形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法とそれに用いるスパッタリング装置
【課題】より微細で繊細な細線や細管に装着でき、より軽量で微細で繊細な能動細線、能動細管を構成させることができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法及び細線への薄膜の積層工程において用いるスパッタリング装置の提供を課題とする。
【解決手段】被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで細線を屈曲可能な能動細線に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法であって、被装着体の代わりとなるダミー細線１０を用い、ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜２０を積層する工程、拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜３０を積層する工程、形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程、形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンＰを形成する工程、形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程、ダミー細線を溶解除去する工程とを有する。
【解決手段】被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで細線を屈曲可能な能動細線に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法であって、被装着体の代わりとなるダミー細線１０を用い、ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜２０を積層する工程、拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜３０を積層する工程、形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程、形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンＰを形成する工程、形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程、ダミー細線を溶解除去する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は細線や細管の表面に装着することで該細線や細管を屈曲自在な能動細線や能動細管にすることが可能となる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法に関する。また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法に用いるスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野においてはカテーテルを用いた治療が試みられている。例えば超音波プローブを備えたカテーテルの先端を自由に動作させることができれば、モニタリングの視野角が広がるため、血管内の情報をより多く得ることができる。また医療分野の他、工業分野やその他の産業分野においても、細線や細管の先端部等を必要に応じて自由に屈曲させることができれば、その用途は種々に広がる。
カテーテル等の細線（細管）を能動細線（能動細管）にするための形状記憶合金製のマイクロアクチュエータに関しては、従来、下記特許文献１が提供されている。
特許文献１に開示された形状記憶合金パイプ型アクチュエータ及びその作製方法は、要するに、形状記憶合金パイプを素材として用い、この素材の形状記憶合金パイプをエッチングすることで、複数のアクチュエータ部２がその両端で相互に繋がった筒状アクチュエータに一体成形するようにした方法である。
【特許文献１】特開２００３−２１０５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に示す従来技術においては、予め存在する形状記憶合金パイプを素材として採用し、これをエッチング加工する方式である。このため前記素材として採用される形状記憶合金パイプには寸法上の限界があり、作製されるアクチュエータの微細化、薄肉化等には限界があった。
即ち、特許文献１に示す製作方法では、より微細化、繊細化が要求される能動細線（細管）に対応できるだけの繊細なアクチュエータを作製するには不十分であった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来の形状記憶合金製アクチュエータの製造における問題を解消し、より微細で繊細な細線や細管に装着することができ、より軽量で、より微細で繊細な能動細線、能動細管を構成させることができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法を提供することを課題とする。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法においては、素材となるダミー細線（細管）の外側周面にスパッタリングによる薄膜を積層する必要があるが、従来のスパッタリング装置では、細線の外側周面に均一に薄膜をうまく積層することができなかった。
そこで本発明のもう１つの課題は、本発明の製造方法における細線への薄膜の積層工程において用いるスパッタリング装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するため、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで該細線を屈曲可能な能動細線（能動細管含む）に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法であって、被装着体の代わりとなるダミー細線を用い、ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜を積層する工程と、前記積層された拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜を積層する工程と、前記積層された形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程と、前記形状記憶熱処理が施された形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを形成した状態で、前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程と、前記エッチングの工程後にダミー細線を溶解除去する工程と、を有することを第１の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１の特徴に加えて、ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることを第２の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、拡散防止用金属薄膜を積層する工程と形状記憶合金組成薄膜を積層する工程では、ダミー細線を減圧下において自転させながら、該ダミー細線の外側周面にスパッタリングにより金属薄膜を積層することを第３の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１〜第３の何れかに記載の特徴に加えて、ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることを第４の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、減圧状態にされる真空チャンバーと、該真空チャンバー内に配置される被成膜体に対してスパッタリングを行うスパッタリングガンとを少なくとも備えたスパッタリング装置であって、細線（細管を含む）とされた被成膜体を真空チャンバー内に配置するための配置手段として、配置基板と、該配置基板上に設けられる細線取付部とを備え、成膜作業中において前記細線取付部に取り付けられた細線を前記配置基板上で公転させながら自転させる構成としたことを第５の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、上記第５の特徴に加えて、細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたことを第６の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、上記第６の特徴に加えて、配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたことを第７の特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、ダミー細線を用いて、該ダミー細線に拡散防止用金属薄膜を積層し、その上に形状記憶合金組成薄膜を積層し、その形状記憶合金組成薄膜に形状記憶熱処理を施し、更に所定のレジストパターンを施し、そのレジストパターンに従って前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜を所定の形状にエッチングし、最後にダミー細線を溶解除去することで、形状記憶合金製マイクロアクチュエータを得ることができる。
