德国NanoFocus研发激光共聚焦显微镜中工作的纳米机械加工系统

      机械加工依据的基本原理是使用固体工具对材料进行切削，在基础实验中可以证明，只要有纳米级的尖锐工具和超精密驱动装置，理论上就能以纳米为单位进行切削加工。最近几年来，使用AFM装置的纳米机械加工曾经作为超LSI用光掩膜修正加工技术得到过实际应用，因此作为可应用于纳米应用领域的技术被业界寄予很高的期望。然而，尽管加工原理看似简单，但尤其是从加工尺寸小这个条件来说，很难对加工现象进行观测，因此对它的机理还存在很多尚未阐明的东西，现场的理解和经验要领先于理论性的解释。

 　  德国NanoFocus AG研究小组早在10年前就开始了有关利用特殊装置进行纳米级切削加工的研究，独自开发出了纳米级切削加工的实验观测系统、以及作为其关键零部件的加工悬臂，反复实施了旨在对加工现象进行观察的基础实验。同时还进行了旨在追求加工精度的研究，甚至在地方新生联盟的研究开发业务中实施了以实用化为目的的纳米加工与测量系统的开发，以及提高加工悬臂用刀刃尖锐度的技术开发。希望直接观察纳米加工过程的愿望在了解加工现象方面是一种自然而然的想法，同时也是必不可少的信息。出于这种考虑，在日本新能源与产业技术综合开发机构（NEDO）产业技术研究扶持项目的帮助下一直在进行相关研究。

 　　配备纳米加工设备的SEM操作台。采用了可避免与SEM镜头系统发生干扰，同时还可确保所需观察姿态的设计。由于SEM必须在真空环境中进行观察，因此在纳米加工设备的驱动装置中通过使用非共振超声波马达，减少了机构驱动装置的轴数。

 　  首先利用各向异性蚀刻技术制成金字塔形状的硅模具，然后在模具中形成CVD金刚石膜，即可得到这种悬臂。过去都是将一个金刚石磨砂固定到悬臂顶端，作为刀刃使用，但由于形状不规则，加工能力不均衡，很能固定加工点。而尖锐化的刀刃则具备按照几何学形成的刀刃形状，以及30nm左右的尖端半径，实现了良好的切削性能。

 　　此次发表中所讲的“纳米级机械加工的直接观测”就是指，不论加工尺度如何，均可得出有助于阐明机械加工基本原理的有益数据。从上述学术观点来说，该系统有望成为阐明机械加工原理的强有力工具。另外，对于在产业界的应用来说，由于已经有了称为超LSI光掩膜修正系统的实用化先例，因此可望用于推进旨在探索最佳加工条件的研究工作，以及新的应用技术开发。