硬さ試験機、及び、インプリント装置
【課題】簡単な構造で押し付け力の調整性能に優れる硬さ試験機を提供する。
【解決手段】硬さ試験機１は、凹部空間１０２ａが形成される第１の部材１０２と、凹部空間１０２ａに収容される試料台１１と、凹部空間１０２ａを覆う撓み板１２と、第１の部材１０２とともに撓み板１２を挟持し、撓み板１２に接する空間１０１ａが形成される第２の部材１０１と、撓み板１２の撓みに応じて試料台１１上の試料Ｓに押し込まれる圧子１３と、撓み板１２によって閉じられた凹部空間１０２ａを減圧するための排気系１４と、排気系１４によって減圧された凹部空間１０２ａの圧力を測定する真空計１５と、を備える。
【解決手段】硬さ試験機１は、凹部空間１０２ａが形成される第１の部材１０２と、凹部空間１０２ａに収容される試料台１１と、凹部空間１０２ａを覆う撓み板１２と、第１の部材１０２とともに撓み板１２を挟持し、撓み板１２に接する空間１０１ａが形成される第２の部材１０１と、撓み板１２の撓みに応じて試料台１１上の試料Ｓに押し込まれる圧子１３と、撓み板１２によって閉じられた凹部空間１０２ａを減圧するための排気系１４と、排気系１４によって減圧された凹部空間１０２ａの圧力を測定する真空計１５と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力制御型の硬さ試験機、及び、圧力制御型の硬さ試験機に適用される技術が転用されたインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば材料の強さを比較するために硬さ試験が用いられる。また、例えば、材料片又は打抜き部品の機械的性質が期待値の範囲に収まるか否かを推定する際にも硬さ試験が用いられる。なお、材料の硬さは、一定の負荷に対する材料表面の変形量によって定義される。
【０００３】
硬さ試験では、材料の負荷に対する変形量を見るために形状の規定された圧子（押し込み片）が用いられる。具体的には、圧子が一定の時間、一定の負荷で材料の表面に押し込まれる。そして、圧子が取り除かれた後に、材料表面についた圧痕（押し込み片による傷痕）の寸法測定から材料の硬さが決定される。
【０００４】
このような硬さ試験に用いられる試験機（硬さ試験機）としては、従来、錘の調整により荷重を制御するものがある（例えば特許文献１参照）。また、他の従来の硬さ試験機としては、電磁誘導によって発生する力の調整により荷重を制御するもの（例えば特許文献２参照）や、バネ及び圧電素子を用いて荷重を制御するもの（例えば特許文献３）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２６８８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６３６０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の荷重制御方式の硬さ試験機では負荷できる荷重の範囲や精度が制限され易い。また、近年では、薄膜や材料の極表面層の機械的性質を知るために、極低荷重での測定が行えるナノインデンテーション試験機が開発されているが、これらは極低荷重を精密に制御するために、制御装置が大型化し、更に価格が高騰する傾向にある。
【０００７】
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、簡単な構造で押し付け力の調整性能に優れる硬さ試験機を提供することである。また、本発明の他の目的は、前述した硬さ試験機を転用して、微細加工用として好適なインプリント装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の硬さ試験機は、凹部空間が形成される第１の部材と、前記凹部空間に収容される試料台と、前記凹部空間を覆う撓み板と、前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持し、前記撓み板に接する空間が形成される第２の部材と、前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に押し込まれる圧子と、前記撓み板によって閉じられた前記凹部空間を減圧するための排気系と、前記排気系によって減圧された前記凹部空間の圧力を測定する真空計と、を備える構成（第１の構成）とされる。
【０００９】
本構成によれば、撓み板の上下に加わる圧力差で撓み板を撓ませ、その撓みを利用して硬さ試験を行える。本構成では、圧子を試料に押し込む押し付け力について広い調整範囲が期待でき、更に、押し付け力の細かい制御が期待できる。また、試料を真空状態の空間に入れて硬さ試験が実施されるために、汚染を嫌う材料の硬さ試験に好適である。
【００１０】
上記第１の構成の硬さ試験機において、前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で大気に開放される構成（第２の構成）としてもよい。本構成では、大気圧と密閉された凹部空間の圧力との差によって撓み板を撓ませることができ、圧子を試料に押し込む押し付け力について広い調整範囲（０〜大気圧）が期待できる。また、本構成は大気圧を利用する構成であるために、硬さ試験機の構造を簡単とできる。
【００１１】
上記第１の構成の硬さ試験機において、前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で圧力制御可能に設けられる構成（第３の構成）としてもよい。本構成では、上述の大気圧を利用する構成（第２の構成）に比べて、圧子を試料に押し込む押し付け力について更に広い調整範囲を得ることが可能である。また、大気圧（変動する）を利用する場合に比べて安定した圧力を得られるために、正確な力の制御が可能となる。
【００１２】
上記第１から第３のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記試料台は高さ調整可能に設けられる構成（第４の構成）とするのが好ましい。これにより、サイズの異なる様々な試料に対応し易い。
【００１３】
上記第１から第４のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記排気系には、粗引き用のポンプと、ターボ分子ポンプが含まれる構成（第５の構成）とするのが好ましい。ターボ分子ポンプを用いることにより高真空状態を実現できるために、本構成により、圧子を試料に押し込む押し付け力の調整範囲を広くできる。低真空用のポンプである粗引き用のポンプとしては、例えば油を使用しないドライポンプや、油を使用するロータリポンプが挙げられる。ただし、試料が収容されるチャンバー（凹部空間）の汚染を避けられるために、粗引き用のポンプとしてはドライポンプがより好ましい。
【００１４】