ダミー細線を用いることで、被装着体そのものを形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造に用いる必要がない。特に、ダミー細線として被装着体に対応したものを選ぶことで、被装着体の個々の寸法に対しても、容易、確実に対応して装着できる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
また形状記憶合金組成薄膜をダミー細線に積層する方式で、形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するようにしているので、微細なダミー細線を用いて、径の微細な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを容易に製造することができる。また積層厚を薄くすることで、十分に薄くて軽量な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。従来のような形状記憶合金製パイプを素材として最初から用いる場合には、径の微細な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するのには限界がある。また十分に薄くて軽量な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するには限界がある。
またダミー細線に先ず拡散防止用金属薄膜を積層した上で形状記憶合金組成薄膜を積層するようにしているので、形状記憶合金組成薄膜を積層する際やその後の熱処理の際に、形状記憶合金組成の成分原子がダミー細線に拡散して濃度変化するのを確実に防止することができる。
【０００７】
また請求項２に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１に記載の構成による作用効果に加えて、ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることにより、被装着体の寸法に応じて、過不足なくピッタリとフィットして挿入して装着することができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。また拡散防止用金属薄膜の積層厚と併せて適切な隙間寸法に調整することができる。
【０００８】
また請求項３に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１又は２に記載の構成による作用効果に加えて、ダミー細線への拡散防止用金属薄膜と形状記憶合金組成薄膜との積層は、ダミー細線を自転させながら外側周面にスパッタリングを施して行うようにしているので、自転するダミー細線の外側周面に過不足なく、均一、均質にそれら拡散防止用金属薄膜、形状記憶合金組成薄膜の積層を施すことができる。よって全域において、より均質で、均一な機能を発揮することができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
【０００９】
また請求項４に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１〜３の何れかに記載の構成による作用効果に加えて、
ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることで、ダミー細線に対してＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金組成薄膜を良好に積層することができ、また所定のレジストパターンによるエッチングを良好に行うことができ、更にダミー細線を良好に除去して、良好なＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
【００１０】
また請求項５に記載のスパッタリング装置によれば、被成膜体である細線は、真空チャンバー内に配置手段によって配置され、スパッタリングガンによってスパッタリングが行われる。配置手段は、配置基板と該配置基板上に設けられた細線取付部とを備え、細線取付部に取り付けられた細線を配置基板上で公転させながら自転させる構成としたので、被成膜体が細線であっても、その外側周面に過不足なく均一、均質にスパッタリングを施すことができる。またその際、スパッタリングガンについては、これをあれこれ移動動作させる必要もない。
よって請求項５に記載のスパッタリング装置によれば、細線を対象としてスパッタリングを行うことができ、しかも細線の外側周面に均一、均質にスパッタリングを施すことができる。
【００１１】
また請求項６に記載のスパッタリング装置によれば、上記請求項５に記載の構成による作用効果に加えて、細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたので、比較的長い細線であっても、該細線を配置基板上に平行に嵩低く配置することができる。よって配置基板上に複数の細線を嵩低く並べて配置することも可能となり、スパッタリング処理の効率化を図ることが可能となると共に、必要な真空チャンバーの空間もコンパクトにすることができ、減圧作業を速やかに効率よく行うことも可能となる。
【００１２】
また請求項７に記載のスパッタリング装置によれば、上記請求項６に記載の構成による効果に加えて、配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたので、
回転分岐伝達手段によって、１つの回転駆動源をもって、配置基板の駆動回転と該配置基板上に設けられた細線取付部の自転軸の回転とを、２者同期的に行うことができる。しかも配置基板の駆動回転軸から細線取付部の自転軸への回転伝達は、回転の軸を配置基板に垂直な方向から平行な方向に変換させて伝達させる構成であるので、細線取付部は配置基板上で細線を配置基板に平行に保持した状態において容易に自転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータをカテーテル等の被装着体である細線（細管）に装着した状態を示す斜視図、図２は本発明の製造方法を説明する図、図３は実施形態に係るスパッタリング装置の一部断面全体図、図４は実施形態に係るスパッタリング装置の要部の断面図、図５は実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の平面図、図６は実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の底面図である。
【００１４】
先ず図１を参照して、本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータの使用例を説明する。
本発明の製造方法で製造された形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１は、被装着体Ｗである細線（以下、「細線」には「細管」含むものとする）の先端付近に装着されることで、能動細線を構成する。前記被装着体Ｗとしては、例えば医療に用いられるカテーテルや光ファイバーを対象とすることができる。
形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１は、円周方向に均等に配置される、スプリング部１ａ、例えば９０度間隔に配置される４つのスプリング部１ａと、それらの各スプリング部１ａの両端を連結一体化する上下のリング帯部１ｂとからなる。
形状記憶熱処理が施された形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の装着は、スプリング部１ａを伸張させた状態で、全体を被装着体Ｗの先端付近の側周面に被着し、リング帯部１ｂを被装着体Ｗに固定することで行う。そして図示しない給電用電線を各スプリング部１ａに結線することで、被装着体Ｗが能動細線となる。
操作は、各スプリング部１ａに対して選択的に電流を流すことで行う。電流が流されたスプリング部１ａがジュール熱により自己加熱され、その温度が一定以上になると、形状記憶現象により収縮する。この収縮により被装着体Ｗは収縮のあった方向に屈曲される。４つのスプリング部１ａのうちの何れかを選択的に収縮させ、また組み合わせて収縮させることで、四方八方に自在に被装着体Ｗの先端部を屈曲させることができる。
前記スプリング部１ａの数は必ずしも４本である必要はない。被装着体Ｗの先端が必要な方向に屈曲できるようにスプリング部１ａの数と配置を決めることができる。
前記一対のリング帯部１ｂは、複数のスプリング部１ａを有する形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１を筒状体として一体化する役割を果たすもので、被装着体Ｗに速やかに、正確に装着することができると共に、各スプリング部１ａの装着バランスを正確に保持する機能を果たす。
【００１５】
図２を参照して、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法について説明する。図２の（Ａ）〜（Ｅ）においては、それぞれダミー細線１０や形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の側面とＩ−Ｉ断面を示している。
本発明の製造方法では、ダミー細線１０を用いる。このダミー細線１０の外側周面を研磨して、側周表面の粗さを小さくしておく。
そして先ず、前記ダミー細線１０の前記研磨した外側周面に対して拡散防止用金属薄膜２０を積層する工程を行う（図２の（Ａ））。
次にダミー細線１０の拡散防止用金属薄膜２０の上から形状記憶合金組成薄膜３０を積層する工程を行う（図２の（Ｂ））。
次に積層された形状記憶合金組成薄膜３０に対して形状記憶熱処理を施す工程を行う。
