JPH06299373A - 部材の加工方法 - Google Patents
部材の加工方法Info
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- JPH06299373A JPH06299373A JP8495393A JP8495393A JPH06299373A JP H06299373 A JPH06299373 A JP H06299373A JP 8495393 A JP8495393 A JP 8495393A JP 8495393 A JP8495393 A JP 8495393A JP H06299373 A JPH06299373 A JP H06299373A
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- Japan
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- gas
- ion beam
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- ion
- uniform
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 耐摩耗部材の加工方法において、耐摩耗部材
を、高速で精度良く、しかも複雑形状の耐摩耗部材でも
容易に加工する。 【構成】 部材を真空チャンバー内の移動ステージ６に
載置し、チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ像で前記
部材を計測および位置出しする工程と、イオンビームま
たは前記移動ステージを動かしながら、イオンソースガ
スとして酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素を含むガ
ス、重元素を含むガスの内、一種またはこれらのガスを
組合せた混合ガスからなるイオンビームを被加工部材に
照射する工程とを有する。
を、高速で精度良く、しかも複雑形状の耐摩耗部材でも
容易に加工する。 【構成】 部材を真空チャンバー内の移動ステージ６に
載置し、チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ像で前記
部材を計測および位置出しする工程と、イオンビームま
たは前記移動ステージを動かしながら、イオンソースガ
スとして酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素を含むガ
ス、重元素を含むガスの内、一種またはこれらのガスを
組合せた混合ガスからなるイオンビームを被加工部材に
照射する工程とを有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ドリル、エンドミ
ル、スローアウェイチップ、バイト、ダイス、軸受け、
半導体基板、各種デバイス部材等の加工に関する。
ル、スローアウェイチップ、バイト、ダイス、軸受け、
半導体基板、各種デバイス部材等の加工に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、かかる部材の素材には、ダイヤモ
ンド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結
体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−
ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜、Ｓｉ等の
半導体基板、基板の表面がリソグラフィー等によるエッ
チングや各種膜の被覆で加工されたデバイス等が用いら
れ、その成形加工方法および切断方法としては、研削、
研磨、ダイシング、レーザー加工、エッチング等が行わ
れていた。
ンド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結
体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−
ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜、Ｓｉ等の
半導体基板、基板の表面がリソグラフィー等によるエッ
チングや各種膜の被覆で加工されたデバイス等が用いら
れ、その成形加工方法および切断方法としては、研削、
研磨、ダイシング、レーザー加工、エッチング等が行わ
れていた。
【０００３】本明細書において、ダイヤモンド粒子を含
む層とは、電着、メッキ、無電界メッキ等でダイヤモン
ド粒子とバインダーとなるものを基体に被覆させたもの
をいい、ｃ−ＢＮ粒子を含む層とは、電着、メッキ、無
電界メッキ等でｃ−ＢＮ粒子とバインダーとなるものを
基体に被覆させたものをいう。また、硬質炭素膜とは、
炭素を主成分とする膜で硬度がＨｖ４０００ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上またはダイヤモンド構造を含む膜のことをい
い、硬質ＢＮ膜とは、ホウ素と窒素を主成分とするＨｖ
４０００ｋｇｆ／ｍｍ2またはダイヤモンド構造（ｃ−
ＢＮ）を含む膜のことをいう。
む層とは、電着、メッキ、無電界メッキ等でダイヤモン
ド粒子とバインダーとなるものを基体に被覆させたもの
をいい、ｃ−ＢＮ粒子を含む層とは、電着、メッキ、無
電界メッキ等でｃ−ＢＮ粒子とバインダーとなるものを
