(57)【要約】【課題】簡単且つ高精度に、破壊強度試験用の試験片を製造できる半導体試験片の製造方法を提供する。【解決手段】１方向に延伸する形成面（１４，４４）と、形成面（１４，４４）の延伸方向の一端に形成され、半導体材料（３，５）に押し込み可能な先端部（１１，４１）とを有する圧子（１，４）を、先端部（１１，４１）から、形成面（１４，４４）の延伸方向に沿う方向に、半導体材料（３，５）に押し込むことにより、半導体材料（３，５）の形成面（１４，４４）に対応する面を表面として有する破壊強度試験用の試験片を作製する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１方向に延伸する形成面と、前記形成面の延伸方向の一端に形成され、半導体材料に押し込み可能な先端部とを有する圧子を、前記先端部から、前記形成面の延伸方向に沿う方向に、前記半導体材料に押し込むことにより、前記半導体材料の前記形成面に対応する面を表面として有する破壊強度試験用の試験片を作製することを特徴とする半導体試験片の製造方法。
【請求項２】
前記圧子は、頂部において開口し、前記頂部から底面に向く方向に延伸する柱状の孔部を有する錐体状であり、
前記孔部の前記頂部における開口端が前記先端部として機能し、前記孔部の側面が前記形成面として機能することを特徴とする請求項１に記載の半導体試験片の製造方法。
【請求項３】
前記孔部は、深さ方向の寸法が１００ｎｍ〜１μｍ、断面の縦横方向の寸法がそれぞれ１０ｎｍ〜２００ｎｍである四角柱状であることを特徴とする請求項２に記載の半導体試験片の製造方法。
【請求項４】
前記先端部は、前記形成面と、前記形成面に対して鋭角を有するように形成された傾斜面との交線に沿って形成され、
前記圧子の押し込み方向に沿う回転軸について、初回に前記圧子を前記半導体材料に押し込む角度から９０°の整数倍の角度となるように、前記圧子を前記半導体材料に対して相対的に回転させる工程と、回転された前記圧子を前記半導体材料に押し込む工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体試験片の製造方法。
【請求項５】
前記回転させる工程は、前記試験片の設計に応じて、前記圧子を前記回転軸に直交する方向に移動することを特徴とする請求項４に記載の半導体試験片の製造方法。
【請求項６】
１方向に延伸する形成面と、前記形成面の延伸方向の一端に形成され、半導体材料に押し込み可能な先端部とを有する圧子を備え、
前記圧子を、前記先端部から、前記形成面の延伸方向に沿う方向に、前記半導体材料に押し込むことにより、前記半導体材料の前記形成面に対応する面を表面として有する破壊強度試験用の試験片を作製することを特徴とする半導体試験片の製造装置。
【請求項７】
前記圧子は、頂部において開口し、前記頂部から底面に向く方向に延伸する柱状の孔部を有する錐体状であり、
前記孔部の前記頂部における開口端が前記先端部として機能し、前記孔部の側面が前記形成面として機能することを特徴とする請求項６に記載の半導体試験片の製造装置。
【請求項８】
前記先端部は、前記形成面と、前記形成面に対して鋭角を有するように形成された傾斜面との交線に沿って形成され、
前記圧子の押し込み方向に沿う回転軸について、初回に前記圧子を前記半導体材料に押し込む角度から９０°の整数倍の角度となるように、前記圧子を前記半導体材料に対して相対的に回転させ、前記半導体材料に押し込むことを特徴とする請求項６に記載の半導体試験片の製造装置。
【請求項９】
前記圧子を前記半導体材料に押し込むナノインデンター装置を更に備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の半導体試験片の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体材料の破壊強度を試験するための半導体試験片の製造方法及び半導体試験片の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体材料に圧子を押し込むことにより、半導体材料の超微小硬度を試験する試験装置が知られている（特許文献１参照）。また、半導体材料から試験片を作製し、試験片に力を加えることにより半導体材料の破壊強度を試験する方法が提案されている（非特許文献１参照）。