(57)【要約】【課題】微小試料であっても十分なピーク強度を有する良好な赤外吸収スペクトルを得ることが出来る加圧セルを提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも下台セルと、前記下台セルを固定する下台ホルダーと、前記下台セルと接触している上台セルと、前記上台セル及び前記下台ホルダーと接触している上台ホルダーを備えた赤外分光分析を行うための赤外分光分析用加圧セルであって、前記上台セルと下台セルの少なくとも一方が表面に複数の柱状の試料保持部を有することを特徴とする赤外分光分析用加圧セルとした。【選択図】図１
2010008398.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも下台セルと、前記下台セルを固定する下台ホルダーと、前記下台セルと接触している上台セルと、前記上台セルと接触しながら前記下台ホルダーを固定する上台ホルダーを備えた赤外分光分析を行うための赤外分光分析用加圧セルであって、前記上台セルと前記下台セルの少なくとも一方が表面に複数の柱状の試料保持部を有することを特徴とする赤外分光分析用加圧セル。
【請求項２】
前記下台ホルダーが、可動機構を持つ複数の筒状の上台下台セル固定部を有することを特徴とする請求項１記載の赤外分光分析用加圧セル。
【請求項３】
前記下台セルと前記上台セルが赤外透過材料からなる赤外線透過部を備えることを特徴とする請求項１記載の赤外分光分析用加圧セル。
【請求項４】
少なくとも一方が表面に複数の柱状の試料保持部を有する上台セル、下台セル間に分析試料を配置する工程と、
前記分析試料を挟んだ上台セルと下台セルを上台ホルダー及び下台ホルダーに固定し、前記上台セルと前記下台セルに圧力を印加し、分析試料を圧延する工程と、
前記上台セルと前記下台セルを接触面に対し平行に移動する工程と
を順に備えることを特徴とする赤外分析用の分析試料の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に赤外分光分析時に用いられる加圧セルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体関連分野や液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の平面ディスプレイなどの産業分野はますます発展を遂げているが、そのような製造工程には少なからず微小な異物が存在し、製品に混入することで欠陥となり歩留まり低下の原因となっている。
これらの微小異物を分析・解析し、異物や欠陥の発生原因を解明し、収率向上や品質管理のための対策を立てることが重要な課題となっている。
【０００３】
そのような微小異物の分析には、顕微赤外分光分析が広く用いられている（例えば、非特許文献１参照）。顕微分光分析を行う為には試料の適切な前処理が必要である。多くの場合、金属製ニードルを装着したハンディータイプの器具、もしくはマイクロマニピュレーターシステムを用いて試料のサンプリングを行った後、試料を適切な厚みに調整する作業をおこなう。
【０００４】
一般的なプラスチック素材において良好なスペクトルを得るために、試料の厚みを数μｍもしくはそれ以下に加工することが望ましい。このような作業を行う時に、ＫＢｒプレートやダイヤモンドセルを用いてプレスする方法が知られている。
【０００５】
特にダイヤモンドセルは操作が簡便且つ素材の硬度や靭性に優れる点などから広く用いられている。例えば図６で示すように２枚１組のセル板２０のダイヤモンド部２１に試料２２を挟み、ネジ２３で締め付けることにより試料を圧延し、その後試料が付着しているセル板１枚を用いて測定を行う方法がおこなわれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】ＦＴ−ＩＲの基礎と実際（第２版）    １９９４年３月２５日発行              （株）東京化学同人
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながらダイヤモンドセルを使用する際、試料の性質や形状などの理由（軟らかい、粉っぽいなど）によりプレス後に１枚のセルを取り除くと２枚のセル両方に試料が付着してしまうことがある。２枚のセルに同じ材料、同じ表面状態のものを使用した場合は、各セルと異物の密着力が同等である為、どちら側のセルに圧延された異物は、偶然どちらか一方に全て残る可能性もあり、また両側のセルにそれぞれ圧延された異物の一部が残存することもある。このような現象が発生すると、通常１枚のセルを用いて測定を行う関係上、試料濃度が低下してしまい赤外吸収スペクトルの強度が十分に得難いことがある。この場合、片方のセル上の試料をサンプリングしなおし、もう片方のセルに集めて測定しなおすことが考えられるが、一度プレスした試料をきれいに回収することは容易ではない。また２枚重ねて測定することも考えられるが、ダイヤモンドセル間が平行になることによりスペクトルに干渉縞が発生しやすくなり、良好なスペクトルが得難いという問題点がある。