上記第１から第５のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記真空計として電離真空計が利用される構成（第６の構成）とすることができる。この構成は、微小な力の調整を行いたい場合に好ましい構成である。電離真空計は、真空の計測法がイオンを数える方式であるために、圧子を試料に押し込む押し付け力について、原理的には原子レベルの極めて小さな力の調整とできる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明のインプリント装置は、上記第１から第６のいずれかの構成の硬さ試験機における前記圧子を、凹凸パターンが形成された型部材に置き換えて得られ、前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に前記型部材を押し付けて、前記試料に前記凹凸パターンを転写する構成とされる。
【００１６】
本構成によれば、型部材を試料に押し付ける力について、真空計の精度に応じた力で制御でき、原理的には原子レベルでの力の制御も可能になる。このために、本構成のインプリント装置は、半導体製造用の微細加工装置として好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な構造で押し付け力の調整性能に優れる硬さ試験機を提供できる。また、本発明によれば、半導体製造用の微細加工装置として好適なインプリント装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の硬さ試験機の構成を示す模式図
【図２】本実施形態の硬さ試験機が備える真空容器の構成を説明するための図
【図３】本実施形態の硬さ試験機を用いて硬さ試験を行う際のフローを示すフローチャート
【図４】本実施形態の硬さ試験機において、凹部空間が減圧された場合の撓み板の様子を示す模式図
【図５】本実施形態の硬さ試験機の変形例を示す模式図
【図６】本実施形態のインプリント装置の構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された硬さ試験機及びインプリント装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態はあくまでも例示であり、本発明はここで示す実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
（硬さ試験機）
図１は、本実施形態の硬さ試験機１の構成を示す模式図である。図１に示すように、硬さ試験機１は、真空容器１０と、試料台１１と、撓み板１２と、圧子１３と、真空排気系１４を構成する真空ポンプ１４１と、真空計１５と、を備える構成となっている。この硬さ試験機１は、大気圧と試料Ｓが収容される密閉空間の圧力と差（圧力差）による撓み板１２の撓みを利用して、試料Ｓに圧子１３を押し込むための押し付け力を得る構成となっている。
【００２１】
図１に示すように、真空容器１０は、上部材１０１と下部材１０２との独立した２つのパーツからなっている。この真空容器１０の材質は、強度が強く、耐食性が高いものが好ましい。このような観点から、真空容器１０の材質としては、例えばステンレス鋼が好ましく、本実施形態ではＳＵＳ３０４が使用されている。なお、上部材１０１は本発明の第２の部材の一例であり、下部材１０２は本発明の第１の部材の一例である。
【００２２】
図２は、本実施形態の硬さ試験機１が備える真空容器１０の構成を説明するための図で、図２（ａ）は真空容器１０の上部材１０１の構成を説明するための図、図２（ｂ）は真空容器１０の下部材１０２の構成を説明するための図である。なお、図２（ａ）において、上段は真空容器１０の上部材１０１を上から見た概略平面図で、下段は上段のＡ−Ａ位置における概略断面図である。また、図２（ｂ）において、上段は真空容器１０の下部材１０２を上から見た概略平面図で、下段は上段のＢ−Ｂ位置における概略断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、真空容器１０を構成する上部材１０１は略円柱状部材である。この上部材１０１の中心側には、平面視略円形状の貫通孔１０１ａが形成されている。この貫通孔１０１ａは、本発明における、第２の部材に形成される撓み板に接する空間の一例である。また、この上部材１０１には、上部材１０１と下部材１０２とをネジ留めできるようにネジ孔１０１ｂが４つ形成されている。また、この上部材１０１の裏面側には、リング状のシール部材（図示せず）が嵌め込めるように、リング状の溝１０１ｃが形成されている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、真空容器１０を構成する下部材１０２も略円柱状部材となっており、その円形部分の直径は上部材１０１と略同一となっている。この下部材１０２の中心側には、平面視略円形状の凹部空間１０２ａが形成されている。この凹部空間１０２ａの直径は上部材１０１に形成される貫通孔１０１ａの直径と略同一である。そして、上部材１０１と下部材１０２とが合わせられた状態で、貫通孔１０１ａの内側面と凹部空間１０２ａの内側面とは略面一となるように構成されている。
【００２５】
また、この下部材１０２には、上部材１０１とネジ留めするためのネジ孔１０２ｂが４つ形成されている。また、この下部材１０２の表面側には、リング状のシール部材（図示せず）が嵌め込めるようにリング状の溝１０２ｃが形成されている。また、下部材１０２の凹部空間１０２ａの底面には、真空排気系１４を構成する排気用開口１０２ｄと、真空計１５と凹部空間１０２ａとを繋ぐための真空計用開口１０２ｅと、が形成されている。排気用開口１０２ｄは、凹部空間１０２ａの下部側に設けられて真空排気系１４を構成する断面視略Ｌ字状の排気用通路１０２ｆと繋がる。また、真空計用開口１０２ｅは、凹部空間１０２ａの下部側に設けられて真空計１５との接続を行うための断面視略Ｌ字状の真空計用通路１０２ｇと繋がる。
【００２６】
ここで、図１に戻って説明する。試料台１１は、凹部空間１０２ａに出し入れ可能に設けられる。また、試料台１１は、それに載せられる試料Ｓの高さを調整できるように高さ調整機構を備える。高さ調整機構は、公知の機構を利用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。
【００２７】
撓み板１２は、下部材１０２に形成される凹部空間１０２ａを覆うように配置される。そして、この撓み板１２は、上部材１０１と下部材１０２とによって挟持される。上述のように上部材１０１には貫通孔１０１ａが形成されているために、上部材１０１と下部材１０２とによって挟持された状態で、撓み板１２は大気に開放されることになる。この撓み板１２は、真空容器１０同様に強度が強く、耐食性が高い材質で形成するのが好ましい。このような観点から、撓み板１２は、例えばステンレス鋼で形成するのが好ましく、本実施形態では撓み板１２はＳＵＳ３０３で形成されている。
