(57)【要約】【課題】耐磨耗性が高く、サブミクロン以下の加工精度である加工部を備える。【解決手段】芯材部１２に接して形成された触媒金属層１３から芯材部１２の側面部に沿って、カーボンナノチューブ１４が形成されて、カーボンナノチューブ１４に固定層１５を形成するようにした。これにより、カーボンナノチューブ１４の側面部を加工部１１に利用することによって、耐磨耗性が高く、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができる機械加工装置１０を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材部と、
前記芯材部に接して形成された触媒金属層と、
前記触媒金属層から前記芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部と、
前記芯材部に接し、前記カーボンナノチューブに形成された固定層と、
を有することを特徴とする機械加工装置。
【請求項２】
前記固定層が、基板上に、前記カーボンナノチューブの一部と、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする請求項１記載の機械加工装置。
【請求項３】
前記芯材部は、リーマー、エンドミル、ドリル、バイト、ねじ工具、スライシングブレード、研削砥石、カップ砥石、カッター、ラップ定盤、研磨ペーパーまたは研磨バフの前記加工部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の機械加工装置。
【請求項４】
芯材部を形成する工程と、
前記芯材部に接して触媒金属層を形成する工程と、
前記触媒金属層から前記芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部を形成する工程と、
前記芯材部に接し、前記カーボンナノチューブに固定層を形成する工程と、
を有することを特徴とする機械加工装置の製造方法。
【請求項５】
前記芯材部が、新たに、基板上に形成されると、前記触媒金属層は、前記芯材部に接するとともに前記基板上に形成され、前記固定層は、少なくとも前記基板上に形成されることを特徴とする請求項４記載の機械加工装置の製造方法。
【請求項６】
前記固定層が、前記基板上に、前記カーボンナノチューブの一部と、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする請求項５記載の機械加工装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は機械加工装置およびその製造方法に関し、特に、微細加工を行う加工部を備える機械加工装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＳＩウェハ切断や実装基板加工、光学ガラスレンズ、ミラー、光ディスク用ピックアップ対物レンズ、光学シートなどの光学素子の形成用金型などの金属の加工には、高精度な切断面を得る必要がある。このため、微細な加工を行える超精密加工機を使用して切削加工が行われていた。
【０００３】
特に、サブミクロン級の加工には、切刃として、専門の特殊技能によって研磨して尖らせたダイヤモンドカッターが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。ダイヤモンドを利用することによって、被加工物の結晶体などに対して高精度・高品質な仕上げ面が得られていた。
【特許文献１】特開２００７−３００９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、研磨によって得られるダイヤモンドの端面（結晶端面）は、原子レベルで見れば、炭素原子がむき出しで、並んでいる構造になっており、炭素の酸化などによる磨耗が生じるため、先端を尖らせたまま維持することが難しく、同じ精度の加工を長時間持続できないという問題があった。さらに、この精度は、１０ｎｍ〜２０ｎｍが限界であるために、より精密な加工ができないという問題もあった。
【０００５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、耐磨耗性が高く、加工精度がサブミクロン以下の加工部を備える機械加工装置およびその製造方法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】
