JP5177609B2 - Workpiece manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、硝子、セラミックス、金属単体または金属酸化物の単結晶及び多結晶等の硬脆材料の表面を加工する被加工物の製造方法に関するものである。 The present invention relates a semiconductor, glass, ceramics, in the manufacture how the elemental metal or metal oxide of the single crystal and polycrystalline like brittle workpiece surface to pressurized Engineering materials.
従来において、半導体、硝子、セラミックス、金属単体または金属酸化物の単結晶等の硬脆材料の表面を、研磨装置等で精密研磨加工する方法として、例えば、特許文献1のような加工方法が知られている。
この加工方法では滞留時間制御と呼ばれる手段が用いられており、これを図9を用いてさらに説明する。
図9において30は研磨装置であり、研磨装置30は被加工物36の表面を加工する研磨ヘッド50等からなる研磨加工部と、形状計測部を備えている。
この研磨装置では、或る第1の研磨ヘッドによる単位時間の加工量及び加工形状を一定とし、あらかじめ計測した被加工物の形状データを元に、目標とする加工形状との差を求める。
そして、より多く加工する必要のある部分には長時間、少なく加工する必要しかない部分には短時間研磨工具を当てて、前述した加工量を変える滞留時間制御と呼ばれる方法で加工するものである。
その際、研磨ツールは加工開始から終了まで、被加工物の表面に接触したままの状態となっている。
また、特許文献2においては、イオンビームを使用してミラーの表面に積層した膜を除去する除去装置が提案されている。
In this processing method, means called residence time control is used, which will be further described with reference to FIG.
In FIG. 9, reference numeral 30 denotes a polishing apparatus. The polishing apparatus 30 includes a polishing processing unit including a polishing head 50 that processes the surface of the workpiece 36, and a shape measuring unit.
In this polishing apparatus, the processing amount and processing shape per unit time by a certain first polishing head are made constant, and the difference from the target processing shape is obtained based on the shape data of the workpiece measured in advance.
Then, a part that needs to be processed more is applied for a long time, and a part that needs to be processed less is applied with a short-time polishing tool, and processing is performed by a method called residence time control that changes the processing amount described above. .
At that time, the polishing tool remains in contact with the surface of the workpiece from the start to the end of the processing.
Patent Document 2 proposes a removing device that removes a film laminated on the surface of a mirror using an ion beam.
しかしながら、上記従来例の加工方法においては、つぎのような問題を有している。
上記従来例の加工方法による場合、加工の開始から終了まで研磨ツールあるいはイオンビームが被加工物表面を加工し続けるため、本来加工しなくても良い部分まで加工してしまうこととなって、加工量が全体として大きくなり、加工時間が増大してしまう。
このとき、加工時間短縮のために加工速度を速くすると、加工精度が落ちることになり、場合によっては形状精度を加工前よりも悪化させてしまう危険性が生じる。
However, the conventional processing method has the following problems.
In the case of the conventional processing method, the polishing tool or the ion beam continues to process the workpiece surface from the start to the end of the processing, so that the portion that does not need to be processed is processed. The amount increases as a whole, and the processing time increases.
At this time, if the processing speed is increased in order to shorten the processing time, the processing accuracy is lowered, and in some cases, there is a risk that the shape accuracy is worse than that before processing.
本発明は、上記課題に鑑み、高精度の加工を短時間で行うことが可能となる被加工物の製造方法を提供することを目的とするものである。 In view of the above problems, it is an object to provide a manufacturing how the workpiece can be performed at short time high-precision processing.
