JP7464216B2 - Processing method using organic fine particles - Google Patents

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Description

本開示は、有機微粒子による加工方法に係わり、更に詳しくは例えば真空紫外線領域から硬X線領域までの波長帯の光学系に使用する光学素子や高精度な表面を備えたガラス基板を製造するための有機微粒子による加工方法に関するものである。The present disclosure relates to a processing method using organic microparticles, and more specifically to a processing method using organic microparticles for producing optical elements used in optical systems with wavelength bands ranging from the vacuum ultraviolet region to the hard X-ray region, and glass substrates with high-precision surfaces.

真空紫外線領域から軟X線領域、硬X線領域までの波長帯の光は、殆どの物質に吸収され、また屈折率が非常に小さいため、特殊な場合を除きその光学系には透過光学素子は使用できず、物質表面での反射を利用した反射光学素子を使用する必要がある。例えば、大型放射光施設(SPring-8等)やX線自由電子レーザー(SACLA等)で発生させたX線の光学系には、高精度な平面ミラーあるいは球面ミラーや非球面ミラー等の各種の反射型X線ミラーが使われている。Light in the wavelength range from the vacuum ultraviolet region to the soft X-ray region and hard X-ray region is absorbed by most materials and has a very small refractive index, so except in special cases, transmitting optical elements cannot be used in the optical system, and it is necessary to use reflective optical elements that utilize reflection on the surface of the material. For example, the optical systems for X-rays generated by large synchrotron radiation facilities (such as SPring-8) and X-ray free electron lasers (such as SACLA) use various reflective X-ray mirrors, such as high-precision flat mirrors, spherical mirrors, and aspherical mirrors.

従来から高精度なX線ミラーは、EEM(Elastic Emission Machining)法によって製造されている。EEM法は、微粒子を分散した加工液をワークの表面に沿って流動させて、該微粒子を表面上に略無荷重の状態で接触させ、その際の微粒子と表面界面での相互作用(一種の化学結合)により、表面原子を原子単位に近いオーダで除去して加工する超精密加工方法である(特許文献1~3)。Conventionally, high-precision X-ray mirrors have been manufactured by the EEM (Elastic Emission Machining) method. The EEM method is an ultra-precision machining method in which a machining fluid containing dispersed fine particles is made to flow along the surface of a workpiece, the fine particles are brought into contact with the surface under substantially no load, and the interaction (a type of chemical bond) between the fine particles and the surface interface at that time removes surface atoms on the order of nearly atomic units (Patent Documents 1 to 3).

しかし、EEMプロセスに使用するシリカ(SiO)微粒子は凝集性が高く、予期せず大型化した凝集粒子がワーク表面に付着したり、表面に衝突して凹んだ欠陥を導入することがある。また、ワークとしてシリコン系材料(単結晶シリコンやシリコン酸化物を含むガラス)を用いた場合、ワーク表面に付着した同種のシリカ微粒子を、ワーク表面を侵食させずにエッチング等によって除去することはできず、また洗浄によって完全に除去することも困難である。 However, the silica (SiO 2 ) fine particles used in the EEM process have a high cohesiveness, and unexpectedly large aggregated particles may adhere to the workpiece surface or collide with the surface, causing recessed defects. In addition, when a silicon-based material (single crystal silicon or glass containing silicon oxide) is used as the workpiece, the same type of silica fine particles adhered to the workpiece surface cannot be removed by etching or the like without eroding the workpiece surface, and it is also difficult to completely remove them by cleaning.

一方、研磨砥粒を用いる仕上げ研磨技術においては、研磨パッドを用いて研磨砥粒をワーク表面に荷重をかけて押し付けて研磨するので、研磨砥粒によってワーク表面に無数のスクラッチや加工変質層が生じることは避けられない。ワーク表面の表面粗さは、研磨砥粒を微細化することである程度は改善するが、微細な研磨砥粒は凝集し易いので取り扱いが難しい。そこで、磁気記録装置に用いる磁気ディスク用ガラス基板や、フォトリソグラフィー法による半導体製造装置に用いるフォトマスク製造の原版であるマスクブランクス用ガラス基板の精密研磨に、ガラス基板よりも低硬度でかつ弾性を有する有機系微粒子を砥粒として用いることが提案されている(特許文献4、5)。On the other hand, in the finish polishing technique using abrasive grains, the abrasive grains are pressed against the work surface under load using a polishing pad, so it is inevitable that the abrasive grains will cause numerous scratches and processing-altered layers on the work surface. The surface roughness of the work surface can be improved to some extent by making the abrasive grains finer, but fine abrasive grains tend to aggregate and are difficult to handle. Therefore, it has been proposed to use organic fine particles that are less hard and more elastic than glass substrates as abrasive grains for precision polishing of glass substrates for magnetic disks used in magnetic recording devices and glass substrates for mask blanks, which are original plates for manufacturing photomasks used in semiconductor manufacturing devices by photolithography (Patent Documents 4 and 5).

しかし、ガラス基板よりも低硬度の有機系微粒子を用いたとしても、ガラス基板の表面に押し付けて研磨するので、スクラッチの発生は避けられない。また、有機系微粒子の粒径にバラツキがあると、粒径の大きな有機系微粒子の方が粒径の小さな有機系微粒子よりもワーク表面に押し付けられる圧力が大きくなり、研磨量にもバラツキが生じる。一方、粒度が良く揃った有機系微粒子は、一般的に高価である。However, even if organic fine particles with a lower hardness than the glass substrate are used, the surface of the glass substrate is pressed against the substrate for polishing, and therefore scratches are unavoidable. Also, if the particle size of the organic fine particles varies, the pressure with which organic fine particles with a larger particle size are pressed against the workpiece surface is greater than that with organic fine particles with a smaller particle size, resulting in variation in the amount of polishing. On the other hand, organic fine particles with a uniform particle size are generally expensive.

特公平2-25745号公報Japanese Patent Publication No. 2-25745 特許第3860352号公報Japanese Patent No. 3860352 特許第4770165号公報Japanese Patent No. 4770165 特許第6078942号公報Patent No. 6078942 特許第6446590号公報Patent No. 6446590

そこで、本開示が前述の状況に鑑み、解決しようとするところは、優れた実績のあるEEMプロセスによって、真空紫外線領域から硬X線領域までの波長帯の光学系に使用する光学素子や高精度な表面を備えたガラス基板を製造するために用いることが可能であり、加工微粒子の凝集の問題を解決し、また加工後にワーク表面に加工微粒子が付着していても容易に除去することが可能である、有機微粒子による加工方法を提供する点にある。In view of the above-mentioned situation, the object of the present disclosure is to provide a processing method using organic microparticles that can be used to manufacture optical elements for use in optical systems in wavelength bands ranging from the vacuum ultraviolet region to the hard X-ray region, and glass substrates with high-precision surfaces, by using an EEM process with a proven track record, which solves the problem of aggregation of processed microparticles, and which enables the processed microparticles to be easily removed even if they adhere to the workpiece surface after processing.

