JP2005106688A - レーザーアブレーション装置及びレーザーアブレーション方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができるレーザーアブレーション装置、レーザーアブレーション方法、試料分析装置、試料分析方法、及び、電子部品の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明のレーザーアブレーション装置１０には、試料１５が内部に配される試料セル１１と、試料１５にレーザ光Ｌを照射してレーザーアブレートする投光器１２と、試料セル１１にキャリアガスを供給するための導入路（Ｐ１，Ｐ２）と、試料セルに接続された導出部１９とが設けられている。導出部１９は、レーザーアブレートされた試料を試料セル１１から導出する第１の導出路（Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５）と、試料セル１１内の気体を系外に排出する排出器１８を有する第２の導出路（Ｐ３，Ｐ８）とを有している。
【選択図】 図４

Description

本発明は、レーザーアブレーション装置、レーザーアブレーション方法、試料分析装置、試料分析方法、及び、電子部品の製造方法に関するものである。

従来、試料の定性、定量分析に、レーザーアブレーションＩＣＰ質量分析（ＬＡ−ＩＣＰ―ＭＳ）及びレーザーアブレーションＩＣＰ発光分析（ＬＡ−ＩＣＰ―ＡＥＳ）等が利用に供されている。これらの分析を実現する試料分析装置の前段には、レーザーアブレーション装置が設けられている。レーザーアブレーション装置は、試料セル内に配された試料にレーザ光を照射することで気化又は微粒化し、この状態の試料をキャリアガスとともに後段のＩＣＰ−ＭＳ部等の分析装置に導入するものである。そして、このような装置に関する開発が盛んに進められている（下記特許文献１，２等）。

図１０を参照して、従来のレーザーアブレーション装置の一例を説明する。同図に示すレーザーアブレーション装置１００は、内部に試料１０２が配される試料セル１０１と、レーザ光を試料１０２に照射するレーザユニット１１０とを備えている。また、レーザーアブレーション装置１００には、配管Ｐ１〜Ｐ７及び電磁バルブＶ１〜Ｖ３が設けられている。配管Ｐ１からはキャリアガスが導入され、配管Ｐ５は後段の分析装置にレーザーアブレートされた試料を導出するように構成されている。

そして、レーザーアブレーションを実行するにあたっては、電磁バルブＶ１〜Ｖ３を制御して、配管Ｐ４，Ｐ７を閉じる一方、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５のルートを設定する。これにより、レーザーアブレートされた試料をキャリアガスとともに後段のＩＣＰ−ＭＳ部等の分析装置に供給することができる。

次に、試料セル１０１内に、試料を設置又は交換する場合の作業について説明する。この作業を実施する場合は、まず、配管Ｐ２，Ｐ６を閉じ、配管Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５のルートを設定する。このようなルートを設定する目的は、試料交換時に試料セル１０１が大気に曝されるため、試料セル１０１と後段の分析装置との経路を遮断して、分析装置内に大気成分が混入するのを防ぐことにある。

試料を設置した後、配管Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を閉じ、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ７のルートを設定する。そして、配管Ｐ１からキャリアガスを導入し、試料セル１０１内の大気をキャリアガスで置換する。その後、再び配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５のルートを設定し、レーザーアブレーションを開始する。

以上の手順を踏むと、試料交換時にも分析装置を停止する必要が無くなり、連続的に分析を続けることが可能となる。
特開平８−３５９３２号公報 特開平１１−２０１９４５号公報

しかしながら、従来のレーザーアブレーション装置には、次のような問題がある。すなわち、試料設置時に試料セル内が大気に曝されるため、上記のようにキャリアガスによって試料セル内を置換する処理を施しても、大気由来の成分が試料セル又は配管内に僅かながら残存してしまう。そして、このように残存した大気成分の影響によって、質量分析等におけるバックグラウンド強度が不意に増大してしまい、分析精度や感度の低下がもたらされていた。

また、試料は試料セルに設置される前に大気に曝されているため、試料そのものに既に大気由来の成分が吸着又は吸蔵されていることが多い。そして、この大気由来の成分は、試料セル内で徐々に試料から放出されるため、バックグラウンド強度の経時変化を引き起こしてしまう。バックグラウンド強度が安定するまでには長時間（例えば２〜４時間）を要するため、結果として、分析作業を即座に開始できないという事態が生じていた。