このような試験片は、半導体ウェハに対してエッチング、ダイシング等をすることにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２２２８３号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】泉聡志等、「ＩＣＰエッチングダメージが単結晶シリコンのぜい性破壊強度に及ぼす影響（Influence of ICP Etching Damage on the Brittle-Fracture Strength of Single-Crystal Silicon）」、材料、日本材料学会、第５６巻、第１０号、２００７年１０月、ｐ．９２０〜９２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、エッチング、ダイシングより形成された試験片は、エッチングによるスキャロップ、ダイシングによる断面粗さ等が発生する恐れがある。このような試験片を用いた破壊強度試験は、スキャロップ、断面粗さ等が結果に影響を及ぼし、正確な半導体材料の破壊強度が得られない恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上記問題点を鑑み、簡単且つ高精度に、破壊強度試験用の試験片を製造できる半導体試験片の製造方法及び半導体試験片の製造装置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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、１方向に延伸する形成面と、形成面の延伸方向の一端に形成され、半導体材料に押し込み可能な先端部とを有する圧子を、先端部から、形成面の延伸方向に沿う方向に、半導体材料に押し込むことにより、半導体材料の形成面に対応する面を表面として有する破壊強度試験用の試験片を作製する半導体試験片の製造方法であることを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の態様に係る半導体試験片の製造方法は、本発明の第１の態様に係る半導体試験片の製造方法において、圧子は、頂部において開口し、頂部から底面に向く方向に延伸する柱状の孔部を有する錐体状であり、孔部の頂部における開口端が先端部として機能し、孔部の側面が形成面として機能することを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の態様に係る半導体試験片の製造方法は、本発明の第２の態様に係る半導体試験片の製造方法において、孔部は、深さ方向の寸法が１００ｎｍ〜１μｍ、断面の縦横方向の寸法がそれぞれ１０ｎｍ〜２００ｎｍである四角柱状であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の態様に係る半導体試験片の製造方法は、本発明の第１の態様に係る半導体試験片の製造方法において、先端部は、形成面と、形成面に対して鋭角を有するように形成された傾斜面との交線に沿って形成され、圧子の押し込み方向に沿う回転軸について、初回に圧子を半導体材料に押し込む角度から９０°の整数倍の角度となるように、圧子を半導体材料に対して相対的に回転させる工程と、回転された圧子を半導体材料に押し込む工程とを含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明の第５の態様に係る半導体試験片の製造方法は、本発明の第４の態様に係る半導体試験片の製造方法において、回転させる工程は、試験片の設計に応じて、圧子を回転軸に直交する方向に移動することを特徴とする。
【００１２】
本発明の第６の態様は、１方向に延伸する形成面と、形成面の延伸方向の一端に形成され、半導体材料に押し込み可能な先端部とを有する圧子を備え、圧子を、先端部から、形成面の延伸方向に沿う方向に、半導体材料に押し込むことにより、半導体材料の形成面に対応する面を表面として有する破壊強度試験用の試験片を作製する半導体試験片の製造装置であることを要旨とする。
本発明の第７の態様に係る半導体試験片の製造装置は、本発明の第６の態様に係る半導
【００１３】
体試験片の製造方法において、圧子は、頂部において開口し、頂部から底面に向く方向に延伸する柱状の孔部を有する錐体状であり、孔部の頂部における開口端が先端部として機能し、孔部の側面が形成面として機能することを特徴とする。
【００１４】
本発明の第８の態様に係る半導体試験片の製造装置は、本発明の第６の態様に係る半導体試験片の製造方法において、先端部は、形成面と、形成面に対して鋭角を有するように形成された傾斜面との交線に沿って形成され、圧子の押し込み方向に沿う回転軸について、初回に圧子を半導体材料に押し込む角度から９０°の整数倍の角度となるように、圧子を半導体材料に対して相対的に回転させ、半導体材料に押し込むことを特徴とする。
【００１５】