本開示は、前述の課題解決のために、以下に構成する有機微粒子による加工方法を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present disclosure provides a processing method using organic fine particles having the following configuration.

(1)
ワークの表面に対して物理化学的な相互作用により付着可能な加工微粒子を溶媒に分散させた加工液を用い、
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させ、無加重状態でワーク表面に付着した前記加工微粒子を、加工液の剪断流によって該加工微粒子に結合したワーク表面原子と共に除去してワークを加工するEEMプロセスにおいて、
前記加工微粒子として有機微粒子を唯一の固形物として用いる、有機微粒子による加工方法。
(1)
A machining fluid is used in which machining particles that can adhere to the surface of the workpiece through physicochemical interactions are dispersed in a solvent.
In an EEM process, the machining liquid is caused to flow along the workpiece surface, and the machining particles adhering to the workpiece surface in a non-loaded state are removed together with the workpiece surface atoms bonded to the machining particles by a shear flow of the machining liquid, thereby machining the workpiece,
The processing method using organic fine particles, wherein organic fine particles are used as the only solid material as the processed fine particles.

(2)
ワークの表面に対して物理化学的な相互作用により付着可能な加工微粒子を溶媒に分散させた加工液を用い、
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させ、無加重状態でワーク表面に付着した前記加工微粒子を、加工液の剪断流によって該加工微粒子に結合したワーク表面原子と共に除去してワークを加工するEEMプロセスにおいて、
前記加工微粒子として無機微粒子を用いた無機微粒子EEMプロセスによって、ワーク表面を加工した後、
前記加工微粒子として有機微粒子を唯一の固形物として用いた有機微粒子EEMプロセスによって、ワーク表面を仕上げ加工するとともに、ワーク表面に付着した前記無機微粒子を除去する、有機微粒子による加工方法。
(2)
A machining fluid is used in which machining particles that can adhere to the surface of the workpiece through physicochemical interactions are dispersed in a solvent.
In an EEM process, the machining liquid is caused to flow along the workpiece surface, and the machining particles adhering to the workpiece surface in a non-loaded state are removed together with the workpiece surface atoms bonded to the machining particles by a shear flow of the machining liquid to machine the workpiece,
After processing the workpiece surface by an inorganic fine particle EEM process using inorganic fine particles as the processing fine particles,
The processing method using organic fine particles includes a finishing process for a work surface by an organic fine particle EEM process using organic fine particles as the only solid matter as the processed fine particles, and removing the inorganic fine particles adhering to the work surface.

(3)
前記有機微粒子は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂又はスチレン系樹脂からなる、(1)又は(2)記載の有機微粒子による加工方法。
(3)
The method for processing with organic fine particles according to (1) or (2), wherein the organic fine particles are made of an acrylic resin, a urethane resin or a styrene resin.

(4)
前記有機微粒子の平均粒径は、0.08~10μmの範囲である、(1)~(3)何れか1に記載の有機微粒子による加工方法。
(4)
The method for processing organic fine particles according to any one of (1) to (3), wherein the organic fine particles have an average particle size in the range of 0.08 to 10 μm.

(5)
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させる手段として、ワークに対して弾性回転球を一定加重にて押圧しながら回転させる回転球型加工ヘッドを用い、該弾性回転球とワーク表面間に加工液を巻き込んで高剪断流を発生させ、該加工液の流動による流体動圧と荷重との釣り合いによってワーク表面と弾性回転球との間に所定の間隔を維持しながら加工する、(1)~(4)何れか1に記載の有機微粒子による加工方法。
(5)
As a means for flowing the machining fluid along the workpiece surface, a rotating ball type machining head is used which rotates an elastic rotating ball while pressing it against the workpiece with a constant load, and machining fluid is entrained between the elastic rotating ball and the workpiece surface to generate a high shear flow, and machining is performed while maintaining a predetermined distance between the workpiece surface and the elastic rotating ball by balancing the fluid dynamic pressure caused by the flow of the machining fluid and the load.

(6)
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させる手段として、加工ノズルの噴出口から加工液を噴出させるノズル型加工ヘッドを用い、該加工ノズルの先端とワーク表面との間に所定加工ギャップを設け、前記加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面に向けて噴出させ、前記表面近傍に沿って加工液の高剪断流を発生させて加工する、(1)~(4)何れか1に記載の有機微粒子による加工方法。
(6)
As a means for flowing the machining liquid along the workpiece surface, a nozzle-type machining head that ejects the machining liquid from the nozzle of a machining nozzle is used, a predetermined machining gap is provided between the tip of the machining nozzle and the workpiece surface, the machining liquid is ejected from the nozzle of the machining nozzle toward the workpiece surface, and a high-shear flow of the machining liquid is generated along the vicinity of the surface to perform machining.

(7)
前記ワークと加工ノズルの少なくとも先端を加工液中に浸漬し、加工液中で加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面へ向けて噴出させる、(6)記載の有機微粒子による加工方法。
(7)
The processing method using organic fine particles according to (6), wherein the workpiece and at least the tip of the processing nozzle are immersed in the processing fluid, and the processing fluid is sprayed from the nozzle outlet of the processing nozzle toward the workpiece surface in the processing fluid.

(8)
前記ワークと加工ノズルを空中に配置し、空中で加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面へ向けて噴出させる、(6)記載の有機微粒子による加工方法。
(8)
The processing method using organic fine particles according to (6), further comprising arranging the workpiece and the processing nozzle in the air, and ejecting the processing fluid from the nozzle opening of the processing nozzle toward the workpiece surface in the air.

(9)
前記ワーク表面に残留する有機微粒子を、該ワークを侵食しない有機溶剤又は有機系洗浄剤を用いて除去する、(1)~(8)何れか1に記載の有機微粒子による加工方法。
(9)
The processing method using organic fine particles according to any one of (1) to (8), wherein the organic fine particles remaining on the surface of the workpiece are removed using an organic solvent or an organic cleaning agent that does not corrode the workpiece.

このような本開示の有機微粒子による加工方法によれば、水等の溶媒に対して分散性の良い有機微粒子を用いるので、加工微粒子の凝集によってワーク表面に欠陥が生じる問題が解消され、また高濃度の加工液を用いることができるので、加工速度も確保できる。According to the processing method using organic microparticles disclosed herein, organic microparticles that have good dispersibility in solvents such as water are used, thereby eliminating the problem of defects occurring on the workpiece surface due to aggregation of the processed microparticles, and since a high concentration processing liquid can be used, processing speed can be ensured.

本開示は、真空紫外線領域から硬X線領域までの波長帯の光学系に使用する光学素子や高精度な表面を備えたガラス基板を製造するために用いることができ、光学素子材料の表面を真空紫外線領域から硬X線領域までの波長帯の光学系に使用することが可能な高い精度に加工することができる。INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be used to manufacture optical elements for use in optical systems with wavelength bands ranging from the vacuum ultraviolet region to the hard X-ray region, and glass substrates with high-precision surfaces, and the surface of an optical element material can be processed with high precision so that it can be used in optical systems with wavelength bands ranging from the vacuum ultraviolet region to the hard X-ray region.