【００２８】
撓み板１２の面方向のサイズは、真空容器１０の上部材１０１と下部材１０２との間に配置された状態で、撓み板１２が下部材１０２に形成される凹部空間１０２ａを密閉できるサイズとすればよい。また、撓み板１２は、大気圧と密閉された凹部空間１０２ａの圧力との差によって敏感に撓み量が変化するように厚さを薄くする必要があり、本実施形態では０．３ｍｍ程度としている。なお、この撓み板１２の厚さは一例であり、硬さ試験機１の使用目的等に応じて適宜変更して良いのは当然である。
【００２９】
圧子１３は、撓み板１２に固着されており、撓み板１２の撓みに応じて試料台１１上の試料Ｓに押し込まれ、試料Ｓに圧痕（窪み）を形成する。この圧子１３は、試料Ｓよりも硬度が高い材質で形成する必要があり、例えばダイヤモンドを用いて形成される。また、この圧子１３の形状は、例えばビッカース硬さ試験用の正四角錐や、ナノインデンテーション試験用の正三角錐等、試験目的に応じて適宜変更してよい。
【００３０】
真空排気系１４は、真空容器１０の下部材１０２の凹部空間１０２ａに形成される排気用開口１０２ｄと、下部材１０２の内部に形成されて排気用開口１０２ｄに連通する排気用通路１０２ｆと、排気用通路１０２ｆと真空ポンプ１４１とを接続する中空の接続部材１４２と、真空ポンプ１４１と、で構成される。接続部材１４２は例えば金属パイプとされる。なお、この真空排気系１４は本発明の排気系の一例である。
【００３１】
真空ポンプ１４１の種類は、硬さ試験で必要となる試験力によって適宜選択すればよい。真空ポンプ１４１として、例えば粗引き用のポンプとターボ分子ポンプとがセットとなったポンプが選択されることにより、撓み板１２によって閉じられた（密閉された）凹部空間１０２ａを高真空状態（例えば１０−７〜１０−８Ｐａ程度）にすることが可能になる。そして、これにより、圧子１３を試料Ｓに押し付けるための力を発生する圧力差（大気圧と密閉された凹部空間１０２ａの圧力との差）について、非常に広い範囲（ゼロ〜大気圧）で制御することが可能になる。低真空用のポンプである粗引き用のポンプとしては、例えば油を使用しないドライポンプや、油を使用するロータリポンプ等が挙げられる。ただし、凹部空間１０２ａの汚染を避けられるために、粗引き用のポンプとしてはドライポンプがより好ましい。
【００３２】
なお、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力は、大気圧を受ける撓み板１２の面積を調整することによっても調整可能である。このため、真空ポンプ１４１によって高真空状態が得られない場合でも、大気圧を受ける撓み板１２の面積の調整により所望の押し付け力を得ることが可能である。
【００３３】
真空計１５は、撓み板１２によって閉じられて密閉された凹部空間１０２ａの圧力を測定するために設けられる。真空計１５は、凹部空間１０２ａの底面に設けられる真空計用開口１０２ｅと、下部材１０２の内部に設けられる真空計用通路１０２ｇと、中空の接続部材１５１（例えば金属パイプ）とを介して凹部空間１０２ａに繋がる（連通する）。
【００３４】
真空計１５の種類は、凹部空間１０２ａを真空にするために設けられる真空ポンプ１４１の能力に応じて適宜決定すればよい。真空ポンプ１４１に例えばターボ分子ポンプが含まれ、凹部空間１０２ａを高真空状態にできる場合には、真空計１５として電離真空計を利用することにより微小な力の調整が可能になる。電離真空計は電離したイオンを数える方式を採用するために、電離真空計の使用により、原理的には原子レベルでの力の制御が可能となる。すなわち、電離真空計の使用により、非常に微小な力の制御が可能となり、薄膜や材料の極表面層の機械的な性質の評価が行い易くなる。
【００３５】
次に、以上のように構成される硬さ試験機１を用いて硬さ試験を行う手順について説明する。図３は、本実施形態の硬さ試験機１を用いて硬さ試験を行う際のフローを示すフローチャートである。
【００３６】
硬さ試験を行う場合、まず、試料Ｓを試料台１１に載置する。そして、圧子１３の試料Ｓへの押し込みが狙いの試験力で行えるように、試料台１１の高さ調整を行う（ステップＳ１）。次に、試料Ｓが載置された試料台１１を、真空容器１０の下部材１０２の凹部空間１０２ａの所定位置に載置する（ステップＳ２）。
【００３７】
凹部空間１０２ａ内に試料Ｓが載せられた試料台１１を設置すると、撓み板１２を上部材１０１と下部材１０２とで挟むように配置し、上部材１０１と下部材１０２とをビスで固定する（ステップＳ３）。これにより、撓み板１２が凹部空間１０２ａを覆った状態で固定されることになる。なお、上部材１０１と下部材１０２とを固定するに際して、上部材１０１の下面に形成れる溝１０１ｃ、及び、下部材１０２の表面に形成される溝１０２ｃに、それぞれリング状のシール部材を事前に嵌め込んでおく。シール部材は、撓み板１２で覆われた凹部空間１０２ａの密閉性を向上するために配置される。
【００３８】
次に、真空容器１０の下部材１０２に真空ポンプ１４１及び真空計１５を接続し、真空ポンプ１４１を用いて凹部空間１０２ａ内を減圧する（ステップＳ４）。この減圧により、図４に示すように、貫通孔１０１ａを介して大気と接する撓み板１２は、大気圧と凹部空間１０２ａの圧力との差圧により下方に撓むことになる。なお、図４は、本実施形態の硬さ試験機１において、凹部空間１０２ａが減圧された場合の撓み板１２の様子を示す模式図である。
【００３９】
ステップＳ４における減圧は、真空計１５を見ながら、狙いの圧力となるまで実行する。ここで言う狙いの圧力は、硬さ試験を行うために必要な試験力が得られる圧力である。なお、真空ポンプ１４１の駆動制御は、真空計１５からの情報を受け取るマイコンを使用して自動で行われるように構成してもよいし、作業者が手動で行う構成としても構わない。
【００４０】
試料Ｓに所定の時間、所定の負荷が加えられると、凹部空間１０２ａ内の圧力を大気圧と同レベルに戻す動作を実行する。その後、真空容器１０の上部材１０１と下部材１０２とを分離して、試料Ｓを取り出す（ステップＳ５）。取り出された試料Ｓは、必要に応じて洗浄が行われ、圧子１３が試料Ｓに押し込まれることによって形成された圧痕の観察が行われる（ステップＳ６）。この観察は、例えば光学顕微鏡やＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等を用いて行われる。そして、圧痕の所定箇所の寸法測定を行い、所定の計算式により試料Ｓの硬さ（例えばナノインデンテーション法による薄膜や材料表面の硬さや、ビッカース硬さ等）を求める。
【００４１】