【０００６】
本発明では上記課題を解決するために、図１に示すように、芯材部１２と、芯材部１２に接して形成された触媒金属層１３と、触媒金属層１３から芯材部１２の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブ１４からなる加工部１１と、芯材部１２に接し、カーボンナノチューブ１４に形成された固定層１５と、を有することを特徴とする機械加工装置１０が提供される。
【０００７】
このような機械加工装置の構成によれば、芯材部に接して形成された触媒金属層から芯材部の側面部に沿って、カーボンナノチューブが形成されて、カーボンナノチューブに固定層が形成されるようになる。
【０００８】
また、本発明では上記課題を解決するために、芯材部を形成する工程と、前記芯材部に接して触媒金属層を形成する工程と、前記触媒金属層から前記芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部を形成する工程と、前記芯材部に接し、前記カーボンナノチューブに固定層を形成する工程と、を有することを特徴とする機械加工装置の製造方法が提供される。
【０００９】
このような機械加工装置の製造方法によれば、芯材部が形成され、芯材部に接して触媒金属層が形成され、触媒金属層から芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部が形成され、芯材部に接し、カーボンナノチューブの先端部に固定層が形成されるようになる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、芯材部に接して形成された触媒金属層から芯材部の側面部に沿って、カーボンナノチューブが形成されて、カーボンナノチューブに固定層を形成するようにした。これにより、カーボンナノチューブの側面部を加工部に利用することによって、耐磨耗性が高く、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができる機械加工装置およびその製造方法を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されない。
まず、本発明の概要について説明し、その後に、本発明を利用した実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の概要図である。
機械加工装置１０は、基板１６上に、芯材部１２、触媒金属層１３、カーボンナノチューブ１４および固定層１５から構成されている。
【００１３】
芯材部１２は、後に生成されるカーボンナノチューブ１４を沿わせるための部材である。芯材部１２としては、絶縁物質、金属、半導体、さらには、機械加工部品を構成する部材の一部、例えば、カッターの凸部そのものであってもよい。
【００１４】
触媒金属層１３は、遷移金属およびそれらを含む合金を材料として、芯材部１２に接して形成されている。そして、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用い、炭化水素ガス雰囲気中で触媒金属層１３を触媒として、カーボンナノチューブ１４を生成させる。
【００１５】
カーボンナノチューブ１４は、芯材部１２の表面に沿って、触媒金属層１３から生成されて、カーボンナノチューブ１４の側面部が機械加工装置１０の加工部１１として利用される。なお、カーボンナノチューブ１４については、後ほど詳細に説明を行う。
【００１６】
固定層１５は、カーボンナノチューブ１４の先端もしくは先端近くの一部を覆い、芯材部１２に接するように形成されている。固定層１５は、芯材部１２の表面に沿って生成され、加工部１１をなすカーボンナノチューブ１４を固定するためのものである。したがって、固定層１５は、図１では芯材部１２に接し、基板１６上に形成されている場合を例にしているが、基板１６があれば、基板１６上のみに形成するようにしてもよい。
【００１７】
このような要素によって構成される機械加工装置１０の加工部１１をなすカーボンナノチューブ１４について以下に説明する。