本発明の第９の態様に係る半導体試験片の製造装置は、本発明の第６〜８のいずれかの態様に係る半導体試験片の製造方法において、圧子を半導体材料に押し込むナノインデンター装置を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、半導体材料に所定の圧子を押し込むことにより、簡単且つ高精度に、破壊強度試験用の試験片を製造できる半導体試験片の製造方法及び半導体試験片の製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置の基本的な構成を説明する模式的な図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置が備える圧子を説明する斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置が備える圧子を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の斜視図である。
【図５】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法に用いるＰ−ｈ曲線を図示した一例である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された構造体を説明する斜視図である。
【図８】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された構造体を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する斜視図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図１１】エッチングやダイシング等により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する斜視図である。
【図１２】（ａ）は、エッチングやダイシング等により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置が備える圧子を説明する斜視図である。
【図１４】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置が備える圧子を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図１５】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図１６】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の斜視図である。
【図１７】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図１８】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図１９】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の斜視図である。
【図２０】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図２１】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図２２】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の斜視図である。
【図２３】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図２４】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する半導体材料の斜視図である。
【図２５】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法を説明する圧子及び半導体材料の斜視図である。
【図２６】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された構造体を説明する斜視図である。
【図２７】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された構造体を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【図２８】本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する斜視図である。