本発明の課題は、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができるレーザーアブレーション装置、レーザーアブレーション方法、試料分析装置、試料分析方法、及び、電子部品の製造方法を提供することにある。

（１）本発明のレーザーアブレーション装置は、試料が内部に配される試料セルと、試料セルに配された試料にレーザ光を照射し、試料をレーザーアブレートする投光器と、試料セルにキャリアガスを供給するための導入路と、試料セルに接続された導出部とを備える。そして、上記導出部は、レーザーアブレートされた試料を試料セルから導出する第１の導出路と、試料セル内の気体を系外に排出する排出器を有する第２の導出路とを備えている。

このレーザーアブレーション装置では、試料セルに試料を配した後、まず、排出器により第２の導出路を通じて試料セル内の気体を系外に排出する。その後、投光器によりレーザーアブレートした試料を、第１の導出路を通じて例えば後段の分析装置等に導出する。そして、上記の排出処理により、試料セル内に存在していた大気由来の成分や、試料に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。

また、本発明のレーザーアブレーション装置において、上記第１の導出路と上記第２の導出路とを切り換える弁を備えることが好ましい。この場合、弁を制御することで、試料セル内の気体を系外に排出するモードと、レーザーアブレートした試料を後段の分析装置等に導出するモードとを容易に切り換えることができる。

（２）本発明の試料分析装置は、試料をレーザーアブレートするレーザーアブレーション装置と、レーザーアブレートされた試料を分析する分析部と、を備え、レーザーアブレーション装置は、試料が内部に配される試料セルと、試料セルに配された試料にレーザ光を照射し、試料をレーザーアブレートする投光器と、試料セルにキャリアガスを供給するための導入路と、試料セルに接続された導出部と、を有し、導出部は、レーザーアブレートされた試料を試料セルから分析部に導出する第１の導出路と、試料セル内の気体を系外に排出する排出器を有する第２の導出路とを備えるものである。

この試料分析装置では、レーザーアブレーション装置の試料セルに試料を配した後、まず、排出器により第２の導出路を通じて試料セル内の気体を系外に排出する。その後、投光器によりレーザーアブレートした試料を、第１の導出路を通じて後段の分析部に導出する。そして、上記の排出処理により、試料セル内に存在していた大気由来の成分や、試料に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。このため、試料の分析を早期に開始できるとともに、高精度で行うことができる。

また、上記の分析部は、ＩＣＰ発光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置、又はファーネス原子吸光分析装置とすることができる。

（３）本発明のレーザーアブレーション方法は、試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、この排出を行った後に、試料セル内にキャリアガスを供給しながら試料をレーザーアブレートするステップとを含むものである。

このレーザーアブレーション方法によれば、排出処理により、試料セル内に存在していた大気由来の成分や、試料に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。

（４）本発明の試料分析方法は、試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、この排出を行った後に、試料セル内にキャリアガスを供給しながら試料をレーザーアブレートするステップと、レーザーアブレートされた試料を分析するステップとを含むものである。

この試料分析方法によれば、排出処理により、試料セル内に存在していた大気由来の成分や、試料に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。このため、試料の分析を早期に開始できるとともに、高精度で行うことができる。

また、本発明の試料分析方法において、上記の気体の排出は、第２の導出路を通じて行い、この排出を行った後に、その第２の導出路を第１の導出路に切り換えるステップを更に有し、該第１の導出路を通じて、レーザーアブレートされた試料を、上記分析が行われる分析部に供給するようにしてもよい。

更に、上記の分析は、ＩＣＰ発光分析、ＩＣＰ質量分析、又はファーネス原子吸光分析とすることができる。また、ポンプを用いて上記排出を行うようにしてもよい。

（５）本発明の電子部品の製造方法は、試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、この排出を行った後に、試料セル内にキャリアガスを供給しながら試料をレーザーアブレートするステップと、レーザーアブレートされた試料の組成を分析するステップと、組成が所定の基準に適合する試料のみに基づいて、電子部品を形成するステップとを含むものである。