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ：Carbon Nanotube）は、炭素がＳＰ２結合という極めて強いボンドで結合している物質であり、類似の物質であるカーボンファイバーに比べても構造欠陥が少なく、極めて高い機械的強度をもっている。具体的には、１ｃｍ2の断面では約１５００トンの重さに耐えるといった計算結果があり、この結果は、鋼鉄のワイヤーより同じ断面積で１０倍以上、同じ重さなら１００倍以上の力に耐えられることを示している。また、ＣＮＴのヤング率は数テラＰａであるといった実測結果があり、この結果は他のいかなる物質よりも高い値である。したがって、単層のＣＮＴや２層のＣＮＴなどはヤング率が高くてしなやかであって、すなわち、容易に湾曲するが、復元するという特徴をもっている。
【００１８】
一方、既に少し触れてあるが、ＣＮＴの生成技術は、ＣＶＤ法の成長技術の目覚しい進歩によって支えられている。具体的には、基板上の所望の位置にＣＮＴを成長させることができ、また、ある程度の本数のＣＮＴを束ねて、ＣＮＴ束の方向（例えば基板に対して垂直方向など）を制御することができる。次に、このＣＮＴの方向制御について図を用いて説明する。
【００１９】
図２は、カーボンナノチューブの方向制御を示した電子顕微鏡写真およびその断面模式図である。
電子顕微鏡写真（図２（Ａ））では、芯材部の絶縁膜２２に形成された穴から、片側に寄って生成されたＣＮＴ束２４が示されている。なお、このＣＮＴ束２４は、直径２μｍ程度、密度１×１０11本／ｃｍ2程度である。さらに、この断面模式図（図２（Ｂ））によると、基板２６上に、堆積させた絶縁膜２２に穴が形成されており、さらに、穴の底の片側に寄って触媒金属層２３が形成されている（オフセットがある）。
【００２０】
この時、触媒金属層２３から生成させたＣＮＴ束２４は、絶縁膜２２の片側の壁とファンデアワールス（van der Waals）力による相互作用（この場合引力）をもつため、図２に示すように、すべてのＣＮＴ束２４は同じ方向に向いて倒れてそのまま生成され伸び続ける。そして、絶縁膜２２の表面に沿って生成されたＣＮＴ束２４の側面部（グラファイト化したＣＮＴ）は、炭素の６員環がＳＰ２結合した非常に機械強度の強い部分であり、また、そこには炭素原子の結晶端面はないので、酸化による磨耗の可能性も極めて低い。したがって、ＣＮＴ束２４の側面部を機械加工装置の加工部として使用することによって、耐磨耗性が高く、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができる機械加工装置を実現することが可能となる。
【００２１】
図３は、カーボンナノチューブの方向制御を示した別の電子顕微鏡写真およびその別の断面模式図である。
図３は、図２と異なって大きめのラインパターンを隔ててＣＮＴ束３４を生成した例を示している。
【００２２】
電子顕微鏡写真（図３（Ａ））では、ラインパターンを隔てて、芯材部の絶縁膜３２に沿って生成されたＣＮＴ束３４が示されている。そして、この場合でも図２と同様に、絶縁膜３２とＣＮＴ束３４との間のファンデアワールス力によるＣＮＴ束３４の方向制御の可能性を示すものであって、基板３６上に形成された触媒金属層３３からＣＮＴ束３４は絶縁膜３２側にそれぞれ倒れて、その方向に生成され伸び続ける。
【００２３】
図４は、カーボンナノチューブの立体構造に沿った生成の断面模式図である。
図４では、図３，図４と異なり、突起があるような立体構造４２を芯材部としており、芯材部に立体構造４２に沿ってＣＮＴ束４４を生成させる場合について示しており、既述の通り、立体構造４２との間のファンデアワールス力によって、基板４６上の触媒金属層４３からＣＮＴ束４４は、立体構造４２の表面に沿って、逆Ｕ字をなすように生成される。
【００２４】
以上のようにして、機械的強度、しなやかさおよび生成方向制御性を有するカーボンナノチューブの側面部を加工部に利用することによって、耐磨耗性が高く、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができる機械加工装置を実現することが可能となる。
【００２５】
次に、様々な実施の形態について図を用いて説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