基体に被覆させたものをいう。また、硬質炭素膜とは、
炭素を主成分とする膜で硬度がＨｖ４０００ｋｇｆ／ｍ
ｍ2以上またはダイヤモンド構造を含む膜のことをい
い、硬質ＢＮ膜とは、ホウ素と窒素を主成分とするＨｖ
４０００ｋｇｆ／ｍｍ2またはダイヤモンド構造（ｃ−
ＢＮ）を含む膜のことをいう。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の研削や
研磨のよる部材のダイシング、レーザー加工、エッチン
グの加工方法では、以下の課題があった。研削の加工方
法では、 被加工物が雑形状であると加工が難しい。 複雑形状への加工が難しい。
研磨のよる部材のダイシング、レーザー加工、エッチン
グの加工方法では、以下の課題があった。研削の加工方
法では、 被加工物が雑形状であると加工が難しい。 複雑形状への加工が難しい。
【０００５】研磨の加工方法では、 加工時間が長い。 被加工物が複雑形状であると加工が難しい。 レーザー加工では、 部材を局部的に加熱し昇華させて加工を行うため、
加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物ができる。 加工エッジ部に基体の突沸物ができる。 複数の被加工物を同時に加工できないため、コスト
が高く量産性がない。
加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物ができる。 加工エッジ部に基体の突沸物ができる。 複数の被加工物を同時に加工できないため、コスト
が高く量産性がない。
【０００６】ダイシング加工では、 加工部にチッピングが起こる。 ダイシングソーの厚を薄くできないため、数１０μ
ｍ以下の幅の加工ができない。 被加工物が雑形状であると加工が難しい。 複雑形状への加工が難しい。 複数の被加工物を同時に加工できないため、コスト
が高く量産性がない。
ｍ以下の幅の加工ができない。 被加工物が雑形状であると加工が難しい。 複雑形状への加工が難しい。 複数の被加工物を同時に加工できないため、コスト
が高く量産性がない。
【０００７】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、高硬度の単体、層、膜の加
工、または半導体基板、各種デバイスの加工を、高速で
精度良く、しかも複雑形状の部材でも複雑形状に、しか
も容易に加工できる加工方法を提供することにある。
うな課題を解決するため、高硬度の単体、層、膜の加
工、または半導体基板、各種デバイスの加工を、高速で
精度良く、しかも複雑形状の部材でも複雑形状に、しか
も容易に加工できる加工方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため、部材を真空チャンバー内の移動ステージに設
置し、前記チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ像で被
加工物を計測および位置出しする工程と、イオンビーム
または移動ステージを動かしながら該イオンビームを部
材に照射する工程とで加工するようにした。
するため、部材を真空チャンバー内の移動ステージに設
置し、前記チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ像で被
加工物を計測および位置出しする工程と、イオンビーム
または移動ステージを動かしながら該イオンビームを部
材に照射する工程とで加工するようにした。
【０００９】また、イオンビームには平行で均一な密度
および強度のビームまたは、１０μｍ以下に集束したビ
ームを用いた。さらに、該イオンビームを得るためのイ
オンソースガスを酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素
を含むガス、重元素を含むガスのいずれか一種またはこ
れらのガスを組合せた混合ガスとした。
および強度のビームまたは、１０μｍ以下に集束したビ
ームを用いた。さらに、該イオンビームを得るためのイ
オンソースガスを酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素
を含むガス、重元素を含むガスのいずれか一種またはこ
れらのガスを組合せた混合ガスとした。
【００１０】
【作用】上記工程からなる加工方法においては、加工前
にＳＩＭ像を得ることで、被加工部材の計測と高精度の
位置出しを行うことができ、また、イオンビームが平行
で均一な密度と強度を有するものを用いれば、イオンビ
ームが平行であることから複雑形状の複数の部材の加工
ができ、イオンビームが均一な密度および強度のイオン
ビームであることから、複数の単体、層、基体の加工が
同時にできる。さらに、集束したイオンビームを用いれ
ば、移動ステージと連動しながら該イオンビームを部材
の所定の位置に照射することができるため、複雑形状物
およ複雑形状物への加工も可能となる。
にＳＩＭ像を得ることで、被加工部材の計測と高精度の
位置出しを行うことができ、また、イオンビームが平行
で均一な密度と強度を有するものを用いれば、イオンビ
ームが平行であることから複雑形状の複数の部材の加工
ができ、イオンビームが均一な密度および強度のイオン
ビームであることから、複数の単体、層、基体の加工が
同時にできる。さらに、集束したイオンビームを用いれ
ば、移動ステージと連動しながら該イオンビームを部材
の所定の位置に照射することができるため、複雑形状物
およ複雑形状物への加工も可能となる。
【００１１】また、真空中におけるイオンビームによる