その後、形状記憶熱処理を施された形状記憶合金組成薄膜３０に対してレジストパターンＰを形成する工程を行う。即ち、レジスト膜４０を成膜し、リソグラフィによる所定のパターニングをレジスト膜４０に施し、必要に応じて焼成処理を行って、マイクロアクチュエータの形状をレジストパターンＰ形成する（図２の（Ｃ））。
そして形状記憶合金組成薄膜３０上にレジストパターンＰを形成した状態で、エッチング剤を施し、形状記憶合金組成薄膜３０とその下の拡散防止用金属薄膜２０をエッチングする工程を行う（図２の（Ｄ）。これによりダミー細線１０上に形状記憶合金組成薄膜３０によるマイクロアクチュエータ形状が成形される。
最後に、ダミー細線１０のみを溶解除去する工程を行う（図２の（Ｅ））。これによって形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１が形成される。
【００１６】
上記において、ダミー細線１０はＣｕ製とする。Ｃｕをダミー細線１０に用いることで、拡散防止用金属薄膜２０をＴｉとし、その上の形状記憶合金組成薄膜３０をＴｉ−Ｎｉ系合金としたときに、それらＴｉ、Ｔｉ−Ｎｉ合金のスパッタリングによるダミー細線１０上への積層が容易となる。また最終工程においてダミー細線１０を溶解除去する際に、Ｔｉ薄膜やＴｉ−Ｎｉ合金組成薄膜を残したまま、ダミー細線１０だけを選択的に速やかに除去することができる。
勿論、ダミー細線１０は必ずしもＣｕ製である必要はない。拡散防止用金属薄膜２０、形状記憶合金組成薄膜３０を容易にスパッタリング積層することができ、レジストパターン作製の際には、耐エッチッチング性能を発揮し、また最終工程において、拡散防止用金属薄膜２０、形状記憶合金組成薄膜３０を残して容易に溶解除去されるような材料であれば、他の金属材料、その他の材料であっても可能である。
ダミー細線１０の外径は、被装着体Ｗの外径と同径若しくは装着に必要な隙間が確保できる程度の大径のものを用いることができる。被装着体Ｗと同径のダミー細線１０を用いる場合は、ダミー細線１０に積層する拡散防止用金属薄膜２０の積層厚を適当な厚みにすることで、被装着体Ｗの外側周面に装着されるマイクロアクチュエータ１の内径を、被装着体Ｗに対して無駄に大きな隙間なく、丁度よく外挿できる寸法とすることができる。
よって、被装着体Ｗの径に応じてダミー細線１０を選択することで、どのような寸法の被装着体Ｗに対しても丁度フィットするマイクロアクチュエータ１を得ることができる。
【００１７】
上記において拡散防止用金属薄膜２０は、形状記憶合金組成薄膜３０を積層する際に該形状記憶合金組成を構成する原子がダミー細線１０側に拡散するのを防止するための薄膜である。本実施形態では、形状記憶合金組成薄膜３０をＴｉ−Ｎｉ合金とする場合には拡散防止用金属薄膜２０をＴｉ薄膜としている。
拡散防止用金属薄膜２０の積層厚は、例えば数百ナノメータとすることができる。しかしながら拡散防止用金属薄膜２０の役割は形状記憶合金組成薄膜３０の成分原子の拡散防止であることから、拡散防止ができる最小限の厚みがあればよい。勿論、拡散防止用金属薄膜２０の積層厚でもって形状記憶合金組成薄膜３０の内径寸法を調整する場合には、その調整に必要な厚みを拡散防止用金属薄膜２０に付与するようにすることもできる。
拡散防止用金属薄膜２０はスパッタリングによりダミー細線１０の外側周面に積層させる。
なお拡散防止用金属薄膜２０の材質はＴｉである必要はない。形状記憶合金組成薄膜３０の材質に応じて、その材質を構成する原子がダミー細線１０側に拡散するのを防止するのに適した材質であればよい。
【００１８】
形状記憶合金組成薄膜３０は、本実施形態ではＴｉ−Ｎｉ合金組成薄膜とする。Ｔｉ−Ｎｉ合金組成は、室温でマルテンサイト相若しくはＲ相となるよう、５０〜５２原子％Ｔｉ−Ｎｉ合金組成とする。
形状記憶合金組成薄膜３０は、必ずしもＴｉ−Ｎｉ合金組成である必要はない。他の種類の形状記憶合金組成による薄膜であってもよい。
形状記憶合金組成薄膜３０は、スパッタリングにより積層させることができる。積層厚は、例えば数十ミクロンメータとすることができる。が、マイクロアクチュエータを構成するものとして、実際の使用に十分に耐え得る強度を有する厚みとすればよい。勿論、強度が確保された状態で、薄い方がより軽量なマイクロアクチュエータを得ることができる。
【００１９】
上記形状記憶合金組成薄膜３０に対する形状記憶熱処理は、Ｔｉ−Ｎｉ合金組成の場合、形状記憶合金組成薄膜３０を積層したダミー細線１０を減圧下、約６００℃で１時間保持することで行う。
勿論、この熱処理条件である「減圧下、約６００℃で１時間保持」は、これに限定されるものではない。熱処理条件としての気圧、温度、保持時間は他の適切な条件を採用することができる。
【００２０】
レジストパターンＰを形成する工程では、先ず形状記憶合金組成薄膜３０の上にレジスト膜４０を成膜する。
レジスト膜４０は、例えばフォトレジスト材を用い、これを形状記憶合金組成薄膜３０の上に塗布し、或いはレジスト液にダミー細線１０を浸漬することで、形状記憶合金組成薄膜３０の上にレジストをコートすることで行うことができる。
レジストパターンＰの形成は、前記コートしたレジスト膜４０に対してパターニング露光を行い、更に現像液で余分なレジストを溶解させることで行うことができる。必要に応じてポストベークを行う。
これによって、レジスト膜４０によるマイクロアクチュエータ形状がパターンニングされる（図２の（Ｃ））。
【００２１】
レジストパターンＰを形成したダミー細線１０のエッチングは、エッチング剤として、例えばフッ硝酸水溶液を用いて行う。エッチングは、フッ硝酸水溶液の濃度とエッチング時間を考慮して、レジストパターンＰにより被覆されていない形状記憶合金組成薄膜３０部分とその下の拡散防止用金属薄膜２０部分が除去されるまで行う。
これによって、形状記憶合金組成薄膜３０とその下の拡散防止用金属薄膜２０によるマイクロアクチュエータ形状が現出されてくる（図２の（Ｄ））。
【００２２】
ダミー細線１０の溶解は、例えば硝酸を用いて行うことになる。濃度を調整することで、ダミー細線１０であるＣｕを溶解除去する。これにより形状記憶合金組成薄膜３０によるマイクロアクチュエータ形状が単体として残る（図２の（Ｅ））。なお拡散防止用金属薄膜２０も残留するが、この拡散防止用金属薄膜２０の厚みは、一般に形状記憶合金組成薄膜３０に比べて十分に薄いので、マイクロアクチュエータの動作上において問題とはならない。
【００２３】
次に図３〜図６を参照して、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法に用いるスパッタリング装置の実施形態を説明する。
スパッタリング装置には真空チャンバー１００が設けられ、該真空チャンバー１００に対してスパッタリングガン２００が臨んでいる。また真空チャンバー１００に対して真空ポンプ３００とガス供給器４００がそれぞれ接続配置されている。
また前記真空チャンバー１００に隣接して駆動室５００が配置されている。駆動室５００には、ステッピングモータ等のモータ５１０が設けられ、また前記モータ５１０によって図示しない減速装置、ベルト等を介して回転される駆動回転軸５２０が設けられている。
前記駆動回転軸５２０には配置基板６００と第１平歯車７１０とが取り付けられており、それら配置基板６００と第１平歯車７１０は駆動回転軸５２０と共に回転するようになされている。
【００２４】
前記配置基板６００は前記真空チャンバー１００内の上部空間に配置され、その下面にはギアボックス６１０が設けられている。該ギアボックス６１０の中には取付フレーム６２０が設けられ、該取付フレーム６２０に細線取付部８００（図６参照）が複数個、配備されている。
前記ギアボックス６１０は、本実施形態においては、一対が配置基板６００に設けられている。よってまた前記取付フレーム６２０も一対の各ギアボックス６１０内に設けられている。
細線取付部８００に対して、被成膜体である細線（細管を含む）Ｘが着脱自在に取り付けられ、成膜される。
符号９００はシャッターで、スッパッタリングガン２００による粒子の照射から前記細線取付部８００に取り付けられた細線Ｗを遮蔽する際に用いられる。
駆動回転軸５２０が回転すると、配置基板６００が回転し、配置基板６００上に設けられたギアボックス６１０、取付フレーム６２０、細線取付部８００が、配置基板６００の中心の周りを公転する。
【００２５】
前記駆動回転軸５２０に取り付けられた第１平歯車７１０は、第２平歯車７２０と噛み合い、駆動回転軸５２０の回転を第２平歯車７２０に分岐する。第２平歯車７２０は、本実施形態では、第１平歯車７１０の両側に一対で設けられている。
第２平歯車７２０は、それぞれ第１分岐回転軸７３０に取り付けられている。第１分岐回転軸７３０は前記ギアボックス６１０に軸受けされており、前記配置基板６００を上面側へ貫通した先端部に前記第２平歯車７２０を取り付けている。
第１分岐回転軸７３０は前記駆動回転軸５２０に対して平行であり、また前記配置基板６００に対して垂直である。
【００２６】
第１分岐回転軸７３０には、前記ギアボックス６１０内において、第３傘歯車７４０が取り付けられている。この第３傘歯車７４０は、前記駆動回転軸５２０の回転に伴って第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０を介して回転する。
第３傘歯車７４０は第４傘歯車７５０と噛み合う。第４傘歯車７５０は、第２分岐回転軸７６０に設けられている。
第２分岐回転軸７６０は、前記取付フレーム６２０に軸受けされて取り付けられている。この第２分岐回転軸７６０は前記駆動回転軸５２０や第１分岐回転軸７３０に対して垂直であり、前記配置基板６００に対して平行に配されている。
第２分岐回転軸７６０は、前記駆動回転軸５２０の回転に伴って、第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０、第３傘歯車７４０、第４傘歯車７５０を介して、配置基板６００に平行な状態で回転することになる。