図２〜４に示したＣＮＴ束では、比較的弱いとされるファンデアワールス力によって絶縁膜もしくは立体構造に接しているために、このままの状態で機械加工装置の加工部として用いるには不安定である。そこで、第１の実施の形態では、ＣＮＴ束と絶縁膜もしくは立体構造との密接を安定させるために、次の図５に示すような構成とした。
【００２６】
図５は、第１の実施の形態における機械加工装置の要部断面模式図である。
機械加工装置の要部５０は、支持基板５６、立体構造５２、ＣＮＴ束５４および固定層５５によって構成されている。
【００２７】
この機械加工装置の要部５０は、まず、支持基板５６上に、フォトリソグラフィ工程などにより、立体構造５２と触媒金属層（不図示。）とを堆積させて形成する。この際、触媒金属層（不図示。）は立体構造５２に隣接して堆積させる。なお、立体構造５２としては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）のような絶縁体、金属、半導体など、さらには部材の一部（機械加工部品）の凸部そのものであってもよい。触媒金属層（不図示。）としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などの遷移金属およびそれらを含む合金を用いる。
【００２８】
そして、ＣＶＤ法によって、触媒金属層（不図示。）からＣＮＴを生成させる。生成条件としては、生成する所望のＣＮＴに従って、温度は３００度から１０００度の範囲で、支持基板５６や立体構造５２の耐熱温度以下であることが必要とされる。原料ガスは、アセチレン（Ｃ2Ｈ2）やエチレン（Ｃ2Ｈ4）、メタン（ＣＨ4）など炭化水素系ガス、もしくはエタノール（Ｃ2Ｈ6Ｏ）やメタノール（ＣＨ4Ｏ）などのアルコール系原料をバブリングして供給してもよい。キャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）や水素（Ｈ）などを用いる。生成するＣＮＴは１本でも複数本でもよく、また、ＣＮＴは単層でも２層以上の多層でも構わない。また触媒金属は、薄膜でも微粒子で供給しても構わない。ＣＮＴは、既述の通り、立体構造５２とのファンデアワールス力の影響で立体構造５２の表面に沿って生成させる。
【００２９】
さらに、第１の実施の形態では、固定層５５を積層させることによって、ＣＮＴ束５４の先端部、触媒金属層（不図示。）および立体構造５２の一部を埋没させて、機械加工装置の加工部となる部分のみを露出させている。なお、固定層５５は、ＳｉＯ2のような絶縁体、金属、半導体などで良く、また、ＣＮＴ束５４の固定強度を確保するために、ＣＮＴ束５４および支持基板５６との密着性に優れた材料であることが望ましい。
【００３０】
このような構成にすることによって、立体構造の表面に沿って生成したＣＮＴ束を安定させて、露出させた加工部を利用することによって、確実な研磨を行うことができる。
次に、第２の実施の形態について説明する。
【００３１】
第１の実施の形態では、固定層を積層させて、ＣＮＴ束の先端部、触媒金属層および立体構造の一部を埋没させて、機械加工装置の加工部となる部分のみを露出させた。一方、第２の実施の形態では、固定層によって、ＣＮＴ束の先端もしくは先端近くの一部のみを固定するようにした場合を例に挙げている。以下に、その製造プロセスについて図を用いて説明する。
【００３２】
図６は、第２の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。
支持基板６６上に、第１の実施の形態と同様に、フォトリソグラフィ工程などにより、芯材部６２と触媒金属層６３とを堆積させて形成する。この際、触媒金属層６３は芯材部６２に接して堆積させる。なお、芯材部６２には、ＳｉＯ2のような絶縁体、金属、半導体など、さらには部材の一部（機械加工部品）の凸部そのものであってもよい。触媒金属層６３としては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの遷移金属およびそれらを含む合金を用いる。
【００３３】
そして、ＣＶＤ法によって、触媒金属層６３からＣＮＴ束６４を生成させる（以上、図６（Ａ））。生成条件としては、第１の実施の形態と同様である。
次に、芯材部６２と触媒金属層６３とＣＮＴ束６４の一部とを囲むようにレジスト６７をフォトリソグラフィ法などにより堆積させる（以上、図６（Ｂ））。
【００３４】