以上のように、本実施形態の硬さ試験機１によれば、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力について、広い調整範囲を得ることが可能である。また、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力について、単純な構造ながら細かい制御が可能である。そして、本実施形態の硬さ試験機１は構造が単純なために小型化及び低コスト化が図り易い。また、本実施形態の硬さ試験機１は、硬さ試験１を行う際に真空状態を使用するので、汚染を嫌う材料の硬さ試験を行うのに好適である。
【００４２】
以下、本実施形態の硬さ試験機１の変形例について、図５を参照しながら説明する。なお、変形例の硬さ試験機１´に関する説明においては、上述した本実施形態の構成と異なる点に重点をおき、上述した本実施形態の構成と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
変形例の硬さ試験機１´は、上部材１０１に形成される撓み板１２に接する空間１０１ａが、貫通孔によって構成されていない。そして、上部材１０１が下部材１０２とともに撓み板１２を挟持した状態で、空間１０１ａは圧力制御可能に設けられる構成となっている。この点で、上述した本実施形態の硬さ試験機１とは異なる構成となっている。
【００４４】
そして、上部材１０１に形成される空間１０１ａは、この空間１０１ａの上壁に形成される圧力制御用開口１０１ｄと、この圧力制御用開口１０１ｄに繋がるとともに上部材１０１に形成される圧力制御用通路１０１ｆと、圧力制御用通路１０１ｆに繋がる接続パイプ１７とを介して、圧力制御部１６に繋がっている。圧力制御部１６は、圧力調整用の調整弁や加圧機構等を含み、上部材１０１の空間１０１ａの圧力を制御できるようになっている。
【００４５】
また、変形例の硬さ試験機１´は、この圧力制御を行う上で必要となる、上部材１０１に形成される空間１０１ａの圧力を測定する圧力計１８も有する。圧力計１８は、例えば図５に示すように、空間１０１ａの上壁に形成される圧力計用開口１０１ｅと、この圧力計用開口１０１ｅに繋がるとともに上部材１０１に形成される圧力計用通路１０１ｇと、圧力計用通路１０１ｇに繋がる接続パイプ１９とを介して、空間１０１ａに繋がる構成とできる。なお、圧力制御部１６の操作は手動で行う構成であってもよいが、圧力計１８からの情報を得られるマイコンを有する構成として、自動で操作されるようにしてもよい。
【００４６】
以上のように構成される変形例の硬さ試験機１´では、大気との差圧を利用して撓み板１２を撓ませる構成（上述した本実施形態の硬さ試験機１）に比べて、圧子１３を試料Ｓに押し込む押し付け力について広い調整範囲を得ることが可能になる。また、大気圧を利用する場合には大気圧の変動の影響を受けるが、変形例の硬さ試験機１´では、この大気圧の変動の影響を受けない。このために、変形例１の硬さ試験機１では、大気圧を利用する場合に比べて安定した圧力を得られ、正確な力の制御が可能になる。
【００４７】
（インプリント装置）
図６は、本実施形態のインプリント装置２の構成を示す模式図である。図６に示すインプリント装置２は、上述した本実施形態の硬さ試験機１における圧子１３の部分を凹凸パターンが形成された型部材（マスク）２０に変更したものである。圧子１３が型部材２０に変更された点を除いては、インプリント装置２の構成は硬さ試験機１と同様であり、この同様の部分については説明を省略する。
【００４８】
インプリント装置２では、型部材２０に形成される凹凸パターンを試料Ｓ（基板）に転写する際の力の制御が、真空圧を制御することによって行われる。このインプリント装置２においても、例えば、真空ポンプ１４１にターボ分子ポンプが含まれる構成とし、真空計１５として電離真空計を用いる構成を採用することができる。
【００４９】
上述のように、電離真空計を用いると、原理的には原子レベルの極めて小さな力のコントロールが可能になる。このために、インプリント装置２によって、型部材２０に形成される非常に微細な構造を試料Ｓに転写することができる。すなわち、インプリント装置２は半導体製造時の微細加工に好適である。なお、インプリント装置１の変形例として、変形例の硬さ試験機１´における圧子１３を凹凸パターンが形成された型部材に変更した構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の硬さ試験機は、薄膜や材料の極表面層の機械的性質を評価する試験機として好適である。また、本発明のインプリント装置は半導体製造時の微細加工装置として好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 、１´ 硬さ試験機
２ インプリント装置
１０ 真空容器
１１ 試料台
１２ 撓み板
１３ 圧子
１４ 排気系
１５ 真空計
２０ 型部材
１０１ 上部材（第２の部材）
１０１ａ 貫通孔（第２の部材に形成される撓み板に接する空間）
１０２ 下部材（第１の部材）
１０２ａ 凹部空間
１０２ｄ 排気用開口（排気系の一部）
１０２ｆ 排気用通路（排気系の一部）
１４２ 接続部材（排気系の一部）
１４１ 真空ポンプ（排気系の一部）
Ｓ 試料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力制御型の硬さ試験機、及び、圧力制御型の硬さ試験機に適用される技術が転用されたインプリント装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば材料の強さを比較するために硬さ試験が用いられる。また、例えば、材料片又は打抜き部品の機械的性質が期待値の範囲に収まるか否かを推定する際にも硬さ試験が用いられる。なお、材料の硬さは、一定の負荷に対する材料表面の変形量によって定義される。
【０００３】
硬さ試験では、材料の負荷に対する変形量を見るために形状の規定された圧子（押し込み片）が用いられる。具体的には、圧子が一定の時間、一定の負荷で材料の表面に押し込まれる。そして、圧子が取り除かれた後に、材料表面についた圧痕（押し込み片による傷痕）の寸法測定から材料の硬さが決定される。
【０００４】
このような硬さ試験に用いられる試験機（硬さ試験機）としては、従来、錘の調整により荷重を制御するものがある（例えば特許文献１参照）。また、他の従来の硬さ試験機としては、電磁誘導によって発生する力の調整により荷重を制御するもの（例えば特許文献２参照）や、バネ及び圧電素子を用いて荷重を制御するもの（例えば特許文献３）がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２６８８３号公報
【特許文献２】特開２００４−２２６３６０号公報
【特許文献３】特開２００２−１８８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の荷重制御方式の硬さ試験機では負荷できる荷重の範囲や精度が制限され易い。また、近年では、薄膜や材料の極表面層の機械的性質を知るために、極低荷重での測定が行えるナノインデンテーション試験機が開発されているが、これらは極低荷重を精密に制御するために、制御装置が大型化し、更に価格が高騰する傾向にある。