加工のため、加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物がで
きたり、基体の突沸物ができたり、チッピングが発生し
たりせず、集束イオンビームの径を１０μｍ以下にし
て、スキャンすれば、１０μｍ以下の複雑形状の溝およ
び切断加工ができる。
加工のため、加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物がで
きたり、基体の突沸物ができたり、チッピングが発生し
たりせず、集束イオンビームの径を１０μｍ以下にし
て、スキャンすれば、１０μｍ以下の複雑形状の溝およ
び切断加工ができる。
【００１２】また、イオンソースガスに酸素元素を含む
ガス、ハロゲンの元素を含むガス、重元素を含むガスを
用いることにより、部材の表面で化学反応を伴うスパッ
タリング現象が起きるため、高速の加工ができる。ま
た、重元素を含むガスをイオンソースガスにすることに
より、重いイオンのビームができるため、高速のスパッ
タリング現象が起き、高速の加工ができる。
ガス、ハロゲンの元素を含むガス、重元素を含むガスを
用いることにより、部材の表面で化学反応を伴うスパッ
タリング現象が起きるため、高速の加工ができる。ま
た、重元素を含むガスをイオンソースガスにすることに
より、重いイオンのビームができるため、高速のスパッ
タリング現象が起き、高速の加工ができる。
【００１３】
【実施例１】 （実施例１）以下に、この発明の実施例を図面に基づい
て説明する。図４は、均一イオンビーム装置の概略説明
図であり、図において１はガリウムのイオン銃、２はガ
リウムの集束イオンビーム、３は均一イオンビーム、４
はドリル等の被加工部材、５は均一イオン源、６は移動
ステージ、７は廃棄装置である。
て説明する。図４は、均一イオンビーム装置の概略説明
図であり、図において１はガリウムのイオン銃、２はガ
リウムの集束イオンビーム、３は均一イオンビーム、４
はドリル等の被加工部材、５は均一イオン源、６は移動
ステージ、７は廃棄装置である。
【００１４】まず、前記カウフマン型イオン源５により
平行で密度強度の均一なイオンビーム３を得た（図
１）。被加工部材４としては、刃先の素材がダイヤモン
ド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結
体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−
ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜により被覆
されたドリルを用意した。
平行で密度強度の均一なイオンビーム３を得た（図
１）。被加工部材４としては、刃先の素材がダイヤモン
ド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結
体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−
ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜により被覆
されたドリルを用意した。
【００１５】つぎに、前記被加工部材４を移動ステージ
６に設置し、排気装置７を介してチャンバー内を１×１
０-5Ｔｏｒｒ以下の真空にした後、ガリウム（Ｇａ）の
イオン銃１の集束イオンビーム２によるＳＩＭ像から被
加工部材４の径を測定し、加工量を見積った。次に、前
記均一イオン源５からの均一イオンビーム３が前記被加
工部材４の刃先１０に所定の角度で照射できるよう、前
記移動ステージ６を移動する。
６に設置し、排気装置７を介してチャンバー内を１×１
０-5Ｔｏｒｒ以下の真空にした後、ガリウム（Ｇａ）の
イオン銃１の集束イオンビーム２によるＳＩＭ像から被
加工部材４の径を測定し、加工量を見積った。次に、前
記均一イオン源５からの均一イオンビーム３が前記被加
工部材４の刃先１０に所定の角度で照射できるよう、前
記移動ステージ６を移動する。
【００１６】次に、前記均一イオン源５の中にイオン密
度増加とプラズマの安定化のため、アルゴン・水素を２
０ＳＣＣＭをキャリアガスとして導入すると共に、イオ
ンソースガスとして二酸化窒素（ＮＯ2）、一酸化窒素
（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩素ガス（Ｃｌ2）、塩化
水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ
2Ｏ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）の一種ま
たはこれらのガスの組合せのガスを前記イオン源に導入
し、該イオン源の電源を入れた。
度増加とプラズマの安定化のため、アルゴン・水素を２
０ＳＣＣＭをキャリアガスとして導入すると共に、イオ
ンソースガスとして二酸化窒素（ＮＯ2）、一酸化窒素
（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸化炭素（Ｃ
Ｏ2）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩素ガス（Ｃｌ2）、塩化
水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ
2Ｏ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）の一種ま