【図２９】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造方法により製造された試験片を用いて、破壊強度試験を行う様子を説明する平面図である。（ｂ）は、（ａ）の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の第１及び第２実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置は、図１に示すように、シリコン等の半導体材料３を押圧する圧子１と、圧子１を保持するナノインデンター装置２とを備える。ナノインデンター装置２は、下端において圧子１を保持する軸部２１と、軸部２１を垂直方向に変位可能に垂直方向に支持する支持部２２と、軸部２１を垂直方向に変位するよう駆動する駆動部２３と、ステージ２９とを備える。ステージ２９は、上面において半導体材料３の位置決めを行う。
【００２０】
駆動部２３は、電力を供給されることにより、例えば電磁力で駆動する。駆動部２３は、駆動することにより軸部２１に荷重Ｐを加えて軸部２１を垂直方向に変位させ、圧子１を半導体材料３に押し込む。圧子１及び軸部２１の垂直方向の変位は、変位検出部２５により検出される。変位検出部２５は、例えば容量センサから構成される。ステージ２９は、例えば、直交する水平な２軸方向の移動及び垂直方向に沿う回転軸を中心とする回転が可能ないわゆるＸＹθステージである。ナノインデンター装置２は、その他、圧子１及び軸部２１に水平方向の変位を検出する水平変位検出部２６を備えるようにしてもよい。
【００２１】
図２に示すように、圧子１は、例えば四角錐状である。圧子１は、頂部１１において開口し、頂部１１から底面１２に向く方向に、底面１２に対して垂直方向に延伸し、底面１２において開口する四角柱状の孔部１０を有する。孔部１０の４つの側面１４は、それぞれ、垂直方向に延伸し、作製する試験片の表面に対応する４つの形成面として機能する。
【００２２】
頂部１１における孔部１０の開口端は、側面１４の延伸方向の一端に形成され、半導体材料に押し込み可能な先端部として機能する。圧子１は、ナノインデンター装置２用の圧子を加工することにより形成可能である。
【００２３】
孔部１０は、深さ方向の寸法が１００ｎｍ〜１μｍ以上、断面の縦横方向の寸法がそれぞれ１０ｎｍ〜２００ｎｍである四角柱状である。例えば、孔部１０の断面は、図３（ａ）に示すように、縦方向（Ｙ軸方向）の厚さＴが約５０ｎｍ、横方向（Ｘ軸方向）の幅Ｗが約１５０ｎｍである。圧子１の４つの側面１３は、図３（ｂ）に示すように、それぞれ、対応する側面１４の延伸方向に対して、鋭角である傾斜角θを有するように形成される傾斜面である。傾斜角θは、例えば３０°である。頂部１１における開口端は、４つの形成面である側面１４と、４つの傾斜面である側面１３との各交線に沿って枠状に形成される。
【００２４】
圧子１は、図４及び図５に示すように、ナノインデンター装置２により、頂部１１を下方に向け、上方からステージ２９上に設置された半導体材料３の表面に垂直に押し込まれる。すなわち、圧子１は、頂部１１における開口端から、孔部１０の各側面１４の延伸方向に沿う方向に、半導体材料３に押し込まれる。ナノインデンター装置２は、圧子１を介して半導体材料３に加える荷重Ｐと、圧子１が半導体材料３押し込まれる深さｈとを計測する。ナノインデンター装置２は、図６に示すように、荷重Ｐと深さｈとの関係を示すＰ−ｈ曲線を監視することにより、圧子１の押し込み深さｈを制御する。
【００２５】
Ｐ−ｈ曲線は、荷重Ｐが増加する際の負荷曲線ＣＬと、圧子１が深さｈｔまで押し込まれた後に荷重Ｐが減少する際の除荷曲線ＣＵとを有する。除荷曲線ＣＵの傾きＳ（＝ｄＰ／ｄｈ）は、圧子１と半導体材料３との間の接触剛性を示す。このとき、圧子１と半導体材料３とが接触する接触深さｈｃは式（１）のように表すことができる。
ｈｃ＝ｈｔ−εＰ／Ｓ                                 …（１）
εは、圧子１の形状により決定する定数である。圧子１は、εを変更することにより、円錐状、三角錐状等の他の錐体状を採用することができる。
【００２６】
ナノインデンター装置２は、圧子１を半導体材料３に押し込んだ後、駆動部２３により加えられた荷重Ｐを減少させ、半導体材料３に押し込まれた圧子１を上方に変位させ、圧子１を半導体材料３から引き抜く。圧子１が引き抜かれた半導体材料３である構造体３Ａは、図７に示すように、圧子１の形状に対応し、４つの側面３２により形成される四角錐状の空隙部３０を有する。構造体３Ａは、圧子１の頂部１１に対応する空隙部３０の底部から垂直方向に延伸する試験片３１を有する。試験片３１は、孔部１０の側面１４に対応する面を側面として有する四角柱状である。