【００２７】
第２分岐回転軸７６０には第５平歯車７７０が取り付けられている。この第５平歯車７７０は、前記細線取付部８００の自転軸８１０に取り付けられた第６平歯車８２０に回転を伝達する。
以上で説明した第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０、第３傘歯車７４０、第４傘歯車７５０、第２分岐回転軸７６０、第５平歯車７７０は、配置基板６００を回転させる駆動回転軸５２０から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転に軸を前記配置基板６００面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部８００の自転軸８１０に伝達する回転分岐伝達手段７００を構成する。勿論、回転分岐伝達手段７００は、配置基板６００を回転させる駆動回転軸５２０から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転に軸を前記配置基板６００面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部８００の自転軸８１０に伝達することができるものであれば、必ずしも上記の歯車や回転軸（７１０〜７７０）である必要はない。
【００２８】
前記細線取付部８００は、前記取付フレーム６２０に軸受されて取り付けられ、配置基板６００に対して平行に配置されている。細線取付部８００の取付フレーム６２０から突出する先端部は、被成膜体である細線Ｘの一端を受け入れて固定するための把持部８３０になされている。また既述したように細線取付部８００の自転軸８１０には第６平歯車８２０が取り付けられている。
細線取付部８００は、本実施形態では、一対のギアボックス６１０の各取付フレーム６２０にそれぞれ、複数個ずつ（図面上は各４個ずつ）が設けられ、且つそれらの細線取付部８００が両側から交互にずれて対向するように配置されている。よってそれら細線取付部８００に取り付けられた複数の細線Ｘもまた、両側から交互にずれて対向するようになされ、これによってより多数の細線Ｘが一度に成膜されるようになされている。
【００２９】
本実施形態では、細線取付部８００のうち、前記第２分岐回転軸７６０に隣接する細線取付部８００が、その第６平歯車８２０で第２分岐回転軸７６０の第５平歯車７５０と噛み合うように配置している。他の細線取付部８００は隣の細線取付部８００と、第６平歯車８２０で相互に噛み合うように配置している。これによって第２分岐回転軸７６０の回転が、順次、細線取付部８００に伝達され、結果として細線取付部８００の自転軸８１０が配置基板６００に平行な状態で自転することになる。よって各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘも配置基板６００に平行な状態で自転することになる。
【００３０】
各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘは、ギアボックス６１０に設けられた受け穴６１１を通して真空チャンバー１００内に突出し、スパッタリングガン２００によるスパッタリングを受けることができるようになされている。受け穴６１１は細線Ｘをその途中で支えると共に、細線Ｘの回転のブレを減ずる。必要に応じて、支え枠６３０を更に設けて、その支え穴６３１により、スパッタリングを行う細線Ｘの先端付近をより安定して支えると共に、よりブレのない状態で自転できるようにすることができる。
【００３１】
以上のような構成とすることで、細線Ｘのスパッタリングに際しては、成膜したい本数の細線Ｘを各細線取付部８００の把持部８３０に取り付け、真空チャンバー１００を真空ポンプ３００とガス供給器４００とによって所定の希薄ガス減圧状態に調整し、スパッタリングガン２００を照射準備する。そしてモータ５１０をオンして駆動回転軸５２０を回転させる。これによって、真空チャンバー１００内の配置基板６００が回転し、細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘが配置基板６００の回転中心の周りに公転する。一方、駆動回転軸５２０の回転に伴って、それに取り付けられた第１平歯車７１０が回転し、この回転が一対の第２平歯車７２０を介して第１分岐回転軸７３０に分岐伝達され、更に第３傘歯車７４０から第４傘歯車７５０を介して、元の回転軸の方向と直角な方向（配置基板６００と平行な方向）の第２分岐回転軸７６０に分岐伝達される。そしてこの第２分岐回転軸７６０の回転は第５平歯車７７０、第６平歯車８２０を介して、隣接する細線取付部８００に伝達される。そしてこの隣接した細線取付部８００からそれに平行配置された他の細線取付部８００に回転が伝達される。これによって各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘが配置基板６００上で自転する。即ち、取り付けられた複数の細線Ｘは公転しながら、それぞれが自転し、スパッタリングを受けることになる。
このような複数個の細線Ｘを個別配置して取り付ける設備、その取り付けた複数の細線Ｘを公転させながらそれぞれ自転させる設備を備えることで、本発明のスパッタリング装置では被成膜体である細線の側周囲に均一で性能のよいスパッタリング成膜を複数生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータをカテーテル等の被装着体である細線（細管）に装着した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の一部断面全体図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の要部の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の底面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 形状記憶合金製マイクロアクチュエータ
１ａ スプリング部
１ｂ リング帯部
１０ ダミー細線
２０ 拡散防止用金属薄膜
３０ 形状記憶合金組成薄膜
４０ レジスト膜
１００ 真空チャンバー
２００ スパッタリングガン
３００ 真空ポンプ
４００ ガス供給器
５００ 駆動室
５１０ モータ
５２０ 駆動回転軸
６００ 配置基板
６１０ ギアボックス
６１１ 受け穴
６２０ 取付フレーム
６３０ 支え枠
６３１ 支え穴
７００ 回転分岐伝達手段
７１０ 第１平歯車
７２０ 第２平歯車
７３０ 第１分岐回転軸
７４０ 第３傘歯車
７５０ 第４傘歯車
７６０ 第２分岐回転軸
７７０ 第５平歯車
８００ 細線取付部
８１０ 自転軸
８２０ 第６平歯車
８３０ 把持部
９００ シャッター
Ｐ レジストパターン
Ｗ 被装着体
Ｘ 細線
【技術分野】
【０００１】
本発明は細線や細管の表面に装着することで該細線や細管を屈曲自在な能動細線や能動細管にすることが可能となる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法に関する。また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法に用いるスパッタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野においてはカテーテルを用いた治療が試みられている。例えば超音波プローブを備えたカテーテルの先端を自由に動作させることができれば、モニタリングの視野角が広がるため、血管内の情報をより多く得ることができる。また医療分野の他、工業分野やその他の産業分野においても、細線や細管の先端部等を必要に応じて自由に屈曲させることができれば、その用途は種々に広がる。
カテーテル等の細線（細管）を能動細線（能動細管）にするための形状記憶合金製のマイクロアクチュエータに関しては、従来、下記特許文献１が提供されている。
特許文献１に開示された形状記憶合金パイプ型アクチュエータ及びその作製方法は、要するに、形状記憶合金パイプを素材として用い、この素材の形状記憶合金パイプをエッチングすることで、複数のアクチュエータ部２がその両端で相互に繋がった筒状アクチュエータに一体成形するようにした方法である。
【特許文献１】特開２００３−２１０５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に示す従来技術においては、予め存在する形状記憶合金パイプを素材として採用し、これをエッチング加工する方式である。このため前記素材として採用される形状記憶合金パイプには寸法上の限界があり、作製されるアクチュエータの微細化、薄肉化等には限界があった。
即ち、特許文献１に示す製作方法では、より微細化、繊細化が要求される能動細線（細管）に対応できるだけの繊細なアクチュエータを作製するには不十分であった。
【０００４】
そこで本発明は上記従来の形状記憶合金製アクチュエータの製造における問題を解消し、より微細で繊細な細線や細管に装着することができ、より軽量で、より微細で繊細な能動細線、能動細管を構成させることができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法を提供することを課題とする。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法においては、素材となるダミー細線（細管）の外側周面にスパッタリングによる薄膜を積層する必要があるが、従来のスパッタリング装置では、細線の外側周面に均一に薄膜をうまく積層することができなかった。