さらに、固定層６８を蒸着法などによって形成し、リフトオフ法によってレジスト６７を取り除いて、機械加工装置の要部６０が得られる（以上、図６（Ｃ））。なお、第１の実施の形態と同様に、固定層６８としては、ＳｉＯ2のような絶縁体、金属、半導体など、またＣＮＴ束６４の固定強度を確保するために、ＣＮＴ束６４および支持基板６６との密着性に優れた材料であることが望ましい。
【００３５】
このような構成にすることによって、第１の実施の形態と同様にして、芯材部の表面に沿って生成したＣＮＴ束を安定させて、露出させた加工部を利用することによって、確実な研磨を行うことができる。
【００３６】
次に、第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態では、芯材部の一部およびＣＮＴ束のほぼ全体に固定層が設けられている場合を例に挙げている。
【００３７】
図７は、第３の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。
既述の通り、支持基板７６上に、芯材部７２と触媒金属層７３とを形成し、触媒金属層７３からＣＮＴ束７４を生成する（以上、図７（Ａ））。
【００３８】
次に、後に固定層７８を形成する領域以外の不要な部分に絶縁膜７７を形成してカバーする（以上、図７（Ｂ））。
そして、特に、支持基板７６が金属基盤であるときには、電解メッキ法を用いて、固定層７８を形成する（以上、図７（Ｃ））。
【００３９】
最後に、不要な絶縁膜７７を除去して、芯材部７２の一部を含み、ＣＮＴ束７４の全体に固定層７８が設けられた機械加工装置の要部７０が得られる（以上、図７（Ｄ））。
なお、これまでと同様に、固定層７８としては、ＳｉＯ2のような絶縁体、金属、半導体など、またＣＮＴ束７４の固定強度を確保するために、ＣＮＴ束７４および支持基板７６との密着性に優れた材料であることが望ましい。
【００４０】
このような構成にすることによって、これまでの実施の形態と同様にして、芯材部の表面に沿って生成したＣＮＴ束を安定させて、露出させた加工部を利用することによって、確実な研磨を行うことができる。
【００４１】
次に、第４の実施の形態について説明する。
これまでの実施の形態では、主に、芯材部および立体構造は、棒状であったが、第４の実施の形態では、台形（もしくは三角形）である場合を例に挙げて説明する。
【００４２】
図８は、第４の実施の形態における機械加工装置の要部断面模式図である。
機械加工装置の要部８０は、支持基板８６、芯材部８２、触媒金属層８３、ＣＮＴ束８４および固定層（不図示。）で構成されている。
【００４３】
また、機械加工装置の要部８０は、芯材部８２の形状は台形であって、ＣＮＴ束８４が弧を描くようにカーブしており、湾曲部は空間に突出し、その湾曲部の両端を固定層（不図示。）で固定されている。なお、芯材部８２の側壁がなす角度は１８０度以下であることが望ましい。また、ＣＶＤ成長でＣＮＴ束８４に弧を描かせるためには、ＣＮＴ束のナノチューブ密度が１×１０9本／ｃｍ2以上の密度であることが望ましく、それよりも密度が少ないと束が構成されない。
【００４４】
そして、これまでの実施の形態と同様の製造方法によって、機械加工装置の要部８０を製造することができる。
したがって、立体構造が棒状のみでなく、台形や三角形など様々な形状に対しても、ＣＮＴ束を生成させることができ、また、被加工材料の形状に対して、適切な立体構造を選択して、ＣＮＴ束を生成させることによって、確実な研磨を行うことができる。
【００４５】
次に、第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態では、機械加工装置の製造に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）作製プロセスを適用する場合について示している。
【００４６】
図９は、第５の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。なお、各工程において、積層やＣＮＴの生成には、これまでの実施の形態と同様の方法を利用するものとする。
【００４７】
まず、支持基板９６上に、薄膜９２を形成して、フォトリソグラフィ工程などによって、薄膜９８および薄膜９７を形成するとともに、支持基板９６上に、薄膜９２と接するように触媒金属層９３を堆積させる。
【００４８】
そして、ＣＶＤ法によって、触媒金属層９３からＣＮＴ束９４を生成させる（以上、図９（Ａ））。