この電子部品の製造方法によれば、排出処理により、試料セル内に存在していた大気由来の成分や、試料に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。このため、試料の組成の分析を早期に開始でき且つ高精度で行うことができ、結果として、電子部品の生産効率が向上するとともに信頼性の高い電子部品を得ることができる。

本発明に係るレーザーアブレーション装置、レーザーアブレーション方法、試料分析装置、試料分析方法、及び、電子部品の製造方法によれば、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。

［第１実施形態］
まず、図１を参照して、本実施形態のレーザーアブレーション装置を説明する。レーザーアブレーション装置１０は、内部に試料１５が配される試料セル１１と、レーザ光Ｌを試料１５に照射しレーザーアブレートするレーザユニット（投光器）１２とを備えている。試料セル１１には、レーザ光Ｌを透過させるガラス窓１４、及び、試料１５を内部に設置するための開放自在の蓋（図示略）が設けられている。レーザユニット１２には、例えばＮｄ−ＹＡＧレーザ等が搭載される。

また、レーザーアブレーション装置１０には、配管Ｐ１〜Ｐ８及び電磁バルブＶ１〜Ｖ３が設けられている。各配管Ｐ１〜Ｐ８は、例えばタイゴンチューブによって形成される。各電磁バルブＶ１〜Ｖ３は接続された配管の開閉を制御するものであり、電磁バルブＶ１，Ｖ２はいわゆる三方弁であり、電磁バルブＶ３は四方弁となっている。

配管Ｐ１と配管Ｐ２との間には電磁バルブＶ１が設けられ、配管Ｐ２は試料セル１１に連通されている。電磁バルブＶ１には配管Ｐ４も接続され、この配管Ｐ４の他端は電磁バルブＶ２を介して配管Ｐ５に接続されている。電磁バルブＶ２には配管Ｐ６が接続されており、配管Ｐ６の他端は電磁バルブＶ３に接続されている。電磁バルブＶ３には、更に配管Ｐ３，Ｐ７，Ｐ８が接続されている。配管Ｐ３は、試料セル１１に連通されている。また、配管Ｐ８の途中には、排出器としてのロータリポンプ１８が設けられている。

配管Ｐ１，Ｐ２によって、試料セル１１にアルゴンガス等のキャリアガスを供給するための導入路が構成されている。配管Ｐ５は、レーザーアブレートされて気化又は微粒化した試料を後段の分析装置（図２参照）に導入するものである。また、試料セル１１の後段には、気体をセル外部へ導出する導出部１９が接続された形になっている。

この導出部１９は、レーザーアブレートされた試料１５を試料セル１１から後段に導出する第１の導出路と、ロータリポンプ１８が配され試料セル１１内の気体を系外に排出する第２の導出路と、キャリアガスで試料セル１１を置換する際（詳しくは後述）に利用される第３の導出路とを備えている。第１の導出路は、配管Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５によって構成され、第２の導出路は、配管Ｐ３，Ｐ８によって構成され、第３の導出路は、配管Ｐ３，Ｐ７によって構成されている。また、電磁バルブＶ３は、第１の導出路、第２の導出路、及び第３の導出路を切り換える弁である。

以上が本実施形態のレーザーアブレーション装置１０の構成である。次に、図２を参照して、このようなレーザーアブレーション装置１０を備えた試料分析装置を説明する。

図２は、本実施形態のレーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置（試料分析装置）１を模式的に示す図である。

同装置１は、上記レーザーアブレーション装置１０を備えてレーザーアブレーションを実施するＬＡ部２と、このＬＡ部２から導入された試料をプラズマでイオン化して質量分析を行うＩＣＰ−ＭＳ部（分析部；ＩＣＰ質量分析装置）３とを備えている。

ＬＡ部２は、レーザーアブレーション装置１０及びＣＣＤカメラ２１を備え、レーザユニット１２と試料セル１１との間には各種の光学機器が配されている。

レーザユニット１２から所定の波長で出射されたレーザ光は、まず、ミラー２２，２３で反射され、波長変換素子２４へ入射する。波長変換素子２４で波長を半減されたレーザ光は、波長変換素子２５で更に波長を半減される。そして、ミラー２６，２７，２８で反射された後、レンズ２９を通り、最後にビームスプリッタ３０で反射されて試料セル１１内の試料１５へと向かうようになっている。