たはこれらのガスの組合せのガスを前記イオン源に導入
し、該イオン源の電源を入れた。
【００１７】前記イオン源のチァンバー内には、Ａｒガ
スの電離によりＡｒ+ 、水素の電離によりＨ+が、イオ
ンソースガスの二酸化窒素（ＮＯ2）の電離により少な
くともＯ2-、一酸化窒素（ＮＯ）の電離により少なくと
もＯ2-、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の電離により少なくとも
Ｏ2-、二酸化炭素（ＣＯ2 ）の電離により少なくともＣ
Ｏ2+とＯ2-、一酸化炭素（Ｃ０）の電離により少なくと
もＣ2-とＯ2-、塩素ガス（Ｃｌ2）の電離により少なく
ともＣｌ-、塩化水素ガス（ＨＣｌ）は電離により少な
くともＨ+とＣｌ-、酸素ガス（Ｏ2）の電離により少な
くとも０2-とＯ3 2-、水蒸気（Ｈ2Ｏ）の電離により少な
くともＨ+とＯＨ-、六フッ化タングステンガス（Ｆ
6Ｗ）の電離により少なくともＦ5Ｗ6++ Ｆ-等のイオン
ができる。
スの電離によりＡｒ+ 、水素の電離によりＨ+が、イオ
ンソースガスの二酸化窒素（ＮＯ2）の電離により少な
くともＯ2-、一酸化窒素（ＮＯ）の電離により少なくと
もＯ2-、亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の電離により少なくとも
Ｏ2-、二酸化炭素（ＣＯ2 ）の電離により少なくともＣ
Ｏ2+とＯ2-、一酸化炭素（Ｃ０）の電離により少なくと
もＣ2-とＯ2-、塩素ガス（Ｃｌ2）の電離により少なく
ともＣｌ-、塩化水素ガス（ＨＣｌ）は電離により少な
くともＨ+とＣｌ-、酸素ガス（Ｏ2）の電離により少な
くとも０2-とＯ3 2-、水蒸気（Ｈ2Ｏ）の電離により少な
くともＨ+とＯＨ-、六フッ化タングステンガス（Ｆ
6Ｗ）の電離により少なくともＦ5Ｗ6++ Ｆ-等のイオン
ができる。
【００１８】一方、放射されるイオンの種類および組合
せは、イオンソースガスの種類および組合せと加速電圧
の方向によって選択することができる。また、イオンソ
ースガスの種類および組合せと加速電圧の方向は加工レ
ートの速い方向を選べば良い。
せは、イオンソースガスの種類および組合せと加速電圧
の方向によって選択することができる。また、イオンソ
ースガスの種類および組合せと加速電圧の方向は加工レ
ートの速い方向を選べば良い。
【００１９】被加工部材４に炭素が多く含まれる場合
は、酸素または酸素元素を含むイオンを放射することが
できるイオンソースガスを用い、前記イオンの放射でき
る方向に加速電圧を印加、即ちプラス電極で加速すれ
ば、被加工部材４に含まれる炭素とイオン中の酸素元素
との化学反応によりＣＯ2 となって気化するため、加工
レートが速い。
は、酸素または酸素元素を含むイオンを放射することが
できるイオンソースガスを用い、前記イオンの放射でき
る方向に加速電圧を印加、即ちプラス電極で加速すれ
ば、被加工部材４に含まれる炭素とイオン中の酸素元素
との化学反応によりＣＯ2 となって気化するため、加工
レートが速い。
【００２０】一方、ハロゲンまたはハロゲンの元素を含
むイオン放射できるイオンソースガスを用いて、イオン
が放射できる方向に加速電圧を印加すれば、即ちプラス
電極で加速すれば、ハロゲンは物質との反応性が高いた
め加工レートが速くなる。また、重元素または重元素を
含むイオンが放射できるイオンソースガスを用いて、該
イオンビームの放射できる方向に加速電圧を印加すれ
ば、即ち六フッ化タングステンガス（Ｆ6Ｗ）の場合
は、プラス電極で加速すれば、該イオンの運動量が大き
いため加工レートが速くなる。
むイオン放射できるイオンソースガスを用いて、イオン
が放射できる方向に加速電圧を印加すれば、即ちプラス
電極で加速すれば、ハロゲンは物質との反応性が高いた
め加工レートが速くなる。また、重元素または重元素を
含むイオンが放射できるイオンソースガスを用いて、該
イオンビームの放射できる方向に加速電圧を印加すれ
ば、即ち六フッ化タングステンガス（Ｆ6Ｗ）の場合
は、プラス電極で加速すれば、該イオンの運動量が大き
いため加工レートが速くなる。
【００２１】このように加工レートの速い方向に加速電
圧を印加した。この時の加速電圧は１ｋｅｖとした。こ
のようして得られた平行で密度および強度の均一なイオ
ンビーム３を前記被加工部材４に３０分間照射した後イ
オン源の電源を切り、キャリアガスとイオンソースガス
の導入を止めた。次に集束イオンビーム２を該ドリルに
スキャンさせ、得られたＳＩＭ像により、ドリル４の加
工状況の観察および加工量の計測を行った。
圧を印加した。この時の加速電圧は１ｋｅｖとした。こ
のようして得られた平行で密度および強度の均一なイオ
ンビーム３を前記被加工部材４に３０分間照射した後イ
オン源の電源を切り、キャリアガスとイオンソースガス
の導入を止めた。次に集束イオンビーム２を該ドリルに
スキャンさせ、得られたＳＩＭ像により、ドリル４の加
工状況の観察および加工量の計測を行った。
【００２２】その結果、刃先の素材がダイヤモンド単
体、ダイヤモンド焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層及
び硬質炭素膜の場合、イオンソースガスが二酸化窒素
（ＮＯ2）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ
2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩
素ガス（Ｃｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス
（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングステンガス
（Ｆ6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのいずれであ
っても、プラス電極で加速した場合、該刃先の表面粗さ
は加工前より小さくなり、鋭利化もなされていた。また
刃先の素材が、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ｃ−ＢＮ焼結
体、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ膜の場合、イオン
ソースガスが、塩素ガス（Ｃｌ2 ）、塩化水素ガス（Ｈ
Ｃｌ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）の一種ま
たは組合せの混合ガスのいずれであっても、プラス電極
で加速した場合、該刃先の表面粗さは加工前より小さく
なり、鋭利化もなされていた。またイオンソースガスに
六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）を含めた場合に
は、マイナス電極でも、該刃先の表面粗さは加工前より
小さくなり、鋭利化もなされていた。
体、ダイヤモンド焼結体、ダイヤモンド粒子を含む層及
び硬質炭素膜の場合、イオンソースガスが二酸化窒素
（ＮＯ2）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ
2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩
素ガス（Ｃｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス
（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングステンガス
（Ｆ6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのいずれであ
っても、プラス電極で加速した場合、該刃先の表面粗さ
は加工前より小さくなり、鋭利化もなされていた。また
刃先の素材が、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ｃ−ＢＮ焼結
体、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ膜の場合、イオン
ソースガスが、塩素ガス（Ｃｌ2 ）、塩化水素ガス（Ｈ
Ｃｌ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）の一種ま
たは組合せの混合ガスのいずれであっても、プラス電極
で加速した場合、該刃先の表面粗さは加工前より小さく
なり、鋭利化もなされていた。またイオンソースガスに
六フッ化タングステンガス（Ｆ6 Ｗ）を含めた場合に
は、マイナス電極でも、該刃先の表面粗さは加工前より
小さくなり、鋭利化もなされていた。
【００２３】（実施例２）次に、集束したイオンビーム
による刃先の鋭利化および平坦化の加工方法の実施例に
ついて説明する。イオン銃にはホローカソードデュオプ
ラズマトロンとセシウム（Ｃｓ）またはガリウム（Ｇ
ａ）の液体金属イオン銃を用いた。被加工部材には刃先
の素材がダイヤモンド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、
ダイヤモンド焼結体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒
子を含む層、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質
ＢＮ膜である１枚刃のリーマ（図３）を用意した。リー
マー９を移動ステージに設置し、排気装置を作動させチ
ャンバー内を１×１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空にした。
による刃先の鋭利化および平坦化の加工方法の実施例に
ついて説明する。イオン銃にはホローカソードデュオプ
ラズマトロンとセシウム（Ｃｓ）またはガリウム（Ｇ
ａ）の液体金属イオン銃を用いた。被加工部材には刃先
の素材がダイヤモンド単体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、
ダイヤモンド焼結体、ｃ−ＢＮ焼結体、ダイヤモンド粒
子を含む層、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質炭素膜、硬質
ＢＮ膜である１枚刃のリーマ（図３）を用意した。リー
マー９を移動ステージに設置し、排気装置を作動させチ
ャンバー内を１×１０-5Ｔｏｒｒ以下の真空にした。
【００２４】次にガリウムの集束イオンビームのスキャ
ンにより、リーマー９のＳＩＭ像を得た。次に移動ステ
ージを動かし、前記ＳＩＭ像からリマーの径を測定し
た。次に、ホローカソードデュオプラズマトロンの中に
キャリアガスとしてアルゴンおよび水素ガスを２０ＳＣ
ＣＭ、また、イオンソースガスとして二酸化窒素（ＮＯ
2）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸
化炭素（ＣＯ2 ）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩素ガス（Ｃ
ｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス（Ｏ2）、水
蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6Ｗ）の
一種または組合せた混合ガスを導入した。
ンにより、リーマー９のＳＩＭ像を得た。次に移動ステ
ージを動かし、前記ＳＩＭ像からリマーの径を測定し
た。次に、ホローカソードデュオプラズマトロンの中に
キャリアガスとしてアルゴンおよび水素ガスを２０ＳＣ
ＣＭ、また、イオンソースガスとして二酸化窒素（ＮＯ
2）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）、二酸
化炭素（ＣＯ2 ）、一酸化炭素（Ｃ０）、塩素ガス（Ｃ
ｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、酸素ガス（Ｏ2）、水
蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ6Ｗ）の
一種または組合せた混合ガスを導入した。
【００２５】次にイオン銃に電源を入れ、加速電圧を加
工レートの速い方向に１ｋｅｖ印加し、イオンビームを
図３に示す切刃８に沿って図２のＡに示す角度で照射で
きるように該集束イオンビームと移動ステージを動か
し、トータル６０分のイオンビーム照射を行った。
工レートの速い方向に１ｋｅｖ印加し、イオンビームを
図３に示す切刃８に沿って図２のＡに示す角度で照射で
きるように該集束イオンビームと移動ステージを動か
し、トータル６０分のイオンビーム照射を行った。
【００２６】次にイオンビームを切刃８にそって図２の
Ｂに示す角度で、照射できるように前記集束イオンビー
ムと移動ステージを動かし、トータル６０分のイオンビ
ーム照射を行った。次にイオン銃の電源を切ると共に、
キャリアガスとイオンソースガスの導入を止めた。
Ｂに示す角度で、照射できるように前記集束イオンビー
ムと移動ステージを動かし、トータル６０分のイオンビ
ーム照射を行った。次にイオン銃の電源を切ると共に、
キャリアガスとイオンソースガスの導入を止めた。
【００２７】次にＳＩＭ像により、リーマー９の加工状
況の観察および計測を行った。その結果、刃先の素材が
ダイヤモンド単体、ダイヤモンド焼結体、ダイヤモンド
粒子を含む層、硬質炭素膜の場合、イオンソースガスが
二酸化窒素（ＮＯ2 ）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒
素（Ｎ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（Ｃ
０）、塩素ガス（Ｃｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、
酸素ガス（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングス
テンガス（Ｆ6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのい
ずれであっても、プラス電極で加速した場合、該刃先の
表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もなされてい
た。
況の観察および計測を行った。その結果、刃先の素材が
ダイヤモンド単体、ダイヤモンド焼結体、ダイヤモンド
粒子を含む層、硬質炭素膜の場合、イオンソースガスが
二酸化窒素（ＮＯ2 ）、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒
素（Ｎ2Ｏ）、二酸化炭素（ＣＯ2）、一酸化炭素（Ｃ
０）、塩素ガス（Ｃｌ2）、塩化水素ガス（ＨＣｌ）、
酸素ガス（Ｏ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、六フッ化タングス
テンガス（Ｆ6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのい
ずれであっても、プラス電極で加速した場合、該刃先の
表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もなされてい
た。
【００２８】また刃先の素材が、ｃ−ＢＮ単体、超硬合
金、ｃ−ＢＮ焼結体、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ
膜の場合イオンソースガスが、塩素ガス（Ｃｌ2 ）、塩
化水素ガス（ＨＣｌ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ
6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのいずれであって
もプラス電極で加速した場合、該刃先の表面粗さは加工
前より小さくなり、鋭利化もなされていた。
金、ｃ−ＢＮ焼結体、ｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ
膜の場合イオンソースガスが、塩素ガス（Ｃｌ2 ）、塩
化水素ガス（ＨＣｌ）、六フッ化タングステンガス（Ｆ
6Ｗ）の一種または組合せの混合ガスのいずれであって
もプラス電極で加速した場合、該刃先の表面粗さは加工
前より小さくなり、鋭利化もなされていた。
【００２９】また、重元素であるセシウム（Ｃｓ）とガ
リウム（Ｇａ）の集束イオンビームによる加工も上記と