本発明は、以下のように構成した被加工物の製造方法を提供するものである。
本発明の被加工物の製造方法は、被加工物にイオンビームを照射して前記被加工物を加工するに際し、前記イオンビームの照射による前記被加工物の各部の加工に必要とされる加工時間を予め求めておき、
前記予め求められた加工時間に応じて、前記被加工物の各部に対する前記イオンビームの照射時間を変化させて加工する被加工物の製造方法であって、
前記イオンビームが単位時間に除去する単位除去量を求める工程と、
前記被加工物の表面形状の測定データを求める工程と、
前記測定データと設定形状データとの差から、前記被加工物における加工が不要な部分と、加工すべき部分及び該部分における除去量と、を求める工程と、
前記加工が不要な部分は、前記イオンビームの照射をOFFにするようにして、前記加工すべき部分における除去量と前記単位除去量とから前記イオンビームを照射する加工時間を予め求めておく工程と、
を有することを特徴とする。
また、本発明の被加工物の製造方法は、前記イオンビームの照射は、機械的シャッターによってOFFにされることを特徴とする。
また、本発明の被加工物の製造方法は、前記イオンビームの照射は、前記イオンビームを前記被加工物に対して照射するイオンビームガンの加速電極にかかる電圧によって、OFFにされることを特徴とする。
また、本発明の被加工物の製造方法は、前記イオンビームの照射は、前記イオンビームを前記被加工物に対して照射するイオンビームガンの静電偏向電極にかかる電圧によって、OFFにされることを特徴とする。
また、本発明の被加工物の製造方法は、前記被加工物が非球面ミラーであることを特徴とする。
The present invention provides a method for manufacturing a workpiece configured as follows.
In the method for manufacturing a workpiece according to the present invention, when the workpiece is processed by irradiating the workpiece with the ion beam , processing required for processing each part of the workpiece by irradiation with the ion beam is performed. Find the time in advance,
Depending on the previously obtained processing time, the method of manufacturing a workpiece to be machined by changing the inter-irradiation Idi of the ion beam with respect to each portion of the workpiece,
A step of determining a unit dividing Saryou which the ion beam is removed per unit time,
A step of obtaining the measurement data of the surface shape of the workpiece,
From the difference between the measurement data and setting the shape data, a step of determining said and processing unwanted portions of the workpiece, the removal amount in the partial and partial to be processed, the,
The processing is unnecessary portion, the step of the ion beam irradiation so as to OFF, the obtained in advance the machining time of irradiating the ion beam from the removal amount and the unit removal amount in the portion to be machined When,
It is characterized by having.
In the method for manufacturing a workpiece of the present invention, the ion beam irradiation is turned off by a mechanical shutter.
Further, in the workpiece manufacturing method of the present invention, the ion beam irradiation is turned off by a voltage applied to an acceleration electrode of an ion beam gun that irradiates the workpiece with the ion beam. And
In the workpiece manufacturing method of the present invention, the ion beam irradiation is turned off by a voltage applied to an electrostatic deflection electrode of an ion beam gun that irradiates the workpiece with the ion beam. It is characterized by.
In the method for manufacturing a workpiece according to the present invention, the workpiece is an aspherical mirror.
本発明によれば、高精度の加工を短時間で行うことが可能となる被加工物の製造方法を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a manufacturing how the workpiece can be performed at short time high-precision processing.
本発明の実施の形態におけるイオンビーム加工方法は、上記した本発明を適用してイオンビーム加工するに際し、例えば、つぎのように実施することができる。
まず、イオンビームを用いて被加工物と同じ種類の材料を加工し、そのイオンビームによる単位時間あたりの除去量を求めておく。次に被加工物の表面形状を測定し、ここで測定された測定データと設定形状の差から、加工量に相当する除去量を算出する。求めた各部の除去量中で、最も除去量の小さい部分を基準とし各部の除去量を算出する。
また、あらかじめ求めた単位時間あたりの除去量と被加工物の除去量から各部の加工必要時間を算出し、被加工物の表面上をイオンビームでスキャンしながら加工する。
このとき、加工時間に合せてスキャンを止め、必要な量を除去する。また、加工が不要な部分はビームを遮蔽又はOFFし、除去加工を行わない。このようにして加工することにより、加工精度を上げながら加工時間を短縮することができる。
このように、本実施の形態によれば、例えば被加工物の形状誤差を計測した値に対し、加工すべき位置とその除去量を演算から求め加工する場合に、除去すべき位置でのみイオンビームを照射する。
そして、除去加工不要の位置ではイオンビームを止めることにより、被加工物全体の加工量が最小量で済ますことができ、加工精度を上げるためにイオンビームの照射量を減少させて除去レートを小さくした場合であっても、加工時間を短くて済ますことができる。
更に、加工すべき部分のみにイオンビームを照射し、そのときの加工量が小さく設定されていることにより、加工精度が多少ばらついて加工しすぎた場合にも、加工前よりも形状誤差を悪化させることはない。
また、イオンビームのON/OFF機構に機械的シャッターを用いた場合には、構造が簡単で容易にイオンビームのON/OFFを実現できる。
また、本実施例によれば、イオンビームのON/OFFをする手段を、イオンの引き出し電圧及び加速電圧をON/OFFさせる構成により実現することができる。
これによると、真空室内部に機械的導入をすることが不要なため良好な真空を保つことが容易になり、さらに、イオンがシャッターに当たりパーティクルを発生させることが無いので、シャッターの材料による汚染をなくすことができる。
また、本実施例によれば、イオンビームのON/OFFをする手段を、イオンビームガン内部に設けた静電偏向電極にかける電圧をON/OFFさせる構成によっても実現することができる。
これによると、真空室内部に機械的導入をすることが不要なため良好な真空を保つことが容易であり、またビームを横に曲げるだけなので、ビームのON/OFFの応答性がよく、特にビームON時の安定性が良く精度の高い加工が可能となる。
The ion beam processing method according to the embodiment of the present invention can be carried out, for example, as follows when performing the ion beam processing by applying the above-described present invention.