【００２７】
試験片３１の形状は、図８（ａ）に示すように、孔部１０に対応して、例えば、縦方向（Ｙ軸方向）の寸法である厚さＴが約５０ｎｍ、横方向（Ｘ軸方向）の寸法である幅Ｗが約１５０ｎｍの矩形の断面を有する。試験片３１の長さは、図８（ｂ）に示すように、空隙部３０の深さＤに相当する。深さＤ、即ち試験片３１の長さは、ナノインデンター装置２により制御される圧子１の押し込み深さｈに対応し、例えば約５００ｎｍである。
【００２８】
−破壊強度試験−
第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置により製造された試験片３１を用いて、半導体材料３の破壊強度を試験する方法について説明する。試験片３１は、図９に示すように、構造体３Ａが固定された状態で、負荷棒Ｒにより荷重を加えられる。負荷棒Ｒは、例えば試験片３１の長さ方向に沿う方向に配置され、試験片３１の厚さ方向（Ｙ軸方向）に変位して試験片３１に加重Ｐを加える。
【００２９】
負荷棒Ｒは、例えば、図１０に示すように、長さＬを有し、試験片３１の上端から試験片の長さ方向において長さｌだけ試験片３１と重なるように配置される。例えば、長さＬは５００ｎｍ、長さｌは５０ｎｍである。また、負荷棒Ｒは、試験片３１の幅方向（Ｘ軸方向）における中心に荷重Ｐを加える。試験片３１の幅方向の端部から負荷棒Ｒまでの距離ｗは、例えば試験片の幅Ｗが１５０ｎｍである場合、７５ｎｍである。このように、所定の条件下で、試験片３１に加える荷重と、試験片３１の変位とを測定することにより、構造体３Ａの材料である半導体材料３の破壊強度を試験することができる。
【００３０】
図１１及び図１２に示すように、エッチングやダイシング等により製造された試験片３１Ｐを有する構造体３Ｐを破壊強度試験に用いる場合、試験片３１Ｐは、表面にスキャロップ等の断面粗さを有する恐れがある。このように、試験片３１Ｐの精度が低下すると、正確な半導体材料３の破壊強度が得られない可能性がある。
【００３１】
第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、圧子１を半導体材料３に押し込むことにより、簡単な方法で、スキャロップ等の断面粗さが小さく高精度に、破壊強度試験用の試験片３１を製造することができる。
【００３２】
また、第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、ナノインデンター装置２の圧子を加工することにより柱状の孔部１０を有する圧子１が形成可能であるので、既存の装置を流用でき、製造コストを低減できる。
【００３３】
また、第１実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、ｎｍオーダーの試験片３１を製造できるため、材料が微小になるほど破壊強度が増加する寸法効果を考慮した破壊強度が計測できる。
【００３４】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置は、図１３に示すように、例えば三角柱状の圧子４を備え、圧子４を半導体材料に複数回押し込むことにより試験片を作製する点で第１実施形態と異なる。第２実施形態において記述されない他の構成、作用及び効果は、第１実施形態と実質的に同様であるので、重複する説明を省略する。
【００３５】
圧子４は、３つの側面をそれぞれ底部４２、傾斜面４３及び形成面４４として有し、２つの底面をそれぞれ側部４５として有する。２つの側部４５は、例えば直角三角形である。傾斜面４３は、側部４５の斜辺に対応し、底部４２及び形成面４４は、側部４５の直角を構成する２つの隣辺に対応する。圧子４は、例えば、形成面４４が垂直方向（Ｚ軸方向）に沿うように、ナノインデンター装置２に保持される。
【００３６】
圧子４は、垂直方向に延伸する形成面４４の延伸方向の一端に、半導体材料に押し込み可能な先端部４１を有する。先端部４１は、形成面４４と、形成面４４に対して鋭角を有するように形成された傾斜面４３との交線に沿って形成される。圧子４は、ナノインデンター装置２用の圧子を加工することにより形成可能である。ナノインデンター装置２用の圧子は、一般的にダイヤモンド等の硬度の高い材料から形成される。第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置が備える圧子４は、簡単な形状であるため、容易に形成可能である。
【００３７】