また、前記ワーク表面に残留する有機微粒子を、該ワークを侵食しない有機溶剤又は有機系洗浄剤を用いて除去することにより、所望の形状精度を有し、付着微粒子の少ない高品位の光学素子を提供することができる。In addition, by removing any organic fine particles remaining on the surface of the workpiece using an organic solvent or organic cleaning agent that does not corrode the workpiece, it is possible to provide a high-quality optical element that has the desired shape accuracy and has few adhering fine particles.

図1は、本開示の回転球型加工ヘッド方式EEMを用いた加工方法の簡略説明図である。FIG. 1 is a schematic explanatory diagram of a machining method using a rotating ball type machining head type EEM according to the present disclosure. 図2は、本開示のノズル型加工ヘッド方式EEMを用いた加工方法の簡略説明図である。FIG. 2 is a simplified explanatory diagram of a processing method using the nozzle-type processing head type EEM of the present disclosure. 図3は、EEMによる加工前と加工後のガラス基板の表面の位相シフト干渉顕微鏡像である。FIG. 3 shows phase-shifting interference microscope images of the surface of the glass substrate before and after processing by the EEM. 図4は、EEMによる加工前と加工後のガラス基板の形状を表すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the shape of the glass substrate before and after processing by the EEM. 図5は、EEMによる加工前と加工後のガラス基板の表面粗さを示す位相シフト干渉顕微鏡像である。FIG. 5 is a phase-shifting interference microscope image showing the surface roughness of a glass substrate before and after processing by EEM.

次に、添付図面に示した実施形態に基づき、本開示を更に詳細に説明する。図1は回転球型加工ヘッド方式EEMを用いた加工方法の簡略説明図、図2は本開示のノズル型加工ヘッド方式EEMを用いた加工方法の簡略説明図を示し、図中符号1はワーク、2はワーク1の表面、3は加工微粒子を示している。Next, the present disclosure will be described in more detail based on the embodiments shown in the accompanying drawings. Fig. 1 is a simplified explanatory diagram of a processing method using a rotating ball type processing head type EEM, and Fig. 2 is a simplified explanatory diagram of a processing method using a nozzle type processing head type EEM of the present disclosure, in which reference numerals 1, 2 indicate a workpiece, 3 indicate a surface of the workpiece 1, and 3 indicate processed particles.

本開示のワークとしては、X線光学系やEUV光学系に使用される光学素子材料であるSi単結晶や各種酸化物が挙げられる。Si単結晶は、非常に純度が高く格子欠陥が少ないものが提供されているので、X線領域の反射光学系の材料として適している。また、本開示は、石英ガラスや極低膨張ガラスセラミックス等の単成分又は多成分系の酸化物からなるガラス基板にも良好に適用できる。The workpieces of the present disclosure include Si single crystals and various oxides, which are optical element materials used in X-ray optical systems and EUV optical systems. Si single crystals are available with very high purity and few lattice defects, making them suitable as materials for reflective optical systems in the X-ray region. The present disclosure can also be well applied to glass substrates made of single-component or multi-component oxides, such as quartz glass and extremely low expansion glass ceramics.

<EEMプロセス>
本開示の加工原理は、ワークの表面に対して物理化学的な相互作用により付着可能な加工微粒子を溶媒に分散させた加工液を用い、前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させ、無加重状態でワーク表面に付着した前記加工微粒子を、加工液の剪断流によって該加工微粒子に結合したワーク表面原子と共に除去してワークを加工するEEMプロセスを用いている。
<EEM Process>
The processing principle disclosed herein employs an EEM process in which a processing fluid in which processing particles capable of adhering to the surface of a workpiece through physicochemical interactions are dispersed in a solvent is used, the processing fluid is caused to flow along the workpiece surface, and the processing particles adhering to the workpiece surface in an unloaded state are removed together with the workpiece surface atoms bound to the processing particles by the shear flow of the processing fluid, thereby processing the workpiece.

前記加工液は、純水又は超純水などの不純物の少ない水を溶媒として、加工微粒子を所定の濃度で分散させた懸濁液である。ここで、純水は、例えば電気伝導度が10μS/cm以下(1atom、25℃換算値、以下同じ)の水であり、超純水は、例えば電気伝導度が0.1μS/cm以下の水である。尚、加工液には、水以外に界面活性剤やその他の補助剤を混合する場合もある。また、前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させる手段として、回転球型加工ヘッド方式とノズル型加工ヘッド方式とがあり、加工微粒子はそれぞれの方式に合った形態のものを使用する。The machining liquid is a suspension in which processing particles are dispersed at a predetermined concentration in water with few impurities, such as pure water or ultrapure water, as a solvent. Here, the pure water is, for example, water with an electrical conductivity of 10 μS/cm or less (1 atom, 25°C conversion value, the same below), and the ultrapure water is, for example, water with an electrical conductivity of 0.1 μS/cm or less. In addition, surfactants and other auxiliary agents may be mixed into the machining liquid in addition to water. In addition, there are a rotating ball type machining head method and a nozzle type machining head method as a means for flowing the machining liquid along the work surface, and processing particles are used in a form suitable for each method.

<回転球型加工ヘッド方式EEM>
図1に、回転球型加工ヘッド方式EEMを簡略的に示す。回転球型加工ヘッド方式EEMは、純水若しくは超純水に加工微粒子3を一様に分散した加工液を入れた加工槽内に、弾性回転球11とワーク1とを配し、該ワーク1の表面2に対して前記弾性回転球11を一定荷重Fにて押圧しながら回転させることにより、該弾性回転球11と表面2間に加工液を巻き込んで流動させ、該加工液の流動による流体動圧と荷重との釣り合いによって所定の間隔を維持しながら加工するのである。ここで、図1中符号Pは加工液の流れを示している。前記弾性回転球11として、ポリウレタンからなる球体を用い、該弾性回転球11をモータ駆動される回転軸の先端に設けている。ここで、前記弾性回転球11として円板状や円柱状のものを用いることも可能である。
<Rotating ball type machining head EEM>
FIG. 1 shows a simplified diagram of the rotating ball type machining head EEM. In the rotating ball type machining head EEM, an elastic rotating ball 11 and a workpiece 1 are placed in a machining tank containing a machining liquid in which machining particles 3 are uniformly dispersed in pure water or ultrapure water, and the elastic rotating ball 11 is rotated while being pressed against the surface 2 of the workpiece 1 with a constant load F, so that the machining liquid is drawn in and flows between the elastic rotating ball 11 and the surface 2, and machining is performed while maintaining a predetermined distance by the balance between the fluid dynamic pressure caused by the flow of the machining liquid and the load. Here, the symbol P in FIG. 1 indicates the flow of the machining liquid. A sphere made of polyurethane is used as the elastic rotating ball 11, and the elastic rotating ball 11 is provided at the tip of a rotating shaft driven by a motor. Here, it is also possible to use a disk-shaped or cylindrical one as the elastic rotating ball 11.