First, a material of the same type as the workpiece is processed using an ion beam, and a removal amount per unit time by the ion beam is obtained. Next, the surface shape of the workpiece is measured, and the removal amount corresponding to the processing amount is calculated from the difference between the measured data measured here and the set shape. Of the calculated removal amounts of each part, the removal amount of each part is calculated on the basis of the portion with the smallest removal amount.
Further, the machining time required for each part is calculated from the amount of removal per unit time determined in advance and the amount of removal of the workpiece, and machining is performed while scanning the surface of the workpiece with an ion beam.
At this time, scanning is stopped according to the processing time, and a necessary amount is removed. In addition, the part that does not need to be processed is shielded or turned off, and the removal process is not performed. By processing in this way, the processing time can be shortened while increasing the processing accuracy.
As described above, according to the present embodiment, for example, in the case where the position to be processed and the amount of removal thereof are obtained by calculation with respect to the value obtained by measuring the shape error of the workpiece, ions are only generated at the position to be removed. Irradiate the beam.
By stopping the ion beam at the position where removal processing is not required, the processing amount of the entire workpiece can be minimized, and the ion beam irradiation amount is decreased to reduce the removal rate in order to increase processing accuracy. Even in this case, the processing time can be shortened.
Furthermore, only the part to be processed is irradiated with an ion beam, and the amount of processing at that time is set small, so even if the processing accuracy varies somewhat and the processing is too much, the shape error is worse than before processing I will not let you.
When a mechanical shutter is used for the ion beam ON / OFF mechanism, the ion beam ON / OFF can be easily realized with a simple structure.
Further, according to the present embodiment, the means for turning on / off the ion beam can be realized by a configuration for turning on / off the ion extraction voltage and the acceleration voltage.
According to this, since it is not necessary to mechanically introduce the inside of the vacuum chamber, it is easy to maintain a good vacuum, and further, since ions do not hit the shutter and generate particles, contamination by the shutter material is prevented. Can be eliminated.
In addition, according to the present embodiment, the means for turning on / off the ion beam can be realized by a configuration for turning on / off the voltage applied to the electrostatic deflection electrode provided inside the ion beam gun.
According to this, since it is not necessary to mechanically introduce the inside of the vacuum chamber, it is easy to maintain a good vacuum, and since the beam is only bent sideways, the ON / OFF response of the beam is good. High stability and high accuracy when the beam is ON.
以下に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1は、本発明の構成を適用して被加工物の製造方法を構成したものである。
図1に本実施例の被加工物の製造方法を説明する図を示す。図1において、1001は真空室であり、図示しない排気装置により圧力5×10−4Pa程度に保たれている。
また、1002はカウフマン型のイオンビームガンであり、図示しないArガスの配管が接続されていて、ガスを適量流しながら内部のフィラメントに電流を流すことにより、熱電子を発生させArガスをイオン化している。
また、内部にイオンの引き出し電極と加速電極が設置され、それぞれ図示しない導線が接続されている。これらの導線は真空室外部に導き出され、高圧電源につながっている。これらの高圧電源により、引き出し電極および加速電極にそれぞれ電圧が加えられる。
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
Example 1 of the present invention is by applying the configuration of the present invention to constitute a preparation how the workpiece.