図１４（ａ）に示すように、三角柱の高さとなる圧子４の幅Ｖは、例えば約１２０μｍである。図１４（ｂ）に示すように、圧子４の高さＨは、例えば約１００μｍである。傾斜面４３は、形成面４４の延伸方向に対して、鋭角である傾斜角θを有するように形成される。傾斜角θは、例えば３０°である。
【００３８】
先ず、図１５に示すように、第１実施形態における半導体材料３と同様の半導体材料５が、ステージ２９上に設置される。圧子４は、図１６に示すように、ナノインデンター装置２により、先端部４１を下方に向け、上方から半導体材料５の表面に垂直に押し込まれる。すなわち、圧子４は、先端部４１から、形成面４４の延伸方向に沿う方向（垂直方向）に、半導体材料５に押し込まれる。ナノインデンター装置２は、荷重Ｐと深さｈとの関係を示すＰ−ｈ曲線を監視することにより、圧子４の押し込み深さｈを制御する。
【００３９】
ナノインデンター装置２は、半導体試験片の設計に応じた押し込み深さｈまで圧子４を半導体材料５に押し込んだ後、圧子４を垂直方向に沿って上方に変位させ、半導体材料５から引き抜く。圧子４が引き抜かれた半導体材料５は、図１７に示すように、形成面４４及び傾斜面４３にそれぞれ対応する側面５１１及び傾斜面５２１を有し、水平方向を高さ方向とする三角柱状の空隙部５０１を有する。側面５１１は、圧子４の押し込み方向（垂直方向）に沿って形成される。
【００４０】
次に、図１８に示すように、ステージ２９を駆動することにより、半導体材料５は、垂直な回転軸について１８０°回転される。よって、圧子４は、押し込み方向に沿う回転軸について、初回に押し込まれた角度からステージ２９の回転方向と逆方向に１８０°、半導体材料５に対して相対的に回転されたことになる。この状態で、初回の押し込みと同様に、圧子４は、図１９に示すように、ナノインデンター装置２により、先端部４１から、形成面４４の延伸方向に沿う方向（垂直方向）に、所定の押し込み深さまで半導体材料５に押し込まれる。圧子４が引き抜かれた半導体材料５は、図２０に示すように、形成面４４及び傾斜面４３にそれぞれ対応する側面５１２及び傾斜面５２２を有し、空隙部５０１と対向する三角柱状の空隙部５０２を有する。側面５１２は、間隙を有して側面５１１と対向し、圧子４の押し込み方向（垂直方向）に沿って形成される。
【００４１】
次に、図２１に示すように、ステージ２９を駆動することにより、半導体材料５は、垂直な回転軸について９０°回転される。よって、圧子４は、押し込み方向に沿う回転軸について、２回目に押し込まれた角度からステージ２９の回転方向と逆方向に９０°、半導体材料５に対して相対的に回転されたことになる。この際、圧子４は、作製する半導体試験片の設計に応じて、回転軸に直交する方向（水平方向）に移動される。この状態で、圧子４は、図２１に示すように、ナノインデンター装置２により、先端部４１から、形成面４４の延伸方向に沿う方向（垂直方向）に、所定の押し込み深さまで半導体材料５に押し込まれる。圧子４が引き抜かれた半導体材料５は、図２３に示すように、形成面４４及び傾斜面４３にそれぞれ対応する側面５１３及び傾斜面５２３を有し、三角柱状の空隙部５０３を有する。空隙部５０３は、空隙部５０１及び空隙部５０２の延伸方向と直交する方向に延伸する。
【００４２】
次に、図２４に示すように、ステージ２９を駆動することにより、半導体材料５は、垂直な回転軸について１８０°回転される。よって、圧子４は、押し込み方向に沿う回転軸について、３回目に押し込まれた角度からステージ２９の回転方向と逆方向に１８０°、半導体材料５に対して相対的に回転されたことになる。この状態で、圧子４は、図２５に示すように、ナノインデンター装置２により、先端部４１から、形成面４４の延伸方向に沿う方向（垂直方向）に、所定の押し込み深さまで半導体材料５に押し込まれる。圧子４が引き抜かれた半導体材料５は、図２６に示すように、形成面４４及び傾斜面４３にそれぞれ対応する側面５１４及び傾斜面５２４を有し、空隙部５０３と対向する三角柱状の空隙部５０４を有する。側面５１４は、間隙を有して側面５１３と対向し、圧子４の押し込み方向（垂直方向）に沿って形成される。
【００４３】
圧子４を合計４回押し込まれた半導体材料５である構造体５Ａは、図２６及び図２７（ａ）に示すように、互いに一部が重畳する４つの空隙部５０１〜５０４を有する。構造体５Ａは、空隙部５０１と空隙部５０２との間かつ空隙部５０３と空隙部５０４との間に、圧子４の先端部４１に対応する空隙部５０１〜５０４の各底部から垂直方向に延伸する試験片５１を有する。
【００４４】