【０００８】
そこで本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、微小試料であっても十分なピーク強度を有する良好な赤外吸収スペクトルを得ることが出来る加圧セル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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、少なくとも下台セルと、前記下台セルを固定する下台ホルダーと、前記下台セルと接触している上台セルと、前記上台セル及び前記下台ホルダーと接触している上台ホルダーを備えた赤外分光分析を行うための赤外分光分析用加圧セルであって、前記上台セルと下台セルの一方が表面に複数の柱状の試料保持部を有することを特徴とする赤外分光分析用加圧セルである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記下台ホルダーが、可動機構を持つ複数の筒状の上台下台セル固定部を有することを特徴とする請求項１記載の赤外分光分析用加圧セルである。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記下台セルと上台セルが赤外透過材料からなる赤外線透過部を備えることを特徴とする請求項１記載の赤外分光分析用加圧セルである。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、一方が表面に複数の柱状の試料保持部を有する上台セル、下台セル間に分析試料を配置する工程と、前記分析試料を挟んだ上台セルと下台セルを上台ホルダー及び下台ホルダーに固定し、前記上台セルと前記下台セルに圧力を印加し、分析試料を圧延する工程と、前記上台セルと前記下台セルを接触面に対し平行に移動する工程とを順に備えることを特徴とする赤外分析用の分析試料の作製方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明において、複数の柱状の試料保持部を表面に有する上台セルもしくは下台セルを用いることにより、試料作製のため上台セルと下台セルを用いて試料を圧延する際に、試料の大半を柱状の試料保持部を備える上台セルもしくは下台セルに付着させることが可能となるため、分析試料のロスをなくすことができる。
【００１４】
本発明において、可動機構を持つ複数の筒状の上台下台セル固定部を有する下台ホルダーを用いることにより、分析試料を圧延後に上台セルを下台セルに対して平行に取り外すことが出来るため、下台セルで得られた試料の大半を下台セルのみに付着される効果をより高めることが可能となり、分析試料のロスをなくすことができる。
【００１５】
よって本発明の赤外分光分析用加圧セルを用いることにより、前処理として微小試料を圧延する時に試料のロスを大幅に軽減できる。このため、顕微赤外分光分析が必要とされる様な微小試料に対しても貴重な分析試料をロスすることなく適切な厚みに調整することができるようになり、良好な赤外吸収スペクトルを得ることができると同時に、サンプル調整に失敗することによる再作業を無くすことができ、分析時間及び解析時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の赤外分光分析用加圧セル一式の構成の一例を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の赤外分光分析用加圧セルの下台セル２の（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。
【図３】図３は本発明の赤外分光分析用加圧セルの上台セル１の（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。
【図４】図４は本発明の赤外分光分析用加圧セル下台ホルダー４の構成の一例を示す（ａ）上面図及び（ｂ）斜視図である。
【図５】図５は本発明の赤外分光分析用加圧セルを用いた赤外分析用の分析試料の作製方法の説明図である。
【図６】従来市販されている赤外分光分析用加圧セルの構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明である加圧セルを実施の形態に沿って図１〜５を参照しながら詳細に説明する。
なお図１〜５は本発明の実施例の一つである。
【００１８】
図１は本発明の赤外分光分析用加圧セル一式の構成の一例を示す側面概略図である。本発明の赤外分光分析用加圧セルは、上台セル１、下台セル２、上台ホルダー３、下台ホルダー４から構成されている。
上台ホルダー３と下台ホルダー４は、試料を挟んだ上台セル１と下台セル２に対し、圧力を加え試料を圧延する機構を有する。図１の赤外分光分析用加圧セルにあっては、外縁部にネジ機構Ｘを有し、上台ホルダー３と下台ホルダー４を締め上げることにより上台セル１と下台セル２に圧力を加えることができる。