通常、加工中には前記弾性回転球11と表面2との間に1μm程度の隙間が維持されるので、加工微粒子3を無荷重の状態でワーク1の表面2に作用させるためには、この隙間より粒径が小さな加工微粒子3を用いることになる。そして、加工液流に伴い加工液中の加工微粒子3は、前記表面2に接触しながら次々に該表面2と弾性回転球11間を通過し、該表面2と加工微粒子3との界面での化学的な相互作用により該表面2の加工を進行させるのである。Normally, a gap of about 1 μm is maintained between the elastic rotating balls 11 and the surface 2 during machining, so that machining particles 3 having a particle size smaller than this gap are used in order to act on the surface 2 of the workpiece 1 under no load. The machining particles 3 in the machining liquid pass between the surface 2 and the elastic rotating balls 11 one after another while contacting the surface 2 along with the machining liquid flow, and the machining of the surface 2 proceeds due to chemical interaction at the interface between the surface 2 and the machining particles 3.

また、広い面積の表面2を連続的に加工するには、回転球型加工ヘッドによる単位加工痕を前記ワーク1に対して相対的に走査することにより行える。ここで、回転球型加工ヘッドは、前記弾性回転球11を含む部分のことであり、図1中符号Xは回転球型加工ヘッドの相対的移動方向を示している。一方、ワーク表面2の局所加工を行うには、予め計測した加工前の表面プロファイルから目的面プロファイルを差し引いて求めた加工量に応じて回転球型加工ヘッドの滞在時間を数値制御すれば、表面2の部位毎に加工量を制御できる。尚、単位加工痕とは、ワーク1の表面2に対して回転球型加工ヘッドの位置を静止した状態で、単位時間に加工される除去プロファイルのことである。In addition, to continuously process a large surface 2, the unit processing mark by the rotating ball type processing head can be scanned relatively to the workpiece 1. Here, the rotating ball type processing head is a part including the elastic rotating ball 11, and the symbol X in FIG. 1 indicates the relative movement direction of the rotating ball type processing head. On the other hand, to perform local processing of the workpiece surface 2, the amount of processing can be controlled for each part of the surface 2 by numerically controlling the residence time of the rotating ball type processing head according to the amount of processing obtained by subtracting the target surface profile from the surface profile before processing measured in advance. The unit processing mark is a removal profile processed in a unit time with the rotating ball type processing head stationary relative to the surface 2 of the workpiece 1.

<ノズル型加工ヘッド方式EEM>
図2に、ノズル型加工ヘッド方式EEMを簡略的に示す。ノズル型加工ヘッド方式EEMは、前記ワーク1と加工ノズル21の少なくとも先端を加工槽内の加工液中に浸漬し、該加工ノズル21の先端面をワーク1の表面2に対して平行に配するとともに、噴出方向を表面2に対して垂直に配し、ワーク1の表面原子と化学的な反応性のある加工微粒子3を均一に分散させた加工液を、前記加工ノズル21の噴出口22から液中にて噴出させ、前記表面2近傍に沿って加工液の高剪断流を発生させ、表面原子と化学結合した加工微粒子3を高剪断流にて取り除いて表面原子を除去し、加工を進行させる。図2中符号Pは加工液の流れを示している。
<Nozzle-type processing head EEM>
Fig. 2 shows a simplified nozzle-type machining head type EEM. In the nozzle-type machining head type EEM, the workpiece 1 and at least the tip of the machining nozzle 21 are immersed in the machining liquid in the machining tank, the tip surface of the machining nozzle 21 is arranged parallel to the surface 2 of the workpiece 1, and the ejection direction is arranged perpendicular to the surface 2, and the machining liquid in which the machining fine particles 3 that are chemically reactive with the surface atoms of the workpiece 1 are uniformly dispersed is ejected from the ejection port 22 of the machining nozzle 21 into the liquid, a high shear flow of the machining liquid is generated along the vicinity of the surface 2, the machining fine particles 3 chemically bonded to the surface atoms are removed by the high shear flow, and the surface atoms are removed, and the machining is progressed. In Fig. 2, the symbol P indicates the flow of the machining liquid.

そして、広い面積のワーク表面2を連続的に加工するには、ノズル型加工ヘッドによる単位加工痕を表面2に対して相対的に走査するのである。ここで、ノズル型加工ヘッドは、前記加工ノズル21を含む部分のことであり、図2中符号Xはノズル型加工ヘッドの相対的移動方向を示している。一方、表面2の局所加工を行うには、予め計測した加工前の表面プロファイルから目的面プロファイルを差し引いて求めた加工量に応じてノズル型加工ヘッドの滞在時間を数値制御して加工する。また、前記加工ノズル21の噴出口22は、円孔の他、横長のスリット孔も可能である。前記噴出口22が、円孔の場合、単位加工痕が小さくなるので局所加工に適し、スリット孔の場合には広い面積を一様に加工するのに適している。尚、前記加工ノズル21の噴出口22による加工液の噴出方向が、ワーク1の表面2に対して傾斜しても構わない。その場合には、単位加工痕のプロファイルが対称ではなくなる。To continuously machine a wide area of the work surface 2, the nozzle-type machining head scans the surface 2 with a unit machining mark. Here, the nozzle-type machining head is a portion including the machining nozzle 21, and the symbol X in FIG. 2 indicates the relative movement direction of the nozzle-type machining head. On the other hand, to perform local machining of the surface 2, the dwell time of the nozzle-type machining head is numerically controlled according to the machining amount obtained by subtracting the target surface profile from the surface profile before machining measured in advance. In addition, the nozzle 22 of the machining nozzle 21 can be a circular hole or a horizontally long slit hole. When the nozzle 22 is a circular hole, the unit machining mark is small, making it suitable for local machining, and when it is a slit hole, it is suitable for uniformly machining a wide area. The direction of the machining fluid ejected by the nozzle 22 of the machining nozzle 21 may be inclined with respect to the surface 2 of the work 1. In that case, the profile of the unit machining mark is not symmetrical.

予め、加工槽内に純水若しくは超純水に微粒子を分散させた加工液を満たしておき、この加工液内に加工ノズル21から所定の圧力で前記加工液を噴射し、ワーク1の表面2に沿った所定の剪断流を作る。この場合、加工液をポンプで循環させて使用することができる。この際に、加工液をフィルターに通して大型化した凝集粒子や異物を取り除くようにすることが望ましい。尚、前記ワーク1と加工ノズル21を空中に配置し、空中で加工ノズル21の噴出口22から加工液をワーク表面2へ向けて噴出させても良い。この場合も、加工ノズル21から噴出した加工液を回収し、加工液をポンプで循環させて使用する。The machining tank is filled in advance with machining fluid in which fine particles are dispersed in pure water or ultrapure water, and the machining fluid is sprayed into the machining fluid from the machining nozzle 21 at a predetermined pressure to create a predetermined shear flow along the surface 2 of the workpiece 1. In this case, the machining fluid can be circulated by a pump for use. At this time, it is preferable to pass the machining fluid through a filter to remove large aggregated particles and foreign matter. The workpiece 1 and the machining nozzle 21 may be placed in the air, and the machining fluid may be sprayed from the nozzle 22 of the machining nozzle 21 toward the workpiece surface 2 in the air. In this case, the machining fluid sprayed from the machining nozzle 21 is also collected, and the machining fluid is circulated by a pump for use.