【０００７】
以上の点に鑑みて、本発明の目的は、簡単な構造で押し付け力の調整性能に優れる硬さ試験機を提供することである。また、本発明の他の目的は、前述した硬さ試験機を転用して、微細加工用として好適なインプリント装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の硬さ試験機は、凹部空間が形成される第１の部材と、前記凹部空間に収容される試料台と、前記凹部空間を覆う撓み板と、前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持し、前記撓み板に接する空間が形成される第２の部材と、前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に押し込まれる圧子と、前記撓み板によって閉じられた前記凹部空間を減圧するための排気系と、前記排気系によって減圧された前記凹部空間の圧力を測定する真空計と、を備える構成（第１の構成）とされる。
【０００９】
本構成によれば、撓み板の上下に加わる圧力差で撓み板を撓ませ、その撓みを利用して硬さ試験を行える。本構成では、圧子を試料に押し込む押し付け力について広い調整範囲が期待でき、更に、押し付け力の細かい制御が期待できる。また、試料を真空状態の空間に入れて硬さ試験が実施されるために、汚染を嫌う材料の硬さ試験に好適である。
【００１０】
上記第１の構成の硬さ試験機において、前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で大気に開放される構成（第２の構成）としてもよい。本構成では、大気圧と密閉された凹部空間の圧力との差によって撓み板を撓ませることができ、圧子を試料に押し込む押し付け力について広い調整範囲（０〜大気圧）が期待できる。また、本構成は大気圧を利用する構成であるために、硬さ試験機の構造を簡単とできる。
【００１１】
上記第１の構成の硬さ試験機において、前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で圧力制御可能に設けられる構成（第３の構成）としてもよい。本構成では、上述の大気圧を利用する構成（第２の構成）に比べて、圧子を試料に押し込む押し付け力について更に広い調整範囲を得ることが可能である。また、大気圧（変動する）を利用する場合に比べて安定した圧力を得られるために、正確な力の制御が可能となる。
【００１２】
上記第１から第３のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記試料台は高さ調整可能に設けられる構成（第４の構成）とするのが好ましい。これにより、サイズの異なる様々な試料に対応し易い。
【００１３】
上記第１から第４のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記排気系には、粗引き用のポンプと、ターボ分子ポンプが含まれる構成（第５の構成）とするのが好ましい。ターボ分子ポンプを用いることにより高真空状態を実現できるために、本構成により、圧子を試料に押し込む押し付け力の調整範囲を広くできる。低真空用のポンプである粗引き用のポンプとしては、例えば油を使用しないドライポンプや、油を使用するロータリポンプが挙げられる。ただし、試料が収容されるチャンバー（凹部空間）の汚染を避けられるために、粗引き用のポンプとしてはドライポンプがより好ましい。
【００１４】
上記第１から第５のいずれかの構成の硬さ試験機において、前記真空計として電離真空計が利用される構成（第６の構成）とすることができる。この構成は、微小な力の調整を行いたい場合に好ましい構成である。電離真空計は、真空の計測法がイオンを数える方式であるために、圧子を試料に押し込む押し付け力について、原理的には原子レベルの極めて小さな力の調整とできる。
【００１５】
また、上記目的を達成するために本発明のインプリント装置は、上記第１から第６のいずれかの構成の硬さ試験機における前記圧子を、凹凸パターンが形成された型部材に置き換えて得られ、前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に前記型部材を押し付けて、前記試料に前記凹凸パターンを転写する構成とされる。
【００１６】
本構成によれば、型部材を試料に押し付ける力について、真空計の精度に応じた力で制御でき、原理的には原子レベルでの力の制御も可能になる。このために、本構成のインプリント装置は、半導体製造用の微細加工装置として好適である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡単な構造で押し付け力の調整性能に優れる硬さ試験機を提供できる。また、本発明によれば、半導体製造用の微細加工装置として好適なインプリント装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態の硬さ試験機の構成を示す模式図
【図２】本実施形態の硬さ試験機が備える真空容器の構成を説明するための図
【図３】本実施形態の硬さ試験機を用いて硬さ試験を行う際のフローを示すフローチャート
【図４】本実施形態の硬さ試験機において、凹部空間が減圧された場合の撓み板の様子を示す模式図
【図５】本実施形態の硬さ試験機の変形例を示す模式図
【図６】本実施形態のインプリント装置の構成を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明が適用された硬さ試験機及びインプリント装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、ここで示す実施形態はあくまでも例示であり、本発明はここで示す実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
（硬さ試験機）
図１は、本実施形態の硬さ試験機１の構成を示す模式図である。図１に示すように、硬さ試験機１は、真空容器１０と、試料台１１と、撓み板１２と、圧子１３と、真空排気系１４を構成する真空ポンプ１４１と、真空計１５と、を備える構成となっている。この硬さ試験機１は、大気圧と試料Ｓが収容される密閉空間の圧力と差（圧力差）による撓み板１２の撓みを利用して、試料Ｓに圧子１３を押し込むための押し付け力を得る構成となっている。
【００２１】
図１に示すように、真空容器１０は、上部材１０１と下部材１０２との独立した２つのパーツからなっている。この真空容器１０の材質は、強度が強く、耐食性が高いものが好ましい。このような観点から、真空容器１０の材質としては、例えばステンレス鋼が好ましく、本実施形態ではＳＵＳ３０４が使用されている。なお、上部材１０１は本発明の第２の部材の一例であり、下部材１０２は本発明の第１の部材の一例である。
【００２２】