【００１９】
上台ホルダー３と下台ホルダー４は上台セル３と下台セル２を内部に固定しながら、上台セル３と下台セル２間にある分析試料を圧延することのできる機構を有する。図１にあっては、上台ホルダー３と下台ホルダー４の外縁部にあるネジ機構によって分析試料を圧延することができるが、分析試料を圧延できる機構にあっては図１のネジ機構に限定されるものではない。
【００２０】
図２は本発明の赤外分光分析用加圧セルの下台セル２の（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。下台セルにあっては、赤外線透過部７とともに、試料を固定するための柱状の試料保持部５が設けてある。赤外透過部７を設けることにより顕微赤外分光分析において透過光を測定することが可能となる。
【００２１】
図３は本発明の赤外分光分析用加圧セルの上台セル１の（ａ）上面図及び（ｂ）側面図である。上台セル１にあっては、赤外線透過部７を備える。本発明にあっては、上台セル１と下台セル２の少なくとも柱状の試料保持部５を備える。
【００２２】
上台セル１及び下台セル２の赤外線透過部の材質はダイヤモンド、ゲルマニウム、セレン化亜鉛などの赤外線透過材料が使用できる。特に洗浄の簡便さ、硬度、靭性の点から赤外線透過部の材質としてはダイヤモンドが好適である。
【００２３】
下台セル１の試料保持部５は形状や材質や数に特に制限はないが、好ましくは柱状でその数は４個以上であり、また試料を最適な厚みに調整する関係上、好ましくは試料保持部５の高さが０．５〜５μｍ、赤外分光分析の分析能力上、試料保持部５の柱状突起物同士の間隔は５〜５０μｍであることが好ましい。なお、試料保持部５はドライエッチング等の公知の方法により形成することができる。
【００２４】
図４は本発明の赤外分光分析用加圧セル下台ホルダー４の構成の一例を示す（ａ）上面図及び（ｂ）斜視図である。下台ホルダー４にあっては上台セル１と下台セル２を固定するための上台下台セル固定部６とともに、下台セル２を固定するための下台セル固定部８が設けてある。
【００２５】
下台ホルダー４において下台セルは、下台セル固定部８と上台下台セル固定部６によって形成される内側の領域に設置され、固定される。下台ホルダー４において上台セルは上台下台セル固定部６によって形成される内側の領域に固定される。このとき、上台セルは下台セルと分析試料を挟んで固定される。
【００２６】
下台ホルダー４の上台下台セル固定部６は、高さが上台セル１と下台セル２を重ね合わせた厚み以下なら特に制限はないが、好ましくは直径が１〜５ｍｍ、且つ上台セル１と下台セル２を重ねあわせた厚みの３／５〜５／６であることが好ましい。また上台下台セル固定部６の数は３個以上あれば特に制限はない。
【００２７】
下台ホルダー４に設けられる上台下台セル固定部６は上台セルを平行にスライドさせるために可動機構を有することが好ましい。上台下台セル固定部６が可動機構を備えることにより、下台ホルダーと上台ホルダーによって上台セルと下台セル間の分析試料を圧延した後の上台セルと下台セルの取り外しの際に、上台セルを下台セルに対し平行に移動させることができる。
【００２８】
このとき、上台下台セル固定部６の可動範囲は下台ホルダー４内であれば特に制限はないが、上台セル１を平行に容易に取り出せればよいので、好ましくは上台セル１の直径の１／３〜１／２である。また、上台下台セル固定部６はすべてが可動機構を有する必要はなく、少なくとも１つが可動機構を有せばよい。
【００２９】
下台ホルダー４の下台セル固定部８は、高さが下台セル２の厚み以下なら大きさに特に制限はないが、好ましくは直径が１〜５ｍｍ、下台セル２の厚みの１／２〜３／４である。また下台セル固定部８の数は３個以上あれば特に制限はない。
【００３０】
上台セル１及び下台セル２自体の形状、大きさは特に制限はないが、好ましくは円板状が好ましく、このとき直径は１〜２０ｍｍ、厚さ０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
【００３１】
上台ホルダー３自体の形状、大きさは特に制限はないが、好ましくは円板状が好ましく、このとき直径は３０〜８０ｍｍ、高さ２〜１２ｍｍであることが好ましい。
【００３２】
下台ホルダー４自体の形状、大きさは特に制限はないが、好ましくは縦４５〜９５ｍｍ、横４５〜９５ｍｍ、高さ１〜１１ｍｍであることが好ましい。
【００３３】
図５に本発明の赤外分光分析用加圧セルを用いた赤外分析用の分析試料の作製方法の説明図を示した。分析試料９は上台セル１と下台セル２の間に配置され、下台ホルダー（図示せず）に固定される（図５（ａ））。次に、上台ホルダー（図示せず）を下台ホルダーと固定することにより、上台セル１と下台セル２の圧力を印加し分析試料９を圧延する（図５（ｂ））。圧延後上台ホルダーを下台ホルダーから外し、上台セル１を下台セル２に対し平行に移動（スライド）させる（図５（ｃ））。上台セル１と下台セル２を接触面に対し平行に移動させることにより、分析試料９は試料保持部５のある下台セルに固定される。