Figure 1 shows a diagram for explaining a manufacturing how the workpiece in this embodiment. In FIG. 1,
In addition, an ion extraction electrode and an acceleration electrode are installed inside, and a lead wire (not shown) is connected to each. These conductors are led out of the vacuum chamber and connected to a high voltage power source. These high-voltage power supplies apply voltages to the extraction electrode and the acceleration electrode, respectively.
また、このイオンビームガン1002の内部には、静電レンズが設置されている。これらのレンズ電極はそれぞれ図示しない導線により真空室外部に接続され、高圧電圧がかけられるようになっている。
ここで、イオンビームで得られる単位除去量(以下、これを単位除去形状と記す。)を求めておく。
イオンビームの単位除去形状は、事前に被加工面と同様な材質のテストピース上で、実際の加工で用いるのと同一のイオンビームガン、照射条件で一定時間の加工を行い、得られた除去窪みを形状計測し、それを単位時間あたりに換算することによって得られる。
また、イオンビームによる除去加工はビームエネルギーが同じであればイオン電流値に比例するので、イオン電流密度の分布を測定し、所望のイオンビームプロファイルに調整すると、加工の都度の単位除去形状測定は不要である。
An electrostatic lens is installed inside the
Here, a unit removal amount (hereinafter referred to as a unit removal shape) obtained by the ion beam is obtained.
The ion beam unit removal shape is a removal depression obtained by performing processing for a certain period of time under the same ion beam gun and irradiation conditions as used in actual processing on a test piece made of the same material as the surface to be processed in advance. Is obtained by measuring the shape and converting it per unit time.
In addition, since removal processing using an ion beam is proportional to the ion current value if the beam energy is the same, if the distribution of the ion current density is measured and adjusted to a desired ion beam profile, the unit removal shape measurement for each processing is performed. It is unnecessary.
また、1003はイオンビーム、1004はシャッター、1007はファラデーカップ、1008は被加工物、1009は固定ジグ、1011は5軸ステージである。この被加工物1008は、材質が合成石英の外径φ200mm、曲率半径400mmの凸型球面ミラーであり、固定治具1009により5軸ステージ1011に固定されている。
Further, 1003 is an ion beam, 1004 is a shutter, 1007 is a Faraday cup, 1008 is a workpiece, 1009 is a fixed jig, and 1011 is a 5-axis stage. The
またファラデーカップ1007は、図示しない導線が接続され、その導線は真空室の外側まで引き出され、真空室の外側でイオンビームの電流値を測定できるようになっている。
ファラデーカップ1007の開口はφ0.1mmと小さくしてあるため、ステージ1011をX−Yに移動しながら測定するとイオンビームの電流密度分布を測定できるようになっている。
ここで、イオンビームガンの引き出し電圧1kV、加速電圧6kV、総イオン電流値は10μAで、ビーム径は図2に示す様な半値幅を3mmに調整した。
The
Since the opening of the
Here, the extraction voltage of the ion beam gun was 1 kV, the acceleration voltage was 6 kV, the total ion current value was 10 μA, and the beam diameter was adjusted to 3 mm as shown in FIG.
以下に、本実施例における加工時の動作フローを説明する。
先ず、前加工した被加工物1008の3次元表面形状を高精度に測定し、表面形状データを得る。この時の測定器はプローブ接触式の測定器を用い、1mmピッチで測定した。
次に、測定データと設計形状データを比較し差を求め除去形状とする。この除去形状とあらかじめ求めたイオンビームによる単位除去形状とで演算し各加工点の加工時間に変換した。
この時、加工量が零の領域はイオンビームをOFFするようにプログラムした。
Below, the operation | movement flow at the time of the process in a present Example is demonstrated.
First, the three-dimensional surface shape of the
Next, the measurement data and the design shape data are compared to obtain a difference and set as a removed shape. The removal shape and the unit removal shape by the ion beam obtained in advance were calculated and converted into the machining time at each machining point.
