過電子顕微鏡において同一試料を観察する際に有効である。

【0159】

透過電子顕微鏡５００では、第１移動機構５１２で試料を移動させたときの試料の位置座標の誤差を補正するための誤差補正情報（表２参照）が記憶された記憶部５６０を含む。また、制御部５３０は、第１移動機構５１２で試料を移動させた場合に、誤差補正情報に基づいて試料の位置座標を補正する。そのため、透過電子顕微鏡５００では、試料の位置座標を正確に特定することができる。

【0160】

３． 光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける方法
次に、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける方法について説明する。

【0161】

図４６は、本実施形態に係る観察方法の他の例を示すフローチャートである。本実施形態に係る観察方法は、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける工程Ｓ１１を含む。これにより、例えば、試料の光学顕微鏡で観察した箇所と同一箇所を、透過電子顕微鏡で観察することができる。なお、図４６に示す例では、座標系を関連づける工程Ｓ１１は、試料を透過電子顕微鏡で観察する工程Ｓ１２の前に行っているが、例えば、試料を透過電子顕微鏡で観察する工程Ｓ１２の後に行ってもよい。

【0162】

図４７は、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける工程Ｓ１１の一例を示すフローチャートである。図４８は、光学顕微鏡の座標系、共通座標系、および透過電子顕微鏡の座標系を模式的に示す図である。図４８に示す各座標系には、試料支持体１００の３つの基準マーカー１０６（図２参照）の位置座標が記載されている。

【0163】

光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づける工程Ｓ１１は、光学顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を取得する工程Ｓ１１０と、光学顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を、共通座標系における複数の基準マーカー１０６の位置座標に一致させることによって、光学顕微鏡における座標系を共通座標系に変換する工程Ｓ１１２と、透過電子顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標
を取得する工程Ｓ１１４と、透過電子顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を、共通座標系における複数の基準マーカー１０６の位置座標に一致させることによって、透過電子顕微鏡における座標系を共通座標系に変換する工程Ｓ１１６と、を含む。

【0164】

３．１． 光学顕微鏡における複数の基準マーカーの位置座標を取得する
まず、光学顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を取得する。以下、図４８を参照しながら説明する。

【0165】

光学顕微鏡は、座標情報を取得可能な試料ステージを備えている。このような光学顕微鏡で３つの基準マーカー１０６をそれぞれ観察することで、光学顕微鏡の座標系における３つの基準マーカー１０６の位置座標を取得することができる。

【0166】

光学顕微鏡では、光学顕微鏡における３つの基準マーカー１０６の位置座標のデータが、装置名、対物レンズの種類、観察倍率、スケール（μｍ／ｐｉｘｅｌ）などの情報とともに、テキストファイルとして出力される。このとき、このテキストファイルとともに、光学顕微鏡で撮影された基準マーカー１０６の画像が出力されてもよい。

【0167】

３．２． 光学顕微鏡の座標系を共通座標系に変換する
次に、光学顕微鏡における座標系を共通座標系に変換する。共通座標系への変換は、光学顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を、共通座標系における複数の基準マーカー１０６の位置座標に一致させることによって行われる。ここで、共通座標系とは、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づけるために用いられる座標系である。共通座標系では、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系とが共存できる。

【0168】

複数の基準マーカー１０６は、既知の間隔および既知の配置であるため、光学顕微鏡の座標系と共通座標系とは、線形変換を用いて相関させることができる。共通座標系における基準マーカーの位置座標は、実際の基準マーカー１０６の間隔および配置から決定される。

【0169】

例えば、図４８に示す２つの基準マーカーＡ_ＬＭ，Ｂ_ＬＭを用いる場合について説明する。光学顕微鏡の座標系において、基準マーカーＡ_ＬＭの位置座標がＡ_ＬＭ（Ｘ_ａｌｍ，Ｙ_ａｌｍ）であり、基準マーカーＢ_ＬＭの位置座標がＢ_ＬＭ（Ｘ_ｂｌｍ，Ｙ_ｂｌｍ）であるとする。また、共通座標系において、基準マーカーＡの位置座標がＡ（Ｘａ，Ｙａ）であり、基準マーカーＢの位置座標がＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）であるとする。

【0170】

この場合、例えば、Ａ（Ｘａ，Ｙａ）とＡ_ＬＭ（Ｘ_ａｌｍ，Ｙ_ａｌｍ）を一致させた後、回転補正を用いてＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）とＢ_ＬＭ（Ｘ_ｂｌｍ，Ｙ_ｂｌｍ）を一致させる。Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）とＢ_ＬＭ（Ｘ_ｂｌｍ，Ｙ_ｂｌｍ）とを一致させる補正式は、例えば、以下の通りである。

【0171】

【数1】

【0172】

３．３． 透過電子顕微鏡における複数の基準マーカーの位置座標を取得する
次に、透過電子顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を取得する。透過電子顕微鏡５００で３つの基準マーカー１０６をそれぞれ観察することで、透過電子顕微鏡の座標系における試料の位置座標を取得することができる。透過電子顕微鏡５００では
、制御部５３０が試料の位置座標を特定する処理を行う。

【0173】

３．４． 透過電子顕微鏡の座標系を共通座標系に変換する
次に、透過電子顕微鏡における座標系を共通座標系に変換する。共通座標系への変換は、光学顕微鏡の座標系の場合と同様に、透過電子顕微鏡における複数の基準マーカー１０６の位置座標を、共通座標系における複数の基準マーカー１０６の位置座標に一致させることによって行われる。