生成したＣＮＴ束９４の先端もしくは先端近くの一部を覆うように、薄膜９７上に固定層９９を形成する（以上、図９（Ｂ））。
【００４９】
固定層９９を形成すると、薄膜９８を除去して、薄膜９７とともに固定層９９を落下させる（以上、図９（Ｃ））。
薄膜９７と固定層９９との落下を利用して、ＣＮＴ束９４を湾曲させる。さらに、落下した薄膜９７と固定層９９とを支持基板９６上に固定するために、固定層９９ａを堆積させて、機械加工装置の要部９０が得られる（以上、図９（Ｄ））。
【００５０】
このようにＭＥＭＳ作製プロセスを利用することでも、薄膜の表面に沿って生成したＣＮＴ束を安定させた加工部を利用することによって、確実な研磨を行うことができる。
次に、第６の実施の形態について説明する。
【００５１】
以上の実施の形態では、支持基板上の芯材部の凸部に作製されたＣＮＴ束の側面を用いて加工部とした場合を例にして説明したが、これに対して、第６の実施の形態では、既製の機械加工装置の部材の凸部に、本発明を利用した場合について以下に説明する。
【００５２】
［実施例１］
実施例１は、リーマーに本発明を適用した例である。
図１０は、本発明のリーマーへの適用工程を示した平面模式図およびその断面模式図である。なお、図１０の上段は、リーマー１００の平面模式図、下段はその断面模式図を示している。なお、リーマーとは、金属版にドリルなどで空けられた穴を拡大したり、形状を整えたりする工具であって、形状は円筒形または円錐形の本体に何本かの刃がついており、手回しまたは動力によって穴の内面を削る切削工具の１つである。
【００５３】
まず、リーマー１００の先端部の形状に合わせて、リング状の触媒金属片１０２を取り付ける（以上、図１０（Ａ））。
次に、リーマー１００に取り付けられた触媒金属片１０２から、ＣＶＤ法によって、ＣＮＴ１０３を、リーマー１００の胴体部１０１に沿って、リーマー１００の先端部全体を覆うように生成させる（以上、図１０（Ｂ））。
【００５４】
ＣＮＴ１０３がリーマー１００の刃を覆ったら、固定材１０４にて、ＣＮＴ１０３の下端と胴体部１０１と固定させることで、ＣＮＴ１０３のリーマー１００への取り付けが完了する（以上、図１０（Ｃ））。
【００５５】
なお、図１０（Ｂ），（Ｃ）では、便宜上ＣＮＴ１０３は十数本のみを記載しているが、実際は既に説明したように、ＣＮＴ１０３をリーマー１００の先端部全体を覆うように生成させている。
【００５６】
このように、機械加工装置の１つであるリーマーの刃領域に、ＣＮＴを沿わせて、固定することによって、リーマーの切刃の耐磨耗性が向上し、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができるようになる。
【００５７】
［実施例２］
実施例２は、エンドミルに本発明を適用した例である。
図１１は、本発明をエンドミルに適用した断面模式図である。なお、エンドミルとは、ドリルに類似した外観であるが、ドリルは軸方向に推進し、円形の穴を空ける用途であるのに対して、エンドミルは側面の刃で切削し軸に直交する方向に穴を削り広げる用途に用いられ、リーマーとともに切削工具の１つである。
【００５８】
実施例１と同様に、触媒金属片１１２をエンドミルの切刃部１１０の稜線部に取り付けて、ＣＶＤ法によって、ＣＮＴ１１３を、エンドミルの切刃、すくい面および逃げ面に沿って生成させて、ＣＮＴ１１３の下端を固定材１１４で固定する。
【００５９】
このように、機械加工装置の１つであるエンドミルの切刃部に、ＣＮＴを沿わせることによって、切りくずなどによるすくい面などの磨耗回避でき、エンドミルの切刃の耐磨耗性が向上し、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができるようになる。
【００６０】
［実施例３］
実施例３は、バイトに本発明を適用した例である。
図１２は、本発明をバイトに適用した斜視模式図である。なお、バイトとは、その素材には、高速度鋼や超硬合金、またはそれらの先端により硬い材質を刃先として、ろう付けしたものが用いられた旋盤や平削盤などで用いられる切削工具の１つである。
【００６１】
実施例１と同様に、触媒金属片１２２をバイト１２０の切刃稜線部に取り付けて（図１２（Ａ））、ＣＶＤ法によって、ＣＮＴ１２３を、エンドミルの切刃、すくい面および逃げ面に沿って生成させて（図１２（Ｂ））、ＣＮＴ１２３の下端を、触媒金属片１２２の裏側に固定材１２４で固定する（図１２（Ｃ））。