レーザユニット１２は、例えば、波長１０６４ｎｍのＮｄ−ＹＡＧレーザを搭載している。そして、例えば、波長１０６４ｎｍのレーザ光を波長変換素子２４で波長５３２ｎｍ（２次高調波）に変換し、その後、波長変換素子２５で波長５３２ｎｍから波長２６６ｎｍ（３次高調波）に変換する。このように、レーザ光を短波長とすることにより、より多くの物質に対してアブレーションを行うことができる。

一方、ＣＣＤカメラ２１は、ビームスプリッタ３０を介して試料セル１１内に配置された試料１５を観察できるようになっており、例えば、試料１５の表面におけるレーザ光の照射位置を観察する。

レーザーアブレーション装置１０の配管Ｐ５は、電磁バルブＶ２と接続された側の他側がＩＣＰ−ＭＳ部３におけるプラズマトーチ３１の後端部に接続されている。そして、配管Ｐ１，Ｐ２によって試料セル１１内へ導入されたキャリアガスは、レーザ光の照射によってガス化又は微粉化された試料１５中の試料と共に、配管Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５を通ってＩＣＰ−ＭＳ部３へと向かうようになっている。

次に、ＩＣＰ−ＭＳ部３について説明する。

ＩＣＰ−ＭＳ部３は、配管Ｐ５からキャリアガスと共に導入された試料をイオン化するプラズマＰを発生させるプラズマトーチ３１と、このプラズマトーチ３１の先端部近傍に位置するイオン導入部３３を有する質量分析部３４とを備えている。

プラズマトーチ３１は、例えば３重管構造となっており、配管Ｐ５からキャリアガスが導入され、管３６からプラズマＰ形成用のプラズマガスが導入され、管３７からプラズマトーチ３１の壁面を冷却するためのクーラントガスが導入されるようになっている。キャリアガス、プラズマガス及びクーラントガスとしては、例えば、アルゴンガスなどを用いる。

そして、プラズマトーチ３１には、図示しない高周波電源に接続された高周波コイル３８が先端側に備えられており、この高周波コイル３８に電圧が印加されることにより、プラズマトーチ３１の先端側の内部にプラズマＰが形成される。

質量分析部３４のイオン導入部３３は、プラズマトーチ３１の先端に対向する導入孔３９を有している。そして、この導入孔３９より、プラズマＰからの光やイオンを筐体４０内に導入する。なお、導入孔３９の直径は、例えば１ｍｍ程度である。

筐体４０内は、真空ポンプ４１，４２によって、イオン導入部３３側（図２の左側）が低真空室、その奥（図２の右側）が高真空室というように、真空度が異なる２つの領域に区分けされる。そして、質量分析部３４は、筐体４０内において、プラズマＰからの光とイオンとをイオンレンズ４３で分離してイオンのみを通過させ、質量多重極部４４で特定のイオンのみを取り出して検出器４５で検出するようになっている。そして、検出器４５の検出結果に基づいて、測定試料の定量分析が行われることになる。

以上が本実施形態のレーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置１の構成である。次に、図３〜図６を参照して、本実施形態のレーザーアブレーション装置１０及びレーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置（試料分析装置）１を利用したレーザーアブレーション方法及び試料分析方法を説明する。

まず、図３を参照して、試料１５を試料セル１１内に設置する工程を説明する。この工程では、電磁バルブＶ１〜Ｖ３を制御し、配管Ｐ２，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を閉じる一方、配管Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５のルートを設定する。そして、図中の矢印で示すようにこのルートにアルゴンガス等のキャリアガスを流し続けつつ、試料セル１１の蓋を開けて試料１５を設置又は交換する。プラズマトーチ３１（図２参照）に供給されるキャリアガスの流量が変化するとプラズマＰが不安定になるが、このようにキャリアガスを流し続けることでかかる事態を回避できる。また、試料セル１１の蓋を開放することで試料セル１１内が大気に曝されるが、配管Ｐ２，Ｐ４間のルート及び配管Ｐ６，Ｐ５間のルートを閉じることで試料セル１１とＩＣＰ−ＭＳ部３（図２参照）との経路が遮断され、ＩＣＰ−ＭＳ部３内に大気成分が混入する事態を防止できる。