図２は、本実施形態の硬さ試験機１が備える真空容器１０の構成を説明するための図で、図２（ａ）は真空容器１０の上部材１０１の構成を説明するための図、図２（ｂ）は真空容器１０の下部材１０２の構成を説明するための図である。なお、図２（ａ）において、上段は真空容器１０の上部材１０１を上から見た概略平面図で、下段は上段のＡ−Ａ位置における概略断面図である。また、図２（ｂ）において、上段は真空容器１０の下部材１０２を上から見た概略平面図で、下段は上段のＢ−Ｂ位置における概略断面図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、真空容器１０を構成する上部材１０１は略円柱状部材である。この上部材１０１の中心側には、平面視略円形状の貫通孔１０１ａが形成されている。この貫通孔１０１ａは、本発明における、第２の部材に形成される撓み板に接する空間の一例である。また、この上部材１０１には、上部材１０１と下部材１０２とをネジ留めできるようにネジ孔１０１ｂが４つ形成されている。また、この上部材１０１の裏面側には、リング状のシール部材（図示せず）が嵌め込めるように、リング状の溝１０１ｃが形成されている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、真空容器１０を構成する下部材１０２も略円柱状部材となっており、その円形部分の直径は上部材１０１と略同一となっている。この下部材１０２の中心側には、平面視略円形状の凹部空間１０２ａが形成されている。この凹部空間１０２ａの直径は上部材１０１に形成される貫通孔１０１ａの直径と略同一である。そして、上部材１０１と下部材１０２とが合わせられた状態で、貫通孔１０１ａの内側面と凹部空間１０２ａの内側面とは略面一となるように構成されている。
【００２５】
また、この下部材１０２には、上部材１０１とネジ留めするためのネジ孔１０２ｂが４つ形成されている。また、この下部材１０２の表面側には、リング状のシール部材（図示せず）が嵌め込めるようにリング状の溝１０２ｃが形成されている。また、下部材１０２の凹部空間１０２ａの底面には、真空排気系１４を構成する排気用開口１０２ｄと、真空計１５と凹部空間１０２ａとを繋ぐための真空計用開口１０２ｅと、が形成されている。排気用開口１０２ｄは、凹部空間１０２ａの下部側に設けられて真空排気系１４を構成する断面視略Ｌ字状の排気用通路１０２ｆと繋がる。また、真空計用開口１０２ｅは、凹部空間１０２ａの下部側に設けられて真空計１５との接続を行うための断面視略Ｌ字状の真空計用通路１０２ｇと繋がる。
【００２６】
ここで、図１に戻って説明する。試料台１１は、凹部空間１０２ａに出し入れ可能に設けられる。また、試料台１１は、それに載せられる試料Ｓの高さを調整できるように高さ調整機構を備える。高さ調整機構は、公知の機構を利用すればよく、その構成は特に限定されるものではない。
【００２７】
撓み板１２は、下部材１０２に形成される凹部空間１０２ａを覆うように配置される。そして、この撓み板１２は、上部材１０１と下部材１０２とによって挟持される。上述のように上部材１０１には貫通孔１０１ａが形成されているために、上部材１０１と下部材１０２とによって挟持された状態で、撓み板１２は大気に開放されることになる。この撓み板１２は、真空容器１０同様に強度が強く、耐食性が高い材質で形成するのが好ましい。このような観点から、撓み板１２は、例えばステンレス鋼で形成するのが好ましく、本実施形態では撓み板１２はＳＵＳ３０３で形成されている。
【００２８】
撓み板１２の面方向のサイズは、真空容器１０の上部材１０１と下部材１０２との間に配置された状態で、撓み板１２が下部材１０２に形成される凹部空間１０２ａを密閉できるサイズとすればよい。また、撓み板１２は、大気圧と密閉された凹部空間１０２ａの圧力との差によって敏感に撓み量が変化するように厚さを薄くする必要があり、本実施形態では０．３ｍｍ程度としている。なお、この撓み板１２の厚さは一例であり、硬さ試験機１の使用目的等に応じて適宜変更して良いのは当然である。
【００２９】
圧子１３は、撓み板１２に固着されており、撓み板１２の撓みに応じて試料台１１上の試料Ｓに押し込まれ、試料Ｓに圧痕（窪み）を形成する。この圧子１３は、試料Ｓよりも硬度が高い材質で形成する必要があり、例えばダイヤモンドを用いて形成される。また、この圧子１３の形状は、例えばビッカース硬さ試験用の正四角錐や、ナノインデンテーション試験用の正三角錐等、試験目的に応じて適宜変更してよい。
【００３０】
真空排気系１４は、真空容器１０の下部材１０２の凹部空間１０２ａに形成される排気用開口１０２ｄと、下部材１０２の内部に形成されて排気用開口１０２ｄに連通する排気用通路１０２ｆと、排気用通路１０２ｆと真空ポンプ１４１とを接続する中空の接続部材１４２と、真空ポンプ１４１と、で構成される。接続部材１４２は例えば金属パイプとされる。なお、この真空排気系１４は本発明の排気系の一例である。
【００３１】
真空ポンプ１４１の種類は、硬さ試験で必要となる試験力によって適宜選択すればよい。真空ポンプ１４１として、例えば粗引き用のポンプとターボ分子ポンプとがセットとなったポンプが選択されることにより、撓み板１２によって閉じられた（密閉された）凹部空間１０２ａを高真空状態（例えば１０−７〜１０−８Ｐａ程度）にすることが可能になる。そして、これにより、圧子１３を試料Ｓに押し付けるための力を発生する圧力差（大気圧と密閉された凹部空間１０２ａの圧力との差）について、非常に広い範囲（ゼロ〜大気圧）で制御することが可能になる。低真空用のポンプである粗引き用のポンプとしては、例えば油を使用しないドライポンプや、油を使用するロータリポンプ等が挙げられる。ただし、凹部空間１０２ａの汚染を避けられるために、粗引き用のポンプとしてはドライポンプがより好ましい。
【００３２】
なお、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力は、大気圧を受ける撓み板１２の面積を調整することによっても調整可能である。このため、真空ポンプ１４１によって高真空状態が得られない場合でも、大気圧を受ける撓み板１２の面積の調整により所望の押し付け力を得ることが可能である。
【００３３】
真空計１５は、撓み板１２によって閉じられて密閉された凹部空間１０２ａの圧力を測定するために設けられる。真空計１５は、凹部空間１０２ａの底面に設けられる真空計用開口１０２ｅと、下部材１０２の内部に設けられる真空計用通路１０２ｇと、中空の接続部材１５１（例えば金属パイプ）とを介して凹部空間１０２ａに繋がる（連通する）。
【００３４】
真空計１５の種類は、凹部空間１０２ａを真空にするために設けられる真空ポンプ１４１の能力に応じて適宜決定すればよい。真空ポンプ１４１に例えばターボ分子ポンプが含まれ、凹部空間１０２ａを高真空状態にできる場合には、真空計１５として電離真空計を利用することにより微小な力の調整が可能になる。電離真空計は電離したイオンを数える方式を採用するために、電離真空計の使用により、原理的には原子レベルでの力の制御が可能となる。すなわち、電離真空計の使用により、非常に微小な力の制御が可能となり、薄膜や材料の極表面層の機械的な性質の評価が行い易くなる。