そこで本発明のもう１つの課題は、本発明の製造方法における細線への薄膜の積層工程において用いるスパッタリング装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するため、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで該細線を屈曲可能な能動細線（能動細管含む）に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法であって、被装着体の代わりとなるダミー細線を用い、ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜を積層する工程と、前記積層された拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜を積層する工程と、前記積層された形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程と、前記形状記憶熱処理が施された形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンを形成した状態で、前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程と、前記エッチングの工程後にダミー細線を溶解除去する工程と、を有することを第１の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１の特徴に加えて、ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることを第２の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１又は第２の特徴に加えて、拡散防止用金属薄膜を積層する工程と形状記憶合金組成薄膜を積層する工程では、ダミー細線を減圧下において自転させながら、該ダミー細線の外側周面にスパッタリングにより金属薄膜を積層することを第３の特徴としている。
また本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法は、上記第１〜第３の何れかに記載の特徴に加えて、ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることを第４の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、減圧状態にされる真空チャンバーと、該真空チャンバー内に配置される被成膜体に対してスパッタリングを行うスパッタリングガンとを少なくとも備えたスパッタリング装置であって、細線（細管を含む）とされた被成膜体を真空チャンバー内に配置するための配置手段として、配置基板と、該配置基板上に設けられる細線取付部とを備え、成膜作業中において前記細線取付部に取り付けられた細線を前記配置基板上で公転させながら自転させる構成としたことを第５の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、上記第５の特徴に加えて、細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたことを第６の特徴としている。
また本発明のスパッタリング装置は、上記第６の特徴に加えて、配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたことを第７の特徴としている。
【発明の効果】
【０００６】
請求項１に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、ダミー細線を用いて、該ダミー細線に拡散防止用金属薄膜を積層し、その上に形状記憶合金組成薄膜を積層し、その形状記憶合金組成薄膜に形状記憶熱処理を施し、更に所定のレジストパターンを施し、そのレジストパターンに従って前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜を所定の形状にエッチングし、最後にダミー細線を溶解除去することで、形状記憶合金製マイクロアクチュエータを得ることができる。
ダミー細線を用いることで、被装着体そのものを形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造に用いる必要がない。特に、ダミー細線として被装着体に対応したものを選ぶことで、被装着体の個々の寸法に対しても、容易、確実に対応して装着できる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
また形状記憶合金組成薄膜をダミー細線に積層する方式で、形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するようにしているので、微細なダミー細線を用いて、径の微細な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを容易に製造することができる。また積層厚を薄くすることで、十分に薄くて軽量な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。従来のような形状記憶合金製パイプを素材として最初から用いる場合には、径の微細な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するのには限界がある。また十分に薄くて軽量な形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造するには限界がある。
またダミー細線に先ず拡散防止用金属薄膜を積層した上で形状記憶合金組成薄膜を積層するようにしているので、形状記憶合金組成薄膜を積層する際やその後の熱処理の際に、形状記憶合金組成の成分原子がダミー細線に拡散して濃度変化するのを確実に防止することができる。
【０００７】
また請求項２に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１に記載の構成による作用効果に加えて、ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることにより、被装着体の寸法に応じて、過不足なくピッタリとフィットして挿入して装着することができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。また拡散防止用金属薄膜の積層厚と併せて適切な隙間寸法に調整することができる。
【０００８】
また請求項３に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１又は２に記載の構成による作用効果に加えて、ダミー細線への拡散防止用金属薄膜と形状記憶合金組成薄膜との積層は、ダミー細線を自転させながら外側周面にスパッタリングを施して行うようにしているので、自転するダミー細線の外側周面に過不足なく、均一、均質にそれら拡散防止用金属薄膜、形状記憶合金組成薄膜の積層を施すことができる。よって全域において、より均質で、均一な機能を発揮することができる形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
【０００９】
また請求項４に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法によれば、上記請求項１〜３の何れかに記載の構成による作用効果に加えて、
ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることで、ダミー細線に対してＴｉ−Ｎｉ系の形状記憶合金組成薄膜を良好に積層することができ、また所定のレジストパターンによるエッチングを良好に行うことができ、更にダミー細線を良好に除去して、良好なＴｉ−Ｎｉ系形状記憶合金製マイクロアクチュエータを製造することができる。
【００１０】
また請求項５に記載のスパッタリング装置によれば、被成膜体である細線は、真空チャンバー内に配置手段によって配置され、スパッタリングガンによってスパッタリングが行われる。配置手段は、配置基板と該配置基板上に設けられた細線取付部とを備え、細線取付部に取り付けられた細線を配置基板上で公転させながら自転させる構成としたので、被成膜体が細線であっても、その外側周面に過不足なく均一、均質にスパッタリングを施すことができる。またその際、スパッタリングガンについては、これをあれこれ移動動作させる必要もない。
よって請求項５に記載のスパッタリング装置によれば、細線を対象としてスパッタリングを行うことができ、しかも細線の外側周面に均一、均質にスパッタリングを施すことができる。
【００１１】
また請求項６に記載のスパッタリング装置によれば、上記請求項５に記載の構成による作用効果に加えて、細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたので、比較的長い細線であっても、該細線を配置基板上に平行に嵩低く配置することができる。よって配置基板上に複数の細線を嵩低く並べて配置することも可能となり、スパッタリング処理の効率化を図ることが可能となると共に、必要な真空チャンバーの空間もコンパクトにすることができ、減圧作業を速やかに効率よく行うことも可能となる。
【００１２】
また請求項７に記載のスパッタリング装置によれば、上記請求項６に記載の構成による効果に加えて、配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたので、