【００６２】
このように、機械加工装置の１つであるバイトの刃領域に、ＣＮＴを沿わせることによって、バイトの切刃の耐磨耗性が向上し、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができるようになる。
【００６３】
［実施例４］
実施例４は、本発明をねじ工具に適用した例である。
図１３は、本発明のねじ工具への適用工程を示した平面模式図およびその断面模式図である。なお、図１３の上段は、ねじ工具１３０の平面模式図、下段はその断面模式図を示している。なお、ねじ工具とは、回転を与えることによってねじ工具の加工部を構成する横刃および底刃によって被加工物を削る切削工具の１つである。
【００６４】
まず、ねじ工具１３０の先端部の形状に合わせて、リング状の触媒金属片１３２を取り付ける（図１３（Ａ））。
次に、ねじ工具１３０に取り付けられた触媒金属片１３２から、ＣＶＤ法によって、ＣＮＴ１３３を、ねじ工具１３０の胴体部１３１に沿って、ねじ工具１３０の胴体部１３１の全体を覆うように生成させる（図１３（Ｂ））。
【００６５】
ＣＮＴ１３３がねじ工具１３０の底刃１３０ｂおよび横刃１３０ａを覆ったら、固定材（不図示。）にて、ＣＮＴ１３３の下端と胴体部１３１と固定させることで、ＣＮＴ１３３のねじ工具１３０への取り付けが完了する（図１３（Ｃ））。
【００６６】
なお、図１３（Ｂ），（Ｃ）では、便宜上ＣＮＴ１３３は十数本のみを記載しているが、実際は既に説明したように、ＣＮＴ１３３をねじ工具１３０の胴体部１３１の全体を覆うように生成させている。
【００６７】
次に、このねじ工具の切削工程について説明する。
図１４は、本発明を適用したねじ工具の切削工程を示した斜視模式図である。
本発明が適用されたねじ工具１３０は、図１４に示すように、回転を加えながら、被加工物１３４を移動させることによって、ねじ工具１３０の底刃１３０ｂおよび横刃１３０ａによって、底刃切削面１３４ｂおよび横刃切削面１３４ａを形成しながら、切削していく。
【００６８】
このように、機械加工装置の１つであるねじ工具の刃領域に、ＣＮＴを沿わせることによって、ねじ工具の切刃の耐磨耗性が向上し、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができるようになる。
【００６９】
［実施例５］
実施例５は、様々な形状の加工部に本発明を適用した例である。
図１５は、本発明を様々な形状の加工部に適用した断面模式図である。
【００７０】
図１５（Ａ）に示される芯材部１５０の形状が四角形であって、これに対して、触媒金属片１５２を取り付けて、ＣＮＴ１５３を生成させて、固定材１５４で固定して、機械加工装置の加工部として機能させることができる。
【００７１】
図１５（Ｂ）にも同様に示される芯材部１５０ａの形状が三角形であって、これに対して、触媒金属片１５２ａを取り付けて、ＣＮＴ１５３ａを生成させて、固定材１５４ａで固定して、機械加工装置の加工部として機能させることができる。
【００７２】
図１５（Ｃ）にも同様に示される芯材部１５０ｂの形状が複数の凸部であって、これに対して、触媒金属片１５２ｂをそれぞれに取り付けて、ＣＮＴ１５３ｂを生成させて、固定材１５４ｂで固定して、機械加工装置の加工部として機能させることができる。
【００７３】
このように様々な形状の芯材部、例えば、スライシングブレード、研削砥石、カップ砥石、カッター、ラップ定盤、研磨ペーパー、研磨バフなどに本発明を適用させることができる。
【００７４】
以上の本発明の概要および実施の形態により、機械的強度、しなやかさおよび生成方向制御性を有するカーボンナノチューブの側面部を加工部に利用することによって、耐磨耗性が高く、ナノメートルオーダーの精密加工を行うことができる機械加工装置を実現することが可能となる。
【００７５】
（付記１）  芯材部と、
前記芯材部に接して形成された触媒金属層と、
前記触媒金属層から前記芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部と、
前記芯材部に接し、前記カーボンナノチューブに形成された固定層と、
を有することを特徴とする機械加工装置。
【００７６】