At this time, the region where the machining amount was zero was programmed to turn off the ion beam.
図3は被加工物1008上をスキャンするときの軌跡を示し、1033の線にそって被加工物上をイオンビームの照射をしながら加工する。
この時、除去量の多い部分では被加工物の移動を長時間止め、又、除去量の少ない部分では被加工物の移動停止を短時間にし、さらに除去が不要な部分ではイオンビームの照射を止めて被加工物を移動する。
FIG. 3 shows a locus when scanning on the
At this time, the movement of the workpiece is stopped for a long time at the portion where the removal amount is large, the movement of the workpiece is stopped for a short time at the portion where the removal amount is small, and the ion beam irradiation is performed at the portion where the removal is unnecessary. Stop and move the workpiece.
また、図4は除去加工の説明をするために、被加工物の一部を示した図である。
図4の1041は被加工物1049の移動方向である。1042はイオンビームガンで、1043はイオンビームである。
イオンビーム照射中の加工点1045では被加工物の移動を3秒間止め、加工点1046では5秒間被加工物の移動を止める。
次に、徐々に加工が進み、加工終了点1047の場所にイオンビームが来たときには、イオンビームガンのイオン出口付近に設置したシャッター1044を動作させイオンビームを止める。
FIG. 4 is a diagram showing a part of the workpiece for explaining the removal processing.
1041 in FIG. 4 is the moving direction of the
At the
Next, when the processing progresses gradually and the ion beam comes to the position of the
ビームを止めている間は加工しないので、次の加工開始点1048まですばやく被加工物を移動することが出来る。イオンビームが次の加工開始点1048に来た時にイオンビームの照射を開始し各点の加工時間の制御により加工を続行する。
このようにして加工を行うと加工量が最小で効率のよい加工ができる。
イオンビーム加工前の表面形状測定では、設定値との最大差は20nmであった。その後、本発明のイオンビーム加工装置により加工したところ、球面ミラーは設定形状に対し、1.5nm以内の誤差であった。
Since the machining is not performed while the beam is stopped, the workpiece can be quickly moved to the next
When processing is performed in this way, efficient processing can be performed with a minimum processing amount.
In the surface shape measurement before ion beam processing, the maximum difference from the set value was 20 nm. After that, when processed by the ion beam processing apparatus of the present invention, the spherical mirror had an error within 1.5 nm with respect to the set shape.
[実施例2]
本発明の実施例2は、本発明の構成を適用して被加工物の製造方法を構成したものである。
図5に本実施例の被加工物の製造方法を説明する図を示す。図5において、2001は真空室であり、図示しない排気装置により圧力5×10−4Pa程度に保たれている。
また、2002はRFタイプのイオン源を持つイオンビームガンであり、図6にイオンビームガン内部の構造を示す。
2062はイオン化室で図示しない配管が接続され、Arガスが供給される。
また、図示しないRF電源が接続され、RFパワーによりArガスがイオン化される。
[Example 2]
Example 2 of the present invention is by applying the configuration of the present invention to constitute a preparation how the workpiece.
Figure 5 shows a diagram for explaining a manufacturing how the workpiece in this embodiment. In FIG. 5,
An
Also, an RF power source (not shown) is connected, and Ar gas is ionized by the RF power.
また、2003はイオンビーム、2007はファラデーカップ、、2008は被加工物、2009は固定ジグ、2011は5軸ステージである。
この被加工物2008は、材質が低膨張ガラスの外径φ180mm、曲率半径約300mmの凸型非球面ミラーであり、固定治具2009により5軸ステージ2011に固定されている。
ファラデーカップ2007は、図示しない導線が接続され、その導線は真空室の外側まで引き出され、真空室の外側でイオンビームの電流値を測定できるようになっている。
ファラデーカップ2007の開口は0.1mmと小さくしてあるため、ステージ2011をX−Yに移動しながら測定するとイオンビームの電流プロファイルを測定できるようになっている。
The
The
Since the opening of the
2063は引き出し電極、2064は加速電極と呼ばれる構成部品で、図示しない真空室の外に設置した高圧電源から高圧電圧が導かれイオン化室でイオンとなったAr粒子を引き出して加速する。
2065は静電レンズであり、加速されたイオンを収束してイオンビームを所定の位置で細くする役目を持つ。このようなイオンビームガンを用いて被加工物に照射する時の単位除去形状を実施例1と同様な方法で求めておく。
ここで、イオンビームガンの引き出し電圧1kV、加速電圧3kV、総イオン電流値は30μAで、静電レンズによりビーム径は半値幅で5mmに調整した。
2063 is a component called an extraction electrode, and 2064 is an acceleration electrode. A high voltage is introduced from a high voltage power source installed outside a vacuum chamber (not shown), and Ar particles converted into ions in the ionization chamber are extracted and accelerated.