同じ条件で行った結果、該いずれの刃先の素材であって
も刃先の表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もな
されていた。イオンソースガスに六フッ化タングステン
ガス（Ｆ6Ｗ）を含めた場合には、マイナス電極でも、
該刃先の表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もな
されていた。
リウム（Ｇａ）の集束イオンビームによる加工も上記と
同じ条件で行った結果、該いずれの刃先の素材であって
も刃先の表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もな
されていた。イオンソースガスに六フッ化タングステン
ガス（Ｆ6Ｗ）を含めた場合には、マイナス電極でも、
該刃先の表面粗さは加工前より小さくなり、鋭利化もな
されていた。
【００３０】（実施例３）次に、集束したイオンビーム
による溝加工および切断加工の方法の実施例について説
明する。イオン銃にはホローカソードデュオプラズマト
ロンとセシウム（Ｃｓ）またはガリウム（Ｇａ）の液体
金属イオン銃を用いた。部材として、ダイヤモンド単
体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結体、ｃ
−ＢＮ焼結体、Ｓｉからなるの厚さ１００μｍの基板
と、Ｓｉ基板にダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−ＢＮ粒
子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜を５μｍの厚さで
被覆した部材を用意した。該部材を移動ステージに設置
し、イオンソースガスには、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、
ｃ−ＢＮ焼結体、Ｓｉからなるの厚さ１００μｍの基板
と、Ｓｉ基板にｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ膜を５
μｍの厚さで被覆した部材の加工の際は、酸素元素を含
むイオンソースガスは用いなかった。その他は、実施例
２と同じ方法で、部材垂直に一辺１ｍｍの正三角形の形
状に７μｍの径のイオンビームをスキャンさせた。
による溝加工および切断加工の方法の実施例について説
明する。イオン銃にはホローカソードデュオプラズマト
ロンとセシウム（Ｃｓ）またはガリウム（Ｇａ）の液体
金属イオン銃を用いた。部材として、ダイヤモンド単
体、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、ダイヤモンド焼結体、ｃ
−ＢＮ焼結体、Ｓｉからなるの厚さ１００μｍの基板
と、Ｓｉ基板にダイヤモンド粒子を含む層、ｃ−ＢＮ粒
子を含む層、硬質炭素膜、硬質ＢＮ膜を５μｍの厚さで
被覆した部材を用意した。該部材を移動ステージに設置
し、イオンソースガスには、ｃ−ＢＮ単体、超硬合金、
ｃ−ＢＮ焼結体、Ｓｉからなるの厚さ１００μｍの基板
と、Ｓｉ基板にｃ−ＢＮ粒子を含む層、硬質ＢＮ膜を５
μｍの厚さで被覆した部材の加工の際は、酸素元素を含
むイオンソースガスは用いなかった。その他は、実施例
２と同じ方法で、部材垂直に一辺１ｍｍの正三角形の形
状に７μｍの径のイオンビームをスキャンさせた。
【００３１】１０分間加工した部分をＳＩＭ像により観
測したところ、一辺１ｍｍの正三角形の深さ約約１０μ
ｍの溝が、エッジ部に異物等なくできていた。１００分
間の加工後該部材を取りだしてみると、該部分が一辺１
ｍｍの正三角形状に切断されていることが確認できた。
測したところ、一辺１ｍｍの正三角形の深さ約約１０μ
ｍの溝が、エッジ部に異物等なくできていた。１００分
間の加工後該部材を取りだしてみると、該部分が一辺１
ｍｍの正三角形状に切断されていることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】被加工部材を真空チャンバー内の移動ス
テージに設置し、チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ
像で該部材を計測および位置出しする工程と、イオンビ
ームまたは移動ステージを動かしながら、イオンソース
ガスが、酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素を含むガ
ス、重元素を含むガスの一種またはこれらのガスの組合
せの混合ガスであるイオンビームを被加工部材に照射す
る工程と、該イオンビームが平行で均一な密度および強
度にすること、または該イオンビームが集束したイオン
ビームにすることにより、 被加工物が雑形状であると加工が容易にできる。 複雑形状への加工が容易にできる。 加工時間が短く、複数の被加工物を同時に加工する
こともできコストが安い。 加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物、突沸物やチ
ッピングができない。 １０μｍ以下の幅の加工ができる。 等、種々の効果がある。
テージに設置し、チャンバー内を真空にした後、ＳＩＭ
像で該部材を計測および位置出しする工程と、イオンビ
ームまたは移動ステージを動かしながら、イオンソース
ガスが、酸素元素を含むガス、ハロゲンの元素を含むガ
ス、重元素を含むガスの一種またはこれらのガスの組合
せの混合ガスであるイオンビームを被加工部材に照射す
る工程と、該イオンビームが平行で均一な密度および強