【００３５】
次に、以上のように構成される硬さ試験機１を用いて硬さ試験を行う手順について説明する。図３は、本実施形態の硬さ試験機１を用いて硬さ試験を行う際のフローを示すフローチャートである。
【００３６】
硬さ試験を行う場合、まず、試料Ｓを試料台１１に載置する。そして、圧子１３の試料Ｓへの押し込みが狙いの試験力で行えるように、試料台１１の高さ調整を行う（ステップＳ１）。次に、試料Ｓが載置された試料台１１を、真空容器１０の下部材１０２の凹部空間１０２ａの所定位置に載置する（ステップＳ２）。
【００３７】
凹部空間１０２ａ内に試料Ｓが載せられた試料台１１を設置すると、撓み板１２を上部材１０１と下部材１０２とで挟むように配置し、上部材１０１と下部材１０２とをビスで固定する（ステップＳ３）。これにより、撓み板１２が凹部空間１０２ａを覆った状態で固定されることになる。なお、上部材１０１と下部材１０２とを固定するに際して、上部材１０１の下面に形成れる溝１０１ｃ、及び、下部材１０２の表面に形成される溝１０２ｃに、それぞれリング状のシール部材を事前に嵌め込んでおく。シール部材は、撓み板１２で覆われた凹部空間１０２ａの密閉性を向上するために配置される。
【００３８】
次に、真空容器１０の下部材１０２に真空ポンプ１４１及び真空計１５を接続し、真空ポンプ１４１を用いて凹部空間１０２ａ内を減圧する（ステップＳ４）。この減圧により、図４に示すように、貫通孔１０１ａを介して大気と接する撓み板１２は、大気圧と凹部空間１０２ａの圧力との差圧により下方に撓むことになる。なお、図４は、本実施形態の硬さ試験機１において、凹部空間１０２ａが減圧された場合の撓み板１２の様子を示す模式図である。
【００３９】
ステップＳ４における減圧は、真空計１５を見ながら、狙いの圧力となるまで実行する。ここで言う狙いの圧力は、硬さ試験を行うために必要な試験力が得られる圧力である。なお、真空ポンプ１４１の駆動制御は、真空計１５からの情報を受け取るマイコンを使用して自動で行われるように構成してもよいし、作業者が手動で行う構成としても構わない。
【００４０】
試料Ｓに所定の時間、所定の負荷が加えられると、凹部空間１０２ａ内の圧力を大気圧と同レベルに戻す動作を実行する。その後、真空容器１０の上部材１０１と下部材１０２とを分離して、試料Ｓを取り出す（ステップＳ５）。取り出された試料Ｓは、必要に応じて洗浄が行われ、圧子１３が試料Ｓに押し込まれることによって形成された圧痕の観察が行われる（ステップＳ６）。この観察は、例えば光学顕微鏡やＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）等を用いて行われる。そして、圧痕の所定箇所の寸法測定を行い、所定の計算式により試料Ｓの硬さ（例えばナノインデンテーション法による薄膜や材料表面の硬さや、ビッカース硬さ等）を求める。
【００４１】
以上のように、本実施形態の硬さ試験機１によれば、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力について、広い調整範囲を得ることが可能である。また、圧子１３を試料Ｓに押し付ける押し付け力について、単純な構造ながら細かい制御が可能である。そして、本実施形態の硬さ試験機１は構造が単純なために小型化及び低コスト化が図り易い。また、本実施形態の硬さ試験機１は、硬さ試験１を行う際に真空状態を使用するので、汚染を嫌う材料の硬さ試験を行うのに好適である。
【００４２】
以下、本実施形態の硬さ試験機１の変形例について、図５を参照しながら説明する。なお、変形例の硬さ試験機１´に関する説明においては、上述した本実施形態の構成と異なる点に重点をおき、上述した本実施形態の構成と重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４３】
変形例の硬さ試験機１´は、上部材１０１に形成される撓み板１２に接する空間１０１ａが、貫通孔によって構成されていない。そして、上部材１０１が下部材１０２とともに撓み板１２を挟持した状態で、空間１０１ａは圧力制御可能に設けられる構成となっている。この点で、上述した本実施形態の硬さ試験機１とは異なる構成となっている。
【００４４】
そして、上部材１０１に形成される空間１０１ａは、この空間１０１ａの上壁に形成される圧力制御用開口１０１ｄと、この圧力制御用開口１０１ｄに繋がるとともに上部材１０１に形成される圧力制御用通路１０１ｆと、圧力制御用通路１０１ｆに繋がる接続パイプ１７とを介して、圧力制御部１６に繋がっている。圧力制御部１６は、圧力調整用の調整弁や加圧機構等を含み、上部材１０１の空間１０１ａの圧力を制御できるようになっている。
【００４５】
また、変形例の硬さ試験機１´は、この圧力制御を行う上で必要となる、上部材１０１に形成される空間１０１ａの圧力を測定する圧力計１８も有する。圧力計１８は、例えば図５に示すように、空間１０１ａの上壁に形成される圧力計用開口１０１ｅと、この圧力計用開口１０１ｅに繋がるとともに上部材１０１に形成される圧力計用通路１０１ｇと、圧力計用通路１０１ｇに繋がる接続パイプ１９とを介して、空間１０１ａに繋がる構成とできる。なお、圧力制御部１６の操作は手動で行う構成であってもよいが、圧力計１８からの情報を得られるマイコンを有する構成として、自動で操作されるようにしてもよい。
【００４６】
以上のように構成される変形例の硬さ試験機１´では、大気との差圧を利用して撓み板１２を撓ませる構成（上述した本実施形態の硬さ試験機１）に比べて、圧子１３を試料Ｓに押し込む押し付け力について広い調整範囲を得ることが可能になる。また、大気圧を利用する場合には大気圧の変動の影響を受けるが、変形例の硬さ試験機１´では、この大気圧の変動の影響を受けない。このために、変形例１の硬さ試験機１では、大気圧を利用する場合に比べて安定した圧力を得られ、正確な力の制御が可能になる。
【００４７】
（インプリント装置）
図６は、本実施形態のインプリント装置２の構成を示す模式図である。図６に示すインプリント装置２は、上述した本実施形態の硬さ試験機１における圧子１３の部分を凹凸パターンが形成された型部材（マスク）２０に変更したものである。圧子１３が型部材２０に変更された点を除いては、インプリント装置２の構成は硬さ試験機１と同様であり、この同様の部分については説明を省略する。
【００４８】
インプリント装置２では、型部材２０に形成される凹凸パターンを試料Ｓ（基板）に転写する際の力の制御が、真空圧を制御することによって行われる。このインプリント装置２においても、例えば、真空ポンプ１４１にターボ分子ポンプが含まれる構成とし、真空計１５として電離真空計を用いる構成を採用することができる。