<EEMプロセスに用いる加工微粒子>
前記加工微粒子として無機微粒子を用いた無機微粒子EEMプロセスは、従来から公知の通常のEEMプロセスであり、無機微粒子として、シリカ(SiO)、ジルコニア(ZrO)、セリア(CeO)等の酸化物が主に使用される。通常はコロイダルシリカを用いる。
<Processed particles used in EEM process>
The inorganic fine particle EEM process using inorganic fine particles as the processed fine particles is a conventionally known normal EEM process, and oxides such as silica (SiO 2 ), zirconia (ZrO 2 ), ceria (CeO 2 ), etc. are mainly used as the inorganic fine particles. Colloidal silica is usually used.

回転球型加工ヘッド方式EEMでは、前記弾性回転球11と表面2との間に1μm程度の隙間が形成され、この隙間を維持することが非接触加工には重要である。そのため、ここで使用できる加工微粒子3の粒径は、前述の隙間よりも十分に小さくなければならない。通常は、粒径が約0.1μmより小さいシリカからなる加工微粒子3を用いて加工する。尚、加工微粒子は、ワークの材質に応じて変更することができる。In the rotating ball type machining head EEM, a gap of about 1 μm is formed between the elastic rotating ball 11 and the surface 2, and maintaining this gap is important for non-contact machining. Therefore, the particle size of the machining fine particles 3 that can be used here must be sufficiently smaller than the above-mentioned gap. Usually, machining is performed using machining fine particles 3 made of silica with a particle size of less than about 0.1 μm. The machining fine particles can be changed depending on the material of the workpiece.

また、ノズル型加工ヘッド方式EEMでは、加工ノズル21の先端とワーク表面2との加工ギャップを10μm以上と比較的広く取れるので、平均粒径が10nm~10μmと広い範囲の加工微粒子3を使用することができる。但し、微粒子の粒径が大きくなり過ぎると表面2に加工微粒子3の接触による引っ掻き傷が生じる恐れがあるので、実用上は上限を数μm程度とし、また粒径が小さくなり過ぎると表面2に付着した加工微粒子3を取り除くための剪断流の速度勾配を極端に大きくする必要があるので、実用上は下限を0.1μm程度とすることが好ましい。実際には、加工微粒子3として、複数の微粒子の集合体である凝集微粒子を用いて加工速度を速めている。前記凝集微粒子としては、粒径が1~100nmのシリカ微粒子が凝集して平均径が0.5~5μmの集合体となったものを用いる。ここで、前記加工液中の無機微粒子からなる加工微粒子3の濃度は3~7vol%(シリカの比重を2.2とすれば、6.4~14.2wt%に相当する)とすることが好ましい。In addition, in the nozzle-type machining head EEM, the machining gap between the tip of the machining nozzle 21 and the workpiece surface 2 can be set relatively wide at 10 μm or more, so that machining fine particles 3 with a wide range of average particle diameters of 10 nm to 10 μm can be used. However, if the particle diameter of the fine particles is too large, there is a risk of scratches being caused on the surface 2 due to contact with the machining fine particles 3, so in practice, the upper limit is set to about several μm, and if the particle diameter is too small, it is necessary to extremely increase the velocity gradient of the shear flow to remove the machining fine particles 3 attached to the surface 2, so in practice, it is preferable to set the lower limit to about 0.1 μm. In practice, the machining speed is increased by using agglomerated fine particles, which are an aggregate of multiple fine particles, as the machining fine particles 3. As the agglomerated fine particles, silica fine particles with a particle diameter of 1 to 100 nm are aggregated to form an aggregate with an average diameter of 0.5 to 5 μm. Here, the concentration of the processed fine particles 3 made of inorganic fine particles in the processing liquid is preferably 3 to 7 vol % (equivalent to 6.4 to 14.2 wt % when the specific gravity of silica is 2.2).

前記加工微粒子として有機微粒子を唯一の固形物として用いた有機微粒子EEMプロセスは、本開示の根幹をなす技術である。ここで、前記有機微粒子としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂又はスチレン系樹脂を用いる。アクリル系樹脂とは、アクリル単量体を重合して得られた重合体(例えばポリメチルメタクリレート(PMMA)など)や、アクリル単量体を主たる成分として含む共重合体などである。また、ウレタン系樹脂とは、ウレタン単量体を重合して得られたウレタン樹脂や、ウレタン単量体を主たる成分として含む共重合体などである。また、スチレン系樹脂とは、スチレン単量体を重合して得られたスチレン樹脂や、スチレン単量体を主たる成分として含む共重合体などである。なかでも水への分散性が良好であり、スラリーとし易い点では、特にアクリル系樹脂又はウレタン系樹脂からなることが好ましい。The organic fine particle EEM process using organic fine particles as the only solid material as the processed fine particles is the technology that forms the basis of this disclosure. Here, as the organic fine particles, acrylic resin, urethane resin, or styrene resin is used. The acrylic resin is a polymer obtained by polymerizing an acrylic monomer (e.g., polymethyl methacrylate (PMMA) or the like), or a copolymer containing an acrylic monomer as a main component. The urethane resin is a urethane resin obtained by polymerizing a urethane monomer, or a copolymer containing a urethane monomer as a main component. The styrene resin is a styrene resin obtained by polymerizing a styrene monomer, or a copolymer containing a styrene monomer as a main component. Among them, it is preferable to use an acrylic resin or a urethane resin in particular, because of its good dispersibility in water and its ease of forming a slurry.

前記有機微粒子の平均粒径は、0.08~10μmの範囲であることが好ましい。有機微粒子の平均粒径が0.08μmよりも小さいと、入手が困難になるとともに、ワーク表面2への付着力が大きくなって、EEMプロセスでの剪断流の速度勾配を極端に大きくする必要があるので、実用的でない。一方、有機微粒子の平均粒径が10μmよりも大きいと、ワーク表面2への付着力が小さくなって加工速度が遅くなるので、実用的でない。本開示では、加工微粒子を略無荷重の状態でワーク表面に接触させるため、研磨に比べて粒度の均一性に対する要求は低いので、比較的安価な材料を用いることができる。勿論、回転球型加工ヘッド方式EEMに用いるには、有機微粒子の最大粒径が加工ギャップよりも小さいという制約がある。ここで、前記加工液中の有機微粒子からなる加工微粒子3の濃度は10~50wt%の範囲とすることが好ましい。有機微粒子の濃度が10wt%よりも低いと、加工速度が遅くなるので、実用的でない。一方、有機微粒子の濃度が50wt%よりも高いと、加工液の粘度が大きくなり過ぎて、ポンプによる循環系や加工ノズルでの目詰まりの問題が生じる。The average particle diameter of the organic fine particles is preferably in the range of 0.08 to 10 μm. If the average particle diameter of the organic fine particles is smaller than 0.08 μm, it is difficult to obtain them, and the adhesion force to the work surface 2 increases, so that the velocity gradient of the shear flow in the EEM process needs to be extremely large, which is not practical. On the other hand, if the average particle diameter of the organic fine particles is larger than 10 μm, the adhesion force to the work surface 2 decreases, so that the processing speed is slow, which is not practical. In the present disclosure, since the processing fine particles are brought into contact with the work surface in a substantially unloaded state, the requirement for uniformity of the particle size is lower than in polishing, so that a relatively inexpensive material can be used. Of course, in order to use the rotating ball type processing head type EEM, there is a restriction that the maximum particle diameter of the organic fine particles is smaller than the processing gap. Here, the concentration of the processing fine particles 3 made of organic fine particles in the processing liquid is preferably in the range of 10 to 50 wt %. If the concentration of the organic fine particles is lower than 10 wt %, the processing speed is slow, which is not practical. On the other hand, if the concentration of the organic fine particles is higher than 50 wt %, the viscosity of the machining liquid becomes too high, causing problems such as clogging in the pump circulation system and the machining nozzle.