回転分岐伝達手段によって、１つの回転駆動源をもって、配置基板の駆動回転と該配置基板上に設けられた細線取付部の自転軸の回転とを、２者同期的に行うことができる。しかも配置基板の駆動回転軸から細線取付部の自転軸への回転伝達は、回転の軸を配置基板に垂直な方向から平行な方向に変換させて伝達させる構成であるので、細線取付部は配置基板上で細線を配置基板に平行に保持した状態において容易に自転させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下の添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を更に詳細に説明する。
図１は本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータをカテーテル等の被装着体である細線（細管）に装着した状態を示す斜視図、図２は本発明の製造方法を説明する図、図３は実施形態に係るスパッタリング装置の一部断面全体図、図４は実施形態に係るスパッタリング装置の要部の断面図、図５は実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の平面図、図６は実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の底面図である。
【００１４】
先ず図１を参照して、本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータの使用例を説明する。
本発明の製造方法で製造された形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１は、被装着体Ｗである細線（以下、「細線」には「細管」含むものとする）の先端付近に装着されることで、能動細線を構成する。前記被装着体Ｗとしては、例えば医療に用いられるカテーテルや光ファイバーを対象とすることができる。
形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１は、円周方向に均等に配置される、スプリング部１ａ、例えば９０度間隔に配置される４つのスプリング部１ａと、それらの各スプリング部１ａの両端を連結一体化する上下のリング帯部１ｂとからなる。
形状記憶熱処理が施された形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の装着は、スプリング部１ａを伸張させた状態で、全体を被装着体Ｗの先端付近の側周面に被着し、リング帯部１ｂを被装着体Ｗに固定することで行う。そして図示しない給電用電線を各スプリング部１ａに結線することで、被装着体Ｗが能動細線となる。
操作は、各スプリング部１ａに対して選択的に電流を流すことで行う。電流が流されたスプリング部１ａがジュール熱により自己加熱され、その温度が一定以上になると、形状記憶現象により収縮する。この収縮により被装着体Ｗは収縮のあった方向に屈曲される。４つのスプリング部１ａのうちの何れかを選択的に収縮させ、また組み合わせて収縮させることで、四方八方に自在に被装着体Ｗの先端部を屈曲させることができる。
前記スプリング部１ａの数は必ずしも４本である必要はない。被装着体Ｗの先端が必要な方向に屈曲できるようにスプリング部１ａの数と配置を決めることができる。
前記一対のリング帯部１ｂは、複数のスプリング部１ａを有する形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１を筒状体として一体化する役割を果たすもので、被装着体Ｗに速やかに、正確に装着することができると共に、各スプリング部１ａの装着バランスを正確に保持する機能を果たす。
【００１５】
図２を参照して、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法について説明する。図２の（Ａ）〜（Ｅ）においては、それぞれダミー細線１０や形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の側面とＩ−Ｉ断面を示している。
本発明の製造方法では、ダミー細線１０を用いる。このダミー細線１０の外側周面を研磨して、側周表面の粗さを小さくしておく。
そして先ず、前記ダミー細線１０の前記研磨した外側周面に対して拡散防止用金属薄膜２０を積層する工程を行う（図２の（Ａ））。
次にダミー細線１０の拡散防止用金属薄膜２０の上から形状記憶合金組成薄膜３０を積層する工程を行う（図２の（Ｂ））。
次に積層された形状記憶合金組成薄膜３０に対して形状記憶熱処理を施す工程を行う。
その後、形状記憶熱処理を施された形状記憶合金組成薄膜３０に対してレジストパターンＰを形成する工程を行う。即ち、レジスト膜４０を成膜し、リソグラフィによる所定のパターニングをレジスト膜４０に施し、必要に応じて焼成処理を行って、マイクロアクチュエータの形状をレジストパターンＰ形成する（図２の（Ｃ））。
そして形状記憶合金組成薄膜３０上にレジストパターンＰを形成した状態で、エッチング剤を施し、形状記憶合金組成薄膜３０とその下の拡散防止用金属薄膜２０をエッチングする工程を行う（図２の（Ｄ）。これによりダミー細線１０上に形状記憶合金組成薄膜３０によるマイクロアクチュエータ形状が成形される。
最後に、ダミー細線１０のみを溶解除去する工程を行う（図２の（Ｅ））。これによって形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１が形成される。
【００１６】
上記において、ダミー細線１０はＣｕ製とする。Ｃｕをダミー細線１０に用いることで、拡散防止用金属薄膜２０をＴｉとし、その上の形状記憶合金組成薄膜３０をＴｉ−Ｎｉ系合金としたときに、それらＴｉ、Ｔｉ−Ｎｉ合金のスパッタリングによるダミー細線１０上への積層が容易となる。また最終工程においてダミー細線１０を溶解除去する際に、Ｔｉ薄膜やＴｉ−Ｎｉ合金組成薄膜を残したまま、ダミー細線１０だけを選択的に速やかに除去することができる。
勿論、ダミー細線１０は必ずしもＣｕ製である必要はない。拡散防止用金属薄膜２０、形状記憶合金組成薄膜３０を容易にスパッタリング積層することができ、レジストパターン作製の際には、耐エッチッチング性能を発揮し、また最終工程において、拡散防止用金属薄膜２０、形状記憶合金組成薄膜３０を残して容易に溶解除去されるような材料であれば、他の金属材料、その他の材料であっても可能である。
ダミー細線１０の外径は、被装着体Ｗの外径と同径若しくは装着に必要な隙間が確保できる程度の大径のものを用いることができる。被装着体Ｗと同径のダミー細線１０を用いる場合は、ダミー細線１０に積層する拡散防止用金属薄膜２０の積層厚を適当な厚みにすることで、被装着体Ｗの外側周面に装着されるマイクロアクチュエータ１の内径を、被装着体Ｗに対して無駄に大きな隙間なく、丁度よく外挿できる寸法とすることができる。
よって、被装着体Ｗの径に応じてダミー細線１０を選択することで、どのような寸法の被装着体Ｗに対しても丁度フィットするマイクロアクチュエータ１を得ることができる。
【００１７】
上記において拡散防止用金属薄膜２０は、形状記憶合金組成薄膜３０を積層する際に該形状記憶合金組成を構成する原子がダミー細線１０側に拡散するのを防止するための薄膜である。本実施形態では、形状記憶合金組成薄膜３０をＴｉ−Ｎｉ合金とする場合には拡散防止用金属薄膜２０をＴｉ薄膜としている。
拡散防止用金属薄膜２０の積層厚は、例えば数百ナノメータとすることができる。しかしながら拡散防止用金属薄膜２０の役割は形状記憶合金組成薄膜３０の成分原子の拡散防止であることから、拡散防止ができる最小限の厚みがあればよい。勿論、拡散防止用金属薄膜２０の積層厚でもって形状記憶合金組成薄膜３０の内径寸法を調整する場合には、その調整に必要な厚みを拡散防止用金属薄膜２０に付与するようにすることもできる。
拡散防止用金属薄膜２０はスパッタリングによりダミー細線１０の外側周面に積層させる。
なお拡散防止用金属薄膜２０の材質はＴｉである必要はない。形状記憶合金組成薄膜３０の材質に応じて、その材質を構成する原子がダミー細線１０側に拡散するのを防止するのに適した材質であればよい。
【００１８】
形状記憶合金組成薄膜３０は、本実施形態ではＴｉ−Ｎｉ合金組成薄膜とする。Ｔｉ−Ｎｉ合金組成は、室温でマルテンサイト相若しくはＲ相となるよう、５０〜５２原子％Ｔｉ−Ｎｉ合金組成とする。
形状記憶合金組成薄膜３０は、必ずしもＴｉ−Ｎｉ合金組成である必要はない。他の種類の形状記憶合金組成による薄膜であってもよい。
形状記憶合金組成薄膜３０は、スパッタリングにより積層させることができる。積層厚は、例えば数十ミクロンメータとすることができる。が、マイクロアクチュエータを構成するものとして、実際の使用に十分に耐え得る強度を有する厚みとすればよい。勿論、強度が確保された状態で、薄い方がより軽量なマイクロアクチュエータを得ることができる。
【００１９】
上記形状記憶合金組成薄膜３０に対する形状記憶熱処理は、Ｔｉ−Ｎｉ合金組成の場合、形状記憶合金組成薄膜３０を積層したダミー細線１０を減圧下、約６００℃で１時間保持することで行う。
勿論、この熱処理条件である「減圧下、約６００℃で１時間保持」は、これに限定されるものではない。熱処理条件としての気圧、温度、保持時間は他の適切な条件を採用することができる。
【００２０】
レジストパターンＰを形成する工程では、先ず形状記憶合金組成薄膜３０の上にレジスト膜４０を成膜する。
レジスト膜４０は、例えばフォトレジスト材を用い、これを形状記憶合金組成薄膜３０の上に塗布し、或いはレジスト液にダミー細線１０を浸漬することで、形状記憶合金組成薄膜３０の上にレジストをコートすることで行うことができる。
レジストパターンＰの形成は、前記コートしたレジスト膜４０に対してパターニング露光を行い、更に現像液で余分なレジストを溶解させることで行うことができる。必要に応じてポストベークを行う。
これによって、レジスト膜４０によるマイクロアクチュエータ形状がパターンニングされる（図２の（Ｃ））。
【００２１】
