超小型自走機械による薄膜プロセスの精密制御

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1.高真空容器中で動作可能な超小型自走機械の設計・試作接合部のない一体構造による超小型自走機械計:これまでは部材を組立ることにより超小型機構を構成していたが、接着材などが高真空中では蒸発することが予想された。そこで接合部ができるだけ少なくなるような構造体の提案と設計を行った。ここでは材料自体もステンレス材を使用し、駆動用アクチュエータなども特殊加工を施したものを用いて試作した。また高真空容器内で移動させるため、現有の真空蒸着装置を改造し、内部への信号供給系を組込んだ。その結果、真空度10^<-5>Torrの高真空状態で、精密に移動する超小型自走機械の試作に成功した。さらには左右の旋回能力も確認し、真空中での超精密作業の可能性を示唆することができた。2.蒸着法により空間を浮遊する金属原子群を超小型自走機械により選択的に試料に付着させる実験:試験片に現有するスパッタ装置で薄膜片を生成し、これをベース材として、超小型自走機械により微小薄膜を生成する実験を行った。自走機械には予め微細なパターンを搭載し、これを試料上で精密位置決めし、金属を蒸着させた。その結果、任意の位置に性格に金属薄膜パターンを生成することが確認された。電子顕微鏡による観察では、エッジ部において、パターン精度も確認された。またこの試料に対して微小電極を搭載した超小型自走機械で精密に接近し、局所的にプラズマを発生させて材料が精密の除去できるかどうかを実験的に検討した。その結果、局所的な放電現象を発生することは成功した。しかしこれによる材料の除去は、探針と試料の距離により、除去される材料の範囲が変化すること、真空度が増加するに従って、放電が発生しなくなるため、不活性ガスなどの導入が必要であることなどが明らかになった。