次に、図４に示すように、配管Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５のルートを保持してキャリアガス（黒塗り矢印を参照）を流し続けながら、電磁バルブＶ３を制御して配管Ｐ３，Ｐ８のルート（第２の導出路）を設定する。配管Ｐ６は閉じた状態のままである。そして、ロータリポンプ１８を作動させて、図中の白抜き矢印で示すように、試料セル１１内の気体をレーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置の外部に強制的に排出する。上記の試料設置工程では、試料セル１１内に大気が流入してしまうが、この排出処理によって、試料セル１１内の大気由来の成分を系外に排出できることになる。また、試料セル１１内のみならず、図中斜線で示した領域（配管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ８の内部）に残存する大気由来の成分をも排出することができる。更には、試料１５に吸着又は吸蔵された大気由来の成分をも排出することができる。

このような排出処理においては、試料セル１１の真空度を、例えば１０００Ｐａ以下とすることが好ましく、更に、１００Ｐａ以下にすることが好適である。また、配管Ｐ８の途中に設ける排出器はロータリポンプに限られず、ターボポンプ、アスピレータ、ドライ真空ポンプ、メカニカルブースターポンプ、ソープションポンプ、エゼクタポンプ、拡散ポンプ、イオンポンプ、ターボ分子ポンプ、ゲッターポンプ、クライオポンプ等の様々な公知の機器を使用することができる。これらのポンプは２つ以上連結させてもよい。

図５を参照して、後続の過程を説明する。まず、ロータリポンプ１８の動作を停止させた後、各電磁バルブＶ１〜Ｖ３を制御して、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ７のルートを設定する。つまり、第２の導出路から第３の導出路に切り換えたことになる。この際、配管Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８は閉じた状態である。そして、配管Ｐ１からキャリアガスを導入し、試料セル１１内にキャリアガスをパージする。

次に、図６に示すように、電磁バルブＶ２，Ｖ３を制御し、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５のルートを設定する。つまり、第３の導出路から第１の導出路に切り換えられたことになる。この際、配管Ｐ４，Ｐ７，Ｐ８は閉じた状態にある。そして、配管Ｐ１からキャリアガスを供給しつつ、レーザユニット１２からのレーザ光Ｌによって試料１５をレーザーアブレートする。

レーザーアブレートによりガス化又は微粉化された試料は、上記のように配管Ｐ５から後段のＩＣＰ−ＭＳ部３に導出される。そして、プラズマＰによってイオン化された試料を検出器４５で検出し、その検出結果に基づいて試料１５の定量分析を行う。

ここで、試料セル１１内に大気由来の成分が残存している場合は、バックグランド強度が不意に増加するという問題が生じる。例えば、大気由来の成分として質量数１３の炭素成分及び質量数１６の酸素成分が試料セル１１内に残存している場合、これらは質量数２９のケイ素のバックグラウンドとなってしまう。その結果として、試料中に含まれるケイ素の量を適切にカウントすることができない。

これに対して、本実施形態では次のような利点を有する。すなわち、ロータリポンプ１８による排出処理により、試料セル１１内に存在していた大気由来の成分や、試料１５に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。このため、試料の分析を早期に開始できるとともに、高精度で行うことができる。

また、本実施形態のレーザーアブレーション装置１０には、上記第１の導出路と上記第２の導出路とを切り換える電磁バルブＶ３が備えられている。このため、電磁バルブＶ３を制御するだけで、試料セル１１内の気体を系外に排出するモードと、レーザーアブレートした試料を後段のＩＣＰ−ＭＳ部３に導出するモードとを容易に切り換えることができる。

尚、ここではＩＣＰ質量分析を例に説明したが、ＩＣＰ発光分析及びファーネス原子吸光分析においても同様の効果を得ることができる。これらの場合、分析部を、ＩＣＰ−ＭＳ部（ＩＣＰ質量分析装置）に代えてＩＣＰ発光分析装置又はファーネス原子吸光分析装置とする。