Here, the extraction voltage of the ion beam gun was 1 kV, the acceleration voltage was 3 kV, the total ion current value was 30 μA, and the beam diameter was adjusted to 5 mm with a half-value width by an electrostatic lens.
以下に、本実施例における加工時の動作フローを説明する。
先ず、前加工した被加工物2008の3次元表面形状を高精度に測定し、表面形状データを得る。この時の測定器はプローブ接触式の測定器を用い、0.5mmピッチで測定した。
次に、測定データと設計形状データを比較し差を求め除去形状とする。この除去形状とあらかじめ求めたイオンビームによる単位除去形状とで演算し各加工点の加工時間に変換した。この時、加工量が零の領域はイオンビームをOFFするようにプログラムする。
実施例1と同様に被加工物2008上を、イオンビームをスキャン照射しながら加工する。
この時、除去量の多い部分では被加工物の移動停止を長時間にし、また、除去量の少ない部分では被加工物の移動停止を短時間にした。
さらに、除去が不要な部分ではイオンビームの照射を止めて被加工物を移動した。イオンビームの照射を止める時は、引き出し電圧と加速電圧を0にした。
Below, the operation | movement flow at the time of the process in a present Example is demonstrated.
First, the three-dimensional surface shape of the
Next, the measurement data and the design shape data are compared to obtain a difference and set as a removed shape. The removal shape and the unit removal shape by the ion beam obtained in advance were calculated and converted into the machining time at each machining point. At this time, the region where the machining amount is zero is programmed to turn off the ion beam.
Similar to the first embodiment, the
At this time, the movement of the workpiece was stopped for a long time in the portion where the removal amount was large, and the movement stop of the workpiece was shortened in the portion where the removal amount was small.
Further, the workpiece was moved by stopping the irradiation of the ion beam at the portion where the removal was unnecessary. When the ion beam irradiation was stopped, the extraction voltage and the acceleration voltage were set to zero.
このようにして、イオンビームのON/OFFを行うと、真空室内部に機械的導入をすることが不要なため良好な真空を保つことが容易になる。
さらに、イオンがシャッターに当たりパーティクルを発生させることが無いので、シャッターの材料による汚染をなくし、清浄な加工をすることができる。
また、このように加工を行うと加工量が最小で効率のよい加工ができる。
イオンビーム加工前の表面形状測定では、設定値との最大差は25nmであった。その後、本発明のイオンビーム加工装置により加工したところ、被加工物である非球面ミラーは設定形状に対し、2nm以内の誤差であった。
When the ion beam is turned on / off in this manner, it is not necessary to mechanically introduce the inside of the vacuum chamber, so that it is easy to maintain a good vacuum.
Furthermore, since ions do not hit the shutter and generate particles, contamination by the shutter material can be eliminated and clean processing can be performed.
Further, when processing is performed in this manner, efficient processing can be performed with a minimum processing amount.
In the surface shape measurement before ion beam processing, the maximum difference from the set value was 25 nm. After that, when processed by the ion beam processing apparatus of the present invention, the aspherical mirror as the workpiece had an error within 2 nm with respect to the set shape.