シリカ微粒子を用いる通常のEEMプロセスと比較して、有機微粒子EEMプロセスの加工速度は遅いが、加工液の濃度を高めることにより、加工速度を改善することが可能である。また、有機微粒子EEMプロセスを用いたノズル型加工ヘッド方式EEMでは、加工液中で加工ノズルから加工液をワーク表面に噴出する場合よりも、空中で加工ノズルから加工液をワーク表面に噴出する場合の方が、加工速度が速くなることを確認している。Compared to the normal EEM process using silica fine particles, the processing speed of the organic fine particle EEM process is slow, but it is possible to improve the processing speed by increasing the concentration of the processing liquid. Also, in the nozzle-type processing head type EEM using the organic fine particle EEM process, it has been confirmed that the processing speed is faster when the processing liquid is sprayed from the processing nozzle onto the workpiece surface in the air than when the processing liquid is sprayed from the processing nozzle onto the workpiece surface in the processing liquid.

<有機微粒子の除去>
ここで、無機微粒子EEMによって前加工したガラス基板の表面には加工微粒子として用いた無機微粒子が付着しているが、このガラス基板の表面に付着した無機微粒子は、その後に行う仕上げの有機微粒子EEMによって除去される。最後に、ガラス基板の表面に付着した有機微粒子は、ガラス基板(ワーク)を侵食しない有機溶剤又は有機系洗浄剤を用いて除去することで、所望の形状精度を有し、付着微粒子の少ない高品位の光学素子となる。ここで、有機微粒子を除去するとは、有機微粒子を全て溶解する場合のほか、少なくともワーク表面と有機微粒子との分子的な結合が切れ、ワーク表面に有機微粒子成分が残らない状態をいう。
<Removal of organic fine particles>
Here, inorganic particles used as processing particles are attached to the surface of the glass substrate pre-processed by the inorganic particle EEM, but the inorganic particles attached to the surface of the glass substrate are removed by the organic particle EEM for finishing. Finally, the organic particles attached to the surface of the glass substrate are removed using an organic solvent or organic cleaning agent that does not corrode the glass substrate (work), resulting in a high-quality optical element with the desired shape accuracy and fewer attached particles. Here, removing the organic particles refers to a state in which the organic particles are completely dissolved, or at least the molecular bonds between the work surface and the organic particles are broken, and no organic particle components remain on the work surface.

ワーク1に付着した有機微粒子を除去するために使用する有機溶剤としては、炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、エーテル類等があり、有機系洗浄剤としてはアミン化合物等がある。例えば、前記炭化水素類には、トルエン、キシレン、スチレン等の芳香族炭化水素類、クロロベンゼン、オルトクロロベンゼン等の塩化芳香族炭化水素類、ジクロロメタン、トリクロロメタン、テトラクロロメタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2,2-テトラクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の塩化脂肪族炭化水素類、シクロヘキサノン、メチルシクロヘキサノン、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール等の脂環式炭化水素類、ノルマルヘキサン等の脂肪族炭化水素類が挙げられる。前記アルコール類には、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、1-ブタノール、2-ブタノール、イソブチルアルコール、イソペンチルアルコール、3-メトキシ-3-メチルブタノール、2-イソプロポキシエタノール等が挙げられる。ケトン類には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。前記エステル類には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸ペンチル、酢酸イソペンチル、1-メトキシプロピル-2-アセテート、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート等が挙げられる。前記エーテル類には、エチルエーテル、1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。更に、クレゾール、二硫化炭素、N,N-ジメチルホルムアミド等の有機溶剤がある。Organic solvents used to remove organic particles attached to the workpiece 1 include hydrocarbons, alcohols, ketones, esters, ethers, etc., and organic cleaning agents include amine compounds, etc. For example, the hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and styrene, chlorinated aromatic hydrocarbons such as chlorobenzene and orthochlorobenzene, chlorinated aliphatic hydrocarbons such as dichloromethane, trichloromethane, tetrachloromethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, 1,1,2,2-tetrachloroethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethylene, and tetrachloroethylene, alicyclic hydrocarbons such as cyclohexanone, methylcyclohexanone, cyclohexanol, and methylcyclohexanol, and aliphatic hydrocarbons such as normal hexane. The alcohols include methanol, ethanol, isopropyl alcohol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, isopentyl alcohol, 3-methoxy-3-methylbutanol, and 2-isopropoxyethanol. Examples of the ketones include acetone, methyl ethyl ketone, methyl butyl ketone, and methyl isobutyl ketone. Examples of the esters include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, pentyl acetate, isopentyl acetate, 1-methoxypropyl-2-acetate, and 3-methoxy-3-methyl-1-butyl acetate. Examples of the ethers include ethyl ether, 1,4-dioxane, tetrahydrofuran, ethylene glycol monomethyl ether, and dipropylene glycol monomethyl ether. In addition, organic solvents such as cresol, carbon disulfide, and N,N-dimethylformamide are also included.

また、前記アミン化合物としては、例えば、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラアミン、テトラエチレンペンタアミン、ペンタエチレンヘキサアミン、2-[(2-アミノエチル)アミノ]エタノール、2-[メチル[2-(ジメチルアミノ)エチル]アミノ]エタノール、2,2’-(エチレンビスイミノ)ビスエタノール、N-(2-ヒドロキシエチル)-N’-(2-アミノエチル)エチレンジアミン、2,2’-(2-アミノエチルイミノ)ジエタノール、N1,N4-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、N1,N7-ビス(ヒドロキシエチル)ジエチレントリアミン、1,3-ジアミノ-2-プロパノール、ピペラジン、1-メチルピペラジン、3-(1-ピペラジニル)-1-アミン、1-(2-アミノエチル)ピペラジン、4-メチルピペラジン-1-アミン、1-ピペラジンメタンアミン、4-エチル-1-ピペラジンアミン、1-メチル-4-(2-アミノエチル)ピペラジン、1-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン等が挙げられる。Examples of the amine compound include ethylenediamine, diethylenetriamine, triethylenetetraamine, tetraethylenepentamine, pentaethylenehexamine, 2-[(2-aminoethyl)amino]ethanol, 2-[methyl[2-(dimethylamino)ethyl]amino]ethanol, 2,2'-(ethylenebisimino)bisethanol, N-(2-hydroxyethyl)-N'-(2-aminoethyl)ethylenediamine, 2,2'-(2-aminoethylimino)diethanol, N1, Examples of such compounds include N4-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, N1,N7-bis(hydroxyethyl)diethylenetriamine, 1,3-diamino-2-propanol, piperazine, 1-methylpiperazine, 3-(1-piperazinyl)-1-amine, 1-(2-aminoethyl)piperazine, 4-methylpiperazine-1-amine, 1-piperazinemethaneamine, 4-ethyl-1-piperazineamine, 1-methyl-4-(2-aminoethyl)piperazine, and 1-(2-hydroxyethyl)piperazine.