［第２実施形態］
次に、図７を参照して、本発明に係るレーザーアブレーション装置の第２実施形態を説明する。本実施形態のレーザーアブレーション装置１０が第１実施形態と異なるのは、試料セル１１の後段に接続された導出部１９の構成にある。

本実施形態では、配管Ｐ７が設けられておらず、電磁バルブＶ３は配管Ｐ３，Ｐ６，Ｐ８の開閉を制御する三方弁となっている。そして、電磁バルブＶ３を制御することで、配管Ｐ３，Ｐ８によって構成されるルート（第２の導出路）と、配管Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５によって構成されるルート（第１の導出路）とが切り換えられる。また、配管Ｐ３，Ｐ８で構成される第２の導出路は、試料セル１１内をパージする際にも使用される。すなわち、第２の導出路は、第１実施形態でいう第３の導出路の役割を兼ねている。

本実施形態のレーザーアブレーション装置及びこれを備えた試料分析装置によれば、第１実施形態で得られる効果に加えて、次の効果が得られる。すなわち、第２の導出路（配管Ｐ３，Ｐ８）で気体を排出した後にキャリアガスをパージするにあたって、導出路を切り換えることなくそのままキャリアガスを導入することができるため、一連の制御が容易になる。また、配管の数を減少できるという利点もある。

［電子部品］
次に、本発明に係る電子部品の製造方法の好適な実施形態を説明する。図８は、電子部品の一例であるチップコンデンサ５０を示す断面図である。チップコンデンサ５０は、複数のセラミックス層５１ａ〜５１ｅと、これらの間に配されたニッケル、銀、又はパラジウム等からなる内部電極５２ａ〜５２ｄと、セラミックス層５１ａ〜５１ｅの積層体の両端部に取り付けられた一対の端子電極５３ａ，５３ｂとから主として構成されている。本実施形態の電子部品の製造方法では、各セラミックス層５１ａ〜５１ｅの製造過程で上記のレーザーアブレーション方法及び試料分析方法を適用する。

以下、図９を参照して、チップコンデンサ５０の製造方法を説明する。

図９は、チップコンデンサ５０の製造過程の途中までを示すフローチャートである。まず、ステップ１０１（以下、ステップを「Ｓ」と略す）において、主原料の準備をする。そして、主原料を受入れた後に、上記の分析を実施する。ここでは、第１実施形態のレーザーアブレーション装置を使用する場合を説明する。

具体的には、受入れた主原料の一部を試料セル１１内にセットする。この際の流れを、図３〜６を参照して説明する。まず、図３に示すように、試料を試料セル１１にセットするにあたっては、レーザーアブレーション装置１０の配管Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５のルートにキャリアガスを流し続ける。

主原料を試料セル１１内にセットして蓋を閉じた後、図４に示すように、配管Ｐ１，Ｐ４，Ｐ５のルートを保持してキャリアガス（黒塗り矢印を参照）を流し続けながら、配管Ｐ３，Ｐ８のルート（第２の導出路）を設定する。そして、ロータリポンプ１８によって、試料セル１１内の気体をレーザーアブレーション質量分析装置の外部に強制的に排出する。この排出処理により、試料セル１１及び配管Ｐ２，Ｐ３，Ｐ８内の大気由来の成分、並びに、試料（主原料）に吸着又は吸蔵された大気由来の成分を系外に排出することができる。

次に、図５に示すように、ロータリポンプ１８の動作を停止させた後、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ７のルート（第３の導出路）を設定する。そして、配管Ｐ１からキャリアガスを導入し、試料セル１１内にキャリアガスをパージする。

次に、図６に示すように、配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６，Ｐ５のルート（第１の導出路）を設定する。そして、配管Ｐ１からキャリアガスを供給しつつ、レーザユニット１２からのレーザ光Ｌによって試料（主原料）をレーザーアブレートする。

レーザーアブレートによりガス化又は微粉化された試料（主原料）は、配管Ｐ５から後段のＩＣＰ−ＭＳ部３に導出される。そして、プラズマＰによってイオン化された試料を検出器４５で検出し、その検出結果に基づいて試料の定量分析が行われる。