[実施例3]
本発明の実施例3は、本発明の構成を適用して被加工物の製造方法を構成したものである。
図7に本実施例の被加工物の製造方法を説明する図を示す。図7において、3001は真空室で図示しない排気装置により圧力5×10−4Pa程度に保たれている。
また、3002はマイクロ波タイプのイオン源を持つイオンビームガンで、図8に内部構造を示す。
図8中3062はイオン化室で図示しないArガスが配管されており、Arガスを0.2sccm流し、イオン化室の外部から図示しない導波管によりイオン化室にマイクロ波を導きプラズマを発生させ、Arガスをイオン化している。3063はイオンの引き出し電極、3064は加速電極でそれぞれ図示しない導線が接続されている。これらの導線は真空室外部に導き出され、高圧電源につながっている。
これらの高圧電源により、引き出し電極および加速電極にそれぞれ電圧が加えられる。
3065は静電レンズであり、3個の円筒電極から構成され、加速されたイオンを収束してイオンビームを所定の位置で細くする役目を持つ。
3066は静電偏向電極で1対の対向した構造を持ち、図示しない導線が接続され高電圧がかけられるようになっている。
電圧をかけない場合は3067のように進むイオンビームが、電圧をかけた場合は3068のように進み、出口からは照射しなくなる。
このようなイオンビームガンで得られる単位除去形状を実施例1と同様な方法で求めておく。
[Example 3]
Examples of the present invention 3 is a by applying the configuration of the present invention to constitute a preparation how the workpiece.
Figure 7 shows a diagram for explaining a manufacturing how the workpiece in this embodiment. In FIG. 7,
In FIG. 8,
These high-voltage power supplies apply voltages to the extraction electrode and the acceleration electrode, respectively.
When no voltage is applied, the ion beam traveling as indicated by 3067 advances when the voltage is applied as indicated by 3068 and is not irradiated from the exit.
A unit removal shape obtained by such an ion beam gun is obtained in the same manner as in the first embodiment.
また、3003はイオンビーム、3007はファラデーカップ、3008は被加工物、3009は固定ジグ、3011は5軸ステージである。
この被加工物3008は、材質が低膨張ガラスの外径φ200mm、曲率半径約550mmの凹型非球面ミラーであり、固定治具3009により5軸ステージに固定されている。
ファラデーカップ3007は、図示しない導線が接続され、その導線は真空室の外側まで引き出され、真空室の外側でイオンビームの電流値を測定できるようになっている。
ファラデーカップ3007の開口はφ0.1mmと小さくしてあるため、ステージ3011をX−Yに移動しながら測定するとイオンビームの電流密度分布を測定できるようになっている。
ここで、イオンビームガンの引き出し電圧1kV、加速電圧10kV、総イオン電流値は30μAで、静電レンズによりビーム径は半値幅で1mmに調整した。
The
The
Since the opening of the
Here, the extraction voltage of the ion beam gun was 1 kV, the acceleration voltage was 10 kV, the total ion current value was 30 μA, and the beam diameter was adjusted to 1 mm with a half-value width by an electrostatic lens.
以下に、本実施例における加工時の動作フローを説明する。
先ず、前加工した被加工物3008の3次元表面形状を高精度に測定し、表面形状データを得る。この時の測定器はプローブ接触式の測定器を用い、0.25mmピッチで測定した。
次に、測定データと設計形状データを比較し差を求め除去形状とする。
この除去形状とあらかじめ求めたイオンビームによる単位除去形状とで演算し各加工点の加工時間に変換した。
この時、加工量が零の領域はイオンビームをOFFするようにプログラムする。
Below, the operation | movement flow at the time of the process in a present Example is demonstrated.
First, the three-dimensional surface shape of the
Next, the measurement data and the design shape data are compared to obtain a difference and set as a removed shape.
The removal shape and the unit removal shape by the ion beam obtained in advance were calculated and converted into the machining time at each machining point.
At this time, the region where the machining amount is zero is programmed to turn off the ion beam.
実施例1と同様に被加工物3008上を、イオンビームをスキャン照射しながら加工する。
この時、除去量の多い部分では被加工物の移動停止を長時間にし、又、除去量の少ない部分では被加工物の移動停止を短時間にした。
さらに、除去が不要な部分ではイオンビームの照射を止めて被加工物を移動する。
イオンビームの照射を止めるために、イオンビームガンの集束レンズ直後に設けた静電偏向電極に電圧をかけ、ビームを曲げて遮蔽板に当て、イオンビームが出ないようにした。
Similar to the first embodiment, the
At this time, the movement of the workpiece was stopped for a long time in the portion where the removal amount was large, and the movement stop of the workpiece was shortened in the portion where the removal amount was small.