特に、アクリル系樹脂の有機微粒子を用いる場合、ワーク1に付着した有機微粒子を除去するために使用する有機溶剤は、エタノール、イソプロビルアルコール、アセトン、塩素系溶剤、例えばトリクロロエチレン、クロロメタン、クロロエタンであることが好ましい。また、ウレタン系樹脂の有機微粒子を用いる場合、ワーク1に付着した有機微粒子を除去するために使用する有機溶剤は、塩素系溶剤、例えばトリクロロエチレン、クロロメタン、クロロエタンであることが好ましい。また、スチレン系樹脂の有機微粒子を用いる場合、ワーク1に付着した有機微粒子を除去するために使用する有機溶剤は、アセトン、塩素系溶剤、例えばトリクロロエチレン、クロロメタン、クロロエタンであることが好ましい。In particular, when organic fine particles of acrylic resin are used, the organic solvent used to remove the organic fine particles attached to the work 1 is preferably ethanol, isopropyl alcohol, acetone, or a chlorine-based solvent, such as trichloroethylene, chloromethane, or chloroethane. When organic fine particles of urethane resin are used, the organic solvent used to remove the organic fine particles attached to the work 1 is preferably a chlorine-based solvent, such as trichloroethylene, chloromethane, or chloroethane. When organic fine particles of styrene resin are used, the organic solvent used to remove the organic fine particles attached to the work 1 is preferably acetone or a chlorine-based solvent, such as trichloroethylene, chloromethane, or chloroethane.

これらの有機溶剤又は有機系洗浄剤は、Si単結晶やガラス等の光学素子材料に対する侵食性が無く、言い換えればエッチング性が無く、光学素子材料の表面に付着した有機微粒子のみを除去できるので、仕上げ加工後の表面精度に影響を及ぼさない。These organic solvents or organic cleaning agents are not corrosive to optical element materials such as silicon single crystals and glass, in other words, they are not etching agents, and can only remove organic fine particles adhering to the surface of the optical element material, so they do not affect the surface precision after finishing.

前記ワークとして極低膨張ガラス基板を採用した。そして、ガラス基板は、その表面が予め高い精度で前加工されている。前加工では、従来公知の切削、研磨を組み合わせた機械加工後に、例えばCMPや無機微粒子EEMプロセスを用いて要求精度に加工される。それから、前記ガラス基板は、有機微粒子EEMプロセスを用いて、ノズル型加工ヘッド方式EEMにより平坦化を目的にNC加工された。本実施形態で使用した有機微粒子は、平均粒径8μmのアクリル系樹脂粒子であり、加工液の濃度は30wt%である。加工後のガラス基板は、エタノールを用いて洗浄した。An extremely low expansion glass substrate was used as the workpiece. The surface of the glass substrate was pre-processed with high accuracy. In the pre-processing, the glass substrate was machined to the required accuracy using, for example, CMP or an inorganic particle EEM process after a conventionally known combination of cutting and polishing. Then, the glass substrate was NC processed for planarization using an organic particle EEM process with a nozzle-type processing head EEM. The organic particles used in this embodiment were acrylic resin particles with an average particle size of 8 μm, and the concentration of the processing liquid was 30 wt%. The processed glass substrate was washed with ethanol.

図3に、ガラス基板の表面を加工前と加工後に位相シフト干渉顕微鏡(Zygo社、NewView)により観察した結果を示す。ガラス基板の加工領域は20mm×20mmの範囲(図3中に点線で示す)である。図4は、図3の観察結果から得られたガラス基板の表面の加工前と加工後の断面形状を示す。ガラス基板の表面は、加工前には約80nmのうねりがあったが、加工後には約15nmに低減され、平坦化されたことが分かる。更に、EEM加工と形状計測を繰り返せば、P-Vを10nm以下に平坦化することが可能である。Figure 3 shows the results of observing the surface of the glass substrate before and after processing using a phase-shifting interference microscope (Zygo, NewView). The processing area of the glass substrate is an area of 20 mm x 20 mm (shown by the dotted line in Figure 3). Figure 4 shows the cross-sectional shapes of the surface of the glass substrate before and after processing obtained from the observation results of Figure 3. It can be seen that the surface of the glass substrate had a waviness of about 80 nm before processing, but this was reduced to about 15 nm after processing and was flattened. Furthermore, by repeating EEM processing and shape measurement, it is possible to flatten the P-V to less than 10 nm.

図5は、ガラス基板の表面を加工前と加工後に位相シフト干渉顕微鏡により領域を狭めて観察した結果を示す。ガラス基板の表面粗さは、加工前に0.411nmRMSであったのが、加工後には0.365nmRMSになり、表面粗さはやや改善された。尚、ガラス基板の表面には、加工前から斜め方向に延びるスクラッチが存在するが、これは研磨によるものであり、加工後にも除去できていない。しかし、ガラス基板のスクラッチは、予め無機微粒子EEMプロセスを用いた回転球型加工ヘッド方式EEMで加工することにより、あるいはローカルポリッシングを施すことにより除去できる。Figure 5 shows the results of narrowing the area of the surface of the glass substrate before and after processing, observed with a phase-shifting interference microscope. The surface roughness of the glass substrate was 0.411 nm RMS before processing, but was 0.365 nm RMS after processing, which was a slight improvement. Incidentally, there were scratches extending diagonally on the surface of the glass substrate before processing, but these were caused by polishing and could not be removed even after processing. However, the scratches on the glass substrate can be removed by processing in advance with a rotating ball type processing head type EEM using an inorganic fine particle EEM process, or by performing local polishing.

本開示の第1は、有機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる仕上げ加工又は有機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる仕上げ加工を含み、あるいは有機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる加工後に、有機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる加工を行う仕上げ加工を含み、あるいは有機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる加工後に、有機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる加工を行う仕上げ加工を含むものである。The first aspect of the present disclosure includes finishing processing by a rotating ball type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles, or finishing processing by a nozzle type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles, or finishing processing by a rotating ball type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles followed by processing by a nozzle type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles, or finishing processing by a rotating ball type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles followed by processing by a nozzle type processing head system EEM using organic fine particles as the processed fine particles.