レジストパターンＰを形成したダミー細線１０のエッチングは、エッチング剤として、例えばフッ硝酸水溶液を用いて行う。エッチングは、フッ硝酸水溶液の濃度とエッチング時間を考慮して、レジストパターンＰにより被覆されていない形状記憶合金組成薄膜３０部分とその下の拡散防止用金属薄膜２０部分が除去されるまで行う。
これによって、形状記憶合金組成薄膜３０とその下の拡散防止用金属薄膜２０によるマイクロアクチュエータ形状が現出されてくる（図２の（Ｄ））。
【００２２】
ダミー細線１０の溶解は、例えば硝酸を用いて行うことになる。濃度を調整することで、ダミー細線１０であるＣｕを溶解除去する。これにより形状記憶合金組成薄膜３０によるマイクロアクチュエータ形状が単体として残る（図２の（Ｅ））。なお拡散防止用金属薄膜２０も残留するが、この拡散防止用金属薄膜２０の厚みは、一般に形状記憶合金組成薄膜３０に比べて十分に薄いので、マイクロアクチュエータの動作上において問題とはならない。
【００２３】
次に図３〜図６を参照して、本発明の形状記憶合金製マイクロアクチュエータ１の製造方法に用いるスパッタリング装置の実施形態を説明する。
スパッタリング装置には真空チャンバー１００が設けられ、該真空チャンバー１００に対してスパッタリングガン２００が臨んでいる。また真空チャンバー１００に対して真空ポンプ３００とガス供給器４００がそれぞれ接続配置されている。
また前記真空チャンバー１００に隣接して駆動室５００が配置されている。駆動室５００には、ステッピングモータ等のモータ５１０が設けられ、また前記モータ５１０によって図示しない減速装置、ベルト等を介して回転される駆動回転軸５２０が設けられている。
前記駆動回転軸５２０には配置基板６００と第１平歯車７１０とが取り付けられており、それら配置基板６００と第１平歯車７１０は駆動回転軸５２０と共に回転するようになされている。
【００２４】
前記配置基板６００は前記真空チャンバー１００内の上部空間に配置され、その下面にはギアボックス６１０が設けられている。該ギアボックス６１０の中には取付フレーム６２０が設けられ、該取付フレーム６２０に細線取付部８００（図６参照）が複数個、配備されている。
前記ギアボックス６１０は、本実施形態においては、一対が配置基板６００に設けられている。よってまた前記取付フレーム６２０も一対の各ギアボックス６１０内に設けられている。
細線取付部８００に対して、被成膜体である細線（細管を含む）Ｘが着脱自在に取り付けられ、成膜される。
符号９００はシャッターで、スッパッタリングガン２００による粒子の照射から前記細線取付部８００に取り付けられた細線Ｗを遮蔽する際に用いられる。
駆動回転軸５２０が回転すると、配置基板６００が回転し、配置基板６００上に設けられたギアボックス６１０、取付フレーム６２０、細線取付部８００が、配置基板６００の中心の周りを公転する。
【００２５】
前記駆動回転軸５２０に取り付けられた第１平歯車７１０は、第２平歯車７２０と噛み合い、駆動回転軸５２０の回転を第２平歯車７２０に分岐する。第２平歯車７２０は、本実施形態では、第１平歯車７１０の両側に一対で設けられている。
第２平歯車７２０は、それぞれ第１分岐回転軸７３０に取り付けられている。第１分岐回転軸７３０は前記ギアボックス６１０に軸受けされており、前記配置基板６００を上面側へ貫通した先端部に前記第２平歯車７２０を取り付けている。
第１分岐回転軸７３０は前記駆動回転軸５２０に対して平行であり、また前記配置基板６００に対して垂直である。
【００２６】
第１分岐回転軸７３０には、前記ギアボックス６１０内において、第３傘歯車７４０が取り付けられている。この第３傘歯車７４０は、前記駆動回転軸５２０の回転に伴って第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０を介して回転する。
第３傘歯車７４０は第４傘歯車７５０と噛み合う。第４傘歯車７５０は、第２分岐回転軸７６０に設けられている。
第２分岐回転軸７６０は、前記取付フレーム６２０に軸受けされて取り付けられている。この第２分岐回転軸７６０は前記駆動回転軸５２０や第１分岐回転軸７３０に対して垂直であり、前記配置基板６００に対して平行に配されている。
第２分岐回転軸７６０は、前記駆動回転軸５２０の回転に伴って、第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０、第３傘歯車７４０、第４傘歯車７５０を介して、配置基板６００に平行な状態で回転することになる。
【００２７】
第２分岐回転軸７６０には第５平歯車７７０が取り付けられている。この第５平歯車７７０は、前記細線取付部８００の自転軸８１０に取り付けられた第６平歯車８２０に回転を伝達する。
以上で説明した第１平歯車７１０、第２平歯車７２０、第１分岐回転軸７３０、第３傘歯車７４０、第４傘歯車７５０、第２分岐回転軸７６０、第５平歯車７７０は、配置基板６００を回転させる駆動回転軸５２０から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転に軸を前記配置基板６００面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部８００の自転軸８１０に伝達する回転分岐伝達手段７００を構成する。勿論、回転分岐伝達手段７００は、配置基板６００を回転させる駆動回転軸５２０から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転に軸を前記配置基板６００面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部８００の自転軸８１０に伝達することができるものであれば、必ずしも上記の歯車や回転軸（７１０〜７７０）である必要はない。
【００２８】
前記細線取付部８００は、前記取付フレーム６２０に軸受されて取り付けられ、配置基板６００に対して平行に配置されている。細線取付部８００の取付フレーム６２０から突出する先端部は、被成膜体である細線Ｘの一端を受け入れて固定するための把持部８３０になされている。また既述したように細線取付部８００の自転軸８１０には第６平歯車８２０が取り付けられている。
細線取付部８００は、本実施形態では、一対のギアボックス６１０の各取付フレーム６２０にそれぞれ、複数個ずつ（図面上は各４個ずつ）が設けられ、且つそれらの細線取付部８００が両側から交互にずれて対向するように配置されている。よってそれら細線取付部８００に取り付けられた複数の細線Ｘもまた、両側から交互にずれて対向するようになされ、これによってより多数の細線Ｘが一度に成膜されるようになされている。
【００２９】
本実施形態では、細線取付部８００のうち、前記第２分岐回転軸７６０に隣接する細線取付部８００が、その第６平歯車８２０で第２分岐回転軸７６０の第５平歯車７５０と噛み合うように配置している。他の細線取付部８００は隣の細線取付部８００と、第６平歯車８２０で相互に噛み合うように配置している。これによって第２分岐回転軸７６０の回転が、順次、細線取付部８００に伝達され、結果として細線取付部８００の自転軸８１０が配置基板６００に平行な状態で自転することになる。よって各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘも配置基板６００に平行な状態で自転することになる。
【００３０】
各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘは、ギアボックス６１０に設けられた受け穴６１１を通して真空チャンバー１００内に突出し、スパッタリングガン２００によるスパッタリングを受けることができるようになされている。受け穴６１１は細線Ｘをその途中で支えると共に、細線Ｘの回転のブレを減ずる。必要に応じて、支え枠６３０を更に設けて、その支え穴６３１により、スパッタリングを行う細線Ｘの先端付近をより安定して支えると共に、よりブレのない状態で自転できるようにすることができる。
【００３１】
以上のような構成とすることで、細線Ｘのスパッタリングに際しては、成膜したい本数の細線Ｘを各細線取付部８００の把持部８３０に取り付け、真空チャンバー１００を真空ポンプ３００とガス供給器４００とによって所定の希薄ガス減圧状態に調整し、スパッタリングガン２００を照射準備する。そしてモータ５１０をオンして駆動回転軸５２０を回転させる。これによって、真空チャンバー１００内の配置基板６００が回転し、細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘが配置基板６００の回転中心の周りに公転する。一方、駆動回転軸５２０の回転に伴って、それに取り付けられた第１平歯車７１０が回転し、この回転が一対の第２平歯車７２０を介して第１分岐回転軸７３０に分岐伝達され、更に第３傘歯車７４０から第４傘歯車７５０を介して、元の回転軸の方向と直角な方向（配置基板６００と平行な方向）の第２分岐回転軸７６０に分岐伝達される。そしてこの第２分岐回転軸７６０の回転は第５平歯車７７０、第６平歯車８２０を介して、隣接する細線取付部８００に伝達される。そしてこの隣接した細線取付部８００からそれに平行配置された他の細線取付部８００に回転が伝達される。これによって各細線取付部８００に取り付けられた細線Ｘが配置基板６００上で自転する。即ち、取り付けられた複数の細線Ｘは公転しながら、それぞれが自転し、スパッタリングを受けることになる。