【実施例】
【００３４】
上記の発明について具体的な実施例を以下に示すが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３５】
本発明の赤外分光分析用加圧セルとして、上台セル１は全体の大きさが直径１５ｍｍ、厚み２ｍｍの円盤状で赤外線透過部に２ｍｍ角、厚さ０．５ｍｍのダイヤモンド板を使用したものを用意した。
【００３６】
下台セル２は、全体の大きさが直径１５ｍｍ、厚み２ｍｍの円盤状で赤外線透過部に２ｍｍ角のダイヤモンドを使用したものをベースとし、赤外線透過部に直径２μｍ、高さ３μｍの試料保持部５の円柱状突起物を３０μｍ間隔に縦５個×横５個の合計２５個設けたものを用意した。前記ダイヤモンド板への試料保持部の形成は、詳細は省略するが、通常のマグネトロンスパッタ装置を用いてダイヤモンド板にステンレス鋼ＳＵＳ３０４の薄膜を３μｍの厚さで形成し、通常のフォトリソグラフィー技術を用いて所望のパターンを有するエッチングマスクをＳＵＳ３０４薄膜上に形成し、反応性リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）法により、直径２μｍ、高さ３μｍの円柱状の試料保持部を３０μｍ間隔に縦５個×横５個形成することができた。薄膜材料としてはＳＵＳ３０４のほかにもチタンなどの基板との密着力が強い材料が適している。この他にも電鋳法、その他の方法で形成することが可能であり、ここで説明した形成方法に限定するものではない。
【００３７】
上台ホルダー３は、全体の大きさが直径３５ｍｍ、高さが５ｍｍの円盤状のものを用意した。
【００３８】
下台ホルダー４は、全体の大きさが６０ｍｍ角のものをベースとし、直径２ｍｍ、高さ３ｍｍ、可動範囲１ｍｍの上台下台セル固定部６を等間隔に３個設けたもの、及び直径２ｍｍ、高さ１．３ｍｍの下台セル固定部８を等間隔に３個設けたものを用意した。
【００３９】
次に試料として３０μｍ角の大きさであるポリエチレン片を用意し、金属製ニードル若しくはプローブを装着したサンプリングハンドルを持つマイクロマニピュレータを用いて試料のサンプリングを行った後、下台セル２の試料保持部５に設置した。
【００４０】
そして上台セル１を下台セル２に重ねて試料を圧延した後、可動する上台下台固定部６の一つを外側に引き、少し押さえつけるように上台セル１だけをスライドさせて下台セル２から離した。
【００４１】
プレスしたダイヤモンドセルのうち、サンプルが付着した下台セル２を用い、顕微赤外分光分析装置（日本分光（株）製、商品名；ＦＴ／ＩＲ―６０００及びＩＲＴ−３０００）の試料ステージに設置し、顕微赤外分光分析を１００回連続して行った。
＜比較例＞
実施例と同様にサンプリングを行った後、図６に示すような試料保持部を持たないＴｈｅｒｍｏ社製Ｍｉｃｒｏ  Ｓａｍｐｌｅ  Ｐｌａｎ  ｗ／Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｗｉｎｄｏｗｓ（比較品）を用いて試料を圧延し、サンプルが付着した方のセルを用い顕微赤外分光分析を１００回連続して行い、ノイズの低減を行った。
＜評価＞
以下、実施例と比較例の結果を表１に示す。
【００４２】
【表１】
2010008398.tif 000003
【００４３】
試料が下台セルに付着した割合については◎：１％未満、○：１〜２０％未満、△：２０％以上、試料が２枚のセルに分離した割合については◎：５％未満、○：５〜５０％未満、△：５０％以上、２９００ｃｍ−１付近ピーク強度については、ベースラインからピークトップを差し引いた値が１００回測定の平均で◎：光透過率８０％以上、○：光透過率６０％〜光透過率８０％未満、△：光透過率６０％未満であることを意味する。
【００４４】
本発明の赤外分光分析用加圧セルによって、微小な試料であっても複数の柱状の突起物からなる構造体を具備した１枚のセルのみにサンプルを付着させることで、圧延による試料のロスを減らすことができるため十分なピーク強度を有する良好な赤外吸収スペクトルを得ることが出来る。そのためスペクトル解析も容易である。
【符号の説明】
【００４５】
１・・・上台セル
２・・・下台セル
３・・・上台ホルダー
４・・・下台ホルダー
５・・・試料保持部
６・・・上台下台セル固定部
７・・・赤外線透過部
８・・・下台セル固定部
Ｘ・・・ネジ機構
９・・・分析試料
２０・・・セル板
２１・・・ダイヤモンド部
２２・・・分析試料
２３・・・ネジ
【図１】
2010008398.tif 000004
【図２】
2010008398.tif 000005
【図３】
2010008398.tif 000006
【図４】
2010008398.tif 000007
【図５】
2010008398.tif 000008
【図６】
2010008398.tif 000009