そして、本開示の第2は、前述の仕上げ加工の前に、前加工として以下に示す加工を含むものである。本開示は、無機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる前加工又は無機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる前加工を含み、あるいは無機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる加工後に、無機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる加工を行う前加工を含み、あるいは無機微粒子を加工微粒子として用いたノズル型加工ヘッド方式EEMによる加工による加工後に、無機微粒子を加工微粒子として用いた回転球型加工ヘッド方式EEMによる加工を行う前加工を含むものである。The second aspect of the present disclosure includes the following pre-processing prior to the above-mentioned finishing process: the present disclosure includes pre-processing by a rotating ball type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles, or pre-processing by a nozzle type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles, or pre-processing by a rotating ball type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles followed by processing by a nozzle type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles, or pre-processing by a rotating ball type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles followed by processing by a nozzle type processing head system EEM using inorganic fine particles as processed fine particles.

1 ワーク
2 表面
3 加工微粒子
11 弾性回転球
21 加工ノズル
22 噴出口
1 Workpiece 2 Surface 3 Processing fine particles 11 Elastic rotating ball 21 Processing nozzle 22 Spout

Claims (9)

ワークの表面に対して物理化学的な相互作用により付着可能な加工微粒子を溶媒に分散させた加工液を用い、
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させ、無加重状態でワーク表面に付着した前記加工微粒子を、加工液の剪断流によって該加工微粒子に結合したワーク表面原子と共に除去してワークを加工するEEMプロセスにおいて、
前記加工微粒子として有機微粒子を唯一の固形物として用いる、有機微粒子による加工方法。
A machining fluid is used in which machining particles that can adhere to the surface of the workpiece through physicochemical interactions are dispersed in a solvent.
In an EEM process, the machining liquid is caused to flow along the workpiece surface, and the machining particles adhering to the workpiece surface in a non-loaded state are removed together with the workpiece surface atoms bonded to the machining particles by a shear flow of the machining liquid, thereby machining the workpiece,
The processing method using organic fine particles, wherein organic fine particles are used as the only solid material as the processed fine particles.
ワークの表面に対して物理化学的な相互作用により付着可能な加工微粒子を溶媒に分散させた加工液を用い、
前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させ、無加重状態でワーク表面に付着した前記加工微粒子を、加工液の剪断流によって該加工微粒子に結合したワーク表面原子と共に除去してワークを加工するEEMプロセスにおいて、
前記加工微粒子として無機微粒子を用いた無機微粒子EEMプロセスによって、ワーク表面を加工した後、
前記加工微粒子として有機微粒子を唯一の固形物として用いた有機微粒子EEMプロセスによって、ワーク表面を仕上げ加工するとともに、ワーク表面に付着した前記無機微粒子を除去する、有機微粒子による加工方法。
A machining fluid is used in which machining particles that can adhere to the surface of the workpiece through physicochemical interactions are dispersed in a solvent.
In an EEM process, the machining liquid is caused to flow along the workpiece surface, and the machining particles adhering to the workpiece surface in a non-loaded state are removed together with the workpiece surface atoms bonded to the machining particles by a shear flow of the machining liquid, thereby machining the workpiece,
After processing the workpiece surface by an inorganic fine particle EEM process using inorganic fine particles as the processing fine particles,
The processing method using organic fine particles includes finishing the surface of a workpiece by an organic fine particle EEM process using organic fine particles as the only solid matter as the processed fine particles, and removing the inorganic fine particles adhering to the surface of the workpiece.
前記有機微粒子は、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂又はスチレン系樹脂からなる、請求項1又は2記載の有機微粒子による加工方法。3. The method for processing with organic fine particles according to claim 1, wherein the organic fine particles are made of an acrylic resin, a urethane resin or a styrene resin. 前記有機微粒子の平均粒径は、0.08~10μmの範囲である、請求項1~3何れか1項に記載の有機微粒子による加工方法。4. The method for processing organic fine particles according to claim 1, wherein the organic fine particles have an average particle size in the range of 0.08 to 10 μm. 前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させる手段として、ワークに対して弾性回転球を一定加重にて押圧しながら回転させる回転球型加工ヘッドを用い、該弾性回転球とワーク表面間に加工液を巻き込んで高剪断流を発生させ、該加工液の流動による流体動圧と荷重との釣り合いによってワーク表面と弾性回転球との間に所定の間隔を維持しながら加工する、請求項1~4何れか1項に記載の有機微粒子による加工方法。A processing method using organic microparticles as described in any one of claims 1 to 4, in which a rotating ball type processing head is used as a means for flowing the processing liquid along the workpiece surface, in which an elastic rotating ball is pressed against the workpiece with a constant load while rotating, and the processing liquid is entrained between the elastic rotating ball and the workpiece surface to generate a high shear flow, and processing is performed while maintaining a predetermined distance between the workpiece surface and the elastic rotating ball by balancing the fluid dynamic pressure due to the flow of the processing liquid and the load. 前記加工液を前記ワーク表面に沿って流動させる手段として、加工ノズルの噴出口から加工液を噴出させるノズル型加工ヘッドを用い、該加工ノズルの先端とワーク表面との間に所定の加工ギャップを設け、前記加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面に向けて噴出させ、前記表面近傍に沿って加工液の高剪断流を発生させて加工する、請求項1~4何れか1項に記載の有機微粒子による加工方法。A processing method using organic microparticles according to any one of claims 1 to 4, in which a nozzle-type processing head that sprays processing liquid from a processing nozzle outlet is used as a means for flowing the processing liquid along the work surface, a predetermined processing gap is provided between the tip of the processing nozzle and the work surface, the processing liquid is sprayed from the processing nozzle outlet toward the work surface, and a high shear flow of the processing liquid is generated along the vicinity of the surface to perform processing. 前記ワークと加工ノズルの少なくとも先端を加工液中に浸漬し、加工液中で加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面へ向けて噴出させる、請求項6記載の有機微粒子による加工方法。7. The machining method using organic fine particles according to claim 6, wherein the workpiece and at least the tip of the machining nozzle are immersed in the machining fluid, and the machining fluid is sprayed from the nozzle outlet of the machining nozzle toward the workpiece surface in the machining fluid. 前記ワークと加工ノズルを空中に配置し、空中で加工ノズルの噴出口から加工液をワーク表面へ向けて噴出させる、請求項6記載の有機微粒子による加工方法。7. The machining method using organic fine particles according to claim 6, wherein the workpiece and the machining nozzle are placed in the air, and the machining fluid is sprayed toward the workpiece surface from a nozzle of the machining nozzle in the air. 前記ワーク表面に残留する有機微粒子を、該ワークを侵食しない有機溶剤又は有機系洗浄剤を用いて除去する、請求項1~8何れか1項に記載の有機微粒子による加工方法。9. The processing method using organic fine particles according to claim 1, wherein the organic fine particles remaining on the surface of the workpiece are removed using an organic solvent or an organic cleaning agent that does not corrode the workpiece.
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