（付記２）  前記固定層が、基板上に、前記カーボンナノチューブの一部と、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする付記１記載の機械加工装置。
【００７７】
（付記３）  前記固定層が、前記基板上に、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする付記２記載の機械加工装置。
（付記４）  前記カーボンナノチューブの密度は、１×１０11本／ｃｍ2以上であることを特徴とする付記１乃至３に記載の機械加工装置。
【００７８】
（付記５）  前記芯材部は、リーマー、エンドミル、ドリル、バイト、ねじ工具、スライシングブレード、研削砥石、カップ砥石、カッター、ラップ定盤、研磨ペーパーまたは研磨バフの前記加工部であることを特徴とする付記１乃至４に記載の機械加工装置。
【００７９】
（付記６）  前記芯材部の断面の形状が等脚台形であって、前記等脚台形を構成する一組の対辺がなす角度が１８０度以内であることを特徴とする付記１乃至５に記載の機械加工装置。
【００８０】
（付記７）  前記カーボンナノチューブの密度は、１×１０9本／ｃｍ2以上であることを特徴とする付記６記載の機械加工装置。
（付記８）  前記固定層は、絶縁体、金属または半導体であることを特徴とする付記１乃至７に記載の機械加工装置。
【００８１】
（付記９）  芯材部を形成する工程と、
前記芯材部に接して触媒金属層を形成する工程と、
前記触媒金属層から前記芯材部の側面部に沿って形成されたカーボンナノチューブからなる加工部を形成する工程と、
前記芯材部に接し、前記カーボンナノチューブに固定層を形成する工程と、
を有することを特徴とする機械加工装置の製造方法。
【００８２】
（付記１０）  前記芯材部が、新たに、基板上に形成されると、前記触媒金属層は、前記芯材部に接するとともに前記基板上に形成され、前記固定層は、少なくとも前記基板上に形成されることを特徴とする付記９記載の機械加工装置の製造方法。
【００８３】
（付記１１）  前記固定層が、前記基板上に、前記カーボンナノチューブの一部と、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする付記１０記載の機械加工装置の製造方法。
【００８４】
（付記１２）  前記固定層が、前記基板上に、前記芯材部の下部と、前記触媒金属層とを覆うように形成されることを特徴とする付記１１記載の機械加工装置の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の概要図である。
【図２】カーボンナノチューブの方向制御を示した電子顕微鏡写真およびその断面模式図である。
【図３】カーボンナノチューブの方向制御を示した別の電子顕微鏡写真およびその別の断面模式図である。
【図４】カーボンナノチューブの立体構造に沿った生成の断面模式図である。
【図５】第１の実施の形態における機械加工装置の要部断面模式図である。
【図６】第２の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。
【図７】第３の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。
【図８】第４の実施の形態における機械加工装置の要部断面模式図である。
【図９】第５の実施の形態における機械加工装置の要部の製造プロセスを示す断面模式図である。
【図１０】本発明のリーマーへの適用工程を示した平面模式図およびその断面模式図である。
【図１１】本発明をエンドミルに適用した断面模式図である。
【図１２】本発明をバイトに適用した斜視模式図である。
【図１３】本発明のねじ工具への適用工程を示した平面模式図およびその断面模式図である。
【図１４】本発明を適用したねじ工具の切削工程を示した斜視模式図である。
【図１５】本発明を様々な形状の加工部に適用した断面模式図である。
【符号の説明】
【００８６】
１０  機械加工装置
１１  加工部
１２  芯材部
１３  触媒金属層
１４  カーボンナチューブ
１５  固定層
１６  基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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