ここで、本実施形態の製造方法では、上記のロータリポンプ１８による排出処理により、試料セル１１内に存在していた大気由来の成分や、試料（主原料）に吸着又は吸蔵されていた大気由来の成分等を強制的に系外に排出することができるため、大気由来のバックグラウンド強度を短時間で低下させ且つ安定させることができる。このため、試料の組成の分析を早期に開始できることによりチップコンデンサ５０の生産効率が向上するとともに、組成分析を高精度で行えることから製品の信頼性が向上する。

次に、分析された組成が所定の基準に適合するか否かを判定する処理を行う。適合した場合は、その主原料を使用して以降のステップを経ることになる。一方、組成が基準に不適合の場合は、以下の処理を行う。まず、不純物が混入していることにより組成が不適合になっている場合は、組成が基準内になるまで主原料を希釈したり、廃棄して別途原料を入手したりする処理等が行われる。一方、主原料に含まれる各元素の濃度比が所望の範囲外のために組成が不適合になっている場合は、組成が基準内になるまで濃度比を調整したり、或いは、廃棄して別途原料を入手したりする処理等が行われる。

このように、本実施形態では、組成が所定基準に適合するもののみに基づいてチップコンデンサ５０を形成するため、該チップコンデンサ５０の組成の精度は極めて高いものとなる。

尚、図９のフローチャート中、Ｓ１０１のようにブロックを二重線で描いたステップが複数ある（Ｓ１０１，１０２，１０５，１０６，１０８，２０１，２０２，２０５）。これらの各ステップでは、Ｓ１０１と同様の処理が実施される。

続いて、Ｓ１０２に進み、組成が適合した主原料のみを混合し、それを粉砕する。そして、粉砕を終えた後にその一部を抽出し、Ｓ１０１と同様の処理により組成比を分析する。これにより、本工程で生じた成分比のずれをチェックしたり、混入した不純物量をチェックしたりすることができ、該チップコンデンサ５０の組成精度を更に向上させることができる。

続いて、原料を仮焼成した後に（Ｓ１０３）、これを粉砕し（Ｓ１０４）、主原料粉を完成させる（Ｓ１０５）。この段階で、上記と同様に組成をチェックする。

一方、Ｓ２０１〜Ｓ２０５に示すように、副原料粉についても主原料粉と同様の過程を経ることで組成精度の高いものを得ることができる。

次に、Ｓ１０６において主原料粉と副原料粉を混合し、その混合物の一部を抽出して上記分析を実施する。そして、組成が適合したものに対して仮焼成を施し（Ｓ１０７）、次いでこれを粉砕してスラリーを得る（Ｓ１０８）。次いで、このスラリーの一部を抽出して上記分析を実施し、組成が適合したものに基づいてグリーンシートを作製する（Ｓ１０９）。

グリーンシートを作製した後、内部電極の印刷工程、各シートの積層工程、脱脂工程、焼成工程、端子電極の取付工程等という公知のステップを経ることにより、図８に示すチップコンデンサ５０が完成する。

以上のようにして得られたチップコンデンサ５０は、その組成が所定基準に適合するもののみに基づいて形成されているため、最終的に得られた製品の組成精度は極めて高いものとなっている。尚、図９の二重線で示したステップ全てにおいて上記分析を実施する例を説明したが、少なくとも一つのステップで実施すればよい。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の試料分析方法を利用した電子部品の製造方法は、チップコンデンサの製造に限られず、フェライトコア製品、圧電素子等の各種の電子部品に適用することができる。例えばフェライトコア製品は、１）原料の準備、２）調合、３）混合及び粉砕、４）乾燥、５）造粒、６）成形、７）脱脂、８）焼成といったステップを経て作製されるのが一般的である。そして、１），３），５）等のステップにおいて、試料を抽出し、その組成が基準に適合する場合にのみ後続のステップに進むようにすることが好ましい。

本発明に係るレーザーアブレーション装置の第１実施形態を示す図である。 図１に示したレーザーアブレーション装置を備えたレーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置（試料分析装置）を示す図である。 レーザーアブレーション装置において試料を試料セル内に設置する過程を示す図である。 レーザーアブレーション装置において試料セル内の気体を排出する過程を示す図である。 レーザーアブレーション装置において試料セル内にキャリアガスをパージする過程を示す図である。 レーザーアブレーション装置において試料をレーザーアブレートする過程を示す図である。 本発明に係るレーザーアブレーション装置の第２実施形態を示す図である。 本発明に係る電子部品の製造方法の一実施形態により得られるチップコンデンサを示す断面図である。 本発明に係る電子部品の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。 従来のレーザーアブレーション装置を示す図である。