度にすること、または該イオンビームが集束したイオン
ビームにすることにより、 被加工物が雑形状であると加工が容易にできる。 複雑形状への加工が容易にできる。 加工時間が短く、複数の被加工物を同時に加工する
こともできコストが安い。 加工エッジ部に雰囲気と基体の反応物、突沸物やチ
ッピングができない。 １０μｍ以下の幅の加工ができる。 等、種々の効果がある。
【図１】均一イオンビームの角度を示す説明図
【図２】リーマーの概略部分断面図
【図３】リーマーの概略側面図
【図４】均一イオンビーム装置の概略図
【符号の説明】 １ ガリウム（Ｇａ）のイオン銃 ２ ガリウム（Ｇａ）の集束イオンビーム ３ 均一イオンビーム ４ 被加工部材 ５ 均一イオン源 ６ 移動ステージ ７ 排気装置 ８ 切刃 ９ リーマー １０ ドリルの片方の刃先
Claims (3)
- 【請求項１】 部材の加工方法において、前記部材を真
空チャンバー内の移動ステージに載置し、チャンバー内
を真空にした後、ＳＩＭ像で前記部材を計測および位置
出しする工程と、イオンビームまたは前記移動ステージ
を動かしながら、イオンソースガスとして酸素元素を含
むガス、ハロゲンの元素を含むガス、重元素を含むガス
の内、一種またはこれらのガスを組合せた混合ガスから
なるイオンビームを被加工部材に照射する工程とを有す
ることを特徴とする部材の加工方法。 - 【請求項２】 該イオンビームが平行で均一な密度およ
び強度であることを特徴とする請求項１記載の部材の加
工方法。 - 【請求項３】 該イオンビームが集束したイオンビーム
であることを特徴とした請求項１記載の部材の加工方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8495393A JPH06299373A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 部材の加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8495393A JPH06299373A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 部材の加工方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06299373A true JPH06299373A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=13845005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8495393A Pending JPH06299373A (ja) | 1993-04-12 | 1993-04-12 | 部材の加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06299373A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1448033A1 (en) * | 1996-12-27 | 2004-08-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and device for mounting electronic component on a circuit board |
| WO2007116523A1 (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Osg Corporation | 硬質被膜の脱膜方法 |
| US9810817B2 (en) | 2008-04-02 | 2017-11-07 | 3M Innovative Properties Company | Light directing film and method for making the same |
-
1993
- 1993-04-12 JP JP8495393A patent/JPH06299373A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1448033A1 (en) * | 1996-12-27 | 2004-08-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and device for mounting electronic component on a circuit board |
| WO2007116523A1 (ja) * | 2006-04-10 | 2007-10-18 | Osg Corporation | 硬質被膜の脱膜方法 |
| US9810817B2 (en) | 2008-04-02 | 2017-11-07 | 3M Innovative Properties Company | Light directing film and method for making the same |
| US10197713B2 (en) | 2008-04-02 | 2019-02-05 | 3M Innovative Properties Company | Light directing film and method for making the same |
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