試験片５１は、圧子４の形成面４４に対応する半導体材料５の面を側面として有する四角柱状である。試験片５１は、図２７（ａ）に示すように、例えば、縦方向（Ｙ軸方向）の寸法である厚さＴが約５μｍ、横方向（Ｘ軸方向）の寸法である幅Ｗが約５μｍの矩形の断面を有する。試験片５１の長さは、図２７（ｂ）に示すように、空隙部５０１〜５０４の深さＤに相当する。深さＤ、即ち試験片５１の長さは、ナノインデンター装置２により制御される圧子４の押し込み深さｈに対応し、例えば約５０μｍである。
【００４５】
−破壊強度試験−
第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置により製造された試験片５１を用いて、半導体材料５の破壊強度を試験する方法について説明する。試験片５１は、図２８に示すように、構造体５Ａが固定された状態で、負荷棒Ｒにより荷重を加えられる。負荷棒Ｒは、例えば試験片５１の長さ方向に沿う方向に配置され、試験片５１の厚さ方向（Ｙ軸方向）に変位して試験片５１に加重Ｐを加える。
【００４６】
負荷棒Ｒは、例えば、図２９（ａ）及び図２９（ｂ）に示すように、長さＬを有し、試験片５１の上端から試験片の長さ方向において長さｌだけ試験片５１と重なるように配置される。例えば、長さＬは５０μｍ、長さｌは５μｍである。また、負荷棒Ｒは、試験片５１の幅方向（Ｘ軸方向）における中心に荷重Ｐを加える。試験片５１の幅方向の端部から負荷棒Ｒまでの距離ｗは、例えば試験片の幅Ｗが１５μｍである場合、７．５μｍである。このように、所定の条件下で、試験片５１に加える荷重と、試験片５１の変位とを測定することにより、構造体５Ａの材料である半導体材料５の破壊強度を試験することができる。
【００４７】
第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、垂直な回転軸について、初回に圧子４を半導体材料５に押し込む角度から９０°の整数倍の角度となるように圧子４を回転させ、半導体材料５に再度押し込むことにより試験片５１を作製する。これにより、第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置は、簡単な形状の圧子４を用いて、簡単な方法で、スキャロップ等の断面粗さが小さく高精度に、破壊強度試験用の試験片５１を製造することができる。
【００４８】
また、第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、ナノインデンター装置２の圧子を加工することにより、簡単な形状の圧子４を容易に形成可能であるので、既存の装置を容易に流用でき、製造コストを更に低減できる。
【００４９】
また、第２実施形態に係る半導体試験片の製造装置によれば、圧子４を回転させる際に水平方向に移動させることにより、圧子４の種々の設計に応じることができ、種々の形状の圧子４を容易に形成することができる。
【００５０】
（その他の実施形態）
上記のように、本発明を上記の第１及び第２実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００５１】
例えば、第１実施形態において、圧子１は、四角錐状に限るものでなく、他の多角錐状、円錐状であってもよく、孔部１０は、四角柱状に限るものでなく、他の多角柱状、円柱状であってもよい。
【００５２】
また、第２実施形態において、圧子４の半導体材料５に対する相対的な回転は、ステージ２９の駆動に限るものでなく、ナノインデンター装置２の圧子４を保持する部分を駆動させることにより、圧子４が回転されてもよい。
【００５３】
上記の他、第１及び第２実施形態を相互に応用した構成等、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５４】
１，４  圧子
２  ナノインデンター装置
３，５  半導体材料
１０  孔部
１１  頂部（先端部）
１２  底面
１３  側面（傾斜面）
１４  側面（形成面）
４１  先端部
４３  傾斜面
４４  形成面
３１，５１  試験片
【図１】
2015007608.tif 000003
【図２】
2015007608.tif 000004
【図３】
2015007608.tif 000005
【図４】
2015007608.tif 000006
【図５】
2015007608.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015007608.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015007608.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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