符号の説明

１…レーザーアブレーションＩＣＰ質量分析装置、２…ＬＡ部、３部ＩＣＰ−ＭＳ部（分析部）、１０…レーザーアブレーション装置、１１…試料セル、１２…レーザユニット（投光器）、１５…試料、１８…ロータリポンプ（排出器）、１９…導出部、２１…ＣＣＤカメラ、３１…プラズマトーチ、３４…質量分析部、４５…検出器、５０…チップコンデンサ（電子部品）、５１ａ〜５１ｅ…セラミックス層、５２ａ〜５２ｄ…内部電極、５３ａ，５３ｂ…端子電極、Ｐ１〜Ｐ８…配管、Ｖ１〜Ｖ３…電磁バルブ。

Claims (10)

1. 試料が内部に配される試料セルと、
   前記試料セルに配された前記試料にレーザ光を照射し、前記試料をレーザーアブレートする投光器と、
   前記試料セルにキャリアガスを供給するための導入路と、
   前記試料セルに接続された導出部と、を備え、
   前記導出部は、
   前記レーザーアブレートされた前記試料を前記試料セルから導出する第１の導出路と、
   前記試料セル内の気体を系外に排出する排出器を有する第２の導出路と
   を備えることを特徴とするレーザーアブレーション装置。
2. 前記第１の導出路と前記第２の導出路とを切り換える弁を備えることを特徴とする請求項１記載のレーザーアブレーション装置。
3. 試料をレーザーアブレートするレーザーアブレーション装置と、前記レーザーアブレートされた前記試料を分析する分析部と、を備え、
   前記レーザーアブレーション装置は、
   前記試料が内部に配される試料セルと、
   前記試料セルに配された前記試料にレーザ光を照射し、前記試料を前記レーザーアブレートする投光器と、
   前記試料セルにキャリアガスを供給するための導入路と、
   前記試料セルに接続された導出部と、を有し、
   前記導出部は、
   前記レーザーアブレートされた前記試料を前記試料セルから前記分析部に導出する第１の導出路と、
   前記試料セル内の気体を系外に排出する排出器を有する第２の導出路と
   を備えることを特徴とする試料分析装置。
4. 前記分析部は、ＩＣＰ発光分析装置、ＩＣＰ質量分析装置、又はファーネス原子吸光分析装置であることを特徴とする請求項３記載の試料分析装置。
5. 試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、
   前記排出を行った後に、前記試料セル内にキャリアガスを供給しながら前記試料をレーザーアブレートするステップと
   を含むことを特徴とするレーザーアブレーション方法。
6. 試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、
   前記排出を行った後に、前記試料セル内にキャリアガスを供給しながら前記試料をレーザーアブレートするステップと、
   前記レーザーアブレートされた前記試料を分析するステップと
   を含むことを特徴とする試料分析方法。
7. 前記気体の排出は、第２の導出路を通じて行い、
   前記排出を行った後に、前記第２の導出路を第１の導出路に切り換えるステップを更に有し、
   前記第１の導出路を通じて、前記レーザーアブレートされた前記試料を、前記分析が行われる分析部に供給することを特徴とする請求項６記載の試料分析方法。
8. 前記分析は、ＩＣＰ発光分析、ＩＣＰ質量分析、又はファーネス原子吸光分析であることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の試料分析方法。
9. ポンプによって前記排出を行うことを特徴とする請求項６〜請求項８のうち何れか一項記載の試料分析方法。
10. 試料が配された試料セル内の気体を排出するステップと、
    前記排出を行った後に、前記試料セル内にキャリアガスを供給しながら前記試料をレーザーアブレートするステップと、
    前記レーザーアブレートされた前記試料の組成を分析するステップと、
    前記組成が所定の基準に適合する前記試料のみに基づいて、電子部品を形成するステップと
    を含むことを特徴とする電子部品の製造方法。
    

Images