このような複数個の細線Ｘを個別配置して取り付ける設備、その取り付けた複数の細線Ｘを公転させながらそれぞれ自転させる設備を備えることで、本発明のスパッタリング装置では被成膜体である細線の側周囲に均一で性能のよいスパッタリング成膜を複数生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の製造方法により製造した形状記憶合金製マイクロアクチュエータをカテーテル等の被装着体である細線（細管）に装着した状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の製造方法を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の一部断面全体図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の要部の断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の平面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスパッタリング装置の配置基板の底面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 形状記憶合金製マイクロアクチュエータ
１ａ スプリング部
１ｂ リング帯部
１０ ダミー細線
２０ 拡散防止用金属薄膜
３０ 形状記憶合金組成薄膜
４０ レジスト膜
１００ 真空チャンバー
２００ スパッタリングガン
３００ 真空ポンプ
４００ ガス供給器
５００ 駆動室
５１０ モータ
５２０ 駆動回転軸
６００ 配置基板
６１０ ギアボックス
６１１ 受け穴
６２０ 取付フレーム
６３０ 支え枠
６３１ 支え穴
７００ 回転分岐伝達手段
７１０ 第１平歯車
７２０ 第２平歯車
７３０ 第１分岐回転軸
７４０ 第３傘歯車
７５０ 第４傘歯車
７６０ 第２分岐回転軸
７７０ 第５平歯車
８００ 細線取付部
８１０ 自転軸
８２０ 第６平歯車
８３０ 把持部
９００ シャッター
Ｐ レジストパターン
Ｗ 被装着体
Ｘ 細線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで該細線を屈曲可能な能動細線（能動細管含む）に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法であって、
被装着体の代わりとなるダミー細線を用い、
ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜を積層する工程と、
前記積層された拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜を積層する工程と、
前記積層された形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程と、
前記形状記憶熱処理が施された形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを形成した状態で、前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程と、
前記エッチングの工程後にダミー細線を溶解除去する工程と、
を有することを特徴とする形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項２】
ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項３】
拡散防止用金属薄膜を積層する工程と形状記憶合金組成薄膜を積層する工程では、ダミー細線を減圧下において自転させながら、該ダミー細線の外側周面にスパッタリングにより金属薄膜を積層することを特徴とする請求項１又は２に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４】
ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項５】
減圧状態にされる真空チャンバーと、該真空チャンバー内に配置される被成膜体に対してスパッタリングを行うスパッタリングガンとを少なくとも備えたスパッタリング装置であって、細線（細管を含む）とされた被成膜体を真空チャンバー内に配置するための配置手段として、配置基板と、該配置基板上に設けられる細線取付部とを備え、成膜作業中において前記細線取付部に取り付けられた細線を前記配置基板上で公転させながら自転させる構成としたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたことを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【請求項１】
被装着体である細線（細管を含む）の表面に装着することで該細線を屈曲可能な能動細線（能動細管含む）に構成させる形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法であって、
被装着体の代わりとなるダミー細線を用い、
ダミー細線の外側周面に対して拡散防止用金属薄膜を積層する工程と、
前記積層された拡散防止用金属薄膜の上から形状記憶合金組成薄膜を積層する工程と、
前記積層された形状記憶合金組成薄膜に対して形状記憶熱処理を施す工程と、
前記形状記憶熱処理が施された形状記憶合金組成薄膜に対して所定のレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンを形成した状態で、前記形状記憶合金組成薄膜と拡散防止用金属薄膜をエッチングする工程と、
前記エッチングの工程後にダミー細線を溶解除去する工程と、
を有することを特徴とする形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項２】
ダミー細線は、その外径が被装着体の外径と同径若しくは装着に必要な隙間ができる程度の大径のものを用いることを特徴とする請求項１に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項３】
拡散防止用金属薄膜を積層する工程と形状記憶合金組成薄膜を積層する工程では、ダミー細線を減圧下において自転させながら、該ダミー細線の外側周面にスパッタリングにより金属薄膜を積層することを特徴とする請求項１又は２に記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項４】
ダミー細線はＣｕ製とし、拡散防止用金属薄膜はＴｉ薄膜とし、形状記憶合金組成薄膜はＴｉ−Ｎｉ系合金薄膜とすることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の形状記憶合金製マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項５】
減圧状態にされる真空チャンバーと、該真空チャンバー内に配置される被成膜体に対してスパッタリングを行うスパッタリングガンとを少なくとも備えたスパッタリング装置であって、細線（細管を含む）とされた被成膜体を真空チャンバー内に配置するための配置手段として、配置基板と、該配置基板上に設けられる細線取付部とを備え、成膜作業中において前記細線取付部に取り付けられた細線を前記配置基板上で公転させながら自転させる構成としたことを特徴とするスパッタリング装置。
【請求項６】
細線取付部は、細線を配置基板面に対して平行な方向に取り付ける構成としたことを特徴とする請求項５に記載のスパッタリング装置。
【請求項７】
配置基板を回転させる駆動回転軸から回転を分岐して受け継ぐと共に、受け継いだ回転の軸を前記配置基板面に垂直な方向から平行な方向に変換した上で、細線取付部の自転軸に伝達する回転分岐伝達手段を備えたことを特徴とする請求項６に記載のスパッタリング装置。
【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２００９−８５０５２（Ｐ２００９−８５０５２Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５３７７８（Ｐ２００７−２５３７７８）
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【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 ２００７年（平成１９年）６月６日に日本真空協会（Ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ）の「ＴＨＥ ＮＩＮＴＨ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＯＮ ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ〜ＩＳＳＰ ２００７〜」の講演要旨集にて発表
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
【出願人】（５９４１４１４９５）株式会社神戸工業試験場 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２８日（２００７．９．２８）
【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 ２００７年（平成１９年）６月６日に日本真空協会（Ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ）の「ＴＨＥ ＮＩＮＴＨ ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ ＳＹＭＰＯＳＩＵＭ ＯＮ ＳＰＵＴＴＥＲＩＮＧ ＆ ＰＬＡＳＭＡ ＰＲＯＣＥＳＳＥＳ〜ＩＳＳＰ ２００７〜」の講演要旨集にて発表
【出願人】（５９２２１６３８４）兵庫県 (258)
【出願人】（５９４１４１４９５）株式会社神戸工業試験場 (9)
【Ｆターム（参考）】
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