【００４９】
上述のように、電離真空計を用いると、原理的には原子レベルの極めて小さな力のコントロールが可能になる。このために、インプリント装置２によって、型部材２０に形成される非常に微細な構造を試料Ｓに転写することができる。すなわち、インプリント装置２は半導体製造時の微細加工に好適である。なお、インプリント装置１の変形例として、変形例の硬さ試験機１´における圧子１３を凹凸パターンが形成された型部材に変更した構成を採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の硬さ試験機は、薄膜や材料の極表面層の機械的性質を評価する試験機として好適である。また、本発明のインプリント装置は半導体製造時の微細加工装置として好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１ 、１´ 硬さ試験機
２ インプリント装置
１０ 真空容器
１１ 試料台
１２ 撓み板
１３ 圧子
１４ 排気系
１５ 真空計
２０ 型部材
１０１ 上部材（第２の部材）
１０１ａ 貫通孔（第２の部材に形成される撓み板に接する空間）
１０２ 下部材（第１の部材）
１０２ａ 凹部空間
１０２ｄ 排気用開口（排気系の一部）
１０２ｆ 排気用通路（排気系の一部）
１４２ 接続部材（排気系の一部）
１４１ 真空ポンプ（排気系の一部）
Ｓ 試料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部空間が形成される第１の部材と、
前記凹部空間に収容される試料台と、
前記凹部空間を覆う撓み板と、
前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持し、前記撓み板に接する空間が形成される第２の部材と、
前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に押し込まれる圧子と、
前記撓み板によって閉じられた前記凹部空間を減圧するための排気系と、
前記排気系によって減圧された前記凹部空間の圧力を測定する真空計と、
を備える、硬さ試験機。
【請求項２】
前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で大気に開放される、請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項３】
前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で圧力制御可能に設けられる、請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記試料台は高さ調整可能に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項５】
前記排気系には、粗引き用のポンプとターボ分子ポンプとが含まれる、請求項１から４のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項６】
前記真空計として電離真空計が利用される、請求項１から５のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の硬さ試験機における前記圧子を、凹凸パターンが形成された型部材に置き換えて得られ、
前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に前記型部材を押し付けて、前記試料に前記凹凸パターンを転写する、インプリント装置。
【請求項１】
凹部空間が形成される第１の部材と、
前記凹部空間に収容される試料台と、
前記凹部空間を覆う撓み板と、
前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持し、前記撓み板に接する空間が形成される第２の部材と、
前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に押し込まれる圧子と、
前記撓み板によって閉じられた前記凹部空間を減圧するための排気系と、
前記排気系によって減圧された前記凹部空間の圧力を測定する真空計と、
を備える、硬さ試験機。
【請求項２】
前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で大気に開放される、請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項３】
前記第２の部材に形成される前記空間は、前記第２の部材が前記第１の部材とともに前記撓み板を挟持した状態で圧力制御可能に設けられる、請求項１に記載の硬さ試験機。
【請求項４】
前記試料台は高さ調整可能に設けられる、請求項１から３のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項５】
前記排気系には、粗引き用のポンプとターボ分子ポンプとが含まれる、請求項１から４のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項６】
前記真空計として電離真空計が利用される、請求項１から５のいずれかに記載の硬さ試験機。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の硬さ試験機における前記圧子を、凹凸パターンが形成された型部材に置き換えて得られ、
前記撓み板の撓みに応じて前記試料台上の試料に前記型部材を押し付けて、前記試料に前記凹凸パターンを転写する、インプリント装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２０３４６（Ｐ２０１２−２２０３４６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８６６３１（Ｐ２０１１−８６６３１）
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 独立行政法人国立高等専門学校機構により平成２３年１１月１１日に発行された第１７回エコテクノロジーに関するアジア国際シンポジウム 要約集
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月８日（２０１１．４．８）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 独立行政法人国立高等専門学校機構により平成２３年１１月１１日に発行された第１７回エコテクノロジーに関するアジア国際シンポジウム 要約集
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
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