【0174】

例えば、図４８に示す２つの基準マーカーＡ_ＴＥＭ，Ｂ_ＴＥＭを用いる場合について説明する。透過電子顕微鏡の座標系において、基準マーカーＡ_ＴＥＭの位置座標がＡ_ＴＥＭ（Ｘ_ａｔｅｍ，Ｙ_ａｔｅｍ）であり、基準マーカーＢ_ＴＥＭの位置座標がＢ_ＴＥＭ（Ｘ_ｂｔｅｍ，Ｙ_ｂｔｅｍ）であるとする。また、共通座標系において、基準マーカーＡの位置座標がＡ（Ｘａ，Ｙａ）であり、基準マーカーＢの位置座標がＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）であるとする。

【0175】

この場合、例えば、Ａ（Ｘａ，Ｙａ）とＡ_ＴＥＭ（Ｘ_ａｔｅｍ，Ｙ_ａｔｅｍ）を一致させた後、回転補正を用いてＢ（Ｘｂ，Ｙｂ）とＢ_ＴＥＭ（Ｘ_ｂｔｅｍ，Ｙ_ｂｔｅｍ）を一致させる。Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ）とＢ_ＴＥＭ（Ｘ_ｂｔｅｍ，Ｙ_ｂｔｅｎ）とを一致させる補正式は、例えば、以下の通りである。

【0176】

【数2】

【0177】

以上の工程により、光学顕微鏡の位置座標と透過電子顕微鏡の位置座標を関連づけることができる。

【0178】

なお、ここでは、２つの基準マーカー１０６の座標を一致させることで、光学顕微鏡の位置座標と透過電子顕微鏡の位置座標を関連づける場合について説明したが、３つ以上の基準マーカー１０６の座標を一致させてもよい。例えば、３つ以上の基準マーカー１０６を用いることで、試料の表裏を特定することができる。

【0179】

なお、例えば、光学顕微鏡から、座標情報が取得できない場合には、光学顕微鏡で撮影された画像を用いて、光学顕微鏡の座標系を基準座標系に変換することができる。具体的には、少なくとも２点の基準マーカー１０６が含まれる画像と、この画像のキャリブレーションデータ（例えば１ピクセルあたりの長さの情報（μｍ／ｐｉｘｅｌ））と、を用いる。これにより、上述した光学顕微鏡の座標系を基準座標系に変換する工程と同様の手法で、光学顕微鏡の座標系を基準座標系に変換することができる。

【0180】

透過電子顕微鏡の場合も同様であり、透過電子顕微鏡で撮影された画像と、キャリブレーションデータと、を用いて、透過電子顕微鏡の座標系を基準座標系に変換することができる。なお、少なくとも２点の基準マーカー１０６が含まれる画像を取得するために、モンタージュなども利用してもよい。

【0181】

また、上記では、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を、基準座標系を介して関連づける場合について説明したが、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を直接関連づけてもよい。

【0182】

また、上記では、２つの基準マーカー１０６を用いる場合について説明したが、３つの
基準マーカー１０６を用いて、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づけてもよい。３つの基準マーカー１０６を用いることによって、３点の座標情報が得られるため、アフィン変換を用いることができる。アフィン変換を用いることで、光学顕微鏡で撮影された画像、透過電子顕微鏡で撮影された画像に歪みがあった場合に、この歪みを補正することができる。

【0183】

３．５． 特徴
本実施形態に係る観察方法では、上述したように、共通座標系を用いて、光学顕微鏡の座標系と透過電子顕微鏡の座標系を関連づけている。そのため、例えば、１つの光学顕微鏡の座標系と、複数の透過電子顕微鏡の座標系を関連づける場合、複数の光学顕微鏡の座標系と、複数の透過電子顕微鏡の座標系を関連づける場合に、特に有効である。

【0184】

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、適宜組み合わせることが可能である。

【0185】

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。

【符号の説明】

【0186】

２…正立顕微鏡、４…倒立顕微鏡、１００…試料支持体、１０２…基板、１０２ａ…貫通穴、１０３…マスク層、１０４…試料支持膜、１０４ａ…薄膜領域、１０６…基準マーカー、１０６ａ…金属膜、１０８…識別マーカー、２００…リテーナー、２１０…ホルダー、２１２…溝、２１４…設置面、２１６…貫通穴、２１７…突出部、２１８…斜め形状部、２２０…板ばね、２２２…フック部、２３０…ブロック、２４０…ピン、２５０…ねじ、２６０…凹部、３００…光学顕微鏡用リテーナー保持台、３０２…上面、３０４…下面、３１０…溝、３２０…設置面、３３０…貫通穴、３３２…第１部分、３３４…第２部分、３３６…第３部分、３４０…凹部、４００…透過電子顕微鏡用リテーナー保持台、４１０…ホルダー、４１２…溝、４１４…穴、４１６…突き当て面、４２０…板ばね、４３０…ねじ、４４０…球、５００…透過電子顕微鏡、５０２…鏡筒、５１０…試料ホルダー、５１２…第１移動機構、５１３…モーター、５１４…スプライン、５２０…第２移動機構、５２２…Ｘ移動機構、５２２ａ…レバー、５２２ｂ…軸部材、５２２ｃ…駆動部、５２４…Ｙ移動機構、５２４ａ…球面軸受け、５２４ｂ…駆動部、５３０…制御部、５４０…操作部、５５０…表示部、５６０…記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【図37】

【図38】

【図39】

【図40】

【図41】

【図42】

【図43】

【図44】

【図45】

【図46】

【図47】

【図48】