Furthermore, the ion beam irradiation is stopped at a portion where removal is not necessary, and the workpiece is moved.
In order to stop the irradiation of the ion beam, a voltage was applied to the electrostatic deflection electrode provided immediately after the focusing lens of the ion beam gun, and the beam was bent and applied to the shielding plate so that the ion beam was not emitted.
このようにしてイオンビームのON/OFFを行うと、真空室内部に機械的導入をすることが不要なため良好な真空を保つことが容易になる。
さらに、イオンのエネルギーが高い場合でもイオンビームを横方向に曲げるだけなので、ビームのON/OFFの応答性がよく、特にビームON時の安定性が良いため精度の良い加工ができる。
また、このように加工を行うと加工量が最小で効率のよい加工ができる。
イオンビーム加工前の表面形状測定では、設定値との最大差は30nmであった。その後、本発明のイオンビーム加工装置により加工したところ、被加工物である非球面ミラーは設定形状に対し、2nm以内の誤差であった。
When the ion beam is turned on / off in this manner, it is not necessary to mechanically introduce the inside of the vacuum chamber, so that it is easy to maintain a good vacuum.
Further, even when the ion energy is high, the ion beam is only bent in the lateral direction, so that the ON / OFF responsiveness of the beam is good, and since the stability when the beam is ON is particularly good, highly accurate processing can be performed.
Further, when processing is performed in this manner, efficient processing can be performed with a minimum processing amount.
In the surface shape measurement before ion beam processing, the maximum difference from the set value was 30 nm. After that, when processed by the ion beam processing apparatus of the present invention, the aspherical mirror as the workpiece had an error within 2 nm with respect to the set shape.
1001、2001、3001:真空室
1002、2002、3002:イオンビームガン
1003、2003、3003:イオンビーム
1004:シャッター
1007、2007、3007:ファラデーカップ
1008、2008、3008:被加工物
1009、2009、3009:固定ジグ
1011、2011、3011:5軸ステージ
1033:イオンビームスキャンライン
1041:被加工物移動方向
1042:イオンビームガン
1043:イオンビーム
1044:シャッター
1045、1046:加工点
1047:加工終了点
1048:加工開始点
1049:被加工物
1050:加工目標線
2061、3061:イオンビームガン
2062、3062:イオン化室
2063、3063:引き出し電極
2064、3064:加速電極
2065、3065:静電レンズ
2066、3067、3068:イオンビーム
3066:静電偏向電極
1001, 2001, 3001:
Claims (5)
前記予め求められた加工時間に応じて、前記被加工物の各部に対する前記イオンビームの照射時間を変化させて加工する被加工物の製造方法であって、
前記イオンビームが単位時間に除去する単位除去量を求める工程と、
前記被加工物の表面形状の測定データを求める工程と、
前記測定データと設定形状データとの差から、前記被加工物における加工が不要な部分と、加工すべき部分及び該部分における除去量と、を求める工程と、
前記加工が不要な部分は、前記イオンビームの照射をOFFにするようにして、前記加工すべき部分における除去量と前記単位除去量とから前記イオンビームを照射する加工時間を予め求めておく工程と、
を有することを特徴とする被加工物の製造方法。 When processing the workpiece by irradiating the workpiece with an ion beam, a processing time required for processing each part of the workpiece by the irradiation of the ion beam is obtained in advance.
Depending on the previously obtained processing time, the method of manufacturing a workpiece to be machined by changing the inter-irradiation Idi of the ion beam with respect to each portion of the workpiece,
A step of determining a unit dividing Saryou which the ion beam is removed per unit time,
A step of obtaining the measurement data of the surface shape of the workpiece,
From the difference between the measurement data and setting the shape data, a step of determining said and processing unwanted portions of the workpiece, the removal amount in the partial and partial to be processed, the,
The processing is unnecessary portion, the step of the ion beam irradiation so as to OFF, the obtained in advance the machining time of irradiating the ion beam from the removal amount and the unit removal amount in the portion to be machined When,
A method for producing a workpiece, characterized by comprising:
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